带电粒子束装置和设定辅助方法与流程

1.本发明涉及带电粒子束装置和设定辅助方法，特别是涉及对照射条件的设定进行辅助的技术。


背景技术：

2.作为带电粒子束装置，已知扫描电子显微镜、电子束微量分析仪、离子束照射装置等。以下，以这些装置为代表来说明扫描电子显微镜。
3.扫描电子显微镜是对试样(specimen)照射作为带电粒子束(charged particle beam)的电子束(electron beam)，检测从试样发射的二次电子、反射电子、特征x射线等的装置。基于由电子束的二维扫描得到的一系列检测信号形成表示试样的表面或表层的图像。通过对从试样发出的特征x射线的分析，执行试样的定性解析和定量解析。
4.在扫描电子显微镜对试样的测定中，根据构成试样的元素，试样内的电子侵入深度(electron penetration depth)(电子束侵入深度，电子散射深度)发生变化，另外，根据电子束的加速电压(accelerating voltage)(入射电压；landing voltage)，试样内的电子侵入深度发生变化。与其同样地，根据构成试样的元素、电子束的加速电压，在试样内产生反射电子的深度(从试样发射的反射电子的产生范围)和在试样内产生特征x射线的深度(从试样发射的特征x射线的产生范围)发生变化。
5.在扫描电子显微镜中，通过用户对数值的指定来设定加速电压等照射条件。以往，在照射条件的设定时，并不显示对设定作业进行辅助的示意图等。此外，也已知推断试样中的电子散射范围或信号产生范围的模拟装置。这样的装置不是测定装置，而是以单体发挥功能的，无法实现这样的装置与带电粒子束装置的协作。
6.特开2004-163135号公报和特开2006-275756号公报公开了x射线分析装置。这些专利文献记载了试样内的x射线产生区域的计算和基于x射线产生区域的加速电压的决定。但是，这些专利文献没有公开辅助用户对照射条件的设定的技术。此外，在申请说明书中，照射条件的设定的概念可包含照射条件的确认和变更。


技术实现要素：

7.发明要解决的问题
8.本发明的目的在于，在带电粒子束装置中辅助用户对照射条件的设定。或者，本发明的目的在于，使得在带电粒子束装置中能一边想象在试样内产生的物理现象的范围及其大小，一边进行照射条件的设定。
9.用于解决问题的方案
10.本发明的带电粒子束装置的特征在于，包含：测定部，其对试样照射带电粒子束，检测从上述试样发出的信号；参照像生成部，其基于参照像生成用的照射条件和试样信息，生成包含模拟了上述试样内的信号产生范围的图形和示出上述信号产生范围的大小的数值的参照像；以及显示器，其在设定上述带电粒子束的实际的照射条件时，显示包含上述参
照像的图形用户接口图像。
11.本发明的设定辅助方法的特征在于，包含：基于参照像生成用的照射条件和试样信息，生成包含模拟了被照射电子束的试样内的物理现象的范围的图形和示出上述物理现象的范围的大小的数值的参照像的工序；以及在用户进行上述电子束的实际的照射条件的设定时显示上述参照像的工序。
附图说明
12.图1是示出实施方式的扫描电子显微镜的概念图。
13.图2是示出第1实施例的ui(用户接口)部的图。
14.图3是示出元素表的一个例子的图。
15.图4是用于说明显示开始操作的图。
16.图5是示出第1实施例的参照像的图。
17.图6是示出加速电压设定用的弹出窗口的图。
18.图7是示出倾角设定用的弹出窗口的图。
19.图8是示出表示倾斜状态的参照像的图。
20.图9是示出特征x射线产生深度显示用的弹出窗口的图。
21.图10是示出加速电压显示用的弹出窗口的图。
22.图11是用于说明特征x射线产生深度的指定的图。
23.图12是示出第2实施例的ui部的图。
24.图13是用于说明深度的定义的图。
25.图14是示出第2实施例的参照像的图。
26.图15是示出表示倾斜状态的参照像的图。
27.图16是示出加速电压设定用的另一弹出窗口的图。
28.图17是示出倾角设定用的另一弹出窗口的图。
29.图18是示出动画显示的图。
30.图19是示出多个参照像的并列显示的图。
具体实施方式
31.以下，基于附图来说明实施方式。
32.(1)实施方式的概要
33.实施方式的带电粒子束装置包含测定部、参照像生成部以及显示器。测定部对试样照射带电粒子束，检测从试样发出的信号。参照像生成部基于参照像生成用的照射条件和试样信息，生成包含模拟了试样内的信号产生范围的图形和示出信号产生范围的大小的数值的参照像。显示器在设定带电粒子束的实际的照射条件时显示包含参照像的图形用户接口图像。
34.根据上述构成，通过观察图形用户接口图像中的参照像，用户能一边想象或识别试样内的信号产生范围的扩展，一边设定实际的照射条件。由此，即使是关于带电粒子束或带电粒子束装置的知识贫乏的用户，也能适当地设定实际的照射条件。
35.在实施方式中，带电粒子束是电子束，测定部包含电子束源、检测器等。作为检测
器，可列举二次电子检测器、反射电子检测器、特征x射线检测器等。照射条件的概念包含加速电压，还包含试样倾斜角度。试样信息是关于构成试样的元素的元素信息，特别是对试样内的电子散射范围、信号产生范围有影响的物理信息。信号产生范围例如是特征x射线的产生范围、反射电子的产生范围等。可以生成包含示出多个信号产生范围的多个图形和示出多个信号产生范围的大小的多个数值的参照像。参照像也可以包含示出电子散射范围的图形和示出其大小的数值。
36.在实施方式中，不管实际的信号产生范围的大小的变化如何，都维持图形的尺寸，但是也可以根据实际的信号产生范围的大小的变化使图形的尺寸变化。即使图形的尺寸是固定的，通过使图形所附带的数值变化，对于用户而言，也能识别信号产生范围的大小。在实施方式中，通过图形的外形能大致识别试样内的信号产生范围的形状。不过，图形的形状、数值均是粗略估计。即使它们是粗略估计，与没有提供任何信息的情况相比，也能辅助用户对照射条件的设定。
37.实施方式的带电粒子束装置包含取得部和接受部。取得部取得对测定部已经设定的照射条件作为参照像生成用的照射条件。接受部接受通过图形用户接口图像输入的照射条件作为参照像生成用的照射条件。对测定部已经设定的照射条件的概念包含在控制测定部的控制部中被识别和管理的照射条件。
38.实施方式的带电粒子束装置包含应用部。应用部将通过图形用户接口图像输入的照射条件作为参照像生成用的照射条件应用到测定部。在此，应用意味着有效化、从临时设定向主设定的变更等。
39.在实施方式中，当变更了参照像生成用的照射条件时，参照像会发生变化。能够一边参照变化后的参照像，一边评估变更后的照射条件的妥当性，经过这样的过程，用户能筛选出适当的照射条件。
40.在实施方式中，参照像生成用的照射条件包含加速电压。伴随着加速电压的变更，参照像发生变化。在实施方式中，参照像生成用的照射条件包含试样倾斜角度。伴随着试样倾斜角度的变更，参照像发生变化。在实施方式中，参照像生成用的试样信息是元素信息。伴随着元素信息的变更，参照像发生变化。在实施方式中，带电粒子束是电子束。参照像包含模拟了作为信号产生范围的特征x射线产生范围的图形和示出特征x射线产生范围的大小的数值。在实施方式中，参照像包含模拟了作为信号产生范围的反射电子产生范围的图形和示出反射电子产生范围的大小的数值。在实施方式中，参照像包含模拟了试样内的电子散射范围的图形和示出电子散射范围的大小的数值。在实施方式中，参照像包含示出参照像生成用的照射条件的数值。伴随着示出信号产生范围的大小的数值的变更，示出参照像生成用的照射条件的数值发生变化。
41.实施方式的辅助方法包含第1工序和第2工序。在第1工序中，基于参照像生成用的照射条件和试样信息，生成包含模拟了被照射电子束的试样内的物理现象的范围的图形和示出物理现象的范围的大小的数值的参照像。在第2工序中，在用户进行电子束的照射条件的设定时，显示参照像。
42.在实施方式中，在第2工序后，接受由用户通过包含参照像的图形用户接口图像输入的参照像生成用的照射条件。经过之后的一定的操作或输入，所接受的照射条件成为设定到测定部的正式的照射条件。
43.上述设定辅助方法能通过软件的功能来实现。在该情况下，执行上述设定辅助方法的程序经由网络或便携式存储介质安装到带电粒子束装置、信息处理装置等。
44.(2)实施方式的详细内容
45.图1示出实施方式的带电粒子束装置。具体地说，带电粒子束装置是扫描电子显微镜10。在图示的构成例中，扫描电子显微镜10被大致划分为测定部12和信息处理部14。信息处理部14例如包括个人计算机(pc)。信息处理部14连接有显示器16和输入器18。
46.测定部12具有镜筒20和主体21。主体21的内部是试样室22。在镜筒20内设置有电子束源、会聚透镜、偏转扫描透镜、物镜等。由此生成电子束(electron beam)23。在试样室22内设置有试样载台24，由试样载台24保持试样25。具体地说，保持试样25的试样保持器装配到试样载台24。试样载台24具备使试样25在上下左右方向上移动的xyz机构、使试样25旋转的旋转机构以及使试样25倾斜的倾斜机构。试样倾斜角度也称为倾角。试样25例如具有小片状、圆板状的形态。具有其它形态的试样25也可以设为测定对象。
47.在图示的构成例中，在试样25的周围，设置有二次电子检测器26、反射电子检测器27以及特征x射线分光器28。它们是被示意性地表现的。当对试样25照射电子束23时，会从试样25发射二次电子和反射电子，另外会从试样25发射特征x射线。由二次电子检测器26对从试样25发射的二次电子进行检测。由反射电子检测器27对从试样25发射的反射电子进行检测。由特征x射线分光器28对从试样25发射的特征x射线进行检测。
48.特征x射线分光器28例如是能量色散型特征x射线分光器。也可以取而代之，或与其一起设置有波长色散型特征x射线分光器。也可以设置有以上列举的检测器以外的检测器。通常，电子束23对试样25进行二维扫描。从二次电子检测器26、反射电子检测器27以及特征x射线分光器28输出的多个检测信号被送往信息处理部14。
49.信息处理部14具有执行信息处理的处理器、存储数据和程序的存储器等。在图1中，信息处理部14所发挥的有代表性的多个功能通过多个块来表现。具体地说，信息处理部14作为控制部30、试样图像形成部32、分析部34、ui(用户接口)部36等发挥功能。
50.控制部30控制测定部12内的各个设备的动作。由控制部30决定实现用户所指定的照射条件的多个动作参数。照射条件包含电子束23的加速电压、试样25的倾角等。从试样25来看，电子束23的加速电压可以说是电子束23的入射电压。
51.试样图像形成部32基于由电子束23的二维扫描得到的一系列检测信号(例如，一系列二次电子检测信号或一系列反射电子检测信号)，形成表示试样25的表面或表层的二维图像。分析部34基于从特征x射线分光器28输出的检测信号，执行试样25的定性分析和定量分析。分析部34特别是具备对构成试样的1个或多个元素、以及每个元素的浓度(重量浓度)进行分析的功能。
52.ui部36生成提供给用户的图形用户接口(gui)图像，并接受用户通过gui图像输入的信息。ui部36具备参照像生成器38。
53.参照像生成器38是生成参照像的模块。参照像是包含对试样内的信号产生范围进行模拟的图形和表示信号产生范围的大小的数值的图像。参照像构成gui图像的主要部分。信号产生范围例如是试样内的特征x射线产生范围，更详细地说，是产生了从试样发射的特征x射线的范围。参照像可以包含示出其它信号产生范围的图形，另外，也可以包含示出电子侵入范围(电子散射范围)的图形。参照像是示出信号产生范围的截面的像。也可以生成
立体地表现了信号产生范围的参照像。
54.参照像或包含其的gui图像是用于辅助用户对照射条件的设定的援助性图像。用户能一边通过观察gui图像来想象或识别信号产生范围的形状、大小，一边通过gui图像来决定及输入加速电压等照射条件。如以上所示，ui部36作为运算单元、图像生成单元以及接受单元发挥功能。
55.在图1所示的构成例中，信息处理部14具有ui部36，但是也可以使ui部36包含于其它信息处理部。例如，也可以设置包含控制部30的第1信息处理部和包含ui部36的第2信息处理部，使它们相互协作。
56.显示器16包括液晶显示器、有机el显示设备等。输入器18包括键盘、定点设备等。也可以设置带触摸面板的显示器作为显示器16和输入器18。
57.图2示出ui部36的第1实施例。图2所示的多个块除了元素表46以外，相当于均由软件实现的多个功能。接受部40是接受加速电压e0、元素s以及倾角t的模块。接受部40具有它们的默认值。加速电压e0的默认值例如为5kv。元素s的默认值例如为铝(al)。倾角的默认值例如为0
°
。这些只是一个例子。
58.如附图标记42所示，接受部40按照用户的操作从控制部取得其中已经设定的加速电压e0和倾角t。即，接受部40作为取得部发挥功能。另外，如附图标记54和附图标记44所示，接受部40具有接受由用户通过gui图像输入的加速电压e0、元素s或倾角t的功能。此外，作为加速电压e0的默认值，可以采用控制部中所设定的加速电压。在该情况下，接受部40在生成参照像之前从控制部自动地取得加速电压。
59.确定在接受部40中所接受的元素s的信息被提供给元素表46。元素表46构成元素数据库。当确定元素s的信息被提供给元素表46时，会从元素表46输出与元素s对应的元素信息。元素信息包含质量a、原子序号z、密度ρ以及最低激发能量ec。最低激发能量根据元素以及根据电子轨道而不同。能在元素表46上管理与多个特征x射线对应的多个最低激发能量。
60.特征x射线产生深度运算器48基于加速电压e0、倾角t以及元素信息，对特征x射线产生深度d
x
进行运算。关于其计算式将在后面进行说明。如后所述，特征x射线产生深度d
x
是与试样表面正交的方向上的从试样表面起的深度。由此，即使元素s不变，加速电压e0是固定的，当倾角t变化时，特征x射线产生深度d
x
也会变化。
61.图像生成器50是生成gui图像的模块，其中包含参照像生成器38。对参照像生成器38提供有特征x射线产生深度d
x
、加速电压e0、元素s以及倾角t。参照像包含模拟了特征x射线产生范围的图形、示出特征x射线产生深度d
x
的数值、示出加速电压e0的数值、示出元素s的记号以及示出倾角t的数值。特征x射线产生深度d
x
是特征x射线产生范围的深度方向的最大值。
62.在实施方式中，模拟了特征x射线产生范围的图形的大小与特征x射线产生深度d
x
无关，是固定的。另一方面，示出特征x射线产生深度d
x
的数值根据特征x射线产生深度d
x
而变化。如后所述，通过变更倾角，各图形中的切取部分(被掩蔽的部分)的大小会变化。附图标记52示出对显示器输出的信号。附图标记54示出来自输入器的信号。
63.加速电压运算器56是根据需要从特征x射线产生深度d
x
反算加速电压e0的模块。在进行该反算时，参照元素信息。反算出的加速电压e0通过接受部40被送到参照像生成器38，
参照像被更新。具体地说，示出加速电压e0的数值被更新。
64.在图2所示的构成例中，接受部40不具备使参照像生成用的照射条件有效化的应用功能。由此，在gui图像上指定了加速电压等照射条件的情况下，要求将所指定的照射条件作为实际的照射条件另行输入到控制部。这是用于让用户更慎重地进行照射条件的设定的安全措施。在该情况下，gui图像仍然是对照射条件的设定进行辅助的图像。不过，如后面说明所示，也可以将应用功能附加到接受部，通过gui图像指定的照射条件被直接应用到控制部。
65.此外，与以往同样，通过用于设定照射条件的设定图像(但是不具有参照像)，能进行照射条件的新设定、照射条件的确认以及照射条件的变更。这样的设定图像由图1所示的控制部生成。例如，对于关于电子束或扫描电子显微镜的知识和经验丰富的用户而言，能不经由gui图像的显示，而在设定图像上设定照射条件。
66.图3示出元素表的构成例。元素表46构建在非易失性存储器上。元素表46具有与多个元素对应的多个记录60。各记录60包括与元素62对应的多个信息。这些信息包含原子序号64、质量66、密度(重量密度)68、最低激发能量70等。如上所述，能与多个特征x射线对应地登记多个最低激发能量70。
67.图4示出在开始gui图像的显示时进行的操作。在画面72内包含多个窗口74、75。窗口74是主窗口，其中选择性地显示多个图像。这些图像包含设定图像和gui图像。
68.菜单栏76包含多个按钮77a、77b、77c。例如，按钮77c是用于启动gui图像的显示的按钮。通过由指针78选择按钮77c，进行点击操作，从而在窗口74内显示包含参照像的gui图像。
69.图5示出第1实施例的gui图像81。gui图像81包含第1实施例的参照像82。在图示的例子中，gui图像81也包含引导显示120。参照像82包含多个图形84、90、102、108、112、多个数值86、96、114以及多个标签(字符串)92、98、106、110、116。参照像82相当于试样的纵截面(包含电子束的轨道的截面)。
70.图形84是三角形，具体地说具有向下的尖塔形，其模拟了电子束。图形90是模拟试样表面的直线。实际上，即使在试样表面有凹凸，图形90仍是直线的。比图形90靠下侧相当于试样内部。图形84的顶点104与图形90接触。顶点104示出照射电子束的点。数值86示出加速电压(入射电压)。由虚线表现的框88、94、100、118示出其内部的值是能由用户变更的值。它们作为指针识别区域发挥功能。数值96示出倾角。作为倾角，能指定0
°
至90
°
的范围内的任意的数值。该范围是例示。标签98是示出倾角的符号。
71.标签92示出构成试样的元素。具体地说，标签92是元素记号。元素由用户指定。在试样包括多个元素的情况下，可以指定主要的元素或支配性的元素。也可以采用能够同时指定多个元素的构成。例如，可以显示周期表并从其中选择1个或多个元素。
72.图形102具有液滴形状，其顶点与上述顶点104一致。图形102模拟了二次电子产生范围。在其内部显示有示出二次电子的标签(se)106。图形102的尺寸与加速电压等无关，是固定的。当然，也可以根据加速电压等使其尺寸变化。此外，液滴形状的2个斜边相对于水平轴倾斜 45
°
和-45
°
。
73.图形108具有液滴形状，其顶点与上述顶点104一致。图形108模拟了反射电子产生范围。在其内部显示有示出反射电子的标签(bse)110。图形108的尺寸也与加速电压等无
关，是固定的。当然，也可以根据加速电压等使其尺寸变化。
74.图形112具有液滴形状，其顶点与上述顶点104一致。图形112模拟了特征x射线产生范围。在其内部显示有示出特征x射线的标签(characteristic x-ray)116。图形112的尺寸也与加速电压等无关，是固定的。当然，也可以根据加速电压等使其尺寸变化。在图形112的内部显示有示出特征x射线产生深度(即上述d
x
)的数值114。该数值示出从试样发射的特征x射线的产生范围的大小(深度方向的最大值)。数值114伴随着加速电压的变更而变化，伴随着元素的变更而变化，或者伴随着倾角的变更而变化。在产生多个特征x射线的情况下，关于任意1个特征x射线显示产生深度。在实施方式中，根据加速电压，准备用于从多个特征x射线之中选择显示产生深度的特征x射线的表，通过参照该表，根据加速电压选择了进行显示的产生深度。当然，也可以将多个产生深度一并列出。
75.引导显示120示出特征x射线产生深度是从入射电压即加速电压计算的。与其相反，在从特征x射线产生深度计算加速电压的情况下，提示在后面示出的别的引导显示。
76.可以对图形102、108、112实施涂画(paint)处理。也可以设为从它们之中能够任意地选择显示对象图形。也可以构成为能够调整参照像82的显示尺寸。作为图形102、108、112的形状，也可以采用液滴形状以外的图形，例如圆形、椭圆形、罐状等。
77.在图5中，当指针(光标)121靠近数值86，具体地说，使其位于框88内，并且进行点击操作时，会弹出显示图6所示的窗口122。
78.在图6中，窗口122包含加速电压的输入栏124、取得按钮126、ok按钮128以及取消按钮130。能利用输入栏124直接地以数值输入加速电压。当点击取得按钮126时，会取得控制部中所设定的加速电压，该加速电压被反映在输入栏124中。通过点击ok按钮128，窗口122关闭，输入到输入栏124的加速电压被反映到参照像中。具体地说，示出加速电压的数值被变更，示出特征x射线产生深度的数值被变更。
79.在图5中，当在使指针121位于框100内的基础上进行点击操作时，会弹出显示图7所示的窗口132。窗口132包含倾角的输入栏134、取得按钮136、ok按钮138以及取消按钮140。能利用输入栏134直接地输入倾角作为数值。当点击取得按钮136时，会取得控制部中所设定的倾角，其被反映到输入栏134中。通过点击ok按钮138，窗口132关闭，输入到输入栏134的倾角被反映到参照像中。在该情况下，参照像的形态发生变化，示出特征x射线产生深度的数值发生变化。
80.图8示出在指定了30
°
作为倾角的情况下显示的参照像。显示有“30.000
°”
作为数值96。示出试样表面的直线90a处于倾斜的状态，其倾斜角度为30
°
。示出电子束的图形的朝向和位置被维持。在图8所示的例子中，掩蔽区域未延伸至图形102、108、112，显示出了各个图形102、108、112的整个范围。示出特征x射线产生深度的数值114根据倾角而变化。试样倾斜状态下的深度的定义将在后面详述。
81.在图5中，当使指针121位于框114内时(不需要点击操作)，会自动地弹出显示图9所示的窗口144。在图9中，窗口144包含示出特征x射线产生深度的2个数值146、148。数值146示出l线的产生深度，数值148示出k线的产生深度。由此，能识别在产生了多个特征x射线的情况下的各个特征x射线的产生深度。参照像中仅包含1个数值114，但是也可以使参照像包含示出多个产生深度的多个数值。根据实施方式，能简化参照像的内容。
82.在图5中，当使指针121位于框88内时(不需要点击操作)，会自动地弹出显示图10
所示的窗口150。在图10中，窗口150包含示出与2个特征x射线对应的2个入射电压的数值152、154。数值152示出与l线的产生深度对应的入射电压，数值154示出与k线的产生深度对应的入射电压。由此，关于产生多个特征x射线的元素，能识别在想要观测特定的特征x射线的情况下应该指定的加速电压。参照像中仅包含示出1个加速电压的数值，但是也可以将示出多个加速电压的多个数值一并列入参照像中。根据实施方式，能简化参照像的内容。
83.在图5中，当使指针121位于框118内并在该状态下进行点击操作时，会弹出显示图11所示的窗口156。在图11中，窗口156包含特征x射线产生深度的输入栏158、ok按钮160等。当利用输入栏158直接输入产生深度并操作ok按钮160时，会计算与该产生深度对应的加速电压，数值86被更新。在该情况下，引导显示162被显示。这样，能从产生深度反算加速电压。
84.接下来，参照图12以后的各附图来说明ui部的第2实施例。图12所示的多个块除了元素表180以外，示出的是均由软件来实现的功能。接受部172是接受加速电压e0、元素s以及倾角t的模块。
85.如附图标记176所示，接受部172作为按照用户的操作从控制部取得其中所设定的加速电压e0和倾角t的取得部发挥功能，另外作为从分析部取得构成试样的元素s的信息的取得部发挥功能。在试样包括多个元素的情况下，也可以一并取得各元素的浓度。如附图标记194和附图标记174所示，接受部172具有接受由用户通过gui图像输入的加速电压e0、元素s或倾角t的功能。
86.接受部172也作为按照用户操作将所接受的照射条件作为实际的照射条件向控制部传送并应用该照射条件即将该照射条件有效化的传送部(应用部)发挥功能(参照附图标记178)。被传送的照射条件是加速电压e0和倾角t之中的两方或一方。
87.确定在接受部172中所接受的元素s的信息被提供给元素表180。元素表180构成元素数据库。当确定元素s的信息被提供给元素表180时，会从元素表180输出与该元素s对应的元素信息。元素信息包含质量a、原子序号z、密度ρ以及最低激发能量ec。最低激发能量ec相当于产生特征x射线的最低能量。
88.电子侵入深度运算器182基于加速电压e0、倾角t以及元素信息，对电子侵入深度d
pe
进行运算。用于求出电子侵入深度d
pe
的计算式将在后面进行说明。电子侵入深度d
pe
是电子散射范围的深度方向的大小。电子侵入深度运算器182也具有对电子散射范围的横宽即与深度轴正交的方向的宽度进行运算的功能。用于求出电子散射范围的宽度的计算式将在后面进行说明。
89.反射电子产生深度运算器184在实施方式中基于电子侵入深度d
pe
对反射电子产生深度d
bse
进行运算。如果需要，在该运算时也可以参照元素信息。用于求出反射电子产生深度d
bse
的计算式将在后面进行说明。特征x射线产生深度运算器186基于加速电压e0、倾角t以及元素信息，对特征x射线产生深度d
x
进行运算。其计算式将在后面进行说明。
90.图像生成器188是生成gui图像的模块，其中包含参照像生成器190。对参照像生成器190提供有电子侵入深度(电子散射范围的深度)d
pe
、电子散射范围的宽度反射电子产生深度d
bse
、特征x射线产生深度d
x
、加速电压e0、元素s以及倾角t。附图标记192示出对显示器输出的信号。附图标记194示出来自输入器的信号。
91.加速电压运算器196是根据需要从特征x射线产生深度d
x
反算加速电压e0的模块。
在该反算时，参照元素信息。反算出的加速电压e0被送到接受部172(参照附图标记198)。
92.以下，说明电子侵入深度d
pe
、电子散射范围的宽度反射电子产生深度d
bse
以及特征x射线产生深度d
x
的计算方法。
93.首先，以试样未倾斜为前提。电子侵入深度d
pe
通过公知的以下的(1)式来计算。
94.【数学式1】
[0095][0096]
在上述(1)式中，a示出原子的质量，e0示出加速电压，ρ示出元素的密度，z示出原子序号。也能通过公知的以下的(2)式来计算电子侵入深度d
pe
。
[0097]
【数学式2】
[0098][0099]
质量a、密度ρ、原子序号z在元素表上确定。可以想到电子散射范围的宽度一般是与电子侵入深度d
pe
大致相同的。这由以下的(3)式来表示。
[0100]
【数学式3】
[0101][0102]
反射电子产生深度d
bse
通过以下的(4)式来计算。即，反射电子产生深度d
bse
作为电子侵入深度d
pe
的一半是从电子侵入深度d
pe
计算的。
[0103]
【数学式4】
[0104][0105]
特征x射线产生深度d
x
通过以下的(5)式来计算。以下的ec是关于特定的电子轨道的最低激发能量。
[0106]
【数学式5】
[0107][0108]
在从特征x射线产生深度d
x
反算加速电压e0的情况下，使用将上述(5)变形后的以下的(6)式即可。
[0109]
【数学式6】
[0110][0111]
另一方面，在试样以倾角t倾斜的情况下，利用通过以下的(7)式定义的校正系数k。
[0112]
【数学式7】
[0113][0114]
具体地说，通过将电子侵入深度d
pe
、反射电子产生深度d
bse
以及特征x射线产生深
度d
x
乘以校正系数k，求出倾斜状态下的电子侵入深度d
pe’、反射电子产生深度d
bse’以及特征x射线产生深度d
x’。顺便提及，在遵循以下说明的模型的情况下，电子散射范围的宽度不依赖于试样的倾斜。
[0115]
使用图13更详细地说明深度的定义和校正系数。在图13中，f示出试样表面。z轴相当于倾斜前的电子束。电子侵入深度由d
pe
示出。电子侵入深度d
pe
规定试样内的电子散射范围的大小，在图13中，电子散射范围由圆(实际是球)q来表现。其原点由o示出。从试样表面到原点o的距离(z轴上的深度)为d
pe
/2。
[0116]
试样按照倾角t倾斜。换一个角度来说，电子束相对于试样倾斜。倾斜后的电子束由z1示出。这样，在图13中，为了说明，将试样的位置和姿势固定，使电子束倾斜。倾斜后的电子散射范围由圆q’示出。
[0117]
在实施方式中，采用了从试样表面起在与其正交的方向上的距离为深度的定义。在按照该定义的情况下，试样倾斜后的电子散射范围的原点o’的深度为(d
pe
/2)
×
cost。该深度加上圆q’的半径d
pe
/2所得到的值即d
pe
×
1/2(1 cost)为试样倾斜后的电子侵入深度。从该计算式除去d
pe
，所得到的是上述校正系数k。
[0118]
由于采用了从试样表面起在与其正交的方向上的距离为深度的定义，因此随着倾角t的增加，电子侵入深度d
pe
、反射电子产生深度d
bse
以及特征x射线产生深度d
x
分别减小。
[0119]
以上示出的计算式、模型是一个例子，也可以利用其它计算式、模型。在任何情况下，只要向用户提供大体示出电子散射范围、反射电子产生范围以及特征x射线产生范围这样的物理现象的范围的形状和大小的粗略估计，则与完全无法得到这些信息的情况相比，能够减轻用户的负担，或者能辅助由用户进行的照射条件设定。
[0120]
图14示出在第2实施例中生成并显示的gui图像201。该gui图像包含第2例的参照像202和引导显示120。在图14中，对与图5所示的要素同样的要素标注了同一附图标记。
[0121]
参照像202包含多个图形84、90、102、108、112、204、多个数值86、96、114、206、208、212以及多个标签(字符串)92、98、106、110、116、210。参照像202相当于试样的纵截面。
[0122]
图形84具有向下的尖塔形，其示出电子束。图形90是模拟试样表面的直线。图形84的顶点104与图形90接触。顶点104示出照射电子束的点。数值86示出加速电压(入射电压)。数值96示出倾角。标签98是示出倾角的符号。
[0123]
标签92示出构成试样的元素。具体地说，其是元素记号。在试样包括多个元素的情况下，如上所述，选择主要的元素或支配性的元素。也可以构成为能够指定多个元素。例如，可以显示周期表，构成为能够从其中选择1个或多个元素。
[0124]
图形102具有液滴形状，其顶点与上述顶点104一致。图形102模拟了二次电子产生范围。在其内部显示有示出二次电子的标签(se)106。图形102的尺寸与加速电压等无关，是固定的。当然，也可以根据加速电压等使其尺寸变化。
[0125]
图形108具有液滴形状，其顶点与上述顶点104一致。图形108模拟了反射电子产生范围。在其内部显示有示出反射电子的标签(bse)110。另外，显示有示出反射电子产生深度的数值212。图形108的尺寸与加速电压等无关，是固定的，但是与上述同样地，也可以根据加速电压等使其尺寸变化。数值212伴随着加速电压的变更而变化，伴随着元素的变更而变化，或者伴随着倾角的变更而变化。
[0126]
图形112具有液滴形状，其顶点与上述顶点104一致。图形112模拟了特征x射线产
生范围。在其内部显示有示出特征x射线的标签(characteristic x-ray)116。图形112的尺寸也与加速电压等无关，是固定的。当然，也可以根据加速电压等使其尺寸变化。在图形112的内部显示有示出特征x射线产生深度的数值114。该数值示出从试样发射的特征x射线的产生范围的大小(深度方向的宽度)。数值114伴随着加速电压的变更而变化，伴随着元素的变更而变化，或者伴随着倾角的变更而变化。
[0127]
图形204具有液滴形状，其顶点与上述顶点104一致。图形204模拟了电子散射范围。在其内部显示有示出入射电子的标签210。图形204的尺寸也与加速电压等无关，是固定的。当然，也可以根据加速电压等使其尺寸变化。
[0128]
在图形204的内部，显示有示出电子散射范围的大小(电子侵入深度)的数值206，另外，显示有示出电子散射范围的宽度的数值208。数值206伴随着加速电压的变更而变化，伴随着元素的变更而变化，或者伴随着倾角的变更而变化。数值208伴随着加速电压的变更而变化，或者伴随着元素的变更而变化，但是不会伴随着倾角的变更而变化。
[0129]
引导显示120示出特征x射线产生深度是从入射电压即加速电压计算的。
[0130]
对图形102、108、112、204实施有涂画处理，各图形得以相互辨别。不过，在图形102、108、112、204的重叠区域内，其中任意一个图形(小的图形)被优先地显示。作为图形102、108、112、204的形状，也可以采用液滴形状以外的图形，例如圆形、椭圆形状、罐状等。在多个范围的相互之间的大小关系颠倒的情况下，可以显示这一意思，或者将1个或多个图形消去。
[0131]
图15示出试样倾斜的情况下的参照像。数值96a示出倾角。示出试样表面的图形90b处于倾斜状态。在原始的多个图形之内，超出到比直线靠上侧的部分被进行了掩蔽处理，显示的是进行掩蔽处理后的图形102a、108a、112a、204a。作为多个数值显示的多个深度如在上述说明所示分别是在与试样面正交的方向上的深度。
[0132]
能一边观察参照像一边变更加速电压或倾角，根据与试样的关系决定最佳的照射条件，并且实际地应用该照射条件来进行试样的测定。
[0133]
在采用第2实施例的情况下，在gui图像上，例如也可以在点击包含加速电压的框的时点，弹出显示图16所示的窗口214。窗口214除了包含加速电压的输入栏124、取得按钮126、ok按钮128以及取消按钮130以外，还包含应用按钮216。当操作应用按钮216时，在该时点在gui图像上指定的加速电压会成为设定到控制部的实际的加速电压。
[0134]
在采用第2实施例的情况下，在gui图像上，例如也可以在点击包含倾角的框的时点，弹出显示图17所示的窗口218。窗口218除了包含倾角的输入栏134、取得按钮136、ok按钮138以及取消按钮140以外，还包含应用按钮220。当操作应用按钮220时，在该时点在gui图像上指定的倾角会成为设定到控制部的实际的倾角。
[0135]
图18例示了参照像显示前的动画显示。由多个图像222～228示出图像内容的动态变化。实际上会显示更多的图像，但是在图18中示出了代表性的几个图像222～228。
[0136]
最先显示图像222。图像222显示的是示出试样表面的线232和示出电子束的图形230。之后，如图像224和图像226所示，显示模拟试样内的电子散射的像。该像包括多个直线。例如，如附图标记234和附图标记236所示，随机地生成直线，使其数量逐渐增加，从而能生成模拟电子散射的像。关于图像222，可以省略其显示。
[0137]
实际上可以通过进行蒙特卡罗模拟(monte carlo simulation)等来形成示出电
子散射状态的变化的动态图像，但是在该情况下会花费时间，因此采用了简单的动画显示。在动画显示的结束时点，立即显示参照像238。根据这样的显示，即使是知识或经验贫乏的用户，也容易想象在测定时产生的物理现象，能在视觉上辅助照射条件的设定。上述的参照像也在确认已经设定的照射条件的情况下发挥功能。
[0138]
如图19所示，也可以同时显示多个参照像242、244。参照像242是示出信号产生范围和电子散射范围的参照像。参照像244是示意性地示出试样室内的样子的图像。具体地说，参照像244是示出从水平方向观看试样室的样子的cg图像。参照像244包含示出物镜的下端部的对象物248和示出试样保持器的对象物250。由试样保持器保持试样。试样保持器由试样载台支撑，或者是试样载台的一部分。
[0139]
当对控制部设定了试样的倾斜角度时，试样保持器会倾斜，伴随于此，对象物250会倾斜。倾斜角度由tx示出。另一方面，当对ui部指定了tx作为倾斜角度，或者将控制部中所设定的倾斜角度tx读入到ui部时，会显示参照像242。示出试样表面的图形246的倾斜角度是tx。通过同时观察2个参照像242、244，能掌握电子束与试样的关系，并且能想象在试样内部产生的物理现象。在此基础上，能进行照射条件的确认或变更。
[0140]
作为与参照像242一起显示的图像，也可以显示参照像244以外的图像。例如，可以显示拍摄试样保持器的上表面所得到的图像。
[0141]
在上述实施方式中，说明了扫描电子显微镜，但是上述说明的事项也可以应用到其它带电粒子束装置。