JP2005043286A - 電子線測定及び観察装置並びに電子線測定及び観察方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 試料の傾斜角や高さに依存することなく、精度のよい試料の三次元画像計測が行なえる電子線測定装置を提供する。
【解決手段】 試料傾斜部5により試料9を傾斜させる傾斜面に対する、基準傾斜角における補正係数を記憶しておく補正係数記憶部32と、電子線検出部4のステレオ画像に相当する出力に基づき、試料9の概略の形状または座標値を求める概略座標測定部28と、概略座標測定部28で求められた試料の形状または座標値に基づいて、補正係数記憶部32で記憶される補正係数を用いて、試料傾斜部5の傾斜角に応じて前記ステレオ画像を修正する画像修正部30と、画像修正部30で修正された修正ステレオ画像に基づき、概略座標測定部28に比較して精密な試料の形状または座標値を求める精密座標測定部34とを備えている。
【選択図】 図1
Description
以下、図面を用いて本発明の原理を説明する。図2は、電子線装置において、電子線が試料又は基準テンプレートに入射する相対的な入射角度の説明図である。図3は、基準テンプレートに配置されたターゲットの分布を説明する図である。基準テンプレート9aは、図3に示すように、正確に計測された複数のターゲットが配置されている。ここで、ターゲットは、計測基準点や特徴点とも言われるもので、基準テンプレート9aの表面に視認容易に形成されたマークをいう。基準テンプレート9aは、電子線装置10の試料ホルダ3に載置されて、図2に示すように、電子線7が基準テンプレート9aに入射する角度を相対的に調整して、各入射角度での基準テンプレート9aの画像を電子線測定装置20によって取得する。
(ii):例えば画像認識としてテンプレートマッチング法を用いる場合には、基準画像と捜索画像上の3点以上対応する点を概略指定する。概略指定された対応点を画像座標とする。
(iii):以下の式により、基準画像、捜索画像のそれぞれ各パラメータを算出する。すなわち、画像座標と対応する基準点座標を式(1)に示す二次の射影変換式に代入し、観測方程式をたてパラメータb1〜b8を求める。
X=(b1・x+b2・y+b3)/(b7・x+b8・y+1) (1)
Y=(b4・x+b5・y+b6)/(b7・x+b8・y+1)
ここで、X,Yは画像座標とし、x,yは基準点座標とする。
(v):各パターンに対応した求められた位置の周辺について、ステレオマッチングを行い、三次元画像計測を行なう。
次に、エリアベースの正規化相関係数によるマッチング法について説明する。図11は、正規化相関係数によるマッチング法の説明図で、図中の右画像を基準画像、左画像を捜索画像とする。ここでは、N個のデータからなる基準画像中の基準データブロックをM、座標(U,V)を起点とする捜索画像中の捜索データブロックをIとする。
I=I(U+Xi,V+Yi) (3)
とすると、正規化相関係数R(U,V)は、
R(U,V)=(NIiMi−ΣIiΣMi)
/SQRT[{NΣIi2−(ΣIi)2}x{NΣMi2−(ΣMi)2}] (4)
となる。相関係数値Rは常に−1から+1までの値をとる。相関係数値Rが+1の場合には、テンプレートと探索画像が完全に一致した事になる。
x’=b1x+b2y+b3 (5)
y’=b4x+b5y+b6
図12は、平行投影法における地上座標(対象座標)と画像座標の説明図である。電子線装置10では電子線7の性質上、対象物9の画像は平行投影法として得られる。そして、S242、S244での演算は、基準点を地上座標と画像座標で6点以上計測することにより、逐次近似解法によって算出される。
平行投影法の理論を適用して、電子レンズの補正モデル式を作成し、モデル化する。
次に、電子レンズ系の歪曲収差をモデル化する。複数の基準点と、複数方向からの画像を得ることにより次式によって補正することが可能となる。そして、式(6):[数1]でレンズ歪を補正したx、y座標をx’、y’とすれば、次の関係が成立する。
x’=x+Δx (8)
y’=y+Δy
ここで、ΔxとΔyは次式により表される。
ステレオマッチング処理としては、上述の[0041]〜[0044]と略同一のステレオマッチング処理がなされる。更なる詳細は、特願2002−351844号明細書に記載されているので、参照されたい。
[高さ計測]
被計測対象物9を傾斜角θ傾けて撮影する事は、電子線あるいは観察光軸傾斜機構を設けて、角度θ傾けてあてて撮影する事と同じである。図14は、試料ホルダ3の座標系を説明する斜視図である。試料ホルダ3の座標系において、Y軸が回転軸で、角度θは時計回り方向を+方向としている。
左画像 Lx=(X×cosθ+Z×sinθ)×s (10)
Ly=Y
右画像 Rx=(X×cosθ−Z×sinθ)×s (11)
Ry=Y
s:分解能(1pixel)
となり、式(7)を適用して三次元の座標を求めると、以下のようになる。
X=Lx+Rx (12)
Z=Lx−Rx
Y=Ly=Ry
式(12)は図16に示すように、ステレオ画像の撮影方向として、左右画像がZ軸を挟んだ角度を持つ場合のみに有効である。次に角度に依存することなく使える式を導く。図17は、ステレオ画像の撮影方向として、左右画像がZ軸に対して夫々θ1、θ2傾斜している場合を示している。
Z’=((Lx−Rx)/(2×sinθ))×s (13)
X’=((Lx+Rx)/(2×cosθ))×s
Y’=Ly=Ry
よって、次式が成立している。
X=X’×cosθ’−Z’×sinθ’ (14)
Z=X’×sinθ’+Z’×cosθ’
Y=Y’
9a 基準テンプレート
10 電子線装置
20 電子線測定装置
22 入射角度調整部
24 画像形成部
26 ステレオ画像保持部
28 概略座標測定部
30 画像修正部
32 補正係数記憶部
34 精密座標測定部
36 レンズ歪補正パラメータ取得部
38 補正係数演算部
39 基準テンプレートデータベース
Claims (10)
- 電子線源から放射される電子線を試料に照射する電子光学系と、前記試料を保持する試料ホルダと、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、ステレオ画像を取得する状態を形成する試料傾斜部と、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測定装置であって;
前記試料傾斜部により前記試料を傾斜させる傾斜面に対する、基準傾斜角における補正係数を記憶しておく補正係数記憶部と;
前記電子線検出部のステレオ画像に相当する出力に基づき、前記試料の概略の形状または座標値を求める概略座標測定部と;
前記概略座標測定部で求められた試料の形状または座標値に基づいて、前記補正係数記憶部で記憶される補正係数を用いて、前記試料傾斜部の傾斜角に応じて前記ステレオ画像を修正する画像修正部と;
前記画像修正部で修正された修正ステレオ画像に基づき、前記概略座標測定部に比較して精密な試料の形状または座標値を求める精密座標測定部と;
を備える電子線測定装置。 - 電子線源から放射される電子線を試料に照射する電子光学系と、前記試料を保持する試料ホルダと、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、ステレオ画像を取得する状態を形成する試料傾斜部と、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測定装置であって;
前記試料傾斜部により前記試料を傾斜させる傾斜面に対する、基準傾斜角における補正係数を記憶しておく補正係数記憶部と;
与えられた試料の概略の形状または座標値に基づいて、前記補正係数記憶部で記憶される補正係数を用いて、前記試料傾斜部の傾斜角に応じて前記ステレオ画像を修正する画像修正部と;
前記画像修正部で修正された修正ステレオ画像に基づき、前記試料の形状または座標値を求める精密座標測定部と;
を備える電子線測定装置。 - 電子線源から放射される電子線を試料に照射する電子光学系と、前記試料を保持する試料ホルダと、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、ステレオ画像を取得する状態を形成する試料傾斜部と、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測定装置であって;
前記試料傾斜部により前記試料を傾斜させる傾斜面に対する、基準傾斜角における補正係数を記憶しておく補正係数記憶部と;
前記電子線検出部のステレオ画像に相当する出力に基づき、前記試料の概略の形状または座標値を求める概略座標測定部と;
前記概略座標測定部で求められた試料の形状または座標値に基づいて、前記補正係数記憶部で記憶される補正係数を用いて、前記試料傾斜部の傾斜角に応じて前記ステレオ画像を修正する画像修正部と;
を備える電子線観察装置。 - 前記試料傾斜部は、電子光学系の電子線の照射方向を試料に対して変更する第1の傾斜角変更と、試料ホルダを電子線に対して傾斜させる第2の傾斜角変更との、少なくとも一方のいずれか傾斜角変更により、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るように構成した;
請求項1又は請求項2に記載の電子線測定装置、または請求項3に記載の電子線観察装置。 - 前記補正係数記憶部に記憶されている補正係数は;
予め形状または座標値の分かっている特徴点が設けられた基準テンプレート試料ホルダーに載置し;
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て、前記試料のステレオ画像を取得し;
補正係数演算部により、そのステレオ画像に基づき測定された基準テンプレートの形状または座標値と、前記特徴点の形状または座標値とを比較することにより求められる;
請求項1又は請求項2に記載の電子線測定装置、または請求項3に記載の電子線観察装置。 - 前記補正係数記憶部に記憶されている補正係数は;
予め形状または座標値の分かっている特徴点が設けられた基準テンプレートを試料ホルダに載置し;
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、かつスライドさせることによりステレオ画像を取得し;
補正係数演算部により、そのステレオ画像に基づき測定された基準テンプレートの形状または座標値と、前記特徴点の形状または座標値とを比較することにより求められる;
請求項1又は請求項2に記載の電子線測定装置、または請求項3に記載の電子線観察装置。 - 前記基準テンプレートの特徴点は、少なくとも2種類の高さに関連付けて設けられており;
レンズ歪補正パラメータ取得部は、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;
前記画像修正部は、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1又は請求項2に記載の電子線測定装置、または請求項3に記載の電子線観察装置。 - 前記基準テンプレートは、平面チャートで構成され;
当該基準テンプレートは、少なくとも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てステレオ画像を取得する傾斜に加えて、異なる傾斜にも設定されるように構成され;
前記電子線検出部は、前記傾斜における試料のステレオ画像を取得し;
補正係数演算部は、当該ステレオ画像に基づき、前記補正係数記憶部に記憶する補正係数を演算する;
請求項1又は請求項2に記載の電子線測定装置、または請求項3に記載の電子線観察装置。 - 電子線源から放射される電子線を試料に照射する電子光学系と、前記試料を保持する試料ホルダと、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と、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測定方法であって;
予め記憶された前記試料傾斜部により試料を傾斜させる傾斜面に対する、基準傾斜角における補正係数を補正係数記憶部に記憶しておく記憶ステップと、
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する第1のデータ検出ステップと;
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する第2のデータ検出ステップと;
前記第1及び第2のデータ検出ステップで求めた検出データに基づき、概略の試料の形状または座標値を求める概略測定ステップと;
前記概略測定ステップで求められた試料の形状または座標値に基づいて、前記補正係数記憶部から対応する補正係数を読み出して画像を修正する画像修正ステップと;
前記画像修正ステップで修正されたステレオ画像に基づき試料の形状または座標値を求める精密測定ステップと;
をコンピュータに実行させる電子線測定方法。 - 電子線源から放射される電子線を試料に照射する電子光学系と、前記試料を保持する試料ホルダと、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、ステレオ画像を取得する状態を形成する試料傾斜部と、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測定装置を用いて、前記試料の形状を観察する為の電子線観察方法であって;
予め記憶された前記試料傾斜部により試料を傾斜させる傾斜面に対する、基準傾斜角における補正係数を補正係数記憶部に記憶しておく記憶ステップと;
前記電子線検出部により生成された画像に相当する出力に基づき、試料の概略の形状または座標値を求める概略測定ステップと;
前記概略測定ステップで求められた試料の形状または座標値に基づいて、前記補正係数記憶部から対応する補正係数を読み出して、前記画像を修正する画像修正ステップと;
前記画像修正ステップで修正された画像を表示する画像表示ステップと;
をコンピュータに実行させることを特徴とする電子線観察方法。
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