画像形成方法及び荷電粒子線装置
【課題】ドリフトが生じやすい試料であっても、輪郭の明瞭さが安定した試料像を得ることができる画像形成方法及びその方法を用いる荷電粒子線装置を提供する。
【解決手段】画像形成方法は、試料Ｓをラインスキャンによって撮像し、第１の画像データを得る第１の撮像工程と、第１の画像データの輪郭の明瞭さを数値化する第１の数値化工程と、第１の数値化工程で得られた第１の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値Ｍ１から、明瞭さの閾値Ｍｓを設定する閾値設定工程と、試料Ｓをエリアスキャンによって撮像し、第２の画像データを得る第２の撮像工程と、第２の画像データの輪郭の明瞭さを数値化する第２の数値化工程と、第２の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値Ｍ２が閾値Ｍｓを満たしているか判定する判定工程と、判定工程の結果に基づいて、画像を選択して記憶する記憶工程とを備えるものとした。
【解決手段】画像形成方法は、試料Ｓをラインスキャンによって撮像し、第１の画像データを得る第１の撮像工程と、第１の画像データの輪郭の明瞭さを数値化する第１の数値化工程と、第１の数値化工程で得られた第１の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値Ｍ１から、明瞭さの閾値Ｍｓを設定する閾値設定工程と、試料Ｓをエリアスキャンによって撮像し、第２の画像データを得る第２の撮像工程と、第２の画像データの輪郭の明瞭さを数値化する第２の数値化工程と、第２の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値Ｍ２が閾値Ｍｓを満たしているか判定する判定工程と、判定工程の結果に基づいて、画像を選択して記憶する記憶工程とを備えるものとした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子線を試料に照射し、試料からの二次信号を検出する荷電粒子線装置に用いる画像形成方法及び荷電粒子線装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
走査型電子顕微鏡等に代表される荷電粒子線装置では、細く収束された荷電粒子線を試料上に走査しながら照射し、試料から放出される二次電子等を検出することにより、試料像等の情報を得ている。
このような荷電粒子線装置は、昨今の半導体デバイスの高集積化や細密化にともない、高分解能化や、高倍率化が要求されている。
しかし、走査型電子顕微鏡等の荷電粒子線装置では、試料に荷電粒子線を当てるために、時間の経過とともに試料がチャージアップし、荷電粒子線と試料との位置関係が変化して、試料像のドリフトが生じやすくなる。このようなドリフトは、高倍率で観察する状況においては特に試料像に対して大きな影響を与えることが知られている。
【０００３】
図８は、ドリフトが試料像に及ぼす影響を説明する図である。図８（ａ）は、試料を示す斜視図であり、図８（ｂ）は、理想的な試料像を示す図である。図８（ｃ）は、一般的なラインスキャンによる試料像を示す図であり、図８（ｄ）は、一般的なエリアスキャンによる試料像を示す図である。図８（ｂ）から（ｄ）は、図８（ａ）に示す領域５１を撮像した場合の試料像である。
図８（ａ）に示すように、試料５０は、下地部５０ｂ上に、凸状のパタン部５０ａが形成されている。このパタン部５０ａは、図８（ｂ）に示すように、試料像としては、上下方向にまっすぐ延在する形状及び明瞭な輪郭線を得ることが望ましい。
【０００４】
しかし、ラインスキャンで撮像した場合、試料のチャージアップによりドリフトが発生すると、明瞭な輪郭は得られるが試料像の変形が生じやすい。そのため、試料５０のパタン部５０ａのように、ライン状等のパタンを有する試料においては、図８（ｃ）に示すように、パタン部５０ａの輪郭は明瞭であるが、パタン部５０ａの形状が斜めになる等の変形した試料像となる。このような試料像を用いてパタン部５０ａの寸法を測長しようとすると、変形のために正確な寸法が得難いという問題があった。
また、エリアスキャンで撮像した場合、試料のチャージアップによりドリフトが発生すると、試料像の変形は生じないが輪郭線のぼけが生じやすい。そのため、図８（ｄ）に示すように、パタン部５０ａは変形していないが、パタン部５０ａの輪郭像がぼやけてしまい、正確な測長が行えないという問題があった。
【０００５】
このようなチャージアップ等によるドリフトの影響を抑制した試料像を得る方法及びその装置として、例えば、特許文献１が挙げられる。特許文献１の試料像形成方法及び荷電粒子線装置は、エリアスキャンによって撮像を行い、複数回の走査で得られる複数の画像を合成し、次にそのような合成画像を複数形成し、各合成画像間の位置ずれを補正して画像を合成してさらに合成画像を形成することにより、試料像を得る点を特徴としている。
【特許文献１】国際公開第０３／０４４８２１号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の試料像形成方法では、同じ試料であっても撮像時期によって試料像のドリフト量が変化するため、撮像時期によって輪郭の明瞭さが大きく異なる。そのため、得られる試料像の輪郭の明瞭さがばらつき、再現性が低下してしまうという問題があった。
【０００７】
本発明の課題は、ドリフトが生じやすい試料であっても、輪郭の明瞭さが安定した試料像を得ることができる荷電粒子線装置の画像形成方法及びその方法を用いる荷電粒子線装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、荷電粒子線装置において試料像を得る画像形成方法であって、試料（Ｓ）をラインスキャンによって撮像し、第１の画像データを得る第１の撮像工程（Ｓ５０１）と、前記第１の撮像工程の後に、前記第１の画像データの輪郭の明瞭さを数値化する第１の数値化工程（Ｓ５０２）と、前記第１の数値化工程で得られた前記第１の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値から、明瞭さの閾値（Ｍｓ）を設定する閾値設定工程（Ｓ５０３）と、前記試料をエリアスキャンによって撮像し、第２の画像データを得る第２の撮像工程（Ｓ５０４）と、前記第２の撮像工程の後に、前記第２の画像データの輪郭の明瞭さを数値化する第２の数値化工程（Ｓ５０５）と、前記第２の数値化工程の後に、前記第２の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値（Ｍ２）を、前記閾値を基準として評価する評価工程（Ｓ５０９）と、前記評価工程の結果を表示する表示工程（Ｓ５１０）と、を備える画像形成方法である。
【０００９】
請求項２の発明は、荷電粒子線装置において試料像を得る画像形成方法であって、試料（Ｓ）をラインスキャンによって撮像し、第１の画像データを得る第１の撮像工程（Ｓ１０１，Ｓ２０１，Ｓ３０１）と、前記第１の撮像工程の後に、前記第１の画像データの輪郭の明瞭さを数値化する第１の数値化工程（Ｓ１０２，Ｓ２０２，Ｓ３０２）と、前記第１の数値化工程で得られた前記第１の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値（Ｍ１）から、明瞭さの閾値（Ｍｓ）を設定する閾値設定工程（Ｓ１０３，Ｓ２０３，Ｓ３０３）と、前記試料をエリアスキャンによって撮像し、第２の画像データを得る第２の撮像工程（Ｓ１０４，Ｓ２０４，Ｓ３０４）と、前記第２の撮像工程の後に、前記第２の画像データの輪郭の明瞭さを数値化する第２の数値化工程（Ｓ１０５，Ｓ２０５，Ｓ３０５）と、前記第２の数値化工程の後に、前記第２の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値（Ｍ２）が前記閾値を満たしているか否かを判定する判定工程（Ｓ１０６，Ｓ２０６，Ｓ３０６）と、前記判定工程の結果に基づいて、第２の画像データを選択して記憶する記憶工程（Ｓ１０７，Ｓ２０８，Ｓ３０７）と、を備える画像形成方法である。
請求項３の発明は、請求項２に記載の画像形成方法において、前記判定工程（Ｓ１０６，Ｓ３０６）において前記第２の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値（Ｍ２）が前記閾値（Ｍｓ）を満たすまで、前記第２の撮像工程（Ｓ１０４，Ｓ３０４）から前記判定工程（Ｓ１０６，Ｓ３０６）までを繰り返すこと、を特徴とする画像形成方法である。
請求項４の発明は、請求項２又は請求項３に記載の画像形成方法において、前記第２の撮像工程（Ｓ１０４）を行う上限回数は、予め設定されていること、を特徴とする画像形成方法である。
請求項５の発明は、請求項２に記載の画像形成方法において、前記判定工程（Ｓ２０６）において前記第２の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値（Ｍ２）が前記閾値（Ｍｓ）を満たした場合にも、前記第２の撮像工程（Ｓ２０４）から前記判定工程（Ｓ２０６）までを設定された回数繰り返すこと、を特徴とする画像形成方法である。
【００１０】
請求項６の発明は、請求項２から請求項５までのいずれか１項に記載の画像形成方法において、前記第１の数値化工程（Ｓ１０２，Ｓ２０２，Ｓ３０２）及び前記第２の数値化工程（Ｓ１０５，Ｓ２０５，Ｓ３０５）では、前記第１の画像データ及び前記第２の画像データのラインプロファイルの一次微分の絶対値の最大値を用いて、輪郭の明瞭さを数値化すること、を特徴とする画像形成方法である。
請求項７の発明は、請求項２から請求項５までのいずれか１項に記載の画像形成方法において、前記第１の数値化工程及び前記第２の数値化工程では、前記第１の画像データ及び前記第２の画像データのラインプロファイルの画素値の最大値と最小値との差を用いて、輪郭の明瞭さを数値化すること、を特徴とする画像形成方法である。
請求項８の発明は、請求項２から請求項５までのいずれか１項に記載の画像形成方法において、前記第１の数値化工程及び前記第２の数値化工程では、前記第１の画像データ及び前記第２の画像データのラインプロファイルの画素値の最大値と最小値との差を用いて設定された設定値を満たすラインプロファイルの幅を用いて、輪郭の明瞭さを数値化すること、を特徴とする画像形成方法である。
【００１１】
請求項９の発明は、荷電粒子線（Ｃ１）を試料（Ｓ）上に照射する電子銃部（１１）と、前記試料上の前記荷電粒子線が照射された領域から放出される二次信号（Ｃ２）を検出する検出部（１８）と、検出された前記二次信号に基づいて画像を形成する画像形成部（２４）と、前記画像形成部からの出力を表示する表示部（２５）と、を備える荷電粒子線装置であって、前記画像形成部は、試料をラインスキャンによって撮像した第１の画像データの輪郭の明瞭さを数値化して閾値（Ｍｓ）を設定し、前記試料をエリアスキャンによって撮像した第２の画像データの輪郭の明瞭さを数値化して、前記閾値を基準として評価し、前記表示部は、前記第２の画像データの輪郭の明瞭さの数値を、前記閾値を基準として評価した評価結果を表示すること、を特徴とする荷電粒子線装置（１）である。
請求項１０の発明は、荷電粒子線（Ｃ１）を試料（Ｓ）上に照射する電子銃部（１１）と、前記試料上の前記荷電粒子線が照射された領域から放出される二次信号（Ｃ２）を検出する検出部（１８）と、検出された前記二次信号に基づいて画像を形成する画像形成部（２４）と、を備える荷電粒子線装置であって、前記画像形成部は、試料をラインスキャンによって撮像した第１の画像データの輪郭の明瞭さを数値化して閾値（Ｍｓ）を設定し、前記試料をエリアスキャンによって撮像した第２の画像データの輪郭の明瞭さを数値化して、前記閾値を満たすか否かを判定し、前記判定の結果に基づいて第２の画像データを選択し、記憶部（２７）に記憶させること、を特徴とする荷電粒子線装置（１）である。
【００１２】
請求項１１の発明は、荷電粒子線装置において試料像を得る画像形成方法であって、試料（Ｓ）をエリアスキャンによって撮像し、画像データを得る撮像工程（Ｓ１０４）と、前記撮像工程の後に、前記画像データの輪郭の明瞭さを数値化する数値化工程（Ｓ１０５）と、前記数値化工程の後に、前記画像データの輪郭の明瞭さを表す数値とすでに記憶されている画像データの輪郭の明瞭さを表す数値とを比較し、前記画像データの輪郭の明瞭さを表す数値がより明瞭であるか否かを判定する判定工程（Ｓ１０６）と、前記撮像工程から前記判定工程までを設定された回数繰り返す工程と、を備える画像形成方法である。
【００１３】
請求項１２の発明は、荷電粒子線装置において試料像を得る画像形成方法であって、試料をラインスキャンによって撮像し、画像データを得る撮像工程（Ｓ４０１）と、前記撮像工程の後に、前記画像データのドリフト量を数値化する数値化工程と、前記ドリフト量が所定値以下であるか否かを判定する判定工程（Ｓ４０２）と、前記判定工程の結果に基づいて、前記画像データを選択して記憶する記憶工程（Ｓ４１２）と、を備える画像形成方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本発明による画像形成方法は、試料をラインスキャンによって撮像し、第１の画像データを得る第１の撮像工程と、第１の画像データの輪郭の明瞭さを数値化する第１の数値化工程と、第１の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値から、明瞭さの閾値を設定する閾値設定工程と、試料をエリアスキャンによって撮像し、第２の画像データを得る第２の撮像工程と、第２の画像データの輪郭の明瞭さを数値化する第２の数値化工程と、第２の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値を、閾値を基準として評価する評価工程と、評価工程の結果を表示する表示工程とを備えるので、表示される評価結果をもとに第２の画像データを選択でき、像の変形が無く、輪郭が一定レベルの明瞭さを有する画像を、撮像時期に依らず安定して得ることができる。
【００１５】
（２）本発明による画像形成方法は、試料をラインスキャンによって撮像し、第１の画像データを得る第１の撮像工程と、第１の画像データの輪郭の明瞭さを数値化する第１の数値化工程と、第１の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値から、明瞭さの閾値を設定する閾値設定工程と、試料をエリアスキャンによって撮像し、第２の画像データを得る第２の撮像工程と、第２の画像データの輪郭の明瞭さを数値化する第２の数値化工程と、第２の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値が閾値を満たしているか否かを判定する判定工程と、判定工程の結果に基づいて、第２の画像データを選択して記憶する記憶工程とを備えるので、像の変形が無く、輪郭が一定レベルの明瞭さを有する画像を、撮像時期に依らず安定して得ることができる。
【００１６】
（３）判定工程において第２の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値が閾値を満たすまで、第２の撮像工程から判定工程までを繰り返すので、一定レベルの明瞭さを有する画像を確実に得ることができる。
（４）第２の撮像工程を行う上限回数は、予め設定されているので、撮像にかかる時間を制限することができる。
（５）判定工程において第２の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値が閾値を満たした場合にも、第２の撮像工程から判定工程までを設定された回数繰り返すので、より明瞭な画像を得ることができる。
【００１７】
（６）第１の数値化工程及び第２の数値化工程では、第１の画像データ及び第２の画像データのラインプロファイルの一次微分の絶対値の最大値を用いて、輪郭の明瞭さを数値化するので、画像の明瞭さを簡単に数値化することができる。
（７）第１の数値化工程及び第２の数値化工程では、第１の画像データ及び第２の画像データのラインプロファイルの画素値の最大値と最小値との差を用いて、輪郭の明瞭さを数値化するので、画像の明瞭さをより簡単に数値化することができる。
（８）第１の数値化工程及び第２の数値化工程では、第１の画像データ及び第２の画像データのラインプロファイルの画素値の最大値と最小値との差を用いて設定された設定値を満たすラインプロファイルの幅（つまり輪郭に関わる明部の幅）を用いて、輪郭の明瞭さを数値化するので、画像の明瞭さを簡単に数値化することができる。
【００１８】
（９）本発明による荷電粒子線装置は、画像形成部が、試料をラインスキャンによって撮像した第１の画像データの輪郭の明瞭さを数値化して閾値を設定し、試料をエリアスキャンによって撮像した第２の画像データの輪郭の明瞭さを数値化して、閾値を基準として評価し、表示部にその評価結果を表示するので、表示される評価結果を参照して第２の画像データを選択することができ、像の変形が無く、輪郭が一定レベルの明瞭さを有する画像を、撮像時期に依らず安定して得ることができる。
【００１９】
（１０）本発明による荷電粒子線装置は、画像形成部が、試料をラインスキャンによって撮像した第１の画像データの輪郭の明瞭さを数値化して閾値を設定し、試料をエリアスキャンによって撮像した第２の画像データの輪郭の明瞭さを数値化して、閾値を満たすか否かを判定し、判定の結果に基づいて第２の画像データを選択し、記憶部に記憶させるので、像の変形が無く、輪郭が一定レベルの明瞭さを有する画像を、撮像時期に依らず安定して得ることができる。
【００２０】
（１１）本発明の画像形成方法は、試料をエリアスキャンによって撮像し、画像データを得る撮像工程と、画像データの輪郭の明瞭さを数値化する数値化工程と、画像データの輪郭の明瞭さを表す数値とすでに記憶されている画像データの輪郭の明瞭さを表す数値とを比較し、画像データの輪郭の明瞭さを表す数値がより明瞭であるか否かを判定する判定工程と、撮像工程から判定工程までを設定された回数繰り返す工程とを備えるので、設定された輪郭の明瞭さの閾値（例えば、ラインスキャンによって撮像された画像の明瞭さに基づく閾値）に画像の輪郭の明瞭さが達しない場合でも、撮像工程から判定工程までを設定された回数繰り返すことにより、最も明瞭な輪郭を有するエリアスキャン画像を得ることができる。
【００２１】
（１２）本発明の画像形成方法は、試料をラインスキャンによって撮像し、画像データを得る撮像工程と、撮像工程の後に、その画像データのドリフト量（パタンの曲がり）を数値化する数値化工程と、そのドリフト量が所定値以下であるか否かを判定する判定工程と、判定工程の結果に基づいて、画像データを選択して記憶する記憶工程とを備えるので、試料をラインスキャンによって撮像して得た画像に対し、ドリフト量が所定値以下であるか否かを判定し、所定値以下であればその画像を採用して記憶する。従って、ドリフト量の少ない試料に対しては、電子線によるダメージを低減できるとともに、試料の画像形成にかかる時間を短縮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明による画像形成方法及び荷電粒子線装置の実施形態を、添付の図面等を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の各実施形態では、荷電粒子線装置の実施形態として、走査型電子顕微鏡を例に挙げて説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の走査型電子顕微鏡１を説明する図である。なお、図１は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張している。
第１実施形態の走査型電子顕微鏡１は、電子銃部１１、鏡筒部１２、ステージ部１６、排気部１７、検出部１８、電子線制御部２１、信号処理部２２、ＣＰＵ（中央処理装置）２３、画像形成部２４、表示部２５、入出力部２６、メモリ２７等を備えた荷電粒子線装置である。
【００２３】
電子銃部１１は、電子線Ｃ１を放出する部分であり、陰極１１ａと陽極１１ｂとを有する。
鏡筒部１２は、電子線Ｃ１の進行方向において、電子銃部１１側から、収束レンズ１３、走査コイル１４、対物レンズ１５を備えている。収束レンズ１３及び対物レンズ１５には、試料Ｓ上に電子線Ｃ１を収束する機能を有している。走査コイル１４は、電子線Ｃ１を試料Ｓ上の所定の領域に走査させるために、電子線Ｃ１を偏向させる機能を有する。
陰極１１ａ、陽極１１ｂ、収束レンズ１３、走査コイル１４、対物レンズ１５は、電子線制御部２１に接続されている。この電子線制御部２１は、ＣＰＵ２３からの指示により、陰極１１ａ、走査コイル１４等を制御する回路である。
ステージ部１６は、試料Ｓを配置するステージである。
排気部１７は、ステージ部１６及び試料Ｓが配置された空間を真空状態とする機能を有する。
【００２４】
検出部１８は、電子線Ｃ１が試料Ｓに当たることにより試料Ｓから放出される二次電子Ｃ２を検出する機能を有する。
信号処理部２２は、検出部１８で検出された二次電子を、所定の信号に変換、増幅等を行う。
画像形成部２４は、信号処理部２２で処理された二次電子の情報に対して、スムージング処理等の各種処理を行い、画像として形成する。
また、画像形成部２４は、検出された二次電子の情報から形成された画像データに基づいて、ラインプロファイル等を形成する機能等を有している。このラインプロファイルは、例えば、電子線Ｃ１を走査して得られた試料の画像データに含まれる輝度情報等に基づいて生成される曲線（つまりライン上の輝度情報の集合）である（図３（ｃ）参照）。
【００２５】
表示部２５は、画像データを輝度信号に変換して表示する部分であり、例えば、ブラウン管等が用いられる。また、表示部２５に表示される画像スキャン量と走査コイル１４の電子線Ｃ１に対する偏向量とは、ＣＰＵ２３により制御されている。
入出力部２６は、ＣＰＵ２３に対して、指示を入力したり、得られた画像データを出力したりする機能を有する。
メモリ２７は、画像データ等を記憶する部分である。
【００２６】
走査型電子顕微鏡１では、ＣＰＵ２３からの指示によって電子線制御部２１が、陰極１１ａと陽極１１ｂとの間に所定の電圧を付与することにより、電子線Ｃ１が陰極１１ａから放出されて所定の速度まで加速され、電子銃部１１から放出される。
電子銃部１１から放出された電子線Ｃ１は、収束レンズ１３及び対物レンズ１５により試料Ｓに微小スポットとして照射され、電子線制御部２１に接続された走査コイル１４により、試料Ｓ上を所定の２次元方向（撮像領域の上下方向及び左右方向）に走査する。
電子線Ｃ１の照射によって試料Ｓから放出された二次電子Ｃ２は、検出部１８によって検出され、その信号が信号処理部２２によって増幅、Ａ／Ｄ変換等の処理が施され、ＣＰＵ２３の画像形成部２４によって画像として形成され、表示部２５に表示される。
メモリ２７は、ＣＰＵ２３の指示に基づいて所定の画像データを記憶し、保存する。
【００２７】
図２は、第１実施形態の走査型電子顕微鏡１の画像形成方法を説明する図である。
本実施形態の走査型電子顕微鏡１では、一例として、画像サイズ１０２４×１０２４ピクセルの画像を撮像可能であるとする。
（ａ）第１ステップ（Ｓ１０１）は、ＣＰＵ２３が、ラインスキャンによって試料を撮像し、第１の画像データを得る第１の撮像工程である。予めラインスキャンの積算（ライン積算）の回数が設定されており、本実施形態では積算回数が３２回となっている。
撮像された試料Ｓの画像データ（第１の画像データ）は、信号処理部２２によってＡ／Ｄ変換され、所定の処理が施された後に、ＣＰＵ２３の画像形成部２４へと送られる。
【００２８】
（ｂ）第２ステップ（Ｓ１０２）は、画像形成部２４が、第１ステップ（Ｓ１０１）でラインスキャンによって得られた試料の第１の画像データから、ラインプロファイルを形成し、このラインプロファイルに基づいて、第１の画像データの明瞭さを数値化する第１の数値化工程である。
図３は、ラインプロファイル及びその一次微分を説明する図である。図３（ａ）は、試料Ｓの断面図であり、図３（ｂ）は、撮像された試料Ｓの画像データの試料像を示す図である。図３（ｃ）は、図３（ｂ）に示す直線Ａ−Ａに沿って電子線Ｃ１を照射した場合に得られるラインプロファイルであり、図３（ｄ）は、図３（ｃ）に示したラインプロファイルの一次微分である。
図３に示すように、試料Ｓの凸部は、凹部に比べて輝度が若干高く、凸部の輪郭部分は、さらに輝度が高く、白い線として観察される（図３（ａ），（ｂ）参照）。
第２ステップ（Ｓ１０２）では、画像形成部２４が、第１の画像データから、試料像の輪郭部分を含む任意の領域を設定（例えば画像の対象領域をボックスで囲んで指定）し、試料像の輪郭部分（エッジ部分）のラインプロファイルを作成し、そのラインプロファイルを一次微分する。そして、ラインプロファイルの一次微分の絶対値の最大値を、第１の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値Ｍ１とする。
【００２９】
図４は、画像データの明瞭さとラインプロファイル及びラインプロファイルの一次微分との関係を示す図である。図４（ａ）は、明瞭な画像データの例を示し、図４（ｂ）は、ぼけが生じた画像データの例を示す。また、図４（ａ）及び（ｂ）で、上側の曲線は、ラインプロファイルを示し、下側の曲線はラインプロファイルの一次微分を示している。
図４に示すように、ラインプロファイルは、試料像の輪郭が明瞭である場合には、試料像がぼけている場合に比べ、最大値が大きい。
ラインプロファイルの一次微分は、図４（ａ），（ｂ）に示す輝度値のラインプロファイルの一次微分の波形のＭａ部と、Ｍｂ部を比較して判るように、試料像の輪郭部分の明暗差が大きい部分ほど絶対値の最大値が大きくなり、輪郭が明瞭であるほど明瞭さを表す数値が大きくなる。従って、ラインプロファイルの一次微分は、試料像の輪郭が明瞭である場合には、像がぼけている場合に比べて、絶対値の最大値、すなわち明瞭さを表す数値が大きくなる。
この第２のステップ（Ｓ１０２）で得られた第１の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値Ｍ１は、ラインスキャンによって撮像された試料像の輪郭の明瞭さ、すなわち、理想的な輪郭の明瞭さを表す数値である。
【００３０】
（ｃ）図２に戻って、第３ステップ（Ｓ１０３）は、画像形成部２４が、第２ステップ（Ｓ１０２）で得られた第１の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値Ｍ１から、輪郭の明瞭さの閾値を設定する閾値設定工程である。
例えば、第２ステップ（Ｓ１０２）で得られた第１の画像データの輪郭の明瞭さに対して８０％を満たせば採用するという設定とすれば、数値Ｍ１を０．８倍した数値が閾値Ｍｓとなる。閾値Ｍｓを、理想の輪郭の明瞭さを表す数値Ｍ１に対して何倍とするかは、予め適宜設定できるものとする。
【００３１】
（ｄ）第４ステップ（Ｓ１０４）は、ＣＰＵ２３が、エリアスキャンによって試料を撮像し、第２の画像データを得る第２の撮像工程である。エリアスキャンの積算（フレーム積算）の回数は、予め設定可能であり、本実施形態では、第１の撮像工程のラインスキャンと同様に、積算回数が３２回となっている。
第４ステップ（Ｓ１０４）で得られた第２の画像データは、画像形成部２４へ送られる。
【００３２】
（ｅ）第５ステップ（Ｓ１０５）は、画像形成部２４が、第４ステップ（Ｓ０１４）でエリアスキャンによって得られた第２の画像データから、ラインプロファイルを作成し、このラインプロファイルに基づいて、第２の画像データの輪郭の明瞭さを数値化する第２の数値化工程である。
ここでは、第４ステップ（Ｓ１０４）で得られた第２の画像データの輪郭部分から、第２ステップ（Ｓ１０２）で行ったように、ラインプロファイルを生成し、その一次微分の絶対値の最大値を求めて、これを第２の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値Ｍ２とする。
【００３３】
（ｆ）第６ステップ（Ｓ１０６）では、画像形成部２４は、第５ステップ（Ｓ１０５）で得られた第２の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値Ｍ２が、第３ステップ（Ｓ１０３）で設定した閾値Ｍｓを満たしているか否かを判定する判定工程を行う。
本実施形態では、閾値Ｍｓは、第１の画像データの明瞭さを表す数値Ｍ１の８０％であると設定しているので、第２の画像データの明瞭さを表す数値Ｍ２が、Ｍ２≧Ｍｓ（Ｍｓ＝Ｍ１×０．８）を満たすか否かを判定する。
第２の画像データの明瞭さを表す数値Ｍ２が、閾値Ｍｓ以上であれば、第７ステップ（Ｓ１０７）に進み、閾値Ｍｓ未満であれば、第８ステップ（Ｓ１０８）へ進む。
【００３４】
（ｇ）第７ステップ（Ｓ１０７）は、画像形成部２４が、明瞭さを表す数値Ｍ２が閾値Ｍｓ以上となった第２の画像データを選択し、メモリ２７が、選択された第２の画像データを記憶する記憶工程である。
画像形成部２４は、第２の画像データをメモリ２７に記憶した後に、試料の画像形成に関する工程を終了する。必要であれば、メモリ２７に記憶された第２の画像データの試料像から測長等を行ってもよい。
【００３５】
（ｈ）第８ステップ（Ｓ１０８）は、画像形成部２４が、第６ステップ（Ｓ１０６）で閾値Ｍｓを満たさないと判定された第２の画像データが、今までに撮像した試料の第２の画像データの中で最も明瞭か否かを判定する工程である。
例えば、上述の第４ステップ（Ｓ１０４）でのエリアスキャンによる撮像が１回目であったならば、今回の第２の画像データを最も明瞭であると判定する。
また、上述の第４ステップ（Ｓ１０４）でのエリアスキャンによる撮像が２回目以上であれば、そのときメモリ２７に保存されている以前の第２の画像データの明瞭さを表す数値Ｍ２ａと、今回第４ステップ（Ｓ１０４）で撮像された第２の画像データの明瞭さを表す数値Ｍ２ｂとを比較し、より明瞭な方（本実施形態では、明瞭さを表す数値が大きい方）を、最も輪郭が明瞭であると判定する。
今回撮像された第２の画像データが、今までに撮像した試料の第２の画像データの中で最も明瞭であると判定された場合は、第９ステップ（Ｓ１０９）へ進み、最も明瞭でないと判定された場合には、第１０ステップ（Ｓ１１０）に進む。
【００３６】
（ｉ）第９ステップ（Ｓ１０９）は、画像形成部２４が、第８ステップ（Ｓ１０８）で最も明瞭であると判定された第２の画像データを選択し、選択された第２の画像データをメモリ２７が記憶する工程である。
ここで、メモリ２７に記憶された第２の画像データは、次回以降の第８ステップ（Ｓ１０８）での判定に使用される。
また、第９ステップ（Ｓ１０９）が２回目以降である場合には、それ以前に、最も明瞭であるとして記憶されていた以前の第２の画像データは破棄され、新たに最も明瞭であると判定された第２の画像データがメモリ２７に記憶される。
【００３７】
（ｊ）第１０ステップ（Ｓ１１０）は、画像形成部２４が、第４ステップ（Ｓ１０４）でのエリアスキャンによる撮像が、予め設定された上限回数に達しているか否かを判断する工程である。
第４ステップ（Ｓ１０４）でのエリアスキャンによる撮像が、上限回数に達した場合は、画像形成を終了する。また、第４ステップ（Ｓ１０４）でのエリアスキャンによる撮像が、上限回数に達していない場合は、第４ステップ（Ｓ１０４）に戻り、再びエリアスキャンによる撮像を行い、得られた画像データの輪郭の明瞭さが閾値を満たしているか否かを判定する等、第４ステップ（Ｓ１０４）から第１０ステップ（Ｓ１１０）を繰り返す。
なお、閾値Ｍｓを満たす第２の画像データが得られていないが、第１０ステップ（Ｓ１１０）で予め設定された上限回数に達していると判定された場合は、所定の回数撮像された第２の画像データの中で最も明瞭な第２の画像データが、メモリ２７に記憶された状態となる。
【００３８】
本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）ラインスキャンによって得られた第１の画像データから試料像の輪郭の明瞭さの閾値Ｍｓを設定し、エリアスキャンによって得られた第２の画像データの試料像の輪郭の明瞭さを表す数値Ｍ２が閾値Ｍｓを満たしているか否か判定し、閾値Ｍｓを満たした第２の画像データを記憶するので、メモリ２７に記憶される試料Ｓの画像データの明瞭さが安定したものとなり、撮像時期やドリフト量等に左右されず、所望するレベルの明瞭さを有する画像データを得ることができる。
しかも、画像形成部２４によって、輪郭の明瞭さを表す数値が閾値を満たすか否かを判定して記憶される第２の画像データが選択されるので、オペレータが不在であっても、一定レベルの明瞭さを有する画像データを自動的に得ることができる。ゆえに、走査型電子顕微鏡１の無人の自動運転等が可能となり、作業効率を向上させることができる。
【００３９】
（２）メモリ２７に記憶される第２の画像データは、エリアスキャンで撮像されたものであるので、ドリフトが生じた場合にも試料像のドリフトによる変形が少ない。しかも、第２の画像データは、ラインスキャンによる第１の画像データから設定された閾値を満たす場合に記憶されるので、一定レベルの明瞭さを有する画像を、撮像時期やドリフト量に関係なく安定して得ることができる。従って、形状や寸法等がより正確な試料像を得ることができる。
これにより、得られた試料像を用いて試料の寸法等を測長する場合には、測長精度が向上する。
【００４０】
（３）第２の画像データの明瞭さを表す数値Ｍ２が、閾値Ｍｓを満たすと判定されると、その第２の画像データがメモリ２７に記憶され、エリアスキャンによる撮像が上限回数に達していなくても、画像形成を終了するので、より短時間で明瞭な画像データを得ることができる。
【００４１】
（４）第４ステップ（Ｓ１０４）から第１０ステップ（Ｓ１１０）までを設定された回数繰り返したが、第６ステップ（Ｓ１０６）において第２の画像データの明瞭さを表す数値が閾値Ｍｓを満たさない場合、メモリ２７には、閾値Ｍｓに最も近い数値Ｍ２を有する第２の画像データが記憶されているので、閾値Ｍｓを満たす第２の画像データが得られない場合でもその中で最も試料像の輪郭が明瞭な第２の画像データを得ることができる。
【００４２】
（第２実施形態）
図５は、第２実施形態の走査型顕微鏡の画像形成方法を説明する図である。
第２実施形態の走査型電子顕微鏡は、画像形成方法が一部異なる点以外は、第１実施形態に示した走査型電子顕微鏡１と略同様の形態である。従って、第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
第２実施形態の走査型電子顕微鏡の画像形成方法は、第１ステップ（Ｓ２０１）から第１１ステップ（Ｓ２１１）を有している。
第２実施形態の画像形成方法は、第１ステップ（Ｓ２０１）から第６ステップ（Ｓ２０６）及び第９ステップ（Ｓ２０９）から第１１ステップ（Ｓ２１１）は、第１実施形態に示した第１ステップ（Ｓ１０１）から第６ステップ（Ｓ１０６）及び第８ステップ（Ｓ１０８）から第１０ステップ（Ｓ２１０）までと同様の処理を行う。
【００４３】
第２実施形態の画像形成方法の第７ステップ（Ｓ２０７）では、画像形成部２４が、第６ステップ（Ｓ２０６）で閾値Ｍｓを満たしていると判定した第２の画像データに対して、閾値Ｍｓを満たす第２の画像データの中で最も明瞭か否かを判定する。
ここで、第７ステップ（Ｓ２０７）が１回目であるならば、その第２の画像データを最も明瞭であると選択し、第８ステップ（Ｓ２０８）に進み、メモリ２７がその第２の画像データを記憶する。
第７ステップ（Ｓ２０７）が２回目以降であるならば、以前の第７ステップ（Ｓ２０７）で最も明瞭と判定され、メモリ２７に記憶された以前の第２の画像データと明瞭さを比較する。
【００４４】
今回の第２の画像データが、以前の第２の画像データより明瞭であると判定された場合には、今回の第２の画像データが選択され、第８ステップ（Ｓ２０８）に進む。第８ステップ（Ｓ２０８）では、メモリ２７が、今回の第２の画像データを記憶し、第１１ステップ（Ｓ２１１）へ進む。
また、今回の第２の画像データが、前回の第２の画像データより明瞭でないと判定された場合には、今回の第２の画像データは破棄され、第１１ステップ（Ｓ２１１）へ進む。
そして、第１１ステップ（Ｓ２１１）では、第４ステップ（Ｓ２０４）で行ったエリアスキャンによる撮像が上限回数に達しているか否かを判定する。
上述のように、本実施形態では、閾値Ｍｓを満たす第２の画像データが得られた場合にも、予め設定されたエリアスキャンによる撮像の上限回数に達するまで、エリアスキャンによる撮像及び閾値の判定等、第４ステップ（Ｓ１０４）から第１０ステップ（Ｓ２１０）までを繰り返す。
【００４５】
よって、例えば、閾値Ｍｓを、ラインスキャンによる輪郭の明瞭さを表す数値Ｍ１の８０％と設定した場合に、１回目の第４ステップ（Ｓ２０４）で明瞭さを表す数値Ｍ２が閾値の８２％となる第２の画像データが得られたとしても、上限回数まで第４ステップ（Ｓ２０４）から第１１ステップ（Ｓ２１１）までを繰り返すことにより、より明瞭な第２の画像データ（例えば、明瞭さを表す数値Ｍ２が、閾値Ｍｓを満たし、数値Ｍ１の８９％や９６％等となる第２の画像データ）を得られる可能性がある。
従って、本実施形態によれば、より明瞭な試料像を得ることができる。
【００４６】
（第３実施形態）
図６は、第３実施形態の走査型顕微鏡の画像形成方法を説明する図である。
第３実施形態の走査型電子顕微鏡は、画像形成方法が一部異なる点以外は、第１実施形態に示した走査型電子顕微鏡１と略同様の形態である。従って、第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
第３実施形態の走査型電子顕微鏡の画像形成方法は、第１ステップ（Ｓ３０１）から第７ステップ（Ｓ３０７）を有している。
第３実施形態の画像形成方法の第１ステップ（Ｓ３０１）から第５ステップ（Ｓ３０５）までは、第１実施形態の第１ステップ（Ｓ１０１）から第５ステップ（Ｓ１０５）までに相当する。
【００４７】
第３実施形態の第６ステップ（Ｓ３０６）は、画像形成部２４が、第４ステップ（Ｓ３０４）においてエリアスキャンで撮像された第２の画像データの明瞭さを表す数値Ｍ２が、第３ステップ（Ｓ３０３）で生成された閾値Ｍｓを満たすか否か判定する判定工程である。数値Ｍ２が閾値Ｍｓ以上である場合には、第７ステップ（Ｓ３０７）に進み、メモリ２７が、その第２の画像データを記憶する。数値Ｍ２が閾値Ｍｓ未満である場合には、第４ステップ（Ｓ３０４）へ戻り、第４ステップ（Ｓ３０４）から第６ステップ（Ｓ３０６）を繰り返す。
【００４８】
本実施形態では、第４ステップ（Ｓ３０４）で行うエリアスキャンによる撮像の上限回数が定められていない。そのため、閾値Ｍｓを満たす明瞭さを有する第２の画像データが得られるまで、第４ステップ（Ｓ３０４）から第６ステップ（Ｓ３０６）を繰り返し行う。
従って、閾値Ｍｓを満たすような輪郭の明瞭さを有する第２の画像データを確実に得ることができる。
なお、第３実施形態においては閾値Ｍｓを満たす輪郭の明瞭さを有する第２の画像データが得られない場合は画像形成を永久に続け、不都合であるという問題がある。この問題に関しては、例えば、タイマーで画像形成に関わる時間を計り、所定の時間が経過した時点で画像形成を終了し、次のサンプルの画像形成に進むように設定することにより解決することができる。
【００４９】
（変形形態）
以上説明した各実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。
（１）各実施形態において、第１のステップではラインスキャンによる撮像を行い、第１の画像データを得た後に、第２ステップで第１の画像データの輪郭の明瞭さを数値化する例を示したが、この第１ステップと第２ステップとの間に、ドリフトによって第１の画像データの試料像が変形しているか否かを判定する工程を有していてもよい。
図７は、画像形成方法の変形形態を示す図である。
図７に示す変形形態の画像形成方法は、第１ステップ（Ｓ４０１）から第１２ステップ（Ｓ４１２）までを有している。なお、一例として、第１実施形態に示した画像形成方法の変形形態を示すが、第２実施形態及び第３実施形態においても適宜適用可能である。
【００５０】
変形形態の第１ステップ（Ｓ４０１）、第３ステップ（Ｓ４０３）から第１１ステップ（Ｓ４１１）は、第１実施形態に示した第１ステップ（Ｓ１０１）、第２ステップ（１０２）から第１０ステップ（Ｓ１１０）と同様の工程である。
変形形態の第２ステップ（Ｓ４０２）では、画像形成部２４が、第１ステップ（Ｓ４０１）で得られた第１の画像データの試料像に、ドリフトによる変形が生じていないか判断する。
試料像にドリフトによる変形（本来垂直方向に走る直線と観察されるべき試料が、斜めに傾く等のパタンの曲がり）が生じていない場合（すなわち、ドリフト量が所定値以下である場合）には、第１２ステップ（Ｓ４１２）へ進み、メモリ２７が第１の画像データを記憶して終了する。また、試料像に変形が生じている場合（すなわち、ドリフト量が所定値より大きい場合）には、第３ステップ（Ｓ４０３）に進み、画像形成部２４は、第１の画像データの輪郭の明瞭さを数値化する。
【００５１】
以降は第１実施形態で説明した第３のステップ（Ｓ１０３）から第１０のステップ（Ｓ１１０）に対応した第４のステップ（Ｓ４０４）から第１１のステップ（Ｓ４１１）までを、条件がみたされるまで繰り返し実行して画像を形成し、画像データをメモリ２７に記憶する。この結果ドリフト量に左右されず、所望するレベルの明瞭さを有する画像データを得ることができる。
なお、この第１の画像データの試料像がドリフトにより変形しているか否かの判定は、例えば、特開２００２−２２２６３３号公報の記載にあるような、像の変形具合からドリフト量を測定する方法を使用し、ドリフト量の許容量を予め設定することにより、判断可能である。
【００５２】
変形形態では、第１ステップ（Ｓ４０１）で得られたラインスキャンによる第１の画像データの試料像がドリフトによって変形していない場合には、その画像を採用してメモリ２７に保存することが可能である。
よって、試料の画像形成にかかる時間を短縮することができ、かつ、より明瞭な試料像を得ることができる。
【００５３】
（２）各実施形態において、画像形成方法は、画像形成部２４が第２の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値Ｍ２が閾値Ｍｓを満たしているか否かを判定するステップを有しているが、これに限らず、数値Ｍ２を閾値Ｍｓによって評価し、その評価結果を表示部に出力する形態としてもよい。
図９は、画像形成方法の変形形態を示す図である。
図９に示す変形形態の画像形成方法は、第１ステップ（Ｓ５０１）から第１０ステップ（Ｓ５１０）までを有しており、第１実施形態の第６ステップ（Ｓ１０６）が省かれ、第１実施形態にはない第９ステップ（Ｓ５０９）及び第１０ステップ（Ｓ５１０）を有している点以外は、第１実施形態と略同様のステップを有している。
図９に示す画像形成方法において、第１ステップ（Ｓ５０１）から第５ステップ（Ｓ５０５）までは、第１実施形態の第１ステップ（Ｓ５０１）から第５ステップ（Ｓ１０５）までの各ステップに対応し、第６ステップ（Ｓ５０６）、第７ステップ（Ｓ５０７）、第８ステップ（Ｓ５０８）は、それぞれ第１実施の形態の第８ステップ（Ｓ１０８）、第９ステップ（Ｓ１０９）、第１０ステップ（Ｓ１１０）にそれぞれ対応している。
【００５４】
図９に示す画像形成方法では、第４ステップ（Ｓ５０４）から第８ステップ（Ｓ５０８）までを所定の上限回数繰り返す。このとき、第６ステップ（Ｓ５０６）において、エリアスキャンによって試料Ｓを撮像して得た第２の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値Ｍ２を、それ以前に撮像された第２の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値Ｍ２と比較し、より数値Ｍ２の大きい画像（すなわち、より明瞭な画像）を選択し、第７ステップ（Ｓ５０７）において、メモリ２７に記憶（上書き）する。
これにより、第４ステップ（Ｓ５０４）から第８ステップ（Ｓ５０８）までを所定の上限回数に達するまで繰り返し実行した結果、メモリ２７には、所定回数撮像された第２の画像データのうち、数値Ｍ２が最も大きいもの、すなわち、最も輪郭の明瞭な第２の画像データが記憶される。
【００５５】
第９ステップ（Ｓ５０９）は、第４ステップ（Ｓ５０４）から第８ステップ（Ｓ５０８）までを所定回数繰り返すことで得られた所定数の第２の画像データのうち、輪郭の明瞭さを表す数値Ｍ２が最大のものを、第３ステップ（Ｓ５０３）で設定された理想の輪郭の明瞭さに関わる閾値Ｍｓを基準値として比較し、メモリ２７に記憶された第２画像データの輪郭の明瞭さを評価する工程である。
この評価方法としては、閾値Ｍｓに対する数値Ｍ２の比（Ｍ２／Ｍｓ）を用いて評価したり（この場合、Ｍ２／Ｍｓが１に近いほど明瞭である）、数値Ｍ２の閾値Ｍｓに対する大小の判定により評価したりする。
【００５６】
第１０ステップ（Ｓ５１０）では、第９ステップ（Ｓ５０９）での評価結果を記憶し、表示部２５に表示するステップである。評価結果の表示方法としては最後に記憶された最も明瞭な第２の画像（輪郭の明瞭さを表す数値Ｍ２が最も大きいもの）を表示する。このとき、最も明瞭な第２の画像の輪郭の明瞭さを表す数値Ｍ２と設定された閾値Ｍｓとの比（Ｍ２／Ｍｓ）をパーセントで表示したり、Ｍ２がＭｓを満たすかの判定結果を表示したり、Ｍ２とＭｓを比較可能となるように並べて表示する等の表示形態を、適宜選択することができる。
【００５７】
なお、図９に示す画像形成方法の変形形態において、ラインスキャンにより画像データの輪郭の理想的な明瞭さを求める工程（Ｓ５０１、Ｓ５０２）と明瞭さの閾値Ｍｓを求める工程（Ｓ５０３）の実施の順番は、第２の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値Ｍ２と閾値Ｍｓとを比較する工程（Ｓ５０９）の前であれば、どの工程位置で行ってもよい。
例えば、撮像回数が上限回数に達しているか判断する工程（Ｓ５０８）の後に、ラインスキャンによる試料Ｓの第１の画像データの撮像の工程（Ｓ５０１）、画像データの輪郭の明瞭さを数値化する工程（Ｓ５０２）、輪郭の明瞭さの閾値を求める工程（Ｓ５０３）を実行した後、輪郭の明瞭さと閾値を比較する工程（Ｓ５０９）を実行する工程順としても問題なく実施可能である。
【００５８】
（３）各実施形態において、第２ステップ及び第５ステップで、輪郭の明瞭さを表す数値として、画像データのラインプロファイルを一次微分し、その一次微分の絶対値の最大値を用いる例を示したが、これに限らず、他の公知の方法、例えば、ラインプロファイルの画素値のレンジや、ラインプロファイルの画素値のレンジから生成された設定値を満たすラインプロファイルの幅等を用いて数値化してもよい。
ラインプロファイルの画素値のレンジとは、画像データのラインプロファイルの画素値の最大値と最小値との差であり、これを明瞭さを表す数値として用いることが可能である。例えば、画像データの試料の輪郭部分において、ラインプロファイルの画素値の最大値が２３０であり、最小値が５０であるとき、レンジは１８０となり、この数値を、画像データの明瞭さを表す数値として用いる。この場合、数値が大きい方が、明瞭であることを意味する。
【００５９】
また、ラインプロファイルの画素値のレンジから設定値を定め、その設定値を満たす部分のラインプロファイルの幅（ラインプロファイル曲線の最大値を有する山となる曲線部分が、閾値を超えている部分の幅）を、明瞭さを表す数値として用いることも可能である。例えば、ラインプロファイルの画素値の最大値が２３０、最小値が５０、レンジが１８０であるとき、設定値をレンジの５０％とすれば、設定値となる画素値は１４０となる。この設定値を超えるラインプロファイルの曲線の幅の寸法を明瞭さを表す数値として用いる。この場合、試料像がぼけていると、幅が太くなり、明瞭であると幅が狭くなる。
なお、試料像の輪郭の明瞭さを数値化する方法は、上述したこれらの方法以外の方法も適宜用いることが可能である。
さらに、上述のプロファイル処理の前に、一般的に行われるノイズ除去を目的としたスムージング処理やフィルタリング処理を行ってもよい。このようなスムージング処理やフィルタリング処理は、通常行われている技術であるので、本明細書においてはその詳細についての記載を省略する。
【００６０】
（４）各実施形態において、荷電粒子線装置として走査型電子顕微鏡を例に挙げて説明したが、これに限らず、透過型電子顕微鏡等のように荷電粒子線を用いる他の装置に適用することも可能である。
なお、本実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した各実施形態によって限定されることはない。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】第１実施形態の走査型電子顕微鏡１を説明する図である。
【図２】第１実施形態の走査型電子顕微鏡１の画像形成方法を説明する図である。
【図３】ラインプロファイル及びその一次微分を説明する図である。
【図４】画像データの明瞭さとラインプロファイル及びラインプロファイルの一次微分との関係を示す図である。
【図５】第２実施形態の走査型顕微鏡の画像形成方法を説明する図である。
【図６】第３実施形態の走査型顕微鏡の画像形成方法を説明する図である。
【図７】画像形成方法の変形形態を示す図である。
【図８】ドリフトが試料像に及ぼす影響を説明する図である。
【図９】画像形成方法の変形形態を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１ 走査型電子顕微鏡
１１ 電子銃部
１２ 鏡筒部
１３ 収束レンズ
１４ 走査コイル
１５ 対物レンズ
１６ ステージ部
１７ 排気部
１８ 検出部
２１ 制御部
２２ 信号処理部
２３ ＣＰＵ
２４ 画像形成部
２５ 表示部
２６ 入出力部
２７ メモリ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子線を試料に照射し、試料からの二次信号を検出する荷電粒子線装置に用いる画像形成方法及び荷電粒子線装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
走査型電子顕微鏡等に代表される荷電粒子線装置では、細く収束された荷電粒子線を試料上に走査しながら照射し、試料から放出される二次電子等を検出することにより、試料像等の情報を得ている。
このような荷電粒子線装置は、昨今の半導体デバイスの高集積化や細密化にともない、高分解能化や、高倍率化が要求されている。
しかし、走査型電子顕微鏡等の荷電粒子線装置では、試料に荷電粒子線を当てるために、時間の経過とともに試料がチャージアップし、荷電粒子線と試料との位置関係が変化して、試料像のドリフトが生じやすくなる。このようなドリフトは、高倍率で観察する状況においては特に試料像に対して大きな影響を与えることが知られている。
【０００３】
図８は、ドリフトが試料像に及ぼす影響を説明する図である。図８（ａ）は、試料を示す斜視図であり、図８（ｂ）は、理想的な試料像を示す図である。図８（ｃ）は、一般的なラインスキャンによる試料像を示す図であり、図８（ｄ）は、一般的なエリアスキャンによる試料像を示す図である。図８（ｂ）から（ｄ）は、図８（ａ）に示す領域５１を撮像した場合の試料像である。
図８（ａ）に示すように、試料５０は、下地部５０ｂ上に、凸状のパタン部５０ａが形成されている。このパタン部５０ａは、図８（ｂ）に示すように、試料像としては、上下方向にまっすぐ延在する形状及び明瞭な輪郭線を得ることが望ましい。
【０００４】
しかし、ラインスキャンで撮像した場合、試料のチャージアップによりドリフトが発生すると、明瞭な輪郭は得られるが試料像の変形が生じやすい。そのため、試料５０のパタン部５０ａのように、ライン状等のパタンを有する試料においては、図８（ｃ）に示すように、パタン部５０ａの輪郭は明瞭であるが、パタン部５０ａの形状が斜めになる等の変形した試料像となる。このような試料像を用いてパタン部５０ａの寸法を測長しようとすると、変形のために正確な寸法が得難いという問題があった。
また、エリアスキャンで撮像した場合、試料のチャージアップによりドリフトが発生すると、試料像の変形は生じないが輪郭線のぼけが生じやすい。そのため、図８（ｄ）に示すように、パタン部５０ａは変形していないが、パタン部５０ａの輪郭像がぼやけてしまい、正確な測長が行えないという問題があった。
【０００５】
このようなチャージアップ等によるドリフトの影響を抑制した試料像を得る方法及びその装置として、例えば、特許文献１が挙げられる。特許文献１の試料像形成方法及び荷電粒子線装置は、エリアスキャンによって撮像を行い、複数回の走査で得られる複数の画像を合成し、次にそのような合成画像を複数形成し、各合成画像間の位置ずれを補正して画像を合成してさらに合成画像を形成することにより、試料像を得る点を特徴としている。
【特許文献１】国際公開第０３／０４４８２１号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の試料像形成方法では、同じ試料であっても撮像時期によって試料像のドリフト量が変化するため、撮像時期によって輪郭の明瞭さが大きく異なる。そのため、得られる試料像の輪郭の明瞭さがばらつき、再現性が低下してしまうという問題があった。
【０００７】
本発明の課題は、ドリフトが生じやすい試料であっても、輪郭の明瞭さが安定した試料像を得ることができる荷電粒子線装置の画像形成方法及びその方法を用いる荷電粒子線装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、荷電粒子線装置において試料像を得る画像形成方法であって、試料（Ｓ）をラインスキャンによって撮像し、第１の画像データを得る第１の撮像工程（Ｓ５０１）と、前記第１の撮像工程の後に、前記第１の画像データの輪郭の明瞭さを数値化する第１の数値化工程（Ｓ５０２）と、前記第１の数値化工程で得られた前記第１の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値から、明瞭さの閾値（Ｍｓ）を設定する閾値設定工程（Ｓ５０３）と、前記試料をエリアスキャンによって撮像し、第２の画像データを得る第２の撮像工程（Ｓ５０４）と、前記第２の撮像工程の後に、前記第２の画像データの輪郭の明瞭さを数値化する第２の数値化工程（Ｓ５０５）と、前記第２の数値化工程の後に、前記第２の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値（Ｍ２）を、前記閾値を基準として評価する評価工程（Ｓ５０９）と、前記評価工程の結果を表示する表示工程（Ｓ５１０）と、を備える画像形成方法である。
【０００９】
請求項２の発明は、荷電粒子線装置において試料像を得る画像形成方法であって、試料（Ｓ）をラインスキャンによって撮像し、第１の画像データを得る第１の撮像工程（Ｓ１０１，Ｓ２０１，Ｓ３０１）と、前記第１の撮像工程の後に、前記第１の画像データの輪郭の明瞭さを数値化する第１の数値化工程（Ｓ１０２，Ｓ２０２，Ｓ３０２）と、前記第１の数値化工程で得られた前記第１の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値（Ｍ１）から、明瞭さの閾値（Ｍｓ）を設定する閾値設定工程（Ｓ１０３，Ｓ２０３，Ｓ３０３）と、前記試料をエリアスキャンによって撮像し、第２の画像データを得る第２の撮像工程（Ｓ１０４，Ｓ２０４，Ｓ３０４）と、前記第２の撮像工程の後に、前記第２の画像データの輪郭の明瞭さを数値化する第２の数値化工程（Ｓ１０５，Ｓ２０５，Ｓ３０５）と、前記第２の数値化工程の後に、前記第２の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値（Ｍ２）が前記閾値を満たしているか否かを判定する判定工程（Ｓ１０６，Ｓ２０６，Ｓ３０６）と、前記判定工程の結果に基づいて、第２の画像データを選択して記憶する記憶工程（Ｓ１０７，Ｓ２０８，Ｓ３０７）と、を備える画像形成方法である。
請求項３の発明は、請求項２に記載の画像形成方法において、前記判定工程（Ｓ１０６，Ｓ３０６）において前記第２の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値（Ｍ２）が前記閾値（Ｍｓ）を満たすまで、前記第２の撮像工程（Ｓ１０４，Ｓ３０４）から前記判定工程（Ｓ１０６，Ｓ３０６）までを繰り返すこと、を特徴とする画像形成方法である。
請求項４の発明は、請求項２又は請求項３に記載の画像形成方法において、前記第２の撮像工程（Ｓ１０４）を行う上限回数は、予め設定されていること、を特徴とする画像形成方法である。
請求項５の発明は、請求項２に記載の画像形成方法において、前記判定工程（Ｓ２０６）において前記第２の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値（Ｍ２）が前記閾値（Ｍｓ）を満たした場合にも、前記第２の撮像工程（Ｓ２０４）から前記判定工程（Ｓ２０６）までを設定された回数繰り返すこと、を特徴とする画像形成方法である。
【００１０】
請求項６の発明は、請求項２から請求項５までのいずれか１項に記載の画像形成方法において、前記第１の数値化工程（Ｓ１０２，Ｓ２０２，Ｓ３０２）及び前記第２の数値化工程（Ｓ１０５，Ｓ２０５，Ｓ３０５）では、前記第１の画像データ及び前記第２の画像データのラインプロファイルの一次微分の絶対値の最大値を用いて、輪郭の明瞭さを数値化すること、を特徴とする画像形成方法である。
請求項７の発明は、請求項２から請求項５までのいずれか１項に記載の画像形成方法において、前記第１の数値化工程及び前記第２の数値化工程では、前記第１の画像データ及び前記第２の画像データのラインプロファイルの画素値の最大値と最小値との差を用いて、輪郭の明瞭さを数値化すること、を特徴とする画像形成方法である。
請求項８の発明は、請求項２から請求項５までのいずれか１項に記載の画像形成方法において、前記第１の数値化工程及び前記第２の数値化工程では、前記第１の画像データ及び前記第２の画像データのラインプロファイルの画素値の最大値と最小値との差を用いて設定された設定値を満たすラインプロファイルの幅を用いて、輪郭の明瞭さを数値化すること、を特徴とする画像形成方法である。
【００１１】
請求項９の発明は、荷電粒子線（Ｃ１）を試料（Ｓ）上に照射する電子銃部（１１）と、前記試料上の前記荷電粒子線が照射された領域から放出される二次信号（Ｃ２）を検出する検出部（１８）と、検出された前記二次信号に基づいて画像を形成する画像形成部（２４）と、前記画像形成部からの出力を表示する表示部（２５）と、を備える荷電粒子線装置であって、前記画像形成部は、試料をラインスキャンによって撮像した第１の画像データの輪郭の明瞭さを数値化して閾値（Ｍｓ）を設定し、前記試料をエリアスキャンによって撮像した第２の画像データの輪郭の明瞭さを数値化して、前記閾値を基準として評価し、前記表示部は、前記第２の画像データの輪郭の明瞭さの数値を、前記閾値を基準として評価した評価結果を表示すること、を特徴とする荷電粒子線装置（１）である。
請求項１０の発明は、荷電粒子線（Ｃ１）を試料（Ｓ）上に照射する電子銃部（１１）と、前記試料上の前記荷電粒子線が照射された領域から放出される二次信号（Ｃ２）を検出する検出部（１８）と、検出された前記二次信号に基づいて画像を形成する画像形成部（２４）と、を備える荷電粒子線装置であって、前記画像形成部は、試料をラインスキャンによって撮像した第１の画像データの輪郭の明瞭さを数値化して閾値（Ｍｓ）を設定し、前記試料をエリアスキャンによって撮像した第２の画像データの輪郭の明瞭さを数値化して、前記閾値を満たすか否かを判定し、前記判定の結果に基づいて第２の画像データを選択し、記憶部（２７）に記憶させること、を特徴とする荷電粒子線装置（１）である。
【００１２】
請求項１１の発明は、荷電粒子線装置において試料像を得る画像形成方法であって、試料（Ｓ）をエリアスキャンによって撮像し、画像データを得る撮像工程（Ｓ１０４）と、前記撮像工程の後に、前記画像データの輪郭の明瞭さを数値化する数値化工程（Ｓ１０５）と、前記数値化工程の後に、前記画像データの輪郭の明瞭さを表す数値とすでに記憶されている画像データの輪郭の明瞭さを表す数値とを比較し、前記画像データの輪郭の明瞭さを表す数値がより明瞭であるか否かを判定する判定工程（Ｓ１０６）と、前記撮像工程から前記判定工程までを設定された回数繰り返す工程と、を備える画像形成方法である。
【００１３】
請求項１２の発明は、荷電粒子線装置において試料像を得る画像形成方法であって、試料をラインスキャンによって撮像し、画像データを得る撮像工程（Ｓ４０１）と、前記撮像工程の後に、前記画像データのドリフト量を数値化する数値化工程と、前記ドリフト量が所定値以下であるか否かを判定する判定工程（Ｓ４０２）と、前記判定工程の結果に基づいて、前記画像データを選択して記憶する記憶工程（Ｓ４１２）と、を備える画像形成方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本発明による画像形成方法は、試料をラインスキャンによって撮像し、第１の画像データを得る第１の撮像工程と、第１の画像データの輪郭の明瞭さを数値化する第１の数値化工程と、第１の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値から、明瞭さの閾値を設定する閾値設定工程と、試料をエリアスキャンによって撮像し、第２の画像データを得る第２の撮像工程と、第２の画像データの輪郭の明瞭さを数値化する第２の数値化工程と、第２の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値を、閾値を基準として評価する評価工程と、評価工程の結果を表示する表示工程とを備えるので、表示される評価結果をもとに第２の画像データを選択でき、像の変形が無く、輪郭が一定レベルの明瞭さを有する画像を、撮像時期に依らず安定して得ることができる。
【００１５】
（２）本発明による画像形成方法は、試料をラインスキャンによって撮像し、第１の画像データを得る第１の撮像工程と、第１の画像データの輪郭の明瞭さを数値化する第１の数値化工程と、第１の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値から、明瞭さの閾値を設定する閾値設定工程と、試料をエリアスキャンによって撮像し、第２の画像データを得る第２の撮像工程と、第２の画像データの輪郭の明瞭さを数値化する第２の数値化工程と、第２の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値が閾値を満たしているか否かを判定する判定工程と、判定工程の結果に基づいて、第２の画像データを選択して記憶する記憶工程とを備えるので、像の変形が無く、輪郭が一定レベルの明瞭さを有する画像を、撮像時期に依らず安定して得ることができる。
【００１６】
（３）判定工程において第２の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値が閾値を満たすまで、第２の撮像工程から判定工程までを繰り返すので、一定レベルの明瞭さを有する画像を確実に得ることができる。
（４）第２の撮像工程を行う上限回数は、予め設定されているので、撮像にかかる時間を制限することができる。
（５）判定工程において第２の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値が閾値を満たした場合にも、第２の撮像工程から判定工程までを設定された回数繰り返すので、より明瞭な画像を得ることができる。
【００１７】
（６）第１の数値化工程及び第２の数値化工程では、第１の画像データ及び第２の画像データのラインプロファイルの一次微分の絶対値の最大値を用いて、輪郭の明瞭さを数値化するので、画像の明瞭さを簡単に数値化することができる。
（７）第１の数値化工程及び第２の数値化工程では、第１の画像データ及び第２の画像データのラインプロファイルの画素値の最大値と最小値との差を用いて、輪郭の明瞭さを数値化するので、画像の明瞭さをより簡単に数値化することができる。
（８）第１の数値化工程及び第２の数値化工程では、第１の画像データ及び第２の画像データのラインプロファイルの画素値の最大値と最小値との差を用いて設定された設定値を満たすラインプロファイルの幅（つまり輪郭に関わる明部の幅）を用いて、輪郭の明瞭さを数値化するので、画像の明瞭さを簡単に数値化することができる。
【００１８】
（９）本発明による荷電粒子線装置は、画像形成部が、試料をラインスキャンによって撮像した第１の画像データの輪郭の明瞭さを数値化して閾値を設定し、試料をエリアスキャンによって撮像した第２の画像データの輪郭の明瞭さを数値化して、閾値を基準として評価し、表示部にその評価結果を表示するので、表示される評価結果を参照して第２の画像データを選択することができ、像の変形が無く、輪郭が一定レベルの明瞭さを有する画像を、撮像時期に依らず安定して得ることができる。
【００１９】
（１０）本発明による荷電粒子線装置は、画像形成部が、試料をラインスキャンによって撮像した第１の画像データの輪郭の明瞭さを数値化して閾値を設定し、試料をエリアスキャンによって撮像した第２の画像データの輪郭の明瞭さを数値化して、閾値を満たすか否かを判定し、判定の結果に基づいて第２の画像データを選択し、記憶部に記憶させるので、像の変形が無く、輪郭が一定レベルの明瞭さを有する画像を、撮像時期に依らず安定して得ることができる。
【００２０】
（１１）本発明の画像形成方法は、試料をエリアスキャンによって撮像し、画像データを得る撮像工程と、画像データの輪郭の明瞭さを数値化する数値化工程と、画像データの輪郭の明瞭さを表す数値とすでに記憶されている画像データの輪郭の明瞭さを表す数値とを比較し、画像データの輪郭の明瞭さを表す数値がより明瞭であるか否かを判定する判定工程と、撮像工程から判定工程までを設定された回数繰り返す工程とを備えるので、設定された輪郭の明瞭さの閾値（例えば、ラインスキャンによって撮像された画像の明瞭さに基づく閾値）に画像の輪郭の明瞭さが達しない場合でも、撮像工程から判定工程までを設定された回数繰り返すことにより、最も明瞭な輪郭を有するエリアスキャン画像を得ることができる。
【００２１】
（１２）本発明の画像形成方法は、試料をラインスキャンによって撮像し、画像データを得る撮像工程と、撮像工程の後に、その画像データのドリフト量（パタンの曲がり）を数値化する数値化工程と、そのドリフト量が所定値以下であるか否かを判定する判定工程と、判定工程の結果に基づいて、画像データを選択して記憶する記憶工程とを備えるので、試料をラインスキャンによって撮像して得た画像に対し、ドリフト量が所定値以下であるか否かを判定し、所定値以下であればその画像を採用して記憶する。従って、ドリフト量の少ない試料に対しては、電子線によるダメージを低減できるとともに、試料の画像形成にかかる時間を短縮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明による画像形成方法及び荷電粒子線装置の実施形態を、添付の図面等を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の各実施形態では、荷電粒子線装置の実施形態として、走査型電子顕微鏡を例に挙げて説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の走査型電子顕微鏡１を説明する図である。なお、図１は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張している。
第１実施形態の走査型電子顕微鏡１は、電子銃部１１、鏡筒部１２、ステージ部１６、排気部１７、検出部１８、電子線制御部２１、信号処理部２２、ＣＰＵ（中央処理装置）２３、画像形成部２４、表示部２５、入出力部２６、メモリ２７等を備えた荷電粒子線装置である。
【００２３】
電子銃部１１は、電子線Ｃ１を放出する部分であり、陰極１１ａと陽極１１ｂとを有する。
鏡筒部１２は、電子線Ｃ１の進行方向において、電子銃部１１側から、収束レンズ１３、走査コイル１４、対物レンズ１５を備えている。収束レンズ１３及び対物レンズ１５には、試料Ｓ上に電子線Ｃ１を収束する機能を有している。走査コイル１４は、電子線Ｃ１を試料Ｓ上の所定の領域に走査させるために、電子線Ｃ１を偏向させる機能を有する。
陰極１１ａ、陽極１１ｂ、収束レンズ１３、走査コイル１４、対物レンズ１５は、電子線制御部２１に接続されている。この電子線制御部２１は、ＣＰＵ２３からの指示により、陰極１１ａ、走査コイル１４等を制御する回路である。
ステージ部１６は、試料Ｓを配置するステージである。
排気部１７は、ステージ部１６及び試料Ｓが配置された空間を真空状態とする機能を有する。
【００２４】
検出部１８は、電子線Ｃ１が試料Ｓに当たることにより試料Ｓから放出される二次電子Ｃ２を検出する機能を有する。
信号処理部２２は、検出部１８で検出された二次電子を、所定の信号に変換、増幅等を行う。
画像形成部２４は、信号処理部２２で処理された二次電子の情報に対して、スムージング処理等の各種処理を行い、画像として形成する。
また、画像形成部２４は、検出された二次電子の情報から形成された画像データに基づいて、ラインプロファイル等を形成する機能等を有している。このラインプロファイルは、例えば、電子線Ｃ１を走査して得られた試料の画像データに含まれる輝度情報等に基づいて生成される曲線（つまりライン上の輝度情報の集合）である（図３（ｃ）参照）。
【００２５】
表示部２５は、画像データを輝度信号に変換して表示する部分であり、例えば、ブラウン管等が用いられる。また、表示部２５に表示される画像スキャン量と走査コイル１４の電子線Ｃ１に対する偏向量とは、ＣＰＵ２３により制御されている。
入出力部２６は、ＣＰＵ２３に対して、指示を入力したり、得られた画像データを出力したりする機能を有する。
メモリ２７は、画像データ等を記憶する部分である。
【００２６】
走査型電子顕微鏡１では、ＣＰＵ２３からの指示によって電子線制御部２１が、陰極１１ａと陽極１１ｂとの間に所定の電圧を付与することにより、電子線Ｃ１が陰極１１ａから放出されて所定の速度まで加速され、電子銃部１１から放出される。
電子銃部１１から放出された電子線Ｃ１は、収束レンズ１３及び対物レンズ１５により試料Ｓに微小スポットとして照射され、電子線制御部２１に接続された走査コイル１４により、試料Ｓ上を所定の２次元方向（撮像領域の上下方向及び左右方向）に走査する。
電子線Ｃ１の照射によって試料Ｓから放出された二次電子Ｃ２は、検出部１８によって検出され、その信号が信号処理部２２によって増幅、Ａ／Ｄ変換等の処理が施され、ＣＰＵ２３の画像形成部２４によって画像として形成され、表示部２５に表示される。
メモリ２７は、ＣＰＵ２３の指示に基づいて所定の画像データを記憶し、保存する。
【００２７】
図２は、第１実施形態の走査型電子顕微鏡１の画像形成方法を説明する図である。
本実施形態の走査型電子顕微鏡１では、一例として、画像サイズ１０２４×１０２４ピクセルの画像を撮像可能であるとする。
（ａ）第１ステップ（Ｓ１０１）は、ＣＰＵ２３が、ラインスキャンによって試料を撮像し、第１の画像データを得る第１の撮像工程である。予めラインスキャンの積算（ライン積算）の回数が設定されており、本実施形態では積算回数が３２回となっている。
撮像された試料Ｓの画像データ（第１の画像データ）は、信号処理部２２によってＡ／Ｄ変換され、所定の処理が施された後に、ＣＰＵ２３の画像形成部２４へと送られる。
【００２８】
（ｂ）第２ステップ（Ｓ１０２）は、画像形成部２４が、第１ステップ（Ｓ１０１）でラインスキャンによって得られた試料の第１の画像データから、ラインプロファイルを形成し、このラインプロファイルに基づいて、第１の画像データの明瞭さを数値化する第１の数値化工程である。
図３は、ラインプロファイル及びその一次微分を説明する図である。図３（ａ）は、試料Ｓの断面図であり、図３（ｂ）は、撮像された試料Ｓの画像データの試料像を示す図である。図３（ｃ）は、図３（ｂ）に示す直線Ａ−Ａに沿って電子線Ｃ１を照射した場合に得られるラインプロファイルであり、図３（ｄ）は、図３（ｃ）に示したラインプロファイルの一次微分である。
図３に示すように、試料Ｓの凸部は、凹部に比べて輝度が若干高く、凸部の輪郭部分は、さらに輝度が高く、白い線として観察される（図３（ａ），（ｂ）参照）。
第２ステップ（Ｓ１０２）では、画像形成部２４が、第１の画像データから、試料像の輪郭部分を含む任意の領域を設定（例えば画像の対象領域をボックスで囲んで指定）し、試料像の輪郭部分（エッジ部分）のラインプロファイルを作成し、そのラインプロファイルを一次微分する。そして、ラインプロファイルの一次微分の絶対値の最大値を、第１の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値Ｍ１とする。
【００２９】
図４は、画像データの明瞭さとラインプロファイル及びラインプロファイルの一次微分との関係を示す図である。図４（ａ）は、明瞭な画像データの例を示し、図４（ｂ）は、ぼけが生じた画像データの例を示す。また、図４（ａ）及び（ｂ）で、上側の曲線は、ラインプロファイルを示し、下側の曲線はラインプロファイルの一次微分を示している。
図４に示すように、ラインプロファイルは、試料像の輪郭が明瞭である場合には、試料像がぼけている場合に比べ、最大値が大きい。
ラインプロファイルの一次微分は、図４（ａ），（ｂ）に示す輝度値のラインプロファイルの一次微分の波形のＭａ部と、Ｍｂ部を比較して判るように、試料像の輪郭部分の明暗差が大きい部分ほど絶対値の最大値が大きくなり、輪郭が明瞭であるほど明瞭さを表す数値が大きくなる。従って、ラインプロファイルの一次微分は、試料像の輪郭が明瞭である場合には、像がぼけている場合に比べて、絶対値の最大値、すなわち明瞭さを表す数値が大きくなる。
この第２のステップ（Ｓ１０２）で得られた第１の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値Ｍ１は、ラインスキャンによって撮像された試料像の輪郭の明瞭さ、すなわち、理想的な輪郭の明瞭さを表す数値である。
【００３０】
（ｃ）図２に戻って、第３ステップ（Ｓ１０３）は、画像形成部２４が、第２ステップ（Ｓ１０２）で得られた第１の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値Ｍ１から、輪郭の明瞭さの閾値を設定する閾値設定工程である。
例えば、第２ステップ（Ｓ１０２）で得られた第１の画像データの輪郭の明瞭さに対して８０％を満たせば採用するという設定とすれば、数値Ｍ１を０．８倍した数値が閾値Ｍｓとなる。閾値Ｍｓを、理想の輪郭の明瞭さを表す数値Ｍ１に対して何倍とするかは、予め適宜設定できるものとする。
【００３１】
（ｄ）第４ステップ（Ｓ１０４）は、ＣＰＵ２３が、エリアスキャンによって試料を撮像し、第２の画像データを得る第２の撮像工程である。エリアスキャンの積算（フレーム積算）の回数は、予め設定可能であり、本実施形態では、第１の撮像工程のラインスキャンと同様に、積算回数が３２回となっている。
第４ステップ（Ｓ１０４）で得られた第２の画像データは、画像形成部２４へ送られる。
【００３２】
（ｅ）第５ステップ（Ｓ１０５）は、画像形成部２４が、第４ステップ（Ｓ０１４）でエリアスキャンによって得られた第２の画像データから、ラインプロファイルを作成し、このラインプロファイルに基づいて、第２の画像データの輪郭の明瞭さを数値化する第２の数値化工程である。
ここでは、第４ステップ（Ｓ１０４）で得られた第２の画像データの輪郭部分から、第２ステップ（Ｓ１０２）で行ったように、ラインプロファイルを生成し、その一次微分の絶対値の最大値を求めて、これを第２の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値Ｍ２とする。
【００３３】
（ｆ）第６ステップ（Ｓ１０６）では、画像形成部２４は、第５ステップ（Ｓ１０５）で得られた第２の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値Ｍ２が、第３ステップ（Ｓ１０３）で設定した閾値Ｍｓを満たしているか否かを判定する判定工程を行う。
本実施形態では、閾値Ｍｓは、第１の画像データの明瞭さを表す数値Ｍ１の８０％であると設定しているので、第２の画像データの明瞭さを表す数値Ｍ２が、Ｍ２≧Ｍｓ（Ｍｓ＝Ｍ１×０．８）を満たすか否かを判定する。
第２の画像データの明瞭さを表す数値Ｍ２が、閾値Ｍｓ以上であれば、第７ステップ（Ｓ１０７）に進み、閾値Ｍｓ未満であれば、第８ステップ（Ｓ１０８）へ進む。
【００３４】
（ｇ）第７ステップ（Ｓ１０７）は、画像形成部２４が、明瞭さを表す数値Ｍ２が閾値Ｍｓ以上となった第２の画像データを選択し、メモリ２７が、選択された第２の画像データを記憶する記憶工程である。
画像形成部２４は、第２の画像データをメモリ２７に記憶した後に、試料の画像形成に関する工程を終了する。必要であれば、メモリ２７に記憶された第２の画像データの試料像から測長等を行ってもよい。
【００３５】
（ｈ）第８ステップ（Ｓ１０８）は、画像形成部２４が、第６ステップ（Ｓ１０６）で閾値Ｍｓを満たさないと判定された第２の画像データが、今までに撮像した試料の第２の画像データの中で最も明瞭か否かを判定する工程である。
例えば、上述の第４ステップ（Ｓ１０４）でのエリアスキャンによる撮像が１回目であったならば、今回の第２の画像データを最も明瞭であると判定する。
また、上述の第４ステップ（Ｓ１０４）でのエリアスキャンによる撮像が２回目以上であれば、そのときメモリ２７に保存されている以前の第２の画像データの明瞭さを表す数値Ｍ２ａと、今回第４ステップ（Ｓ１０４）で撮像された第２の画像データの明瞭さを表す数値Ｍ２ｂとを比較し、より明瞭な方（本実施形態では、明瞭さを表す数値が大きい方）を、最も輪郭が明瞭であると判定する。
今回撮像された第２の画像データが、今までに撮像した試料の第２の画像データの中で最も明瞭であると判定された場合は、第９ステップ（Ｓ１０９）へ進み、最も明瞭でないと判定された場合には、第１０ステップ（Ｓ１１０）に進む。
【００３６】
（ｉ）第９ステップ（Ｓ１０９）は、画像形成部２４が、第８ステップ（Ｓ１０８）で最も明瞭であると判定された第２の画像データを選択し、選択された第２の画像データをメモリ２７が記憶する工程である。
ここで、メモリ２７に記憶された第２の画像データは、次回以降の第８ステップ（Ｓ１０８）での判定に使用される。
また、第９ステップ（Ｓ１０９）が２回目以降である場合には、それ以前に、最も明瞭であるとして記憶されていた以前の第２の画像データは破棄され、新たに最も明瞭であると判定された第２の画像データがメモリ２７に記憶される。
【００３７】
（ｊ）第１０ステップ（Ｓ１１０）は、画像形成部２４が、第４ステップ（Ｓ１０４）でのエリアスキャンによる撮像が、予め設定された上限回数に達しているか否かを判断する工程である。
第４ステップ（Ｓ１０４）でのエリアスキャンによる撮像が、上限回数に達した場合は、画像形成を終了する。また、第４ステップ（Ｓ１０４）でのエリアスキャンによる撮像が、上限回数に達していない場合は、第４ステップ（Ｓ１０４）に戻り、再びエリアスキャンによる撮像を行い、得られた画像データの輪郭の明瞭さが閾値を満たしているか否かを判定する等、第４ステップ（Ｓ１０４）から第１０ステップ（Ｓ１１０）を繰り返す。
なお、閾値Ｍｓを満たす第２の画像データが得られていないが、第１０ステップ（Ｓ１１０）で予め設定された上限回数に達していると判定された場合は、所定の回数撮像された第２の画像データの中で最も明瞭な第２の画像データが、メモリ２７に記憶された状態となる。
【００３８】
本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）ラインスキャンによって得られた第１の画像データから試料像の輪郭の明瞭さの閾値Ｍｓを設定し、エリアスキャンによって得られた第２の画像データの試料像の輪郭の明瞭さを表す数値Ｍ２が閾値Ｍｓを満たしているか否か判定し、閾値Ｍｓを満たした第２の画像データを記憶するので、メモリ２７に記憶される試料Ｓの画像データの明瞭さが安定したものとなり、撮像時期やドリフト量等に左右されず、所望するレベルの明瞭さを有する画像データを得ることができる。
しかも、画像形成部２４によって、輪郭の明瞭さを表す数値が閾値を満たすか否かを判定して記憶される第２の画像データが選択されるので、オペレータが不在であっても、一定レベルの明瞭さを有する画像データを自動的に得ることができる。ゆえに、走査型電子顕微鏡１の無人の自動運転等が可能となり、作業効率を向上させることができる。
【００３９】
（２）メモリ２７に記憶される第２の画像データは、エリアスキャンで撮像されたものであるので、ドリフトが生じた場合にも試料像のドリフトによる変形が少ない。しかも、第２の画像データは、ラインスキャンによる第１の画像データから設定された閾値を満たす場合に記憶されるので、一定レベルの明瞭さを有する画像を、撮像時期やドリフト量に関係なく安定して得ることができる。従って、形状や寸法等がより正確な試料像を得ることができる。
これにより、得られた試料像を用いて試料の寸法等を測長する場合には、測長精度が向上する。
【００４０】
（３）第２の画像データの明瞭さを表す数値Ｍ２が、閾値Ｍｓを満たすと判定されると、その第２の画像データがメモリ２７に記憶され、エリアスキャンによる撮像が上限回数に達していなくても、画像形成を終了するので、より短時間で明瞭な画像データを得ることができる。
【００４１】
（４）第４ステップ（Ｓ１０４）から第１０ステップ（Ｓ１１０）までを設定された回数繰り返したが、第６ステップ（Ｓ１０６）において第２の画像データの明瞭さを表す数値が閾値Ｍｓを満たさない場合、メモリ２７には、閾値Ｍｓに最も近い数値Ｍ２を有する第２の画像データが記憶されているので、閾値Ｍｓを満たす第２の画像データが得られない場合でもその中で最も試料像の輪郭が明瞭な第２の画像データを得ることができる。
【００４２】
（第２実施形態）
図５は、第２実施形態の走査型顕微鏡の画像形成方法を説明する図である。
第２実施形態の走査型電子顕微鏡は、画像形成方法が一部異なる点以外は、第１実施形態に示した走査型電子顕微鏡１と略同様の形態である。従って、第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
第２実施形態の走査型電子顕微鏡の画像形成方法は、第１ステップ（Ｓ２０１）から第１１ステップ（Ｓ２１１）を有している。
第２実施形態の画像形成方法は、第１ステップ（Ｓ２０１）から第６ステップ（Ｓ２０６）及び第９ステップ（Ｓ２０９）から第１１ステップ（Ｓ２１１）は、第１実施形態に示した第１ステップ（Ｓ１０１）から第６ステップ（Ｓ１０６）及び第８ステップ（Ｓ１０８）から第１０ステップ（Ｓ２１０）までと同様の処理を行う。
【００４３】
第２実施形態の画像形成方法の第７ステップ（Ｓ２０７）では、画像形成部２４が、第６ステップ（Ｓ２０６）で閾値Ｍｓを満たしていると判定した第２の画像データに対して、閾値Ｍｓを満たす第２の画像データの中で最も明瞭か否かを判定する。
ここで、第７ステップ（Ｓ２０７）が１回目であるならば、その第２の画像データを最も明瞭であると選択し、第８ステップ（Ｓ２０８）に進み、メモリ２７がその第２の画像データを記憶する。
第７ステップ（Ｓ２０７）が２回目以降であるならば、以前の第７ステップ（Ｓ２０７）で最も明瞭と判定され、メモリ２７に記憶された以前の第２の画像データと明瞭さを比較する。
【００４４】
今回の第２の画像データが、以前の第２の画像データより明瞭であると判定された場合には、今回の第２の画像データが選択され、第８ステップ（Ｓ２０８）に進む。第８ステップ（Ｓ２０８）では、メモリ２７が、今回の第２の画像データを記憶し、第１１ステップ（Ｓ２１１）へ進む。
また、今回の第２の画像データが、前回の第２の画像データより明瞭でないと判定された場合には、今回の第２の画像データは破棄され、第１１ステップ（Ｓ２１１）へ進む。
そして、第１１ステップ（Ｓ２１１）では、第４ステップ（Ｓ２０４）で行ったエリアスキャンによる撮像が上限回数に達しているか否かを判定する。
上述のように、本実施形態では、閾値Ｍｓを満たす第２の画像データが得られた場合にも、予め設定されたエリアスキャンによる撮像の上限回数に達するまで、エリアスキャンによる撮像及び閾値の判定等、第４ステップ（Ｓ１０４）から第１０ステップ（Ｓ２１０）までを繰り返す。
【００４５】
よって、例えば、閾値Ｍｓを、ラインスキャンによる輪郭の明瞭さを表す数値Ｍ１の８０％と設定した場合に、１回目の第４ステップ（Ｓ２０４）で明瞭さを表す数値Ｍ２が閾値の８２％となる第２の画像データが得られたとしても、上限回数まで第４ステップ（Ｓ２０４）から第１１ステップ（Ｓ２１１）までを繰り返すことにより、より明瞭な第２の画像データ（例えば、明瞭さを表す数値Ｍ２が、閾値Ｍｓを満たし、数値Ｍ１の８９％や９６％等となる第２の画像データ）を得られる可能性がある。
従って、本実施形態によれば、より明瞭な試料像を得ることができる。
【００４６】
（第３実施形態）
図６は、第３実施形態の走査型顕微鏡の画像形成方法を説明する図である。
第３実施形態の走査型電子顕微鏡は、画像形成方法が一部異なる点以外は、第１実施形態に示した走査型電子顕微鏡１と略同様の形態である。従って、第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
第３実施形態の走査型電子顕微鏡の画像形成方法は、第１ステップ（Ｓ３０１）から第７ステップ（Ｓ３０７）を有している。
第３実施形態の画像形成方法の第１ステップ（Ｓ３０１）から第５ステップ（Ｓ３０５）までは、第１実施形態の第１ステップ（Ｓ１０１）から第５ステップ（Ｓ１０５）までに相当する。
【００４７】
第３実施形態の第６ステップ（Ｓ３０６）は、画像形成部２４が、第４ステップ（Ｓ３０４）においてエリアスキャンで撮像された第２の画像データの明瞭さを表す数値Ｍ２が、第３ステップ（Ｓ３０３）で生成された閾値Ｍｓを満たすか否か判定する判定工程である。数値Ｍ２が閾値Ｍｓ以上である場合には、第７ステップ（Ｓ３０７）に進み、メモリ２７が、その第２の画像データを記憶する。数値Ｍ２が閾値Ｍｓ未満である場合には、第４ステップ（Ｓ３０４）へ戻り、第４ステップ（Ｓ３０４）から第６ステップ（Ｓ３０６）を繰り返す。
【００４８】
本実施形態では、第４ステップ（Ｓ３０４）で行うエリアスキャンによる撮像の上限回数が定められていない。そのため、閾値Ｍｓを満たす明瞭さを有する第２の画像データが得られるまで、第４ステップ（Ｓ３０４）から第６ステップ（Ｓ３０６）を繰り返し行う。
従って、閾値Ｍｓを満たすような輪郭の明瞭さを有する第２の画像データを確実に得ることができる。
なお、第３実施形態においては閾値Ｍｓを満たす輪郭の明瞭さを有する第２の画像データが得られない場合は画像形成を永久に続け、不都合であるという問題がある。この問題に関しては、例えば、タイマーで画像形成に関わる時間を計り、所定の時間が経過した時点で画像形成を終了し、次のサンプルの画像形成に進むように設定することにより解決することができる。
【００４９】
（変形形態）
以上説明した各実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。
（１）各実施形態において、第１のステップではラインスキャンによる撮像を行い、第１の画像データを得た後に、第２ステップで第１の画像データの輪郭の明瞭さを数値化する例を示したが、この第１ステップと第２ステップとの間に、ドリフトによって第１の画像データの試料像が変形しているか否かを判定する工程を有していてもよい。
図７は、画像形成方法の変形形態を示す図である。
図７に示す変形形態の画像形成方法は、第１ステップ（Ｓ４０１）から第１２ステップ（Ｓ４１２）までを有している。なお、一例として、第１実施形態に示した画像形成方法の変形形態を示すが、第２実施形態及び第３実施形態においても適宜適用可能である。
【００５０】
変形形態の第１ステップ（Ｓ４０１）、第３ステップ（Ｓ４０３）から第１１ステップ（Ｓ４１１）は、第１実施形態に示した第１ステップ（Ｓ１０１）、第２ステップ（１０２）から第１０ステップ（Ｓ１１０）と同様の工程である。
変形形態の第２ステップ（Ｓ４０２）では、画像形成部２４が、第１ステップ（Ｓ４０１）で得られた第１の画像データの試料像に、ドリフトによる変形が生じていないか判断する。
試料像にドリフトによる変形（本来垂直方向に走る直線と観察されるべき試料が、斜めに傾く等のパタンの曲がり）が生じていない場合（すなわち、ドリフト量が所定値以下である場合）には、第１２ステップ（Ｓ４１２）へ進み、メモリ２７が第１の画像データを記憶して終了する。また、試料像に変形が生じている場合（すなわち、ドリフト量が所定値より大きい場合）には、第３ステップ（Ｓ４０３）に進み、画像形成部２４は、第１の画像データの輪郭の明瞭さを数値化する。
【００５１】
以降は第１実施形態で説明した第３のステップ（Ｓ１０３）から第１０のステップ（Ｓ１１０）に対応した第４のステップ（Ｓ４０４）から第１１のステップ（Ｓ４１１）までを、条件がみたされるまで繰り返し実行して画像を形成し、画像データをメモリ２７に記憶する。この結果ドリフト量に左右されず、所望するレベルの明瞭さを有する画像データを得ることができる。
なお、この第１の画像データの試料像がドリフトにより変形しているか否かの判定は、例えば、特開２００２−２２２６３３号公報の記載にあるような、像の変形具合からドリフト量を測定する方法を使用し、ドリフト量の許容量を予め設定することにより、判断可能である。
【００５２】
変形形態では、第１ステップ（Ｓ４０１）で得られたラインスキャンによる第１の画像データの試料像がドリフトによって変形していない場合には、その画像を採用してメモリ２７に保存することが可能である。
よって、試料の画像形成にかかる時間を短縮することができ、かつ、より明瞭な試料像を得ることができる。
【００５３】
（２）各実施形態において、画像形成方法は、画像形成部２４が第２の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値Ｍ２が閾値Ｍｓを満たしているか否かを判定するステップを有しているが、これに限らず、数値Ｍ２を閾値Ｍｓによって評価し、その評価結果を表示部に出力する形態としてもよい。
図９は、画像形成方法の変形形態を示す図である。
図９に示す変形形態の画像形成方法は、第１ステップ（Ｓ５０１）から第１０ステップ（Ｓ５１０）までを有しており、第１実施形態の第６ステップ（Ｓ１０６）が省かれ、第１実施形態にはない第９ステップ（Ｓ５０９）及び第１０ステップ（Ｓ５１０）を有している点以外は、第１実施形態と略同様のステップを有している。
図９に示す画像形成方法において、第１ステップ（Ｓ５０１）から第５ステップ（Ｓ５０５）までは、第１実施形態の第１ステップ（Ｓ５０１）から第５ステップ（Ｓ１０５）までの各ステップに対応し、第６ステップ（Ｓ５０６）、第７ステップ（Ｓ５０７）、第８ステップ（Ｓ５０８）は、それぞれ第１実施の形態の第８ステップ（Ｓ１０８）、第９ステップ（Ｓ１０９）、第１０ステップ（Ｓ１１０）にそれぞれ対応している。
【００５４】
図９に示す画像形成方法では、第４ステップ（Ｓ５０４）から第８ステップ（Ｓ５０８）までを所定の上限回数繰り返す。このとき、第６ステップ（Ｓ５０６）において、エリアスキャンによって試料Ｓを撮像して得た第２の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値Ｍ２を、それ以前に撮像された第２の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値Ｍ２と比較し、より数値Ｍ２の大きい画像（すなわち、より明瞭な画像）を選択し、第７ステップ（Ｓ５０７）において、メモリ２７に記憶（上書き）する。
これにより、第４ステップ（Ｓ５０４）から第８ステップ（Ｓ５０８）までを所定の上限回数に達するまで繰り返し実行した結果、メモリ２７には、所定回数撮像された第２の画像データのうち、数値Ｍ２が最も大きいもの、すなわち、最も輪郭の明瞭な第２の画像データが記憶される。
【００５５】
第９ステップ（Ｓ５０９）は、第４ステップ（Ｓ５０４）から第８ステップ（Ｓ５０８）までを所定回数繰り返すことで得られた所定数の第２の画像データのうち、輪郭の明瞭さを表す数値Ｍ２が最大のものを、第３ステップ（Ｓ５０３）で設定された理想の輪郭の明瞭さに関わる閾値Ｍｓを基準値として比較し、メモリ２７に記憶された第２画像データの輪郭の明瞭さを評価する工程である。
この評価方法としては、閾値Ｍｓに対する数値Ｍ２の比（Ｍ２／Ｍｓ）を用いて評価したり（この場合、Ｍ２／Ｍｓが１に近いほど明瞭である）、数値Ｍ２の閾値Ｍｓに対する大小の判定により評価したりする。
【００５６】
第１０ステップ（Ｓ５１０）では、第９ステップ（Ｓ５０９）での評価結果を記憶し、表示部２５に表示するステップである。評価結果の表示方法としては最後に記憶された最も明瞭な第２の画像（輪郭の明瞭さを表す数値Ｍ２が最も大きいもの）を表示する。このとき、最も明瞭な第２の画像の輪郭の明瞭さを表す数値Ｍ２と設定された閾値Ｍｓとの比（Ｍ２／Ｍｓ）をパーセントで表示したり、Ｍ２がＭｓを満たすかの判定結果を表示したり、Ｍ２とＭｓを比較可能となるように並べて表示する等の表示形態を、適宜選択することができる。
【００５７】
なお、図９に示す画像形成方法の変形形態において、ラインスキャンにより画像データの輪郭の理想的な明瞭さを求める工程（Ｓ５０１、Ｓ５０２）と明瞭さの閾値Ｍｓを求める工程（Ｓ５０３）の実施の順番は、第２の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値Ｍ２と閾値Ｍｓとを比較する工程（Ｓ５０９）の前であれば、どの工程位置で行ってもよい。
例えば、撮像回数が上限回数に達しているか判断する工程（Ｓ５０８）の後に、ラインスキャンによる試料Ｓの第１の画像データの撮像の工程（Ｓ５０１）、画像データの輪郭の明瞭さを数値化する工程（Ｓ５０２）、輪郭の明瞭さの閾値を求める工程（Ｓ５０３）を実行した後、輪郭の明瞭さと閾値を比較する工程（Ｓ５０９）を実行する工程順としても問題なく実施可能である。
【００５８】
（３）各実施形態において、第２ステップ及び第５ステップで、輪郭の明瞭さを表す数値として、画像データのラインプロファイルを一次微分し、その一次微分の絶対値の最大値を用いる例を示したが、これに限らず、他の公知の方法、例えば、ラインプロファイルの画素値のレンジや、ラインプロファイルの画素値のレンジから生成された設定値を満たすラインプロファイルの幅等を用いて数値化してもよい。
ラインプロファイルの画素値のレンジとは、画像データのラインプロファイルの画素値の最大値と最小値との差であり、これを明瞭さを表す数値として用いることが可能である。例えば、画像データの試料の輪郭部分において、ラインプロファイルの画素値の最大値が２３０であり、最小値が５０であるとき、レンジは１８０となり、この数値を、画像データの明瞭さを表す数値として用いる。この場合、数値が大きい方が、明瞭であることを意味する。
【００５９】
また、ラインプロファイルの画素値のレンジから設定値を定め、その設定値を満たす部分のラインプロファイルの幅（ラインプロファイル曲線の最大値を有する山となる曲線部分が、閾値を超えている部分の幅）を、明瞭さを表す数値として用いることも可能である。例えば、ラインプロファイルの画素値の最大値が２３０、最小値が５０、レンジが１８０であるとき、設定値をレンジの５０％とすれば、設定値となる画素値は１４０となる。この設定値を超えるラインプロファイルの曲線の幅の寸法を明瞭さを表す数値として用いる。この場合、試料像がぼけていると、幅が太くなり、明瞭であると幅が狭くなる。
なお、試料像の輪郭の明瞭さを数値化する方法は、上述したこれらの方法以外の方法も適宜用いることが可能である。
さらに、上述のプロファイル処理の前に、一般的に行われるノイズ除去を目的としたスムージング処理やフィルタリング処理を行ってもよい。このようなスムージング処理やフィルタリング処理は、通常行われている技術であるので、本明細書においてはその詳細についての記載を省略する。
【００６０】
（４）各実施形態において、荷電粒子線装置として走査型電子顕微鏡を例に挙げて説明したが、これに限らず、透過型電子顕微鏡等のように荷電粒子線を用いる他の装置に適用することも可能である。
なお、本実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した各実施形態によって限定されることはない。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】第１実施形態の走査型電子顕微鏡１を説明する図である。
【図２】第１実施形態の走査型電子顕微鏡１の画像形成方法を説明する図である。
【図３】ラインプロファイル及びその一次微分を説明する図である。
【図４】画像データの明瞭さとラインプロファイル及びラインプロファイルの一次微分との関係を示す図である。
【図５】第２実施形態の走査型顕微鏡の画像形成方法を説明する図である。
【図６】第３実施形態の走査型顕微鏡の画像形成方法を説明する図である。
【図７】画像形成方法の変形形態を示す図である。
【図８】ドリフトが試料像に及ぼす影響を説明する図である。
【図９】画像形成方法の変形形態を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１ 走査型電子顕微鏡
１１ 電子銃部
１２ 鏡筒部
１３ 収束レンズ
１４ 走査コイル
１５ 対物レンズ
１６ ステージ部
１７ 排気部
１８ 検出部
２１ 制御部
２２ 信号処理部
２３ ＣＰＵ
２４ 画像形成部
２５ 表示部
２６ 入出力部
２７ メモリ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線装置において試料像を得る画像形成方法であって、
試料をラインスキャンによって撮像し、第１の画像データを得る第１の撮像工程と、
前記第１の撮像工程の後に、前記第１の画像データの輪郭の明瞭さを数値化する第１の数値化工程と、
前記第１の数値化工程で得られた前記第１の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値から、明瞭さの閾値を設定する閾値設定工程と、
前記試料をエリアスキャンによって撮像し、第２の画像データを得る第２の撮像工程と、
前記第２の撮像工程の後に、前記第２の画像データの輪郭の明瞭さを数値化する第２の数値化工程と、
前記第２の数値化工程の後に、前記第２の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値を、前記閾値を基準として評価する評価工程と、
前記評価工程の結果を表示する表示工程と、
を備える画像形成方法。
【請求項２】
荷電粒子線装置において試料像を得る画像形成方法であって、
試料をラインスキャンによって撮像し、第１の画像データを得る第１の撮像工程と、
前記第１の撮像工程の後に、前記第１の画像データの輪郭の明瞭さを数値化する第１の数値化工程と、
前記第１の数値化工程で得られた前記第１の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値から、明瞭さの閾値を設定する閾値設定工程と、
前記試料をエリアスキャンによって撮像し、第２の画像データを得る第２の撮像工程と、
前記第２の撮像工程の後に、前記第２の画像データの輪郭の明瞭さを数値化する第２の数値化工程と、
前記第２の数値化工程の後に、前記第２の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値が前記閾値を満たしているか否かを判定する判定工程と、
前記判定工程の結果に基づいて、第２の画像データを選択して記憶する記憶工程と、
を備える画像形成方法。
【請求項３】
請求項２に記載の画像形成方法において、
前記判定工程において前記第２の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値が前記閾値を満たすまで、前記第２の撮像工程から前記判定工程までを繰り返すこと、
を特徴とする画像形成方法。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載の画像形成方法において、
前記第２の撮像工程を行う上限回数は、予め設定されていること、
を特徴とする画像形成方法。
【請求項５】
請求項２に記載の画像形成方法において、
前記判定工程において前記第２の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値が前記閾値を満たした場合にも、前記第２の撮像工程から前記判定工程までを設定された回数繰り返すこと、
を特徴とする画像形成方法。
【請求項６】
請求項２から請求項５までのいずれか１項に記載の画像形成方法において、
前記第１の数値化工程及び前記第２の数値化工程では、前記第１の画像データ及び前記第２の画像データのラインプロファイルの一次微分の絶対値の最大値を用いて、輪郭の明瞭さを数値化すること、
を特徴とする画像形成方法。
【請求項７】
請求項２から請求項５までのいずれか１項に記載の画像形成方法において、
前記第１の数値化工程及び前記第２の数値化工程では、前記第１の画像データ及び前記第２の画像データのラインプロファイルの画素値の最大値と最小値との差を用いて、輪郭の明瞭さを数値化すること、
を特徴とする画像形成方法。
【請求項８】
請求項２から請求項５までのいずれか１項に記載の画像形成方法において、
前記第１の数値化工程及び前記第２の数値化工程では、前記第１の画像データ及び前記第２の画像データのラインプロファイルの画素値の最大値と最小値との差を用いて設定された設定値を満たすラインプロファイルの幅を用いて、輪郭の明瞭さを数値化すること、
を特徴とする画像形成方法。
【請求項９】
荷電粒子線を試料上に照射する電子銃部と、
前記試料上の前記荷電粒子線が照射された領域から放出される二次信号を検出する検出部と、
検出された前記二次信号に基づいて画像を形成する画像形成部と、
前記画像形成部からの出力を表示する表示部と、
を備える荷電粒子線装置であって、
前記画像形成部は、
試料をラインスキャンによって撮像した第１の画像データの輪郭の明瞭さを数値化して閾値を設定し、
前記試料をエリアスキャンによって撮像した第２の画像データの輪郭の明瞭さを数値化して、前記閾値を基準として評価し、
前記表示部は、前記第２の画像データの輪郭の明瞭さの数値を、前記閾値を基準として評価した評価結果を表示すること、
を特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１０】
荷電粒子線を試料上に照射する電子銃部と、
前記試料上の前記荷電粒子線が照射された領域から放出される二次信号を検出する検出部と、
検出された前記二次信号に基づいて画像を形成する画像形成部と、
を備える荷電粒子線装置であって、
前記画像形成部は、
試料をラインスキャンによって撮像した第１の画像データの輪郭の明瞭さを数値化して閾値を設定し、
前記試料をエリアスキャンによって撮像した第２の画像データの輪郭の明瞭さを数値化して、前記閾値を満たすか否かを判定し、
前記判定の結果に基づいて第２の画像データを選択し、記憶部に記憶させること、
を特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１１】
荷電粒子線装置において試料像を得る画像形成方法であって、
試料をエリアスキャンによって撮像し、画像データを得る撮像工程と、
前記撮像工程の後に、前記画像データの輪郭の明瞭さを数値化する数値化工程と、
前記数値化工程の後に、前記画像データの輪郭の明瞭さを表す数値とすでに記憶されている画像データの輪郭の明瞭さを表す数値とを比較し、前記画像データの輪郭の明瞭さを表す数値がより明瞭であるか否かを判定する判定工程と、
前記撮像工程から前記判定工程までを設定された回数繰り返す工程と、
を備える画像形成方法。
【請求項１２】
荷電粒子線装置において試料像を得る画像形成方法であって、
試料をラインスキャンによって撮像し、画像データを得る撮像工程と、
前記撮像工程の後に、前記画像データのドリフト量を数値化する数値化工程と、
前記ドリフト量が所定値以下であるか否かを判定する判定工程と、
前記判定工程の結果に基づいて、前記画像データを選択して記憶する記憶工程と、
を備える画像形成方法。
【請求項１】
荷電粒子線装置において試料像を得る画像形成方法であって、
試料をラインスキャンによって撮像し、第１の画像データを得る第１の撮像工程と、
前記第１の撮像工程の後に、前記第１の画像データの輪郭の明瞭さを数値化する第１の数値化工程と、
前記第１の数値化工程で得られた前記第１の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値から、明瞭さの閾値を設定する閾値設定工程と、
前記試料をエリアスキャンによって撮像し、第２の画像データを得る第２の撮像工程と、
前記第２の撮像工程の後に、前記第２の画像データの輪郭の明瞭さを数値化する第２の数値化工程と、
前記第２の数値化工程の後に、前記第２の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値を、前記閾値を基準として評価する評価工程と、
前記評価工程の結果を表示する表示工程と、
を備える画像形成方法。
【請求項２】
荷電粒子線装置において試料像を得る画像形成方法であって、
試料をラインスキャンによって撮像し、第１の画像データを得る第１の撮像工程と、
前記第１の撮像工程の後に、前記第１の画像データの輪郭の明瞭さを数値化する第１の数値化工程と、
前記第１の数値化工程で得られた前記第１の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値から、明瞭さの閾値を設定する閾値設定工程と、
前記試料をエリアスキャンによって撮像し、第２の画像データを得る第２の撮像工程と、
前記第２の撮像工程の後に、前記第２の画像データの輪郭の明瞭さを数値化する第２の数値化工程と、
前記第２の数値化工程の後に、前記第２の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値が前記閾値を満たしているか否かを判定する判定工程と、
前記判定工程の結果に基づいて、第２の画像データを選択して記憶する記憶工程と、
を備える画像形成方法。
【請求項３】
請求項２に記載の画像形成方法において、
前記判定工程において前記第２の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値が前記閾値を満たすまで、前記第２の撮像工程から前記判定工程までを繰り返すこと、
を特徴とする画像形成方法。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載の画像形成方法において、
前記第２の撮像工程を行う上限回数は、予め設定されていること、
を特徴とする画像形成方法。
【請求項５】
請求項２に記載の画像形成方法において、
前記判定工程において前記第２の画像データの輪郭の明瞭さを表す数値が前記閾値を満たした場合にも、前記第２の撮像工程から前記判定工程までを設定された回数繰り返すこと、
を特徴とする画像形成方法。
【請求項６】
請求項２から請求項５までのいずれか１項に記載の画像形成方法において、
前記第１の数値化工程及び前記第２の数値化工程では、前記第１の画像データ及び前記第２の画像データのラインプロファイルの一次微分の絶対値の最大値を用いて、輪郭の明瞭さを数値化すること、
を特徴とする画像形成方法。
【請求項７】
請求項２から請求項５までのいずれか１項に記載の画像形成方法において、
前記第１の数値化工程及び前記第２の数値化工程では、前記第１の画像データ及び前記第２の画像データのラインプロファイルの画素値の最大値と最小値との差を用いて、輪郭の明瞭さを数値化すること、
を特徴とする画像形成方法。
【請求項８】
請求項２から請求項５までのいずれか１項に記載の画像形成方法において、
前記第１の数値化工程及び前記第２の数値化工程では、前記第１の画像データ及び前記第２の画像データのラインプロファイルの画素値の最大値と最小値との差を用いて設定された設定値を満たすラインプロファイルの幅を用いて、輪郭の明瞭さを数値化すること、
を特徴とする画像形成方法。
【請求項９】
荷電粒子線を試料上に照射する電子銃部と、
前記試料上の前記荷電粒子線が照射された領域から放出される二次信号を検出する検出部と、
検出された前記二次信号に基づいて画像を形成する画像形成部と、
前記画像形成部からの出力を表示する表示部と、
を備える荷電粒子線装置であって、
前記画像形成部は、
試料をラインスキャンによって撮像した第１の画像データの輪郭の明瞭さを数値化して閾値を設定し、
前記試料をエリアスキャンによって撮像した第２の画像データの輪郭の明瞭さを数値化して、前記閾値を基準として評価し、
前記表示部は、前記第２の画像データの輪郭の明瞭さの数値を、前記閾値を基準として評価した評価結果を表示すること、
を特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１０】
荷電粒子線を試料上に照射する電子銃部と、
前記試料上の前記荷電粒子線が照射された領域から放出される二次信号を検出する検出部と、
検出された前記二次信号に基づいて画像を形成する画像形成部と、
を備える荷電粒子線装置であって、
前記画像形成部は、
試料をラインスキャンによって撮像した第１の画像データの輪郭の明瞭さを数値化して閾値を設定し、
前記試料をエリアスキャンによって撮像した第２の画像データの輪郭の明瞭さを数値化して、前記閾値を満たすか否かを判定し、
前記判定の結果に基づいて第２の画像データを選択し、記憶部に記憶させること、
を特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１１】
荷電粒子線装置において試料像を得る画像形成方法であって、
試料をエリアスキャンによって撮像し、画像データを得る撮像工程と、
前記撮像工程の後に、前記画像データの輪郭の明瞭さを数値化する数値化工程と、
前記数値化工程の後に、前記画像データの輪郭の明瞭さを表す数値とすでに記憶されている画像データの輪郭の明瞭さを表す数値とを比較し、前記画像データの輪郭の明瞭さを表す数値がより明瞭であるか否かを判定する判定工程と、
前記撮像工程から前記判定工程までを設定された回数繰り返す工程と、
を備える画像形成方法。
【請求項１２】
荷電粒子線装置において試料像を得る画像形成方法であって、
試料をラインスキャンによって撮像し、画像データを得る撮像工程と、
前記撮像工程の後に、前記画像データのドリフト量を数値化する数値化工程と、
前記ドリフト量が所定値以下であるか否かを判定する判定工程と、
前記判定工程の結果に基づいて、前記画像データを選択して記憶する記憶工程と、
を備える画像形成方法。
【図１】
【図２】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図３】
【図４】
【図８】
【図２】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図３】
【図４】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１０２８６２（Ｐ２０１０−１０２８６２Ａ）
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７１３２５（Ｐ２００８−２７１３２５）
【出願日】平成２０年１０月２１日（２００８．１０．２１）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２１日（２００８．１０．２１）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
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