WO2021192123A1 - 荷電粒子線装置 - Google Patents

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WO2021192123A1
WO2021192123A1 PCT/JP2020/013522 JP2020013522W WO2021192123A1 WO 2021192123 A1 WO2021192123 A1 WO 2021192123A1 JP 2020013522 W JP2020013522 W JP 2020013522W WO 2021192123 A1 WO2021192123 A1 WO 2021192123A1
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irradiation
sample
charged particle
area
image
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PCT/JP2020/013522
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English (en)
French (fr)
Inventor
真衣 吉原
偉健 陳
Original Assignee
株式会社日立ハイテク
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    • H01J2237/2602—Details
    • H01J2237/2605—Details operating at elevated pressures, e.g. atmosphere

Definitions

  • the present invention relates to a charged particle beam device, and can be particularly suitably used for a charged particle beam device provided with a means for setting an electron beam irradiation region for a sample to be analyzed.
  • a sample is placed inside a sample chamber set under high vacuum, low vacuum, or atmospheric pressure, and the sample is used as a sample.
  • sample analysis observation, analysis
  • the sample to be analyzed is various, such as a sample made of a conductive material or a non-conductive material, or a sample having both a conductive material and a non-conductive material.
  • Patent Document 1 discloses a technique for setting an electron beam irradiation prohibited region in order to prevent deterioration due to shrinkage of a wiring layer or the like when a flaky sample of a semiconductor device is produced by FIB-SEM. .. In Pat.
  • the electron beam is irradiated only to the region to which the electron beam is irradiated.
  • the sample may be deformed by irradiation with an electron beam.
  • Patent Document 1 there is a problem that the deformation of the sample due to the electron beam cannot be suppressed by the apparatus that cannot irradiate the ion beam.
  • Patent Document 1 when the conductive material of the sample having both the conductive material and the non-conductive material is analyzed in a wide area by using a scanning electron microscope, the non-conductive material is subjected to an electron beam under a high vacuum. Once irradiated, there is a problem that analysis cannot be performed due to the influence of charging.
  • a technique is required to prevent non-conductive materials and soft materials from being irradiated with electron beams under high vacuum. That is, there is a need for a technique for improving the reliability of sample analysis performed using a charged particle beam device. Further, in the above analysis, a technique that is relatively easy to work and can suppress an increase in working time as much as possible is required.
  • the charged particle beam device in one embodiment has a sample chamber, an electron gun capable of irradiating an electron beam, and a lens barrel attached to the sample chamber, and the sample is installed at the time of analysis of the sample. It is possible, and when the electron beam is applied to the stage provided inside the sample chamber and the sample installed on the stage at the time of analysis of the sample, the secondary emitted from the sample. Electrons or reflected electrons can be detected as signals, and are detected by a detector provided inside the sample chamber, a vacuum pump for adjusting the pressure inside the sample chamber, and the detector.
  • An image processing control circuit capable of converting the signal into a captured image, and a control unit that controls the operation of each of the electron gun, the stage, the detector, and the vacuum pump, and imaging under the first pressure.
  • the irradiation region for irradiating the sample with the electron beam and the irradiation prohibition for prohibiting the irradiation of the sample with the electron beam are prohibited.
  • the region setting means for setting the region and the inside of the sample chamber are set to a second pressure lower than the first pressure
  • the irradiation region is selectively irradiated with the electron beam to obtain the irradiation region.
  • a photographed image acquisition means for acquiring a second photographed image of the irradiation region based on the secondary electron or the reflected electron emitted from the irradiation region is provided.
  • the charged particle beam apparatus in one embodiment has a sample chamber, an electron gun capable of irradiating an electron beam, and a lens barrel attached to the sample chamber, and the sample at the time of analysis of the sample.
  • the electron beam is irradiated to the stage provided inside the sample chamber and the sample installed on the stage at the time of analysis of the sample, it is emitted from the sample.
  • Secondary electrons or backscattered electrons can be detected as signals, and are detected by a detector provided inside the sample chamber, a vacuum pump for adjusting the pressure inside the sample chamber, and the detector.
  • the control unit having an image processing control circuit capable of converting the signal obtained into an image, and controlling the operation of each of the electron gun, the stage, the detector, and the vacuum pump, and the sample.
  • a photographed image acquisition means for irradiating the electron beam and acquiring a high vacuum SEM image of the irradiation region based on secondary electrons or backscattered electrons emitted from the irradiation region is provided.
  • the control unit further includes a storage medium, the irradiation region includes a plurality of imaging fields of view, and in the area setting means, the position of the irradiation prohibited region and the position of each of the plurality of imaging fields of view. Is stored in the storage medium as the coordinates of the stage.
  • the reliability of sample analysis performed using a charged particle beam device can be improved. Further, in the above analysis, the work is relatively easy and an excessive increase in working time can be suppressed.
  • FIG. 1 It is a schematic diagram which shows an example of the charged particle beam apparatus in Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a schematic diagram which shows another example of the charged particle beam apparatus in Embodiment 1.
  • FIG. It is a flowchart of the analysis method in Embodiment 1. It is a selection screen of the irradiation area designation function in Embodiment 1. It is a setting screen of an irradiation area in Embodiment 1. It is a setting screen of an irradiation area following FIG. It is a setting screen of an irradiation area following FIG. It is a setting screen of an irradiation area in Embodiment 1. It is a setting screen of an irradiation area following FIG.
  • (Embodiment 1) ⁇ Configuration of charged particle beam device>
  • the charged particle beam device 1 according to the first embodiment will be described below with reference to FIG.
  • a scanning electron microscope (SEM) is exemplified as the charged particle beam device 1.
  • the charged particle beam device 1 shown in FIG. 1 analyzes (observes) the sample SAM by irradiating the sample SAM arranged in the sample chamber 7 with an electron beam from the electron gun 3 provided inside the lens barrel 2. , Analysis).
  • the charged particle beam device 1 includes a sample chamber 7 and a lens barrel 2 attached to the sample chamber 7 and forming an electron beam column.
  • the lens barrel 2 includes an electron gun 3 capable of irradiating an electron beam (charged particle beam), a condenser lens 4 for focusing the electron beam, a deflection coil 5 for scanning the electron beam, and an electron beam for focusing.
  • the objective lens 6 and the like are provided.
  • sample SAM Inside the sample chamber 7, there are a holder 9 for mounting the sample SAM, a stage 8 for installing the holder 9 (sample SAM), a secondary electron detector 10, a backscattered electron detector 11, an optical camera 12, and the like. It is provided. At the time of analysis of the sample SAM, the sample SAM and the holder 9 are transported to the inside of the sample chamber 7, installed on the stage 8, and focused on the intersection with the optical axis OA. In the present application, the holder 9 on which the sample SAM is mounted may be simply described as "sample SAM".
  • the secondary electron detector 10 can detect the secondary electrons emitted from the sample SAM as a signal, and the backscattered electron detector 11 irradiates the sample SAM with the electron beam. If so, the backscattered electrons emitted from the sample SAM can be detected as a signal. Further, the optical camera 12 can capture the sample SAM or the optical image (low magnification image, photographed image) of the holder 9 on which the sample SAM is mounted.
  • the reflected electron detector 11 of the charged particle beam device 1 is, for example, a detector divided into four, and the divided detector of the reflected electron detector 11 Each is provided inside the sample chamber 7 so as to face the sample SAM from different directions during the analysis of the sample SAM.
  • a three-dimensional SEM image can be acquired by the reflected electron detector 11 having such a plurality of detectors.
  • a three-dimensional SEM image (photographed image) can also be obtained by arranging a plurality of secondary electron detectors 10 in different directions with respect to the sample SAM.
  • the secondary electron detector 10 and the backscattered electron detector 11 may be provided outside the lens barrel 2 or inside the lens barrel 2. Further, the optical camera 12 does not necessarily have to be mounted on the charged particle beam device 1. In addition, the charged particle beam device 1 may include other lenses, other electrodes, and other detectors.
  • the charged particle beam device 1 includes a vacuum pump 13, a needle valve 14, and an atmosphere inlet 15 for adjusting the pressure inside each of the sample chamber 7 and the lens barrel 2. Further, outside the sample chamber 7, the charged particle beam device 1 includes a comprehensive control unit C0.
  • the comprehensive control unit C0 is electrically or physically connected to the scanning signal control unit C1, the signal control unit C2, the vacuum control unit C3, the stage control unit C4, and the storage medium MD, and controls them. Therefore, in the present application, it may be described that the control performed by the control units C1 to C4 is performed by the comprehensive control unit C0. Further, the comprehensive control unit C0 including the control units C1 to C4 and the storage medium MD may be regarded as one control unit, and the comprehensive control unit C0 may be simply referred to as a “control unit”.
  • the scanning signal control unit C1 is electrically connected to the electron gun 3, the condenser lens 4, the deflection coil 5, and the objective lens 6 to control their operations.
  • the electron gun 3 receives a control signal from the scanning signal control unit C1 to generate an electron beam, and the electron beam is irradiated toward the sample SAM.
  • Each of the condenser lens 4, the deflection coil 5, and the objective lens 6 receives a control signal from the scanning signal control unit C1 to excite a magnetic field.
  • the magnetic field of the condenser lens 4 focuses the electron beam so that it has an appropriate beam diameter.
  • the magnetic field of the deflection coil 5 deflects the electron beam and scans it two-dimensionally on the sample SAM.
  • the magnetic field of the objective lens 6 causes the electron beam to be refocused on the sample SAM. Further, the sample SAM can be focused by adjusting the exciting intensity of the objective lens 6.
  • the signal control unit C2 is electrically connected to the secondary electron detector 10, the backscattered electron detector 11, and the optical camera 12, and controls their operations. Further, the signal control unit C2 includes an image processing control circuit capable of processing the signals detected by these and converting each signal into a captured image (image data). The captured image is output to the monitor 20.
  • the vacuum control unit C3 is electrically connected to the vacuum pump 13 and the needle valve 14 to control their operations.
  • the insides of the lens barrel 2 and the sample chamber 7 are evacuated by the vacuum pump 13, the needle valve 14, and the atmosphere inlet 15, and are evacuated from atmospheric pressure to high vacuum. Adjusted to low vacuum.
  • the "high vacuum” and “low vacuum” described in the present application mean a state in which the pressure inside the sample chamber 7 is lower than the atmospheric pressure. Further, “high vacuum” means a state in which the pressure inside the sample chamber 7 is lower than that of “low vacuum”.
  • the pressure in “high vacuum” is, for example, 1 ⁇ 10 ⁇ 2 Pa or less.
  • the pressure in the “low vacuum” is lower than the atmospheric pressure, for example, 1 Pa or more and 1000 Pa or less.
  • the stage control unit C4 is electrically connected to the stage 8 and has a function of controlling the operation of the stage 8 and always linking the field of view and the coordinates of the stage 8.
  • the storage medium MD can store information such as each field of view, the coordinates of the stage 8, and the acquired photographed image (image data), and each information is associated with each other.
  • the stage 8 is an XY-axis drive mechanism that can be driven in a direction parallel to the mounting surface of the charged particle beam device 1, and a Z-axis drive that can be driven in a direction (height direction) perpendicular to the mounting surface described above. It has a mechanism, an R-axis drive mechanism that can be driven in the rotational direction, and a T-axis drive mechanism that can be driven in a direction that is inclined with respect to the XY plane.
  • Each of these drive mechanisms is a mechanism used for analyzing any part of the sample SAM and the holder 9 installed on the stage 8. As a result, the part of the sample SAM to be analyzed can be moved to the center of the imaging field of view.
  • the charged particle beam device 1 includes a monitor 20, a mouse 21, and a trackball 22 electrically connected to the integrated control unit C0, either outside or inside.
  • a monitor 20 When the user works on the monitor 20 using the mouse 21 or the trackball 22, various information is input to the general control unit C0 or output from the general control unit C0.
  • the user manually operates the stage 8 the user can also use the mouse 21 or the trackball 22 to perform the work.
  • FIG. 2 shows another example of the charged particle beam device 1 according to the first embodiment, and is a schematic view when an analyzer is attached to the charged particle beam device 1 of FIG.
  • An analytical detector 16 is further provided inside the sample chamber 7, and the analytical detector 16 is electrically connected to the analyzer control unit C5.
  • the analyzer control unit C5 includes a processing control circuit capable of processing the signal detected by the analysis detector 16 and analyzing the components.
  • An example of the analytical detector 16 is an X-ray detector. When the sample SAM is irradiated with an electron beam, the spectrum of the X-ray generated from the sample SAM is detected by the analyzer 16 for analysis and calculated into an electric signal.
  • the analyzer control unit C5 is one control unit included in the comprehensive control unit C0, and its control is controlled by the comprehensive control unit C0.
  • the analyzer control unit C5 and the comprehensive control unit C0 may be provided as separate control units, or may be connected to each other by using a cable or the like.
  • the charged particle beam device 1 in the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 prohibits the irradiation region for irradiating the sample SAM with the electron beam and the irradiation of the sample SAM with the electron beam.
  • An area setting means for setting an irradiation prohibited area for the purpose is provided.
  • the charged particle beam device 1 selectively irradiates the irradiation region with an electron beam, and based on the secondary electrons or backscattered electrons emitted from the irradiation region, a high vacuum SEM image of the irradiation region. It also has a photographed image acquisition means for acquiring (photographed image).
  • FIG. 3 is a flowchart of a sample SAM analysis method according to the first embodiment, and the analysis method includes a region setting means and a photographed image acquisition means.
  • step S1 the holder 9 on which the sample SAM is mounted is conveyed to the inside of the sample chamber 7 and installed on the stage 8. Then, the comprehensive control unit C0 adjusts each drive mechanism of the stage 8 so that the portion of the sample SAM to be analyzed is located at the center of the field of view. After that, the analysis of the sample SAM is started.
  • step S2 it is determined whether or not to acquire the optical image (low magnification image, photographed image) 32.
  • the next step is step S3
  • the optical image 32 is not acquired is step S4.
  • step S3 the optical image 32 of the sample SAM is photographed by using the optical camera 12 provided inside the sample chamber 7.
  • the optical image 32 is photographed in a state where the inside of the sample chamber 7 is evacuated by the vacuum pump 13 and the needle valve 14.
  • the optical image 32 may be photographed in a state where the inside of the sample chamber 7 is at atmospheric pressure.
  • the optical camera 12 can capture one or a plurality of wide-area images. Further, the image of the optical camera 12 may be manually performed by the user, or may be automatically performed by the signal control unit C2. Further, the photographing of the optical camera 12 may be performed by using each drive mechanism (XY axis, Z axis, R axis, T axis) of the stage 8.
  • step S4 it is determined whether or not the irradiation area designation function is used.
  • the comprehensive control unit C0 outputs the selection screen 30 of the irradiation area designation function on the monitor 20, and outputs the low magnification image display unit 31, the button 34, the button 35, the check box 36, and the check.
  • the box 37 is output to the selection screen 30.
  • the low magnification image display unit 31 is provided to display a low magnification image of the sample SAM such as the optical image 32 and the low vacuum SEM image 56.
  • the button 34 is provided to select the normal observation
  • the button 35 is provided to select the observation using the irradiation area designation function
  • the check box 36 is provided to set whether or not to use the low vacuum SEM image.
  • the check box 37 is provided to set whether or not to use the external image.
  • the optical image 32 captured in step S3 is displayed on the low magnification image display unit 31.
  • a metal material embedded in a resin material is exemplified as a sample SAM.
  • the outer shape SAMa of the sample SAM and the outer shape 9a of the holder 9 are displayed on the low-magnification image display unit 31, so that the portion of the metal material to be analyzed is electrically connected to the holder 9 or the stage 8.
  • the state in which the conductive tape 33 is attached is displayed.
  • the sample SAM is not limited to the metal material embedded in the resin material, and various structures such as a conductive member covered with plastic or a semiconductor device can be adopted.
  • the charged particle beam device 1 is not provided with the optical camera 12, or if the optical image 32 is not captured in step S2, nothing is displayed on the low magnification image display unit 31.
  • the irradiation area designation function can also be used by using the low vacuum SEM image 56 acquired in step S6 described later, the externally photographed optical image 32, or the externally photographed low vacuum SEM image 56.
  • the optical image 32 of the sample SAM taken by the optical camera outside the charged particle beam device 1 is captured by the comprehensive control unit C0 and displayed on the low magnification image display unit 31. It can be displayed.
  • the low vacuum SEM image 56 of the sample SAM acquired outside the charged particle beam device 1 can be captured by the comprehensive control unit C0 and displayed on the low magnification image display unit 31.
  • step S31 When the irradiation area designation function is not used (NO), the user clicks the button 34, and the next step is step S31. The description after step S31 will be described later.
  • step S5 When the irradiation area designation function is used (YES), the next step is step S5, and it is determined whether or not to acquire the low vacuum SEM image (low magnification image, photographed image) 56.
  • the low vacuum SEM image 56 When the low vacuum SEM image 56 is not acquired (NO), the user does not check the check box 36 and clicks the button 35. In this case, the next step is step S8.
  • step S6 When acquiring the low vacuum SEM image 56 (YES), the user checks the check box 36. In this case, the next step is step S6.
  • step S6 the low vacuum SEM image 56 is photographed.
  • the low vacuum SEM image 56 is photographed by the vacuum pump 13 and the needle valve 14 in a state where the inside of the sample chamber 7 is kept in a low vacuum so that the sample SAM is not charged.
  • the sample SAM is irradiated with an electron beam, and a low vacuum SEM image 56 of the sample SAM is acquired based on the secondary electrons or backscattered electrons emitted from the sample SAM.
  • the number of low-vacuum SEM images 56 acquired here may be one, or may be continuous or discontinuous.
  • step S7 the work of combining the optical image 32 with the low vacuum SEM image 56 to create a composite image is performed.
  • the synthesizing work may be performed manually by the user, or may be automatically performed by the comprehensive control unit C0.
  • the low vacuum SEM image 56 is displayed on the low magnification image display unit 31. Further, the low vacuum SEM image 56 acquired outside the charged particle beam device 1 can be combined with the optical image 32. Further, when the optical image 32 and the low vacuum SEM image 56 are combined, if the respective images have different angles or different magnifications, the angles or magnifications can be optimized to create a composite image.
  • the photographing time can be shortened by photographing these at almost the same time. That is, the imaging time can be shortened by continuously photographing the optical image 32 and the low vacuum SEM image 56 in the process of changing the inside of the sample chamber 7 from the atmospheric pressure to the low vacuum.
  • the imaging of the optical image 32 and the imaging of the low vacuum SEM image 56 may be performed under the same pressure, or may be performed under different pressures as long as they are within the pressure range of the low vacuum. .. That is, these imaging may be performed under the same pressure or different pressures within a range lower than atmospheric pressure and 1 Pa or more.
  • step S8 After creating the composite image, the user clicks the button 35, and the next step is step S8.
  • the comprehensive control unit C0 calculates so that the pixel value of the captured image and the coordinates of the stage 8 are linked. Information is stored in the storage medium MD.
  • steps S8 and S9 the irradiation area 54 and the irradiation prohibited area 55 are set. Specifically, in step S8, the work of designating the irradiation area 54 and the irradiation prohibited area 55 is performed, and in step S9, the work of determining the irradiation area 54 and the irradiation prohibited area 55 is performed.
  • the comprehensive control unit C0 outputs the irradiation area setting screen 40 on the monitor 20, and outputs the low magnification image display unit 31 and the buttons 43 to 52 to the setting screen 40.
  • the button 43 is provided to specify the irradiation area 54
  • the button 44 is provided to specify the irradiation prohibited area 55
  • the button 45 is provided to modify the irradiation area 54 or the irradiation prohibited area 55
  • the button 46 is provided. Is provided to delete the irradiation area 54 or the irradiation prohibited area 55
  • the button 47 is provided to determine the irradiation area 54 and the irradiation prohibited area 55.
  • the button AI is used when screen segmentation is used to specify and confirm the irradiation area 54 and the irradiation prohibited area 55.
  • buttons 48 and 49 are provided to select whether to perform the photographing manually or automatically after setting the irradiation area 54 and the irradiation prohibition area 55.
  • the reversing button 50 is provided to reverse the designated irradiation area 54 and the irradiation prohibited area 55.
  • the enlargement button 51 and the reduction button 52 are provided to enlarge or reduce the low magnification image (optical image 32 and low vacuum SEM image 56) displayed on the low magnification image display unit 31.
  • the sample SAM has a measurement target (conductive region) 41 made of a conductive material such as a metal material and a non-measurement target (non-conductive region) made of a non-conductive material such as a resin material.
  • a measurement target (conductive region) 41 made of a conductive material such as a metal material
  • a non-measurement target (non-conductive region) made of a non-conductive material such as a resin material.
  • the case where the regions) 42 are mixed is illustrated.
  • the comprehensive control unit C0 displays the cursor (area designation pen) 53 on the low magnification image display unit 31. Further, when the user clicks the enlargement button 51, the low magnification image (optical image 32) is enlarged and displayed. Such a state is shown in FIG.
  • the user uses the cursor 53 to specify an arbitrary region of the low-magnification image as the irradiation region.
  • one of the plurality of measurement targets 41 is designated as the irradiation region.
  • a plurality of measurement targets 41 may be designated as irradiation regions, and the irradiation regions can be set to various shapes.
  • the comprehensive control unit C0 automatically determines the undesignated area other than the measurement target 41 as the irradiation prohibited area 55.
  • the user clicks the button 45 after designating the irradiation area 54 the user can modify the shape of the irradiation area 54. Further, when the user clicks the button 46 after designating the irradiation area 54, the user can delete the irradiation area 54.
  • FIG. 8 illustrates a case where a portion different from FIG. 5 is set as the measurement target 41.
  • the method of designating the irradiation area 54 is the same as in the case of FIG.
  • the region specified by the user may extend beyond the boundary between the optical image 32 and the low vacuum SEM image 56.
  • the comprehensive control unit C0 automatically determines the undesignated area other than the measurement target 41 as the irradiation prohibited area 55.
  • the same method can be used when the irradiation region 54 is designated and determined only by the low vacuum SEM image 56 without using the optical image 32.
  • the low-magnification image display unit 31 displays a photographed image obtained by one low-vacuum SEM image 56 or a photographed image obtained by connecting a plurality of low-vacuum SEM images 56, and irradiates the photographed image.
  • the area 54 can be designated and confirmed.
  • the comprehensive control unit C0 displays the cursor 53 on the low magnification image display unit 31.
  • the user uses the cursor 53 to designate an arbitrary region of the low magnification image as an irradiation prohibited region.
  • the non-measurement target 42 is designated as the irradiation prohibited area 55.
  • the reverse button 50 when the user clicks the reverse button 50, the irradiation area and the irradiation prohibited area are reversed. That is, the area not designated by the user in FIG. 11 is designated as the irradiation prohibited area 55.
  • the use of such an inversion button 50 and its effect are the same even when the irradiation area 54 as shown in FIGS. 5 to 10 is set.
  • the comprehensive control unit C0 After designating the irradiation prohibited area 55 in FIG. 11, when the user clicks the button 47, the designated area such as the non-measurement target 42 is determined as the irradiation prohibited area 55 as shown in FIG. .. In this case, the comprehensive control unit C0 automatically determines the undesignated area as the irradiation area 54.
  • the comprehensive control unit C0 recognizes the outer shape 9a of the holder 9 and automatically determines the area outside the outer shape 9a of the holder 9 as the irradiation prohibited area 55. .. Further, the comprehensive control unit C0 automatically determines the area other than the irradiation prohibited area 55 as the irradiation area 54 inside the outer shape 9a of the holder 9.
  • a composite image of the optical image 32 and the low vacuum SEM image 56, or an irradiation prohibited region 55 using only the low vacuum SEM image 56 can be set by the same method.
  • Image segmentation is a type of artificial intelligence that can identify the meaning of each of a plurality of pixels contained in an image.
  • the screen segmentation can identify the shape, color, contrast, and the like of the measurement target 41 and the non-measurement target 42 with respect to the captured image such as the optical image 32.
  • the screen segmentation automatically designates a region corresponding to the measurement target 41 or the non-measurement target 42 in the captured image on the low magnification image display unit 31.
  • the screen segmentation automatically specifies an area corresponding to the irradiation area 54 in the photographed image (optical image 32).
  • the screen segmentation automatically identifies the measurement target 41 shown in FIG. 5, and automatically specifies that the measurement target 41 corresponds to the irradiation area 54 shown in FIG.
  • the comprehensive control unit C0 automatically determines the undesignated area as the irradiation prohibited area 55.
  • the user can also modify the area specified by image segmentation before the irradiation area 54 is determined. In that case, the correction by the user is reflected in the determined irradiation area 54.
  • the comprehensive control unit C0 automatically determines the undesignated area as the irradiation prohibited area 55.
  • the screen segmentation can also be used when the irradiation prohibited area 55 as described with reference to FIGS. 8 to 10 is set by changing the screen segmentation setting.
  • the screen segmentation automatically specifies the area corresponding to the irradiation prohibited area 55 in the captured image.
  • the screen segmentation automatically identifies the non-measurement target 42, and automatically specifies that the measurement target 41 corresponds to the irradiation prohibited area 55.
  • the comprehensive control unit C0 automatically determines the undesignated area as the irradiation area 54. Further, similarly to the modification of the irradiation region 54, the user can modify the region specified by the image segmentation before the irradiation prohibited region 55 is determined. In that case, the correction by the user is reflected in the determined irradiation prohibited area 55.
  • the positions of the irradiation area 54 and the irradiation prohibited area 55 are stored in the storage medium MD as the coordinates of the stage 8 by the comprehensive control unit C0.
  • the irradiation region 54 includes a plurality of imaging fields of view to be analyzed. Therefore, each position of the plurality of photographing fields of view is stored in the storage medium MD as the coordinates of the stage 8.
  • Screen segmentation can improve the accuracy of identification each time by repeatedly identifying the same sample as the sample SAM or a sample similar to the sample SAM. Further, by letting the screen segmentation learn the material information such as the color and the contrast in the photographed image in advance, the screen segmentation corresponds to the measurement target 41 or the non-measurement target 42 even if the sample is identified by the screen segmentation for the first time.
  • the area to be used can be specified automatically.
  • the photographed image identified by the screen segmentation is not limited to the optical image 32, and a low vacuum SEM image 56 or a composite image of the optical image 32 and the low vacuum SEM image 56 can also be applied.
  • step S10 after the irradiation region 54 and the irradiation prohibited region 55 are determined in step S9, the inside of the sample chamber 7 is exhausted so as to have a high vacuum by the vacuum pump 13.
  • step S11 shooting conditions are set.
  • the user sets various imaging conditions such as magnification, acceleration voltage, signal to be used, and scanning speed for the irradiation region 54.
  • step S12 it is determined whether or not to use the automatic continuous shooting function.
  • the automatic continuous shooting is not performed (NO)
  • the next step is step S15.
  • the next step is step S13.
  • step S13 the stage controller is locked and the beam shift is released. By setting these, the stage 8 is not operated by the user during automatic continuous shooting.
  • step S14 the execution of automatic continuous shooting is confirmed, and the operations after step S15 are automatically performed.
  • the operations after step S15 are performed by the user.
  • step S15 the stage 8 is moved by the stage control unit C4.
  • step S16 it is determined whether or not the irradiation region 54 exists directly below the objective lens 6.
  • the stage 8 is moved again in step S15. If the irradiation region 54 is present (YES), the next step is step S17.
  • the irradiation region 54 includes a plurality of imaging fields of view to be analyzed.
  • the stage 8 moves based on the coordinates of the stage 8 stored in the storage medium MD so that the unphotographed field of view among the plurality of photographed fields of view is located at the irradiation position of the electron beam.
  • step S17 electron beam irradiation is performed.
  • the scanning signal control unit C1 irradiates the electron beam from the electron gun 3, and the electron beam is selectively irradiated to the unphotographed field of view of the irradiation region 54.
  • step S18 the irradiation region 54 of the sample SAM is photographed and analyzed.
  • a photographed image of the unphotographed field of view is acquired based on the secondary electrons or backscattered electrons emitted from the unphotographed field of view irradiated with the electron beam.
  • the component analysis of the irradiation region 54 may be performed using the analytical detector 16 shown in FIG.
  • step S19 it is determined whether or not to move to another unphotographed field of view.
  • the next step is step S20, and then steps S15 to S18 are repeated a plurality of times.
  • step S20 the beam blanking of the electron beam or the irradiation of the electron beam is stopped while the stage 8 is moving.
  • the movement of the stage 8 may cause the irradiation prohibited area 55 or the boundary between the irradiation area 54 and the irradiation prohibited area 55 to be located at the irradiation position of the electron beam. That is, the irradiation prohibited area 55 may be irradiated with an electron beam.
  • the irradiation prohibited region 55 is a non-conductive material such as a resin material
  • the sample SAM may be deformed by irradiation with an electron beam. Therefore, in the first embodiment, the above-mentioned problem is suppressed by stopping the irradiation of the electron beam or blocking the irradiation of the electron beam while the stage 8 is moving.
  • a method of shielding the electron beam by using a shielding plate As another method of not irradiating the electron beam, a method of shielding the electron beam by using a shielding plate, a method of setting the acceleration voltage of the electron beam to 0 kV, or a method of maximizing the bias of a part of the electron gun 3 to obtain electrons.
  • a method of focusing the electron beam generated from the gun to the utmost limit may be used.
  • step S21 If the image is not moved to another unphotographed field of view (NO) as in the case where all the unphotographed fields of view have been photographed in step S19, the next step is step S21, and the analysis of the sample SAM is completed.
  • the operation screen 60 of the charged particle beam device 1 when the irradiation area designation function is used will be described below with reference to FIGS. 14 to 16.
  • the comprehensive control unit C0 outputs the operation screen 60 of the irradiation area designation function on the monitor 20, and displays the high magnification image display unit 61, the display unit 62 for determining the area, and the number of areas.
  • Column 65, a stop button 66 for stopping automatic continuous shooting, an enlargement button 51, and a reduction button 52 are output to the operation screen 60.
  • a low-magnification image such as an optical image 32 is displayed on the display unit 62 for determining the region, and the region frame 63 during shooting and the visual field frame 64 during shooting are displayed on the low-magnification image.
  • the area frame 63 during shooting corresponds to the irradiation area 54 determined by the area setting means.
  • a high vacuum SEM image (high magnification image, photographed image) 54a of the irradiation area 54 is displayed on the high magnification image display unit 61. It should be noted that the color on the screen can be changed or the photographed high vacuum SEM image 54a can be pasted on the already photographed area so that the user can easily confirm it.
  • FIG. 15 shows an operation screen 60 during photographing near the boundary between the irradiation area 54 and the irradiation prohibited area 55.
  • the irradiation prohibited area 55 is displayed in black as the non-display area 55a on the high magnification image display unit 61.
  • those high-vacuum SEM images 54a can be acquired. That is, a plurality of high-vacuum SEM images 54a can be acquired by the step S18 performed a plurality of times.
  • FIG. 16 shows an operation screen 60 after acquiring a plurality of high vacuum SEM images 54a.
  • a plurality of shooting completion areas 63a are displayed on the display unit 62 for determining the area.
  • the high-magnification image display unit 61 displays a spliced SEM image (high-magnification image, captured image) 54b of the imaging completed region 63a selected by the user among the plurality of imaging completed regions 63a. Areas other than the spliced SEM image 54b are displayed in black as non-display areas 55a.
  • the spliced SEM image 54b can be produced by splicing a plurality of high vacuum SEM images 54a. Similarly, for the other imaging completion regions 63a, the spliced SEM images 54b can be produced by splicing the respective high-vacuum SEM images 54a.
  • the captured image acquisition means of the first embodiment can acquire the captured image of the irradiation region 54 to be analyzed in the sample SAM.
  • step S4 When the irradiation area designation function is not used in step S4 (NO), the user clicks the button 34 for normal observation to execute steps S31 to S36, respectively.
  • step S31 as in step S10, the inside of the sample chamber 7 is exhausted so as to have a high vacuum.
  • step S32 shooting conditions are set in the same manner as in step S11.
  • step S33 the sample SAM is irradiated with an electron beam, and in step S34, the stage 8 is moved so that the region to be analyzed such as the measurement target 41 is irradiated with the electron beam.
  • step S35 the region to be analyzed is photographed or analyzed.
  • step S36 it is determined whether or not to continue the analysis.
  • steps S34 and S35 are repeated a plurality of times. If the analysis of the other imaging field of view is not continued (NO), a series of imaging and analysis is completed in step S21.
  • the area setting means in the first embodiment uses the irradiation area designation function, and the captured image acquisition means in the first embodiment acquires the captured image under the conditions set by the irradiation area designation function.
  • an irradiation region of the sample SAM is used by using a low-magnification image taken under low vacuum, such as an optical image 32, a low-vacuum SEM image 56, or a composite image thereof.
  • 54 and the irradiation prohibited area 55 are set. Then, the captured image of the irradiation region 54 is acquired based on the set irradiation region 54 and the irradiation prohibition region 55.
  • the problem that the non-conductive material is irradiated with an electron beam under a high vacuum and the sample SAM is charged can be solved. Further, even if a part of the sample SAM contains a soft material, by setting the region where the soft material exists as the irradiation prohibited region 55, the sample SAM is deformed by the irradiation of the electron beam. It can be resolved.
  • the reliability of the analysis of the sample SAM can be improved even when a wide area analysis is performed using the charged particle beam device 1.
  • the existing equipment provided in the charged particle beam device 1 is used for acquiring the low magnification image, the cost required for the development of the charged particle beam device 1 can be suppressed.
  • the setting of the irradiation area 54 and the irradiation prohibition area 55 does not require esoteric work and can be executed in a modest amount of work time. Then, by using screen segmentation, the work time can be shortened. That is, in the analysis of the sample SAM, the user's work is relatively easy, and an excessive increase in the user's work time can be suppressed.
  • FIG. 17 is a flowchart of the analysis method according to the second embodiment. The difference from FIG. 3 of the first embodiment is that the steps performed between step S12 or step S14 and step S21 are different.
  • step S40 is performed after step S12 or step S14.
  • the scanning signal control unit C1 irradiates the electron beam from the electron gun 3.
  • step S41 the stage 8 is moved by the stage control unit C4.
  • the stage 8 moves based on the coordinates of the stage 8 stored in the storage medium MD so that the unphotographed field of view among the plurality of photographed fields of view included in the irradiation area 54 is located at the irradiation position of the electron beam. do.
  • step S42 the irradiation region 54 is photographed and analyzed.
  • step S43 it is determined whether or not to move to another unphotographed field of view.
  • the next step is step S41, and then steps S41 and S42 are repeated a plurality of times. If it does not move to another unphotographed field of view (NO), the next step is step S21, and the analysis of the sample SAM is completed.
  • the work of stopping or blocking the irradiation of the electron beam is not performed, and the electron beam is always irradiated only to the irradiation region 54. That is, during the transition from step S42 to step S41, the irradiation prohibited area 55 or the boundary between the irradiation area 54 and the irradiation prohibited area 55 is not located at the electron beam irradiation position, and the next unphotographed field of view is the electron beam irradiation.
  • the stage 8 moves so that it is located at the position.
  • the analysis of the end portion of the irradiation region 54 becomes slightly more difficult than in the first embodiment.
  • a photographed image of the end portion can be obtained by changing the magnification at the end portion to a high magnification and reducing the area of the imaging field of view.
  • the area of the shooting field of view is reduced, it is necessary to increase the number of shots, which increases the shooting time. Therefore, when it is desired to photograph the end portion in detail, the first embodiment is superior to the second embodiment.
  • the analysis method controlled by the stage 8 of the second embodiment is carried out. Compared with the analysis method by controlling the electron beam of the first embodiment, the analysis time can be shortened because it is not necessary to stop or stop the irradiation of the electron beam.
  • the irradiation prohibited area 55 can be arranged directly under the objective lens 6, but on the operation screen 60, the entire surface of the high magnification image display unit 61 is the non-display area 55a. It becomes.

Abstract

荷電粒子線装置を用いて行われる試料の解析の信頼性を向上させる。荷電粒子線装置は、低真空下で撮影された試料の低倍像を用いることで、試料に対して電子線の照射を行うための照射領域、および、試料に対して電子線の照射を禁止するための照射禁止領域を設定する領域設定手段を備える。また、荷電粒子線装置は、試料室の内部が高真空にされた状態において、照射領域に対して選択的に電子線を照射し、照射領域から放出される二次電子または反射電子を基にして、照射領域の高真空ＳＥＭ像を取得する撮影像取得手段を備える。

Description

荷電粒子線装置
　本発明は、荷電粒子線装置に関し、特に、解析対象である試料に対して電子線の照射領域を設定する手段を備える荷電粒子線装置に好適に使用できる。
　従来、荷電粒子線装置の一種である走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）では、高真空下、低真空下または大気圧下に設定された試料室の内部に試料を設置し、試料に電子線を照射することで、試料の解析（観察、分析）が行われる。
　ここで、電子銃から照射された電子線が試料に到達するまでの間、高真空下では、大気分子による電子線の散乱が少ない。しかしながら、低真空下および大気圧下では、大気分子が電子銃と試料との間に多く存在するので、電子線の散乱が大きい。従って、ユーザが高分解能情報を得たい場合、試料室の内部は、高真空下に排気されることが多い。また、解析対象となる試料は、導電性材料若しくは非導電性材料からなる試料、または、導電性材料と非導電性材料とを併せ持つ試料など、様々である。
　例えば、特許文献１には、半導体デバイスの薄片試料をＦＩＢ－ＳＥＭによって作製する際、配線層の収縮などによる変質を防止するために、電子線の照射禁止領域を設定する技術が開示されている。特許文献１では、高真空下においてイオンビームによる一視野の二次電子像を取得し、電子線を照射する領域と、電子線を照射しない領域とが設定された後、薄片試料の厚さを測定するために、電子線を照射する領域のみに電子線が照射される。
特開２００９－１９２４２８号公報
　試料のうち非導電性材料の領域を高真空下に配置し、非導電性材料に電子線を照射した場合、試料の表面にマイナスの電荷が帯電し、試料のドリフト現象または輝度ムラなど、様々な像障害が発生する。それ故、良好な解析結果を得ることが困難となる。
　導電性材料と非導電性材料とを併せ持つ試料を解析したいという要望は、多く存在する。そのような試料を低真空下において解析することは可能であるが、導電性材料のみを高倍率または高分解能で解析する場合、試料は高真空下に配置される。このとき、非導電性材料に電子線を照射すると、試料が帯電するので、非導電性材料を導電性ペーストなどで覆うことで、帯電の防止を図ることが考えられる。しかしながら、そのような作業は細かい作業であり、時間および技術も必要とされる。更に、試料から導電性ペーストを除去することは容易ではない。
　また、試料の一部に軟らかい材料が含まれている場合、電子線の照射によって試料が変形してしまう場合がある。上記特許文献１の技術を用いる場合、イオンビームを照射できない装置では、電子線による試料の変形を抑えられないという課題がある。
　また、上記特許文献１では、導電性材料と非導電性材料とを併せ持つ試料の導電性材料を、走査型電子顕微鏡を用いて広域で解析する場合、高真空下で非導電性材料に電子線が一度照射されると、帯電の影響によって解析ができなくなるという課題がある。
　従って、走査型電子顕微鏡のような荷電粒子線装置を用いて広域の解析を行う場合、非導電性材料および軟らかい材料に、高真空下で電子線が照射されないような技術が求められる。すなわち、荷電粒子線装置を用いて行われる試料の解析の信頼性を向上させる技術が求められる。また、上記解析において、作業が比較的容易であり、且つ、作業時間の増加を出来る限り抑制できる技術が求められる。
　その他の課題および新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになる。
　本願において開示される実施の形態のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
　一実施の形態における荷電粒子線装置は、試料室と、電子線を照射可能な電子銃を有し、且つ、前記試料室に取り付けられた鏡筒と、前記試料の解析時において前記試料を設置可能であり、且つ、前記試料室の内部に設けられたステージと、前記試料の解析時において前記ステージに設置された前記試料に前記電子線が照射された場合、前記試料から放出される二次電子または反射電子を信号として検出可能であり、且つ、前記試料室の内部に設けられた検出器と、前記試料室の内部の圧力を調整するための真空ポンプと、前記検出器において検出された前記信号を撮影像へ変換可能な画像処理制御回路を有し、且つ、前記電子銃、前記ステージ、前記検出器および前記真空ポンプの各々の動作を制御する制御部と、第１圧力下で撮影された前記試料の第１撮影像を用いることで、前記試料に対して前記電子線の照射を行うための照射領域、および、前記試料に対して前記電子線の照射を禁止するための照射禁止領域を設定する領域設定手段と、前記試料室の内部が前記第１圧力よりも低い第２圧力にされた状態において、前記照射領域に対して選択的に前記電子線を照射し、前記照射領域から放出される二次電子または反射電子を基にして、前記照射領域の第２撮影像を取得する撮影像取得手段と、を備える。
　また、一実施の形態における荷電粒子線装置は、試料室と、電子線を照射可能な電子銃を有し、且つ、前記試料室に取り付けられた鏡筒と、前記試料の解析時において前記試料を設置可能であり、且つ、前記試料室の内部に設けられたステージと、前記試料の解析時において前記ステージに設置された前記試料に前記電子線が照射された場合、前記試料から放出される二次電子または反射電子を信号として検出可能であり、且つ、前記試料室の内部に設けられた検出器と、前記試料室の内部の圧力を調整するための真空ポンプと、前記検出器において検出された前記信号を撮影像へ変換可能な画像処理制御回路を有し、且つ、前記電子銃、前記ステージ、前記検出器および前記真空ポンプの各々の動作を制御する制御部と、前記試料に対して前記電子線の照射を行うための照射領域、および、前記試料に対して前記電子線の照射を禁止するための照射禁止領域を設定する領域設定手段と、前記照射領域に対して選択的に前記電子線を照射し、前記照射領域から放出される二次電子または反射電子を基にして、前記照射領域の高真空ＳＥＭ像を取得する撮影像取得手段と、を備える。ここで、前記制御部は、記憶媒体を更に有し、前記照射領域は、複数の撮影視野を含み、前記領域設定手段では、前記照射禁止領域の位置と、前記複数の撮影視野の各々の位置とが、前記ステージの座標として前記記憶媒体に保存される。
　一実施の形態によれば、荷電粒子線装置を用いて行われる試料の解析の信頼性を向上させることができる。また、上記解析において、作業が比較的容易であり、且つ、作業時間の過度な増加を抑制できる。
実施の形態１における荷電粒子線装置の一例を示す模式図である。 実施の形態１における荷電粒子線装置の他の例を示す模式図である。 実施の形態１における解析方法のフローチャートである。 実施の形態１における照射領域指定機能の選択画面である。 実施の形態１における照射領域の設定画面である。 図５に続く照射領域の設定画面である。 図６に続く照射領域の設定画面である。 実施の形態１における照射領域の設定画面である。 図８に続く照射領域の設定画面である。 図９に続く照射領域の設定画面である。 実施の形態１における照射禁止領域の設定画面である。 図１１に続く照射禁止領域の設定画面である。 図１２に続く照射禁止領域の設定画面である。 実施の形態１における荷電粒子線装置の操作画面である。 実施の形態１における荷電粒子線装置の操作画面である。 実施の形態１における荷電粒子線装置の操作画面である。 実施の形態２における解析方法のフローチャートである。
　以下、実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
　（実施の形態１）
　＜荷電粒子線装置の構成＞
　以下に図１を用いて、実施の形態１における荷電粒子線装置１を説明する。図１では、荷電粒子線装置１として、例えば走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）が例示されている。
　図１に示される荷電粒子線装置１は、鏡筒２の内部に備えられた電子銃３から、試料室７に配置された試料ＳＡＭへ電子線を照射することで、試料ＳＡＭを解析（観察、分析）するための装置である。
　荷電粒子線装置１は、試料室７と、試料室７に取り付けられ、且つ、電子線カラムを構成する鏡筒２とを備える。鏡筒２は、電子線（荷電粒子線）を照射可能な電子銃３、電子線を集束するためのコンデンサレンズ４、電子線を走査するための偏向コイル５、および、電子線を集束するための対物レンズ６などを備える。
　試料室７の内部には、試料ＳＡＭを搭載するためのホルダ９、ホルダ９（試料ＳＡＭ）を設置するためのステージ８、二次電子検出器１０、反射電子検出器１１および光学カメラ１２などが設けられている。試料ＳＡＭの解析時において、試料ＳＡＭおよびホルダ９は、試料室７の内部へ搬送され、ステージ８に設置され、光軸ＯＡとの交点にフォーカスされる。なお、本願では、試料ＳＡＭが搭載されたホルダ９を、単に「試料ＳＡＭ」として説明する場合もある。
　二次電子検出器１０は、試料ＳＡＭに電子線が照射された場合、試料ＳＡＭから放出される二次電子を信号として検出可能であり、反射電子検出器１１は、試料ＳＡＭに電子線が照射された場合、試料ＳＡＭから放出される反射電子を信号として検出可能である。また、光学カメラ１２は、試料ＳＡＭ、または、試料ＳＡＭを搭載するホルダ９の光学像（低倍像、撮影像）を撮影可能である。
　また、図１では詳細な図示を省略しているが、荷電粒子線装置１の反射電子検出器１１は、例えば４つに分割されたディテクタであり、反射電子検出器１１の分割されたディテクタの各々は、試料ＳＡＭの解析時において互いに異なる方向から試料ＳＡＭに対向するように、試料室７の内部に設けられている。このような複数のディテクタを有する反射電子検出器１１によって、三次元のＳＥＭ像（撮影像）を取得できる。複数の二次電子検出器１０を試料ＳＡＭに対して互いに異なる方向に配置することでも、三次元のＳＥＭ像（撮影像）を取得できる。
　なお、二次電子検出器１０および反射電子検出器１１は、鏡筒２の外部に設けられていてもよいし、鏡筒２の内部に設けられていてもよい。また、光学カメラ１２は、必ずしも荷電粒子線装置１に搭載されてなくてもよい。また、荷電粒子線装置１は、これら以外に他のレンズ、他の電極および他の検出器を含んでもよい。
　試料室７の外部において、荷電粒子線装置１は、試料室７および鏡筒２の各々の内部の圧力を調整するための真空ポンプ１３、ニードルバルブ１４および大気導入口１５を備える。また、試料室７の外部において、荷電粒子線装置１は総合制御部Ｃ０を備える。
　総合制御部Ｃ０は、走査信号制御部Ｃ１、信号制御部Ｃ２、真空制御部Ｃ３、ステージ制御部Ｃ４および記憶媒体ＭＤに電気的または物理的に接続され、これらを統括する。それ故、本願では、各制御部Ｃ１～Ｃ４によって行われる制御を、総合制御部Ｃ０が行うと説明する場合もある。また、各制御部Ｃ１～Ｃ４および記憶媒体ＭＤを含む総合制御部Ｃ０を一つの制御ユニットと見做し、総合制御部Ｃ０を単に「制御部」と称する場合もある。
　走査信号制御部Ｃ１は、電子銃３、コンデンサレンズ４、偏向コイル５および対物レンズ６に電気的に接続され、これらの動作を制御する。電子銃３は、走査信号制御部Ｃ１からの制御信号を受けて電子線を生成し、電子線は、試料ＳＡＭへ向かって照射される。
　コンデンサレンズ４、偏向コイル５および対物レンズ６の各々は、走査信号制御部Ｃ１からの制御信号を受けて磁界を励磁する。コンデンサレンズ４の磁界によって、電子線は、適切なビーム径になるように集束される。偏向コイル５の磁界によって、電子線は、偏向され、試料ＳＡＭ上において２次元的に走査される。対物レンズ６の磁界によって、電子線は、試料ＳＡＭ上に再度集束される。また、対物レンズ６の励磁強度を調整することで、試料ＳＡＭの焦点合わせを行うこともできる。
　信号制御部Ｃ２は、二次電子検出器１０、反射電子検出器１１および光学カメラ１２に電気的に接続され、これらの動作を制御する。また、信号制御部Ｃ２は、これらで検出された信号を処理し、各信号を撮影像（画像データ）へ変換可能な画像処理制御回路を備えている。上記撮影像はモニタ２０へ出力される。
　真空制御部Ｃ３は、真空ポンプ１３およびニードルバルブ１４に電気的に接続され、これらの動作を制御する。荷電粒子線装置１において試料ＳＡＭの解析を行う場合、鏡筒２および試料室７の各々の内部は、真空ポンプ１３、ニードルバルブ１４および大気導入口１５によって真空排気され、大気圧から高真空または低真空へ調整される。
　なお、本願に記載される「高真空」および「低真空」は、試料室７の内部が大気圧よりも低い圧力にされた状態を意味する。また、「高真空」は、試料室７の内部が「低真空」よりも低い圧力にされた状態を意味する。「高真空」における圧力は、例えば１×１０－２Ｐａ以下である。「低真空」における圧力は、大気圧より低く、例えば１Ｐａ以上、１０００Ｐａ以下である。
　ステージ制御部Ｃ４は、ステージ８に電気的に接続され、ステージ８の動作を制御し、常に視野とステージ８の座標とをリンクさせる機能を有する。記憶媒体ＭＤは、各視野、ステージ８の座標および取得された撮影像（画像データ）などの情報を保存可能であり、各情報は、互いに関連付けされている。
　ステージ８は、荷電粒子線装置１の載置面に対して平行な方向に駆動可能なＸＹ軸駆動機構、上記載置面に対して垂直な方向（高さ方向）に駆動可能なＺ軸駆動機構、回転方向に駆動可能なＲ軸駆動機構、および、ＸＹ面に対して傾斜する方向に駆動可能なＴ軸駆動機構を有している。これらの各駆動機構は、ステージ８上に設置された試料ＳＡＭおよびホルダ９のうち、任意の部位を解析するために使用される機構である。これらによって、試料ＳＡＭのうち解析対象となる部位を、撮影視野の中心へ移動させることができる。
　荷電粒子線装置１は、その外部または内部において、総合制御部Ｃ０に電気的に接続されたモニタ２０、マウス２１およびトラックボール２２を備える。ユーザがマウス２１またはトラックボール２２を用いてモニタ２０上で作業することで、各種の情報が、総合制御部Ｃ０へ入力または総合制御部Ｃ０から出力される。また、ユーザがステージ８をマニュアル操作する場合には、ユーザは、マウス２１またはトラックボール２２を使用して作業を行うこともできる。
　図２は、実施の形態１における荷電粒子線装置１の他の例を示し、図１の荷電粒子線装置１に分析装置が付属された場合の模式図である。
　試料室７の内部には、更に分析用検出器１６が設けられ、分析用検出器１６は分析装置制御部Ｃ５に電気的に接続されている。分析装置制御部Ｃ５は、分析用検出器１６で検出された信号を処理し、成分分析が可能な処理制御回路を備えている。分析用検出器１６の一例として、例えばＸ線検出器が挙げられる。試料ＳＡＭに電子線が照射された場合、試料ＳＡＭから発生するＸ線のスペクトルは、分析用検出器１６によって検出され、電気信号へ演算される。
　また、分析装置制御部Ｃ５は総合制御部Ｃ０に含まれる一つの制御部であり、その制御は総合制御部Ｃ０によって統括される。しかし、分析装置制御部Ｃ５および総合制御部Ｃ０は、別々の制御部として設けられていてもよく、ケーブルなどを用いて互いに接続されていてもよい。
　図１および図２に示される実施の形態１における荷電粒子線装置１は、試料ＳＡＭに対して電子線の照射を行うための照射領域、および、試料ＳＡＭに対して電子線の照射を禁止するための照射禁止領域を設定する領域設定手段を備える。また、荷電粒子線装置１は、上記照射領域に対して選択的に電子線を照射し、上記照射領域から放出される二次電子または反射電子を基にして、上記照射領域の高真空ＳＥＭ像（撮影像）を取得する撮影像取得手段も備える。
　以下に、実施の形態１における領域設定手段および撮影像取得手段について、これらの設定方法および操作方法などを交えながら説明する。図３は、実施の形態１における試料ＳＡＭの解析方法のフローチャートであり、この解析方法に領域設定手段および撮影像取得手段が含まれている。
　＜領域設定手段＞
　以下に、図３のフローチャートに示される各ステップＳ１～Ｓ９と、図４～図１３とを対比させながら、実施の形態１における領域設定手段について説明する。
　まず、ステップＳ１では、試料ＳＡＭを搭載したホルダ９が、試料室７の内部へ搬送され、ステージ８上に設置される。そして、総合制御部Ｃ０は、試料ＳＡＭのうち解析対象となる部位が視野の中心に位置するように、ステージ８の各駆動機構を調整する。その後、試料ＳＡＭの解析が開始される。
　ステップＳ２では、光学像（低倍像、撮影像）３２を取得するか否かが判断される。光学像３２を取得する場合（ＹＥＳ）、次工程はステップＳ３となり、光学像３２を取得しない場合（ＮＯ）、次工程はステップＳ４となる。
　ステップＳ３では、試料室７の内部に設けられた光学カメラ１２を用いて、試料ＳＡＭの光学像３２が撮影される。光学像３２の撮影は、真空ポンプ１３およびニードルバルブ１４によって、試料室７の内部が低真空にされた状態で行われる。なお、光学像３２の撮影は、試料室７の内部が大気圧にされた状態で行われてもよい。
　また、光学カメラ１２は、１枚または複数枚の広域像を撮影可能である。また、光学カメラ１２の撮影は、ユーザによって手動で行われてもよいし、信号制御部Ｃ２によって自動で行われてもよい。また、光学カメラ１２の撮影は、ステージ８の各駆動機構（ＸＹ軸、Ｚ軸、Ｒ軸、Ｔ軸）を用いて行われてもよい。
　ステップＳ４では、照射領域指定機能の使用の有無が判断される。まず、図４に示されるように、総合制御部Ｃ０は、照射領域指定機能の選択画面３０をモニタ２０上に出力し、低倍像表示部３１、ボタン３４、ボタン３５、チェックボックス３６およびチェックボックス３７を選択画面３０に出力する。
　低倍像表示部３１は、光学像３２および低真空ＳＥＭ像５６のような試料ＳＡＭの低倍像を表示するために設けられている。ボタン３４は通常観察を選択するために設けられ、ボタン３５は照射領域指定機能を使用した観察を選択するために設けられ、チェックボックス３６は低真空ＳＥＭ像の使用有無を設定するために設けられ、チェックボックス３７は外部画像の使用有無を設定するために設けられている。
　低倍像表示部３１には、ステップＳ３で撮影された光学像３２が表示される。実施の形態１では、試料ＳＡＭとして樹脂材料に包埋された金属材料を例示する。低倍像表示部３１には、試料ＳＡＭの外形ＳＡＭａおよびホルダ９の外形９ａが表示され、金属材料のうち解析対象としたい箇所には、ホルダ９またはステージ８に電気的に接続されるように、導電性テープ３３が貼り付けられている様子が表示されている。なお、試料ＳＡＭは、樹脂材料に包埋された金属材料に限られず、プラスチック覆われた導電性部材、または、半導体デバイスなど様々な構造体を採用できる。
　また、荷電粒子線装置１に光学カメラ１２が設けられていない場合、または、ステップＳ２において光学像３２を撮影しなかった場合、低倍像表示部３１には、何も表示されない。この場合、後述のステップＳ６で取得される低真空ＳＥＭ像５６、外部撮影の光学像３２または外部撮影の低真空ＳＥＭ像５６を用いて照射領域指定機能を使用することもできる。
　例えば、ユーザがチェックボックス３７にチェックを入れることで、荷電粒子線装置１の外部において光学カメラによって撮影された試料ＳＡＭの光学像３２を、総合制御部Ｃ０で取り込み、低倍像表示部３１に表示させることができる。または、荷電粒子線装置１の外部において取得された試料ＳＡＭの低真空ＳＥＭ像５６を、総合制御部Ｃ０で取り込み、低倍像表示部３１に表示させることもできる。
　照射領域指定機能を使用しない場合（ＮＯ）、ユーザがボタン３４をクリックすることで、次工程はステップＳ３１になる。ステップＳ３１以降の説明については、後で説明する。
　照射領域指定機能を使用する場合（ＹＥＳ）、次工程はステップＳ５になり、低真空ＳＥＭ像（低倍像、撮影像）５６を取得するか否かの判断が行われる。低真空ＳＥＭ像５６を取得しない場合（ＮＯ）、ユーザは、チェックボックス３６にチェックを入れず、ボタン３５をクリックする。この場合、次工程はステップＳ８となる。低真空ＳＥＭ像５６を取得する場合（ＹＥＳ）、ユーザは、チェックボックス３６にチェックを入れる。この場合、次工程はステップＳ６となる。
　ステップＳ６では、低真空ＳＥＭ像５６の撮影が行われる。低真空ＳＥＭ像５６の撮影は、真空ポンプ１３およびニードルバルブ１４によって、試料ＳＡＭが帯電しない程度に、試料室７の内部が低真空にされた状態で行われる。その状態において、試料ＳＡＭに対して電子線を照射し、試料ＳＡＭから放出される二次電子または反射電子を基にして、試料ＳＡＭの低真空ＳＥＭ像５６を取得する。ここで取得される低真空ＳＥＭ像５６の枚数は、１枚でもよいし、連続または不連続の複数枚でもよい。
　ステップＳ７では、光学像３２に低真空ＳＥＭ像５６を合成させて、合成像を作製する作業が行われる。合成作業は、ユーザによって手動で行われてもよいし、総合制御部Ｃ０によって自動で行われてもよい。
　なお、光学像３２が無い場合、低真空ＳＥＭ像５６のみが低倍像表示部３１に表示される。また、荷電粒子線装置１の外部で取得された低真空ＳＥＭ像５６を、光学像３２に合成させることもできる。また、光学像３２と低真空ＳＥＭ像５６を合成する際、それぞれの画像が異なる角度または異なる倍率であった場合、その角度または倍率を最適化し、合成像を作製することが可能である。
　また、実施の形態１における荷電粒子線装置１を用いて、光学像３２と低真空ＳＥＭ像５６とを同時に撮影できる場合、これらをほぼ同時に撮影することで、撮影時間の短縮が図れる。すなわち、試料室７の内部を大気圧から低真空にする過程で、光学像３２と低真空ＳＥＭ像５６とを連続して撮影することで、撮影時間の短縮が図れる。
　なお、光学像３２の撮影と低真空ＳＥＭ像５６の撮影とは、同じ圧力下で行われてもよいし、低真空とされる圧力の範囲内であれば異なる圧力下で行われてもよい。すなわち、これらの撮影は、大気圧より低く且つ１Ｐａ以上の範囲内において、同じ圧力下または異なる圧力下で行われてもよい。
　合成像を作製した後、ユーザがボタン３５をクリックすることで、次工程はステップＳ８となる。なお、ステップＳ４またはステップＳ７において、次工程以降で用いられる撮影像が決定されると、総合制御部Ｃ０によって、撮影像のピクセル値およびステージ８の座標がリンクするように計算が行われ、それらの情報は、記憶媒体ＭＤに保存される。
　ステップＳ８およびステップＳ９では、照射領域５４および照射禁止領域５５の設定が行われる。詳細には、ステップＳ８では、照射領域５４および照射禁止領域５５を指定する作業が行われ、ステップＳ９では、照射領域５４および照射禁止領域５５を確定する作業が行われる。
　まず、図５に示されるように、総合制御部Ｃ０は、照射領域の設定画面４０をモニタ２０上に出力し、低倍像表示部３１およびボタン４３～５２を設定画面４０に出力する。
　ボタン４３は照射領域５４を指定するために設けられ、ボタン４４は照射禁止領域５５を指定するために設けられ、ボタン４５は照射領域５４または照射禁止領域５５を修正するために設けられ、ボタン４６は照射領域５４または照射禁止領域５５を削除するために設けられ、ボタン４７は照射領域５４および照射禁止領域５５を確定するために設けられている。ボタンＡＩは、照射領域５４および照射禁止領域５５の指定および確定のために、画面セグメンテーションを用いる場合に使用される。
　また、ボタン４８およびボタン４９は、照射領域５４および照射禁止領域５５の設定後、撮影を手動で行うか自動で行うかを選択するために設けられている。
　また、反転ボタン５０は指定された照射領域５４および照射禁止領域５５を反転するために設けられている。拡大ボタン５１および縮小ボタン５２は、低倍像表示部３１に表示されている低倍像（光学像３２および低真空ＳＥＭ像５６）を、拡大表示または縮小表示するために設けられている。
　また、実施の形態１では、試料ＳＡＭに、金属材料のような導電性材料からなる測定対象（導電性領域）４１と、樹脂材料のような非導電性材料からなる非測定対象（非導電性領域）４２が混在している場合を例示している。
　＜＜光学像３２を用いた照射領域５４の設定＞＞
　以下に図５～図７を用いて、光学像３２を用いた照射領域５４の設定について説明する。なお、図５以降では、図面を見易くするために、図４に示されていた導電性テープ３３の図示を省略している。
　ユーザが図５に示されるボタン４３をクリックすると、総合制御部Ｃ０は、低倍像表示部３１にカーソル（領域指定ペン）５３を表示する。更にユーザが拡大ボタン５１をクリックすると、低倍像（光学像３２）が拡大表示される。このような状態が図６に示されている。
　まず、ユーザは、カーソル５３を用いて、低倍像のうち任意の領域を照射領域として指定する。図６では、複数の測定対象４１のうちの一つが照射領域として指定されている。また、図７のように、複数の測定対象４１が照射領域として指定されてもよいし、照射領域を様々な形状に設定することができる。
　図７に示されるように、ユーザがボタン４７をクリックすることで、測定対象４１のような指定された領域が照射領域５４として確定される。この場合、総合制御部Ｃ０は、測定対象４１以外のような指定されなかった領域を、照射禁止領域５５として自動的に確定する。
　また、照射領域５４の指定後、ユーザがボタン４５をクリックすると、ユーザは、照射領域５４の形状を修正することができる。また、照射領域５４の指定後、ユーザがボタン４６をクリックすると、ユーザは、照射領域５４を削除することができる。
　＜＜光学像３２および低真空ＳＥＭ像５６の合成像を用いた照射領域５４の設定＞＞
　以下に図８～図１０を用いて、合成像を用いた照射領域５４の設定について説明する。図８～図１０における設定は、基本的に図６～図９における設定と同様である。
　ステップＳ７において、光学像３２および低真空ＳＥＭ像５６の合成像を作製した場合、図８に示されるように、低倍像表示部３１には、光学像３２および低真空ＳＥＭ像５６が表示される。なお、図８では、図５と異なる箇所を測定対象４１とした場合が例示されている。
　図９に示されるように、照射領域５４を指定する方法は、図６の場合と同じである。合成像を用いる場合、ユーザが指定する領域は、光学像３２と低真空ＳＥＭ像５６との境界を越えていてもよい。
　その後、図１０に示されるように、ユーザがボタン４７をクリックすることで、測定対象４１のような指定された領域が照射領域５４として確定される。この場合、総合制御部Ｃ０は、測定対象４１以外のような指定されなかった領域を、照射禁止領域５５として自動的に確定する。
　また、光学像３２を用いずに、低真空ＳＥＭ像５６のみで照射領域５４を指定および確定する場合も、同様の手法を用いることができる。その場合、低倍像表示部３１には、一枚の低真空ＳＥＭ像５６による撮影像、または、複数枚の低真空ＳＥＭ像５６を繋ぎ合わせた撮影像が表示され、その撮影像上で照射領域５４の指定および確定を行うことができる。
　＜＜光学像３２を用いた照射禁止領域５５の設定＞＞
　以下に図１１～図１３を用いて、光学像３２を用いた照射禁止領域５５の設定について説明する。
　図１１に示されるように、ユーザがボタン４４をクリックすると、総合制御部Ｃ０は、低倍像表示部３１にカーソル５３を表示する。ユーザは、カーソル５３を用いて、低倍像のうち任意の領域を照射禁止領域として指定する。図１１では、非測定対象４２が照射禁止領域５５として指定されている。
　また、図１２に示されるように、ユーザが反転ボタン５０をクリックすることで、照射領域と照射禁止領域とが反転する。すなわち、図１１においてユーザが指定していなかった領域が、照射禁止領域５５に指定される。このような反転ボタン５０の使用とその効果は、図５～図１０のような照射領域５４の設定時でも同様である。
　図１１において照射禁止領域５５を指定した後、ユーザがボタン４７をクリックすることで、図１３に示されるように、非測定対象４２のような指定された領域が照射禁止領域５５として確定される。この場合、総合制御部Ｃ０は、指定されなかった領域を、照射領域５４として自動的に確定する。
　なお、照射領域５４および照射禁止領域５５の確定時において、総合制御部Ｃ０は、ホルダ９の外形９ａを認識し、ホルダ９の外形９ａより外側の領域を照射禁止領域５５として自動的に確定する。また、総合制御部Ｃ０は、ホルダ９の外形９ａの内側において、照射禁止領域５５以外の領域を照射領域５４として自動で確定する。
　また、光学像３２の代わりに、光学像３２および低真空ＳＥＭ像５６の合成像、または、低真空ＳＥＭ像５６のみを用いた照射禁止領域５５の設定も、同様の手法で行うことができる。
　＜＜画像セグメンテーションを利用した照射領域５４および照射禁止領域５５の設定＞＞
　上述の図５～図１３を用いて説明した照射領域５４および照射禁止領域５５の設定に関して、総合制御部Ｃ０が有する画像セグメンテーションを利用することも可能である。
　画像セグメンテーションは、人工知能の一種であり、画像に含まれる複数のピクセルの各々の意味を識別できる。例えば、実施の形態１における試料ＳＡＭの場合、画面セグメンテーションは、光学像３２などの撮影像に対して、測定対象４１および非測定対象４２の形状、色およびコントラストなどを識別できる。その結果、画面セグメンテーションは、低倍像表示部３１において、撮影像のうち測定対象４１または非測定対象４２に相当する領域を自動的に指定する。
　以下に、画面セグメンテーションを用いて図５～図７で説明したような照射領域５４を設定する例を説明する。
　例えば、ユーザが図５に示されるボタンＡＩをクリックすると、画面セグメンテーションは、撮影像（光学像３２）のうち照射領域５４に相当する領域を自動的に指定する。ここでは、画面セグメンテーションによって、図５に示される測定対象４１が自動的に識別され、測定対象４１が図６に示される照射領域５４に相当すると自動的に指定される。
　その後、図７に示されるように、指定された照射領域５４がユーザによって確定された場合、総合制御部Ｃ０は、指定されなかった領域を照射禁止領域５５として自動的に確定する。また、照射領域５４の確定前に、ユーザが、画像セグメンテーションによって指定された領域を修正することもできる。その場合、確定された照射領域５４には、ユーザによる修正が反映されている。
　また、照射領域５４の指定だけでなく、照射領域５４の確定も、画像セグメンテーションに自動的に行わせることもできる。その場合、指定された照射領域５４が画面セグメンテーションによって確定された場合、総合制御部Ｃ０は、指定されなかった領域を照射禁止領域５５として自動的に確定する。
　また、画面セグメンテーションの設定を変更することで、図８～図１０で説明したような照射禁止領域５５を設定する場合にも、画面セグメンテーションを利用できる。
　例えば、ユーザがボタンＡＩをクリックすると、画面セグメンテーションは、撮影像のうち照射禁止領域５５に相当する領域を自動的に指定する。ここでは、画面セグメンテーションによって、非測定対象４２が自動的に識別され、測定対象４１が照射禁止領域５５に相当すると自動的に指定される。
　その後、指定された照射禁止領域５５がユーザまたは画面セグメンテーションによって確定された場合、総合制御部Ｃ０は、指定されなかった領域を照射領域５４として自動的に確定する。また、照射領域５４の修正と同様に、照射禁止領域５５の確定前に、ユーザが、画像セグメンテーションによって指定された領域を修正することもできる。その場合、確定された照射禁止領域５５には、ユーザによる修正が反映されている。
　照射領域５４および照射禁止領域５５が確定されると、総合制御部Ｃ０によって、照射領域５４および照射禁止領域５５の各々の位置は、ステージ８の座標として記憶媒体ＭＤに保存される。なお、照射領域５４は、解析対象となる複数の撮影視野が含んでいる。従って、複数の撮影視野の各々の位置が、ステージ８の座標として記憶媒体ＭＤに保存される。
　画面セグメンテーションは、試料ＳＡＭと同じ試料か、試料ＳＡＭに類似するような試料について何度も識別を行うことで、その度に識別の精度を向上させることができる。また、撮影像における色およびコントラストなどの材料情報を予め画面セグメンテーションに学習させておくことで、画面セグメンテーションが初めて識別する試料であっても、画面セグメンテーションは、測定対象４１または非測定対象４２に相当する領域を自動的に指定できる。
　また、画面セグメンテーションが識別する撮影像には、光学像３２だけに限られず、低真空ＳＥＭ像５６、または、光学像３２と低真空ＳＥＭ像５６との合成像も適用できる。
　以上で、実施の形態１における領域設定手段の説明を終える。
　＜撮影像取得手段＞
　以下に図３のフローチャートに示される各ステップＳ１０～Ｓ２１を用いて、実施の形態１における撮影像取得手段について説明する。
　ステップＳ１０では、ステップＳ９において照射領域５４および照射禁止領域５５が確定された後、真空ポンプ１３によって、試料室７の内部が高真空になるように排気される。
　ステップＳ１１では、撮影条件の設定が行われる。ユーザは、照射領域５４に対して、倍率、加速電圧、使用する信号および走査スピードなどの様々な撮影条件を設定する。
　ステップＳ１２では、自動連続撮影の機能を使用するか否かが判断される。自動連続撮影を行わない場合（ＮＯ）、ユーザは、照射領域の設定画面４０に設けられた手動撮影用のボタン４８をクリックする。その場合、次工程はステップＳ１５となる。自動連続撮影を行う場合（ＹＥＳ）、ユーザは、自動連続撮影用のボタン４９をクリックする。その場合、次工程はステップＳ１３となる。
　ステップＳ１３では、ステージコントローラのロックおよびビームシフトの解除が行われる。これらを設定しておくことで、自動連続撮影中にユーザによってステージ８が操作されないようになる。
　ステップＳ１４では、自動連続撮影の実行が確定され、ステップＳ１５以降の操作が自動的に行われる。なお、ステップＳ１２で手動撮影を選択した場合、ステップＳ１５以降の操作はユーザによって行われる。
　ステップＳ１５では、ステージ制御部Ｃ４によってステージ８の移動が行われる。次に、ステップＳ１６では、対物レンズ６の直下に照射領域５４が存在しているか否かの判定が行われる。照射領域５４が存在していない場合（ＮＯ）、例えば対物レンズ６の直下が照射禁止領域５５である場合、再びステップＳ１５においてステージ８の移動が行われる。照射領域５４が存在している場合（ＹＥＳ）、次工程はステップＳ１７となる。
　上述のように、照射領域５４には解析対象となる複数の撮影視野が含まれている。基本的に、複数の撮影視野のうちの未撮影視野が電子線の照射位置に位置するように、ステージ８は、記憶媒体ＭＤに保存されているステージ８の座標に基づいて移動する。
　ステップＳ１７では、電子線の照射が行われる。走査信号制御部Ｃ１によって電子銃３から電子線が照射され、電子線は、照射領域５４の未撮影視野に対して選択的に照射される。
　ステップＳ１８では、試料ＳＡＭの照射領域５４の撮影および分析が行われる。電子線が照射された未撮影視野から放出される二次電子または反射電子を基にして、未撮影視野の撮影像が取得される。また、必要に応じて、図２に示される分析用検出器１６を用いて、照射領域５４の成分分析を行ってもよい。
　ステップＳ１９では、他の未撮影視野へ移動するか否かの判断が行われる。他の未撮影視野へ移動する場合（ＹＥＳ）、次工程はステップＳ２０となり、その後、ステップＳ１５～ステップＳ１８が複数回繰り返される。
　ステップＳ２０では、ステージ８が移動している間、電子線のビームブランキングまたは電子線の照射の停止が行われる。ステップＳ１８からステップＳ１５へ移行する間、ステージ８の移動によって、照射禁止領域５５または照射領域５４と照射禁止領域５５との境界が、電子線の照射位置に位置する場合がある。すなわち、照射禁止領域５５に電子線が照射される場合がある。
　上述の課題において説明したように、照射禁止領域５５が樹脂材料のような非導電性材料である場合、非導電性材料に電子線が一度照射されると、帯電の影響によって解析が困難となる。また、照射禁止領域５５が軟らかい材料である場合、電子線の照射によって試料ＳＡＭが変形してしまう場合がある。それ故、実施の形態１では、ステージ８が移動している間、電子線の照射を停止する、または、電子線の照射を遮断することで、上記の不具合を抑制している。
　なお、電子線を照射しない他の手法として、遮蔽板を用いて電子線を遮蔽する方法、電子線の加速電圧を０ｋＶにする方法、または、電子銃３の一部のバイアスを最大化し、電子銃から発生する電子線を極限まで集束させる方法などが用いられてもよい。
　ステップＳ１９において、全ての未撮影視野の撮影が完了した場合のように、他の未撮影視野へ移動しない場合（ＮＯ）、次工程はステップＳ２１となり、試料ＳＡＭの解析が終了となる。
　以下に図１４～図１６を用いて、照射領域指定機能を使用した場合における荷電粒子線装置１の操作画面６０について説明する。
　まず、図１４に示されるように、総合制御部Ｃ０は、照射領域指定機能の操作画面６０をモニタ２０上に出力し、高倍像表示部６１、領域確定用の表示部６２、領域枚数の表示欄６５、自動連続撮影を停止するための停止ボタン６６、拡大ボタン５１および縮小ボタン５２を操作画面６０に出力する。
　領域確定用の表示部６２には、例えば光学像３２のような低倍像が表示され、低倍像上には、撮影中の領域枠６３および撮影中の視野枠６４が表示されている。なお、撮影中の領域枠６３は、領域設定手段において確定された照射領域５４に相当する。
　照射領域５４内に撮影中の視野枠６４がある場合、高倍像表示部６１には、照射領域５４の高真空ＳＥＭ像（高倍像、撮影像）５４ａが表示される。なお、既に撮影済みの領域には、ユーザが確認し易くなるように、画面上の色を変更する、または、撮影した高真空ＳＥＭ像５４ａを貼り付けることもできる。
　図１５は、照射領域５４と照射禁止領域５５との境界付近を撮影中の操作画面６０を示している。上述のように、照射禁止領域５５において電子線の照射は行われないので、高倍像表示部６１では、照射禁止領域５５は非表示領域５５ａとして黒く表示される。
　以上のように照射領域５４の複数の撮影視野を観察し、撮影することで、それらの高真空ＳＥＭ像５４ａを取得できる。すなわち、複数回行われたステップＳ１８によって、複数の高真空ＳＥＭ像５４ａを取得できる。
　図１６は、複数の高真空ＳＥＭ像５４ａを取得した後の操作画面６０を示している。領域確定用の表示部６２には、複数の撮影完了領域６３ａが表示されている。高倍像表示部６１には、複数の撮影完了領域６３ａのうち、ユーザによって選択された撮影完了領域６３ａの繋ぎ合わせＳＥＭ像（高倍像、撮影像）５４ｂが表示されている。なお、繋ぎ合わせＳＥＭ像５４ｂ以外の領域は、非表示領域５５ａとして黒く表示される。
　繋ぎ合わせＳＥＭ像５４ｂは、複数の高真空ＳＥＭ像５４ａを繋ぎ合わせることで、作製できる。また、他の撮影完了領域６３ａについても同様に、それぞれの高真空ＳＥＭ像５４ａを繋ぎ合わせることで、繋ぎ合わせＳＥＭ像５４ｂを作製できる。
　このように、実施の形態１における撮影像取得手段によって、試料ＳＡＭのうち解析対象となる照射領域５４の撮影像を取得することができる。
　＜照射領域指定機能を使用しない解析方法＞
　以下に図３のフローチャートに示される各ステップＳ３１～Ｓ３６を用いて、実施の形態１における照射領域指定機能を使用しないで、試料ＳＡＭの解析を行う解析方法を説明する。
　ステップＳ４において照射領域指定機能を使用しない場合（ＮＯ）、ユーザが通常観察用のボタン３４をクリックすることで、ステップＳ３１～Ｓ３６がそれぞれ実行される。
　ステップＳ３１では、ステップＳ１０と同様に、試料室７の内部が高真空になるように排気される。ステップＳ３２では、ステップＳ１１と同様に、撮影条件の設定が行われる。
ステップＳ３３では、試料ＳＡＭに対して電子線が照射され、ステップＳ３４では、測定対象４１のような解析対象となる領域が電子線に照射されるように、ステージ８の移動が行われる。ステップＳ３５では、解析対象となる領域の撮影または分析が行われる。
　ステップＳ３６では、解析を継続するか否かの判断が行われる。他の撮影視野の解析を継続する場合（ＹＥＳ）、ステップＳ３４およびステップＳ３５が複数回繰り返される。他の撮影視野の解析を継続しない場合（ＮＯ）、ステップＳ２１で一連の撮影および分析が終了する。
　＜実施の形態１における主な効果＞
　実施の形態１における領域設定手段では、照射領域指定機能が使用され、実施の形態１における撮影像取得手段は、照射領域指定機能によって設定された条件下で撮影像の取得が行われる。
　すなわち、試料ＳＡＭの高倍像を取得する前に、光学像３２、低真空ＳＥＭ像５６またはそれらの合成像のように、低真空下において撮影された低倍像を用いて、試料ＳＡＭの照射領域５４および照射禁止領域５５が設定される。そして、設定された照射領域５４および照射禁止領域５５に基づいて、照射領域５４の撮影像の取得が行われる。
　実施の形態１では、例えば試料ＳＡＭが導電性材料および非導電性材料を併せ持つ場合、高真空下において非導電性材料に電子線が照射され、試料ＳＡＭが帯電するという不具合を解消できる。また、試料ＳＡＭの一部に軟らかい材料が含まれている場合でも、軟らかい材料が存在する領域を照射禁止領域５５として設定することで、電子線の照射によって試料ＳＡＭが変形してしまうという不具合を解消できる。
　従って、実施の形態１に開示した技術を用いれば、荷電粒子線装置１を用いて広域の解析を行う場合でも、試料ＳＡＭの解析の信頼性を向上させることができる。
　また、低倍像の取得には、荷電粒子線装置１に備えられる既存の装備が用いられるので、荷電粒子線装置１の開発に掛かるコストを抑制できる。
　また、照射領域５４および照射禁止領域５５の設定は、難解な作業を必要とせず、それほど多くない作業時間で実行可能である。そして、画面セグメンテーションを用いることで、その作業時間を短縮できる。すなわち、試料ＳＡＭの解析において、ユーザの作業は比較的容易であり、ユーザの作業時間の過度な増加を抑制できる。
　（実施の形態２）
　以下に図１７を用いて、実施の形態２における荷電粒子線装置１を説明する。なお、以下では、主に実施の形態１との相違点について説明する。
　実施の形態２では、電子線の制御ではなく、電子線の照射位置が常に照射領域５４となるように、ステージ８の制御が行われ、照射領域５４の解析が行われる。図１７は、実施の形態２における解析方法のフローチャートである。実施の形態１の図３との違いは、ステップＳ１２またはステップＳ１４と、ステップＳ２１との間で行われる工程が異なる点である。
　実施の形態２では、ステップＳ１２またはステップＳ１４の後、ステップＳ４０が行われる。ステップＳ４０では、走査信号制御部Ｃ１によって電子銃３から電子線が照射される。
　次に、ステップＳ４１では、ステージ制御部Ｃ４によってステージ８の移動が行われる。照射領域５４に含まれている複数の撮影視野のうちの未撮影視野が電子線の照射位置に位置するように、ステージ８は、記憶媒体ＭＤに保存されているステージ８の座標に基づいて移動する。
　次に、ステップＳ４２では、照射領域５４の撮影および分析が行われる。
　次に、ステップＳ４３では、他の未撮影視野へ移動するか否かの判断が行われる。他の未撮影視野へ移動する場合（ＹＥＳ）、次工程はステップＳ４１となり、その後、ステップＳ４１およびステップＳ４２が複数回繰り返される。他の未撮影視野へ移動しない場合（ＮＯ）、次工程はステップＳ２１となり、試料ＳＡＭの解析が終了となる。
　実施の形態２では、電子線の照射を停止するまたは遮断するという作業は行われず、電子線は、常に照射領域５４のみに照射されている。すなわち、ステップＳ４２からステップＳ４１へ移行する間、照射禁止領域５５または照射領域５４と照射禁止領域５５との境界が電子線の照射位置に位置することなく、次の未撮影視野が電子線の照射位置に位置するように、ステージ８が移動する。
　このようなステージ８の制御によって解析を行う場合、実施の形態１と比較して、照射領域５４の端部（照射領域５４と照射禁止領域５５との境界付近）の解析が、若干難しくなる。照射領域５４の端部を撮影したい場合、上記端部における倍率を高倍率に変更し、撮影視野の面積を小さくすることで、上記端部の撮影像が得られる。しかしながら、撮影視野の面積を小さくした分、撮影の枚数を増やす必要があり、撮影時間が増加する。それ故、上記端部の撮影も詳細に行いたい場合には、実施の形態１の方が実施の形態２よりも優れている。
　一方で、照射領域５４の端部の撮影は必要なく、照射領域５４の中央部とその周辺とが撮影されていればよい場合、実施の形態２のステージ８の制御による解析方法は、実施の形態１の電子線の制御による解析方法と比較して、電子線の照射の停止または遮断を行う必要が無い分、解析時間を短縮することができる。
　なお、ステップＳ１２において手動撮影用のボタン４８をクリックした場合、対物レンズ６直下に照射禁止領域５５を配置させることも出来るが、操作画面６０では、高倍像表示部６１の全面が非表示領域５５ａとなる。
　以上、上記実施の形態に基づいて本発明を具体的に説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
１　　荷電粒子線装置
２　　鏡筒
３　　電子銃
４　　コンデンサレンズ
５　　偏向コイル
６　　対物レンズ
７　　試料室
８　　ステージ
９　　ホルダ
９ａ　　ホルダの外形
１０　　二次電子検出器
１１　　反射電子検出器
１２　　光学カメラ
１３　　真空ポンプ
１４　　ニードルバルブ
１５　　大気導入口
２０　　モニタ
２１　　マウス
２２　　トラックボール
３０　　照射領域指定機能の選択画面
３１　　低倍像表示部
３２　　光学像（撮影像）
３３　　導電性テープ
３４、３５　　ボタン
３６、３７　　チェックボックス
４０　　照射領域の設定画面
４１　　測定対象（導電性領域）
４２　　非測定対象（非導電性領域）
４３～４９　　ボタン
５０　　反転ボタン
５１　　拡大ボタン
５２　　縮小ボタン
５３　　カーソル
５４　　照射領域
５４ａ　　高真空ＳＥＭ像（撮影像）
５４ｂ　　繋ぎ合わせＳＥＭ像（撮影像）
５５　　照射禁止領域
５５ａ　　非表示領域
５６　　低真空ＳＥＭ像（撮影像）
６０　　操作画面
６１　　高倍像表示部
６２　　領域確定用の表示部
６３　　撮影中の領域枠
６３ａ　　撮影完了領域
６４　　撮影中の視野枠
６５　　領域枚数の表示欄
６６　　停止ボタン
Ｃ０～Ｃ５　　制御部
ＭＤ　　記憶媒体
ＯＡ　　光軸
Ｓ１～Ｓ２１、Ｓ３１～Ｓ３６、Ｓ４０～Ｓ４３　　ステップ
ＳＡＭ　　試料
ＳＡＭａ　　試料の外形

Claims (15)

  1. 　試料室と、
    　電子線を照射可能な電子銃を有し、且つ、前記試料室に取り付けられた鏡筒と、
    　前記試料の解析時において前記試料を設置可能であり、且つ、前記試料室の内部に設けられたステージと、
    　前記試料の解析時において前記ステージに設置された前記試料に前記電子線が照射された場合、前記試料から放出される二次電子または反射電子を信号として検出可能であり、且つ、前記試料室の内部に設けられた検出器と、
    　前記試料室の内部の圧力を調整するための真空ポンプと、
    　前記検出器において検出された前記信号を撮影像へ変換可能な画像処理制御回路を有し、且つ、前記電子銃、前記ステージ、前記検出器および前記真空ポンプの各々の動作を制御する制御部と、
    　第１圧力下で撮影された前記試料の第１撮影像を用いることで、前記試料に対して前記電子線の照射を行うための照射領域、および、前記試料に対して前記電子線の照射を禁止するための照射禁止領域を設定する領域設定手段と、
    　前記試料室の内部が前記第１圧力よりも低い第２圧力にされた状態において、前記照射領域に対して選択的に前記電子線を照射し、前記照射領域から放出される二次電子または反射電子を基にして、前記照射領域の第２撮影像を取得する撮影像取得手段と、
    　を備える、荷電粒子線装置。
  2. 　請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
    　前記試料室の内部に設けられた光学カメラを更に備え、
    　前記領域設定手段は、前記試料室の内部が前記第１圧力にされた状態において、前記光学カメラによって前記試料の光学像を撮影するステップを含み、
    　前記第１撮影像は、前記光学像である、荷電粒子線装置。
  3. 　請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
    　前記試料室の内部に設けられた光学カメラを更に備え、
    　前記領域設定手段は、
    　　前記試料室の内部が前記第１圧力にされた状態において、前記光学カメラによって前記試料の光学像を撮影するステップと、
    　　前記試料室の内部が前記第１圧力にされた状態において、前記試料に対して前記電子線を照射し、前記試料から放出される二次電子または反射電子を基にして、前記試料の第３撮影像を取得するステップと、
    　を含み、
    　前記第１撮影像は、前記光学像に前記第３撮影像を合成した合成像である、荷電粒子線装置。
  4. 　請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
    　前記領域設定手段は、前記荷電粒子線装置の外部において光学カメラによって撮影された前記試料の光学像を、前記制御部で取り込むステップを含み、
    　前記第１撮影像は、前記光学像である、荷電粒子線装置。
  5. 　請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
    　前記領域設定手段は、
    　　ユーザが、前記第１撮影像のうち任意の領域を前記照射領域または前記照射禁止領域として指定するステップと、
    　　指定された領域が前記照射領域としてユーザによって確定された場合、前記制御部は、指定されなかった領域を前記照射禁止領域として自動的に確定するステップ、または、指定された領域が前記照射禁止領域としてユーザによって確定された場合、前記制御部は、指定されなかった領域を前記照射領域として自動的に確定するステップと、
    　を含む、荷電粒子線装置。
  6. 　請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
    　前記制御部は、画像セグメンテーションを更に有し、
    　前記領域設定手段は、前記画像セグメンテーションが、前記第１撮影像のうち前記照射領域または前記照射禁止領域に相当する領域を自動的に指定するステップを含む、荷電粒子線装置。
  7. 　請求項６に記載の荷電粒子線装置において、
    　前記領域設定手段は、指定された領域が前記照射領域または前記照射禁止領域の何れか一方であるとして、ユーザまたは前記画像セグメンテーションによって確定された場合、前記制御部は、指定されなかった領域を前記照射領域または前記照射禁止領域の他方であるとして自動的に確定するステップを含む、荷電粒子線装置。
  8. 　請求項７に記載の荷電粒子線装置において、
    　前記領域設定手段は、ユーザが、前記画像セグメンテーションによって指定された領域を修正するステップを更に含み、
    　確定された前記照射領域および前記照射禁止領域には、ユーザによる修正が反映されている、荷電粒子線装置。
  9. 　請求項１に記載の荷電粒子線装置において、
    　前記制御部は、記憶媒体を更に有し、
    　前記領域設定手段では、前記照射領域および前記照射禁止領域の各々の位置は、前記ステージの座標として前記記憶媒体に保存される、荷電粒子線装置。
  10. 　請求項９に記載の荷電粒子線装置において、
    　前記照射領域は、複数の撮影視野を含み、
    　前記記憶媒体には、前記複数の撮影視野の各々の位置が、前記ステージの座標として保存され、
    　前記撮影像取得手段は、
    　（ａ）前記複数の撮影視野のうちの未撮影視野が前記電子線の照射位置に位置するように、前記記憶媒体に保存されている前記ステージの座標に基づいて前記ステージを移動させるステップと、
    　（ｂ）前記未撮影視野に対して選択的に前記電子線を照射し、前記未撮影視野から放出される二次電子または反射電子を基にして、前記未撮影視野の撮影像を取得するステップと、
    　（ｃ）前記ステップ（ａ）および前記ステップ（ｂ）を複数回繰り返すステップと、
    　（ｄ）複数回行われた前記ステップ（ｂ）において取得された前記複数の撮影視野の撮影像を繋ぎ合わせることで、前記第２撮影像を作製するステップと、
    　を有する、荷電粒子線装置。
  11. 　請求項１０に記載の荷電粒子線装置において、
    　前記ステップ（ｃ）において前記ステップ（ｂ）から前記ステップ（ａ）へ移行する間、前記照射禁止領域または前記照射領域と前記照射禁止領域との境界が前記電子線の照射位置に位置する場合、前記電子線の照射が停止される、または、前記電子線の照射が遮断される、荷電粒子線装置。
  12. 　請求項１０に記載の荷電粒子線装置において、
    　前記ステップ（ｃ）において前記ステップ（ｂ）から前記ステップ（ａ）へ移行する間、前記照射禁止領域または前記照射領域と前記照射禁止領域との境界が前記電子線の照射位置に位置することなく、次の未撮影視野が前記電子線の照射位置に位置するように、前記ステージが移動する、荷電粒子線装置。
  13. 　試料室と、
    　電子線を照射可能な電子銃を有し、且つ、前記試料室に取り付けられた鏡筒と、
    　前記試料の解析時において前記試料を設置可能であり、且つ、前記試料室の内部に設けられたステージと、
    　前記試料の解析時において前記ステージに設置された前記試料に前記電子線が照射された場合、前記試料から放出される二次電子または反射電子を信号として検出可能であり、且つ、前記試料室の内部に設けられた検出器と、
    　前記試料室の内部の圧力を調整するための真空ポンプと、
    　前記検出器において検出された前記信号を撮影像へ変換可能な画像処理制御回路を有し、且つ、前記電子銃、前記ステージ、前記検出器および前記真空ポンプの各々の動作を制御する制御部と、
    　前記試料に対して前記電子線の照射を行うための照射領域、および、前記試料に対して前記電子線の照射を禁止するための照射禁止領域を設定する領域設定手段と、
    　前記照射領域に対して選択的に前記電子線を照射し、前記照射領域から放出される二次電子または反射電子を基にして、前記照射領域の高真空ＳＥＭ像を取得する撮影像取得手段と、
    　を備え、
    　前記制御部は、記憶媒体を更に有し、
    　前記照射領域は、複数の撮影視野を含み、
    　前記領域設定手段では、前記照射禁止領域の位置と、前記複数の撮影視野の各々の位置とが、前記ステージの座標として前記記憶媒体に保存される、荷電粒子線装置。
  14. 　請求項１３に記載の荷電粒子線装置において、
    　前記領域設定手段は、第１圧力下で撮影された前記試料の光学像または低真空ＳＥＭ像を用いて行われ、
    　前記撮影像取得手段は、前記試料室の内部が前記第１圧力よりも低い第２圧力にされた状態において行われる、荷電粒子線装置。
  15. 　請求項１３に記載の荷電粒子線装置において、
    　前記撮影像取得手段は、
    　（ａ）前記複数の撮影視野のうちの未撮影視野が前記電子線の照射位置に位置するように、前記記憶媒体に保存されている前記ステージの座標に基づいて前記ステージを移動させるステップと、
    　（ｂ）前記未撮影視野に対して選択的に前記電子線を照射し、前記未撮影視野から放出される二次電子または反射電子を基にして、前記未撮影視野の撮影像を取得するステップと、
    　（ｃ）前記ステップ（ａ）および前記ステップ（ｂ）を複数回繰り返すステップと、
    　（ｄ）複数回行われた前記ステップ（ｂ）において取得された前記複数の撮影視野の撮影像を繋ぎ合わせることで、前記照射領域の高真空ＳＥＭ像を作製するステップと、
    　を有する、荷電粒子線装置。
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