JP2001147206A - Strain detecting microscopic image processing apparatus and method - Google Patents

Strain detecting microscopic image processing apparatus and method

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JP2001147206A
JP2001147206A JP33057199A JP33057199A JP2001147206A JP 2001147206 A JP2001147206 A JP 2001147206A JP 33057199 A JP33057199 A JP 33057199A JP 33057199 A JP33057199 A JP 33057199A JP 2001147206 A JP2001147206 A JP 2001147206A
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fourier transform
spot
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diffraction pattern
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and an apparatus for investigating the strain or flaw in the minute region of a crystal. SOLUTION: Scanning transmission type electronography is digitalized to be taken in a computer and subjected to digital two-dimensional Fourier transform to form a diffraction pattern and one or a plurality of diffraction spot positions in the diffraction pattern are calculated to be compared with the position of a diffraction point in the case of an ideal crystal structure to detect the strain of a crystal lattice. The interval between lattice surfaces or the direction of lattice surfaces or a deformation matrix due to strain is calculated from the spot positions to obtain strain data easy to understand or this operation is performed in a plurality of regions to search the relative change of strain due to a place or mapping is performed to perform the imaging of strain.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、結晶評価技術に関
し、特に、結晶評価用の測定装置および測定方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for evaluating crystals, and more particularly, to a measuring apparatus and a measuring method for evaluating crystals.

【0002】[0002]

【従来の技術】結晶の歪みを調べる従来の方法として
は、X線回折法が確立された方法であり、また結晶の微
小部分の歪みを調べる方法としては、マイクロラマン法
が知られている。
2. Description of the Related Art As a conventional method for examining crystal distortion, an X-ray diffraction method has been established, and as a method for examining distortion of a minute portion of a crystal, a micro-Raman method has been known.

【0003】近時の微細加工技術の進展に伴い、半導体
結晶を用いる半導体素子が高集積化され、素子サイズが
小さくなると、半導体結晶中の微小な領域に働く応力や
それに伴う結晶欠陥が問題となる。
With recent advances in microfabrication technology, semiconductor devices using semiconductor crystals have been highly integrated and the device size has been reduced. As a result, stress acting on minute regions in semiconductor crystals and accompanying crystal defects have become problems. Become.

【0004】マイクロラマン法等を用いて結晶歪みを調
べる従来法では、空間分解能よりも集積化された半導体
素子のサイズが小さくなるため、集積化された半導体素
子の半導体結晶内部の結晶歪みを直接測定することは、
不可能である。
In the conventional method for examining crystal distortion using the micro-Raman method or the like, since the size of the integrated semiconductor element is smaller than the spatial resolution, the crystal distortion inside the semiconductor crystal of the integrated semiconductor element is directly measured. Measuring is
Impossible.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来のX線回折法やラ
マン分光法が、空間分解能が不足しているため、半導体
素子の内部構造等、nm(ナノメートル)単位の材料を
試料として測定できないという問題に対して、微細な試
料の結晶構造の歪みを評価する装置として、例えば特開
平6−36729号公報には、電子顕微鏡本体により得
られた収束電子線回折図形を取り込み、試料が結晶構造
を有していない場合の理論的なホルツ線の軌跡を近似的
に計算し、収束電子線回折図形に表れているホルツ(H
OLZ)線と計算により求められたホルツ線を比較し、
一致しないホルツ線に対応する試料の格子面を表示する
方法及び装置が提案されている。上記特開平6−367
29号公報では、試料の下方に結像レンズを有する透過
型電子顕微鏡を用いている。
Since the conventional X-ray diffraction method and Raman spectroscopy have insufficient spatial resolution, it is not possible to measure a material in nm (nanometer) as a sample, such as the internal structure of a semiconductor device. As an apparatus for evaluating the distortion of the crystal structure of a fine sample, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-36729 discloses a device in which a convergent electron beam diffraction pattern obtained by an electron microscope main body is taken and the sample is subjected to crystal structure distortion. Is calculated approximately, and the Holtz (H) shown in the convergent electron beam diffraction pattern is calculated approximately.
OLZ) line and the calculated Holtz line,
A method and apparatus for displaying a lattice plane of a sample corresponding to non-matching Holtz lines have been proposed. JP-A-6-367
In Japanese Patent Publication No. 29, a transmission electron microscope having an imaging lens below a sample is used.

【0006】また、例えば特開平7−6725号公報に
は、多層薄膜試料の界面や薄膜内における組成変化及び
3次元格子歪構造を原子オーダの分解能で検出し定量解
析可能とする組成及び格子測定用電子顕微鏡として、く
さび形に劈開した試料片に加速した電子線を入射し、透
過像上の現れる等厚干渉縞を検出し、等厚干渉縞の距離
が格子面傾斜によって変化する現象を利用して格子面傾
斜角度分布を測定し、格子歪構造解析を行い、さらに等
厚干渉縞が組成変化のみを表すように処理して組成分布
の定量解析を行うようにした構成が開示されている。し
かしながら、この特開平7−6725号公報において
も、試料の下方に結像レンズを有する透過型電子顕微鏡
を用いている。
[0006] For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-6725 discloses a composition and lattice measurement for detecting a composition change and a three-dimensional lattice strain structure at the interface or in a thin film of a multilayer thin film sample at a resolution of an atomic order to enable quantitative analysis. As a scanning electron microscope, an accelerated electron beam is incident on a wedge-shaped cleaved specimen, detecting the equal-thickness interference fringes that appear on the transmission image, and using the phenomenon that the distance of the equal-thickness interference fringes changes due to the inclination of the lattice plane. There is disclosed a configuration in which a lattice plane inclination angle distribution is measured, a lattice distortion structure analysis is performed, and a quantitative analysis of the composition distribution is performed by processing so that the equal thickness interference fringes represent only a composition change. . However, this Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-6725 also uses a transmission electron microscope having an imaging lens below the sample.

【0007】また本願に先行する特許出願において、透
過型電子顕微鏡画像をフーリエ解析する方法(特願平1
0−250354:本願出願時未公開)や、透過型電子
顕微鏡画像のネガフィルムにレーザ光を照射して解析す
る方法(特願平10−238863号:本願出願時未公
開)に関する発明が提案されている。
In a patent application prior to the present application, a method of performing Fourier analysis on a transmission electron microscope image (Japanese Patent Application No. Hei.
0-250354: Unpublished at the time of filing of the present application) and a method of irradiating a negative film of a transmission electron microscope image with a laser beam for analysis (Japanese Patent Application No. 10-238863: unpublished at the time of filing the application) has been proposed. ing.

【0008】透過型電子顕微鏡画像をフーリエ解析する
方法や透過型電子顕微鏡画像のネガフィルムにレーザ光
を照射して解析する方法では、いずれも透過型電子顕微
鏡画像を用いており、微小な領域での歪み解析が可能で
はある。
In a method of performing Fourier analysis on a transmission electron microscope image or a method of irradiating a negative film of the transmission electron microscope image with a laser beam and analyzing the image, the transmission electron microscope image is used. Can be analyzed.

【0009】しかしながら、上記した透過型電子顕微鏡
は、電子レンズを結像に用いているため、電子レンズの
収差による画像の小さな歪みは避けることができないと
いう問題がある。
However, the transmission electron microscope described above has a problem that small distortion of an image due to aberration of the electron lens cannot be avoided because the electron lens is used for image formation.

【0010】したがって、本発明は、上記問題点に鑑み
てなされたものであって、その目的は、結晶の微小な領
域での歪みや欠陥を調べることを可能とする装置及び方
法を提供することにある。これ以外の本発明の目的、特
徴、利点等は以下の説明から、当業者には、直ちに明ら
かとされるであろう。
[0010] Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an apparatus and a method capable of examining distortion and defects in a minute region of a crystal. It is in. Other objects, features, advantages and the like of the present invention will be immediately apparent to those skilled in the art from the following description.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明は、走査透過型電子顕微鏡像の一部の領域を2次元フ
ーリエ変換し、その領域の回折パターンを計算し、回折
パターン中の回折スポットの位置と理想的な結晶構造で
の回折点位置の違いから、局所的な格子の歪みを検出す
る、ことを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides a two-dimensional Fourier transform of a partial area of a scanning transmission electron microscope image, calculates a diffraction pattern of the area, and calculates a diffraction pattern in the diffraction pattern. Local lattice distortion is detected from a difference between a spot position and a diffraction point position in an ideal crystal structure.

【0012】本発明は、走査透過型電子顕微鏡像の一部
の領域に対して2次元フーリエ変換を行い、前記2次元
フーリエ変換結果から、前記領域の回折パターンを取得
する手段と、前記回折パターン中の回折スポットの位置
と理想的な結晶構造での回折点位置との違いから局所的
な格子の歪みを検出する手段と、を備える。
The present invention provides means for performing a two-dimensional Fourier transform on a partial area of a scanning transmission electron microscope image, and obtaining a diffraction pattern of the area from the result of the two-dimensional Fourier transform; Means for detecting local lattice distortion from the difference between the position of the diffraction spot in the medium and the position of the diffraction point in the ideal crystal structure.

【0013】本発明は、走査透過型電子顕微鏡像の複数
の領域に対してそれぞれ2次元フーリエ変換を行い、前
記2次元フーリエ変換結果から前記複数の領域の回折パ
ターンを取得する手段と、前記回折パターン中の回折ス
ポットの位置と理想的な結晶構造での回折点位置との違
いから局所的な格子の歪みを検出する手段と、を備え、
前記複数の領域について局所的な格子の歪みを検出し、
場所による相対的な歪みの違いを調査可能としている。
According to the present invention, there is provided means for performing a two-dimensional Fourier transform on each of a plurality of regions of a scanning transmission electron microscope image, and obtaining a diffraction pattern of the plurality of regions from the two-dimensional Fourier transform result; Means for detecting local lattice distortion from the difference between the position of the diffraction spot in the pattern and the position of the diffraction point in the ideal crystal structure,
Detecting local lattice distortion for the plurality of regions;
It is possible to investigate the difference in relative distortion depending on the location.

【0014】本発明は、走査透過型電子顕微鏡像の全領
域又は一部の領域において前記領域内の複数の領域に対
してそれぞれ2次元フーリエ変換を行い、前記2次元フ
ーリエ変換結果から前記複数の領域の回折パターンを取
得する手段と、前記回折パターン中の回折スポットの位
置と理想的な結晶構造での回折点位置との違いから局所
的な格子の歪みを検出する手段と、検出された歪みの分
布をマッピングする手段と、を備える。
According to the present invention, two-dimensional Fourier transform is performed on a plurality of regions in the entire region or a partial region of the scanning transmission electron microscope image, and the plurality of regions are obtained from the two-dimensional Fourier transform result. Means for acquiring a diffraction pattern of a region, means for detecting local lattice distortion from a difference between the position of a diffraction spot in the diffraction pattern and the position of a diffraction point in an ideal crystal structure, and Means for mapping the distribution of

【0015】本発明は、前記走査透過型電子顕微鏡像の
全領域又は一部の領域において、前記領域内の複数の領
域に対してそれぞれ2次元フーリエ変換を行い、前記2
次元フーリエ変換結果から前記領域の回折パターンを取
得する手段と、前記回折パターン中の回折スポットの位
置を取得する手段と、前記複数の領域の回折スポットの
位置から結晶面間隔を計算する手段と、前記結晶面間隔
の分布をマッピングする手段と、を備える。
According to the present invention, two-dimensional Fourier transform is performed on each of a plurality of regions in the entire region or a part of the scanning transmission electron microscope image, and
Means for obtaining the diffraction pattern of the region from the dimensional Fourier transform result, means for obtaining the position of the diffraction spot in the diffraction pattern, and means for calculating the crystal plane spacing from the positions of the diffraction spots in the plurality of regions, Means for mapping the distribution of the crystal plane spacing.

【0016】本発明においては、走査透過型電子顕微鏡
像の一部の領域に対して2次元フーリエ変換を行い、前
記2次元フーリエ変換結果から、前記領域の回折パター
ンを取得する手段と、前記回折パターン中の回折スポッ
トの位置と理想的な結晶構造での回折点位置との違いか
ら局所的な格子の歪みを検出する手段と、前記回折をパ
ターン取得する手段及び前記歪みを検出する手段による
測定を、回折空間の原点から同一方向あるいは正反対方
向ではない2点の回折スポットについて行い、前記2点
の回折スポットの位置と理想的な結晶構造での回折点位
置とから変形行列を求める変形行列算出手段と、を備え
る。
In the present invention, means for performing a two-dimensional Fourier transform on a partial area of a scanning transmission electron microscope image and obtaining a diffraction pattern of the area from the result of the two-dimensional Fourier transform; Means for detecting local lattice distortion from the difference between the position of the diffraction spot in the pattern and the position of the diffraction point in the ideal crystal structure, measurement by the means for acquiring the diffraction pattern and means for detecting the distortion Is performed for two diffraction spots that are not in the same or opposite directions from the origin of the diffraction space, and a deformation matrix is calculated from the positions of the two diffraction spots and the diffraction point positions in an ideal crystal structure. Means.

【0017】本発明においては、走査透過型電子顕微鏡
像の複数の領域に対して2次元フーリエ変換を行い、前
記2次元フーリエ変換結果から、前記複数の領域の回折
パターンを取得する手段と、前記回折パターン中の回折
スポットの位置と理想的な結晶構造での回折点位置との
違いから局所的な格子の歪みを検出する手段と、前記回
折をパターン取得する手段及び前記歪みを検出する手段
による測定を、回折空間の原点から同一方向あるいは正
反対方向ではない2点の回折スポットについて行い、前
記2点の回折スポットの位置と理想的な結晶構造での回
折点位置とから変形行列を求める変形行列算出手段と、
を備え、場所による相対的な歪みの違いを調べることを
可能としている。
In the present invention, a means for performing a two-dimensional Fourier transform on a plurality of regions of a scanning transmission electron microscope image and acquiring a diffraction pattern of the plurality of regions from the two-dimensional Fourier transform result; Means for detecting local lattice distortion from the difference between the position of the diffraction spot in the diffraction pattern and the position of the diffraction point in the ideal crystal structure, and the means for acquiring the diffraction pattern and the means for detecting the distortion The measurement is performed for two diffraction spots that are not in the same or opposite directions from the origin of the diffraction space, and a deformation matrix for obtaining a deformation matrix from the positions of the two diffraction spots and the positions of the diffraction points in an ideal crystal structure. Calculating means;
It is possible to examine the difference in relative distortion depending on the location.

【0018】本発明においては、走査透過型電子顕微鏡
像の全領域あるいは一部の領域において、前記領域内の
複数の領域に対して2次元フーリエ変換を行い、前記2
次元フーリエ変換結果から、前記複数の領域の回折パタ
ーンを取得する手段と、前記回折パターン中の回折スポ
ットの位置と理想的な結晶構造での回折点位置との違い
から局所的な格子の歪みを検出する手段と、前記回折を
パターン取得する手段及び前記歪みを検出する手段によ
る測定を、回折空間の原点から同一方向あるいは正反対
方向ではない2点の回折スポットについて行い、前記2
点の回折スポットの位置と理想的な結晶構造での回折点
位置とから変形行列を求める変形行列算出手段と、歪み
の分布をマッピングする手段と、を備える。
In the present invention, a two-dimensional Fourier transform is performed on a plurality of regions in the entire or partial region of the scanning transmission electron microscope image, and
Means for acquiring a diffraction pattern of the plurality of regions from a result of the dimensional Fourier transform, and local lattice distortion due to a difference between a position of a diffraction spot in the diffraction pattern and a position of a diffraction point in an ideal crystal structure. The means for detecting, the means for acquiring the pattern of the diffraction, and the means for detecting the distortion are measured for two diffraction spots that are not in the same or opposite directions from the origin of the diffraction space.
A deformation matrix calculating means for obtaining a deformation matrix from the position of a diffraction spot at a point and the position of a diffraction point in an ideal crystal structure, and means for mapping the distribution of strain are provided.

【0019】本発明においては、表示装置に表示された
前記マッピングされた分布のうち選択された領域につい
て、もとの走査透過型顕微鏡画像の一部を抽出し表示す
る手段を備える。
According to the present invention, there is provided means for extracting and displaying a part of an original scanning transmission microscope image for a selected region of the mapped distribution displayed on the display device.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について説明
する。本発明は、走査透過型電子顕微鏡像をデジタル2
次元フーリエ変換をすることによって回折パターンを形
成し、その回折パターン中の一つあるいは複数の回折ス
ポット位置を求め、理想的な結晶構造の場合の回折点位
置と比較することで、結晶格子の歪みの検出を行う。
Embodiments of the present invention will be described. The present invention uses a scanning transmission electron microscope
A diffraction pattern is formed by performing a two-dimensional Fourier transform, the position of one or more diffraction spots in the diffraction pattern is determined, and the position of the diffraction spot is compared with the diffraction point position in an ideal crystal structure. Is detected.

【0021】また、この結果から、結晶面の面間隔や、
結晶面の面の方向を求めることが出来る。結晶面の面間
隔dを算出するには、その結晶面に相当する回折スポッ
トの位置の波数ゼロに相当する回折点位置からの相対座
標をデジタルピクセル座標で(kx,ky)として、次式
(1)から計算される。
From the results, the spacing between crystal planes,
The direction of the crystal plane can be determined. To calculate the plane distance d of the crystal plane, the relative coordinates from the diffraction point position corresponding to the wave number of zero at the position of the diffraction spot corresponding to the crystal plane are represented by digital pixel coordinates (k x , k y ), and It is calculated from equation (1).

【0022】 [0022]

【0023】上式(1)において、aは、走査透過型電
子顕微鏡デジタル画像で各ピクセル間の実際の距離であ
り、wxとwyはデジタル2次元フーリエ変換のそれぞれ
xとy方向のデータ数である。また、結晶面の方向は、kx
≠0の場合、x軸からなす角度を90度分法で、tan(ky/kx)
-1-90から計算することができ、kx=0の場合、y軸と平
行である。
In the above equation (1), a is the actual distance between each pixel in the scanning transmission electron microscope digital image, and wx and wy are the respective digital two-dimensional Fourier transforms.
This is the number of data in the x and y directions. The direction of the crystal plane is k x
If ≠ 0, the angle from the x axis is calculated using the 90-degree method, tan (k y / k x )
It can be calculated from -1 -90 and is parallel to the y-axis when k x = 0.

【0024】また、異なる2つの回折スポット位置およ
び理想的な結晶構造から、歪みによる変形行列を求める
こともできる。これは2つの回折スポットの位置の波数
ゼロに相当する回折点位置からの相対座標をデジタルピ
クセル座標で(k1x,k1y)および(k2x,k2y)とし、理想的な
結晶構造の場合のこれらの回折点に相当する回折点座標
を(k0 1x,k0 1y)、および(k0 2x,k0 2y)とすると、次式
(2)で計算できる。
Further, a deformation matrix due to distortion can be obtained from two different diffraction spot positions and an ideal crystal structure. This means that the relative coordinates from the diffraction point position corresponding to the zero wave number at the positions of the two diffraction spots are (k 1x , k 1y ) and (k 2x , k 2y ) in digital pixel coordinates, and in the case of an ideal crystal structure If the diffraction point coordinates corresponding to these diffraction points are (k 0 1x , k 0 1y ) and (k 0 2x , k 0 2y ), they can be calculated by the following equation (2).

【0025】 [0025]

【0026】上式(2)において、行列の左肩のtは転
置行列を表し、右肩の-1は逆行列を表している。
In the above equation (2), t on the left shoulder of the matrix represents a transposed matrix, and -1 on the right shoulder represents an inverse matrix.

【0027】これらの解析は、走査透過型電子顕微鏡画
像の倍率の精度に大きく依存する。そこで、同一の走査
透過型電子顕微鏡視野内で、複数の領域について、これ
らの解析を行い、相対的にその結果を比較することによ
り、この精度以下の微小な歪みを場所による相対的な変
化として調べることが出来る。
These analyzes largely depend on the precision of the magnification of the image of the scanning transmission electron microscope. Therefore, in the same scanning transmission electron microscope field of view, these analyzes are performed for a plurality of regions, and the results are relatively compared. You can find out.

【0028】さらに、本発明の実施の形態においては、
同一の走査透過型電子顕微鏡視野内での複数の領域につ
いて、これらの操作を行い、歪み検出結果を各領域に対
してマッピングすることで、歪み情報を画像化してい
る。
Further, in the embodiment of the present invention,
These operations are performed on a plurality of regions in the same scanning transmission electron microscope field of view, and the distortion detection result is mapped to each region, thereby imaging distortion information.

【0029】また、この画像情報と複数の領域の座標を
合わせて記録し、表示装置の表示画像上から、調べたい
位置を指示することで、領域の座標情報から該領域に対
応する元の電子顕微鏡画像の一部を取り出して、当該場
所の格子像を表示するように構成される。
Further, the image information and the coordinates of a plurality of areas are recorded together, and a position to be checked is indicated on the display image of the display device, whereby the original electronic information corresponding to the area is obtained from the coordinate information of the area. It is configured to take out a part of the microscope image and display a lattice image of the place.

【0030】本発明の実施の形態においては、走査透過
型電子顕微鏡像を用いており、2次元フーリエ変換する
領域を狭くすることで、空間分解能を高くすることがで
きる。
In the embodiment of the present invention, a scanning transmission electron microscope image is used, and the spatial resolution can be increased by narrowing the area for two-dimensional Fourier transform.

【0031】本発明に係る測定装置は、好ましい一実施
の形態において、走査型電子顕微鏡の画像を処理する画
像処理装置が、顕微鏡画像をディジタルデータとして取
り込む画像入力手段と、画像入力手段で取り込んだ画像
中の領域に対して2次元フーリエ変換(2次元高速フー
リエ変換;FFT)を行う2次元フーリエ変換手段と、
2次元フーリエ係数から回折パターン配列を求める回折
パターン配列取得手段と、回折スポット位置を検出する
回折スポット位置検出手段と、回折スポット位置と理想
的結晶構造の回折点位置との比較から歪みを検出する歪
み検出手段と、を備え、必要に応じて、歪みの分布をマ
ッピングするマッピング手段を備える。
In a preferred embodiment of the measuring device according to the present invention, an image processing device for processing an image of a scanning electron microscope captures the microscope image as digital data by an image input unit and the image input unit. Two-dimensional Fourier transform means for performing two-dimensional Fourier transform (two-dimensional fast Fourier transform; FFT) on a region in the image;
Diffraction pattern array obtaining means for obtaining a diffraction pattern array from a two-dimensional Fourier coefficient, diffraction spot position detecting means for detecting a diffraction spot position, and detecting distortion from a comparison between the diffraction spot position and the diffraction point position of an ideal crystal structure. And a mapping means for mapping the distribution of the strain, if necessary.

【0032】本発明は、別の一実施の形態において、回
折スポット位置検出手段で検出された回折スポット位置
から、その回折スポットに対応する結晶面の面間隔およ
び面の方向を求める結晶面情報計算手段を備えた構成と
してもよい。
According to another embodiment of the present invention, a crystal plane information calculation for obtaining a plane interval and a plane direction of a crystal plane corresponding to the diffraction spot from a diffraction spot position detected by the diffraction spot position detecting means is provided. It is good also as composition provided with a means.

【0033】本発明は、さらに別の一実施の形態におい
て、回折空間の原点から同一方向あるいは正反対方向で
はない2点の回折スポットについて行い、前記2点の回
折スポットの位置と理想的な結晶構造での回折点位置と
から変形行列を求める変形行列算出手段を備えた構成と
してもよい。
In still another embodiment, the present invention is applied to two diffraction spots not in the same direction or in opposite directions from the origin of the diffraction space, and the positions of the two diffraction spots and the ideal crystal structure are determined. And a configuration provided with a deformation matrix calculation means for obtaining a deformation matrix from the diffraction point position in step (1).

【0034】走査透過型電子顕微鏡では、透過型電子顕
微鏡とは相違して、試料下方に結像にレンズを用いてい
ないため、原理的に、電子レンズの収差による画像の歪
みの影響が無い。
Unlike the transmission electron microscope, the scanning transmission electron microscope does not use a lens for imaging below the sample, and thus has no effect of image distortion due to the aberration of the electron lens in principle.

【0035】[0035]

【実施例】本発明の実施例について図面を参照して詳細
に説明する。
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0036】[実施例1]図1は、本発明の第1の実施
例の処理フローを示す図である。図2は、Si基板(1
00)表面にGeをエピタキシャル成長した試料の走査
透過型電子顕微鏡断面観察画像(「走査透過型電子顕微
鏡像」ともいう)の概要を示す図である。図2に示した
走査透過型電子顕微鏡像の中から、目的とした部分を中
心とした横256縦256ドットの正方形領域を取り出し、そ
の各ドットの明るさを値とする2次元配列aij(iとjはそ
れぞれ1〜256の整数)を構成する(ステップ101)。
[First Embodiment] FIG. 1 is a diagram showing a processing flow of a first embodiment of the present invention. FIG. 2 shows a Si substrate (1
00) It is a figure which shows the outline | summary of the scanning transmission electron microscope cross-sectional observation image (also called "scanning transmission electron microscope image") of the sample which made Ge epitaxially grow on the surface. From the scanning transmission electron microscope image shown in FIG. 2, a square area of 256 dots vertically and 256 dots centered on a target portion is extracted, and a two-dimensional array aij (i And j each constitute an integer of 1 to 256) (step 101).

【0037】2次元ガウシアン分布の配列bij(iとjはそ
れぞれ1〜256の整数)を、次式(3)で計算する。配列b
ijは、記憶装置に保持するようにしてもよい。
An array bij of a two-dimensional Gaussian distribution (i and j are each an integer of 1 to 256) is calculated by the following equation (3). Array b
ij may be stored in a storage device.

【0038】 bij = exp( -0.0004((i - 129)2+(j - 129)2)) …(3)Bij = exp (−0.0004 ((i−129) 2 + (j−129) 2 )) (3)

【0039】この配列bijと画像配列2次元配列aijの各
要素同士を掛け合わせて、配列cij(iとjはそれぞれ1〜2
56の整数)を次式(4)にて計算する。 cij = aij×bij …(4)
The elements of the array bij and the image array two-dimensional array aij are multiplied to form an array cij (i and j are 1 to 2 respectively).
(An integer of 56) is calculated by the following equation (4). cij = aij × bij… (4)

【0040】配列cijを2次元高速フーリエ変換(Fast
Fourier Transform)を用いてフーリエ変換し(ステ
ップ102)、フーリエ変換された空間周波数成分であ
る複素数配列dijを求める。
The array cij is transformed into a two-dimensional fast Fourier transform (Fast
Fourier transform is performed using Fourier Transform (Step 102), and a complex number array dij that is a spatial frequency component subjected to Fourier transform is obtained.

【0041】ここで、dijは、(i,j)=(1,1)に波数ゼロの
フーリエ成分(直流成分)が配列しているようにフーリ
エ変換を行う。
Here, dij performs a Fourier transform such that a Fourier component (DC component) having zero wave number is arranged at (i, j) = (1,1).

【0042】配列dijの各要素の絶対値を算出し、波数
ゼロのフーリエ成分に相当する要素が配列の中心位置に
来るように、配列dijの全要素を並び替えて、回折パタ
ーン配列eijとする。
The absolute value of each element of the array dij is calculated, and all the elements of the array dij are rearranged so that the element corresponding to the Fourier component having zero wave number is located at the center position of the array to obtain a diffraction pattern array eij. .

【0043】すなわち、iが1から128の範囲で、jが1か
ら128の範囲の要素に対しては、次式(5)、 eij = |d(i+128)(j+128)| (1≦i≦128,1≦j≦128) …(5)
That is, for an element where i is in the range of 1 to 128 and j is in the range of 1 to 128, the following equation (5), eij = | d (i + 128) (j + 128) | 1 ≦ i ≦ 128,1 ≦ j ≦ 128)… (5)

【0044】iが1から128の範囲でjが129から256の範囲
の要素に対しては、次式(6)、 eij = |d(i+128)(j-128)| (1≦i≦128,129≦j≦256) …(6)
For an element where i is in the range of 1 to 128 and j is in the range of 129 to 256, the following equation (6) is used: eij = | d (i + 128) (j-128) | (1 ≦ i ≤128,129≤j≤256)… (6)

【0045】iが129から256の範囲でjが1から128の範囲
の要素に対しては、次式(7)、 eij = |d(i-128)(j+128)| (129≦i≦256,1≦j≦128) …(7)
For an element where i is in the range of 129 to 256 and j is in the range of 1 to 128, the following equation (7) is used: eij = | d (i−128) (j + 128) | (129 ≦ i ≦ 256,1 ≦ j ≦ 128)… (7)

【0046】iが129から256の範囲でjが129から256の範
囲の要素に対しては、次式(8)、 eij = |d(i-128)(j-128)| (129≦i≦256,129≦j≦256) …(8)
For an element in which i is in the range of 129 to 256 and j is in the range of 129 to 256, the following equation (8) is used: eij = | d (i-128) (j-128) | ≤256,129≤j≤256)… (8)

【0047】に従う計算を行い、回折パターン配列eij
の全要素を求める。
The diffraction pattern array eij
Find all elements of.

【0048】図3は、このようにして得られた回折パタ
ーンの一例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the diffraction pattern obtained in this way.

【0049】次に、回折パターン配列eijの中の極大値
の座標を探すことで、回折点(回折スポット)の位置座
標を求める(ステップ103)。
Next, the position coordinates of the diffraction point (diffraction spot) are obtained by searching for the coordinates of the maximum value in the diffraction pattern array eij (step 103).

【0050】この回折点(回折スポット)の座標と、そ
の結晶の理想的な格子定数から計算される回折点位置と
の違いから、その目的の場所の格子歪みを調べる(ステ
ップ104)。
From the difference between the coordinates of the diffraction point (diffraction spot) and the position of the diffraction point calculated from the ideal lattice constant of the crystal, the lattice distortion at the target location is examined (step 104).

【0051】求めた極大値(回折点)の座標の中心座標
(i,j)=(129,129)からの距離が理想的な結晶の格子定数
から求めた値よりも大きい場合には、格子が理想的な結
晶状態よりも縮んでおり、逆に、求めた極大値の座標の
中心座標(i,j)=(129,129)からの距離が理想的な結晶の
格子定数から求めた値よりも小さい場合には、格子が理
想的な結晶状態より伸びている、ことを表わしている。
Center coordinates of the coordinates of the obtained maximum value (diffraction point)
If the distance from (i, j) = (129,129) is larger than the value determined from the lattice constant of the ideal crystal, the lattice is smaller than the ideal crystal state. If the distance from the center coordinates (i, j) = (129,129) of the value coordinates is smaller than the value obtained from the lattice constant of the ideal crystal, the lattice is extended from the ideal crystal state. Is represented.

【0052】図2のGeのエピタキシャル成長した部分
では、この解析の結果、回折点が、シリコン結晶で期待
される位置よりも、4%程度内側に動いていた。このこ
とから、Geの部分は、格子が本来のGeの格子に近づ
いていること表わしている。
As a result of this analysis, in the portion where Ge was epitaxially grown in FIG. 2, the diffraction point was moved inward by about 4% from the position expected in the silicon crystal. Thus, the Ge portion indicates that the lattice is close to the original Ge lattice.

【0053】[実施例2]本発明の第2の実施例につい
て説明する。前記第1の実施例では、走査透過型電子顕
微鏡の拡大倍率が精度よく校正されている必要がある。
しかしながら、実際には、この校正精度には限度が有
る。
[Embodiment 2] A second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, the magnification of the scanning transmission electron microscope must be accurately calibrated.
However, in practice, there is a limit to this calibration accuracy.

【0054】そこで、さらに微細な歪みを調べるには、
同じ走査透過型電子顕微鏡の写真内(画像)の基準とな
る位置との比較による相対的な歪みを調べることで、相
対的測定が可能である。
In order to investigate finer distortion,
Relative distortion can be measured by examining relative distortion due to comparison with a reference position in a photograph (image) of the same scanning transmission electron microscope.

【0055】図2に示す走査透過型電子顕微鏡画像の中
から2つの領域について目的とした部分を中心とした横
256縦256ドットの正方形領域を取り出し、その各ドット
の明るさを値とする2次元配列aij(iとjはそれぞれ1〜2
56の整数)をそれぞれ構成した。
Two areas in the scanning transmission electron microscope image shown in FIG.
A two-dimensional array aij (i and j are 1 to 2 respectively) taking out a square area of 256 dots and 256 dots and taking the brightness of each dot as a value
56 integers).

【0056】2次元ガウシアン分布の配列bij(iとjはそ
れぞれ1〜256の整数)を上式(3)から計算し、この配
列bijと画像配列aijの各要素同士を上式(4)に従い掛
け合わせて配列cij(iとjはそれぞれ1〜256の整数)を2
つの領域のそれぞれについて計算する。
An array bij of a two-dimensional Gaussian distribution (i and j are each an integer of 1 to 256) is calculated from the above equation (3), and each element of this array bij and the image array aij is calculated according to the above equation (4). Multiply and multiply the array cij (i and j are each an integer from 1 to 256) by 2
Calculate for each of the two regions.

【0057】2つの領域のそれぞれについて、配列cij
を2次元高速フーリエ変換を用いて2次元フーリエ変換
し、2次元フーリエ変換された複素数配列dij(2次元
フーリエ係数)を得る。その際、dijは(i,j)=(1,1)に波
数ゼロのフーリエ成分が来るように配列しているよう
に、2次元フーリエ変換を行う。
For each of the two regions, the sequence cij
Is subjected to two-dimensional Fourier transform using a two-dimensional fast Fourier transform to obtain a two-dimensional Fourier transformed complex array dij (two-dimensional Fourier coefficient). At this time, dij performs a two-dimensional Fourier transform such that a Fourier component with a wave number of zero comes at (i, j) = (1,1).

【0058】配列dijの各要素の絶対値をそれぞれの領
域について計算し、その波数ゼロのフーリエ成分に相当
する要素が配列の中心位置に来るように全要素を並び替
えて回折パターン配列eijを求める。すなわち上式
(5)〜(8)の計算をそれぞれの領域の配列で行い配
列eijの全要素を求めた。その回折パターンを図4と図
5に示す。図4は、図2のSi基板部分の一部分(Geの
島の約10nm下)の領域の2次元FFTによる回折パター
ンを示す図である。図5は、図2のGeの島の一部分の
領域の2次元FFTによる回折パターンを示す図であ
る。
The absolute value of each element of the array dij is calculated for each region, and all the elements are rearranged so that the element corresponding to the Fourier component with zero wave number is located at the center position of the array to obtain the diffraction pattern array eij. . That is, the calculations of the above equations (5) to (8) were performed on the arrays of the respective regions, and all elements of the array eij were obtained. The diffraction patterns are shown in FIG. 4 and FIG. FIG. 4 is a diagram showing a diffraction pattern by a two-dimensional FFT of a part of the Si substrate part of FIG. 2 (about 10 nm below a Ge island). FIG. 5 is a diagram showing a diffraction pattern by two-dimensional FFT of a partial region of the Ge island in FIG.

【0059】つづいて、それぞれの領域について回折パ
ターン配列の極大値の座標を探すことで、回折点の座標
を求める。
Subsequently, the coordinates of the diffraction point are obtained by searching for the coordinates of the maximum value of the diffraction pattern array for each region.

【0060】それぞれの領域について求めたこの回折点
の座標の違いからそれぞれの場所の相対的な格子歪み調
べる。
From the difference in the coordinates of the diffraction points obtained for each area, the relative lattice distortion at each location is examined.

【0061】ここで、求めた極大値の座標の中心座標
(i,j)=(129,129)からの距離が大きい場合、一方の領域
が他方の領域よりも格子が縮んでいることを表わしてい
る。
Here, the center coordinates of the coordinates of the obtained maximum value
When the distance from (i, j) = (129,129) is large, it indicates that one region has a smaller lattice than the other region.

【0062】Geの部分を複数の領域で調べ比較したと
ころ、場所によりスポット位置が変化することが分かっ
た。この結果はGe膜の中に局所的な小さな歪みが存在
することを意味している。
When the Ge portion was examined and compared in a plurality of regions, it was found that the spot position changed depending on the location. This result means that there is a small local distortion in the Ge film.

【0063】[実施例3]次に本発明の第3の実施例に
ついて説明する。上記した第2の実施例のように、走査
透過型電子顕微鏡画像内の複数の領域で歪みを比較する
場合、さらに走査透過型電子顕微鏡写真(画像)の全領
域あるいは目的の領域内で、等間隔に複数の領域を選
び、各領域で歪みを求め、求めた結果を画像情報として
可視化すると、歪みに関する理解がさらに深まる。
Third Embodiment Next, a third embodiment of the present invention will be described. When distortion is compared in a plurality of regions in a scanning transmission electron microscope image as in the above-described second embodiment, the entire region or a target region of a scanning transmission electron microscope photograph (image) is further compared. If a plurality of regions are selected at intervals, distortion is obtained in each region, and the obtained result is visualized as image information, the understanding of the distortion is further deepened.

【0064】図2に示した走査透過型電子顕微鏡画像を
横256縦256ドットの正方形領域に分割し、各領域におい
て、領域内の各ドットの明るさを値とする2次元配列ai
j(iとjはそれぞれ1〜256の整数)をそれぞれ構成する。
The image of the scanning transmission electron microscope shown in FIG. 2 is divided into square areas of 256 dots in width and 256 dots in each area, and in each area, a two-dimensional array ai having the brightness of each dot in the area as a value.
j (i and j are each an integer of 1 to 256).

【0065】2次元ガウシアン分布の配列bij(iとjはそ
れぞれ1〜256の整数)を上式(3)から計算し、この配
列と画像配列の各要素同士を上式(4)で掛け合わせて
配列cij(iとjはそれぞれ1〜256の整数)をそれぞれの領
域の配列について計算する。それぞれの領域について、
この配列cijを2次元高速フーリエ変換法を用いてフー
リエ変換し、2次元フーリエ変換された複素数配列dij
を計算する。その際、dijは、(i,j)=(1,1)に波数ゼロの
フーリエ成分が来るように配列している様にフーリエ変
換を行う。
The two-dimensional Gaussian distribution array bij (i and j are each an integer of 1 to 256) is calculated from the above equation (3), and each element of the array and the image array is multiplied by the above equation (4). Then, an array cij (i and j are each an integer of 1 to 256) is calculated for the array of each region. For each area,
This array cij is subjected to Fourier transform using a two-dimensional fast Fourier transform method, and a two-dimensional Fourier transformed complex array dij
Is calculated. At this time, dij performs a Fourier transform such that a Fourier component with a wave number of zero comes at (i, j) = (1,1).

【0066】配列dijの各要素の絶対値をそれぞれの領
域について計算し、波数ゼロのフーリエ成分に相当する
要素が配列の中心位置に来るように、全要素を並び替え
て回折パターン配列eijを求める。すなわち、上式
(5)〜(8)の計算をそれぞれの領域の配列で行い配
列eijの全要素を求める。
The absolute value of each element of the array dij is calculated for each region, and the diffraction pattern array eij is obtained by rearranging all the elements so that the element corresponding to the Fourier component with zero wave number is located at the center of the array. . That is, the calculations of the above equations (5) to (8) are performed on the arrays of the respective areas, and all elements of the array eij are obtained.

【0067】それぞれの領域について、回折パターン配
列の極大値の座標を探すことで、回折点の座標を求め
る。
For each region, the coordinates of the diffraction point are obtained by searching for the coordinates of the local maximum value of the diffraction pattern array.

【0068】それぞれの領域について求めた、111回折
点のx座標およびy座標をマッピングして画像化した結果
が、それぞれ図6と図7である。
FIGS. 6 and 7 show the results of mapping and mapping the x and y coordinates of the 111 diffraction points obtained for each region.

【0069】図6及び図7に示した表示において、マッ
ピングでは明るい部分は、回折点が中心より遠く、逆に
暗い部分は、回折点が中心に近い、ことを表わしてい
る。この結果から、Ge膜中の歪み分布が分かる。
In the display shown in FIGS. 6 and 7, in the mapping, a bright portion indicates that the diffraction point is farther from the center, while a dark portion indicates that the diffraction point is closer to the center. From this result, the strain distribution in the Ge film can be understood.

【0070】図21は、本発明の第1乃至第3の実施例
で説明した方法を実施するための測定装置の概略構成を
示す図である。図21を参照すると、測定装置は、走査
透過型電子顕微鏡10と、コンピュータ(データ処理装
置)よりなる画像処理装置20とからなり、画像処理装
置20には、入力装置30、表示装置40、記憶装置5
0が接続されており、画像処理装置20は、走査透過型
電子顕微鏡10の電子顕微鏡画像をディジタル画像デー
タとして取り込む画像入力部22と、画像入力部22で
取り込んだ画像中の領域に対して2次元フーリエ変換を
行う2次元フーリエ変換部23と、2次元フーリエ係数
dijから回折パターン配列eijを求める回折パターン取
得部24と、回折スポット位置を検出する回折スポット
位置検出部25と、回折スポット位置と理想的結晶構造
の回折点位置との比較から歪みを検出する歪み検出部2
6と、全体を制御する制御部21を備え、さらに、第3
の実施例では、歪みの分布xy座標にマッピングするマ
ッピング部27を備えている。
FIG. 21 is a diagram showing a schematic configuration of a measuring apparatus for performing the methods described in the first to third embodiments of the present invention. Referring to FIG. 21, the measuring device includes a scanning transmission electron microscope 10 and an image processing device 20 including a computer (data processing device). The image processing device 20 includes an input device 30, a display device 40, and a storage device. Device 5
0 is connected, and the image processing apparatus 20 includes an image input unit 22 that captures an electron microscope image of the scanning transmission electron microscope 10 as digital image data, and 2 A two-dimensional Fourier transform unit 23 for performing a two-dimensional Fourier transform, a diffraction pattern acquisition unit 24 for obtaining a diffraction pattern array eij from a two-dimensional Fourier coefficient dij, a diffraction spot position detection unit 25 for detecting a diffraction spot position, Strain detector 2 for detecting distortion from comparison with the diffraction point position of the ideal crystal structure
6 and a control unit 21 for controlling the whole.
In the embodiment, a mapping unit 27 for mapping the distribution xy coordinates of the distortion is provided.

【0071】[実施例4]次に、本発明の第4の実施例
について説明する。回折パターン中のスポット位置の変
位から結晶面の面間隔や面の方位を求めた方がより歪み
の様子を理解しやすい。そこで、本発明の第4の実施例
では、前記第3の実施例で求めた複数領域の回折スポッ
ト位置から、その回折スポットに対応する結晶面の面間
隔および面の方向を求め、マッピングする。
[Embodiment 4] Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. It is easier to understand the state of the distortion by obtaining the plane spacing and the plane orientation of the crystal plane from the displacement of the spot position in the diffraction pattern. Therefore, in the fourth embodiment of the present invention, from the diffraction spot positions in a plurality of regions obtained in the third embodiment, the plane spacing and plane direction of the crystal plane corresponding to the diffraction spot are obtained and mapped.

【0072】X線や電子線の回折パターン中の回折点は
結晶面による反射・干渉により生じる。フーリエ変換に
より計算した回折パターンにおいてもX線や電子線など
の波動による回折パターンと同等なパターンが得られる
ため、その回折点の位置から結晶面に関する情報を求め
ることが出来る。
A diffraction point in a diffraction pattern of an X-ray or an electron beam is generated by reflection and interference by a crystal plane. Even in the diffraction pattern calculated by Fourier transform, a pattern equivalent to a diffraction pattern by a wave such as an X-ray or an electron beam is obtained, so that information on a crystal plane can be obtained from the position of the diffraction point.

【0073】結晶面の面間隔は、回折パターンの原点か
らその結晶面に相当する回折点までの距離に反比例す
る。このため、回折パターンの原点からその結晶面に相
当する回折点までの距離の逆数を計算することで、複数
領域の結晶面間隔の変化を相対的に調べることが出来
る。
The spacing between crystal planes is inversely proportional to the distance from the origin of the diffraction pattern to the diffraction point corresponding to the crystal plane. Therefore, by calculating the reciprocal of the distance from the origin of the diffraction pattern to the diffraction point corresponding to the crystal plane, it is possible to relatively examine the change in the crystal plane spacing in a plurality of regions.

【0074】一方、結晶面については、回折パターンの
原点から該結晶面に相当する回折点に向かう方向が、該
結晶面の法線に相当する関係がある。このため、回折点
の座標を(kx,ky)と表わしたとき、kx≠0の場合、逆正接
関数tan(ky/kx)-1-90がその回折点に相当する結晶面のx
軸方向からなす、角度に相当し、kx=0の場合、回折点に
相当する結晶面はy軸に平行である。
On the other hand, with respect to the crystal plane, the direction from the origin of the diffraction pattern to the diffraction point corresponding to the crystal plane has a relationship corresponding to the normal to the crystal plane. Therefore, when the coordinates of the diffraction point are expressed as (k x , k y ), if k x ≠ 0, the inverse tangent function tan (k y / k x ) -1 -90 corresponds to the crystal corresponding to the diffraction point. X of face
When k x = 0, the crystal plane corresponding to the diffraction point is parallel to the y-axis.

【0075】図2に示す走査透過型電子顕微鏡画像に対
して、上記した計算を行い、111結晶面の面間隔とその
面の方向をマッピングした結果を、それぞれ図8と図9
に示す。図8及び図9から、図2に示したSi基板とG
eの界面部分で面間隔が変化し、さらに面の方向はGe
の島の内部で変化している様子がわかる。
The above calculations were performed on the scanning transmission electron microscope image shown in FIG. 2, and the results of mapping the plane spacing of the 111 crystal plane and the direction of that plane are shown in FIGS. 8 and 9, respectively.
Shown in 8 and 9, the Si substrate shown in FIG.
The surface spacing changes at the interface portion of e, and the direction of the surface is Ge
You can see how it is changing inside the island.

【0076】図22は、本発明の第4の実施例の方法を
実施するための装置構成を示す図である。図22を参照
すると、画像処理装置20は、図21に示した構成に加
えて、回折スポット位置検出部25で検出された回折ス
ポット位置から、その回折スポットに対応する結晶面の
面間隔及び/又は面の方向を求める結晶面情報計算部2
8を備え、結晶面の面間隔又は面の方向の分布がマッピ
ング部27から出力される。
FIG. 22 is a diagram showing the configuration of an apparatus for performing the method according to the fourth embodiment of the present invention. Referring to FIG. 22, in addition to the configuration shown in FIG. 21, the image processing apparatus 20 determines, based on the diffraction spot position detected by the diffraction spot position detection unit 25, the plane spacing and / or the crystal plane corresponding to the diffraction spot. Or crystal plane information calculation unit 2 for determining the direction of the plane
8, and the distribution of the crystal plane spacing or plane direction is output from the mapping unit 27.

【0077】[実施例5]次に、本発明の第5の実施例
について説明する。回折パターン中のスポット位置の変
位を結晶の変形行列要素として表わした方が通常より歪
みの様子を理解しやすい。本発明の第5の実施例では、
前記第1の実施例で求めた回折スポットの変位から、試
料基板表面に対して、水平方向と垂直方向の変形(図1
0参照)を行列表現として求める。変形行列は、以下の
操作で求める。
[Embodiment 5] Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. When the displacement of the spot position in the diffraction pattern is expressed as a deformation matrix element of the crystal, the state of the distortion is easier to understand than usual. In a fifth embodiment of the present invention,
From the displacement of the diffraction spot obtained in the first embodiment, the deformation in the horizontal and vertical directions with respect to the sample substrate surface (FIG. 1)
0) as a matrix expression. The transformation matrix is obtained by the following operation.

【0078】まず、2つの111スポットの回折点位置(k
1x,k1y)と(k2x,k2y)から、実空間の格子ベクトル(r1x,
1y)と(r2x,r2y)を次式(9)で求める。
First, the diffraction point positions (k
1x , k 1y ) and (k 2x , k 2y ), the lattice vector (r 1x ,
r 1y ) and (r 2x , r 2y ) are obtained by the following equation (9).

【0079】 [0079]

【0080】この格子ベクトルおよび理想的な結晶構造
の格子ベクトル(r0 1x,r0 1y)と(r0 2x,r0 2y)から、変形行
列は次式(10)で求められる。
From this lattice vector and the lattice vectors (r 0 1x , r 0 1y ) and (r 0 2x , r 0 2y ) of the ideal crystal structure, a deformation matrix is obtained by the following equation (10).

【0081】 [0081]

【0082】求められた変形行列は次式(11)とな
る。
The obtained transformation matrix is given by the following equation (11).

【0083】 [0083]

【0084】試料基板表面に対して水平方向の単位ベク
トルxと垂直方向の単位ベクトルyがそれぞれx及びy
方向にεxx,εxy,εyx,εyyだけ変形したことを表わ
す行列である。
The unit vector x in the horizontal direction and the unit vector y in the vertical direction with respect to the sample substrate surface are x and y, respectively.
This is a matrix indicating that the shape has been deformed by ε xx , ε xy , ε yx , ε yy in the direction.

【0085】さらにこの操作を複数の領域に対して行
い、変形の違いを比較することも容易に可能である。
Further, it is possible to easily perform this operation on a plurality of areas and compare the differences in deformation.

【0086】図23は、本発明の第5の実施例の方法を
実施するための装置構成を示す図である。図23を参照
すると、画像処理装置20は、図21に示した構成に加
えて、変形行列を計算する変形行列計算部29をさらに
備えている。
FIG. 23 is a diagram showing the configuration of an apparatus for carrying out the method according to the fifth embodiment of the present invention. Referring to FIG. 23, the image processing apparatus 20 further includes a deformation matrix calculation unit 29 that calculates a deformation matrix in addition to the configuration illustrated in FIG.

【0087】[実施例6]次に、本発明の第6の実施例
について説明する。本発明の第6の実施例では、電子顕
微鏡写真の全領域を分割しそれぞれの領域で、前記第5
の実施例の操作を行い、結晶の変形の様子をマッピング
し、画像化する。画像化された非常に有益な情報を与え
る。
[Embodiment 6] Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. In the sixth embodiment of the present invention, the entire region of the electron micrograph is divided and each region is divided into the fifth region.
The operation of the embodiment is performed to map and image the state of the deformation of the crystal. Gives very useful information that is imaged.

【0088】図2に示した走査透過型電子顕微鏡画像を
マッピングした結果が図11から図14である。
FIGS. 11 to 14 show the results of mapping the scanning transmission electron microscope image shown in FIG.

【0089】Siの部分に対してGeの島は格子が広が
っているが、εxx成分とεyy成分のマッピング結果を見
ると、その変化の仕方がx方向とy方向で異なり、εxy
よびεyx成分のマッピング結果が、島内部の左右で変化
していることは、島の内部で格子が湾曲していることを
示している。
[0089] While the island of Ge for the portion of the Si is spreading grating, looking at the result of mapping epsilon xx component and epsilon yy component, manner of change is different in the x and y directions, epsilon xy and The fact that the mapping result of the ε yx component changes between left and right inside the island indicates that the lattice is curved inside the island.

【0090】[実施例7]次に、本発明の第7の実施例
について説明する。回折スポットの位置や結晶面の面間
隔や面の方向あるいは結晶格子の変形行列要素のマッピ
ングで特異な点が見つかった場合、当該部分だけを、走
査透過型電子顕微鏡写真から取り出し、その格子像を調
べることは歪み発生の原因などを調べる上で有用であ
る。
[Embodiment 7] Next, a seventh embodiment of the present invention will be described. If a unique point is found in the mapping of the diffraction spot position, crystal plane spacing, plane direction, or deformation matrix element of the crystal lattice, only that part is taken out from the scanning transmission electron micrograph and the lattice image is taken. Investigation is useful for examining the cause of distortion.

【0091】本発明の第7の実施例では、回折スポット
の位置や結晶面の面間隔や面の方向あるいは結晶格子の
変形行列要素のマッピングした表示画面で指定された部
分を走査透過型電子顕微鏡写真から取り出して表示する
ようにしている。このような処理は、コンピュータ(図
21の画像処理装置20)を用いて、マッピング結果の
画像上で任意の点に相当する走査透過型電子顕微鏡写真
の一部を取り出すことで行われる。
In the seventh embodiment of the present invention, the position designated on the display screen on which the position of the diffraction spot, the spacing between crystal planes, the direction of the plane, or the deformation matrix element of the crystal lattice is mapped, is scanned by a scanning transmission electron microscope. It is taken out from the picture and displayed. Such processing is performed by using a computer (the image processing apparatus 20 in FIG. 21) to extract a part of a scanning transmission electron microscope photograph corresponding to an arbitrary point on the mapping result image.

【0092】前記第3の実施例で説明した方法に従い、
回折スポットの位置をコンピュータ(図21の回折スポ
ット位置検出手段24)で計算し、その計算結果を、走
査透過型電子顕微鏡画像中のその領域の座標と合わせて
記憶装置50にファイルとして記録する。
According to the method described in the third embodiment,
The position of the diffraction spot is calculated by a computer (diffraction spot position detecting means 24 in FIG. 21), and the calculation result is recorded as a file in the storage device 50 together with the coordinates of the area in the scanning transmission electron microscope image.

【0093】記録したファイルから、回折スポットの位
置の変位をマッピング手段26でマッピングして画像化
し表示装置40に表示する。
From the recorded file, the displacement of the position of the diffraction spot is mapped and imaged by the mapping means 26 and displayed on the display device 40.

【0094】表示画面の中で、画像処理装置(コンピュ
ータ)20に備え付けられた入力装置30をなすマウス
等のポインティングデバイスを用いて観察者が場所を指
定した場合、指定された回折スポット位置変位のマッピ
ングデータに対応する走査型電子顕微鏡画像中のその領
域の座標を取り出し、該座標をから元の走査透過型電子
顕微鏡画像から相当する部分の領域の画像だけを取り出
すことが出来るようにしている。
When the observer designates a place on the display screen by using a pointing device such as a mouse as an input device 30 provided in the image processing device (computer) 20, the displacement of the designated diffraction spot position is changed. The coordinates of the region in the scanning electron microscope image corresponding to the mapping data are extracted, and from the coordinates, only the image of the corresponding region can be extracted from the original scanning transmission electron microscope image.

【0095】回折スポット位置をマッピングした図15
の中で矢印で示すGeの島の外側に隣接したSi基板部
を取り出し、その部分を拡大したものが図16である。
この部分は、回折スポット位置をマッピングした画像で
見ると、スポット位置に異常が見られるが、この部分の
格子像を取り出して見る限り、欠陥などの異常な部分は
確認できない。
FIG. 15 in which the diffraction spot positions are mapped.
16 shows the Si substrate portion adjacent to the outside of the Ge island indicated by the arrow and taken out and enlarged. FIG.
This portion has an abnormal spot position when viewed from an image obtained by mapping the diffraction spot position, but an abnormal portion such as a defect cannot be confirmed as long as the lattice image of this portion is taken out and viewed.

【0096】[実施例8]本発明の第8の実施例につい
て説明する。本発明の第8の実施例においては、マッピ
ング部27(図22参照)で、結晶面の面間隔や面の方
向をマッピングし、同じ操作をすることが可能である。
本発明の第8の実施例では、前記第4の実施例の方法に
従い、結晶面の面間隔および面の方向を、図22の結晶
面情報計算手段27で計算し、計算結果を走査透過型電
子顕微鏡画像中の当該領域の座標と合わせて、記憶装置
50のファイルに記録する。
[Eighth Embodiment] An eighth embodiment of the present invention will be described. In the eighth embodiment of the present invention, the same operation can be performed by mapping the plane spacing and the plane direction of the crystal plane by the mapping unit 27 (see FIG. 22).
According to the eighth embodiment of the present invention, according to the method of the fourth embodiment, the plane spacing and the direction of the crystal planes are calculated by the crystal plane information calculating means 27 in FIG. The information is recorded in a file of the storage device 50 together with the coordinates of the area in the electron microscope image.

【0097】記録したファイルから、結晶面の面間隔お
よび面の方向をマッピング手段26でマッピングして画
像化し表示装置40に表示する。2種類の表示画面の中
から、コンピュータ20に備え付けられたマウスなどの
ポインティングデバイスを用いて観察者が場所を指定
し、指定された結晶面の面間隔あるいは面の方向をマッ
ピングしたデータに対応する走査透過型電子顕微鏡画像
中の領域の座標を取り出し、取り出した座標に基づき、
元の走査透過型電子顕微鏡画像から相当する部分の領域
の画像だけを取り出す。
From the recorded file, the plane spacing and plane direction of the crystal planes are mapped by the mapping means 26 to be imaged and displayed on the display device 40. An observer designates a location using a pointing device such as a mouse provided in the computer 20 from the two types of display screens, and corresponds to data obtained by mapping the plane spacing or plane direction of the specified crystal plane. The coordinates of the area in the scanning transmission electron microscope image are extracted, and based on the extracted coordinates,
Only the image of the corresponding region is extracted from the original scanning transmission electron microscope image.

【0098】結晶の面間隔をマッピングした図17の中
で矢印で示すGeの島の隅の部分を取り出し、該部分を
拡大したものが図18である。この部分は面間隔をマッ
ピングした画像で見ると面間隔が顕著に短くなっている
ことが分かるが、この部分の格子像を取り出して見る限
り欠陥などの異常な部分は確認できない。
FIG. 18 is an enlarged view of a corner portion of a Ge island indicated by an arrow in FIG. 17 in which the crystal plane spacing is mapped. This portion has a markedly reduced surface spacing when viewed from an image on which the surface spacing is mapped, but an abnormal portion such as a defect cannot be confirmed as long as the lattice image of this portion is taken out and viewed.

【0099】[実施例9]本発明の第9の実施例につい
て説明する。本発明の第9の実施例においては、結晶格
子の変形行列要素を、マッピング部27(図23参照)
でマッピングし、同じ操作をすることが可能である。本
発明の第9の実施例では、前記実施例6の要領で結晶格
子の変形行列要素を図23の変形行列計算部29で計算
し、計算結果を走査透過型電子顕微鏡画像中のその領域
の座標と合わせて記憶装置50のファイルに記録する。
[Embodiment 9] A ninth embodiment of the present invention will be described. In the ninth embodiment of the present invention, the transformation matrix element of the crystal lattice is mapped to the mapping unit 27 (see FIG. 23).
And perform the same operation. In the ninth embodiment of the present invention, the deformation matrix element of the crystal lattice is calculated by the deformation matrix calculation unit 29 shown in FIG. 23 in the same manner as in the sixth embodiment, and the calculation result is calculated for the region in the scanning transmission electron microscope image. It is recorded in a file of the storage device 50 together with the coordinates.

【0100】記録したファイルから、結晶格子の変形行
列要素をマッピング手段26にマッピングして画像化し
表示装置40に表示する。その表示画面の中で、コンピ
ュータ20に備え付けられたマウスなどのポインティン
グデバイスを用いて観察者が場所を指定し、その指定さ
れた結晶格子の変形行列要素のマッピングデータに対応
する走査透過型電子顕微鏡画像中のその領域の座標を取
り出し、その座標をから元の走査透過型電子顕微鏡画像
から相当する部分の領域の画像だけを取り出す。
From the recorded file, the deformation matrix element of the crystal lattice is mapped to the mapping means 26 to be imaged and displayed on the display device 40. In the display screen, the observer specifies a location using a pointing device such as a mouse provided in the computer 20, and the scanning transmission electron microscope corresponding to the mapping data of the specified deformation matrix element of the crystal lattice. The coordinates of the region in the image are extracted, and only the image of the corresponding region is extracted from the original scanning transmission electron microscope image based on the coordinates.

【0101】結晶格子の変形行列要素εyyをマッピング
した図19の中で矢印で示す島と基板部の界面部分を取
り出し、その部分を拡大したものが図20である。この
部分は結晶格子の変形行列要素εyyをマッピングした画
像で見ると上下で急峻な変化が見られるが、この部分の
格子像を取り出して見る限り、図2のSiとGeの元素
の違いによる像の明るさの変化は見られるが、格子は基
板から島へ全て連続して繋がっていて欠陥などの異常な
部分は確認できない。
FIG. 20 is an enlarged view of the interface portion between the island and the substrate indicated by the arrow in FIG. 19 in which the deformation matrix element ε yy of the crystal lattice is mapped. This part shows a steep change in the upper and lower parts when viewed in an image in which the deformation matrix element ε yy of the crystal lattice is mapped. Although the brightness of the image changes, the lattice is continuously connected from the substrate to the island, and no abnormal portion such as a defect can be confirmed.

【0102】以上の検討から、この場合、図2に示す走
査型電子顕微鏡画像では、SiとGeの界面付近には、
転位や点欠陥は存在せず、弾性的に格子が歪んだもので
あると判断することができる。
From the above examination, in this case, in the scanning electron microscope image shown in FIG. 2, near the interface between Si and Ge,
There are no dislocations or point defects, and it can be determined that the lattice is elastically distorted.

【0103】[0103]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
結晶中の微小な領域の格子歪みや結晶性を調べることが
出来るという効果を奏する。
As described above, according to the present invention,
This has the effect that lattice distortion and crystallinity of a minute region in the crystal can be examined.

【0104】その理由は、本発明においては、走査透過
型電子顕微鏡像をデジタル化しコンピュータに取り込
み、2次元フーリエ変換をすることによって回折パター
ンを形成し、その回折パターン中の回折スポット位置を
求め、理想的な結晶構造の場合の回折点位置と比較し、
複数の領域でスポットの位置やスポット位置から計算さ
れる結晶面の面間隔や面の方向あるいは結晶格子の変形
行列を計算し、相対的に比較することを可能としてい
る、ためである。
The reason is that, in the present invention, a scanning transmission electron microscope image is digitized and taken into a computer, a two-dimensional Fourier transform is performed to form a diffraction pattern, and a diffraction spot position in the diffraction pattern is obtained. Compared to the diffraction point position for an ideal crystal structure,
This is because, in a plurality of regions, the distance between the crystal planes calculated from the spot positions and the spot positions, the direction of the planes, and the deformation matrix of the crystal lattice can be calculated and relatively compared.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例の処理を示す流れ図であ
る。
FIG. 1 is a flowchart showing a process according to a first embodiment of the present invention.

【図2】Si(100)表面上にGeをエピタキシャル成長させ
た試料の走査透過型電子顕微鏡写真(断面観察)を示す
図である。
FIG. 2 is a diagram showing a scanning transmission electron micrograph (cross-sectional observation) of a sample in which Ge is epitaxially grown on a Si (100) surface.

【図3】図2の一部分の領域(下方中央付近)の2次元
デジタルフーリエ変換パターンを示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a two-dimensional digital Fourier transform pattern of a partial region (near the lower center) of FIG. 2;

【図4】図2のSi基板部分の一部分(Geの島の約10nm
下)の領域の2次元デジタルフーリエ変換パターンを示
す図である。
FIG. 4 shows a portion (about 10 nm of a Ge island) of the Si substrate portion of FIG. 2;
It is a figure which shows the two-dimensional digital Fourier-transformation pattern of the area | region of the bottom).

【図5】図2のGeの島の一部分の領域の2次元デジタル
フーリエ変換パターンを示す図である。
5 is a diagram showing a two-dimensional digital Fourier transform pattern of a partial region of the Ge island in FIG. 2;

【図6】2次元デジタルフーリエ変換パターン中のスポ
ット位置kxのマッピング結果を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a mapping result of a spot position kx in a two-dimensional digital Fourier transform pattern.

【図7】2次元デジタルフーリエ変換パターン中のスポ
ット位置kyのマッピング結果を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a mapping result of a spot position ky in a two-dimensional digital Fourier transform pattern.

【図8】2次元デジタルフーリエ変換パターン中から11
1面間隔を計算しマッピングした結果を示す図である。
FIG. 8 shows 11 out of 2D digital Fourier transform patterns
FIG. 11 is a diagram showing a result of calculating and mapping one surface interval.

【図9】2次元デジタルフーリエ変換パターン中から11
1面の方向を計算しマッピングした結果を示す図であ
る。
FIG. 9: 11 out of 2D digital Fourier transform patterns
FIG. 9 is a diagram showing a result of calculating and mapping the direction of one surface.

【図10】結晶格子の変形によるx軸とy軸のベクトルの
変化を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a change in an x-axis and a y-axis vector due to deformation of a crystal lattice.

【図11】2次元デジタルフーリエ変換パターン中から
変形行列要素算出し、そのεxx成分をマッピングした結
果を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a result of calculating a deformation matrix element from a two-dimensional digital Fourier transform pattern and mapping its ε xx component.

【図12】2次元デジタルフーリエ変換パターン中から
変形行列要素算出し、そのεxy成分をマッピングした結
果を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a result of calculating a deformation matrix element from a two-dimensional digital Fourier transform pattern and mapping its ε xy component.

【図13】2次元デジタルフーリエ変換パターン中から
変形行列要素算出し、そのεyx成分をマッピングした結
果を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a result of calculating a deformation matrix element from a two-dimensional digital Fourier transform pattern and mapping its ε yx component.

【図14】2次元デジタルフーリエ変換パターン中から
変形行列要素算出し、そのεyy成分をマッピングした結
果を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing a result of calculating a deformation matrix element from a two-dimensional digital Fourier transform pattern and mapping its ε yy component.

【図15】図6の結果でSi基板表面部の異常部を矢印に
て示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing an abnormal portion on the surface of the Si substrate by an arrow in the result of FIG. 6;

【図16】図15で示された部分の走査透過型電子顕微
鏡の格子像写真を示す図である。
16 is a diagram showing a lattice image photograph of the portion shown in FIG. 15 by a scanning transmission electron microscope.

【図17】図8の結果でGe島の面間隔の異常部を矢印に
て示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing an abnormal portion of a surface interval of Ge islands by an arrow in the result of FIG. 8;

【図18】図17で示された部分の走査透過型電子顕微
鏡の格子像写真を示す図である。
18 is a view showing a lattice image photograph of the portion shown in FIG. 17 with a scanning transmission electron microscope.

【図19】図14の結果で格子の変形行列要素εyyが急
峻に変化している部分を矢印でを示す図である。
FIG. 19 is a diagram showing a portion where the deformation matrix element ε yy of the lattice changes sharply in the result of FIG. 14 with an arrow.

【図20】図19で示された部分の走査透過型電子顕微
鏡の格子像写真を示す図である。
FIG. 20 is a view showing a lattice image photograph of the portion shown in FIG. 19 with a scanning transmission electron microscope.

【図21】本発明の装置構成の一実施例を示す図であ
る。
FIG. 21 is a diagram showing an embodiment of the device configuration of the present invention.

【図22】本発明の装置構成の別の実施例を示す図であ
る。
FIG. 22 is a diagram showing another embodiment of the device configuration of the present invention.

【図23】本発明の装置構成のさらに別の実施例を示す
図である。
FIG. 23 is a view showing still another embodiment of the device configuration of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 走査型電子顕微鏡 20 画像処理装置(コンピュータ) 21 制御部 22 画像入力部 23 2次元フーリエ変換部 24 回折パターン取得部 25 回折スポット位置検出部 26 歪み検出部 27 マッピング部 28 結晶面情報検出部 29 変形行列計算部 30 入力装置 40 表示装置 50 記憶装置 Reference Signs List 10 scanning electron microscope 20 image processing device (computer) 21 control unit 22 image input unit 23 two-dimensional Fourier transform unit 24 diffraction pattern acquisition unit 25 diffraction spot position detection unit 26 distortion detection unit 27 mapping unit 28 crystal plane information detection unit 29 Deformation matrix calculation unit 30 Input device 40 Display device 50 Storage device

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】走査透過型電子顕微鏡像の一部の領域に対
して2次元フーリエ変換を実行し前記領域の回折パター
ンを求めるステップと、 前記回折パターン中の回折スポットの位置を求め、前記
回折スポットの位置と、理想的な結晶構造から算出され
る回折点の位置との違いから局所的な格子の歪みを検出
するステップと、 を含む、ことを特徴とする測定方法。
A step of performing a two-dimensional Fourier transform on a partial area of a scanning transmission electron microscope image to determine a diffraction pattern of the area; determining a position of a diffraction spot in the diffraction pattern; Detecting a local lattice distortion from a difference between the position of the spot and the position of the diffraction point calculated from the ideal crystal structure.
【請求項2】走査透過型電子顕微鏡像の複数の領域に対
してそれぞれ2次元フーリエ変換を実行し前記複数の領
域の回折パターンを求めるステップと、 前記回折パターン中の回折スポットの位置を求め、前記
回折スポットの位置と、理想的な結晶構造から算出され
る回折点の位置との違いから局所的な格子の歪みを検出
するステップと、からなる測定を行うことで、場所によ
る相対的な歪みの違いを調べる、ことを特徴とする測定
方法。
2. A step of performing a two-dimensional Fourier transform on each of a plurality of regions of a scanning transmission electron microscope image to determine a diffraction pattern of the plurality of regions, determining a position of a diffraction spot in the diffraction pattern, The step of detecting local lattice distortion from the difference between the position of the diffraction spot and the position of the diffraction point calculated from the ideal crystal structure; A measurement method characterized by examining the difference between the two.
【請求項3】走査透過型電子顕微鏡像の全領域又は一部
の領域において、前記領域内の複数の領域に対してそれ
ぞれ2次元フーリエ変換を実行して該領域の回折パター
ンを求めるステップと、 前記回折パターン中の回折スポットの位置を求め、前記
回折スポットの位置と、理想的な結晶構造から算出され
る回折点の位置との違いから、局所的な格子の歪みを検
出する測定を行うステップと、 前記求められた歪みの分布をマッピングするステップ
と、 を含む、ことを特徴とする測定方法。
3. A step of performing a two-dimensional Fourier transform on each of a plurality of regions in the entire or partial region of the scanning transmission electron microscope image to obtain a diffraction pattern of the region; Obtaining a position of a diffraction spot in the diffraction pattern, and performing a measurement for detecting a local lattice distortion from a difference between the position of the diffraction spot and a position of a diffraction point calculated from an ideal crystal structure. And a step of mapping the obtained distribution of the distortion.
【請求項4】走査透過型電子顕微鏡像の全領域あるいは
一部の領域において、前記領域内の複数の領域に対して
それぞれ2次元フーリエ変換を実行して前記複数の領域
の回折パターンを求めるステップと、 前記各領域の回折スポットの位置を求め、結晶面の面間
隔及び又は面方向を算出するステップと、 前記結晶面の面間隔及び又は面方向の分布をマッピング
するステップと、 を含む、ことを特徴とする測定方法。
4. A step of performing a two-dimensional Fourier transform on each of a plurality of regions in the entire or partial region of the scanning transmission electron microscope image to obtain diffraction patterns of the plurality of regions. And determining the position of the diffraction spot in each of the regions, calculating the plane spacing and / or plane direction of the crystal planes, and mapping the plane spacing and / or plane direction distribution of the crystal planes. A measuring method characterized by the following.
【請求項5】走査透過型電子顕微鏡像の一部の領域に対
して2次元フーリエ変換を実行し、前記領域の回折パタ
ーンを求めるステップと、 前記回折パターン中の回折スポットの位置を求め、前記
回折スポットの位置と、理想的な結晶構造から算出され
る回折点の位置との違いから局所的な格子の歪みを検出
するステップと、からなる測定を、回折空間の原点から
同一方向あるいは正反対方向ではない2点の回折スポッ
トについて行い、 前記2点の回折スポットの位置と理想的な結晶構造での
回折点位置から、変形行列を求める、 ことを特徴とする測定方法。
5. A step of performing a two-dimensional Fourier transform on a partial area of a scanning transmission electron microscope image to determine a diffraction pattern of the area, determining a position of a diffraction spot in the diffraction pattern, Detecting local lattice distortion from the difference between the position of the diffraction spot and the position of the diffraction point calculated from the ideal crystal structure, in the same or opposite direction from the origin of the diffraction space. The method is performed for two diffraction spots that are not the same, and a deformation matrix is obtained from the positions of the two diffraction spots and the diffraction point positions in an ideal crystal structure.
【請求項6】走査透過型電子顕微鏡像の複数の領域に対
して、それぞれ2次元フーリエ変換を実行して前記複数
の領域の回折パターンを求めるステップと、 前記回折パターン中の回折スポットの位置を求め、前記
回折スポットの位置と、理想的な結晶構造から算出され
る回折点の位置との違いから、局所的な格子の歪みを検
出するステップと、からなる測定を、回折空間の原点か
ら同一方向あるいは正反対方向ではない2点の回折スポ
ットについて行い、 前記2点の回折スポットの位置とその理想的な結晶構造
での回折点位置から変形行列を求め、場所による相対的
な歪みの違いを調べる、ことを特徴とする測定方法。
6. A step of performing a two-dimensional Fourier transform on each of a plurality of regions of a scanning transmission electron microscope image to obtain diffraction patterns of the plurality of regions, and determining a position of a diffraction spot in the diffraction pattern. Determining the local lattice distortion from the difference between the position of the diffraction spot and the position of the diffraction point calculated from the ideal crystal structure. It is performed on two diffraction spots that are not in the same or opposite directions. A deformation matrix is obtained from the positions of the two diffraction spots and the diffraction point positions in the ideal crystal structure, and the difference in relative distortion depending on the location is examined. , A measuring method characterized in that:
【請求項7】走査透過型電子顕微鏡像の全領域又は一部
の領域において、前記領域内の複数の領域に対してそれ
ぞれ2次元フーリエ変換を実行して前記複数の領域の回
折パターンを求めるステップと、 前記回折パターン中の回折スポットの位置を求め、前記
回折スポットの位置と、理想的な結晶構造から算出され
る回折点の位置との違いから、局所的な格子の歪みを検
出するステップと、からなる測定を、回折空間の原点か
ら同一方向あるいは正反対方向ではない2点の回折スポ
ットについて行い、 前記2点の回折スポットの位置とその理想的な結晶構造
での回折点位置から変形行列を求め、 歪みの分布をマッピングする、 ことを特徴とする測定方法。
7. A step of performing a two-dimensional Fourier transform on each of a plurality of regions in the entire or partial region of the scanning transmission electron microscope image to obtain a diffraction pattern of the plurality of regions. Determining the position of the diffraction spot in the diffraction pattern, detecting the local lattice distortion from the difference between the position of the diffraction spot and the position of the diffraction point calculated from the ideal crystal structure; Is performed for two diffraction spots that are not in the same or opposite directions from the origin of the diffraction space, and a deformation matrix is calculated from the positions of the two diffraction spots and the diffraction point positions in the ideal crystal structure. And measuring the strain distribution.
【請求項8】前記マッピングされた分布の特徴的な領域
について、走査透過型顕微鏡画像の一部を抽出し表示す
る、ことを特徴とする請求項3、4、7のいずれか一に
記載の測定方法。
8. The method according to claim 3, wherein a part of a scanning transmission microscope image is extracted and displayed for a characteristic region of the mapped distribution. Measuring method.
【請求項9】走査透過型電子顕微鏡で得られた画像の一
部の領域に対して2次元フーリエ変換を行い、前記2次
元フーリエ変換結果から、前記領域の回折パターンを取
得する手段と、 前記回折パターン中の回折スポットの位置を求め、前記
回折スポットの位置と、理想的な結晶構造での回折点の
位置とを比較し、両者の違いから、局所的な格子の歪み
を検出する手段と、 を備えたことを特徴とする画像処理装置。
9. A means for performing a two-dimensional Fourier transform on a partial region of an image obtained by a scanning transmission electron microscope, and acquiring a diffraction pattern of the region from the two-dimensional Fourier transform result; Means for determining the position of the diffraction spot in the diffraction pattern, comparing the position of the diffraction spot with the position of the diffraction point in an ideal crystal structure, and detecting local lattice distortion from the difference between the two. An image processing apparatus, comprising:
【請求項10】走査透過型電子顕微鏡で得られた画像の
複数の領域に対してそれぞれ2次元フーリエ変換を行
い、前記2次元フーリエ変換結果から前記複数の領域の
回折パターンを取得する手段と、 前記回折パターン中の回折スポットの位置を求め、前記
回折スポットの位置と、理想的な結晶構造での回折点の
位置とを比較し、両者の違いから局所的な格子の歪みを
検出する手段と、 を備え、前記複数の領域について局所的な格子の歪みを
検出し、場所による相対的な歪みの違いを調査可能とし
た、ことを特徴とする画像処理装置。
10. A means for performing a two-dimensional Fourier transform on each of a plurality of regions of an image obtained by a scanning transmission electron microscope, and obtaining diffraction patterns of the plurality of regions from the two-dimensional Fourier transform result. Finding the position of the diffraction spot in the diffraction pattern, comparing the position of the diffraction spot with the position of the diffraction point in an ideal crystal structure, and detecting local lattice distortion from the difference between the two. An image processing apparatus, comprising: detecting local lattice distortions in the plurality of regions and investigating a difference in relative distortion depending on locations.
【請求項11】走査透過型電子顕微鏡で得られた画像の
全領域又は一部の領域において、前記領域内の複数の領
域に対してそれぞれ2次元フーリエ変換を行い、前記2
次元フーリエ変換結果から前記複数の領域の回折パター
ンを取得する手段と、 前記回折パターン中の回折スポットの位置を求め、前記
回折スポットの位置と、理想的な結晶構造での回折点の
位置とを比較し、両者の違いから局所的な格子の歪みを
検出する手段と、 検出された歪みの分布をマッピングする手段と、 を備えたことを特徴とする画像処理装置。
11. A two-dimensional Fourier transform is performed on each of a plurality of regions in an entire region or a partial region of an image obtained by a scanning transmission electron microscope.
Means for acquiring a diffraction pattern of the plurality of regions from a result of the two-dimensional Fourier transform, and determining a position of a diffraction spot in the diffraction pattern, and determining a position of the diffraction spot and a position of a diffraction point in an ideal crystal structure. An image processing apparatus comprising: means for comparing and detecting local lattice distortion based on a difference between the two; and means for mapping a distribution of the detected distortion.
【請求項12】走査透過型電子顕微鏡で得られた画像の
全領域又は一部の領域において、前記領域内の複数の領
域に対してそれぞれ2次元フーリエ変換を行い、前記2
次元フーリエ変換結果から前記領域の回折パターンを導
出する手段と、 前記回折パターン中の回折スポットの位置を検出する手
段と、 前記複数の領域の回折スポットの位置から、結晶面の面
間隔又は面方向を算出する手段と、 前記結晶面の面間隔又は面方向の分布をマッピングする
手段と、 を備えたことを特徴とする画像処理装置。
12. A two-dimensional Fourier transform is performed on a plurality of regions in an entire region or a partial region of an image obtained by a scanning transmission electron microscope.
Means for deriving the diffraction pattern of the region from the result of the two-dimensional Fourier transform; means for detecting the position of the diffraction spot in the diffraction pattern; and An image processing apparatus, comprising: means for calculating the following: and means for mapping the distribution of the crystal planes in the plane interval or plane direction.
【請求項13】走査透過型電子顕微鏡で得られた画像の
一部の領域に対して2次元フーリエ変換を行い、前記2
次元フーリエ変換結果から、前記領域の回折パターンを
取得する手段と、 前記回折パターン中の回折スポットの位置を求め、前記
回折スポットの位置について、理想的な結晶構造での回
折点の位置との違いから、局所的な格子の歪みを検出す
る手段と、を備え、 前記回折パターンを取得する手段及び前記歪みを検出す
る手段を用いた測定を、回折空間の原点から同一方向又
は正反対方向ではない2点の回折スポットについて行
い、 前記回折スポットの位置と、理想的な結晶構造での回折
点の位置とから、変形行列を求める変形行列算出手段
と、 を備えたことを特徴とする画像処理装置。
13. A two-dimensional Fourier transform is performed on a partial area of an image obtained by a scanning transmission electron microscope,
Means for acquiring a diffraction pattern of the region from the result of the two-dimensional Fourier transform, and determining the position of a diffraction spot in the diffraction pattern, and comparing the position of the diffraction spot with the position of a diffraction point in an ideal crystal structure. A means for detecting local grating distortion, wherein the measurement using the means for acquiring the diffraction pattern and the means for detecting the distortion is performed in the same direction or in the opposite direction from the origin of the diffraction space. An image processing apparatus, comprising: a transformation matrix calculation unit that performs a transformation on a diffraction spot at a point, and obtains a transformation matrix from a position of the diffraction spot and a position of a diffraction point in an ideal crystal structure.
【請求項14】走査透過型電子顕微鏡で得られた画像の
複数の領域に対して2次元フーリエ変換を行い、前記2
次元フーリエ変換結果から、前記複数の領域の回折パタ
ーンを取得する手段と、 前記回折パターン中の回折スポットの位置を求め、前記
回折スポットの位置と、理想的な結晶構造での回折点の
位置との違いから局所的な格子の歪みを検出する手段
と、 前記回折をパターン取得する手段及び前記歪みを検出す
る手段による測定を、回折空間の原点から同一方向ある
いは正反対方向ではない2点の回折スポットについて行
い、 前記回折スポットの位置と理想的な結晶構造での回折点
位置とから変形行列を求める変形行列算出手段と、を備
え、 場所による相対的な歪みの違いを調べることを可能とし
たことを特徴とする画像処理装置。
14. A two-dimensional Fourier transform is performed on a plurality of regions of an image obtained by a scanning transmission electron microscope,
From the two-dimensional Fourier transform result, means for obtaining a diffraction pattern of the plurality of regions, determine the position of the diffraction spot in the diffraction pattern, the position of the diffraction spot, the position of the diffraction point in the ideal crystal structure and Means for detecting local lattice distortion from the difference, measurement by the means for acquiring the diffraction pattern and means for detecting the distortion, the two diffraction spots not in the same direction or in opposite directions from the origin of the diffraction space. And a deformation matrix calculation means for obtaining a deformation matrix from the position of the diffraction spot and the position of the diffraction point in an ideal crystal structure. An image processing apparatus characterized by the above-mentioned.
【請求項15】走査透過型電子顕微鏡で得られた画像の
全領域あるいは一部の領域において、前記領域内の複数
の領域に対して2次元フーリエ変換を行い、前記2次元
フーリエ変換結果から、前記複数の領域の回折パターン
を取得する手段と、 前記回折パターン中の回折スポットの位置を求め、前記
回折スポットの位置と、理想的な結晶構造での回折点の
位置との違いから局所的な格子の歪みを検出する手段
と、 前記回折をパターン取得する手段及び前記歪みを検出す
る手段による測定を、回折空間の原点から同一方向ある
いは正反対方向ではない2点の回折スポットについて行
い、 前記回折スポットの位置と、理想的な結晶構造での回折
点の位置とから変形行列を求める変形行列算出手段と、 歪みの分布をマッピングする手段と、を備えたことを特
徴とする画像処理装置。
15. A two-dimensional Fourier transform is performed on a plurality of regions in an entire region or a partial region of an image obtained by a scanning transmission electron microscope, and from the result of the two-dimensional Fourier transform, Means for acquiring the diffraction pattern of the plurality of regions, determine the position of the diffraction spot in the diffraction pattern, the position of the diffraction spot, local from the difference between the position of the diffraction point in the ideal crystal structure Means for detecting lattice distortion, measurement by the means for acquiring the diffraction pattern and means for detecting the distortion are performed on two diffraction spots that are not in the same direction or in opposite directions from the origin of the diffraction space, and And a deformation matrix calculating means for calculating a deformation matrix from the positions of the diffraction points in the ideal crystal structure, and means for mapping the distribution of strain. An image processing apparatus characterized in that:
【請求項16】表示装置に表示された前記マッピングさ
れた分布のうち選択された領域について、もとの走査透
過型顕微鏡画像の一部を抽出し表示する手段を備えたこ
とを特徴とする請求項11、12、15のいずれか一に
記載の画像処理装置。
16. The apparatus according to claim 1, further comprising means for extracting and displaying a part of an original scanning transmission microscope image for a selected area of the mapped distribution displayed on a display device. Item 16. The image processing apparatus according to any one of Items 11, 12, and 15.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100393586B1 (en) * 2001-06-11 2003-08-02 엘지전자 주식회사 Defect Detection Method of Regular Pattern
US7084400B2 (en) 2003-10-17 2006-08-01 Fujitsu Limited Lattice strain measuring system and method
JP2012202701A (en) * 2011-03-23 2012-10-22 Fujitsu Ltd Analytical method and analyzer for crystal grain orientation
WO2020252727A1 (en) * 2019-06-20 2020-12-24 Yangtze Memory Technologies Co., Ltd. Methods for polysilicon characterization

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