JP2022024658A - 荷電粒子線装置および試料ステージの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】精度よく目的の視野に移動できる荷電粒子線装置を提供する。【解決手段】本発明に係る荷電粒子線装置では、制御部は、移動情報に基づいて偏向器を動作させて第１視野から第２視野に視野を移動させる処理と、第２視野で試料像を撮影して基準画像を取得する処理と、偏向器を動作させて第２視野から第１視野に視野を移動させる処理と、移動情報に基づいて試料ステージを動作させて第１視野から第３視野に視野を移動させる処理と、第３視野で試料像を撮影して比較画像を取得する処理と、基準画像と比較画像の位置ずれ量を計算する処理と、基準画像と比較画像の位置ずれ量が指定された位置ずれ量以下か否かを判定する処理と、基準画像と比較画像の位置ずれ量が指定された位置ずれ量以下ではないと判定した場合に基準画像と比較画像の位置ずれ量に基づいて試料ステージを動作させて第１視野から第４視野に視野を移動させる処理と、を行う。【選択図】図２

Description

本発明は、荷電粒子線装置および試料ステージの制御方法に関する。

透過電子顕微鏡などの電子顕微鏡や、集束イオンビーム装置などの荷電粒子線装置では、目的の視野への移動精度が求められる。荷電粒子線装置では、視野の移動は、試料ステージを用いて機械的に試料を移動させることで行われる。また、例えば、特許文献１に開示されているように、視野の移動は、偏向器を用いて試料に照射させる電子線を電磁的に偏向させることで行うこともできる。

特開２００２－２８６６６３号公報

試料ステージを用いた視野の移動では、機械的に視野を移動させるため、精度よく目的の視野に移動させることは難しい。

これに対して、偏向器を用いた視野の移動では、電磁的に視野を移動させるため、精度よく目的の視野に移動させることができる。しかしながら、偏向器を用いた視野の移動では、電子線の軌道が光軸からずれてしまう。

本発明に係る荷電粒子線装置の一態様は、
荷電粒子線を試料に照射して、試料像を取得する荷電粒子線装置であって、
前記荷電粒子線を偏向させる偏向器と、
前記試料を移動させる試料ステージと、
前記試料像を撮影するための検出器と、
前記偏向器および前記試料ステージを制御する制御部と、
を含み、
前記制御部は、
前記試料像の視野を移動させるための移動情報を取得する処理と、
前記移動情報に基づいて前記偏向器を動作させて、第１視野から第２視野に視野を移動させる処理と、
前記第２視野で前記試料像を撮影して、基準画像を取得する処理と、
前記偏向器を動作させて、前記第２視野から前記第１視野に視野を移動させる処理と、
前記移動情報に基づいて前記試料ステージを動作させて、前記第１視野から第３視野に視野を移動させる処理と、
前記第３視野で前記試料像を撮影して、比較画像を取得する処理と、
前記基準画像と前記比較画像の位置ずれ量を計算する処理と、
前記基準画像と前記比較画像の位置ずれ量が指定された位置ずれ量以下か否かを判定する処理と、
前記基準画像と前記比較画像の位置ずれ量が指定された位置ずれ量以下ではない判定した場合に、前記基準画像と前記比較画像の位置ずれ量に基づいて前記試料ステージを動作させて、前記第１視野から第４視野に視野を移動させる処理と、
を行う。

このような荷電粒子線装置では、試料ステージを用いて、精度よく目的の視野に移動できる。

本発明に係る試料ステージの制御方法の一態様は、
荷電粒子線を偏向させる偏向器と、
試料を移動させる試料ステージと、
試料像を撮影するための検出器と、
を含む荷電粒子線装置における試料ステージの制御方法であって、
前記試料像の視野を移動させるための移動情報を取得する工程と、
前記移動情報に基づいて前記偏向器を動作させて、第１視野から第２視野に視野を移動させる工程と、
前記第２視野で前記試料像を撮影して、基準画像を取得する工程と、
前記偏向器を動作させて、前記第２視野から前記第１視野に視野を移動させる工程と、
前記移動情報に基づいて前記試料ステージを動作させて、前記第１視野から第３視野に視野を移動させる工程と、
前記第３視野で前記試料像を撮影して、比較画像を取得する工程と、
前記基準画像と前記比較画像の位置ずれ量を計算する工程と、
前記基準画像と前記比較画像の位置ずれ量が指定された位置ずれ量以下か否かを判定する工程と、
前記基準画像と前記比較画像の位置ずれ量が指定された位置ずれ量以下ではないと判定した場合に、前記基準画像と前記比較画像の位置ずれ量に基づいて前記試料ステージを動作させて、前記第１視野から第４視野に視野を移動させる工程と、
を含む。

このような試料ステージの制御方法では、試料ステージを用いて、精度よく目的の視野に移動できる。

実施形態に係る透過電子顕微鏡の構成を示す図。 処理部の試料ステージを制御する処理の一例を示すフローチャート。 移動情報を説明するための図。 第２視野で撮影された試料像を模式的に示す図。 第３視野で撮影された試料像を模式的に示す図。 基準画像と比較画像の位置ずれ量を算出する処理を説明するための図。 第４視野で撮影された試料像を模式的に示す図。 移動情報を取得する処理の変形例を説明するための図。 処理部の試料ステージを制御する処理の変形例を示すフローチャート。 移動情報を取得する処理の変形例を示すフローチャート。 移動情報を取得する処理の変形例を説明するための図。 移動情報を取得する処理の変形例を説明するための図。 試料像の倍率を変更している様子を示す図。 移動情報を取得する処理の変形例を示すフローチャート。 試料像の中心の画像を取得する処理を説明するための図。 光学系を用いて拡大された画像を模式的に示す図。 拡大前の画像と拡大後の画像の位置ずれ量を算出する処理を説明するための図。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説
明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

以下では、本発明に係る荷電粒子線装置として、試料に電子線を照射して試料の観察を行う透過電子顕微鏡を例に挙げて説明するが、本発明に係る荷電粒子線装置は、電子線以外の荷電粒子線（イオンビーム等）を照射して試料の観察を行う装置であってもよい。

１． 透過電子顕微鏡
まず、本発明の一実施形態に係る透過電子顕微鏡について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る透過電子顕微鏡１００の構成を示す図である。

透過電子顕微鏡１００では、試料Ｓに電子線を照射し、試料Ｓを透過した電子を結像することによって、試料Ｓの透過電子顕微鏡像（試料像）を取得することができる。

透過電子顕微鏡１００は、図１に示すように、電子銃１０と、照射レンズ１１と、偏向器１２と、試料ステージ１４と、試料ホルダー１５と、対物レンズ１６と、中間レンズ１７と、投影レンズ１８と、検出器２０と、偏向器制御装置３０と、試料ステージ制御装置３２と、制御装置４０（制御部の一例）と、を含む。

電子銃１０は、電子線（荷電粒子線の一例）を放出する。電子銃１０は、例えば、陰極から放出された電子を陽極で加速し電子線を放出する。

照射レンズ１１は、電子銃１０から放出された電子線を集束して試料Ｓに照射する。

偏向器１２は、試料Ｓに照射される電子線を偏向する。偏向器１２は、電子線を磁界で偏向させてもよいし、電子線を電界で偏向させてもよい。偏向器１２で試料Ｓに照射される電子線を偏向することによって、試料像の視野を移動させることができる。このように、透過電子顕微鏡１００では、試料Ｓに照射される電子線を電磁的に偏向させることで、視野を移動させるイメージシフトの機能を有する。

試料ステージ１４は、試料ホルダー１５を介して、試料Ｓを保持している。試料ステージ１４は、試料Ｓを水平方向に移動させる移動機構を有している。試料ステージ１４を用いて試料Ｓを水平方向に移動させることによって、視野を移動させることができる。試料ステージ１４では、例えば、モーターによる駆動、ピエゾ素子による駆動、またはこれらの組み合わせによって、試料Ｓを移動させる。

対物レンズ１６は、試料Ｓを透過した電子線で試料像を結像する初段のレンズである。対物レンズ１６、中間レンズ１７、および投影レンズ１８は、結像レンズ系を構成し、結像レンズ系は、試料Ｓを透過した電子線で検出器２０上に試料像を結像する。

検出器２０は、結像レンズ系によって結像された試料像を撮影する。検出器２０は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ等のデジタルカメラである。検出器２０で撮影された試料像の画像データは、制御装置４０に出力される。

偏向器制御装置３０は、偏向器１２を制御する。偏向器制御装置３０は、例えば、制御装置４０から出力された制御信号に基づいて偏向器１２を動作させる。

試料ステージ制御装置３２は、試料ステージ１４を制御する。試料ステージ制御装置３２は、例えば、制御装置４０から出力された制御信号に基づいて試料ステージ１４を動作させる。

制御装置４０は、透過電子顕微鏡１００の各部を制御する。制御装置４０は、後述する「２． 処理」で説明する試料ステージ１４を制御して視野を移動させる処理を行う。制御装置４０は、処理部４２と、操作部４４と、表示部４６と、記憶部４８と、を含む。

操作部４４は、ユーザーからの指示を信号に変換して処理部４２に送る処理を行う。操作部４４は、例えば、ボタン、キー、タッチパネル型ディスプレイ、マイクなどの入力機器により実現できる。ユーザーは、操作部４４を介して、視野の移動情報や倍率を変更する指示などを入力することができる。

表示部４６は、処理部４２で生成された画像を表示する。表示部４６の機能は、例えば、ＬＣＤ（liquid crystal display）、ＣＲＴ（cathode ray tube）、操作部４４としても機能するタッチパネルなどにより実現できる。

記憶部４８は、処理部４２が各種計算処理や制御処理を行うためのプログラムやデータを記憶している。また、記憶部４８は、処理部４２のワーク領域としても用いられる。記憶部４８は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、およびハードディスクなどにより実現できる。

処理部４２の機能は、各種プロセッサ（ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等）などのハードウェアで、プログラムを実行することにより実現できる。処理部４２は、移動情報取得部４２０と、画像取得部４２２と、偏向器制御部４２４と、試料ステージ制御部４２６と、位置ずれ量算出部４２８と、を含む。

移動情報取得部４２０は、試料像の視野を移動させるための移動情報を取得する。

画像取得部４２２は、試料像を取得する。画像取得部４２２は、検出器２０に試料像を撮影させる。検出器２０で試料像が撮影されると、試料像（画像データ）が制御装置４０に送られる。画像取得部４２２は、検出器２０から出力された試料像（画像データ）を取得する。

偏向器制御部４２４は、偏向器１２を制御する。例えば、偏向器制御部４２４は、偏向器１２を動作させるための制御信号を生成し、偏向器制御装置３０に送る。これにより、偏向器１２を制御できる。

試料ステージ制御部４２６は、試料ステージ１４を制御する。例えば、試料ステージ制御部４２６は、試料ステージ１４を動作させるための制御信号を生成し、試料ステージ制御装置３２に送る。これにより、試料ステージ１４を制御できる。

位置ずれ量算出部４２８は、２つの画像間の位置ずれ量を計算する。２つの画像間の位置ずれ量は、例えば、パターンマッチングなどの公知の手法を用いて計算できる。

処理部４２の処理の詳細については、以下の「２． 処理」で説明する。

２． 処理
透過電子顕微鏡１００では、試料ステージ１４を用いて、試料像の視野を正確に移動させることができる。図２は、処理部４２の試料ステージ１４を制御する処理の一例を示すフローチャートである。

ユーザーが操作部４４を介して試料像の視野を移動させるための移動情報を入力すると
、移動情報取得部４２０は、入力された移動情報を受け付けて、移動情報を取得する（Ｓ１００）。

図３は、移動情報を説明するための図である。図３には、試料像の第１視野を図示している。第１視野は、視野を移動させる処理を開始したときの視野である。

視野の移動量Ｄは、例えば、図３に示すＸ方向を試料ホルダー１５の挿入方向とし、Ｘ方向に直交する方向をＹ方向として、Ｘ方向の移動量ＤｘおよびＹ方向の移動量Ｄｙとして表される。

ここでは、観察対象Ａを視野の中心に移動させる場合について説明する。ユーザーが、操作部４４を介して、Ｘ方向の移動量ＤｘおよびＹ方向の移動量Ｄｙを入力すると、移動情報取得部４２０は、観察対象Ａを視野の中心に移動させるための移動情報として、移動量Ｄｘおよび移動量Ｄｙを取得する。

偏向器制御部４２４は、移動量Ｄｘおよび移動量Ｄｙに基づいて偏向器１２を動作させて、第１視野から第２視野に視野を移動させる（Ｓ１０２）。

図４は、第２視野で撮影された試料像を模式的に示す図である。

偏向器制御部４２４は、移動量Ｄｘおよび移動量Ｄｙに基づいて偏向器１２を動作させる。これにより、電子線が偏向され、視野がＸ方向に移動量Ｄｘ移動し、Ｙ方向に移動量Ｄｙ移動する。この結果、視野が第１視野から第２視野に変更される。

偏向器１２を用いた視野の移動では、電磁的に視野を移動させるため、精度よく目的の視野に移動させることができる。なお、電子線は偏向器１２で偏向されるため、電子線の軌道は、光軸からずれる。

画像取得部４２２は、図４に示す第２視野で試料像を撮影して、基準画像Ｉ２を取得する（Ｓ１０４）。画像取得部４２２は、検出器２０に試料像を撮影させて、第２視野の試料像、すなわち、基準画像Ｉ２を取得する。基準画像Ｉ２では、観察対象Ａが画像の中心に位置している。

偏向器制御部４２４は、偏向器１２を動作させて、図４に示す第２視野から図３に示す第１視野に視野を戻す（Ｓ１０６）。これにより、偏向器１２の動作は、リセットされる。この結果、電子線の軌道は、光軸に合った状態となる。

試料ステージ制御部４２６は、移動量Ｄｘおよび移動量Ｄｙに基づいて試料ステージ１４を動作させて、第１視野から第３視野に視野を移動させる（Ｓ１０８）。

図５は、第３視野で撮影された試料像を模式的に示す図である。

試料ステージ制御部４２６は、移動量Ｄｘおよび移動量Ｄｙに基づいて試料ステージ１４を動作させる。これにより、試料Ｓが移動し、理想的には、視野がＸ方向に移動量Ｄｘ移動し、Ｙ方向に移動量Ｄｙ移動する。

ここで、試料ステージ１４を用いた視野の移動では、機械的に視野を移動させるため、精度よく目的の視野に移動させることができない。したがって、第３視野では、観察対象Ａが画像の中心からずれる。

画像取得部４２２は、図５に示す第３視野で試料像を撮影して、比較画像Ｉ４を取得する（Ｓ１１０）。比較画像Ｉ４では、観察対象Ａが画像の中心からずれている。

位置ずれ量算出部４２８は、基準画像Ｉ２と比較画像Ｉ４の位置ずれ量を算出する（Ｓ１１２）。

図６は、基準画像Ｉ２と比較画像Ｉ４の位置ずれ量Δを算出する処理を説明するための図である。位置ずれ量Δは、例えば、基準画像Ｉ２と比較画像Ｉ４のパターンマッチングにより算出できる。

位置ずれ量算出部４２８は、位置ずれ量Δが、あらかじめ指定された位置ずれ量（指定量）以下か否かを判定する（Ｓ１１４）。

位置ずれ量Δが指定量以下ではない、すなわち、指定量よりも大きいと判定された場合（Ｓ１１４のＮｏ）、試料ステージ制御部４２６は、処理Ｓ１１２で算出された位置ずれ量Δに基づいて、試料ステージ１４を動作させて、第３視野から第４視野に視野を移動させる（Ｓ１１６）。すなわち、試料ステージ制御部４２６は、位置ずれ量Δがゼロとなるように、試料ステージ１４を動作させて、視野を移動させる。

ここで、位置ずれ量Δは、例えば、Ｘ方向のずれ量ΔＸ、Ｙ方向のずれ量ΔＹで表すことができる。したがって、Ｘ方向のずれ量ΔＸおよびＹ方向のずれ量ΔＹがゼロとなるように試料ステージ１４を動作させることで、位置ずれ量Δをゼロに近づけることができる。

なお、位置ずれ量Δは、例えば、基準画像Ｉ２と比較画像Ｉ４の位置ずれを示すベクトルの大きさであってもよい。すなわち、基準画像Ｉ２と比較画像Ｉ４の位置ずれを、位置ずれ量Δと、位置ずれの方向で表して、位置ずれ量Δがゼロとなるように試料ステージ１４を動作させてもよい。

図７は、第４視野で撮影された試料像を模式的に示す図である。

試料ステージ制御部４２６は、位置ずれ量Δに基づいて試料ステージ１４を動作させる。これにより、試料Ｓが移動し、視野が第４視野に変更される。そして、処理Ｓ１１０に戻って、画像取得部４２２は、図７に示す第４視野で試料像を撮影して、比較画像Ｉ６を取得する（Ｓ１１０）。位置ずれ量算出部４２８は、基準画像Ｉ２と比較画像Ｉ６の位置ずれ量Δを算出し（Ｓ１１２）、位置ずれ量Δが指定量以下であるか否かを判定する（Ｓ１１４）。

このように、処理Ｓ１１０、処理Ｓ１１２、処理Ｓ１１４、および処理Ｓ１１６を、位置ずれ量Δが指定量以下となるまで繰り返す。

位置ずれ量が指定量以下と判定された場合（Ｓ１１４のＹｅｓ）、処理部４２は、処理を終了する。以上の処理により、試料ステージ１４を用いて、精度よく視野を移動させることができ、観察対象Ａを画像の中心に配置することができる。

３． 作用効果
透過電子顕微鏡１００では、処理部４２は、試料像の視野を移動させるための移動情報を取得する処理と、移動情報に基づいて偏向器を動作させて第１視野から第２視野に視野を移動させる処理と、第２視野で試料像を撮影して基準画像Ｉ２を取得する処理と、偏向器１２を動作させて第２視野から第１視野に視野を移動させる処理と、移動情報に基づい
て試料ステージ１４を動作させて第１視野から第３視野に視野を移動させる処理と、第３視野で試料像を撮影して、比較画像Ｉ４を取得する処理と、基準画像Ｉ２と比較画像Ｉ４の位置ずれ量Δを計算する処理と、基準画像Ｉ２と比較画像Ｉ４の位置ずれ量Δが指定量以下か否かを判定する処理と、基準画像Ｉ２と比較画像Ｉ４の位置ずれ量が指定量以下ではないと判定した場合に、基準画像と比較画像の位置ずれ量に基づいて試料ステージ１４を動作させて、第１視野から第４視野に視野を移動させる処理と、を行う。

そのため、透過電子顕微鏡１００では、試料ステージ１４を用いて、精度よく目的の視野に移動できる。

透過電子顕微鏡１００では、処理部４２は、第４視野に視野を移動させる処理の後に、第４視野で試料像を撮影して、比較画像Ｉ６を取得する処理を行う。そのため、透過電子顕微鏡１００では、試料ステージ１４を用いて視野の位置ずれ量を、指定量以下にできる。

透過電子顕微鏡１００における試料ステージ１４の制御方法は、試料像の視野を移動させるための移動情報を取得する工程と、移動情報に基づいて偏向器１２を動作させて第１視野から第２視野に視野を移動させる工程と、第２視野で試料像を撮影して、基準画像Ｉ２を取得する工程と、偏向器１２を動作させて第２視野から第１視野に視野を移動させる工程と、移動情報に基づいて試料ステージ１４を動作させて第１視野から第３視野に視野を移動させる工程と、第３視野で試料像を撮影して、比較画像Ｉ４を取得する工程と、基準画像Ｉ２と比較画像Ｉ４の位置ずれ量を計算する工程と、基準画像Ｉ２と比較画像Ｉ４の位置ずれ量Δが指定量以下か否かを判定する工程と、基準画像Ｉ２と比較画像Ｉ４の位置ずれ量が指定量以下ではないと判定した場合に、基準画像Ｉ２と比較画像Ｉ４の位置ずれ量に基づいて試料ステージ１４を動作させて第１視野から第４視野に視野を移動させる工程と、を含む。

そのため、透過電子顕微鏡１００における試料ステージ１４の制御方法では、試料ステージ１４を用いて、精度よく目的の視野に移動できる。

４． 変形例
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

４．１． 第１変形例
上述した実施形態では、図２に示す移動情報を取得する処理Ｓ１００において、移動情報取得部４２０は、ユーザーが操作部４４を介して入力した移動情報を取得したが、移動情報を取得する処理Ｓ１００は、これに限定されない。

図８は、移動情報を取得する処理の変形例を説明するための図である。

図８に示すように、表示部４６に表示された試料像において、ユーザーがマウスやタッチパネルなどのポインティング手段（操作部４４の一例）を用いて、観察対象Ａを指定する操作を行うと、移動情報取得部４２０は、指定された観察対象Ａの位置情報を取得する。

観察対象Ａを指定する操作は、例えば、図８に示すように、ユーザーがタッチパネルに表示された試料像上の観察対象Ａの位置に、指先ＦＧを接触させること（接触操作）により行われる。なお、観察対象Ａを指定する操作は、これに限定されず、タッチペンによる接触操作であってもよいし、観察対象Ａ上にマウスポインタを移動させた状態でマウスを
クリックする操作などであってもよい。

移動情報取得部４２０は、指定された観察対象Ａの位置と画像の中心の位置を比較して、位置ずれ量を計算し、移動情報を生成する。

このようにして取得した移動情報を用いて、図２に示す試料ステージ１４を制御する処理を行うことによって、ユーザーが指定した観察対象Ａを画像の中心に精度よく移動させることができる。

４．２． 第２変形例
上述した実施形態では、図２に示す移動情報を取得する処理Ｓ１００において、移動情報取得部４２０は、ユーザーが操作部４４を介して入力した移動情報を取得したが、移動情報を取得する処理Ｓ１００は、これに限定されない。

第２変形例では、制御装置４０は、試料像からテンプレート画像と類似度の高い箇所を抽出し、抽出された箇所が画像の中心となるように視野を移動させる。

図９は、処理部４２の試料ステージ１４を制御する処理の変形例を示すフローチャートである。図１０は、移動情報を取得する処理の変形例を示すフローチャートである。

まず、処理部４２は、視野の移動情報を取得する（Ｓ２００）。

具体的には、図１０に示すように、まず、画像取得部４２２は、ユーザーが指定した視野で、試料像を取得する（Ｓ２０）。

図１１は、ユーザーが指定した視野で取得された試料像Ｉ１０を示している。図１１に示すように、試料像Ｉ１０には、パターンＡ１、パターンＡ２、パターンＡ３、パターンＡ４、パターンＡ５、パターンＡ６が含まれている。

次に、画像取得部４２２は、テンプレート画像を取得する（Ｓ２１）。

図１２は、テンプレート画像ＩＴを示している。テンプレート画像ＩＴは、例えば、観察対象となるパターンの画像である。テンプレート画像ＩＴは、例えば、あらかじめ記憶部４８に記憶されている。

次に、移動情報取得部４２０は、試料像Ｉ１０とテンプレート画像ＩＴを比較して、試料像Ｉ１０からテンプレート画像ＩＴとの類似度の高い箇所を抽出する（Ｓ２２）。類似度の高い箇所の抽出は、例えば、テンプレートマッチングにより行われる。類似度は、適宜変更可能である。

図１１に示す試料像Ｉ１０では、パターンＡ１、パターンＡ２、パターンＡ４、およびパターンＡ５が、テンプレート画像ＩＴとの類似度が高い箇所として抽出される。

次に、移動情報取得部４２０は、抽出された類似度が高い箇所の位置情報を取得し、当該類似度が高い箇所の位置情報に基づいて、移動情報を生成する（Ｓ２４）。ここでは、移動情報は、類似度が高い箇所を、画像の中心に移動させるための情報である。

本処理において、パターンＡ１を画像の中心に移動させるための移動情報、パターンＡ２を画像の中心に移動させるための移動情報、パターンＡ４を画像の中心に移動させるための移動情報、パターンＡ５を画像の中心に移動させるための移動情報が生成される。

次に、処理部４２は、パターンＡ１を画像の中心に移動させるための試料ステージ１４の制御処理を行う。具体的には、パターンＡ１の移動情報を用いて、処理Ｓ２０２、処理Ｓ２０４、処理Ｓ２０６、処理Ｓ２０８、処理Ｓ２１０、処理Ｓ２１２、処理Ｓ２１４、処理Ｓ２１６を行う。処理Ｓ２０２、処理Ｓ２０４、処理Ｓ２０６、処理Ｓ２０８、処理Ｓ２１０、処理Ｓ２１２、処理Ｓ２１４、および処理Ｓ２１６は、それぞれ図２に示す処理Ｓ１０２、処理Ｓ１０４、処理Ｓ１０６、処理Ｓ１０８、処理Ｓ１１０、処理Ｓ１１２、処理Ｓ１１４、処理Ｓ１１６と同様であり、その説明を省略する。

パターンＡ１を画像の中心に移動させるための試料ステージ１４の制御処理において、位置ずれ量が指定量以下と判定された場合（Ｓ２１４のＹｅｓ）、移動情報取得部４２０は、抽出された全ての箇所で処理が終了したか否かを判定する（Ｓ２１８）。

移動情報取得部４２０は、抽出された全ての箇所で処理が終了していないと判定した場合（Ｓ２１８のＮｏ）、パターンＡ２の移動情報を用いた視野の移動処理を行う。具体的には、パターンＡ２の移動情報を用いて、処理Ｓ２０２、処理Ｓ２０４、処理Ｓ２０６、処理Ｓ２０８、処理Ｓ２１０、処理Ｓ２１２、処理Ｓ２１４、処理Ｓ２１６を行う。

このようにして、抽出された全ての箇所、すなわち、パターンＡ１、パターンＡ２、パターンＡ４、およびパターンＡ５について、試料ステージ１４の制御処理が行われるまで、処理Ｓ２０２、処理Ｓ２０４、処理Ｓ２０６、処理Ｓ２０８、処理Ｓ２１０、処理Ｓ２１２、処理Ｓ２１４、処理Ｓ２１６、および処理Ｓ２１８を繰り返す。

抽出された全ての箇所で処理が終了したと判定された場合（Ｓ２１８のＹｅｓ）、処理部４２は処理を終了する。

第２変形例によれば、自動で、試料像からテンプレート画像と類似度の高い箇所を抽出し、抽出された箇所が画像の中心となるように視野を移動させることができる。

４．３． 第３変形例
上述した実施形態では、図２に示す移動情報を取得する処理Ｓ１００において、移動情報取得部４２０は、ユーザーが操作部４４を介して入力した移動情報を取得したが、移動情報を取得する処理Ｓ１００は、これに限定されない。

透過電子顕微鏡１００では、光学系（対物レンズ１６等）を用いて、試料像の倍率を変更することができる。

図１３は、試料像の倍率を変更している様子を示す図である。図１３の画像Ｉ１２は、拡大する前の試料像であり、画像Ｉ１４は、拡大した後の試料像である。

光学系を用いて試料像を拡大すると、画像の中心を拡大中心として、像が拡大される。しかしながら、光学系を用いて試料像を拡大した場合に、画像の中心が拡大中心とならずに、拡大する前の画像Ｉ１２と拡大した後の画像Ｉ１４では、視野がずれる場合がある。図１３に示す例では、画像Ｉ１２の中心に観察対象Ａを配置して、像を拡大したにも関わらず、拡大した後の画像Ｉ１４では、観察対象Ａが画像の中心に位置していない。

第３変形例では、拡大した後の画像において、観察対象Ａが画像の中心に位置するように、試料ステージ１４を用いて視野を移動させる。第３変形例では、図２に示す移動情報を取得する処理Ｓ１００が異なる。

図１４は、移動情報を取得する処理の変形例を示すフローチャートである。

まず、処理部４２は、試料像の倍率を変更する指示（倍率変更指示）があったか否かを判定する（Ｓ１０）。例えば、ユーザーが操作部４４で倍率を入力する操作を行った場合に、倍率変更指示があったと判定される。処理部４２は、倍率変更指示があるまで待機する（Ｓ１０のＮｏ）。

倍率変更指示があったと判定された場合（Ｓ１０のＹｅｓ）、画像取得部４２２は、試料像の中心の画像Ｉ２０（図１５参照）を取得する（Ｓ１１）。以下、倍率変更指示として、ＴＥＭ像を４倍に拡大する指示があったものとして説明する。

図１５は、試料像の中心の画像Ｉ２０を取得する処理を説明するための図である。

倍率変更指示が入力された場合、画像取得部４２２は、倍率を変更する視野で試料像を撮影し、画像Ｉ１２を取得する。そして、画像取得部４２２は、画像処理により、画像Ｉ１２から画像Ｉ１２の中心部分を切り出して試料像を４倍に拡大した画像Ｉ２０を生成する。図１５に示すように、画像Ｉ２０は、画像処理によって、画像Ｉ１２の視野の中心を拡大中心として４倍に拡大した像である。

次に、画像取得部４２２は、光学系（対物レンズ１６等）を用いて、試料像を拡大する（Ｓ１２）。画像取得部４２２は、拡大された試料像を撮影して、画像Ｉ２２（図１６参照）を取得する（Ｓ１３）。

図１６は、光学系を用いて試料像を拡大して得られた画像Ｉ２２を模式的に示す図である。図１６に示すように、画像Ｉ２２は、光学系を用いて拡大された像であるため、画像Ｉ２２の視野の中心の位置と、画像Ｉ１２の視野の中心の位置は、ずれている。

次に、移動情報取得部４２０は、図１７に示すように、図１５に示す画像Ｉ２０と図１６に示す画像Ｉ２２の位置ずれ量ｄを計算し（Ｓ１４）、位置ずれ量ｄに基づいて移動情報を生成する（Ｓ１５）。移動情報は、観察対象Ａを画像の中心に位置させるための情報である。

このようにして、移動情報を取得できる。この移動情報を用いて、図２に示す試料ステージ１４を制御する処理（処理Ｓ１００～処理Ｓ１１４）を行う。この結果、光学系を用いて拡大する前の画像と拡大した後の画像の位置ずれを補正できる。

４．４． 第４変形例
上述した実施形態では、本発明に係る荷電粒子線装置が透過電子顕微鏡である場合について説明したが、本発明に係る荷電粒子線装置は、透過電子顕微鏡に限定されない。例えば、本発明に係る荷電粒子線装置は、走査透過電子顕微鏡、走査電子顕微鏡、オージェ電子分光装置、集束イオンビーム装置などであってもよい。

上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、適宜組み合わせることが可能である。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成を含む。実質的に同一の構成とは、例えば、機能、方法、及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成である。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する
構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

１０…電子銃、１１…照射レンズ、１２…偏向器、１４…試料ステージ、１５…試料ホルダー、１６…対物レンズ、１７…中間レンズ、１８…投影レンズ、２０…検出器、３０…偏向器制御装置、３２…試料ステージ制御装置、４０…制御装置、４２…処理部、４４…操作部、４６…表示部、４８…記憶部、１００…透過電子顕微鏡、４２０…移動情報取得部、４２２…画像取得部、４２４…偏向器制御部、４２６…試料ステージ制御部、４２８…位置ずれ量算出部

本発明に係る荷電粒子線装置の一態様は、
荷電粒子線を試料に照射して、試料像を取得する荷電粒子線装置であって、
前記荷電粒子線を偏向させる偏向器と、
前記試料を移動させる試料ステージと、
前記試料像を撮影するための検出器と、
前記偏向器および前記試料ステージを制御する制御部と、
を含み、
前記制御部は、
前記試料像の視野を移動させるための移動情報を取得する処理と、
前記移動情報に基づいて前記偏向器を動作させて、第１視野から第２視野に視野を移動させる処理と、
前記第２視野で前記試料像を撮影して、基準画像を取得する処理と、
前記偏向器を動作させて、前記第２視野から前記第１視野に視野を移動させる処理と、
前記移動情報に基づいて前記試料ステージを動作させて、前記第１視野から第３視野に視野を移動させる処理と、
前記第３視野で前記試料像を撮影して、比較画像を取得する処理と、
前記基準画像と前記比較画像の位置ずれ量を計算する処理と、
前記基準画像と前記比較画像の位置ずれ量が指定された位置ずれ量以下か否かを判定する処理と、
前記基準画像と前記比較画像の位置ずれ量が指定された位置ずれ量以下ではない判定した場合に、前記基準画像と前記比較画像の位置ずれ量に基づいて前記試料ステージを動作させて、前記第３視野から第４視野に視野を移動させる処理と、
を行う。

本発明に係る試料ステージの制御方法の一態様は、
荷電粒子線を偏向させる偏向器と、
試料を移動させる試料ステージと、
試料像を撮影するための検出器と、
を含む荷電粒子線装置における試料ステージの制御方法であって、
前記試料像の視野を移動させるための移動情報を取得する工程と、
前記移動情報に基づいて前記偏向器を動作させて、第１視野から第２視野に視野を移動させる工程と、
前記第２視野で前記試料像を撮影して、基準画像を取得する工程と、
前記偏向器を動作させて、前記第２視野から前記第１視野に視野を移動させる工程と、
前記移動情報に基づいて前記試料ステージを動作させて、前記第１視野から第３視野に視野を移動させる工程と、
前記第３視野で前記試料像を撮影して、比較画像を取得する工程と、
前記基準画像と前記比較画像の位置ずれ量を計算する工程と、
前記基準画像と前記比較画像の位置ずれ量が指定された位置ずれ量以下か否かを判定する工程と、
前記基準画像と前記比較画像の位置ずれ量が指定された位置ずれ量以下ではないと判定した場合に、前記基準画像と前記比較画像の位置ずれ量に基づいて前記試料ステージを動作させて、前記第３視野から第４視野に視野を移動させる工程と、
を含む。

３． 作用効果
透過電子顕微鏡１００では、処理部４２は、試料像の視野を移動させるための移動情報を取得する処理と、移動情報に基づいて偏向器を動作させて第１視野から第２視野に視野を移動させる処理と、第２視野で試料像を撮影して基準画像Ｉ２を取得する処理と、偏向器１２を動作させて第２視野から第１視野に視野を移動させる処理と、移動情報に基づいて試料ステージ１４を動作させて第１視野から第３視野に視野を移動させる処理と、第３視野で試料像を撮影して、比較画像Ｉ４を取得する処理と、基準画像Ｉ２と比較画像Ｉ４の位置ずれ量Δを計算する処理と、基準画像Ｉ２と比較画像Ｉ４の位置ずれ量Δが指定量以下か否かを判定する処理と、基準画像Ｉ２と比較画像Ｉ４の位置ずれ量が指定量以下ではないと判定した場合に、基準画像と比較画像の位置ずれ量に基づいて試料ステージ１４を動作させて、第３視野から第４視野に視野を移動させる処理と、を行う。

透過電子顕微鏡１００における試料ステージ１４の制御方法は、試料像の視野を移動させるための移動情報を取得する工程と、移動情報に基づいて偏向器１２を動作させて第１視野から第２視野に視野を移動させる工程と、第２視野で試料像を撮影して、基準画像Ｉ２を取得する工程と、偏向器１２を動作させて第２視野から第１視野に視野を移動させる工程と、移動情報に基づいて試料ステージ１４を動作させて第１視野から第３視野に視野を移動させる工程と、第３視野で試料像を撮影して、比較画像Ｉ４を取得する工程と、基準画像Ｉ２と比較画像Ｉ４の位置ずれ量を計算する工程と、基準画像Ｉ２と比較画像Ｉ４の位置ずれ量Δが指定量以下か否かを判定する工程と、基準画像Ｉ２と比較画像Ｉ４の位置ずれ量が指定量以下ではないと判定した場合に、基準画像Ｉ２と比較画像Ｉ４の位置ずれ量に基づいて試料ステージ１４を動作させて第３視野から第４視野に視野を移動させる工程と、を含む。

Claims (6)

1. 荷電粒子線を試料に照射して、試料像を取得する荷電粒子線装置であって、
   前記荷電粒子線を偏向させる偏向器と、
   前記試料を移動させる試料ステージと、
   前記試料像を撮影するための検出器と、
   前記偏向器および前記試料ステージを制御する制御部と、
   を含み、
   前記制御部は、
   前記試料像の視野を移動させるための移動情報を取得する処理と、
   前記移動情報に基づいて前記偏向器を動作させて、第１視野から第２視野に視野を移動させる処理と、
   前記第２視野で前記試料像を撮影して、基準画像を取得する処理と、
   前記偏向器を動作させて、前記第２視野から前記第１視野に視野を移動させる処理と、
   前記移動情報に基づいて前記試料ステージを動作させて、前記第１視野から第３視野に視野を移動させる処理と、
   前記第３視野で前記試料像を撮影して、比較画像を取得する処理と、
   前記基準画像と前記比較画像の位置ずれ量を計算する処理と、
   前記基準画像と前記比較画像の位置ずれ量が指定された位置ずれ量以下か否かを判定する処理と、
   前記基準画像と前記比較画像の位置ずれ量が指定された位置ずれ量以下ではないと判定した場合に、前記基準画像と前記比較画像の位置ずれ量に基づいて前記試料ステージを動作させて、前記第３視野から第４視野に視野を移動させる処理と、
   を行う、荷電粒子線装置。
2. 請求項１において、
   前記移動情報を入力するための操作部を含む、荷電粒子線装置。
3. 請求項１において、
   前記移動情報を取得する処理は、
   前記試料像を取得する処理と、
   テンプレート画像を取得する処理と、
   前記試料像と前記テンプレート画像を比較して、前記試料像から前記テンプレート画像との類似度の高い箇所を抽出する処理と、
   抽出された前記箇所の位置情報を取得し、前記箇所の位置情報に基づいて前記移動情報を生成する処理と、
   を含む、荷電粒子線装置。
4. 請求項１において、
   前記試料像を拡大するための光学系を含み、
   前記移動情報を取得する処理は、
   前記試料像を拡大する指示が入力された場合に、前記試料像の中心の画像を取得する処理と、
   前記光学系を用いて前記試料像を拡大する処理と、
   前記中心の画像と拡大された前記試料像の位置ずれ量を計算する処理と、
   前記中心の画像と拡大された前記試料像の位置ずれ量に基づいて、前記移動情報を生成する処理と、
   を含む、荷電粒子線装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項において、
   前記制御部は、前記第４視野に視野を移動させる処理の後に、前記第４視野で前記試料像を撮影して、前記比較画像を取得する処理を行う、荷電粒子線装置。
6. 荷電粒子線を偏向させる偏向器と、
   試料を移動させる試料ステージと、
   試料像を撮影するための検出器と、
   を含む荷電粒子線装置における試料ステージの制御方法であって、
   前記試料像の視野を移動させるための移動情報を取得する工程と、
   前記移動情報に基づいて前記偏向器を動作させて、第１視野から第２視野に視野を移動させる工程と、
   前記第２視野で前記試料像を撮影して、基準画像を取得する工程と、
   前記偏向器を動作させて、前記第２視野から前記第１視野に視野を移動させる工程と、
   前記移動情報に基づいて前記試料ステージを動作させて、前記第１視野から第３視野に視野を移動させる工程と、
   前記第３視野で前記試料像を撮影して、比較画像を取得する工程と、
   前記基準画像と前記比較画像の位置ずれ量を計算する工程と、
   前記基準画像と前記比較画像の位置ずれ量が指定された位置ずれ量以下か否かを判定する工程と、
   前記基準画像と前記比較画像の位置ずれ量が指定された位置ずれ量以下ではないと判定した場合に、前記基準画像と前記比較画像の位置ずれ量に基づいて前記試料ステージを動作させて、前記第１視野から第４視野に視野を移動させる工程と、
   を含む、試料ステージの制御方法。

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