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特開2024-25993電子線適用装置における検出データの作成方法および照射対象の画像合成方法、プログラム、記録媒体、並びに、電子線適用装置
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024025993
(43)【公開日】2024-02-28
(54)【発明の名称】電子線適用装置における検出データの作成方法および照射対象の画像合成方法、プログラム、記録媒体、並びに、電子線適用装置
(51)【国際特許分類】
H01J 37/075 20060101AFI20240220BHJP
H01J 37/22 20060101ALI20240220BHJP
【ＦＩ】
H01J37/075
H01J37/22 502Z
【審査請求】有
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022129405
(22)【出願日】2022-08-15
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2022-10-18
(71)【出願人】
【識別番号】516040121
【氏名又は名称】株式会社Ｐｈｏｔｏ ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｏｕｌ
(74)【代理人】
【識別番号】100167689
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 征二
(72)【発明者】
【氏名】西谷智博
(72)【発明者】
【氏名】荒川裕太
(72)【発明者】
【氏名】安福大輔
【テーマコード（参考）】
5C101
【Ｆターム（参考）】
5C101AA03
5C101AA04
5C101AA05
5C101AA22
5C101DD05
5C101DD30
5C101EE53
5C101FF02
5C101FF25
5C101GG03
5C101GG04
5C101GG05
5C101GG06
5C101GG07
5C101GG08
5C101HH11
5C101HH38
5C101HH62
(57)【要約】 （修正有）
【課題】電子線適用装置自体が階調範囲を有効に使用した検出データを出力するための検出データの作成方法を提供する。
【解決手段】第１検出データ出力工程は、第１電子ビーム照射工程と、検出信号を生成する第１検出工程と、第１光量調整工程と、前記工程を繰り返す工程と、第１出力工程と、を含む。第２検出データ出力工程は、第１ヒストグラム演算工程と、演算したヒストグラムに基づき、前記光源を第２光源強度範囲に設定及び／又は検出器に入る放出物の放出量を第２の値に設定する、第２検出条件設定工程と、設定した第２検出条件に基づく第２電子ビーム照射工程と、検出信号を生成する第２検出工程と、第２光量調整工程と、前記工程を繰り返す工程と、第２出力工程と、を含む。
【選択図】図４
【解決手段】第１検出データ出力工程は、第１電子ビーム照射工程と、検出信号を生成する第１検出工程と、第１光量調整工程と、前記工程を繰り返す工程と、第１出力工程と、を含む。第２検出データ出力工程は、第１ヒストグラム演算工程と、演算したヒストグラムに基づき、前記光源を第２光源強度範囲に設定及び／又は検出器に入る放出物の放出量を第２の値に設定する、第２検出条件設定工程と、設定した第２検出条件に基づく第２電子ビーム照射工程と、検出信号を生成する第２検出工程と、第２光量調整工程と、前記工程を繰り返す工程と、第２出力工程と、を含む。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電子線適用装置における検出データの作成方法であって、
電子線適用装置は、
光源と、
前記光源からの受光に応じて、放出可能な電子を生成するフォトカソードと、
前記フォトカソードとの間で電界を形成することができ、形成した電界により前記放出可能な電子を引き出し、電子ビームを形成するアノードと、
電子ビームを照射した照射対象から放出された放出物の放出量を検出する検出器と、
制御部と、
を含み、
前記検出データの作成方法は、少なくとも２回の検出データ出力工程を含み、
第１検出データ出力工程は、
第１光源強度範囲に設定した前記光源からの受光に応じて形成した電子ビームを、前記照射対象の照射領域に照射する第１電子ビーム照射工程と、
前記電子ビームが照射された照射領域の各々の照射スポットから放出された放出物の放出量を前記検出器で検出し、検出信号を生成する第１検出工程と、
前記検出器に入る放出物の放出量が予め設定した第１の値となるように、前記光源から前記フォトカソードに到達する光量を第１光源強度範囲内で調整する第１光量調整工程と、
前記検出器に入る放出物の放出量が予め設定した第１の値が得られるまで、前記第１電子ビーム照射工程と、前記第１検出工程と、前記第１光量調整工程とを繰り返す工程と、
前記検出器に入る放出物の放出量が第１の値となった光量調整データを、前記照射領域の第１検出データとして出力する第１出力工程と、
を含み、
第２検出データ出力工程は、
前記照射領域の画像を合成する際の階調値の数または前記照射領域の合成画像における階調値の数および前記第１光源強度範囲に基づき、第１光源強度範囲の各々の光源強度に対して階調範囲内の階調値を割り当て、または、各々の階調値に対して第１光源範囲内の光源強度を割り当てることで光源強度と階調値を関連付けた階調値－光源強度相関値を設定し、前記第１検出データから各々の階調値－光源強度相関値を有する照射スポットの出現頻度を演算する第１ヒストグラム演算工程と、
階調範囲を有効に使えるようにするため、演算したヒストグラムに基づき、前記光源を第２光源強度範囲に設定及び／又は前記検出器に入る放出物の放出量を第２の値に設定する、第２検出条件設定工程と、
設定した第２検出条件に基づき、前記光源からの受光に応じて形成した電子ビームを、前記照射対象の照射領域に照射する第２電子ビーム照射工程と、
前記電子ビームが照射された照射領域の各々の照射スポットから放出された放出物の放出量のデータを前記検出器で検出し、検出信号を生成する第２検出工程と、
前記検出器に入る放出物の放出量が前記第２検出条件の値となるように、前記光源から前記フォトカソードに到達する光量を前記第２検出条件の範囲内で調整する第２光量調整工程と、
前記検出器に入る放出物の放出量が前記第２検出条件の値が得られるまで、前記第２電子ビーム照射工程と、前記第２検出工程と、前記第２光量調整工程とを繰り返す工程と、
前記検出器に入る放出物の放出量が前記第２検出条件の値となった光量調整データを、前記照射領域の第２検出データとして出力する第２出力工程と、
を含む、
検出データの作成方法。
電子線適用装置は、
光源と、
前記光源からの受光に応じて、放出可能な電子を生成するフォトカソードと、
前記フォトカソードとの間で電界を形成することができ、形成した電界により前記放出可能な電子を引き出し、電子ビームを形成するアノードと、
電子ビームを照射した照射対象から放出された放出物の放出量を検出する検出器と、
制御部と、
を含み、
前記検出データの作成方法は、少なくとも２回の検出データ出力工程を含み、
第１検出データ出力工程は、
第１光源強度範囲に設定した前記光源からの受光に応じて形成した電子ビームを、前記照射対象の照射領域に照射する第１電子ビーム照射工程と、
前記電子ビームが照射された照射領域の各々の照射スポットから放出された放出物の放出量を前記検出器で検出し、検出信号を生成する第１検出工程と、
前記検出器に入る放出物の放出量が予め設定した第１の値となるように、前記光源から前記フォトカソードに到達する光量を第１光源強度範囲内で調整する第１光量調整工程と、
前記検出器に入る放出物の放出量が予め設定した第１の値が得られるまで、前記第１電子ビーム照射工程と、前記第１検出工程と、前記第１光量調整工程とを繰り返す工程と、
前記検出器に入る放出物の放出量が第１の値となった光量調整データを、前記照射領域の第１検出データとして出力する第１出力工程と、
を含み、
第２検出データ出力工程は、
前記照射領域の画像を合成する際の階調値の数または前記照射領域の合成画像における階調値の数および前記第１光源強度範囲に基づき、第１光源強度範囲の各々の光源強度に対して階調範囲内の階調値を割り当て、または、各々の階調値に対して第１光源範囲内の光源強度を割り当てることで光源強度と階調値を関連付けた階調値－光源強度相関値を設定し、前記第１検出データから各々の階調値－光源強度相関値を有する照射スポットの出現頻度を演算する第１ヒストグラム演算工程と、
階調範囲を有効に使えるようにするため、演算したヒストグラムに基づき、前記光源を第２光源強度範囲に設定及び／又は前記検出器に入る放出物の放出量を第２の値に設定する、第２検出条件設定工程と、
設定した第２検出条件に基づき、前記光源からの受光に応じて形成した電子ビームを、前記照射対象の照射領域に照射する第２電子ビーム照射工程と、
前記電子ビームが照射された照射領域の各々の照射スポットから放出された放出物の放出量のデータを前記検出器で検出し、検出信号を生成する第２検出工程と、
前記検出器に入る放出物の放出量が前記第２検出条件の値となるように、前記光源から前記フォトカソードに到達する光量を前記第２検出条件の範囲内で調整する第２光量調整工程と、
前記検出器に入る放出物の放出量が前記第２検出条件の値が得られるまで、前記第２電子ビーム照射工程と、前記第２検出工程と、前記第２光量調整工程とを繰り返す工程と、
前記検出器に入る放出物の放出量が前記第２検出条件の値となった光量調整データを、前記照射領域の第２検出データとして出力する第２出力工程と、
を含む、
検出データの作成方法。
【請求項2】
前記第２検出データが、前記照射領域の検出データとして使用される、
請求項１に記載の検出データの作成方法。
請求項１に記載の検出データの作成方法。
【請求項3】
前記第２検出データ出力工程の後に、ｎ－２回の検出データ出力工程を含み、
前記ｎは３または４以上の整数であり、
第ｎ検出データ出力工程は、
前記階調値の数および第ｎ－１検出条件で設定した光源強度範囲に基づき、光源強度範囲の各々の光源強度に対して階調範囲内の階調値を割り当て、または、各々の階調値に対して光源範囲内の光源強度を割り当てることで光源強度と階調値を関連付けた階調値－光源強度相関値を設定し、前記第ｎ－１検出データから各々の階調値－光源強度相関値を有する照射スポットの出現頻度を演算する第ｎ－１ヒストグラム演算工程と、
階調範囲を有効に使えるようにするため、演算したヒストグラムに基づき、前記光源を第ｎ光源強度範囲に設定及び／又は前記検出器に入る放出物の放出量を第ｎの値に設定する、第ｎ検出条件設定工程と、
設定した第ｎ検出条件に基づき、前記光源からの受光に応じて形成した電子ビームを、前記照射対象の照射領域に照射する第ｎ電子ビーム照射工程と、
前記電子ビームが照射された照射領域の各々の照射スポットから放出された放出物の放出量のデータを前記検出器で検出し、検出信号を生成する第ｎ検出工程と、
前記検出器に入る放出物の放出量が前記第ｎ検出条件の値となるように、前記光源から前記フォトカソードに到達する光量を前記第ｎ検出条件の範囲内で調整する第ｎ光量調整工程と、
前記検出器に入る放出物の放出量が前記第ｎ検出条件の値が得られるまで、前記第ｎ電子ビーム照射工程と、前記第ｎ検出工程と、前記第ｎ光量調整工程とを繰り返す工程と、
前記検出器に入る放出物の放出量が前記第ｎ検出条件の値となった光量調整データを、前記照射領域の第ｎ検出データとして出力する第ｎ出力工程と、
を含み、
ｎが４以上の整数の場合、前記第ｎ検出データ出力工程は、ｎが３から順番にｎ－２回実施される、
請求項１に記載の検出データの作成方法。
前記ｎは３または４以上の整数であり、
第ｎ検出データ出力工程は、
前記階調値の数および第ｎ－１検出条件で設定した光源強度範囲に基づき、光源強度範囲の各々の光源強度に対して階調範囲内の階調値を割り当て、または、各々の階調値に対して光源範囲内の光源強度を割り当てることで光源強度と階調値を関連付けた階調値－光源強度相関値を設定し、前記第ｎ－１検出データから各々の階調値－光源強度相関値を有する照射スポットの出現頻度を演算する第ｎ－１ヒストグラム演算工程と、
階調範囲を有効に使えるようにするため、演算したヒストグラムに基づき、前記光源を第ｎ光源強度範囲に設定及び／又は前記検出器に入る放出物の放出量を第ｎの値に設定する、第ｎ検出条件設定工程と、
設定した第ｎ検出条件に基づき、前記光源からの受光に応じて形成した電子ビームを、前記照射対象の照射領域に照射する第ｎ電子ビーム照射工程と、
前記電子ビームが照射された照射領域の各々の照射スポットから放出された放出物の放出量のデータを前記検出器で検出し、検出信号を生成する第ｎ検出工程と、
前記検出器に入る放出物の放出量が前記第ｎ検出条件の値となるように、前記光源から前記フォトカソードに到達する光量を前記第ｎ検出条件の範囲内で調整する第ｎ光量調整工程と、
前記検出器に入る放出物の放出量が前記第ｎ検出条件の値が得られるまで、前記第ｎ電子ビーム照射工程と、前記第ｎ検出工程と、前記第ｎ光量調整工程とを繰り返す工程と、
前記検出器に入る放出物の放出量が前記第ｎ検出条件の値となった光量調整データを、前記照射領域の第ｎ検出データとして出力する第ｎ出力工程と、
を含み、
ｎが４以上の整数の場合、前記第ｎ検出データ出力工程は、ｎが３から順番にｎ－２回実施される、
請求項１に記載の検出データの作成方法。
【請求項4】
ｎ番目に出力された検出データが、前記照射領域の検出データとして使用される、
請求項３に記載の検出データの作成方法。
請求項３に記載の検出データの作成方法。
【請求項5】
前記第２光源強度範囲の設定が、
（１）階調値０に相当する光源強度データを有する照射スポットの出現頻度が０の場合、前記第２光源強度範囲の最大値を前記第１光源強度範囲の最大値より小さく設定、
（２）最大階調値に相当する光源強度データを有する照射スポットの出現頻度が０の場合、前記第２光源強度範囲の最小値を前記第１光源強度範囲の最小値より大きく設定、
（３）階調値０に相当する光源強度データを有する照射スポットの出現頻度が０より大きい場合、前記第２光源強度範囲の最大値を前記第１光源強度範囲の最大値より大きく設定、
（４）最大階調値に相当する光源強度データを有する照射スポットの出現頻度が０より大きい場合、前記第２光源強度範囲の最小値を前記第１光源強度範囲の最小値より小さく設定、
からなる群から選択する何れか一つを含む、
請求項１に記載の検出データ作成方法。
（１）階調値０に相当する光源強度データを有する照射スポットの出現頻度が０の場合、前記第２光源強度範囲の最大値を前記第１光源強度範囲の最大値より小さく設定、
（２）最大階調値に相当する光源強度データを有する照射スポットの出現頻度が０の場合、前記第２光源強度範囲の最小値を前記第１光源強度範囲の最小値より大きく設定、
（３）階調値０に相当する光源強度データを有する照射スポットの出現頻度が０より大きい場合、前記第２光源強度範囲の最大値を前記第１光源強度範囲の最大値より大きく設定、
（４）最大階調値に相当する光源強度データを有する照射スポットの出現頻度が０より大きい場合、前記第２光源強度範囲の最小値を前記第１光源強度範囲の最小値より小さく設定、
からなる群から選択する何れか一つを含む、
請求項１に記載の検出データ作成方法。
【請求項6】
前記第２の値の設定が、
（５）照射スポットの出現頻度のピークの位置を階調値０側に移動する場合は、前記検出器に入る放出物の放出量を前記第１の値より大きく設定、または、
（６）照射スポットの出現頻度のピークの位置を最大階調値側に移動する場合は、前記検出器に入る放出物の放出量を前記第１の値より小さく設定、
を含む、請求項１に記載の検出データ作成方法。
（５）照射スポットの出現頻度のピークの位置を階調値０側に移動する場合は、前記検出器に入る放出物の放出量を前記第１の値より大きく設定、または、
（６）照射スポットの出現頻度のピークの位置を最大階調値側に移動する場合は、前記検出器に入る放出物の放出量を前記第１の値より小さく設定、
を含む、請求項１に記載の検出データ作成方法。
【請求項7】
前記電子線適用装置が、
走査電子顕微鏡、
電子線検査装置、
オージェ電子分光装置、
カソードルミネッセンス装置、
Ｘ線分析装置、
透過電子顕微鏡、または、
走査型透過電子顕微鏡、
である、
請求項１～６の何れか一項に記載の検出データの作成方法。
走査電子顕微鏡、
電子線検査装置、
オージェ電子分光装置、
カソードルミネッセンス装置、
Ｘ線分析装置、
透過電子顕微鏡、または、
走査型透過電子顕微鏡、
である、
請求項１～６の何れか一項に記載の検出データの作成方法。
【請求項8】
請求項１～６の何れか一項に記載の検出データの作成方法で得られた検出データから、前記照射対象の照射領域の画像を合成する画像合成工程と、
を含む、電子線適用装置における照射対象の画像合成方法。
を含む、電子線適用装置における照射対象の画像合成方法。
【請求項9】
請求項１～６の何れか一項に記載の各工程を電子線適用装置の制御部に実行させるためのプログラム。
【請求項10】
請求項８に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項11】
光源と、
前記光源からの受光に応じて、放出可能な電子を生成するフォトカソードと、
前記フォトカソードとの間で電界を形成することができ、形成した電界により前記放出可能な電子を引き出し、電子ビームを形成するアノードと、
電子ビームを照射した照射対象から放出された放出量のデータを検出する検出器と、
制御部と、
を含む、電子線適用装置であって、
前記制御部には、請求項９に記載のプログラムが格納されている、
電子線適用装置。
前記光源からの受光に応じて、放出可能な電子を生成するフォトカソードと、
前記フォトカソードとの間で電界を形成することができ、形成した電界により前記放出可能な電子を引き出し、電子ビームを形成するアノードと、
電子ビームを照射した照射対象から放出された放出量のデータを検出する検出器と、
制御部と、
を含む、電子線適用装置であって、
前記制御部には、請求項９に記載のプログラムが格納されている、
電子線適用装置。
【請求項12】
前記制御部が、
前記検出データから、前記照射対象の照射領域の画像を合成する画像合成工程、
を実行するように制御する、請求項１１に記載の電子線適用装置。
前記検出データから、前記照射対象の照射領域の画像を合成する画像合成工程、
を実行するように制御する、請求項１１に記載の電子線適用装置。
【請求項13】
前記電子線適用装置が、
走査電子顕微鏡、
電子線検査装置、
オージェ電子分光装置、
カソードルミネッセンス装置、
Ｘ線分析装置、
透過電子顕微鏡、または、
走査型透過電子顕微鏡、
である、
請求項１１に記載の電子線適用装置。
走査電子顕微鏡、
電子線検査装置、
オージェ電子分光装置、
カソードルミネッセンス装置、
Ｘ線分析装置、
透過電子顕微鏡、または、
走査型透過電子顕微鏡、
である、
請求項１１に記載の電子線適用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願における開示は、電子線適用装置における検出データの作成方法および照射対象の画像合成方法、プログラム、記録媒体、並びに、電子線適用装置に関する。
【背景技術】
【0002】
試料を撮影する手段として走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）、検査装置等の電子線適用装置が知られている。ＳＥＭは、試料表面の微細構造を数ｎｍレベルで観察できることから、多くの研究機関で用いられている。ＳＥＭを用いた撮像は、明るく且つコントラストが高い画像を得るため、様々な調整方法が知られている。例えば、プローブ電流を大きくすることで試料から放出される二次電子の量を増やし画像を明るくする方法、ＳＥＭの操作盤上の明るさ・コントラストの調整ボタンを調整することで、画像の明るさ・コントラストを調整する方法、等が知られている。
【0003】
半導体ウェーハの集積回路パターン像等を取得する検査装置に関しては、画像検出の高感度化と共に、画像検出の高速化の要請がある。当該要望を解決するため、特許文献１には、参照検査装置の照射領域から放出された二次電子を検出する検出手段について、投影倍率等に応じて検出感度を調整することが記載されている。
【0004】
ところで、検出手段の検出感度の調整は、例えば、電子ビームを照射することで照射領域から放出された二次電子の検出結果を参照しながらマニュアル等で実施している。したがって、例えば、照射領域の全体画像の撮影や、照射領域の一部を拡大して撮影する等の調整をする場合、検出感度のダイナミックレンジが大きい検出器が必要との問題がある。
【0005】
上記問題を解決するため、特許文献２には、（１）フォトカソードは受光する励起光の光量を調整することで、放出する電子ビームの強度（電子量）を簡単に調整できること、（２）照射領域から放出された放出量の検出信号の信号強度を予め設定した値となるようにフォトカソードに到達する光量を調整し、（３）検出信号の信号強度が予め設定した値となった時の光量調整データは、照射領域の試料状態を反映したデータとなることから、光量調整データを照射領域の検出データとして使用できること、（４）したがって、検出器の検出感度のダイナミックレンジが小さくても、照射領域の検出データが得られること、が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開平１１－２４２９４３号公報
【特許文献2】特許第６９６８４８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
ところで、ＳＥＭ等で得られた画像は、トーンカーブ等の画像補正機能を用いることで、明るくする、または、暗くする等の補正が可能である。しかしながら、画像補正機能は、あくまでも得られた画像を補正する機能である。電子線適用装置から得られた検出データが、当該データに基づき合成した画像の階調範囲（明るさの濃淡の段階を表す階調値の数）を有効に使用していないデータの場合、画像補正機能を用いたとしても、階調範囲を有効に使用していない画像を補正することになる。そのため、電子線適用装置自体が、階調範囲を有効に使用した検出データを出力できることが望ましい。しかしながら、電子線適用装置自体が、階調範囲を有効に使用した検出データを出力する方法（装置）は知られていない。
【0008】
本出願は上記問題点を解決するためになされたものである。本発明者らが鋭意研究を行ったところ、（１）特許文献２に記載の方法で得られた検出データは、照射領域の画像を合成した際に、画像の階調範囲を有効に使用していない場合があること、（２）照射領域の画像を合成する際の階調値の数または照射領域の合成画像における階調値の数および第１光源強度範囲に基づき、第１光源強度範囲の各々の光源強度に対して階調範囲内の階調値を割り当て、または、各々の階調値に対して第１光源強度範囲内の光源強度を割り当てることで光源強度と階調値を関連付けた階調値－光源強度相関値を設定し、特許文献２に記載の方法で得られた検出データから各々の階調値－光源強度相関値を有する照射スポットの出現頻度を演算し、（３）演算したヒストグラムに基づき、光源の強度範囲を調整及び／又は検出器に入る放出物の放出量を調整することで、電子線適用装置自体が、画像を合成した際の階調範囲を有効に使用した検出データを出力できること、を新たに見出した。
【0009】
本出願における開示は、電子線適用装置における階調範囲を有効に使用した検出データの作成方法および照射対象の画像合成方法、プログラム、記録媒体、並びに、電子線適用装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本出願は、以下に示す、電子線適用装置における検出データの作成方法および照射対象の画像合成方法、プログラム、記録媒体、並びに、電子線適用装置に関する。
【0011】
［１］電子線適用装置における検出データの作成方法であって、
電子線適用装置は、
光源と、
前記光源からの受光に応じて、放出可能な電子を生成するフォトカソードと、
前記フォトカソードとの間で電界を形成することができ、形成した電界により前記放出可能な電子を引き出し、電子ビームを形成するアノードと、
電子ビームを照射した照射対象から放出された放出物の放出量を検出する検出器と、
制御部と、
を含み、
前記検出データの作成方法は、少なくとも２回の検出データ出力工程を含み、
第１検出データ出力工程は、
第１光源強度範囲に設定した前記光源からの受光に応じて形成した電子ビームを、前記照射対象の照射領域に照射する第１電子ビーム照射工程と、
前記電子ビームが照射された照射領域の各々の照射スポットから放出された放出物の放出量を前記検出器で検出し、検出信号を生成する第１検出工程と、
前記検出器に入る放出物の放出量が予め設定した第１の値となるように、前記光源から前記フォトカソードに到達する光量を第１光源強度範囲内で調整する第１光量調整工程と、
前記検出器に入る放出物の放出量が予め設定した第１の値が得られるまで、前記第１電子ビーム照射工程と、前記第１検出工程と、前記第１光量調整工程とを繰り返す工程と、
前記検出器に入る放出物の放出量が第１の値となった光量調整データを、前記照射領域の第１検出データとして出力する第１出力工程と、
を含み、
第２検出データ出力工程は、
前記照射領域の画像を合成する際の階調値の数または前記照射領域の合成画像における階調値の数および前記第１光源強度範囲に基づき、第１光源強度範囲の各々の光源強度に対して階調範囲内の階調値を割り当て、または、各々の階調値に対して第１光源範囲内の光源強度を割り当てることで光源強度と階調値を関連付けた階調値－光源強度相関値を設定し、前記第１検出データから各々の階調値－光源強度相関値を有する照射スポットの出現頻度を演算する第１ヒストグラム演算工程と、
階調範囲を有効に使えるようにするため、演算したヒストグラムに基づき、前記光源を第２光源強度範囲に設定及び／又は前記検出器に入る放出物の放出量を第２の値に設定する、第２検出条件設定工程と、
設定した第２検出条件に基づき、前記光源からの受光に応じて形成した電子ビームを、前記照射対象の照射領域に照射する第２電子ビーム照射工程と、
前記電子ビームが照射された照射領域の各々の照射スポットから放出された放出物の放出量のデータを前記検出器で検出し、検出信号を生成する第２検出工程と、
前記検出器に入る放出物の放出量が前記第２検出条件の値となるように、前記光源から前記フォトカソードに到達する光量を前記第２検出条件の範囲内で調整する第２光量調整工程と、
前記検出器に入る放出物の放出量が前記第２検出条件の値が得られるまで、前記第２電子ビーム照射工程と、前記第２検出工程と、前記第２光量調整工程とを繰り返す工程と、
前記検出器に入る放出物の放出量が前記第２検出条件の値となった光量調整データを、前記照射領域の第２検出データとして出力する第２出力工程と、
を含む、
検出データの作成方法。
［２］前記第２検出データが、前記照射領域の検出データとして使用される、
上記［１］に記載の検出データの作成方法。
［３］前記第２検出データ出力工程の後に、ｎ－２回の検出データ出力工程を含み、
前記ｎは３または４以上の整数であり、
第ｎ検出データ出力工程は、
前記階調値の数および第ｎ－１検出条件で設定した光源強度範囲に基づき、光源強度範囲の各々の光源強度に対して階調範囲内の階調値を割り当て、または、各々の階調値に対して光源強度範囲内の光源強度を割り当てることで光源強度と階調値を関連付けた階調値－光源強度相関値を設定し、前記第ｎ－１検出データから各々の階調値－光源強度相関値を有する照射スポットの出現頻度を演算する第ｎ－１ヒストグラム演算工程と、
階調範囲を有効に使えるようにするため、演算したヒストグラムに基づき、前記光源を第ｎ光源強度範囲に設定及び／又は前記検出器に入る放出物の放出量を第ｎの値に設定する、第ｎ検出条件設定工程と、
設定した第ｎ検出条件に基づき、前記光源からの受光に応じて形成した電子ビームを、前記照射対象の照射領域に照射する第ｎ電子ビーム照射工程と、
前記電子ビームが照射された照射領域の各々の照射スポットから放出された放出物の放出量のデータを前記検出器で検出し、検出信号を生成する第ｎ検出工程と、
前記検出器に入る放出物の放出量が前記第ｎ検出条件の値となるように、前記光源から前記フォトカソードに到達する光量を前記第ｎ検出条件の範囲内で調整する第ｎ光量調整工程と、
前記検出器に入る放出物の放出量が前記第ｎ検出条件の値が得られるまで、前記第ｎ電子ビーム照射工程と、前記第ｎ検出工程と、前記第ｎ光量調整工程とを繰り返す工程と、
前記検出器に入る放出物の放出量が前記第ｎ検出条件の値となった光量調整データを、前記照射領域の第ｎ検出データとして出力する第ｎ出力工程と、
を含み、
ｎが４以上の整数の場合、前記第ｎ検出データ出力工程は、ｎが３から順番にｎ－２回実施される、
上記［１］に記載の検出データの作成方法。
［４］ｎ番目に出力された検出データが、前記照射領域の検出データとして使用される、
上記［３］に記載の検出データの作成方法。
［５］前記第２光源強度範囲の設定が、
（１）階調値０に相当する光源強度データを有する照射スポットの出現頻度が０の場合、前記第２光源強度範囲の最大値を前記第１光源強度範囲の最大値より小さく設定、
（２）最大階調値に相当する光源強度データを有する照射スポットの出現頻度が０の場合、前記第２光源強度範囲の最小値を前記第１光源強度範囲の最小値より大きく設定、
（３）階調値０に相当する光源強度データを有する照射スポットの出現頻度が０より大きい場合、前記第２光源強度範囲の最大値を前記第１光源強度範囲の最大値より大きく設定、
（４）最大階調値に相当する光源強度データを有する照射スポットの出現頻度が０より大きい場合、前記第２光源強度範囲の最小値を前記第１光源強度範囲の最小値より小さく設定、
からなる群から選択する何れか一つを含む、
上記［１］に記載の検出データ作成方法。
［６］前記第２の値の設定が、
（５）照射スポットの出現頻度のピークの位置を階調値０側に移動する場合は、前記検出器に入る放出物の放出量を前記第１の値より大きく設定、または、
（６）照射スポットの出現頻度のピークの位置を最大階調値側に移動する場合は、前記検出器に入る放出物の放出量を前記第１の値より小さく設定、
を含む、上記［１］に記載の検出データ作成方法。
［７］前記電子線適用装置が、
走査電子顕微鏡、
電子線検査装置、
オージェ電子分光装置、
カソードルミネッセンス装置、
Ｘ線分析装置、
透過電子顕微鏡、または、
走査型透過電子顕微鏡、
である、
上記［１］～［６］の何れか一つに記載の検出データの作成方法。
［８］上記［１］～［６］の何れか一つに記載の検出データの作成方法で得られた検出データから、前記照射対象の照射領域の画像を合成する画像合成工程と、
を含む、電子線適用装置における照射対象の画像合成方法。
［９］上記［１］～［６］の何れか一つに記載の各工程を電子線適用装置の制御部に実行させるためのプログラム。
［１０］
上記［８］に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
［１１］光源と、
前記光源からの受光に応じて、放出可能な電子を生成するフォトカソードと、
前記フォトカソードとの間で電界を形成することができ、形成した電界により前記放出可能な電子を引き出し、電子ビームを形成するアノードと、
電子ビームを照射した照射対象から放出された放出量のデータを検出する検出器と、
制御部と、
を含む、電子線適用装置であって、
前記制御部には、上記［９］に記載のプログラムが格納されている、
電子線適用装置。
［１２］前記制御部が、
前記検出データから、前記照射対象の照射領域の画像を合成する画像合成工程、
を実行するように制御する、上記［１１］に記載の電子線適用装置。
［１３］前記電子線適用装置が、
走査電子顕微鏡、
電子線検査装置、
オージェ電子分光装置、
カソードルミネッセンス装置、
Ｘ線分析装置、
透過電子顕微鏡、または、
走査型透過電子顕微鏡、
である、
上記［１１］に記載の電子線適用装置。
電子線適用装置は、
光源と、
前記光源からの受光に応じて、放出可能な電子を生成するフォトカソードと、
前記フォトカソードとの間で電界を形成することができ、形成した電界により前記放出可能な電子を引き出し、電子ビームを形成するアノードと、
電子ビームを照射した照射対象から放出された放出物の放出量を検出する検出器と、
制御部と、
を含み、
前記検出データの作成方法は、少なくとも２回の検出データ出力工程を含み、
第１検出データ出力工程は、
第１光源強度範囲に設定した前記光源からの受光に応じて形成した電子ビームを、前記照射対象の照射領域に照射する第１電子ビーム照射工程と、
前記電子ビームが照射された照射領域の各々の照射スポットから放出された放出物の放出量を前記検出器で検出し、検出信号を生成する第１検出工程と、
前記検出器に入る放出物の放出量が予め設定した第１の値となるように、前記光源から前記フォトカソードに到達する光量を第１光源強度範囲内で調整する第１光量調整工程と、
前記検出器に入る放出物の放出量が予め設定した第１の値が得られるまで、前記第１電子ビーム照射工程と、前記第１検出工程と、前記第１光量調整工程とを繰り返す工程と、
前記検出器に入る放出物の放出量が第１の値となった光量調整データを、前記照射領域の第１検出データとして出力する第１出力工程と、
を含み、
第２検出データ出力工程は、
前記照射領域の画像を合成する際の階調値の数または前記照射領域の合成画像における階調値の数および前記第１光源強度範囲に基づき、第１光源強度範囲の各々の光源強度に対して階調範囲内の階調値を割り当て、または、各々の階調値に対して第１光源範囲内の光源強度を割り当てることで光源強度と階調値を関連付けた階調値－光源強度相関値を設定し、前記第１検出データから各々の階調値－光源強度相関値を有する照射スポットの出現頻度を演算する第１ヒストグラム演算工程と、
階調範囲を有効に使えるようにするため、演算したヒストグラムに基づき、前記光源を第２光源強度範囲に設定及び／又は前記検出器に入る放出物の放出量を第２の値に設定する、第２検出条件設定工程と、
設定した第２検出条件に基づき、前記光源からの受光に応じて形成した電子ビームを、前記照射対象の照射領域に照射する第２電子ビーム照射工程と、
前記電子ビームが照射された照射領域の各々の照射スポットから放出された放出物の放出量のデータを前記検出器で検出し、検出信号を生成する第２検出工程と、
前記検出器に入る放出物の放出量が前記第２検出条件の値となるように、前記光源から前記フォトカソードに到達する光量を前記第２検出条件の範囲内で調整する第２光量調整工程と、
前記検出器に入る放出物の放出量が前記第２検出条件の値が得られるまで、前記第２電子ビーム照射工程と、前記第２検出工程と、前記第２光量調整工程とを繰り返す工程と、
前記検出器に入る放出物の放出量が前記第２検出条件の値となった光量調整データを、前記照射領域の第２検出データとして出力する第２出力工程と、
を含む、
検出データの作成方法。
［２］前記第２検出データが、前記照射領域の検出データとして使用される、
上記［１］に記載の検出データの作成方法。
［３］前記第２検出データ出力工程の後に、ｎ－２回の検出データ出力工程を含み、
前記ｎは３または４以上の整数であり、
第ｎ検出データ出力工程は、
前記階調値の数および第ｎ－１検出条件で設定した光源強度範囲に基づき、光源強度範囲の各々の光源強度に対して階調範囲内の階調値を割り当て、または、各々の階調値に対して光源強度範囲内の光源強度を割り当てることで光源強度と階調値を関連付けた階調値－光源強度相関値を設定し、前記第ｎ－１検出データから各々の階調値－光源強度相関値を有する照射スポットの出現頻度を演算する第ｎ－１ヒストグラム演算工程と、
階調範囲を有効に使えるようにするため、演算したヒストグラムに基づき、前記光源を第ｎ光源強度範囲に設定及び／又は前記検出器に入る放出物の放出量を第ｎの値に設定する、第ｎ検出条件設定工程と、
設定した第ｎ検出条件に基づき、前記光源からの受光に応じて形成した電子ビームを、前記照射対象の照射領域に照射する第ｎ電子ビーム照射工程と、
前記電子ビームが照射された照射領域の各々の照射スポットから放出された放出物の放出量のデータを前記検出器で検出し、検出信号を生成する第ｎ検出工程と、
前記検出器に入る放出物の放出量が前記第ｎ検出条件の値となるように、前記光源から前記フォトカソードに到達する光量を前記第ｎ検出条件の範囲内で調整する第ｎ光量調整工程と、
前記検出器に入る放出物の放出量が前記第ｎ検出条件の値が得られるまで、前記第ｎ電子ビーム照射工程と、前記第ｎ検出工程と、前記第ｎ光量調整工程とを繰り返す工程と、
前記検出器に入る放出物の放出量が前記第ｎ検出条件の値となった光量調整データを、前記照射領域の第ｎ検出データとして出力する第ｎ出力工程と、
を含み、
ｎが４以上の整数の場合、前記第ｎ検出データ出力工程は、ｎが３から順番にｎ－２回実施される、
上記［１］に記載の検出データの作成方法。
［４］ｎ番目に出力された検出データが、前記照射領域の検出データとして使用される、
上記［３］に記載の検出データの作成方法。
［５］前記第２光源強度範囲の設定が、
（１）階調値０に相当する光源強度データを有する照射スポットの出現頻度が０の場合、前記第２光源強度範囲の最大値を前記第１光源強度範囲の最大値より小さく設定、
（２）最大階調値に相当する光源強度データを有する照射スポットの出現頻度が０の場合、前記第２光源強度範囲の最小値を前記第１光源強度範囲の最小値より大きく設定、
（３）階調値０に相当する光源強度データを有する照射スポットの出現頻度が０より大きい場合、前記第２光源強度範囲の最大値を前記第１光源強度範囲の最大値より大きく設定、
（４）最大階調値に相当する光源強度データを有する照射スポットの出現頻度が０より大きい場合、前記第２光源強度範囲の最小値を前記第１光源強度範囲の最小値より小さく設定、
からなる群から選択する何れか一つを含む、
上記［１］に記載の検出データ作成方法。
［６］前記第２の値の設定が、
（５）照射スポットの出現頻度のピークの位置を階調値０側に移動する場合は、前記検出器に入る放出物の放出量を前記第１の値より大きく設定、または、
（６）照射スポットの出現頻度のピークの位置を最大階調値側に移動する場合は、前記検出器に入る放出物の放出量を前記第１の値より小さく設定、
を含む、上記［１］に記載の検出データ作成方法。
［７］前記電子線適用装置が、
走査電子顕微鏡、
電子線検査装置、
オージェ電子分光装置、
カソードルミネッセンス装置、
Ｘ線分析装置、
透過電子顕微鏡、または、
走査型透過電子顕微鏡、
である、
上記［１］～［６］の何れか一つに記載の検出データの作成方法。
［８］上記［１］～［６］の何れか一つに記載の検出データの作成方法で得られた検出データから、前記照射対象の照射領域の画像を合成する画像合成工程と、
を含む、電子線適用装置における照射対象の画像合成方法。
［９］上記［１］～［６］の何れか一つに記載の各工程を電子線適用装置の制御部に実行させるためのプログラム。
［１０］
上記［８］に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
［１１］光源と、
前記光源からの受光に応じて、放出可能な電子を生成するフォトカソードと、
前記フォトカソードとの間で電界を形成することができ、形成した電界により前記放出可能な電子を引き出し、電子ビームを形成するアノードと、
電子ビームを照射した照射対象から放出された放出量のデータを検出する検出器と、
制御部と、
を含む、電子線適用装置であって、
前記制御部には、上記［９］に記載のプログラムが格納されている、
電子線適用装置。
［１２］前記制御部が、
前記検出データから、前記照射対象の照射領域の画像を合成する画像合成工程、
を実行するように制御する、上記［１１］に記載の電子線適用装置。
［１３］前記電子線適用装置が、
走査電子顕微鏡、
電子線検査装置、
オージェ電子分光装置、
カソードルミネッセンス装置、
Ｘ線分析装置、
透過電子顕微鏡、または、
走査型透過電子顕微鏡、
である、
上記［１１］に記載の電子線適用装置。
【発明の効果】
【0012】
本出願で開示する電子線適用装置における検出データの作成方法および照射対象の画像合成方法、プログラム、記録媒体、並びに、電子線適用装置を用いることで、電子線適用装置自体が、階調範囲を有効に使用した検出データを出力できる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図10】図１０は図面代用写真である。図１０Ａは、比較例２において検出器５から出力された検出信号に基づくＳＥＭ像を示す。図１０Ｂは、比較例２において第１検出データに基づき合成した画像を示す。図１０Ｃは、比較例２において第１検出データの光源強度を反転することで合成した画像（ＳＥＭ相当画像）を示す。
【図11】図１１は図面代用写真である。図１１Ａは、実施例２において検出器５から出力された検出信号に基づくＳＥＭ像を示す。図１１Ｂは、実施例２において第１検出データに基づき合成した画像を示す。図１１Ｃは、実施例２において第１検出データの光源強度を反転することで合成した画像（ＳＥＭ相当画像）を示す。
【図14】図１４は図面代用写真である。図１４Ａは、実施例３において検出器５から出力された検出信号に基づくＳＥＭ像を示す。図１４Ｂは、実施例３において第１検出データに基づき合成した画像を示す。図１４Ｃは、実施例３において第１検出データの光源強度を反転することで合成した画像（ＳＥＭ相当画像）を示す。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、図面を参照しつつ、電子線適用装置における検出データの作成方法（以下、「検出データ作成方法」と記載することがある。）および照射対象の画像合成方法、プログラム、記録媒体、並びに、電子線適用装置について詳しく説明する。なお、本明細書において、同種の機能を有する部材には、同一または類似の符号が付されている。そして、同一または類似の符号の付された部材について、繰り返しとなる説明が省略される場合がある。
【0015】
また、図面において示す各構成の位置、大きさ、範囲などは、理解を容易とするため、実際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、本出願における開示は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。
【0016】
（電子線適用装置および検出データ作成方法の実施形態）
図１～図９を参照して、電子線適用装置および検出データ作成方法の実施形態について説明する。図１は、実施形態に係る電子線適用装置１を模式的に示す図である。図２Ａ乃至図２Ｄは従来の電子線適用装置における検出感度の調整の概略を示す図である。図３Ａ乃至図３Ｃは、本出願で開示する検出データ作成方法を説明するための図である。図４は、検出データ作成方法のフローチャートである。図５は第１（第ｎ）ヒストグラム演算工程で演算するヒストグラムの一例を示す図である。図６乃至図９は、第２検出条件設定工程の概略を説明するための図である。
図１～図９を参照して、電子線適用装置および検出データ作成方法の実施形態について説明する。図１は、実施形態に係る電子線適用装置１を模式的に示す図である。図２Ａ乃至図２Ｄは従来の電子線適用装置における検出感度の調整の概略を示す図である。図３Ａ乃至図３Ｃは、本出願で開示する検出データ作成方法を説明するための図である。図４は、検出データ作成方法のフローチャートである。図５は第１（第ｎ）ヒストグラム演算工程で演算するヒストグラムの一例を示す図である。図６乃至図９は、第２検出条件設定工程の概略を説明するための図である。
【0017】
図１に示す電子線適用装置１の実施形態は、光源２と、フォトカソード３と、アノード４と、検出器５と、制御部６と、を少なくとも含んでいる。なお、図１には、電子線適用装置１が電子銃部分１ａと相手側装置１ｂ（電子線適用装置１から電子銃部分１ａを除いた部分）に分けて形成した例が示されている。代替的に、電子線適用装置１は一体的に形成されてもよい。また、電子線適用装置１は、任意付加的に、フォトカソード３とアノード４との間に電界を発生させるための電源７、電子ビームＢを照射対象Ｓ上で走査するための電子ビーム偏向装置８を設けてもよい。更に、図示は省略するが、電子線適用装置１の種類に応じた公知の構成部材を含んでもよい。
【0018】
光源２は、フォトカソード３に励起光Ｌを照射することで、電子ビームＢを射出できるものであれば特に制限はない。光源２は、例えば、高出力（ワット級）、高周波数（数百ＭＨｚ）、超短パルスレーザー光源、比較的安価なレーザーダイオード、ＬＥＤ等があげられる。照射する励起光Ｌは、パルス光、連続光のいずれでもよく、目的に応じて適宜調整すればよい。なお、図１に示す例では、光源２が、真空チャンバーＣＢ外に配置され励起光Ｌが、フォトカソード３の第１面（アノード４側の面）側に照射されている。代替的に、光源２を真空チャンバーＣＢ内に配置してもよい。また、励起光Ｌは、フォトカソード３の第２面（アノード４とは反対側の面）側に照射されてもよい。
【0019】
フォトカソード３は、光源２から照射される励起光Ｌの受光に応じて、放出可能な電子を生成する。フォトカソード３が励起光Ｌの受光に応じて放出可能な電子を生成する原理は公知である（例えば、特許第５８０８０２１号公報等を参照）。
【0020】
フォトカソード３は、石英ガラスやサファイアガラス等の基板と、基板の第１面（アノード４側の面）に接着したフォトカソード膜（図示は省略）で形成されている。フォトカソード膜を形成するためのフォトカソード材料は、励起光を照射することで放出可能な電子を生成できれば特に制限はなく、ＥＡ表面処理が必要な材料、ＥＡ表面処理が不要な材料等が挙げられる。ＥＡ表面処理が必要な材料としては、例えば、ＩＩＩ－Ｖ族半導体材料、ＩＩ－ＶＩ族半導体材料が挙げられる。具体的には、ＡｌＮ、Ｃｅ２Ｔｅ、ＧａＮ、１種類以上のアルカリ金属とＳｂの化合物、ＡｌＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＡｓ等およびそれらの混晶等が挙げられる。その他の例としては金属が挙げられ、具体的には、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｎｂ、ＬａＢ６、ＳｅＢ６、Ａｇ等が挙げられる。前記フォトカソード材料をＥＡ表面処理することでフォトカソード３を作製することができ、該フォトカソード３は、半導体のギャップエネルギーに応じた近紫外－赤外波長領域で励起光の選択が可能となるのみでなく、電子ビームの用途に応じた電子ビーム源性能（量子収量、耐久性、単色性、時間応答性、スピン偏極度）が半導体の材料や構造の選択により可能となる。
【0021】
また、ＥＡ表面処理が不要な材料としては、例えば、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｙ等の金属単体、或いは、合金、金属化合物、又は、ダイアモンド、ＷＢａＯ、Ｃｓ２Ｔｅ等が挙げられる。ＥＡ表面処理が不要であるフォトカソードは、公知の方法（例えば、特許第３５３７７７９号等を参照）で作製すればよい。特許第３５３７７７９号に記載の内容は参照によりその全体が本明細書に含まれる。
【0022】
なお、本明細書中における「フォトカソード」と「カソード」との記載に関し、電子ビームを射出するという意味で記載する場合には「フォトカソード」と記載し、「アノード」の対極との意味で記載する場合には「カソード」と記載することがあるが、符号に関しては、「フォトカソード」および「カソード」のいずれの場合でも３を用いる。
【0023】
アノード４は、カソード３と電界を形成できるものであれば特に制限はなく、電子銃の分野において一般的に用いられているアノード４を使用すればよい。カソード３とアノード４との間で電界を形成することで、励起光Ｌの照射によりフォトカソード３に生成した放出可能な電子を引き出し、電子ビームＢを形成する。
【0024】
図１には、カソード３とアノード４との間に電界を形成するため、電源７をカソード３に接続した例が示されているが、カソード３とアノード４との間に電位差が生じれば電源７の配置に特に制限はない。
【0025】
検出器５は、電子ビームＢを照射した照射対象Ｓから放出された放出物ＳＢの放出量を検出する。放出物ＳＢは、電子ビームＢを照射することで照射対象Ｓから発せられる信号を意味し、例えば、二次電子、反射電子、特性Ｘ線、オージェ電子、カソードルミネセンス、透過電子等が挙げられる。検出器５は、これらの放出物ＳＢの放出を検出できるものであれば特に制限はなく、公知の検出器・検出方法を用いればよい。
【0026】
次に、図２および図３を参照し、本出願で開示する検出データ作成方法（換言すると、制御部６の制御内容）で作成したデータが、照射領域Ｒの検出データとして使用できる理由について説明する。図２Ａは照射対象Ｓをフォトカソード３側から見た図である。図２Ａに示す電子線適用装置１は、照射対象Ｓの照射領域Ｒに対し、電子ビームＢを偏向しながらライン状に照射する。図２Ａの符号Ｐで表される〇は、照射対象Ｓに照射される各々の電子ビームを表す。なお、図２Ａでは、各々の電子ビームＰの一部のみ表示している。また、符号Ｐに示す各々の電子ビームが照射される照射領域を「照射スポットＰ」と記載することがある。照射領域Ｒに例えば回路Ｃ等の凹凸が形成され、照射する電子ビームＢの強度が同じ場合、凹凸部分から放出される放出物ＳＢの放出量は他の部分と異なる。つまり、照射スポットＰ単位で放出物ＳＢの放出量を測定できる。したがって、図２Ｂに示すように、照射スポットＰ単位で照射対象Ｓから放出された放出物ＳＢの放出量を時系列（Ｘ）に検出器５で検出すると、凹凸部分は検出器５に入る放出物の放出量の違いに基づき、検出信号の強度（Ｚ）の差として検出できる（以下、この検出方法を採用した電子線適用装置を、「従来の電子線適用装置」と記載することがある。）。
【0027】
ところで、従来の電子線適用装置１では、照射領域Ｒのある部分の放出物ＳＢの放出量の強度が検出器５の処理可能な信号の最大値（ダイナミックレンジの上限値、図２Ｂに示す例では縦軸の１０。）を超えると、図２Ｂの黒色矢印に示すように、本来得られるはずのピークが検出できない場合がある。その場合、従来の電子線適用装置１では、本来得られるはずのピークが検出できるように、検出器５の検出感度を調整している。しかしながら、本来得られるはずのピークが検出できるように検出感度を調整する（下げる）と、図２Ｂの黒色矢印に示すピークは図２Ｃに示すように検出できるものの、白抜き矢印に示すピークは、検出強度が下がるという問題がある。
【0028】
そのため、従来の電子線適用装置１では、図２Ｄに示すように、図２Ｂに示すデータの中でダイナミックレンジの範囲内のデータはそのまま用い、図２Ｂでダイナミックレンンジを超えたデータ部分に関しては検出感度を下げた図２Ｃに示すデータを用いて合成する場合もある。しかしながら、その場合、例えば、図２Ｄに示す例では、矢印および白抜き矢印のピークはほぼ同じになり、実際の照射領域Ｒの状態を正確に反映していないという問題がある。
【0029】
一方、本出願で開示する検出データ作成方法では、図３Ａに示すように、検出器５に入る放出物ＳＢの放出量が予め設定した値となるように、光源２からフォトカソード３に到達する光量を調整する。図３Ａは、検出器５に入る放出物ＳＢの放出量の予め設定した値が、照射領域Ｒの場所を問わず同一（換言すると、検出信号の強度Ｚが同一。図３Ａに示す例では強度Ｚが５。）となる例を示している。照射領域Ｒに凹凸があるにもかかわらず検出信号の信号強度が同一になるということは、図３Ｂに示すように、照射領域Ｒの凹凸に応じて光源２からフォトカソード３に到達する光量を調整していることになる。図２Ｃ、図３Ａおよび図３Ｂを参照しながらより具体的に説明する。例えば、図２Ｃの従来の電子線適用装置で検出信号の強度Ｚが１の照射スポットＰから、図３Ａに示す強度Ｚが５の検出信号を得るためには、照射スポットＰに照射する電子ビームＰを強く、換言すると、フォトカソード３に到達する光量を多くする必要がある。一方、図２Ｃの従来の電子線適用装置で検出信号の強度Ｚが９の照射スポットＰから、図３Ａに示す強度Ｚが５の検出信号を得るためには、照射スポットＰに照射する電子ビームＰを弱く、換言するとフォトカソード３に到達する光量を少なくする必要がある。つまり、図３Ｂに示す光源強度（Ｌｉｇｈｔ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）データは、図２Ｃに示す検出信号の強度Ｚのデータと強弱を反転したデータとなる。したがって、図３Ａに示す検出信号の信号強度が同じとなるように、フォトカソード３に到達する光量を調整した図３Ｂに示す光量調整データは、照射領域Ｒの試料状態を反映したデータとなる。そのため、光量調整データは、照射領域Ｒの検出データとして使用できる。なお、図２Ａでは回路等の凹凸を例に説明をしたが、本出願で開示する検出データ作成方法は、元素組成差、元素の分布、形状、物性等、試料の状態に応じて放出物ＳＢの放出量が変わるものであれば使用可能である。
【0030】
電子線適用装置１が、例えば、半導体回路等の検査を行う電子線検査装置の場合、検出データは上記のとおり照射領域Ｒの試料状態を反映したデータであることから、検出データに基づき半導体回路の欠陥の有無等を検査できる。また、電子線適用装置１が走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）の場合、検出データに基づき照射領域Ｒの画像を合成できる。なお、検出データは照射領域Ｒの試料状態を反映したデータであることから、画像合成の際には、照射領域Ｒの試料状態を正確に反映するように合成すればよいが、必要に応じて図２Ｄに示すように一部加工して合成してもよい。合成した画像が、検出データをどの様に反映した画像であるのか明らかであれば、画像の合成方法に特に制限はない。
【0031】
なお、図３Ａは検出器５に入る放出物ＳＢの放出量（検出信号の信号強度）の予め設定した値が照射領域Ｒの場所を問わず同一の例を示しているが、予め設定した値は同一でなくてもよい。例えば、図３Ｃのａおよびｂに示すように、照射領域Ｒが明らかに異なる試料状態の領域を含む場合は、領域に応じた異なる値を予め設定した値としてもよい。
【0032】
また、電子線適用装置１が走査電子顕微鏡の場合、照射領域Ｒがチャージアップすることを避けるため、特定の領域に照射する電子ビームの量を少なくしたい場合がある。後述する検出データ作成方法に記載のとおり、制御部６は、検出器５に入る放出物ＳＢの放出量が予め設定した値となるまで、電子ビーム照射工程と、検出工程と、光量調整工程とを繰り返す。つまり、制御部６は、検出信号に基づき光量をフィードバック制御していることから、電子ビームＢの照射位置、検出信号および光量の関係を常に記憶できる。したがって、特定の領域のみ検出器５に入る放出物ＳＢの放出量が異なる（換言すると、検出信号強度が異なる）ようにしても、記憶した電子ビームＢの照射位置、検出信号および光量の関係に基づき検出データを解析することで、照射領域Ｒの試料状態を反映したデータが得られる。
【0033】
上記実施形態は、電子線適用装置１として走査電子顕微鏡および電子線検査装置の例を用いて説明したが、電子線適用装置１は、二次電子、反射電子、特性Ｘ線、オージェ電子、カソードルミネセンス、透過電子を検出できるものであれば特に制限はない。走査電子顕微鏡および電子線検査装置以外の電子線適用装置１としては、例えば、オージェ電子分光装置、カソードルミネッセンス装置、Ｘ線分析装置、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）、走査型透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）等が挙げられる。
【0034】
なお、図２Ａには、照射対象Ｓの照射領域Ｒに、電子ビームＢを偏向しながら照射する走査型の電子線適用装置の例が示されている。代替的に、光源２からフォトカソード３に照射される励起光Ｌの位置を走査してもよい。更に代替的に、フォトカソード３に複数の励起光が同時に照射されるようにしてもよい。励起光Ｌを走査、或いは、複数の励起光Ｌが同時に照射される場合でも、照射領域Ｒから放出された放出物ＳＢの放出量が予め設定した値となるように、光源２からフォトカソード３に到達する光量を調整することで、照射領域Ｒの試料状態を反映した光量調整データが得られる。
【0035】
次に、図４乃至図９を参照して、本出願で開示する検出データ作成方法および特許文献２に記載の検出データ作成方法との違いを詳しく説明する。本出願で開示する検出データ作成方法は、第１検出データ出力工程および第２検出データ出力工程の、少なくとも２回の検出データ出力工程を含む。
【0036】
第１検出データ出力工程は、第１電子ビーム照射工程（ＳＴ１ａ）と、第１検出工程（ＳＴ１ｂ）と、第１光量調整工程（ＳＴ１ｃ）と、第１出力工程（ＳＴ１ｄ）と、を含む。
【0037】
第１電子ビーム照射工程（ＳＴ１ａ）は、第１光源強度範囲に設定した光源２からの受光に応じて形成した電子ビームＢを、照射対象Ｓの照射領域Ｒに照射する。第１光源強度範囲は、光源２が取り得る強度範囲内であれば特に制限はない。後述するとおり、光源強度範囲を変更して第２検出データ出力工程を実施する場合があることを考慮すると、例えば、光源２が取り得る強度範囲を１００％とした場合、光源２の強度範囲の下限値を０から５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％大きくし、光源２の強度の上限値を最大値から５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％小さくしてもよい。
【0038】
第１検出工程（ＳＴ１ｂ）は、電子ビームＢが照射された照射領域Ｓから放出された放出物ＳＢの放出量を検出器５で検出し、第１検出信号を生成する。第１光量調整工程（ＳＴ１ｃ）は、検出器５に入る放出物ＳＢの放出量が予め設定した第１の値となるように、光源２からフォトカソード３に到達する光量を調整する。第１の値は、検出器５に入る放出物ＳＢの放出量が、検出器５のダイナミックレンジ内であれば特に制限はない。後述するとおり、検出器５に入る放出物ＳＢの放出量を変更して第２検出データ出力工程を実施する場合があることを考慮すると、例えば、検出器５のダイナミックレンジを１００％とした場合、ダイナミックレンジの中央値、或いは、中央値から５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％低感度側の値、或いは、中央値から５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％高感度側の値、等が挙げられる。なお、第１光量調整工程は、光源２からフォトカソード３に到達する光量を第１光源強度範囲内で調整できれば特に制限はない。例えば、光源２のパワーを直接制御することで光量を調整すればよい。また、光源２とフォトカソード３との間に液晶シャッター等の光量調整部材２１を配置し、制御部６が光量調整部材２１を制御することでフォトカソード３に到達する光量を調整してもよい。制御部６が光量調整部材２１を制御する場合は、光量調整部材２１の調整データが照射領域Ｒの試料状態を反映したデータとなる。
【0039】
第１電子ビーム照射工程（ＳＴ１ａ）と、第１検出工程（ＳＴ１ｂ）と、第１光量調整工程（ＳＴ１ｃ）は、検出器５に入る放出物ＳＢの放出量が予め設定した第１の値が得られるまで繰り返せばよい。第１出力工程（ＳＴ１ｄ）は、検出器５に入る放出物ＳＢの放出量が予め設定した第１の値となった光量調整データを、照射領域Ｒの第１検出データとして出力する。
【0040】
第２検出データ出力工程は、第１ヒストグラム演算工程（ＳＴ２ａ）と、第２検出条件設定工程（ＳＴ２ｂ）と、第２電子ビーム照射工程（ＳＴ２ｃ）と、第２検出工程（ＳＴ２ｄ）と、第２光量調整工程（ＳＴ２ｅ）と、第２出力工程（ＳＴ２ｆ）と、を含む。
【0041】
図５を参照し、第１ヒストグラム演算工程（ＳＴ２ａ）を説明する。図５は、照射領域Ｒ（照射スポットＰの集合体）の画像を実際に合成する際の階調値の数が０～２５５の２５６個、第１光源強度範囲が０ｍＷ～４５０ｍＷの例が示されている。第１ヒストグラム演算工程（ＳＴ２ａ）は、照射領域Ｒの画像を合成する際の階調値の数および第１光源強度範囲に基づき、第１光源強度範囲の各々の光源強度に対して階調範囲内の階調値を割り当て、または、各々の階調値に対して第１光源強度範囲内の光源強度を割り当てることで光源強度と階調値を関連付けた階調値－光源強度相関値を設定する。
【0042】
なお、本明細書において『「画像を合成する際の階調値」の「数」』とは、「画像を合成することを想定して使用者が設定した階調値」の「数」を意味する。つまり、本明細書において「画像を合成する際」と記載した場合、画像は実際には合成されない。一方、本明細書において、実際に画像を合成した場合は「合成画像」と記載する。
【0043】
なお、特許文献２に記載の第１検出データに基づき合成した合成画像における階調値を用いて、上記と同様の手順により光源強度と階調値を関連付けた階調値－光源強度相関値を設定し、ヒストグラムを演算してもよい。つまり、本明細書において「階調値－光源強度相関値」の「階調値」は、「画像を合成する際の階調値」と「合成画像における階調値」の両方を含む概念である。そして、ヒストグラムとして可視化した際には、「画像を合成する際の階調値」と「合成画像における階調値」は、横軸としては同じになる。したがって、ヒストグラムを表す図においては、「画像を合成する際の階調値」と「合成画像における階調値」の何れも“ｇｒａｙｓｃａｌｅ ｓｈａｄｅ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｐｉｘｅｌ”と記載する。また、ヒストグラムを表す図の縦軸については、横軸が「画像を合成する際の階調値」の場合は照射スポットＰの出現頻度（Ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｓｐｏｔ Ｐ）と記載し、横軸が「合成画像における階調値」の場合は画素の出現頻度（Ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｐｉｘｅｌｓ）と記載する。
【0044】
先ず、第１光源強度範囲の各々の光源強度に対して階調範囲内の階調値を割り当てることで、階調値－光源強度相関値を設定する例を説明する。上記のとおり、光源強度（Ｌｉｇｈｔ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）データは、従来の電子線適用装置で得られる検出信号の強度Ｚのデータを反転したデータとなる。したがって、図５に示す例では、第１光源強度範囲の最大値である４５０ｍＷの光源強度を、実際に画像を合成する際の階調値０（Ｂｌａｃｋ）と設定し、第１光源強度範囲の最小値である０ｍＷの光源強度を、実際に画像を合成する際の階調値２５５（Ｗｈｉｔｅ）と設定し、第１光源強度範囲の各々の光源強度データに対して階調値を割り当てる。なお、本明細書において「各々の光源強度データに対して階調値を割り当てる」と記載した場合、割り当てられる階調値は整数でなくてもよい。例えば、図５に示す例では、４５０ｍＷに対して階調値０；３６０ｍＷに対して階調値５１；２７０ｍＷに対して階調値１０２；１８０ｍＷに対して階調値１５３；９０ｍＷに対して階調値２０４；０ｍＷに対して階調値２５５；が割り当てられる。図示は省略されているが、より細かく見ると、４４９ｍＷに対して階調値０．５７；４４８ｍＷに対して階調値１．１３；等、光源強度が１ｍＷ減少する毎に階調値０．５６６が加算されるように割り当てられる。また、本明細書において「各々の光源強度データに対して階調値を割り当てる」と記載した場合、光源強度データを区分する数は、階調値の数より多ければ特に制限はない。例えば、図５に示す例では、光源強度１ｍＷ毎に階調値を割り当てているが、光源強度０．５ｍＷ毎、あるいは、光源強度１．５ｍＷ毎に、階調値を割り当ててもよい。
【0045】
次に、各々の階調値に対して第１光源強度範囲内の光源強度を割り当てることで、階調値－光源強度相関値を設定する例を説明する。図５に示す例では、実際に画像を合成する際の階調値０（Ｂｌａｃｋ）に対して第１光源強度範囲の最大値である４５０ｍＷを設定し、実際に画像を合成する際の階調値２５５（Ｗｈｉｔｅ）に対して第１光源強度範囲の最小値である０ｍＷを設定し、階調値の各々に対して光源強度データを割り当てる。例えば、図５に示す例では、階調値０に対して４５０ｍＷ；階調値５１に対して３６０ｍＷ；階調値１０２に対して２７０ｍＷ；階調値１５３に対して１８０ｍＷ；階調値２０４に対して９０ｍＷ；階調値２５５に対して０ｍＷ；が割り当てられる。図示は省略されているが、より細かく見ると、階調値１に対して４４８．２４ｍＷ；階調値２に対して４４６．４７ｍＷ；等、階調値が１大きくなる毎に光源強度が１．７６５ｍＷ減少するように割り当てられる。
【0046】
図５に示す例では、横軸は第１光源強度範囲内の光源強度と階調値を関連付けた階調値－光源強度相関値となっている。したがって、照射スポットＰ毎の光源強度データに基づき、照射スポットＰの出現頻度を演算することで、図５に示すように、実際に画像を合成することなく、第１検出データから画像を合成する際の各階調値に相当する照射スポットＰの出現頻度を演算することができる。
【0047】
また、後述する「電子線適用装置における照射対象の画像合成方法の実施形態」に記載のとおり、照射スポットＰの光源強度とＳＥＭ像とは関連付けられている。したがって、「合成画像における階調値」に基づき画素の出現頻度を演算することは、図５に示す照射スポットＰの出現頻度と実質的に同じことを意味する。
【0048】
図５に示す例では、第１検出データから照射領域Ｒの画像を実際に合成する場合、階調値が小さい（Ｂｌａｃｋ）側と、階調値が大きい（Ｗｈｉｔｅ）側が使用されていないことを意味している。なお、「画像を合成する際の階調値」を用いて照射スポットＰの出現頻度を演算した場合は、第１検出データから直接ヒストグラム演算工程を実施できることから、ヒストグラム演算工程を迅速に実施できる。一方、第１検出データに基づき画像を合成し、合成画像における階調値を用いて画素のヒストグラムを演算した場合は、合成画像を使用者が確認した上でヒストグラム演算工程を実施できる。また、図５に示す例では、階調値０が第１光源強度範囲の最大値４５０ｍＷ、階調値の最大値２５５が第１光源強度の最小値である０ｍＷとなるように設定しているが、当該例に限定されるものではない。例えば、階調値０が第１光源強度範囲の最大値側の値（例えば４４０ｍＷ）、階調値の最大値２５５が第１光源強度の最小値側の値（例えば１０ｍＷ）等、本出願で開示する技術思想の範囲内であれば、第１光源強度範囲の両端の数値と階調値の両端の数値が多少ずれていても問題はない。
【0049】
図５は、第１ヒストグラム演算工程の概略を説明するための図である。第１ヒストグラム演算工程（ＳＴ２ａ）において、図５に示すような作業者が視認できるグラフの作成は必須ではないが、電子線適用装置１の使用者が視認できるように、図５に示すような可視化したヒストグラムグラフを作成してもよい。代替的に、光量調整データに基づき画像を合成した際に階調範囲のどの部分が有効に使用されていないかという情報（図５に示す例では、光源強度約０～９０ｍＷおよび約３８０ｍＷ～４５０ｍＷ、階調値０～約４０および約２０５～２５５等の情報。）のみを提供し、提供された情報に基づき第２検出条件設定工程を実施してもよい。また、図５は、階調範囲が２５６個の階調値の例を示しているが、階調範囲に含まれる階調値の数は２５６個に限定されない。階調値の数は、当該技術分野で一般的な数を用いればよく、例えば、１２８個、５１２個、１０２４個、２０４８個、４０９６個等であってもよい。
【0050】
第２検出条件設定工程（ＳＴ２ｂ）は、検出データから画像を合成する場合に階調範囲を有効に使えるようにするため、演算したヒストグラムに基づき、光源２を第２光源強度範囲に設定、及び／又は、検出器５に入る放出物ＳＢの放出量を第２の値に設定する。
【0051】
先ず、図６Ａ、図６Ｂ、図７Ａおよび図７Ｂを参照し、光源２を第１光源強度範囲から第２光源強度範囲に設定する例について説明する。なお、図６Ａ、図６Ｂ、図７Ａおよび図７Ｂに示す例では、検出器５に入る放出物ＳＢの放出量は第１の値から変更されない。図６Ａに示す例では、第１光源強度範囲が光源２の取り得る最大の強度範囲、例えば、０ｍＷ～４５０ｍＷと仮定する。そして、照射スポットＰの光源強度データ４５０ｍＷに相当する階調値を０、照射スポットＰの光源強度データ０ｍＷに相当する階調値を最大階調値２５５に設定している。第１光源強度範囲内で光源強度を調整することで得られたヒストグラムをＨ１と規定する。図６Ａに示す例では、ヒストグラムＨ１は、低階調値側（例えば、階調値０～約４０）および高階調値側（例えば、２０５～２５５）が使用されていない。したがって、図６Ａに示す例では、第２光源強度範囲を以下の（１）または（２）に記載のように設定すればよい。
（１）階調値０（Ｂｌａｃｋ）に相当する光源強度データを有する照射スポットＰの出現頻度が０の場合、第２光源強度範囲の最大値を第１光源強度範囲の最大値より小さく設定する。例えば、図６Ａに示す例では、階調値０～約４０（つまり、第１光源強度範囲の大きい側）が有効に使用されていない。そのため、第２光源強度範囲の最大値を、例えば、３８０ｍＷに設定する。
（２）最大階調値（２５５）に相当する光源強度データを有する照射スポットＰの出現頻度が０の場合、第２光源強度範囲の最小値を第１光源強度範囲の最小値より大きく設定する。例えば、図６Ａに示す例では、階調値約２０５～２５５（つまり、第１光源強度範囲の小さい側）が有効に使用されていない。そのため、第２光源強度範囲の最小値を、例えば、９０ｍＷに設定する。
（１）階調値０（Ｂｌａｃｋ）に相当する光源強度データを有する照射スポットＰの出現頻度が０の場合、第２光源強度範囲の最大値を第１光源強度範囲の最大値より小さく設定する。例えば、図６Ａに示す例では、階調値０～約４０（つまり、第１光源強度範囲の大きい側）が有効に使用されていない。そのため、第２光源強度範囲の最大値を、例えば、３８０ｍＷに設定する。
（２）最大階調値（２５５）に相当する光源強度データを有する照射スポットＰの出現頻度が０の場合、第２光源強度範囲の最小値を第１光源強度範囲の最小値より大きく設定する。例えば、図６Ａに示す例では、階調値約２０５～２５５（つまり、第１光源強度範囲の小さい側）が有効に使用されていない。そのため、第２光源強度範囲の最小値を、例えば、９０ｍＷに設定する。
【0052】
そして、上記第１ヒストグラム演算工程に基づき設定した第２光源強度範囲（例えば、９０ｍＷ～３８０ｍＷ）で第２検出データ出力工程を実施する。第１検出データ出力工程を実施した第１光源強度範囲から第２光源強度範囲に変更した上で第２検出データ出力工程を実施することは、特許文献２に記載されていない新規の工程である。
【0053】
第２検出データ出力工程を実施後は、任意付加的に、第２ヒストグラム演算工程を実施してもよい。第２ヒストグラム演算工程は、階調値の数および第２検出条件で設定した光源強度範囲に基づき、光源強度範囲の各々の光源強度に対して階調範囲内の階調値を割り当て、または、各々の階調値に対して光源強度範囲内の光源強度を割り当てることで光源強度と階調値を関連付けた階調値－光源強度相関値を設定し、第２検出データから階調値－光源強度相関値を有する照射スポットＰの出現頻度を演算すればよい。第２ヒストグラム演算工程は、第２検出条件で設定した光源強度範囲を用いること以外は、第１ヒストグラム演算工程と手順は同じである。図６Ｂに、第２光源強度範囲の最大値である３８０ｍＷを階調値０に設定し、第２光源強度範囲の最小値である９０ｍＷに最大階調値２５５を設定したヒストグラムＨ２の例を示す。なお、図６Ｂに示すヒストグラムＨ２は、第１光源強度範囲を第２光源強度範囲に変更することで計算により得られたグラフではない。図６Ｂに示すヒストグラムＨ２は、第２検出条件として第２光源強度範囲を設定した上で、第２電子ビーム照射工程（ＳＴ２ｃ）と、第２検出工程（ＳＴ２ｄ）と、第２光量調整工程（ＳＴ２ｅ）と、第２出力工程（ＳＴ２ｆ）により得られた第２検出データに基づいて演算する必要がある。
【0054】
図７Ａおよび図７Ｂは、図６Ａおよび図６Ｂに示す例と逆の設定をする例を示している。図７Ａに示す例では、第１光源強度範囲が光源２の取り得る最大の強度範囲（例えば、０ｍＷ～４５０ｍＷと仮定）より小さな範囲（例えば、１５０ｍＷ～３００ｍＷ）で設定されたと仮定する。そして、照射スポットＰの光源強度データ３００ｍＷに相当する階調値を０、照射スポットＰの光源強度データ１５０ｍＷに相当する階調値を最大階調値２５５に設定している。第１光源強度範囲内で光源強度を調整することで得られたヒストグラムをＨ１と規定する。図７Ａに示す例では、ヒストグラムＨ１は、階調値０および最大階調値に相当する光源強度データを有する照射スポットＰの出現頻度が０より大きいことから、所謂白飛び、黒つぶれの状態にある。したがって、図７Ａに示す例では、第２光源強度範囲を以下の（３）または（４）に記載のように設定すればよい。
（３）階調値０（Ｂｌａｃｋ）に相当する光源強度データを有する照射スポットＰの出現頻度が０より大きい場合、第２光源強度範囲の最大値を第１光源強度範囲の最大値より大きく設定する。例えば、第１光源強度範囲の最大値が３００ｍＷの場合、第２光源強度範囲の最大値を３００ｍＷより大きく（図７Ｂに示す例では３８０ｍＷ）することで、図７ＢのＨ２に示すように、黒つぶれ状態が解消できる。
（４）最大階調値（２５５）に相当する光源強度データを有する照射スポットＰの出現頻度が０より大きい場合、第２光源強度範囲の最小値を第１光源強度範囲の最小値より小さく設定する。例えば、第１光源強度範囲の最小値が１５０ｍＷの場合、第２光源強度範囲の最小値を１５０ｍＷより小さく（図７Ｂに示す例では９０ｍＷ）することで、図７ＢのＨ２に示すように、白飛び状態が解消できる。図７Ａおよび図７Ｂに示す例においても、任意付加的に、第２ヒストグラム演算工程を実施してもよい。
（３）階調値０（Ｂｌａｃｋ）に相当する光源強度データを有する照射スポットＰの出現頻度が０より大きい場合、第２光源強度範囲の最大値を第１光源強度範囲の最大値より大きく設定する。例えば、第１光源強度範囲の最大値が３００ｍＷの場合、第２光源強度範囲の最大値を３００ｍＷより大きく（図７Ｂに示す例では３８０ｍＷ）することで、図７ＢのＨ２に示すように、黒つぶれ状態が解消できる。
（４）最大階調値（２５５）に相当する光源強度データを有する照射スポットＰの出現頻度が０より大きい場合、第２光源強度範囲の最小値を第１光源強度範囲の最小値より小さく設定する。例えば、第１光源強度範囲の最小値が１５０ｍＷの場合、第２光源強度範囲の最小値を１５０ｍＷより小さく（図７Ｂに示す例では９０ｍＷ）することで、図７ＢのＨ２に示すように、白飛び状態が解消できる。図７Ａおよび図７Ｂに示す例においても、任意付加的に、第２ヒストグラム演算工程を実施してもよい。
【0055】
上記（１）～（４）に記載の設定は、第１光源強度範囲の設定値および演算したヒストグラムに基づき、何れか一つを含むように設定すればよい。
【0056】
次に、図８および図９を参照し、検出器５に入る放出物ＳＢの放出量を第１の値から第２の値に設定する例について説明する。なお、図８および図９に示す例では、光源２の強度は第１光源強度範囲（図８および図９に示す例では１５０ｍＷ～４５０ｍＷ）から変更されない。そして、照射スポットＰの光源強度データ４５０ｍＷに相当する階調値を０、照射スポットＰの光源強度データ１５０ｍＷに相当する階調値を最大階調値２５５に設定している。図８に示す例では、第１光源強度範囲内で検出器５に入る放出物ＳＢの放出量が第１の値となるように調整することで得られたヒストグラムをＨ３と規定する。図８に示す例では、ヒストグラムＨ３は、低階調値側が使用されていない一方で、高階調値側は所謂白飛び状態になっている。したがって、図８に示す例では、
（５）検出器５に入る放出物ＳＢの放出量を第１の値より大きく設定することで、Ｈ４に示すように照射スポットＰの出現頻度のピークの位置を階調値０側に移動している。
図８に示す例では、検出器５に入る放出物ＳＢの放出量を大きくすることで、低階調値側を有効に使用できるとともに、白飛び状態であった部分もより詳しく照射スポットＰの出現頻度をカウントできる。
（５）検出器５に入る放出物ＳＢの放出量を第１の値より大きく設定することで、Ｈ４に示すように照射スポットＰの出現頻度のピークの位置を階調値０側に移動している。
図８に示す例では、検出器５に入る放出物ＳＢの放出量を大きくすることで、低階調値側を有効に使用できるとともに、白飛び状態であった部分もより詳しく照射スポットＰの出現頻度をカウントできる。
【0057】
検出器５に入る放出物ＳＢの放出量を第１の値より大きくすることで、ヒストグラムＨ３がＨ４の方向にシフトする理由は、以下のとおりである。
（ａ）照射領域Ｒの画像を合成する際の階調値の数および第１光源強度範囲に基づき、各々の光源データに対して設定した階調範囲の各々の階調値は、図８に示す例では変更しない。
（ｂ）同一の照射スポットＰについてみた場合、検出器５に入る放出物ＳＢの放出量が第１の値より大きくなるということは、同一の照射スポットＰに照射する電子ビームが強くなる、換言すると、同一の照射スポットＰから得られる光源強度データが大きくなる。
（ｃ）上記（ａ）に記載のとおり、階調範囲の各々の階調値に対して設定した光源強度データは変更しない。したがって、同一の照射スポットＰから得られた光源強度データが大きくなれば、設定した光源強度データが大きい低階調値側（Ｂｌａｃｋ）側にヒストグラムはシフトする。
（ａ）照射領域Ｒの画像を合成する際の階調値の数および第１光源強度範囲に基づき、各々の光源データに対して設定した階調範囲の各々の階調値は、図８に示す例では変更しない。
（ｂ）同一の照射スポットＰについてみた場合、検出器５に入る放出物ＳＢの放出量が第１の値より大きくなるということは、同一の照射スポットＰに照射する電子ビームが強くなる、換言すると、同一の照射スポットＰから得られる光源強度データが大きくなる。
（ｃ）上記（ａ）に記載のとおり、階調範囲の各々の階調値に対して設定した光源強度データは変更しない。したがって、同一の照射スポットＰから得られた光源強度データが大きくなれば、設定した光源強度データが大きい低階調値側（Ｂｌａｃｋ）側にヒストグラムはシフトする。
【0058】
図９は、図８に示す例と逆の設定をする例を示している。図９に示す例では、第１光源強度範囲（３０ｍＷ～３００ｍＷ）内で検出器５に入る放出物ＳＢの放出量が第１の値となるように調整することで得られたヒストグラムをＨ３と規定する。図９に示す例では、ヒストグラムＨ３は、低階調値側が所謂黒つぶれ状態となっている一方で、高階調値側は使用されていない。したがって、図９に示す例では、
（６）検出器５に入る放出物ＳＢの放出量を第１の値より小さく設定することで、Ｈ４に示すように照射スポットＰの出現頻度のピークの位置を最大階調値側に移動している。
図９に示す例では、検出器５に入る放出物ＳＢの放出量を小さくすることで、高階調値側を有効に使用できるとともに、黒つぶれ状態であった部分もより詳しく照射スポットＰの出現頻度をカウントできる。なお、上記（５）または（６）に記載の第２の値は、演算したヒストグラムに応じて、第１の値からどの程度変更するのか決めればよい。
（６）検出器５に入る放出物ＳＢの放出量を第１の値より小さく設定することで、Ｈ４に示すように照射スポットＰの出現頻度のピークの位置を最大階調値側に移動している。
図９に示す例では、検出器５に入る放出物ＳＢの放出量を小さくすることで、高階調値側を有効に使用できるとともに、黒つぶれ状態であった部分もより詳しく照射スポットＰの出現頻度をカウントできる。なお、上記（５）または（６）に記載の第２の値は、演算したヒストグラムに応じて、第１の値からどの程度変更するのか決めればよい。
【0059】
なお、本明細書において、「検出器に入る放出物の放出量」の設定は、制御部６が行えばよい。制御部６に「検出器に入る放出物の放出量」を設定することで、制御部６は照射領域Ｒを照射する電子ビームＢの強度、換言すると、光源２の強度を制御する。検出器５に入る放出物ＳＢの放出量が第１の値から第２の値になったか否かは、検出器５から出力される検出信号を確認すればよい。
【0060】
第２検出条件設定工程（ＳＴ２ｂ）は、上記（１）～（４）の何れかに記載の第２光源強度範囲の設定と、上記（５）または（６）に記載の第２の値の設定と、を組み合わせてもよい。なお、上記（１）～（６）に記載の第２検出条件の設定は、放出可能な電子の発生源としてフォトカソード３を用いた場合の特有の設定方法であるが、電子線適用装置が一般的に備える画像調整機能を任意付加的に組み合わせてもよい。
【0061】
第２電子ビーム照射工程（ＳＴ２ｃ）は、設定した第２検出条件に基づき、光源２からの受光に応じて形成した電子ビームＢを、照射対象Ｓの照射領域Ｒに照射する。第２検出条件が、第１光源強度範囲を変更していない場合は第１光源強度範囲内で電子ビームＢを形成すればよい。第２検出条件が、第１光源強度範囲から第２光源強度範囲に変更されている場合は、第２光源強度範囲内で電子ビームＢを形成すればよい。
【0062】
第２検出工程（ＳＴ２ｄ）は、電子ビームＢが照射された照射領域Ｓから放出された放出物ＳＢの放出量を検出器５で検出し、検出信号を生成する。
【0063】
第２光量調整工程（ＳＴ２ｅ）は、検出器５に入る放出物ＳＢの放出量が第２検出条件の値となるように、光源２からフォトカソード３に到達する光量を第２検出条件の範囲内で調整する。第２検出条件として検出器５に入る放出物ＳＢの放出量が第１の値から変更されていない場合は第１の値、第２の値に変更されている場合は第２の値となるように、光源２からフォトカソード３に到達する光量を調整する。なお、第２検出条件が、第１光源強度範囲を変更していない場合は第１光源強度範囲内で光量を調整し、第１光源強度範囲から第２光源強度範囲に変更されている場合は第２光源強度範囲内で光量を調整する。光量を調整する具体的方法は、第１光量調整工程（ＳＴ１ｃ）と同じでよい。
【0064】
そして、第２電子ビーム照射工程（ＳＴ２ｃ）と、第２検出工程（ＳＴ２ｄ）と、第２光量調整工程（ＳＴ２ｅ）は、検出器５に入る放出物ＳＢの放出量が第２検出条件の値（第１の値または第２の値）が得られるまで繰り返し実施される。第２出力工程（ＳＴ２ｆ）は、検出器５に入る放出物ＳＢの放出量が第２検出条件の値となった光量調整データを、照射領域Ｒの第２検出データとして出力する。
【0065】
第２出力工程（ＳＴ２ｆ）で出力されたデータは、第２検出条件に基づき得られたデータであることから、第１検出データより階調範囲をより有効に使用したデータと言える。したがって、第２検出データを照射領域Ｒの検出データとして使用できる。なお、第１検出データがほぼ階調範囲を有効に使用している場合もある。その場合、第２検出条件により得られた第２検出データを検証用のデータとして使用することもできる。例えば、第１検出データがほぼ階調範囲を有効に使用している場合、第２検出条件を第１光源強度範囲及び／又は第１の値からわずかに変更して設定することで得られた第２検出データと、第１検出データを比較すればよい。第１検出データが階調範囲を有効に使用していることが検証できれば、第１検出データを照射領域Ｒの検出データとして使用すればよい。検証作業を行う場合は、第２検出データ出力工程の後に、第２検出データを用いて第２ヒストグラム演算工程を実施すればよい。勿論、上記のとおり第２検出データは、第１検出データより階調範囲をより有効に使用したデータであることから、第２検出データを照射領域Ｒの検出データとしてそのまま使用する場合は、第２ヒストグラム演算工程は実施しなくてもよい。
【0066】
また、図示は省略するが、第２検出データ出力工程の後に、ｎ－２回の検出データ出力工程を追加してもよい。ｎは３または４以上の整数である。図４に示す例では、第２検出データ出力工程において、第１検出データ出力工程から検出条件を変更することで、階調範囲を有効に使用したデータが得られる。しかしながら、第２検出データと比較して、更に階調範囲を有効に使用したデータが必要な場合、或いは、階調範囲を有効に使用したデータが得られるか否か検出条件を微調整しながら検証が求められる場合が想定される。第２検出データ出力工程の後に、ｎ－２回の検出データ出力工程を追加することで、更に階調範囲を有効に使用したデータを得たり、そのようなデータが得られるのか検証ができる。ｎは３または４以上の整数であれば特に制限はなく、適宜設定すればよい。
【0067】
第ｎ検出データ出力工程は、
階調値の数および第ｎ－１検出条件で設定した光源強度範囲に基づき、光源強度範囲の各々の光源強度に対して階調範囲内の階調値を割り当て、または、各々の階調値に対して光源強度範囲内の光源強度を割り当てることで光源強度と階調値を関連付けた階調値－光源強度相関値を設定し、第ｎ－１検出データから各々の階調値－光源強度相関値を有する照射スポットＰの出現頻度を演算する第ｎ－１ヒストグラム演算工程と、
階調範囲を有効に使えるようにするため、演算したヒストグラムに基づき、光源２を第ｎ光源強度範囲に設定及び／又は検出器５に入る放出物ＳＢの放出量を第ｎの値に設定する、第ｎ検出条件設定工程と、
設定した第ｎ検出条件に基づき、光源２からの受光に応じて形成した電子ビームＢを、照射対象Ｓの照射領域Ｒに照射する第ｎ電子ビーム照射工程と、
電子ビームが照射された照射領域Ｒの各々の照射スポットＰから放出された放出物の放出量のデータを検出器５で検出し、検出信号を生成する第ｎ検出工程と、
検出器５に入る放出物ＳＢの放出量が第ｎ検出条件の値となるように、光源２からフォトカソード３に到達する光量を第ｎ検出条件の範囲内で調整する第ｎ光量調整工程と、
検出器５に入る放出物ＳＢの放出量が第ｎ検出条件の値が得られるまで、第ｎ電子ビーム照射工程と、第ｎ検出工程と、第ｎ光量調整工程とを繰り返す工程と、
検出器５に入る放出物ＳＢの放出量が第ｎ検出条件の値となった光量調整データを、照射領域Ｒの第ｎ検出データとして出力する第ｎ出力工程と、
を含み、
ｎが４以上の整数の場合、第ｎ検出データ出力工程は、ｎが３から順番にｎ－２回実施される。
階調値の数および第ｎ－１検出条件で設定した光源強度範囲に基づき、光源強度範囲の各々の光源強度に対して階調範囲内の階調値を割り当て、または、各々の階調値に対して光源強度範囲内の光源強度を割り当てることで光源強度と階調値を関連付けた階調値－光源強度相関値を設定し、第ｎ－１検出データから各々の階調値－光源強度相関値を有する照射スポットＰの出現頻度を演算する第ｎ－１ヒストグラム演算工程と、
階調範囲を有効に使えるようにするため、演算したヒストグラムに基づき、光源２を第ｎ光源強度範囲に設定及び／又は検出器５に入る放出物ＳＢの放出量を第ｎの値に設定する、第ｎ検出条件設定工程と、
設定した第ｎ検出条件に基づき、光源２からの受光に応じて形成した電子ビームＢを、照射対象Ｓの照射領域Ｒに照射する第ｎ電子ビーム照射工程と、
電子ビームが照射された照射領域Ｒの各々の照射スポットＰから放出された放出物の放出量のデータを検出器５で検出し、検出信号を生成する第ｎ検出工程と、
検出器５に入る放出物ＳＢの放出量が第ｎ検出条件の値となるように、光源２からフォトカソード３に到達する光量を第ｎ検出条件の範囲内で調整する第ｎ光量調整工程と、
検出器５に入る放出物ＳＢの放出量が第ｎ検出条件の値が得られるまで、第ｎ電子ビーム照射工程と、第ｎ検出工程と、第ｎ光量調整工程とを繰り返す工程と、
検出器５に入る放出物ＳＢの放出量が第ｎ検出条件の値となった光量調整データを、照射領域Ｒの第ｎ検出データとして出力する第ｎ出力工程と、
を含み、
ｎが４以上の整数の場合、第ｎ検出データ出力工程は、ｎが３から順番にｎ－２回実施される。
【0068】
第ｎ検出データ出力工程は、図４の第２出力工程（ＳＴ２ｆ）と「終了」との間に、ｎ－２回実施される。第ｎ検出データ出力工程が含む、「第ｎ－１ヒストグラム演算工程」と、「第ｎ検出条件設定工程」と、「第ｎ電子ビーム照射工程」と、「第ｎ検出工程」と、「第ｎ光量調整工程」と、「繰り返す工程」と、「第ｎ出力工程」は、それぞれ、「第２検出データ出力工程の第１ヒストグラム演算工程（ＳＴ２ａ）」と、「第２検出条件設定工程（ＳＴ２ｂ）」と、「第２電子ビーム照射工程（ＳＴ２ｃ）」と、「第２検出工程（ＳＴ２ｄ）」と、「第２光量調整工程（ＳＴ２ｅ）」と、「繰り返す工程」と、「第２出力工程（ＳＴ２ｆ）」と実施内容は同じである。したがって、第ｎ検出データ出力工程の詳しい記載は省略する。
【0069】
第ｎ検出データ出力工程を実施する場合、第ｎ検出データを照射領域Ｒの検出データとして使用できる。なお、第ｎ検出データを検証用のデータとして使用した場合には、第１検出データ～第ｎ－１検出データを、照射領域Ｒの検出データとして使用してもよい。
【0070】
本出願で開示する電子線適用装置および検出データ作成方法（以下においては、「電子線適用装置」と記載する。）は、以下の効果を奏する。
（１）本出願で開示する電子線適用装置は、検出データから画像を合成する際に、電子線適用装置自体が階調範囲を有効に使用した検出データを出力できる。したがって、照射領域Ｒの試料状態をより詳しく反映したデータを提供できる。
（２）検出データから画像を合成する際には、合成した画像のコントラストを向上させることができる。
（１）本出願で開示する電子線適用装置は、検出データから画像を合成する際に、電子線適用装置自体が階調範囲を有効に使用した検出データを出力できる。したがって、照射領域Ｒの試料状態をより詳しく反映したデータを提供できる。
（２）検出データから画像を合成する際には、合成した画像のコントラストを向上させることができる。
【0071】
（電子線適用装置における照射対象の画像合成方法の実施形態）
次に、電子線適用装置における照射対象の画像合成方法の実施形態について説明する。画像合成方法は、検出データ作成方法の実施形態で得られた検出データから、照射対象Ｓの照射領域Ｒの画像を合成する画像合成工程と、を含む。
次に、電子線適用装置における照射対象の画像合成方法の実施形態について説明する。画像合成方法は、検出データ作成方法の実施形態で得られた検出データから、照射対象Ｓの照射領域Ｒの画像を合成する画像合成工程と、を含む。
【0072】
一般的にＳＥＭ像は、照射スポットＰから放出された放出物ＳＢの放出量（例えば、二次電子の量）に応じて画像を合成する。つまり、放出量が少ない場所の画像は暗くなり、放出量が多い場所の画像は明るくなる。一方、実施形態に係る検出データ作成方法は、検出器５に入る放出物ＳＢの放出量の値が一定となるように光源２の強度を調整していることから、照射スポットＰから放出される放出物ＳＢの放出量が少ない場所ほど光源強度は大きくなる。したがって、実施形態に係る検出データの作成方法で出力された照射領域の検出データ（第ｎ検出データ）は、ヒストグラム演算工程において照射スポットＰの出現頻度を演算する目的ではそのまま使用できるが、検出データをそのまま画像化した場合には一般的なＳＥＭ像の画像とは白黒が反転した画像となる。そのため、検出データを用いて一般的なＳＥＭ像と同様の画像を合成するためには、検出データの光源強度を反転するように画像を合成すればよい。
【0073】
（プログラムおよび記録媒体の実施形態）
上記電子線適用装置および検出データ作成方法の実施形態は、電子線適用装置１の制御部６の制御により実施することができる。したがって、制御部６には、図４に示す各工程（第ｎ検出データ出力工程を含む）が実施できるように作成したプログラムがインストールされていればよい。また、プログラムは、読み取り可能な記録媒体に記録して提供してもよい。従来の電子線適用装置１の制御部６に本出願で開示するプログラムをインストールすることで、本出願で開示する新たな原理による照射領域Ｒの検出データ作成方法を実施できる。
上記電子線適用装置および検出データ作成方法の実施形態は、電子線適用装置１の制御部６の制御により実施することができる。したがって、制御部６には、図４に示す各工程（第ｎ検出データ出力工程を含む）が実施できるように作成したプログラムがインストールされていればよい。また、プログラムは、読み取り可能な記録媒体に記録して提供してもよい。従来の電子線適用装置１の制御部６に本出願で開示するプログラムをインストールすることで、本出願で開示する新たな原理による照射領域Ｒの検出データ作成方法を実施できる。
【0074】
以下に実施例を掲げ、本出願で開示する実施形態を具体的に説明するが、この実施例は単に実施形態の説明のためのものである。本出願で開示する発明の範囲を限定したり、あるいは制限することを表すものではない。
【実施例0075】
［電子線適用装置１の作製］
＜実施例１＞
光源２には、レーザー光源（Ｔｏｐｔｉｃａ製ｉＢｅａｍＳｍａｒｔ）を用いた。フォトカソード３は、Ｄａｉｋｉ ＳＡＴＯ ｅｔ ａｌ． ２０１６ Ｊｐｎ． Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． ５５ ０５ＦＨ０５に記載された公知の方法で、ＩｎＧａＮフォトカソードを作製した。フォトカソード表面のＥＡ処理は、公知の方法により行った。作製した電子銃部分を、市販のＳＥＭの電子銃部分と置き換えた。なお、市販ＳＥＭの仕様は、電子銃がコールド型電界放出電子源（ＣＦＥ）を用いており、電子ビーム偏向装置８として偏向コイルを備えていた。電子ビームの加速電圧は最大で３０ｋｖ、最大で１００万倍での観察が可能である。電子線適用装置１の制御部６は、実施形態で説明した各工程が実施できるように、プログラムを作成・改良した。
＜実施例１＞
光源２には、レーザー光源（Ｔｏｐｔｉｃａ製ｉＢｅａｍＳｍａｒｔ）を用いた。フォトカソード３は、Ｄａｉｋｉ ＳＡＴＯ ｅｔ ａｌ． ２０１６ Ｊｐｎ． Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． ５５ ０５ＦＨ０５に記載された公知の方法で、ＩｎＧａＮフォトカソードを作製した。フォトカソード表面のＥＡ処理は、公知の方法により行った。作製した電子銃部分を、市販のＳＥＭの電子銃部分と置き換えた。なお、市販ＳＥＭの仕様は、電子銃がコールド型電界放出電子源（ＣＦＥ）を用いており、電子ビーム偏向装置８として偏向コイルを備えていた。電子ビームの加速電圧は最大で３０ｋｖ、最大で１００万倍での観察が可能である。電子線適用装置１の制御部６は、実施形態で説明した各工程が実施できるように、プログラムを作成・改良した。
【0076】
＜比較例１＞
制御部６のプログラムを改良しなかった以外は、実施例１と同様に電子線適用装置１を作成した。
制御部６のプログラムを改良しなかった以外は、実施例１と同様に電子線適用装置１を作成した。
【0077】
［検出データの作成方法および画像合成方法の実施］
＜比較例２＞
（第１検出データ出力工程）
実施例１で作製した電子線適用装置１を用いて、照射対象Ｓに電子ビームＢを照射した。そして、検出器５で検出した検出器５に入る放出物ＳＢの放出量が予め設定した値（照射領域Ｒの場所を問わず検出信号が同一となる値（第１の値））となるように、光源２の光量を調整した。検出器５に入る放出物ＳＢの放出量が予め設定した第１の値となった光量調整データを、照射領域の第１検出データとして出力した。なお、実験条件は以下の通りである。
・加速電圧：０．８ｋＶ
・倍率：３０００倍
・０ｍＷ～４５０ｍＷで光源２の強度を変調
・検出信号目標値（第１の値）：－１．５８Ｖ
図１０Ａに、検出器５から出力された検出信号に基づくＳＥＭ像を示す。図１０Ｂに、第１検出データに基づき合成した画像を示す。図１０Ｃに、第１検出データの光源強度を反転することで合成した画像を示す（以下、「比較例２のＳＥＭ相当画像」と記載する。）。
＜比較例２＞
（第１検出データ出力工程）
実施例１で作製した電子線適用装置１を用いて、照射対象Ｓに電子ビームＢを照射した。そして、検出器５で検出した検出器５に入る放出物ＳＢの放出量が予め設定した値（照射領域Ｒの場所を問わず検出信号が同一となる値（第１の値））となるように、光源２の光量を調整した。検出器５に入る放出物ＳＢの放出量が予め設定した第１の値となった光量調整データを、照射領域の第１検出データとして出力した。なお、実験条件は以下の通りである。
・加速電圧：０．８ｋＶ
・倍率：３０００倍
・０ｍＷ～４５０ｍＷで光源２の強度を変調
・検出信号目標値（第１の値）：－１．５８Ｖ
図１０Ａに、検出器５から出力された検出信号に基づくＳＥＭ像を示す。図１０Ｂに、第１検出データに基づき合成した画像を示す。図１０Ｃに、第１検出データの光源強度を反転することで合成した画像を示す（以下、「比較例２のＳＥＭ相当画像」と記載する。）。
【0078】
＜実施例２＞
（第２検出データ出力工程）
比較例２で演算したヒストグラムに基づき、光源２を１００ｍＷ～３００ｍＷの範囲で変調した以外は、比較例２と同様の手順で光量調整データを得て、照射領域の第２検出データとして出力した。図１１Ａに、検出器５から出力された検出信号に基づくＳＥＭ像を示す。図１１Ｂに、第２検出データに基づき合成した画像を示す。図１１Ｃに、第２検出データの光源強度を反転することで合成した画像を示す（以下、「実施例２のＳＥＭ相当画像」と記載する。）。
（第２検出データ出力工程）
比較例２で演算したヒストグラムに基づき、光源２を１００ｍＷ～３００ｍＷの範囲で変調した以外は、比較例２と同様の手順で光量調整データを得て、照射領域の第２検出データとして出力した。図１１Ａに、検出器５から出力された検出信号に基づくＳＥＭ像を示す。図１１Ｂに、第２検出データに基づき合成した画像を示す。図１１Ｃに、第２検出データの光源強度を反転することで合成した画像を示す（以下、「実施例２のＳＥＭ相当画像」と記載する。）。
【0079】
検出器５に入る放出物ＳＢの放出量は第１の値となるように予め設定されていることから、検出器５から出力される検出信号は同じ値となる。したがって、図１０Ａおよび図１１Ａに示すとおり、検出器５から出力された検出信号に基づくＳＥＭ像は、モノトーンとなることを確認した。一方、図１０Ｂおよび図１０Ｃ、並びに、図１１Ｂおよび図１１Ｃに示すとおり、第１および第２検出データに基づき合成した画像と、第１および第２検出データの光源強度を反転した画像（ＳＥＭ相当画像）とでは、白黒が反転した画像を合成できることを確認した。
【0080】
＜比較例３＞
比較例１で作製した電子線適用装置を用いて、従来の手順で照射対象ＳのＳＥＭ像を撮影した。なお、実験条件は以下の通りである。
・加速電圧：０．８ｋＶ
・倍率：３０００倍
・プローブ電流：４ｐＡ（ＳＥＭ像の取得の際の電流）
比較例１で作製した電子線適用装置を用いて、従来の手順で照射対象ＳのＳＥＭ像を撮影した。なお、実験条件は以下の通りである。
・加速電圧：０．８ｋＶ
・倍率：３０００倍
・プローブ電流：４ｐＡ（ＳＥＭ像の取得の際の電流）
【0081】
図１２Ａに、比較例３で撮影したＳＥＭ像を示す。また、対比のため、図１２Ｂに比較例２のＳＥＭ相当画像、図１２Ｃに実施例２のＳＥＭ相当画像を示す。また、図１３Ａに図１２ＡのＳＥＭ像における階調範囲０～２５５の各階調値に相当する画素の出現頻度、図１３Ｂに図１２ＢのＳＥＭ相当画像における階調範囲０～２５５の各階調値に相当する画素の出現頻度、図１３Ｃに図１２ＣのＳＥＭ相当画像における階調範囲０～２５５の各階調値に相当する画素の出現頻度を示す。
【0082】
図１２から明らかなように、本出願で開示する検出データを用いることで、従来のＳＥＭ像と同様の画像を合成できること、および、特許文献２に記載の第１検出データのみでＳＥＭ相当画像を合成する場合と比較して階調範囲を有効に利用したコントラストの高いＳＥＭ相当画像が得られること、を確認した。
【0083】
また、図１３Ｂおよび図１３Ｃから明らかなように、第１光源強度範囲から第２光源強度範囲に変更した第２検出データを用いると、階調範囲を有効に使用したＳＥＭ相当画像を合成できること、換言すると、本出願で開示する検出データの作成方法により階調範囲を有効に使用した検出データを作成できることを確認した。
【0084】
更に、図１０Ｂおよび図１１Ｂから明らかなように、第１検出データおよび第２検出データに基づき合成した画像のコントラストが変化した。このことは、光源強度範囲を変化させることで、照射スポットＰから得られる放出物の量が変化したことを意味する。したがって、本出願で開示する検出データの作成方法で得られた検出データは、実際に画像化することなくヒストグラム演算工程に使用できることを確認した。
【0085】
＜実施例３＞
（第２検出データ出力工程）
比較例２で演算したヒストグラムに基づき、検出信号目標値のみを「－１．５８Ｖ」から「－０．６５Ｖ」に変更した以外は、比較例２と同様の手順で光量調整データを得て、照射領域の第２検出データとして出力した。なお、検出信号目標とはＳＥＭの操作盤上の数値を意味し、実施例３に記載の検出信号目標値は、本出願で開示する検出器５に入る放出物の放出量を第１の値（比較例２の値）より大きく設定することに相当する。図１４Ａに、検出器５から出力された検出信号に基づくＳＥＭ像を示す。図１４Ｂに、第２検出データに基づき合成した画像を示す。図１４Ｃに、第２検出データの光源強度を反転することで合成した画像を示す（以下、「実施例３のＳＥＭ相当画像」と記載する。）。
（第２検出データ出力工程）
比較例２で演算したヒストグラムに基づき、検出信号目標値のみを「－１．５８Ｖ」から「－０．６５Ｖ」に変更した以外は、比較例２と同様の手順で光量調整データを得て、照射領域の第２検出データとして出力した。なお、検出信号目標とはＳＥＭの操作盤上の数値を意味し、実施例３に記載の検出信号目標値は、本出願で開示する検出器５に入る放出物の放出量を第１の値（比較例２の値）より大きく設定することに相当する。図１４Ａに、検出器５から出力された検出信号に基づくＳＥＭ像を示す。図１４Ｂに、第２検出データに基づき合成した画像を示す。図１４Ｃに、第２検出データの光源強度を反転することで合成した画像を示す（以下、「実施例３のＳＥＭ相当画像」と記載する。）。
【0086】
＜実施例４＞
（第２検出データ出力工程）
比較例２で演算したヒストグラムに基づき、検出信号目標値を「－１．５８Ｖ」から「－０．１８Ｖ」に変更した以外は、比較例２と同様の手順で光量調整データを得て、照射領域の第２検出データとして出力した。図１５Ａに、検出器５から出力された検出信号に基づくＳＥＭ像を示す。図１５Ｂに、第２検出データに基づき合成した画像を示す。図１５Ｃに、第２検出データの光源強度を反転することで合成した画像を示す（以下、「実施例４のＳＥＭ相当画像」と記載する。）。
（第２検出データ出力工程）
比較例２で演算したヒストグラムに基づき、検出信号目標値を「－１．５８Ｖ」から「－０．１８Ｖ」に変更した以外は、比較例２と同様の手順で光量調整データを得て、照射領域の第２検出データとして出力した。図１５Ａに、検出器５から出力された検出信号に基づくＳＥＭ像を示す。図１５Ｂに、第２検出データに基づき合成した画像を示す。図１５Ｃに、第２検出データの光源強度を反転することで合成した画像を示す（以下、「実施例４のＳＥＭ相当画像」と記載する。）。
【0087】
また、対比のため、図１６Ａに比較例２のＳＥＭ相当画像、図１６Ｂに実施例３のＳＥＭ相当画像、図１６Ｃに実施例４のＳＥＭ相当画像を示す。また、図１７Ａに図１６ＡのＳＥＭ相当画像における階調範囲０～２５５の各階調値に相当する画素の出現頻度、図１７Ｂに図１６ＢのＳＥＭ相当画像における階調範囲０～２５５の各階調値に相当する画素の出現頻度、図１７Ｃに図１６ＣのＳＥＭ相当画像における階調範囲０～２５５の各階調値に相当する画素の出現頻度を示す。
【0088】
図１７に示すとおり、検出器５に入る放出物ＳＢの放出量を比較例２→実施例３→実施例４の順に大きくなるように設定することで、階調範囲の画素の出現頻度のピークの位置を、比較例２の位置から実施例３→実施例４の順に階調値０側に移動できることを確認した。また、図１６に示すとおり、検出器５に入る放出物ＳＢの放出量を調整することで、ＳＥＭ相当画像のブライトネスを調整できることを確認した。また、図１４Ｂおよび図１５Ｂからも同様に、本出願で開示する検出データの作成方法で得られた検出データは、実際に画像化することなくヒストグラム演算工程に使用できることを確認した。
【0089】
以上の結果より、第１検出データに基づき、各々の階調値－光源強度相関値を有する照射スポットＰの出現頻度を演算し、演算したヒストグラムに基づき、光源２の光源強度範囲を変更、及び／又は、検出器５に入る放出物ＳＢの放出量を変更することで、電子線適用装置自体が階調範囲を有効に使用した検出データを出力できることを確認した。したがって、作成した画像の補正処理等を行う場合でも、元の画像に含まれる階調範囲が広いことから、より適切に画像補正処理を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【0090】
本出願で開示する電子線適用装置における検出データの作成方法および照射対象の画像合成方法、プログラム、記録媒体、並びに、電子線適用装置により、電子線適用装置自体が階調範囲を有効に使用した検出データを出力できる。したがって、電子顕微鏡や電子線検査装置等の試料状態の検査・撮影等を行う業者にとって有用である。
【符号の説明】
【0091】
１…電子線適用装置、１ａ…電子銃部分、１ｂ…相手側装置、２…光源、２１…光源調整部材、３…フォトカソード（カソード）、４…アノード、５…検出器、６…制御部、７…電源、８…電子ビーム偏向装置、Ｂ…電子ビーム、Ｃ…回路、ＣＢ…真空チャンバー、Ｌ…励起光、Ｐ…照射スポット、Ｒ…照射領域、Ｓ…照射対象、ＳＢ…放出物、ＳＴ１ａ…第１電子ビーム照射工程、ＳＴ１ｂ…第１検出工程、ＳＴ１ｃ…第１光量調整工程、ＳＴ１ｄ…第１出力工程、ＳＴ２ａ…第１ヒストグラム演算工程、ＳＴ２ｂ…第２検出条件設定工程、ＳＴ２ｃ…第２電子ビーム照射工程、ＳＴ２ｄ…第２検出工程、ＳＴ２ｅ…第２光量調整工程、ＳＴ２ｆ…第２出力工程
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
