JP2002270127A

JP2002270127A - 電子線装置用データ処理装置、電子線装置のステレオ測定方法

Info

Publication number: JP2002270127A
Application number: JP2001062687A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Takachi; 伸夫高地; Hirotami Koike; 紘民小池
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 2001-03-06
Filing date: 2001-03-06
Publication date: 2002-09-20
Anticipated expiration: 2021-03-06
Also published as: JP4750959B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電子顕微鏡から得られたステレオの検出デー
タを適切に処理して、試料像を正確に精度よく立体観察
可能として、試料の三次元形状計測を行うことができる
電子線装置用データ処理装置を提供する。【解決手段】電子線装置１０に接続されるデータ処理
装置２０であって、電子線装置１０での測定条件を受け
取る測定条件判別部２５と、試料ホルダ３と照射電子線
７とを相対的に傾斜させた際の、電子線検出部４で検出
した複数傾斜角度での検出データを受取り、測定条件判
別部２５で判別する測定条件に基づいて、試料９の形態
を立体的に測定する形状測定部３２とを備えている。こ
こで、電子線装置１０は、電子線源１から放射された電
子線７を電子光学系２によって試料９に照射し、試料９
を保持する試料ホルダ３と照射電子線７とを相対的に傾
斜させ、電子線検出部４にて試料９から出射される電子
線７ｄを検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電子顕微鏡により得
られた画像をステレオ観察可能な画像としたり、試料の
形状を求めたりする電子線装置用データ処理装置、電子
線装置のステレオ測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）の場合には
試料を傾斜させ、異なる傾斜角度の透過画像を得て、こ
れを左右画像としてステレオ観察が行われている。ま
た、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の場合には試料を傾斜
させたり、電子線を傾斜させたりして、異なる傾斜角度
の反射画像を得て、これを左右画像としてステレオ観察
が行われている（「医学・生物学電子顕微鏡観察法」第
278頁〜第299頁、1982年刊行参照）。そして、肉眼にお
いてステレオ観察をする場合のように、試料の概括的な
凸凹形状を観察する用途には十分な画像が得られてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】他方、異なる傾斜角度
の画像から左右画像を得てステレオ観察を行って、試料
の正確な三次元形状の計測を行う場合には、電子顕微鏡
の電子レンズ系における収差の影響や試料の傾斜角度、
或いは電子線の傾斜角度を数秒程度の非常に正確な角度
で制御する必要がある。しかしながら、従来の傾斜角度
は数度若しくは数分程度の概括的な制御しか行われてお
らず、左右画像の立体視から正確な三次元形状の計測を
行うには不十分であるという課題があった。

【０００４】本発明は、上述した課題を解決したもの
で、電子顕微鏡から得られたステレオの検出データを適
切に処理して、試料像を正確に精度よく立体観察可能と
して、試料の三次元形状計測を行うことができる電子線
装置用データ処理装置、電子線装置のステレオ測定方法
を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成する本発
明の電子線装置用データ処理装置は、図３、図１５、並
びに図１６に示すように、電子線装置１０に接続される
データ処理装置２０であって、電子線装置１０での測定
条件を受け取る測定条件判別部２５と、試料ホルダ３と
照射電子線７とを相対的に傾斜させた際の、電子線検出
部４で検出した複数傾斜角度での検出データを受取り、
測定条件判別部２５で判別する測定条件に基づいて、試
料９の形態を立体的に測定する形状測定部３２とを備え
ている。ここで、電子線装置１０は、電子線７を放射す
る電子線源１と、電子線７を試料９に照射する電子光学
系２と、試料９を保持する試料ホルダ３と、試料ホルダ
３と照射電子線７とを相対的に傾斜させる試料傾斜部
と、試料９から出射される電子線７ｄを検出する電子線
検出部４とを有する。

【０００６】ここで、試料傾斜部は、試料ホルダ３の傾
斜角度を制御して、試料９を照射電子線７に対して傾斜
させるホルダ傾斜制御部５ｂを用いて構成されていても
よい。或いは、試料傾斜部は、照射電子線７を試料９に
対して傾斜して照射するように電子光学系２を制御する
ビーム傾斜制御部５ａを用いて構成されていてもよい。
また、電子線検出部４は、試料９から出射される二次電
子を検出するように構成されていると、走査型電子顕微
鏡として好ましい。

【０００７】試料ホルダ３と照射電子線７とが第１及び
第２の相対的傾斜角度をなす状態は、図３に示すよう
に、ビーム傾斜制御部５ａを用いる場合には第１の相対
的傾斜角度では照射電子線７Ｒとなり、第２の相対的傾
斜角度では照射電子線７Ｌとなる。また、図１５並びに
図１６に示すように、ホルダ傾斜制御部５ｂを用いる場
合には第１の相対的傾斜角度では試料ホルダ３の傾斜角
度Ｒとなり、第２の相対的傾斜角度では試料ホルダ３の
傾斜角度Ｌとなる。

【０００８】好ましくは、測定条件判別部２５は、電子
線装置１０の種類、又は電子光学系２の倍率の少なくと
も一方の情報を用いて測定条件の判別を行う構成とする
と、複数傾斜角度での検出データを矯正する演算形態が
適切に選択できる。電子線装置１０の種類としては、透
過型電子顕微鏡や走査型電子顕微鏡の別がある。電子光
学系２の倍率としては、低倍率と高倍率の区別があり、
例えば複数傾斜角度での検出データを矯正する演算形態
として、中心投影と平行投影のどちらを選択するかの要
素として用いる。電子光学系２の倍率は、電子線装置１
０に設けられる倍率変更部６の倍率指定信号から定め
る。

【０００９】好ましくは、試料９は基準位置となる基準
マークを有し、形状測定部３２は、複数傾斜角度での検
出データに含まれる基準マークに基づいて、複数傾斜角
度での検出データに含まれる傾斜による歪みと縮尺の相
違が矯正された状態で、試料９の形態を立体的に測定す
る構成とすると、試料９に設けられた基準マークを用い
て複数傾斜角度での検出データを偏位修正データに矯正
した状態で試料９の形態を立体的に測定できる。基準マ
ークは、試料９に電子線７を照射して形成したり、試料
９に既に存在するパターン等の特徴点を用いる。

【００１０】好ましくは、データ処理装置２０は、基準
テンプレートの基準マークを用いて、試料ホルダ３と照
射電子線７との複数傾斜角度での検出データに含まれる
傾斜による歪みと縮尺の相違を矯正する為の偏位修正パ
ラメータ取得手段３１ａと、取得した偏位修正パラメー
タを用いて、試料９の複数傾斜角度での検出データに含
まれる傾斜による歪みと縮尺の相違を矯正する画像デー
タ偏位修正手段３１ｂと、画像データ偏位修正手段で矯
正された複数傾斜角度での検出データを用いて、試料９
の形態を立体的に測定する形状測定部３２を備える構成
とすると、基準マークの形成された基準テンプレートに
より偏位修正パラメータを取得することができ、試料９
に基準マークを形成したり、特徴点を抽出したりする必
要がなく、効率的に試料９の正確な形態の立体的測定が
行える。

【００１１】好ましくは、本発明の電子線装置用データ
処理装置は、さらに基準テンプレートの基準マークは、
少なくとも２種類の高さに関連付けて設けられており、
偏位修正パラメータ取得手段３１ａは更に電子光学系２
のレンズ歪を補正するレンズ歪補正パラメータを取得
し、画像データ偏位修正手段３１ｂは、更にレンズ歪補
正パラメータを用いて、複数傾斜角度での検出データに
含まれるレンズ歪を矯正する構成とすると、形状測定部
３２はレンズ歪も補正した試料９の正確な形態の立体的
測定が行える。

【００１２】上記課題を達成する本発明の電子線装置の
ステレオ測定方法は、図１１に示すように、試料９には
基準位置となる基準マークが作成されており（Ｓ３１
１、Ｓ３１４）、試料ホルダ３と照射電子線７とが第１
の相対的傾斜角度をなす状態において、電子線検出部４
で第１の検出データを検出し（Ｓ３１６）、試料ホルダ
３と照射電子線７とが第２の相対的傾斜角度をなす状態
において、電子線検出部４で第２の検出データを検出し
（Ｓ３１６）、第１及び第２の検出データに含まれる基
準マークに基づいて、第１及び第２の検出データに含ま
れる第１及び第２の相対的傾斜角度の相違による歪みと
縮尺の相違を矯正し（Ｓ３２２、Ｓ３２６）、試料９の
形態を立体的に測定する（Ｓ３３０）工程を有してい
る。

【００１３】上記課題を達成する本発明の電子線装置の
ステレオ測定方法は、図６に示すように、試料９の代わ
りに、基準位置となる基準マークが作成された基準テン
プレート４０を試料ホルダ３に挿入し（Ｓ２０４）、試
料ホルダ３と照射電子線７とが第１及び第２の相対的傾
斜角度をなす状態において、電子線検出部４で基準テン
プレート４０に対する第１及び第２の検出データを検出
し（Ｓ２０６）、前記基準マークを用いて、第１及び第
２の検出データに含まれる前記第１及び第２の相対的傾
斜角度の相違による歪みと縮尺の相違を矯正する為の偏
位修正パラメータを取得する（Ｓ２０８，Ｓ２１０）工
程を有している。

【００１４】続いて、図１０に示すように、試料９を試
料ホルダ３に挿入し（Ｓ２５２）、試料ホルダ３と照射
電子線７とが第１及び第２の相対的傾斜角度をなす状態
において、電子線検出部４で試料９に対する第１及び第
２の検出データを検出し（Ｓ２５４）、取得した偏位修
正パラメータを用いて、試料９の第１及び第２の相対的
傾斜角度の相違による歪みと縮尺の相違を矯正し（Ｓ２
５８、Ｓ２６０）、試料９の形態を立体的に測定する
（Ｓ２６４）工程を有している。

【００１５】

【発明の実施の形態】［ステレオ画像を用いた三次元形
状測定の原理］まず、本発明の電子線装置を説明する前
に、傾斜角の異なった画像を立体視可能な画像に偏位修
正し、立体観察を行うと同時に三次元計測を行う測定原
理について説明する。図１は３本の同じ長さの直線パタ
ーンが等間隔に存在している被写体に対して所定の傾斜
角度で撮影したステレオ画像の説明図で、図１（Ａ）は
０度（平行）、図１（Ｂ）は１０度傾斜している場合を
示している。平行の場合、図１（Ａ）に示すように、等
間隔ｄで同じ長さｌの直線パターンが映っていた場合、
１０度に傾いた画像では、図１（Ｂ）に示されるように
異なる間隔ｄ１２，ｄ２３で、異なる長さｌ１、ｌ２、
ｌ３となる。

【００１６】図１（Ａ）と図１（Ｂ）の画像をステレオ
メーター（視差測定かん）で立体視しようとしても、立
体視ができないばかりでなく、視差差の測定に基づく比
高の正確な計測もできないという課題がある。さらに三
次元計測するために画像相関処理によるステレオマッチ
ングを行おうとしても、左右画像の傾斜角度が異なるた
めに旨くいかないという課題がある。

【００１７】図２は図１（Ａ）、（Ｂ）の傾斜画像を偏
位修正画像に修正したステレオ画像の説明図で、図２
（Ａ）、（Ｂ）共に平行状態に偏位修正している場合を
示している。偏位修正された結果、傾いて撮影された図
１（Ａ）、（Ｂ）の傾斜画像は対象物に対して平行とな
り、縮尺も等しくなって縦視差が除去されて、図２
（Ａ）、（Ｂ）に示されるように立体視が可能となる。
立体視可能なステレオ画像は、同一エピポーラライン上
にある左右画像の対応点を求めることにより正確な三次
元座標が求めることができるようになる。偏位修正画像
を作成するためには、２枚の画像上で最低３点以上の既
知の基準点座標が画像上に必要である。

【００１８】また、それら基準点から、二つの画像の傾
き、位置（これらを外部標定要素と呼ぶ）等を算出する
ことができる。これら外部標定要素が最初から判ってい
れば偏位修正処理を行うことができる。本発明において
は、偏位修正画像を作成するために基準点となる基準マ
ークを有する基準テンプレートを予め作成、若しくは試
料面上を電子線で撮影中に試料に基準点となる基準マー
クを作成し、画像の偏位修正処理によるデータ修正をし
て外部標定要素を求めるものである。偏位修正処理後の
ステレオ画像は、立体視可能であると同時に三次元計測
も可能な状態となっている。

【００１９】［第１の実施の形態］以下、本発明の実施
の形態を図面により説明する。図３は本発明の第１の実
施の形態を説明する構成ブロック図で、走査型顕微鏡の
電子線を偏向させてステレオ画像を得る場合を示してい
る。図において、走査型顕微鏡としての電子線装置１０
は、電子線７を放射する電子線源１、電子線７を試料９
に照射する電子光学系２、試料９を傾斜可能に保持する
試料ホルダ３、電子光学系２の倍率を変える倍率変更部
６、倍率変更部６に電力を供給する走査電源６ａ、電子
線７を検出する検出器４、電子線７を傾斜制御する傾斜
制御部５としてのビーム傾斜制御部５ａ、試料９から出
射される二次電子のエネルギを減衰させて検出器４に反
射させる２次電子変換ターゲット８を備えている。な
お、試料ホルダ３を傾斜制御する傾斜制御部５としての
ホルダ傾斜制御部５ｂは、第１の実施の形態で用いない
が、後で説明する第２の実施の形態で用いる。

【００２０】電子光学系２は、電子線源１から放射され
た電子線７の電子流密度、開き角、照射面積等を変える
コンデンサレンズ２ａ、電子線７の試料面上の入射角度
を制御する偏向レンズ２ｂ、細かく絞られた電子線７を
偏向して試料面上を二次元的に走査させる走査レンズ２
ｃ、最終段縮小レンズの働きと共に試料面上での入射プ
ローブの焦点合わせを行う対物レンズ２ｄを備えてい
る。倍率変更部６の倍率変更命令に従って、走査レンズ
２ｃにより電子線７を走査する試料面上の領域が定ま
る。ビーム傾斜制御部５ａは偏向レンズ２ｂに傾斜制御
信号を送り、試料ホルダ３と照射電子線７とが第１の相
対的傾斜角度をなす電子線７Ｒと、第２の相対的傾斜角
度をなす電子線７Ｌとで切替えている。なお、ビーム傾
斜制御部５ａによる試料ホルダ３と照射電子線７の相対
的傾斜角度は、２個に限らず多段に設定してよいが、ス
テレオの検出データを得る為には最小２個必要である。

【００２１】試料９は、例えばシリコン半導体やガリウ
ム・ヒ素半導体のような半導体のチップであるが、電力
用トランジスタ、ダイオード、サイリスタのような電子
部品でもよく、また液晶パネルや有機ＥＬパネルのよう
なガラスを用いた表示装置用部品でもよい。典型的な走
査型顕微鏡の観察条件では、電子線源１は−３ｋＶ、試
料９は−２．４ｋＶに印加されている。試料９から放出
された二次電子は、２次電子変換ターゲット８に衝突し
て、エネルギが弱められて検出器４で検出される。な
お、試料９をマースポテンシャルにした場合には、二次
電子は霧のように振る舞いエネルギが弱く、検出器４で
直接検出することができ、２次電子変換ターゲット８は
不要である。

【００２２】データ処理装置２０は、画像作成処理部２
１、表示装置２２、基準マークパターン発生器２３、測
定条件判別部２５、データ修正部３１、形状測定部３
２、立体画像観察部３３、並びにステレオ画像記憶部３
４を有している。画像作成処理部２１は、走査レンズ２
ｃにより電子線７が試料面上の領域を走査する際に、検
出器４で検出される二次電子線を用いて、試料面上の画
像を作成する。表示装置２２は画像作成処理部２１で作
成された画像をオペレータが観察できるように表示する
もので、例えばＣＲＴや液晶パネルが用いられる。表示
装置２２は通常の一画面モニタでもよく、ステレオ表示
可能なモニタでもよく、或いは両方備えていてもよい。

【００２３】基準マークパターン発生器２３は、電子線
７を制御して試料９に基準マークを作成するものであ
る。好ましくは、基準マークパターン発生器２３に、予
め試料９の面上からパターン形状やエッチングパターン
等から特徴点を抽出し、既に存在する特徴点では不足す
る場合に基準マークを作成すべき位置と個数を定める機
能も持たせるとよい。基準テンプレートに基準マークを
作成する場合にも、基準マークパターン発生器２３に基
準マークの作成数と作成位置を記憶させておくとよい。

【００２４】測定条件判別部２５は、電子線装置１０の
種類、並びに電子光学系２の倍率のの情報を用いて測定
条件の判別を行う。電子線装置１０の種類としては、透
過型電子顕微鏡や走査型電子顕微鏡の別がある。電子光
学系２の倍率としては、低倍率と高倍率の区別があり、
例えばデータ修正部３１において複数傾斜角度での検出
データを矯正する演算形態として、中心投影と平行投影
のどちらを選択するかの要素として用いる。

【００２５】データ修正部３１は、画像作成処理部２１
で作成した画像を偏位修正画像に修正して立体視可能な
ステレオ画像とするもので、リアルタイムで偏位修正画
像に修正する場合は直接、画像作成処理部２１から電子
顕微鏡１０での測定条件を受け取っている。なお、電子
顕微鏡１０での測定条件は、一旦ステレオ画像記憶部３
４に画像を記憶させている場合は、測定条件判別部２５
から受取っても良く、またステレオ画像記憶部３４に画
像と共に記憶された電子顕微鏡１０での測定条件を用い
ても良い。形状測定部３２は、データ修正部３１により
修正されたステレオ画像に基づき試料９の三次元形状を
測定する。立体画像観察部３３は、データ修正部３１に
より修正されたステレオ画像に基づき試料９の立体的な
画像を形成する。ステレオ画像記憶部３４は、画像作成
処理部２１で作成した画像を記憶すると共に、データ修
正部３１により修正されたステレオ画像を記憶するもの
で、例えば磁気ハードディスク、ＣＲ−ＲＯＭ、フロッ
ピー（登録商標）ディスク、光磁気ディスクのような情
報記憶媒体に画像データを記憶している。なお、ステレ
オ画像記憶部３４が、画像作成処理部２１で作成した偏
位修正されていない画像を記憶する場合は電子顕微鏡１
０での測定条件も記憶しておくと良い。

【００２６】データ修正部３１は、基準位置となる基準
マークを有する試料９を用いて直接データ修正する場合
と、基準マークを有する基準テンプレートを用いて試料
９のデータ修正をする場合の二通りに対処している。試
料９が基準位置となる基準マークを有する場合は、デー
タ修正部３１は基準マークを用いて、ステレオの検出デ
ータを偏位修正データに修正する。

【００２７】基準マークを有する基準テンプレートを用
いて試料９のデータ修正をする場合に備えて、データ修
正部３１は偏位修正パラメータ取得手段３１ａと画像デ
ータ偏位修正手段３１ｂとを有している。偏位修正パラ
メータ取得手段３１ａは、基準テンプレートの基準マー
クを用いて、ステレオの検出データを得る試料ホルダ３
と照射電子線７との相対的傾斜角度における偏位修正パ
ラメータを取得する。ここで、ステレオの検出データと
は、試料ホルダ３と照射電子線７とが第１及び第２の相
対的傾斜角度をなす状態において、電子線検出部４で試
料９に対する第１及び第２の検出データを検出すること
を言う。画像データ偏位修正手段３１ｂは、取得した偏
位修正パラメータを用いて、試料９のステレオの検出デ
ータを偏位修正データに修正する。

【００２８】図４は試料若しくは基準テンプレート基板
に形成する基準マークの説明図で、（Ａ）は四隅に基準
マークを有する平面図、（Ｂ）は格子状に基準マークを
有する平面図、（Ｃ）はレンズ歪補正用の基準テンプレ
ートの断面図である。試料９の場合には、四隅に基準マ
ーク９ａを形成すると、データ修正部３１による偏位修
正が行いやすい。基準マーク９ａは試料９のなるべく広
い範囲に３点以上形成すると使用しやすい。基準マーク
９ａとは、三次元位置が既知の基準点である。基準テン
プレート４０であっても、四隅に基準マークを形成して
よい。基準テンプレート４０とは、ステレオ画像を形成
する基準面となる平坦面を有するもので、好ましくは試
料９を構成する材料と同一の組成成分を有し、凸凹のな
い平坦なものがよい。基準テンプレート基板４０ｂと
は、基準マークを作成して基準テンプレート４０とする
基板である。

【００２９】基準テンプレート４０の場合は、基準マー
ク４０ａを基準テンプレート基板４０ｂの任意の位置に
形成できるので、例えば格子状に基準マークを形成す
る。格子状に基準マークを設けると、外部標定要素に加
えて電子線のレンズ歪まで補正するのに用いることがで
きる。電子線のレンズ歪を補正する場合は、平坦な基準
テンプレートの場合には複数方向から撮影する必要があ
る。図４（Ｃ）のように基準テンプレートに段差を付け
て、且つこの段差方向の縁に格子状に基準マークを設け
ると、基準マークに高さ成分が含まれる為、電子線のレ
ンズ歪が正確に補正できる。なお、レンズ歪にはザイデ
ル収差である球面収差、コマ収差、湾曲収差、非点収
差、歪み収差等があり、色収差として軸上収差、倍率色
収差、回転色収差がある。

【００３０】［試料若しくは基準テンプレート基板に基
準マークを作成する方法］続いて、試料若しくは基準テ
ンプレート基板に基準マークを作成する方法について説
明する。試料９や基準テンプレート基板４０ｂの場合に
は、基準マークパターン発生器２３を用いて電子線７を
位置決めして照射することでコンタミネーション、欠陥
等を試料９面上に形成して基準マークとすることができ
る。電子線７を用いることで、基準マークは非常に精密
な位置決め精度で試料９や基準テンプレート基板４０ｂ
に形成される。

【００３１】コンタミネーションは試料上の炭化水素の
分子が電子線照射により焼き付く現象で、その大きさ
は、電子線のプローブ径に依存するが、電子線密度、照
射時間が大きいほど、コンタミ量は多くなり、ほぼ裾野
を持つ円錐状に育つ。従ってプローブをゆっくり走査さ
せると、コンタミネーションはその走査の形状に沿って
付くようになる。コンタミネーションを任意の形状や任
意の分布をさせるには、その形状に従って電子線プロー
ブを走査して一定時間保持する。コンタミネーションを
作成する場合、その大きさをビーム径、電流値等で電子
線密度、照射時間を制御する。画像処理しやすくするた
めに、基準マークは、画像上で１０画素以上とするのが
望ましく、照射するビーム径を画素以上にする。好まし
くは、基準マークパターン発生器２３に電子線照射制御
の最適値を設定しておく。

【００３２】コンタミネーションが付きやすい時は、照
射系の一部に電子線７をカットするビームブランキング
を設けて、電子線の走査に伴う移動の時は、電子線７が
試料９に当たらなくするとよい。また、検出器４から得
られる二次電子信号のレベルを基準マークパターン発生
器２３に帰還して、電子線７の照射時間を調整すること
によりコンタミネーションの量を制御することができ
る。

【００３３】図５は試料若しくは基準テンプレート基板
に基準マークを作成する手順を示す流れ図である。ま
ず、基準マークを作成する試料９若しくは基準テンプレ
ート基板４０ｂを試料ホルダ３に収容し、基準マークパ
ターン発生器２３に基準マークを作成する位置を読み込
ませる（Ｓ１００）。そして、電子線源１から電子線７
を照射しつつ、走査レンズ２ｃにより電子線７を試料９
若しくは基準テンプレート基板４０ｂの面上でスキャン
させる（Ｓ１０２）。次に、電子線７の照射位置が、予
めプログラムされた基準マークの作成位置か確認する
（Ｓ１０４）。基準マークの作成位置であれば、電子線
７をその位置で停止させ（Ｓ１０６）、電子線７を照射
させる（Ｓ１０８）。ここで検出器４によって得られた
信号が予め設定された閾値以上か判定し、閾値以上とな
るまで基準マークの作成位置にて照射し続ける（Ｓ１１
０）。閾値以上となると、基準マークを所定数作成した
か確認する（Ｓ１１２）。仮に所定数に達していなけれ
ば、Ｓ１０２に戻り、再び電子線７をスキャンさせ、所
定数の基準マークを作成していれば終了する（Ｓ１１
４）。

【００３４】なお、図４（Ｃ）のように基準テンプレー
ト基板４０ｂに段差の形状があって、コンタミネーショ
ンを段差上に付ける場合は次のように行う。まず、基準
テンプレート基板４０ｂの段差の作製は、レジストの露
光、エッチングを繰り返すことにより任意の形状で段差
を作ることが可能である。電子顕微鏡は焦点深度が高い
ため段差の任意の場所に電子線プローブをとどめること
により、電子線プローブが止まったところにコンタミネ
ーションの基準マークを作ることが可能である。

【００３５】このように作成された基準テンプレートを
用いて偏位修正パラメータを取得する処理手順について
説明する。図６は基準テンプレートを用いて偏位修正パ
ラメータを取得する処理の流れ図である。まず、電子顕
微鏡の倍率を決定する（Ｓ２０２）。これによって中心
投影か平行投影かを決定する。なお、中心投影と平行投
影については後で説明する。次に、基準マークを有する
基準テンプレート４０を試料ホルダ３にセットする（Ｓ
２０４）。外部標定要素を補正する場合は、基準マーク
が３点以上の基準テンプレート４０を用い、レンズ歪補
正まで行う場合は基準マークが多数作成されている方の
基準テンプレート４０を使用する。ただし、外部標定要
素のみであっても、基準マークが多数作成されている基
準テンプレート４０を使用することもできる。また、レ
ンズ歪補正を正確に行う場合は、段差付きの基準テンプ
レート４０が望ましい。

【００３６】試料ホルダ３と照射電子線７とが第１及び
第２の相対的傾斜角度をなす状態において、電子線検出
部４で基準テンプレート４０に対する第１及び第２の検
出データを検出する（Ｓ２０６）。外部標定要素の補正
であれば、この第１及び第２の相対的傾斜角度は試料９
を計測するのと同じ角度とし、少なくとも２方向以上の
傾斜角度にて撮影する。レンズ歪補正を行う場合は、試
料９を計測するのと同じ２方向の傾斜角度に加えて、第
３の傾斜角度（例えばプラス３方向）から撮影する。次
に、撮影された画像から画像相関処理等を用いて基準マ
ークを抽出して、計測する（Ｓ２０８）。

【００３７】図７は画像相関処理の説明図である。図
中、探索画像Ｔは縦Ｎ１、横Ｎ１で左上座標が(a,b)と
なっている小さな矩形図である。対象画像Ｉは縦Ｍ、横
Ｍの大きな矩形図である。画像相関処理は、正規化相関
法や残差逐次検定法（ＳＳＤＡ法）など、どれを用いて
もよい。残差逐次検定法を使用すれば処理が高速化でき
る。残差逐次検定法は次式を用いる。

【数１】ここで、Ｔ(m1,n1)は探索画像、Ｉ(a,b)(m1,n1)は対象
画像の部分画像、(a,b)は探索画像の左上座標、Ｒ(a,b)
は残差である。残差Ｒ(a,b)が最小になる点が求める画
像の位置である。処理の高速化をはかるため、式（１）
の加算において、Ｒ(a,b)の値が過去の残差の最小値を
越えたら加算を打ち切り、次のＲ(a,b)に移るよう計算
処理を行う。

【００３８】再び図６に戻り、基準マークを用いて、ス
テレオの検出データを得る試料ホルダ３と照射電子線７
との相対的傾斜角度における偏位修正パラメータの計算
を行う（Ｓ２１０）。計測された基準マークの画像座標
と実際の座標から、中心投影の場合は後述する式（２）
〜（４）を使って偏位修正パラメータを算出する。平行
投影の場合は式（５）、（６）を使って偏位修正パラメ
ータを算出する。レンズ歪補正まで行う場合は、式
（７）を使って偏位修正パラメータを算出する。そし
て、試料ホルダ３から基準テンプレート４０を取り出し
て、偏位修正パラメータの取得が完了する（Ｓ２１
２）。

【００３９】［平行投影と中心投影］電子顕微鏡では倍
率が低倍率〜高倍率（ex.数倍〜数百万倍）までレンジ
が幅広いため、電子光学系２が低倍率では中心投影、高
倍率では平行投影とみなせる。中心投影と平行投影とを
切替える倍率は、偏位修正パラメータの算出精度を基準
にして定めるのがよく、例えば1000倍乃至10000倍から
適宜選択される。図８は中心投影の説明図である。中心
投影の場合、投影中心点Ｏｃを基準にして試料９の置か
れる対象座標系５０と、検出器４の置かれる画像座標系
５２が図８のような位置関係にある。対象座標系５０に
おける基準マークのような対象物の座標を（Ｘ，Ｙ，
Ｚ）、投影中心点Ｏｃの座標を（Ｘｏ，Ｙｏ，Ｚｏ）と
する。画像座標系５２における座標を（ｘ，ｙ）、投影
中心点Ｏｃから画像座標系５２までの画面距離をＣとす
る。このとき、中心投影式として次式が成立する。

【００４０】

【数２】ここで、ｋは係数、ａi,j：(i＝1,2,3；j＝1,2,3)は回
転行列の要素である。式（２）を画像座標系５２の座標
（ｘ，ｙ）について解くと次式が成立する。

【数３】また、回転行列の要素ａi,jは画像座標系５２の対象座
標系５０を構成する３軸Ｘ，Ｙ，Ｚに対する傾きω、
φ、κを用いて次のように表せる。

【数４】

【００４１】図９は平行投影の説明図である。平行投影
の場合は、中心投影の投影中心点Ｏｃに相当する点がな
い。そこで、対象座標系５４として回転を考慮した座標
系（Ｘ_Ｒ，Ｙ_Ｒ，Ｚ_Ｒ）を用い、縮尺係数としてＫ_１、
Ｋ_２を選定すると次式が成立する。

【数５】すると、対象座標系５４で選択した原点（Ｘｏ，Ｙｏ，
Ｚｏ）とオリエンテーション行列Ａを用いて、次のよう
に表せる。

【数６】ここで、オリエンテーション行列Ａの要素ａi,jに関し
ては式（４）に相当する関係が成立している。

【００４２】偏位修正パラメータの算出においては、式
（２）〜（４）又は式（５）、（６）に含まれる６つの
外部標定要素ω、φ、κ、Ｘｏ、Ｙｏ、Ｚｏを求める。
即ち、Ｓ２１０において、これらの式を、最低３点以上
の基準マークにより観測方程式をたて、逐次近似解法に
よってこれら６つの外部標定要素を算出する。具体的に
は、未知変量の近似値を与え、近似値のまわりにテーラ
ー展開して線形化し、最小二乗法により補正量を求めて
近似値を補正し、同様の操作を繰り返し収束解を求める
逐次近似解法によってこれら６つの外部標定要素を求め
ることができる。また、式（２）〜（４）又は式
（５）、（６）に代えて、単写真標定や相互標定、その
他空中三角測量で外部標定として用いられている各種の
演算式のうちから適宜採択して演算を行うとよい。

【００４３】［レンズ歪補正］電子光学系２を構成する
電子レンズの歪曲収差まで求める場合は、さらに複数の
基準マークを用意し、複数方向からの画像を得ることに
より式（７）、（８）によって補正することが可能とな
る。即ち、式（２）〜（４）又は式（５）、（６）でさ
らにレンズ歪を補正したｘ、ｙ座標をｘ'、ｙ'とすれ
ば、次式が成立する。ｘ'＝ｘ＋Δｘ・・・…（７）ｙ'＝ｙ＋Δｙここで、ｋ１、ｋ２を放射方向レンズ歪み係数とする
と、Δｘ、Δｙは次式により表される。

【数７】

【００４４】電子レンズの歪曲収差の計算は、画像座標
と対象座標を計測することにより、上式にあてはめ逐次
近似解法によって算出される。また、レンズ歪係数は、
式（８）では放射方向レンズ歪みとしているが、さらに
タンジェンシャルレンズ歪みやスパイラルレンズ歪み、
その他電子レンズの歪曲収差の修正に必要な要素を式
（８）に加えてレンズ歪係数を求めれば、それらの較正
（キャリブレーション）が可能となる。

【００４５】続いて、偏位修正パラメータを取得した後
で、試料のステレオ画像を処理する処理手順について説
明する。図１０は偏位修正パラメータを用いて試料のス
テレオ画像を処理する手順の流れ図である。まず、観察
・計測したい試料９を試料ホルダ３にセットする（Ｓ２
５２）。続いて、ビーム傾斜制御部５ａにより、電子線
７の試料ホルダ３に対する傾斜角を２つ以上にして、電
子線検出部４で試料９に対する第１及び第２の検出デー
タを検出し、ステレオ撮影を行って画像を取り込む（Ｓ
２５４）。この２つ以上の傾斜角は、Ｓ２０６において
偏位修正パラメータを取得するのに用いた、試料ホルダ
３と照射電子線７とがなす第１及び第２の相対的傾斜角
度と同じ角度とする。

【００４６】次に、倍率変更部６の設定倍率により、試
料９の撮影は中心投影か平行投影かを判別する（Ｓ２５
６）。中心投影の場合には、偏位修正パラメータとして
の６つの外部標定要素ω、φ、κ、Ｘｏ、Ｙｏ、Ｚｏを
用いて、対象座標に該当する画像座標を式（２）〜
（４）に代入して求め、それをステレオ表示したい立体
画像観察部３３の座標系に変換して、再配列を行えば、
データ修正部３１により検出器４で検出するステレオ画
像の偏位修正画像を作成することができる（Ｓ２５
８）。平行投影の場合には、６つの外部標定要素ω、
φ、κ、Ｘｏ、Ｙｏ、Ｚｏを用いて、対象座標に該当す
る画像座標を式（５）、（６）に代入して求め、それを
ステレオ表示したい立体画像観察部３３の座標系に変換
して、再配列を行えば、データ修正部３１により検出器
４で検出するステレオ画像の偏位修正画像を作成するこ
とができる（Ｓ２６０）。

【００４７】そして、偏位修正パラメータによって偏位
修正されたステレオ画像は一旦ステレオ画像記憶部３４
に記録されると共に、立体画像観察部３３で立体表示す
る（Ｓ２６２）。なお、立体画像観察部３３のような立
体モニタがない場合は、代替手段として表示部２２の１
画面上に２画像表示すると、オペレータ側の対処で立体
視が可能となる。

【００４８】次に、形状測定部３２により、データ修正
部３１により修正されたステレオ画像に基づき試料９の
三次元計測したい箇所を計測する（Ｓ２６４）。三次元
計測は立体表示させた左右画像を計測することにより
（横視差を求める）、三角測量の原理により算出され
る。左右画像の計測はマニュアル、或いは画像相関処理
等を用いて行うことができる。

【００４９】そして、測定終了であるか判断し（Ｓ２６
６）、測定を継続するのであれば既に求めてある偏位修
正パラメータが利用できるか判断する（Ｓ２６７）。同
じ倍率で別試料を測定する場合と、違う倍率で測定を行
う場合であっても電子顕微鏡の倍率再現性があるとき
は、既に求めてある偏位修正パラメータを利用して、Ｓ
２５２に戻って計測を繰り返す。電子顕微鏡に倍率再現
性がない場合、或いは経時変化がある場合は、既に求め
てある偏位修正パラメータが利用できないので、図６の
Ｓ２０２に戻り、最初から基準テンプレート４０を使用
して倍率に応じた偏位修正パラメータを算出する。測定
終了の場合は試料９を試料ホルダ３から抜いて終了する
（Ｓ２６８）。

【００５０】図１１は試料に存在する基準マークを用い
てステレオ画像の観察を行う手順の流れ図である。ま
ず、試料９を試料ホルダ３に挿入する（Ｓ３０２）。続
いて、倍率変更部６により試料９を観察又は計測する倍
率を設定する（Ｓ３０４）。そして、設定した倍率にて
電子線７により試料９の面上をプリスキャンする（Ｓ３
０６）。プリスキャンにより検出器４が二次電子を検出
して、画像作成処理部２１により画像が作成される。基
準マークパターン発生器２３では、画像作成処理部２１
により作成された画像から特徴点を抽出する（Ｓ３０
８）。ここで、特徴点とは基準マークのように偏位修正
パラメータの算出に適する位置に存在する明認できるマ
ークである。

【００５１】［特徴点の抽出処理］ここで、基準マーク
パターン発生器２３で行う特徴点の抽出処理について説
明する。入力画像をｆ（ｉ，ｊ）、入力画像のラプラシ
アンを∇^２ｆ（ｉ，ｊ）とすると、画像の鮮鋭化処理が
行われる。ｇ（ｉ，ｊ）＝ｆ（ｉ、ｊ）−∇^２ｆ（ｉ，ｊ）・・・…（９）ここで、ｇ（ｉ，ｊ）は鮮鋭化画像である。また、入力
画像のラプラシアン∇^２ｆ（ｉ，ｊ）に関しては、ラプ
ラシアン・オペレータ、線検出オペレータ等のいろいろ
な形の微分オペレータがある。

【００５２】図１２は３ｘ３画素用の画像鮮鋭化処理の
微分オペレータで、（Ａ）はラプラシアン・オペレー
タ、（Ｂ）は線検出オペレータである。中心の画素に重
い重み付けをし、隣接する画素に軽い重み付けをするこ
とで鮮鋭化処理を行っている。なお、画像鮮鋭化処理の
微分オペレータは、図１２の３ｘ３画素用微分オペレー
タにガウス曲線による重み付けの修正を施したものとし
てもよい。

【００５３】画像の鮮鋭化処理の次に、エッジ抽出処理
が行われる。エッジ抽出処理は、鮮鋭化画像の濃度値の
ゼロ交差点をエッジとすることにより行うことができ
る。すなわち、ゼロとなった点のみを画像化する、或い
はゼロを境にしてプラス領域を白、マイナス領域を黒と
することにより画像化される。

【００５４】また、式（９）を用いたデジタル画像処理
に代えて、下式に示されるような計算処理によって求め
てもよい。

【数８】式（１０）は、計算処理の中にガウス曲線による濃淡の
激変緩和措置を内蔵させたものである。

【００５５】図１１に戻り、基準マークパターン発生器
２３では、特徴点の位置と数が十分か判断し（Ｓ３１
０）、十分であれば特徴点を基準マークとして扱う（Ｓ
３１１）。不十分であれば既存の特徴点を基準マークと
して扱うと共に、追加して形成すべき基準マークの位置
決定をし（Ｓ３１２）、基準マークパターン発生器２３
により基準マークを作成する（Ｓ３１４）。特徴点の位
置と数が十分か否か判断するために、画像作成処理部２
１により作成された画像をブロック分けしてから判断す
るとよい。

【００５６】図１３は特徴点の抽出処理後に、画像作成
処理部により作成された画像をブロック分けする場合の
説明図である。画像作成処理部２１により作成された画
像は、例えば４個のブロックＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄに区分す
る。好ましくは、画像のブロック分けは各ブロックに１
個若しくは２個の特徴点が存在するように定めると共
に、各ブロックの面積と形状は均等になるようにすると
よい。もし、あるブロックに特徴点が存在しない場合
は、基準マークの作成位置を決める。

【００５７】図１４は基準マークの形成された試料面の
一例を示す平面図である。試料９は既に所定のパターン
９ｂを有する半導体基板とする。試料９の画像の四隅に
は基準マーク９ａが形成されている。このような基準マ
ーク９ａは、試料面を対象画像Ｉとし、標準的な基準マ
ークを有する探索画像Ｔにてマッチングをとることで、
容易に検出できる。

【００５８】図１１に戻り、ビーム傾斜制御部５ａにて
電子線７の傾斜角を制御して電子線７Ｒ、７Ｌを切替え
て、画像作成処理部２１に画像を必要枚数取り込む（Ｓ
３１６）。倍率変更部６で設定される倍率により、デー
タ修正部３１にて中心投影により偏位修正パラメータを
算出するのか、平行投影により偏位修正パラメータを算
出するのか選択する（Ｓ３１８）。続いて、画像中の基
準マークの座標を検出する（Ｓ３２０、Ｓ３２４）。図
１３に示すように、基準マークがどのブロックにあるか
予め判っているので、図７及び図１４に示すように、画
像相関処理によってその領域を探索、検出する。

【００５９】データ修正部３１は、検出された基準マー
クの画像座標の座標から、中心投影の場合は前述した式
（２）〜（４）を使って偏位修正パラメータを算出す
る。そして、偏位修正パラメータとしての６つの外部標
定要素ω、φ、κ、Ｘｏ、Ｙｏ、Ｚｏを用いて、対象座
標に該当する画像座標を式（２）〜（４）に代入して求
め、それをステレオ表示したい立体画像観察部３３の座
標系に変換して、再配列を行えば、データ修正部３１に
より検出器４で検出するステレオ画像の偏位修正画像を
作成することができる（Ｓ３２２）。

【００６０】平行投影の場合は前述した式（５）、
（６）を使って偏位修正パラメータを算出する。レンズ
歪補正まで行う場合は、式（７）を使って偏位修正パラ
メータを算出する。そして、６つの外部標定要素ω、
φ、κ、Ｘｏ、Ｙｏ、Ｚｏを用いて、対象座標に該当す
る画像座標を式（５）、（６）に代入して求め、それを
ステレオ表示したい立体画像観察部３３の座標系に変換
して、再配列を行えば、データ修正部３１により検出器
４で検出するステレオ画像の偏位修正画像を作成するこ
とができる（Ｓ３２６）。

【００６１】続いて、ステレオ画像の偏位修正画像を立
体画像観察部３３に表示して、立体観察可能とする（Ｓ
３２８）。次に、形状測定部３２により、データ修正部
３１により修正されたステレオ画像に基づき試料９の三
次元計測したい箇所を計測する（Ｓ３３０）。そして、
測定終了であるか判断し（Ｓ３３２）、さらに同じ倍率
で別試料を測定する場合、或いは倍率を変更して行う場
合は、Ｓ３０４に戻って計測を繰り返す。測定終了の場
合は試料９を試料ホルダ３から抜いて終了する（Ｓ３３
４）。ここで、倍率を変更して同じ試料９を計測する場
合、基準マークを既に作成してあるので、それが特徴点
として使用可能かは、Ｓ３０８の特徴抽出処理にて判定
して使用可能であれば使用する。使用できなければ、基
準マークを新たに作成する（Ｓ３１２、Ｓ３１４）。

【００６２】なお、図１１に示す処理は画像作成処理部
２１を介して自動で行う実施の形態を示したが、表示装
置２２にプリスキャン画像を表示しながらオペレータが
マニュアルにて実行してもよい。

【００６３】［第２の実施の形態］図１５は本発明の第
２の実施の形態を説明する構成ブロック図で、試料ホル
ダの傾斜角度を変えて走査型顕微鏡のステレオ画像を得
る場合を示している。第２の実施の形態では、試料ホル
ダ３を傾斜制御する傾斜制御部５としてホルダ傾斜制御
部５ｂを用いており、ビーム傾斜制御部５ａは作動させ
ない。ホルダ傾斜制御部５ｂによる試料ホルダ３と照射
電子線７の相対的傾斜角度は、ここでは右側上がりＲと
左側上がりＬの二通りに切替えて設定する場合を図示し
ているが、２段に限らず多段に設定してよいが、ステレ
オの検出データを得る為には最小２段必要である。試料
９を所定角度（±θ）傾けて検出器４で撮影すること
は、試料９を固定して電子線７を所定角度（±θ）傾け
て照射し、検出器４で撮像することと等価となる。

【００６４】このように構成された装置においても、第
１の実施の形態と同様に検出した生の画像を偏位修正画
像に修正して立体視できるようにする。偏位修正画像に
修正する態様としては、図６、図１０に示すように基準
テンプレートを用いて偏位修正パラメータを取得し、そ
の後試料のステレオ画像を処理するものと、図１１に示
すように試料の基準マークを用いて直接ステレオ画像を
処理するものとがある。

【００６５】［第３の実施の形態］図１６は本発明の第
３の実施の形態を説明する構成ブロック図で、試料ホル
ダの傾斜角度を変えて透過型顕微鏡のステレオ画像を得
る場合を示している。電子線装置１０が透過型顕微鏡で
あるため、電子線検出部４ａ、４ｂが試料ホルダ３を挟
んで電子線源１の反対側にある。電子光学系２は、電子
線７を試料９に照射する第１の電子光学系と、試料９を
透過した電子線７をＣＣＤ(Charge-coupleddevices)等
の検出器４ａに導く第２の電子光学系を有している。第
１の電子光学系として、電子線源１から放射された電子
線７の電子流密度、開き角、照射面積等を変えるコンデ
ンサレンズ２ａが設けられている。第２の電子光学系と
して、結像レンズ系の初段にある対物レンズ２ｇ、対物
レンズ２ｇの像面に作られる像、あるいは後焦点面に作
られる回折像を拡大・投影する中間レンズ２ｅと投影レ
ンズ２ｆが設けられている。

【００６６】検出器４ａの検出信号はＣＣＤ制御部４ｂ
を介して画像作成処理部２１に送られる。倍率変更部６
は電子光学系２の倍率を変えるもので、ここでは対物レ
ンズ２ｇ、中間レンズ２ｅ、投影レンズ２ｆに倍率制御
信号を送っている。試料ホルダ３を傾斜制御する傾斜制
御部５としてホルダ傾斜制御部５ｂを用いている。な
お、透過型顕微鏡であっても、試料ホルダ３を傾斜制御
する傾斜制御部５としてビーム傾斜制御部に相当する構
成要素を用いても良い。

【００６７】このように構成された装置においても、第
１の実施の形態と同様に検出した生の画像を偏位修正画
像に修正して立体視できるようにする。偏位修正画像に
修正する態様としては、図６、図１０に示すように基準
テンプレートを用いて偏位修正パラメータを取得し、そ
の後試料のステレオ画像を処理するものと、図１１に示
すように試料の基準マークを用いて直接ステレオ画像を
処理するものとがある。

【００６８】なお、上記実施の形態においては、電子顕
微鏡としてビーム傾斜制御部により電子線を偏向させて
ステレオ画像を得る方式と、ホルダ傾斜制御部により試
料を傾斜させてステレオ画像を得る方式との両方式が採
用できる構成となっているが、本発明はこれに限定され
るものではなく、ビーム傾斜制御部とホルダ傾斜制御部
の何れか一方を備える電子顕微鏡としても、データ処理
装置は対処できる。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電子線装
置用データ処理装置によれば、電子線装置に接続される
データ処理装置であって、電子線装置での測定条件を受
け取る測定条件判別部と、試料を保持する試料ホルダと
電子線源の照射する電子線とを相対的に傾斜させた際
の、複数傾斜角度での試料から出射される電子線検出部
で検出した電子線検出データを受取り、測定条件判別部
で判別する測定条件に基づいて、試料の形態を立体的に
測定する形状測定部とを備える構成としているので、電
子線装置での測定条件に応じて適切な条件で試料の形態
を立体的に測定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】３本の同じ長さの直線パターンが等間隔に存
在している被写体に対して所定の傾斜角度で撮影した画
像の説明図である。

【図２】図１（Ａ）、（Ｂ）の傾斜画像を偏位修正画
像に修正したステレオ画像の説明図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態を説明する構成ブ
ロック図で、走査型顕微鏡の電子線を偏向させてステレ
オ画像を得る場合を示している。

【図４】試料若しくは基準テンプレート基板に形成す
る基準マークの説明図である。

【図５】試料若しくは基準テンプレート基板に基準マ
ークを作成する手順を示す流れ図である。

【図６】基準テンプレートを用いて偏位修正パラメー
タを取得する処理の流れ図である。

【図７】画像相関処理の説明図である。

【図８】中心投影の説明図である。

【図９】平行投影の説明図である。

【図１０】偏位修正パラメータを用いて試料のステレ
オ画像を処理する手順の流れ図である。

【図１１】試料に存在する基準マークを用いてステレ
オ画像の観察を行う手順の流れ図である。

【図１２】３ｘ３画素用の画像鮮鋭化処理の微分オペ
レータである。

【図１３】特徴点の抽出処理後に、画像作成処理部に
より作成された画像をブロック分けする場合の説明図で
ある。

【図１４】基準マークの形成された試料面の一例を示
す平面図である。

【図１５】本発明の第２の実施の形態を説明する構成
ブロック図で、試料ホルダの傾斜角度を変えて走査型顕
微鏡のステレオ画像を得る場合を示している。

【図１６】本発明の第３の実施の形態を説明する構成
ブロック図で、試料ホルダの傾斜角度を変えて透過型顕
微鏡のステレオ画像を得る場合を示している。

【符号の説明】

１電子線源２電子光学系３試料ホルダ４電子線検出部５データ修正部５ａビーム傾斜制御部５ｂホルダ傾斜制御部６倍率変更部７電子線９試料１０電子線装置２０データ処理装置２１画像作成処理部２２表示装置２３基準マークパターン発生器２５測定条件判別部３１データ修正部３１ａ偏位修正パラメータ取得手段３１ｂ画像データ偏位修正手段３２形状測定部３３立体画像観察部３４ステレオ画像記憶部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ２１Ｋ 5/00 Ｇ２１Ｋ 5/00 Ａ 5/04 5/04 ＭＨ０１Ｊ 37/20 Ｈ０１Ｊ 37/20 Ｄ 37/22 ５０２ 37/22 ５０２ＨＦターム(参考） 2F067 AA53 HH06 HH13 JJ05 KK04 LL16 2G001 AA03 BA07 BA11 CA03 DA01 DA09 FA06 FA08 GA06 GA09 GA13 HA13 JA07 JA11 KA03 LA11 PA15 5C001 AA05 CC04 5C033 UU04 UU05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子線を放射する電子線源、前記電子線
を試料に照射する電子光学系、前記試料を保持する試料
ホルダ、前記試料ホルダと前記照射電子線とを相対的に
傾斜させる試料傾斜部、前記試料から出射される電子線
を検出する電子線検出部とを有する電子線装置と接続さ
れる電子線装置用データ処理装置であって；前記電子線
装置での測定条件を受け取る測定条件判別部と；前記試
料傾斜部により前記試料ホルダと前記照射電子線とを相
対的に傾斜させた際の、前記電子線検出部で検出した複
数傾斜角度での検出データを受取り、前記測定条件判別
部で判別する測定条件に基づいて、前記試料の形態を立
体的に測定する形状測定部と；を備える電子線装置用デ
ータ処理装置。
【請求項２】前記測定条件判別部は、前記電子線装置
の種類、又は前記電子光学系の倍率の少なくとも一方の
情報を用いて測定条件の判別を行う；請求項１に記載の
電子線装置用データ処理装置。
【請求項３】前記試料は基準位置となる基準マークを
有し；前記形状測定部は、前記複数傾斜角度での検出デ
ータに含まれる基準マークに基づいて、前記複数傾斜角
度での検出データに含まれる前記傾斜による歪みと縮尺
の相違が矯正された状態で、前記試料の形態を立体的に
測定する；請求項１又は請求項２に記載の電子線装置用
データ処理装置。
【請求項４】請求項１又は請求項２に記載の電子線装
置用データ処理装置において；更に基準テンプレートの
基準マークを用いて、前記複数傾斜角度での検出データ
に含まれる前記傾斜による歪みと縮尺の相違を矯正する
為の偏位修正パラメータを取得する偏位修正パラメータ
取得手段と；前記取得した偏位修正パラメータを用い
て、前記複数傾斜角度での検出データに含まれる前記傾
斜による歪みと縮尺の相違を矯正する画像データ偏位修
正手段とを有し；前記形状測定部は、前記画像データ偏
位修正手段で矯正された複数傾斜角度での検出データを
用いて、前記試料の形態を立体的に測定する；請求項１
又は請求項２に記載の電子線装置用データ処理装置。
【請求項５】前記基準テンプレートの基準マークは、
少なくとも２種類の高さに関連付けて設けられており；
前記偏位修正パラメータ取得手段は、更に前記電子光学
系のレンズ歪を補正するレンズ歪補正パラメータを取得
し；前記画像データ偏位修正手段は、更に前記レンズ歪
補正パラメータを用いて、前記複数傾斜角度での検出デ
ータに含まれるレンズ歪を矯正する；請求項４に記載の
電子線装置用データ処理装置。
【請求項６】電子線を放射する電子線源、前記電子線
を試料に照射する電子光学系、前記試料を保持する試料
ホルダ、前記試料ホルダと前記照射電子線とを相対的に
傾斜させる試料傾斜部、前記試料から出射される電子線
を検出する電子線検出部を有する電子線装置を用いて、
前記試料の形状を測定する為の電子線装置のステレオ測
定方法であって；前記試料には基準位置となる基準マー
クが作成されており；前記試料ホルダと前記照射電子線
とが第１の相対的傾斜角度をなす状態において、前記電
子線検出部で第１の検出データを検出し；前記試料ホル
ダと前記照射電子線とが第２の相対的傾斜角度をなす状
態において、前記電子線検出部で第２の検出データを検
出し；前記第１及び第２の検出データに含まれる基準マ
ークに基づいて、前記第１及び第２の検出データに含ま
れる前記第１及び第２の相対的傾斜角度の相違による歪
みと縮尺の相違が矯正された状態で、前記試料の形態を
立体的に測定する；電子線装置のステレオ測定方法。
【請求項７】電子線を放射する電子線源、前記電子線
を試料に照射する電子光学系、前記試料を保持する試料
ホルダ、前記試料ホルダと前記照射電子線とを相対的に
傾斜させる試料傾斜部、前記試料から出射される電子線
を検出する電子線検出部を有する電子線装置を用いて、
前記試料の形状を測定する為の電子線装置のステレオ測
定方法であって；前記試料の代わりに、基準位置となる
基準マークが作成された基準テンプレートを前記試料ホ
ルダに挿入し；前記試料ホルダと前記照射電子線とが第
１及び第２の相対的傾斜角度をなす状態において、前記
電子線検出部で前記基準テンプレートに対する第１及び
第２の検出データを検出し；前記基準マークを用いて、
前記第１及び第２の検出データに含まれる前記第１及び
第２の相対的傾斜角度の相違による歪みと縮尺の相違を
矯正する為の偏位修正パラメータを取得し；前記試料を
前記試料ホルダに挿入し；前記試料ホルダと前記照射電
子線とが第１及び第２の相対的傾斜角度をなす状態にお
いて、前記電子線検出部で前記試料に対する第１及び第
２の検出データを検出し；前記第１及び第２の相対的傾
斜角度の相違による歪みと縮尺の相違が矯正された状態
で、前記試料の形態を立体的に測定する；電子線装置の
ステレオ測定方法。