电子显微镜装置及使用该电子显微镜装置的拍摄方法与流程

本发明涉及用电子显微镜将宽视野区域以高画质且高速拍摄的电子显微镜装置及使用该电子显微镜装置的拍摄方法。

背景技术：

电子显微镜与光学显微镜相比分辨率非常高，被广泛地用于鲜明地观察被观察对象的微细的构造。在电子显微镜中，将电子束向对象试料照射，用检测器检测从对象试料释放的、或者透过对象试料的粒子(与照射的电子同种或不同种的电子、或电磁波、光子)，从而取得对象试料的图像。电子显微镜的观察对象遍布材料、半导体、食品、生物、医疗领域等多个分支。

在使用电子显微镜的检查或解析中，有想要确认大范围中的构造物的整体像及分布的要求，有想要以视野较宽、多像素的拍摄图像(以下称作宽视野图像)观察的需求。除此以外，在宽视野图像中，也要求高画质的图像即高分辨率、高SN比、低漂移的图像。

作为通常的电子显微镜的拍摄方法，有通过将高速进行扫描而得到的两张以上的相同视野的图像数据累积(平均)来取得图像的高速(帧相加)扫描模式、和低速进行扫描而取得1张SN比好的图像的低速扫描模式。载物台及束的漂移的影响在高速扫描的情况下较少，但在低速扫描下，由于在扫描中图像内的构造物的拍摄位置偏离，所以会发生图像的畸变。另一方面，高速扫描模式虽然畸变较少，但由于帧间的位置偏离并不能排除，所以如果原样将图像累积，则有合成的图像模糊的问题。因此，以往采取在以低倍率取得整体的图像后、将想要详细观察的区域以较高的倍率重新拍摄的拍摄方式，但是有在拍摄中花费工夫及时间的问题。

作为应对这些问题的手段，提出了拍摄高画质的宽视野图像的更高级的拍摄方法。作为高级的拍摄方法，有并用高速扫描模式和低速扫描模式的拍摄方法。例如，在专利文献1中，描述了一种拍摄方法：在高速扫描模式下取得没有图像畸变的参照图像，在低速扫描模式下对于同区域以与参照图像相同的倍率取得拍摄图像，以参照图像为基准将拍摄图像进行修正。在专利文献2中，描述了一种拍摄方法：在高速扫描模式下取得低倍率的拍摄图像，在低速扫描模式下取得高倍率的关注区域图像，将关注区域图像的缩小图像合成到拍摄图像中。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2012－169233号公报

专利文献2：特开2012－32205号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

在专利文献1的方法中，能够得到高画质的宽视野图像，而另一方面，拍摄时间较长及向试料的伤害成为问题。此外，在专利文献2的方法中，虽然能够在短时间内得到包含高画质的关注区域的拍摄图像，但另一方面关注区域以外的画质较低成为问题。由此，可以说在以往方法中难以兼顾较短的拍摄时间和宽视野图像整体的足够的画质。

对此，在本发明中，着眼于在宽视野图像的拍摄中也更重视关注区域是高画质的情况，提供一种高速地拍摄关注区域是高画质、并且其以外的区域也是足够观察的画质的宽视野图像的电子显微镜装置及使用该电子显微镜装置的拍摄方法。

用于解决问题的手段

为了解决上述问题，在本发明中，将电子显微镜装置构成为，具备：电子显微镜，向试料照射聚束的电子束并进行扫描而取得试料的图像；处理部，设定用于由该电子显微镜取得试料的图像的处理条件；图像处理部，对由电子显微镜取得的试料的图像进行处理；输入输出部，输入用于由电子显微镜取得试料的图像的条件，输出由图像处理部进行处理后的结果；以及控制部，控制电子显微镜、图像处理部和输入输出部；图像处理部构成为，具有：拍摄区域设定部，设定用于由电子显微镜取得试料的图像的较宽的视野的宽视野区域、和包含在该宽视野区域的内部中的较窄的视野的窄视野区域；参数决定部，决定针对由该拍摄区域设定部设定的宽视野区域和窄视野区域由电子显微镜取得的宽视野图像和窄视野图像的与画质改善处理有关的参数；画质改善处理部，基于由该参数决定部决定的参数，进行宽视野图像和窄视野图像的画质改善处理；以及图像合成部，将由该画质改善处理部实施画质改善处理后的与宽视野区域对应的图像进行合成。

此外，为了解决上述问题，在本发明中，在使用电子显微镜装置的拍摄方法中，设定用于使用电子显微镜取得试料的图像的初始条件；基于该设定的初始条件，使用电子显微镜向试料的宽视野区域照射聚束的电子束并进行扫描而取得试料的宽视野图像，并对该取得的宽视野图像进行处理而在宽视野区域的内部设定比宽视野区域窄的窄视野区域，使用电子显微镜向试料的所设定的窄视野区域照射聚束的电子束并进行扫描而取得试料的窄视野图像，决定所取得的宽视野图像和窄视野图像的画质改善参数，使用该决定的画质改善参数进行宽视野图像和窄视野图像的画质改善处理，将进行该画质改善处理后的宽视野图像和窄视野图像进行合成，显示该合成后的与宽视野区域对应的图像。

进而，为了解决上述问题，在本发明中，在使用电子显微镜装置的拍摄方法中，使用电子显微镜向试料的宽视野区域以低剂量照射聚束的电子束并进行扫描而取得试料的宽视野图像；从该取得的宽视野图像中设定包含在宽视野区域的内部中的较窄的视野的窄视野区域；使用电子显微镜向设定的窄视野区域以高剂量照射聚束的电子束并进行扫描而取得试料的窄视野图像；决定所取得的宽视野图像和窄视野图像的各自的噪声除去参数，基于该决定的各个噪声除去参数进行宽视野图像和窄视野图像的画质改善处理；使用实施该画质改善处理后的宽视野图像进行实施画质改善处理后的窄视野图像的漂移修正；将进行该漂移修正后的窄视野图像和宽视野图像进行合成。

进而，为了解决上述问题，在本发明中，在使用电子显微镜装置的拍摄方法中，对于试料的宽视野区域及包含在该宽视野区域中的窄视野区域，使用电子显微镜向窄视野区域以较高剂量照射聚束的电子束并进行扫描，向窄视野区域以外的宽视野区域以较低剂量照射聚束的电子束并进行扫描，从而取得试料的包含窄视野图像的宽视野图像作为1张帧图像；进行该帧图像的画质改善处理，取得对于该实施画质改善处理后的帧图像将多张图像进行漂移修正并进行帧相加的图像并显示。

发明效果

根据本发明，能够提供一种关于电子显微镜的拍摄能够在较短时间内取得高画质的宽视野图像的电子显微镜装置及使用该电子显微镜装置的拍摄方法。此外，能够提供一种能够自动地适当设定窄视野区域或宽视野区域中的每像素的剂量的电子显微镜装置及使用该电子显微镜装置的拍摄方法。

附图说明

图1是表示有关本发明的实施例1及2的扫描型电子显微镜装置的概略的结构的框图。

图2是表示通过有关本发明的实施例1的画质改善处理制作合成图像的处理的流程的流程图。

图3A是表示有关本发明的实施例1的设定窄视野区域的处理的流程的流程图。

图3B是表示有关本发明的实施例1的进行构造物的指示来设定窄视野区域的处理的流程的流程图。

图4是表示有关本发明的实施例1的对所取得的宽视野图像进行画质改善处理来设定窄视野区域的处理的流程的流程图。

图5是表示有关本发明的实施例1的根据宽视野区域的构造物信息设定扫描方法而拍摄的处理的流程的流程图。

图6A是表示有关本发明的实施例1的宽视野图像和窄视野图像及构造物信息的表。

图6B是表示有关本发明的实施例1的根据画质改善后的宽视野图像和窄视野图像制作合成图像的处理的流程的流程图。

图7A是表示有关本发明的实施例1的根据以低剂量拍摄得到的宽视野区域的图像制作合成图像的处理的流程的流程图。

图7B是表示有关本发明的实施例1的在根据以低剂量拍摄得到的宽视野区域的图像制作合成图像的处理中，决定滤波宽度的处理的流程的流程图。

图8A是表示在有关本发明的实施例1的在根据以低剂量拍摄得到的宽视野区域的图像制作合成图像的处理中，决定滤波宽度的处理的另一方法的流程的流程图。

图8B是有关本发明的实施例1的将窄视野图像和宽视野图像的图像噪声除去的参数对比表示的表。

图9是表示有关本发明的实施例2的通过画质改善处理制作合成图像的处理的流程的流程图。

图10是表示在有关本发明的实施例2的通过画质改善处理制作合成图像的处理中、在各帧图像间考虑构造物信息和最大漂移量而将窄视野区域更新的处理的流程的流程图。

具体实施方式

本发明涉及向试料照射电子而取得试料的图像的电子显微镜，特别是提供一种将宽视野图像以高画质且在较短时间内取得的方法及其装置，具有以下这样的特征。

(1)本发明的特征在于，将宽视野区域和包含在该区域中的1个以上的窄视野区域的各自的图像(以下称作窄视野图像)以窄视野图像与宽视野图像相比向与拍摄图像的1像素对应的实区域照射的剂量(以下称作剂量)多的方式拍摄，对宽视野图像和窄视野图像一边以各区域的剂量越少则越强的程度进行噪声除去处理一边合成。

由此，剂量较少且高速地拍摄宽视野图像，剂量较多地拍摄窄视野图像，所以能够实现拍摄时间的缩短。此外，由于根据剂量对各区域进行噪声除去处理，所以能够得到良好的SN比的合成图像。这里，所谓的窄视野区域，是在宽视野图像中设定为较多地包含想要观察的试料及其构造物信息(例如，在试料上形成的凹凸图案的边缘信息等)的区域或用户的关注区域中的1个以上的区域。关于窄视野区域，也可以1个以上重叠地设定。此外，并不需要一定将全部的宽视野区域及窄视野区域的全部区域拍摄，也可能有将特定的区域的一部分拍摄的情况。另外，宽视野图像及窄视野图像也可以如高速扫描模式那样通过将1张以上的相同区域的图像数据合成来取得图像。

(2)此外，本发明的特征在于，基于用户输入、根据窄视野图像或宽视野图像中的亮度变化判定的构造物信息中的1个以上的信息，自动设定宽视野区域或窄视野区域。

由此，与手动设定宽视野图像中的窄视野区域、并且从1个以上的窄视野图像手动设定宽视野区域相比，能够缩短拍摄前的条件设定所需要的时间。进而，通过作为用户输入而将关注区域或设计数据等指示为窄视野区域或宽视野区域，自动设定的区域的设定精度提高，能够更有效地缩短拍摄时间。此外，由于根据基于图像中的亮度变化来判定出的构造物信息而自动设定区域，所以对于构造未知的试料也能够实现拍摄时间的缩短。另外，用户输入及自动设定的宽视野区域或窄视野区域的形状是任意的。

(3)此外，本发明的特征在于，使用构造物信息对1个以上的窄视野图像进行漂移修正。

参照根据漂移量较小的宽视野图像计算出的构造物信息，对漂移量比宽视野图像大的1个以上的窄视野图像进行漂移修正，由此能够在1个以上的窄视野区域中取得漂移量较小的合成图像。进而，参照根据漂移量较小的第1窄视野图像计算出的构造物信息，对包含在第1窄视野图像中、且漂移量比第1窄视野图像大的1个以上的第2窄视野图像进行漂移修正，由此能够在1个以上的第2窄视野区域中取得漂移量较小的合成图像。另外，在第2窄视野图像以后也在窄视野图像中包含区域较小的窄视野图像的情况下，同样能够进行漂移修正而取得合成图像。

(4)此外，本发明的特征在于，根据画质改善处理后的窄视野图像或宽视野图像中的亮度变化，判定图像中的构造物信息。

在窄视野图像或宽视野图像中，漂移量越小则SN比越低，所以难以判定图像中的构造物。对此，根据通过画质改善处理而SN比提高的图像来判定图像中的构造物，从而能够从漂移量更小的图像中提取更多的构造物信息。

(5)此外，本发明的特征在于，基于用户输入、构造物信息中的1个以上的信息，自动变更倍率、扫描方法。

通过将用户的关注区域或较多地包含构造物信息的区域以通常倍率拍摄、并将其以外的区域以低倍率拍摄，能够实现拍摄时间的缩短。这里，与拍摄时间的缩短成为权衡关系，但也可以将用户的关注区域或较多包含构造物信息的区域以高倍率拍摄。此外，通过根据用户输入或构造物信息自动设定与拍摄对象的特性及形状对应的扫描方法，能够拍摄出试料的带电的影响较少的图像、鲜明地映照有边缘部等的图像等。

(6)此外，本发明的特征在于，进行合成以使合成图像的全部区域中的噪声程度成为相同程度。

由此，能够得到图像整体的SN比一致的辨识性良好的合成图像。另外，在图像整体中一致的SN比，只要是足够观察图像中的试料的SN比，既可以是图像处理前的各区域中的最高的SN比，也可以是用户预先指示的SN比等。

(7)此外，本发明的特征在于，基于噪声除去的强度，自动调节合成图像的各区域中的画质改善处理的参数。

通过噪声除去处理，各区域的SN比提高，而另一方面边缘部等的高频成分的信号下降。相对于此，通过用分辨率提高处理等进行画质改善，能够提高图像的辨识性。进而，通过基于噪声除去的强度来设定画质改善处理的参数，合成图像的全部区域中的边缘部的锐度等的画质改善的结果也成为相同程度，能够得到辨识性良好的合成图像。

(8)此外，本发明的特征在于，使用宽视野图像和窄视野图像的合成中途图像，对1个以上的窄视野图像进行漂移修正。

与宽视野图像相比，宽视野图像和第1窄视野图像的合成中途图像的第1窄视野区域的SN比更高，包含的亮度信息较多，所以能够对第1窄视野图像中包含的第2窄视野图像精度更好地进行漂移修正。

以下，使用附图对有关本发明的实施方式进行说明。

实施例1

使用图1～图8说明本发明的实施例1。

图1是作为本发明的一实施方式的扫描型电子显微镜装置100的基本结构。扫描电子显微镜装置100例如具备扫描型电子显微镜101、输入输出部121、控制部122、处理部123、存储部124、图像处理部125而构成。

在电子图像取得装置101中，从电子枪102产生电子束103，通过使该电子束103穿过聚光透镜104及物镜105，向试料106的表面聚束。接着，通过由检测器108检测从被照射电子束103的试料106产生的粒子而取得图像。将图像向存储部124保存。

检测器108也可以具备多个，还可以是如检测电子的检测器和检测电磁波的检测器那样检测不同的粒子的检测器，或者是仅检测能量或自旋方向处于特定的范围内的粒子的检测器，或者是如2次带电粒子检测器和后方散射带电粒子检测器那样检测不同性质的粒子的检测器。也可以在不同的配置位置具备多个检测相同性质的粒子的检测器。在具备多个检测器的情况下，通常能够通过1次拍摄取得多张图像。

试料106搭载于载物台107。通过将载物台107移动，能够取得试料106的任意的位置处的图像。此外，通过用束偏转器109使带电粒子束103的朝向在2维上改变，能够用电子束103在试料上2维地扫描。

在输入输出部121中，进行图像拍摄位置、拍摄条件、图像合成条件的输入、将拍摄得到的图像、合成图像显示在画面上或将检查的结果向外部发送等的输出。在控制部122中，作为拍摄装置的控制，控制向电子枪102施加的电压、聚光透镜104及物镜105的焦点位置、载物台107的位置、束偏转器109的偏转程度等。此外，控制部122还进行输入输出部121、处理部123、存储部124、图像处理部125的控制。进而，控制部122根据由图像处理部125的拍摄区域设定部126设定的各区域来变更拍摄方法。

在处理部123中，进行各种处理，例如与为了将电子束103的焦点对准到试料106的表面而需要的自动对焦有关的处理等。在存储部124中，保存拍摄图像、画质改善后的图像、图像合成的中途结果、各种处理参数等。在图像处理部125中，对所取得的数据进行图像处理。

图像处理部125具备拍摄区域设定部126、参数决定部127、画质改善处理部128、图像合成部129。在拍摄区域设定部126中，进行宽视野区域或1个以上的窄视野区域的设定。在参数决定部127中，进行决定各个区域的与画质改善处理有关的参数的处理。在画质改善处理部128中，按每个区域进行画质改善处理。在图像合成部129中，进行各区域的图像的漂移修正及图像合成处理。图像处理部125使用GPU(Graphics Processing Unit)等的能够进行高速运算的硬件构成，由此能够与拍摄同时地进行处理，能够进一步提高拍摄时间缩短的效果。

图2是表示在实施例1中使用图1所示的扫描型电子显微镜100的处理的流程的概要的流程图，是表示关于宽视野图像和窄视野图像改变剂量而拍摄、通过画质改善处理使合成后的图像的全部区域中SN比一致为足够观察的SN比的次序的一实施例的图。

在步骤S201中，设定用于进行拍摄区域的自动设定的初始条件。用户进行要判定构造物信息的图像的区域及画质、区域设定的类型、与拍摄对象有关的指示的有无、拍摄倍率、关注区域等的设定。在步骤S202中，拍摄要判定构造物信息的宽视野图像。另外，也可以设定为在初始条件下与宽视野图像一起拍摄窄视野图像。要判定构造物信息的区域使用宽视野区域或1个以上的窄视野区域中的1个以上的区域。另外，在根据初始条件的拍摄图像进行指示的情况下，也可以在拍摄后追加初始条件。在步骤S203中，拍摄区域设定部126基于构造物信息及用户设定的关注区域，自动设定1个以上的窄视野区域。另外，也有对于相同的区域重复设定窄视野区域的情况。关于该具体的例子在后面叙述。

在步骤S204中，拍摄进行了自动设定的1个以上的窄视野区域。拍摄这些图像的顺序是任意的，而关于剂量，设定为窄视野图像的剂量比宽视野图像的剂量多。因此，窄视野图像的SN比高于宽视野图像的SN比。此外，窄视野区域的剂量例如设定为，窄视野区域相对于宽视野区域的面积越小则剂量越多。这里，剂量越多的设定通过使电子束的扫描速度变慢、或使照射电流变大来实现。同时，也可以与使像素尺寸变小的方法组合来减小采样误差。此外，宽视野图像及窄视野图像也可以如高速扫描模式那样以将相同区域的图像数据进行合成而得到的图像来取得。

在步骤S205中，参数决定部127按宽视野图像和1个以上的窄视野图像的每个区域，决定画质改善参数。这里，作为通过图像处理进行的画质改善处理，有噪声除去、分辨率提高、边缘强调处理等。关于画质参数的决定方法在后面叙述。在步骤S206中，画质改善处理部128利用在步骤S205中设定的参数值按每个区域进行画质改善处理。

在步骤S207中，图像合成部129将在步骤S206中进行画质改善处理后的各区域的图像进行合成。作为图像的合成方法，有针对对应的区域进行像素值的置换、累积或加权相加的方法。此时，在窄视野图像的像素尺寸比宽视野图像的像素尺寸小的情况下，只要将宽视野图像的像素尺寸匹配于窄视野图像的像素尺寸而进行合成处理就可以。此时，宽视野图像的像素数增加，但只要通过将原来的图像的亮度值进行插补来决定增加量的像素值就可以。此外，要合成的图像优选的是进行漂移修正后的图像。在步骤S208中，显示在步骤S207中合成的图像。

由此，仅将作为用户的关注区域的窄视野区域以比其他区域多的剂量进行拍摄，所以与将宽视野区域全部以较多的剂量拍摄的情况相比，能够在较短的拍摄时间内取得整体像和关注区域的高画质图像。

图3A及图3B是表示根据用户输入或构造物信息来自动设定窄视野区域的例子的一实施例图。图3A及图3B对应于图2所示的流程的步骤S201～S203。

图3A所示的流程图是使用宽视野图像的图像特征设定窄视野区域的例子。在步骤S301中，拍摄由初始条件指定的宽视野图像，取得宽视野图像351。该步骤S301对应于图2的流程图的步骤S202。在步骤S302中，对宽视野图像351判别构造物信息，取得构造物信息352。步骤S302对应于图2的流程图的步骤S203。

在步骤S302的构造物信息的判别中，例如，通过拉普拉斯滤波器进行宽视野图像351中包含的凹凸图案的边缘提取，将设由边缘包围的区域为1、设其以外的区域为0而得到的2值化图像作为构造物信息352输出。另外，在将窄视野区域重复设定的情况下，为了第1视野区域中包含的第2视野区域的判别，还将由边缘包围的区域的大小进行比较，对构造物信息进行标示(labelling)处理。在步骤S303中，基于构造物信息352对宽视野图像351自动设定窄视野区域353～356。步骤S303对应于图2的流程图的步骤S203。

这里，通过使设定的窄视野区域353～356为包含作为对象的构造物的周边的范围，能够有效地进行对拍摄时的微妙的位置偏离的应对、及与宽视野图像的合成。例如，只要设为对构造物信息352实施膨胀处理而得到的掩模图像的像素值为1的区域就可以。

此外，在图3A中，表示了将复杂的形状原样作为窄视野区域使用的例子，但当然也可以设定包含它们的矩形区域。这是因为，在图像取得中，在电子束扫描条件的设定容易度、以及图像保存存储器的管理等方面，矩形区域更容易处理。

在上述例子中，将由边缘包围的区域设定为窄视野区域，但当然也可以使用其他的图像特征量，如评价强度某种程度高的边缘的密度、将密度高的区域作为窄视野区域等。在此情况下，不是模板匹配，而只要将具有同样的特征量的区域选择为窄视野区域就可以。关于这样设定的窄视野区域，通过在剂量比宽视野图像多的条件下取得窄视野图像，能够对于关注区域取得较高的画质的图像。通过将它们合成，能够高效地取得仅关注区域的画质较高的图像。

通过本方法，设定与根据图像中的亮度变化判定的构造物信息对应的区域，所以在宽视野区域中的构造物的位置未知的拍摄中也能够自动地提取关注区域作为窄视野区域。由此，与用户在宽视野区域中手动设定窄视野区域、并分别拍摄的情况相比，能够缩短拍摄前的条件设定所需要的时间。进而，设定的拍摄区域被缩小，能够更高效地缩短拍摄时间。

作为另一例，使用图3B的流程说明通过由用户事前输入关注区域的信息来设定窄视野区域的例子。在图3B的步骤S310中，除了在图3A中说明的步骤S301的初始条件以外，用户将关注区域设定为指示图像361。步骤S310对应于图2的流程图的步骤S201和S202。在步骤S311中，将宽视野图像351与图3A的步骤S302的情况同样地处理，取得构造物信息352。在步骤S312中，与步骤S302同样根据指示图像361取得构造物信息362。步骤S311和S312及S313对应于图2的流程图的步骤S203。

在步骤S313中，基于构造物信息352、362对宽视野图像351设定窄视野区域363、364。在步骤S313中，通过步骤S303的前处理将构造物信息362作为参照图像对构造物352进行模板匹配，仅设定匹配的区域363、364。作为该关注区域的指示图像361既可以从宽视野区域中选择，当然也可以另行地事前拍摄指示图像361，对以不同的视野拍摄的宽视野图像应用。

通过用图3B所示那样的流程进行处理，通过作为用户输入而指示拍摄对象，设定的拍摄区域被缩减，能够更有效地缩短拍摄时间。

图4是表示对拍摄取得的宽视野图像应用画质改善处理、根据画质改善后的宽视野图像中的亮度变化来判定构造物信息并设定窄视野区域的例子的图。图4对应于步骤S201～S203。图像401是拍摄取得的宽视野图像。这里，为了说明，在图像402中表示与图像401对应的宽视野图像的理想图像。

在步骤S411中，对图像401实施画质改善处理，作为输出而得到画质改善的宽视野图像403。作为步骤411的画质改善处理，例如有通过移动平均滤波进行的噪声除去、通过维纳滤波器进行的图像复原处理等。

在步骤S412中，与图3A的步骤S302的情况同样，根据图像403进行构造物信息的判别，取得构造物信息404。这里，通过步骤S411的画质改善处理而图像403的SN比提高，所以在图像401中被噪声掩盖的构造物信息也能够判别。

在步骤S413中，基于构造物信息404，与图3A的步骤S303同样地设定窄视野区域。在图4的例子中，与图3的例子不同，表示窄视野区域嵌套的例子。这在想要将窄视野图像中的更微细的构造以更高画质观察等时是有效的。最终，对于宽视野区域，设定第1窄视野区域405和包含在其中的第2窄视野区域406。

关于这样设定的两级的窄视野区域，将第1窄视野图像在比宽视野图像剂量多的条件下取得，将第2窄视野图像以比第1窄视野图像更多的剂量取得，由此能够对关注区域取得高画质的图像。通过将它们合成，能够高效的取得仅关注区域的画质高的图像。

由此，通过判定低SN比的宽视野图像中的构造物，能够从漂移量较小的图像中提取更多的构造物信息。此外，由于对于第1窄视野图像设定取得更详细的亮度信息的第2窄视野图像，所以能够取得拥有关于构造物的更详细的信息的拍摄图像。

图5是表示根据宽视野区域的构造物信息自动设定用于使窄视野区域的画质更好地拍摄的扫描方法、并进行拍摄的例子的图。图5对应于图2的流程图的步骤S201～S204。

步骤S511除了在与步骤S201对应的初始条件的设定中、用户作为扫描方法而设定为根据构造物信息决定扫描方法以外，与在图3A中说明的步骤S301、S302、S303是同样的，对应于在图2中说明的处理流程的步骤S201至S203。在步骤S511中，将区域502～505设定为窄视野区域。

步骤S512～S514对应于图2的流程的S204，如用户指定那样基于构造物信息设定扫描方法并拍摄。这里，例如为了将边缘部的构造更鲜明地拍摄，设定为，如箭头所示那样扫描路径相对于构造物的边缘垂直。另外，如箭头所示那样开始扫描，进行扫描直到到达各构造物的重心或将重心与各顶点连结的线。

通过以如图5中说明的次序进行拍摄，能够根据构造物信息设定与拍摄对象的形状对应的扫描方法，能够将边缘部等的构造更鲜明地拍摄。

在图6A中表示在图像合成处理中使用的图像的列表。表示拍摄试料而取得的宽视野图像605、和与其对应的区域602的宽视野图像的理想图像601、宽视野图像605内的构造物信息606、第1窄视野区域607、第2窄视野区域608的图像。

图6B是表示使用宽视野图像和窄视野图像的合成中途图像或宽视野图像的构造物信息将窄视野图像进行漂移修正的例子的一实施例图。通过进行漂移修正，图2的步骤S207的图像合成处理的精度提高，能够得到更好的画质。图6B对应于在图2中说明的流程图的步骤S201～S207。

在步骤S651中，进行在图2中说明的流程图的步骤S201～S206的处理。在与步骤S202对应的处理中，取得低漂移量且低SN比的宽视野图像605。在对应于步骤S203的处理中，从宽视野图像605中取得构造物信息606，设定第1窄视野区域603及第2窄视野图像604。在与步骤S204对应的处理中，取得高漂移量且高SN比的第1窄视野图像607及高漂移量且高SN比的第2窄视野图像608。在与步骤S205、S206对应的处理中，实施画质改善处理以使图像605成为高SN比，取得低漂移且高SN比的宽视野图像609。

在步骤S652中，将图像609作为参照图像进行图像607的漂移修正，取得低漂移量且高SN比的第1窄视野图像610。在步骤S653中，将图像609与图像610合成，取得合成中途图像611。在步骤S654中，将图像611作为参照图像进行图像608的漂移修正，取得低漂移量且高SN比的第2窄视野图像612。在步骤S655中，将图像611与图像612合成，制作宽视野区域的合成图像613。

这里，图像607及608由于使剂量变多而花费时间来拍摄1张图像，所以因试料漂移等的影响而图像畸变。因此，需要对1张图像的畸变进行修正的漂移修正。

作为对图像的畸变进行修正的方法，有以下这样的方法。首先，将把有畸变的图像分割为细小的区域而得到的各图像对没有畸变的参照图像进行模板匹配，计算对应的区域。在计算出的对应的区域中配置各模板图像而作为1张图像，在图像整体中进行像素的插补处理，取得将图像的畸变修正后的图像。另外，作为漂移修正的参照图像，也可以代替宽视野图像609、611而使用构造物信息606。此外，拍摄时间和漂移修正的精度为权衡关系，但也可以另外再拍摄一张图像607的低漂移量且中SN比的第1窄视野图像，将该构造物信息作为漂移修正的参照图像而替代宽视野图像609、611使用。

由此，与宽视野图像609相比，宽视野图像609和第1窄视野图像610的合成中途图像611的第1窄视野区域(与第1窄视野图像610对应的区域)分辨率较高，包含更多的亮度信息，所以能够以更高精度对第2窄视野图像604进行漂移修正。此外，参照根据漂移量较小的宽视野图像605计算出的构造物信息606将漂移量比宽视野图像609大的第1窄视野图像607进行漂移修正，能够取得低漂移量的第1窄视野图像610。此外，虽然与拍摄时间为权衡关系，但参照根据低漂移量的第1窄视野图像610计算出的构造物信息(对应于构造物信息606)，将包含在第1窄视野图像610中、且漂移量比第1窄视野图像610高的第2窄视野图像608进行漂移修正(S654)，能够得到低漂移量的第2窄视野图像612。

在图7A中表示进行合成以使合成图像的全部区域中的噪声程度成为相同程度的例子。图7A所示的处理对应于图2的流程图中的步骤S201～S207。在步骤S751中，取得低漂移量且低SN比的宽视野图像701。在步骤S752、S753中，进行与在图3A中说明的步骤S302、S303相同的处理，设定窄视野区域702。在步骤S754中，将窄视野区域702以高剂量拍摄，取得高漂移量且高SN比的窄视野图像703。在步骤S755中，按每个区域决定噪声除去参数。关于窄视野图像703，在SN比足够的情况下，例如仅对宽视野图像701进行噪声除去处理，以使噪声程度成为与窄视野图像703相同程度。

在图7B中表示使用移动平均滤波进行噪声除去处理的情况下的参数决定例。这里，噪声除去参数是移动平均滤波的宽度。

首先，在步骤S761中，设定在从宽视野图像提取了窄视野区域的图像711的噪声除去处理中使用的移动平均滤波的宽度。初始条件的滤波宽度既可以由用户指定，也可以根据预先制作的剂量和滤波宽度的表等决定。在步骤S762中，对图像711进行噪声除去处理。

在步骤S763中，关于图像703、对图像711进行噪声除去处理后的图像，分别计算相对于亮度平均值的亮度的标准偏差，从图像703的标准偏差减去对图像711进行噪声除去处理后的图像的标准偏差，计算差值。

在步骤S764中，将该差值的绝对值与用户预先设定的基准值比较。如果差值的绝对值是基准值以下，则判定为标准偏差是相同程度，决定滤波宽度。如果差值的绝对值是基准值以上，则回到步骤S761，再设定滤波宽度。关于滤波宽度，如果差值是正则设定较小的值，如果差值是负则设定较大的值。另外，基准值既可以由用户指定，也可以根据预先进行N累积评价得到的统计数据来决定。

以后，反复进行步骤S761～S763，直到在步骤S764中差值的绝对值成为基准值以下。另外，关于窄视野图像703，在SN比不足够而将噪声程度抑制到用户指定的标准偏差的情况下，只要关于图像703也与图像711同样在步骤S761～S764中决定滤波宽度就可以。但是，在此情况下，在步骤S763中，不是从图像703的标准偏差、而是从用户指定的标准偏差减去对图像703进行噪声除去后的图像的标准偏差或对图像711进行噪声除去后的图像，分别计算差值。

在图7A的步骤S756中，仅对宽视野图像701，利用在步骤S755中决定的参数值进行噪声除去处理。在步骤S757中，与在图6B中说明的步骤S652同样将噪声除去处理后的宽视野图像作为参照图像，将窄视野图像进行漂移修正，将漂移修正后的窄视野图像合成到噪声除去处理后的宽视野图像中，从而作为输出而得到宽视野区域的合成图像704。输出图像是在全部区域中为低漂移量且SN比相同程度高的图像。另外，也可以通过不仅进行噪声除去处理、还进行图像复原处理等，使噪声除去处理成为画质改善处理。

进而，也可以根据噪声除去参数值来设定画质改善参数。例如，在作为画质改善处理而进行基于维纳滤波器的图像复原处理的情况下，需要推测与噪声除去参数值对应的图像的点扩散函数。为此，只要对于包含边缘形状的样本图像利用步骤S755的参数值实施噪声除去处理、根据不清晰的边缘形状推测点扩散函数就可以。由此，视野区域702以外的区域的因噪声除去处理而下降的分辨率提高，在全部区域中分辨率也接近为相同程度。

由此，合成图像的宽视野区域和窄视野区域中的SN比一致，所以能够提高合成图像整体中的辨识性。进而，通过使噪声除去处理成为画质改善处理，在图像704的窄视野区域702以外的区域中分辨率提高，宽视野区域的合成图像的全部区域中的边缘部的锐度也接近于相同程度，所以能够得到辨识性良好的合成图像。

图8A是表示根据剂量决定噪声除去参数的处理的流程的图。这里，表示关于图7的步骤S755的其他的参数值的决定方法。有以下关系：如果剂量成为1/k倍、则在电子显微镜中为支配性的散粒噪声的标准偏差成为√(k)倍。在本实施例中，利用该关系设定噪声除去参数，以使各图像的噪声程度成为相同程度。

步骤S801与在图7A中说明的步骤S751～S754是同样的。但是，考虑如图8B的表810所示，在窄视野图像811和宽视野图像812中、使剂量821分别为α、β而拍摄、各自的相对于噪声除去前的噪声量的亮度平均的亮度的标准偏差822为σ(α)、σ(β)的情况。

在步骤S802中，设定窄视野图像的噪声除去程度。例如，在通过移动平均滤波进行噪声除去的情况下，如果将x、y方向的滤波宽度分别变更为t倍，则相对于将滤波宽度变更前的处理结果，噪声的标准偏差成为1/t倍。这里，设关于窄视野图像811的噪声除去的滤波宽度823为s，作为噪声除去效果824而使噪声的标准偏差成为1/s倍。另外，滤波宽度823既可以由用户指定，也可以根据预先制作的剂量和滤波宽度的表等决定。

在步骤S803中，计算窄视野图像811与宽视野图像812的剂量821的比。这里，设剂量821的比为β/α＝1/k。另外，根据上述剂量与噪声除去前的噪声的标准偏差822的关系，成为σ(β)＝σ(α)√(k)。在步骤S804中，根据剂量821的比，决定在宽视野图像812的噪声除去中使用的滤波宽度823。

这里，根据上述滤波宽度823与噪声除去效果824的关系，在宽视野图像812的剂量β是窄视野图像811的剂量α的1/k倍的情况下，通过使对于宽视野图像812的移动平均滤波的滤波宽度823为窄视野图像811的√(k)倍，能够使噪声的标准偏差一致。如图8B的表810的滤波宽度823的栏所示，通过使关于宽视野图像812的滤波宽度823为s√(k)，两图像的噪声除去后的噪声的标准偏差825都成为σ(α)/s。另外，关于其他的噪声除去处理也能够进行同样的处理。对于某个噪声除去参数，设噪声除去效果824是标准偏差与处理前相比成为1/s那样的参数的值为f(s)。只要事前求出该f(s)就可以。实际上，如果将窄视野图像的参数值设定为f(s)，则窄视野图像的噪声的标准偏差被抑制为1/s倍。此时，只要将宽视野图像的参数值设定为f(s√(k))，就能够将宽视野图像的噪声的标准偏差824抑制为1/s√(k)倍，能够使两图像中的噪声的标准偏差匹配。

由此，能够根据拍摄各图像的剂量来设定噪声除去参数。此外，与图7B的步骤S755的例子相比，在对合成图像的辨识性大体没有影响的水平下，噪声的标准偏差的一致程度有可能下降，但由于没有循环处理、运算量也较少，所以能够高速地设定噪声除去参数值。

实施例2

实施例2与实施例1的不同点在于，在各帧图像中，按窄视野区域及其以外的宽视野区域分别调整剂量而拍摄，取得帧累积图像。此外，实施例2与实施例1的不同点在于，以比构造物大在下个帧图像中可能发生的最大漂移量的方式设定及更新窄视野区域，来取得下个帧图像。在实施例2中使用的扫描电子显微镜装置与在实施例1中使用图1说明的扫描电子显微镜装置100相同，所以省略装置结构的说明。使用图9及图10说明实施例2与实施例1不同的点。

图9是表示实施例2的处理的流程的图，是表示在各帧图像中按窄视野区域及其以外的宽视野区域分别调整剂量而拍摄、取得帧累积图像的例子的一实施例图。

在步骤S901中，取得低漂移量且低SN比的宽视野图像，设定窄视野区域的初始区域。在步骤S902中，以用户指定的帧累积数将步骤S903～S909进行循环处理。在步骤S903中，按窄视野区域和其以外的区域调节剂量而拍摄，取得当前帧图像。在步骤S904中，按每个区域决定画质改善参数。在步骤S905中，按每个区域进行画质改善处理。在步骤S906中，对画质改善后的当前帧图像进行构造物信息的判定，以比构造物大在下个帧图像中可能发生的最大漂移量的方式设定并更新窄视野区域。在步骤S907中，将帧累积图像作为参照图像对当前帧图像进行漂移修正，得到漂移修正后的当前帧图像。

这里，在将多个帧图像累积而取得的帧累积图像中，如果在帧间有试料漂移等的影响，则图像模糊。因此，需要将帧间的位置偏离进行修正的漂移修正。作为将位置偏离进行修正的方法，有在图像间改变图像整体的相对位置、以亮度值的最小平方误差为指标进行匹配、计算最小平方误差为最小的位置来修正位置偏离的方法。在步骤S908中，对于帧累积图像将当前帧图像累积。在步骤S909中，利用在步骤S908中取得的帧累积图像将参照图像进行更新。在步骤S910中，如果帧累积数是N则结束循环处理。最后，在步骤S911中显示最终的帧累积图像。

由此，即使帧累积数较少，也能够得到足够的SN比的帧累积图像。此外，由于在照射的剂量较多的窄视野区域中SN比变高，所以与单单将宽视野图像进行漂移修正而进行了帧累积的图像相比，能够提高窄视野区域中的漂移修正的精度。

图10是表示在各帧图像间考虑构造物信息和最大漂移量来将窄视野区域进行更新的例子的一实施例图。在图10的图像中描绘了中心线，以便容易知道因漂移带来的构造物的移动。图像1001是前一帧图像，是构造物位于中心的图像。在步骤S1051中，判定前一帧图像的构造物信息，以比构造物信息大用户预先输入的在帧间可能发生的最大漂移量1003的方式设定并更新窄视野区域1002。在步骤S1052中，按窄视野区域1002和其以外的区域分别调整剂量并拍摄，取得当前帧图像1004。这里，图像1004中的构造物全部包含在窄视野区域1002中。此外，在照射均匀的剂而将图像1004拍摄的情况下，与将宽视野区域以一定的扫描速度拍摄的情况相比，如箭头1013、1014所示那样，窄视野区域以外的扫描速度较快、窄视野区域的扫描速度较慢地设定。在步骤S1053中，与步骤S1051同样，将窄视野区域更新为区域1005。这里，在当前帧图像中，由于与前帧图像相比构造物从宽视野区域的中心向左上漂移，所以窄视野区域也对应于漂移而平行移动。在下一帧图像以后，也在步骤S1054中取得下一帧图像1006，在步骤S1055中依次进行窄视野区域1007的更新。

由此，即使是在帧间试料因漂移而移动的情况，也能够设定适当的窄视野区域。此外，对于照射均匀的剂量而取得的帧图像，在作为用户的关注区域的窄视野区域中较多地照射剂量，能够得到拥有更多的优越的亮度信息的帧图像。

以上，基于实施方式具体地说明了由本发明者做出的发明，但本发明并不限定于上述实施方式，当然在不脱离其主旨的范围内能够进行各种变更。特别是，本发明并不限于宽视野区域，在以往通常使用的通常尺寸的拍摄中，发明的效果也是有效的。

标号说明

100 扫描电子显微镜装置

101 扫描型电子显微镜

121 输入输出部

122 控制部

123 处理部

124 存储部

125 图像处理部

126 拍摄区域设定部

127 参数决定部

128 画质改善处理部

129 图像合成部。