JP2011129458A - Scanning electron microscope, and imaging method of scanning electron microscope - Google Patents

Scanning electron microscope, and imaging method of scanning electron microscope Download PDF

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JP2011129458A JP2009289003A JP2009289003A JP2011129458A JP 2011129458 A JP2011129458 A JP 2011129458A JP 2009289003 A JP2009289003 A JP 2009289003A JP 2009289003 A JP2009289003 A JP 2009289003A JP 2011129458 A JP2011129458 A JP 2011129458A
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楠夫 上野
Hiroyuki Koshikawa
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To shorten operating time with high operating efficiency by enabling to precisely and automatically image a preset area in a specified condition. <P>SOLUTION: The scanning electron microscope 10 is provided with a driving control portion 50 for driving an electron-optical system 30 and a sample stage 40 and an automatic imaging device 60. The automatic imaging device 60 is provided with an image specifying module 61 carrying out specifying of one or a plurality of imaging areas inside a current visual field picture area and setting of imaging conditions of a specified area, a storage module 62 storing position information, imaging conditions and visual field pictures of the imaging area specified, a superposing display 63 for displaying pictures displaying the current imaging area and pictures displaying imaging conditions superposed on the current visual field pictures, and a position adjustment module 64 for comparing the current imaging picture imaged on the basis of the position information inputted with the current visual field picture stored and for outputting a corrected imaging position from a volume of positional shift of the both pictures, and obtains a final imaging picture at the corrected imaging position found by the position adjustment module on the basis of the imaging conditions stored. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は走査型電子顕微鏡及び走査型電子顕微鏡の撮像方法に係り、特に指定された複数の領域を指定の条件で正確且つ容易に撮像することができる走査型電子顕微鏡及び走査型電子顕微鏡の撮像方法に関する。   The present invention relates to a scanning electron microscope and an imaging method of the scanning electron microscope, and more particularly to an imaging of a scanning electron microscope and a scanning electron microscope capable of accurately and easily imaging a plurality of designated areas under designated conditions. Regarding the method.

走査型電子顕微鏡は、電子銃からの電子線ビームを対物レンズ等の収束手段によって試料上に集束しつつ、走査手段で2次元的に走査して試料に照射し、この電子ビームの照射によって発生した2次電子等を検出器で検出し、検出信号を電子ビームの走査に同期した表示手段に供給し、試料の走査像を得る。   A scanning electron microscope generates an electron beam from an electron gun by irradiating the sample by two-dimensional scanning with the scanning means while converging the electron beam from the electron gun onto the sample by a focusing means such as an objective lens. The detected secondary electrons and the like are detected by a detector, and the detection signal is supplied to display means synchronized with the scanning of the electron beam to obtain a scanned image of the sample.

このような走査型電子顕微鏡を用いて試料の像観察を行う際、試料が配置された試料台を機械的にX−Y方向に移動させたり、所定軸を中心に回転させたりして試料の所望領域の像の観察を行う。また、この試料の観察範囲の移動や回転は、機械的なものだけでなく、電子ビームの偏向範囲を制御するイメージシフト機能や、電子ビームの2次元走査の方向を電気的に回転させるスキャンローテーション機能によっても行う。更に、各領域の撮像に際しては収束手段や走査手段の電圧条件等も個別に指定して撮像条件を細かく指定できるようにしている。   When observing an image of a sample using such a scanning electron microscope, the sample stage on which the sample is placed is mechanically moved in the XY direction or rotated around a predetermined axis to An image of a desired area is observed. Moreover, the movement and rotation of the observation range of the sample are not only mechanical, but also an image shift function for controlling the deflection range of the electron beam and a scan rotation for electrically rotating the direction of the two-dimensional scanning of the electron beam. Also by function. Furthermore, when imaging each area, the voltage conditions of the convergence means and the scanning means are individually specified so that the imaging conditions can be specified in detail.

このような、走査型電子顕微鏡を使用して、同一資料の複数の領域を所定の条件で撮像するに際しては、撮像領域の座標情報や撮像を行った電圧条件などの情報を撮像した画像中と関連性を持たせて格納することがある。   When using a scanning electron microscope to image a plurality of regions of the same material under a predetermined condition, the image information includes information such as the coordinate information of the imaging region and the voltage conditions at which the image was captured. Sometimes stored with relevance.

特許文献1には、視野探しモードにおいて、試料上の異なった視野の複数の映像信号をそれぞれ試料の位置情報と共に記憶し、記憶した複数の視野の映像信号に基づいて複数の試料像を同時に表示させ、表示された複数の試料像の内の任意の試料像を選択したとき選択された試料像に対応した試料位置に試料を自動的に移動させるものが記載されている。   In Patent Document 1, in the visual field search mode, a plurality of video signals of different visual fields on the sample are stored together with position information of the respective samples, and a plurality of sample images are simultaneously displayed based on the stored video signals of the plurality of visual fields. When a sample image is selected from a plurality of displayed sample images, the sample is automatically moved to the sample position corresponding to the selected sample image.

また、特許文献2には、観察位置や観察条件を変えた複数の顕微鏡像を1つの表示装置内で表示しこれを適宜選択して観察可能とするため、顕微鏡像表示装置を複数の顕微鏡像を記憶するフレームメモリと、該複数のフレームメモリに記憶された顕微鏡像を同時に又は切換えて表示する表示手段とを具備するようにしたものが記載されている。   In Patent Document 2, a plurality of microscopic images with different observation positions and observation conditions are displayed in one display device, and the microscopic image display device is provided with a plurality of microscopic images in order to enable appropriate selection and observation. And a display means for displaying the microscopic images stored in the plurality of frame memories simultaneously or in a switched manner.

更に、特許文献3には、像観察条件として少なくとも試料上の電子線のスポットサイズ、加速電圧、検出器の種類、試料の位置、観察倍率を設定して観察像を撮像し、観察像に基づいて、複数の異なる像観察条件を自動で設定し、設定された像観察条件に基づいて複数の観察像を撮像し、観察像取得手段にて撮像された複数の観察像を第2表示部に同時に表示し、第2表示部において複数表示された観察像から所望の観察像を選択し、選択された観察像を拡大して第1表示部に表示する電子顕微鏡が記載されている。   Further, in Patent Document 3, at least the spot size of the electron beam on the sample, the acceleration voltage, the type of detector, the position of the sample, and the observation magnification are set as image observation conditions, and an observation image is captured. A plurality of different image observation conditions are automatically set, a plurality of observation images are picked up based on the set image observation conditions, and the plurality of observation images picked up by the observation image acquisition means are displayed on the second display unit. An electron microscope is described in which a desired observation image is selected from a plurality of observation images displayed at the same time and displayed on the second display unit, and the selected observation image is enlarged and displayed on the first display unit.

特開2000−357481公報Japanese Patent Laid-Open No. 2000-357481 特開平5−258705公報JP-A-5-258705 特許第4014917号公報Japanese Patent No. 4014917

ところで、従来の走査型電子顕微鏡にあっては、同一試料の複数領域の撮像を行うに際しては、撮影領域の位置設定や、その後の位置合わせの操作は、オペレータの手動操作により行われているため、作業効率が悪く、手間や時間がかかるという問題がある。このような問題は、傾斜角度を変更して撮像を行う場合、傾斜により得られる画像が変形してしまうため更に顕著となる。また、複数個所の画像を撮像した場合には、撮像によって取得され保存された複数の画像ファイルには関連付けがされておらず、異なる複数の領域を撮像した場合、同一場所を異なる倍率で撮影した場合、異なる傾斜角度で撮像した場合等には、ユーザが複数の画像を観察して、目視で場所、倍率、傾斜角度等を判断するしかなく、判断に時間がかかったり不正確なものとなったりするという問題がある。   By the way, in the conventional scanning electron microscope, when imaging a plurality of areas of the same sample, the position setting of the imaging area and the subsequent positioning operation are performed manually by the operator. There is a problem that work efficiency is poor and it takes time and effort. Such a problem becomes more prominent when imaging is performed by changing the tilt angle because an image obtained by the tilt is deformed. Also, when multiple images are taken, they are not associated with multiple image files that have been acquired and stored, and when shooting multiple different areas, the same place was taken at different magnifications. In this case, when images are taken at different inclination angles, the user has to observe a plurality of images and visually determine the location, magnification, inclination angle, etc., and the determination takes time or is inaccurate. There is a problem that.

そこで、本発明は、同一資料の複数領域を指定した条件で撮像するに際して、設定した領域を指定した条件で正確且つ自動的に撮像することができ、高い作業効率で作業時間の短縮を図ることができると共に、撮像場所や撮像条件を容易且つ正確に判定できる走査型電子顕微鏡及び走査型電子顕微鏡の撮像方法を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention can accurately and automatically image a set area under a specified condition when imaging a plurality of areas of the same material under a specified condition, and can reduce work time with high work efficiency. An object of the present invention is to provide a scanning electron microscope and an imaging method of the scanning electron microscope that can easily and accurately determine an imaging location and imaging conditions.

請求項1の発明は、電子光学系で電子線を走査し試料台に配置された試料の試料像を取得する走査型電子顕微鏡において、表示されている現在視野画像の領域中における1又は複数の領域を撮像領域としてその位置を指定すると共に、前記指定された各撮像領域の撮像条件を設定する撮像設定手段と、前記指定された撮像領域の位置情報、前記各撮像領域の撮像条件及び前記現在視野画像を記憶する記憶手段と、前記撮像設定手段での撮像領域及び撮像条件の設定時に前記指定された撮像領域の位置を表示する画像及び前記各撮像領域の撮像条件を表示する画像を前記現在視野画像上に重ねて表示する重畳表示手段と、前記指定された位置に基づいて撮像された現在撮像画像を前記記憶された現在視野画像と比較して両画像の位置ずれ量を求め、この位置ずれ量に基づいて新たな撮像領域を指定する修正撮像位置を出力する位置修正手段と、前記修正撮像位置において前記記憶された撮像条件で撮像し修正撮像画像を取得する撮像制御手段と、を備えることと特徴する走査型電子顕微鏡である。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a scanning electron microscope that scans an electron beam with an electron optical system to obtain a sample image of a sample placed on a sample stage. An area is designated as an imaging area, its position is designated, and an imaging setting means for setting an imaging condition for each designated imaging area, position information for the designated imaging area, imaging conditions for each imaging area, and the current A storage means for storing a field-of-view image; an image for displaying a position of the designated imaging area when an imaging area and imaging conditions are set by the imaging setting means; and an image for displaying an imaging condition of each imaging area A superimposed display means for displaying the image on the field-of-view image, and a current captured image captured based on the designated position are compared with the stored current field-of-view image to obtain a positional deviation amount between both images. A position correcting unit that outputs a corrected imaging position that designates a new imaging region based on the amount of positional deviation, and an imaging control unit that captures an image with the stored imaging condition at the corrected imaging position to obtain a corrected captured image. And a scanning electron microscope.

請求項2の発明は、請求項1に記載の走査型電子顕微鏡において、前記位置修正手段は、現在撮像画像に基づいて取得した修正撮像画像を現在撮像画像として前記現在視野画像と比較し、両画像の位置ずれ量が所定の値以下になるまでこの処理を繰り返すことを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the scanning electron microscope according to the first aspect, the position correcting means compares the corrected captured image acquired based on the current captured image with the current visual field image as the current captured image, This process is repeated until the amount of image displacement becomes a predetermined value or less.

請求項3の発明は、請求項1又は請求項2に記載の走査型電子顕微鏡において、前記位置修正手段は、前記現在撮像画像を前記現在視野画像との比較を、前記現在撮像画像の倍率を変更して行うことを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the scanning electron microscope according to the first or second aspect, the position correcting means compares the current captured image with the current visual field image, and calculates a magnification of the current captured image. It is characterized by being changed.

請求項4の発明は、請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の走査型電子顕微鏡において、前記撮像条件には撮像時における電子線の試料に対する傾斜角度が含まれ、前記位置修正手段は、前記指定された傾斜角度に到るまでの各傾斜時における現在撮像画像を前回における撮像撮像画像と比較して、次回撮像時の傾斜角度における修正撮像位置を出力し、前記駆動制御手段は、前記指定された傾斜角度に到るまでに電子線の傾斜角度を所定数に分割した角度ずつ前記所定回数にわたって傾斜動させて撮像を行うことを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the scanning electron microscope according to any one of the first to third aspects, the imaging condition includes an inclination angle of the electron beam with respect to the sample at the time of imaging, and the position correcting means is The current captured image at each tilt until reaching the specified tilt angle is compared with the previous captured image, and the corrected captured position at the tilt angle at the next imaging is output. It is characterized in that imaging is performed by tilting the electron beam tilt angle by a predetermined number of times by a predetermined number of times until the specified tilt angle is reached.

請求項5の発明は、請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の走査型電子顕微鏡において、前記重畳表示手段は、指定された領域について撮像ができず、その領域の近傍で撮像を行った場合、実際に撮像した領域についての情報を表示することを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the scanning electron microscope according to any one of the first to fourth aspects, the superimposed display means is unable to capture an image of a designated area and performs imaging in the vicinity of the area. In this case, it is characterized in that information about a region actually captured is displayed.

請求項6の発明は、請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の走査型電子顕微鏡において、前記現在視野画像及び取得された各領域の最終的に得られた撮像画像が格納される画像格納手段と、前記最終的に得られた撮像画像の撮像領域が前記視野画像中のどの領域に相当するかの領域画像及び前記撮像条件を表示する撮像条件画像を生成し、前記現在視野画像上に前記領域画像及び撮像条件画像を重ねて表示する撮像条件表示手段と、を備えることを特徴とする。   The invention according to claim 6 is the scanning electron microscope according to any one of claims 1 to 5, wherein the current field image and the finally obtained captured image of each acquired area are stored. A storage unit, generating a region image indicating which region in the visual field image the imaging region of the finally obtained captured image corresponds to, and an imaging condition image that displays the imaging condition; Imaging condition display means for displaying the region image and the imaging condition image in a superimposed manner.

請求項7の発明は、電子光学系で電子線を走査し試料台に配置された試料の試料像を取得する走査型電子顕微鏡の撮像方法において、表示されている現在視野画像の領域中における1又は複数の領域を撮像領域としてその位置を指定すると共に、前記指定された各撮像領域の撮像条件を設定するステップと、前記指定された撮像領域の位置情報、前記各撮像領域の撮像条件及び前記現在視野画像を記憶するステップと、前記撮像設定手段での撮像領域及び撮像条件の設定時に前記指定された撮像領域の位置を表示する画像及び前記各撮像領域の撮像条件を表示する画像を前記現在視野画像上に重ねて表示するステップと、前記指定された位置に基づいて撮像された現在撮像画像を前記記憶された現在視野画像と比較して両画像の位置ずれ量を求め、この位置ずれ量に基づいて新たな撮像領域を指定する修正撮像位置を出力するステップと、前記修正撮像位置において前記記憶された撮像条件で撮像し修正撮像画像を取得するステップと、を備えることを特徴とする走査型電子顕微鏡の撮像方法である。   The invention according to claim 7 is an imaging method of a scanning electron microscope that scans an electron beam with an electron optical system to obtain a sample image of a sample placed on a sample stage, and displays 1 in a region of a displayed current visual field image. Or specifying a position of a plurality of areas as imaging areas, setting imaging conditions of each of the designated imaging areas, position information of the designated imaging areas, imaging conditions of the imaging areas, and the A step of storing a current field-of-view image; an image displaying a position of the designated imaging region when setting an imaging region and imaging conditions by the imaging setting unit; and an image displaying an imaging condition of each imaging region A step of superimposing and displaying on the field-of-view image, and comparing the currently captured image captured based on the designated position with the stored current field-of-view image to determine the amount of positional deviation between both images. Therefore, the method includes a step of outputting a corrected imaging position that designates a new imaging region based on the amount of positional deviation, and a step of capturing a captured image at the corrected imaging position under the stored imaging conditions. This is an imaging method for a scanning electron microscope.

本発明によれば、ユーザが視野画像内で指定した複数領域を所定の撮像条件で自動的に撮像されるので高い作業効率で作業時間の短縮を図ることができる他、取得した複数の画像上に各画像の関連が容易に理解できる表示がなされるので撮像場所や撮像条件を容易且つ正確に判定できる。   According to the present invention, since a plurality of regions designated by a user in a field-of-view image are automatically imaged under a predetermined imaging condition, work time can be shortened with high work efficiency. In addition, since the display can easily understand the relationship between the images, the imaging location and the imaging conditions can be determined easily and accurately.

走査型電子顕微鏡の基本的構造を示す模式図であるIt is a schematic diagram which shows the basic structure of a scanning electron microscope. 実施例に係る走査型電子顕微鏡の制御系の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control system of the scanning electron microscope which concerns on an Example. 実施例に係る走査型電子顕微鏡の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the scanning electron microscope which concerns on an Example. 現在視野像を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a present visual field image. 現在視野画像における撮像領域の指定状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the designation | designated state of the imaging area in a current visual field image. 撮像された視野画像を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the imaged visual field image. 指定された領域(PointA)の撮像画像を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the captured image of the designated area | region (PointA). 指定された領域(PointB)の撮像画像を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the captured image of the designated area | region (PointB). 撮像の位置合わせ手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the position alignment procedure of imaging. 撮像の位置合わせの状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the state of the alignment of imaging. 撮像の位置合わせの変形例の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the modification of the position alignment of imaging. 撮像の傾斜角度合わせの手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the inclination angle adjustment of imaging. 撮像の傾斜角度合わせの手順を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the procedure of the inclination angle adjustment of imaging.

本発明は、電子光学系で電子線を走査し試料台に配置された試料の試料像を取得する走査型電子顕微鏡に係り、表示されている現在視野画像の領域中における1又は複数の領域を撮像領域としてその位置を指定すると共に、前記指定された各撮像領域の撮像条件を設定する撮像設定手段と、前記指定された撮像領域の位置情報、前記各撮像領域の撮像条件及び前記現在視野画像を記憶する記憶手段と、前記撮像設定手段での撮像領域及び撮像条件の設定時に前記指定された撮像領域の位置を表示する画像及び前記各撮像領域の撮像条件を表示する画像を前記現在視野画像上に重ねて表示する重畳表示手段と、前記指定された位置に基づいて撮像された現在撮像画像を前記記憶された現在視野画像と比較して両画像の位置ずれ量を求め、この位置ずれ量に基づいて新たな撮像領域を指定する修正撮像位置を出力する位置修正手段と、前記修正撮像位置において前記記憶された撮像条件で撮像し修正撮像画像を取得する撮像制御手段と、を備えるものである。本例に係る走査型電子顕微鏡によれば、ユーザが視野画像内で指定した複数領域を所定の撮像条件で自動的に撮像して高い作業効率で作業時間の短縮を図ることができる。   The present invention relates to a scanning electron microscope that scans an electron beam with an electron optical system and obtains a sample image of a sample placed on a sample stage, and displays one or more regions in a region of a displayed current field image. An imaging setting means for specifying the position as the imaging area and setting the imaging condition of each designated imaging area, position information of the designated imaging area, imaging conditions of each imaging area, and the current visual field image A storage means for storing the image, and an image for displaying the position of the designated imaging area and an image for displaying the imaging condition of each imaging area when the imaging area and imaging conditions are set by the imaging setting means. The superimposed display means for displaying the image on the upper side, and the current captured image captured based on the designated position is compared with the stored current visual field image to obtain a positional deviation amount between the two images. A position correcting unit that outputs a corrected imaging position that designates a new imaging region based on a shift amount; and an imaging control unit that captures an image with the stored imaging condition at the corrected imaging position and acquires a corrected captured image. Is. According to the scanning electron microscope according to the present example, it is possible to automatically capture a plurality of regions designated by the user in the field-of-view image under predetermined imaging conditions, and to shorten the work time with high work efficiency.

また、本発明に係る走査型電子顕微鏡の位置修正手段は、現在撮像画像に基づいて取得した修正撮像画像を現在撮像画像として前記現在視野画像と比較し、両画像のずれ量が所定の値以下になるまでこの処理を繰り返すものである。本例に係る走査型電子顕微鏡によれば、ずれ量が所定値以下になるまで、新たな修正撮像位置に基づいて撮像位置の修正が繰り返されるので、指定された正確な撮像位置における撮像画像を取得することができる。   Further, the position correcting means of the scanning electron microscope according to the present invention compares a corrected captured image acquired based on the current captured image as the current captured image with the current visual field image, and a deviation amount between both images is equal to or less than a predetermined value. This process is repeated until. According to the scanning electron microscope according to the present example, the correction of the imaging position is repeated based on the new corrected imaging position until the deviation amount becomes a predetermined value or less. Can be acquired.

また、本発明に係る走査型電子顕微鏡の位置修正手段は、前記現在撮像画像を前記現在視野画像との比較を、前記現在撮像画像の倍率を変更して行うものである。本例に係る走査型電子顕微鏡によれば、撮像倍率と視野画像倍率との中間倍率とした中間画像でパターンマッチングを行うので、位置合わせ精度を高めることができる。   The position correcting means of the scanning electron microscope according to the present invention compares the current captured image with the current visual field image by changing the magnification of the current captured image. According to the scanning electron microscope according to the present example, pattern matching is performed with an intermediate image having an intermediate magnification between the imaging magnification and the field-of-view image magnification, so that the alignment accuracy can be increased.

また、本発明に係る前記撮像条件には撮像時における電子線の試料に対する傾斜角度が含まれ、前記位置修正手段は、前記指定された傾斜角度に到るまでの各傾斜時における現在撮像画像を前回における撮像撮像画像と比較して、次回撮像時の傾斜角度における修正撮像位置を出力し、前記駆動制御手段は、前記指定された傾斜角度に到るまでに電子線の傾斜角度を所定数に分割した角度ずつ前記所定回数にわたって傾斜動させて撮像を行うものである。本例に係る走査型電子顕微鏡によれば、角度傾斜による画像の変形を考慮して撮像位置を暫時修正するので、傾斜角度設定による撮像位置のずれの発生を防止することができる。   In addition, the imaging condition according to the present invention includes an inclination angle of the electron beam with respect to the sample at the time of imaging, and the position correcting unit displays a current captured image at each inclination until the designated inclination angle is reached. Compared with the previous captured image, the corrected imaging position at the inclination angle at the next imaging is output, and the drive control means sets the electron beam inclination angle to a predetermined number until the specified inclination angle is reached. Imaging is performed by tilting the divided angles over the predetermined number of times. According to the scanning electron microscope according to this example, the imaging position is corrected for a while in consideration of the deformation of the image due to the angle tilt, so that it is possible to prevent the shift of the imaging position due to the tilt angle setting.

また、本発明に係る走査型電子顕微鏡の重畳表示手段は、指定された領域について撮像ができず、その領域の近傍で撮像を行った場合、実際に撮像した領域についての情報を表示するものである。本例に係る走査型電子顕微鏡によれば、実際に撮像される領域を現在視野画像中に表示することができる。   In addition, the superimposed display means of the scanning electron microscope according to the present invention displays information about the actually imaged area when the specified area cannot be imaged and is imaged in the vicinity of the area. is there. According to the scanning electron microscope according to the present example, a region actually captured can be displayed in the current visual field image.

また、本発明に係る前記現在視野画像及び取得された各領域の最終的に得られた撮像画像が格納される画像格納手段と、前記最終的に得られた撮像画像の撮像領域が前記視野画像中のどの領域に相当するかの領域画像及び前記撮像条件を表示する撮像条件画像を生成し、前記現在視野画像上に前記領域画像及び撮像条件画像を重ねて表示する撮像条件表示手段と、を備えるものである。本例に係る走査型電子顕微鏡によれば、表示される画像中に撮像画像が撮影された撮像領域が前記視野画像中でどの領域に相当するかの領域画像及び前記撮像条件が表示されるので、オペレータは表示された画像中で各撮像画像と視野画像との関連性を一目で把握することができる。   Further, the present invention relates to an image storage means for storing the current visual field image and the finally acquired captured image of each acquired area, and the imaging region of the finally acquired captured image is the visual field image. Imaging condition display means for generating an imaging condition image for displaying an area image corresponding to which area in the imaging area and the imaging condition, and displaying the area image and the imaging condition image on the current visual field image. It is to be prepared. According to the scanning electron microscope of the present example, the region image corresponding to the region in the field-of-view image corresponding to the imaging region in which the captured image is captured and the imaging condition are displayed in the displayed image. The operator can grasp at a glance the relevance between each captured image and the field-of-view image in the displayed image.

そして、本発明は電子光学系で電子線を走査し試料台に配置された試料の試料像を取得する走査型電子顕微鏡の撮像方法に係り、表示されている現在視野画像の領域中における1又は複数の領域を撮像領域としてその位置を指定すると共に、前記指定された各撮像領域の撮像条件を設定するステップと、前記指定された撮像領域の位置情報、前記各撮像領域の撮像条件及び前記現在視野画像を記憶するステップと、前記撮像設定手段での撮像領域及び撮像条件の設定時に前記指定された撮像領域の位置を表示する画像及び前記各撮像領域の撮像条件を表示する画像を前記現在視野画像上に重ねて表示するステップと、前記指定された位置に基づいて撮像された現在撮像画像を前記記憶された現在視野画像と比較して両画像の位置ずれ量を求め、この位置ずれ量に基づいて新たな撮像領域を指定する修正撮像位置を出力するステップと、前記修正撮像位置において前記記憶された撮像条件で撮像し修正撮像画像を取得するステップと、を備えるものである。本例に係る走査型電子顕微鏡の撮像方法によれば、ユーザが視野画像内で指定した複数領域を所定の撮像条件で自動的に撮像して高い作業効率で作業時間の短縮を図ることができる。   And this invention relates to the imaging method of the scanning electron microscope which scans an electron beam with an electron optical system, and acquires the sample image of the sample arrange | positioned on the sample stand, and 1 or in the area | region of the displayed current visual field image Designating positions of a plurality of areas as imaging areas, setting imaging conditions for the designated imaging areas, position information of the designated imaging areas, imaging conditions for the imaging areas, and the current A step of storing a field-of-view image, and an image for displaying a position of the designated imaging region and an image for displaying the imaging condition of each imaging region when the imaging region and the imaging condition are set by the imaging setting unit. A step of superimposing the image on the image, and comparing the currently captured image captured based on the designated position with the stored current field-of-view image to obtain a positional deviation amount between the images. A step of outputting a corrected imaging position for designating a new imaging region based on the amount of positional deviation; and a step of acquiring a corrected captured image by imaging at the corrected imaging position under the stored imaging conditions. is there. According to the imaging method of the scanning electron microscope according to the present example, it is possible to automatically capture a plurality of regions designated by the user in the field-of-view image under predetermined imaging conditions, and to shorten the work time with high work efficiency. .

以下実施例に係る走査型電子顕微鏡を図面に基づいて説明する。まず走査型電子顕微鏡10の基本的構成について説明する。図1は走査型電子顕微鏡の基本的構造を示す模式図である。実施例に係る走査型電子顕微鏡10は、鏡筒11内上部の電子線源12から発生した電子線13を、コンデンサレンズ14で収束し、偏向コイル15で偏向し、対物レンズ16で収束及び、フォーカスを調整し、試料室17内の試料室17上を走査することにより、試料室17から発生する2次電子、反射電子などの荷電粒子19を検出器20で検出し、表示部52(図2参照)で試料像を表示する。   Hereinafter, a scanning electron microscope according to an embodiment will be described with reference to the drawings. First, the basic configuration of the scanning electron microscope 10 will be described. FIG. 1 is a schematic diagram showing the basic structure of a scanning electron microscope. In the scanning electron microscope 10 according to the embodiment, the electron beam 13 generated from the electron beam source 12 in the upper part of the lens barrel 11 is converged by the condenser lens 14, deflected by the deflection coil 15, converged by the objective lens 16, and By adjusting the focus and scanning the sample chamber 17 in the sample chamber 17, the charged particles 19 such as secondary electrons and reflected electrons generated from the sample chamber 17 are detected by the detector 20, and the display unit 52 (FIG. 2) display the sample image.

本実施例において、走査型電子顕微鏡10を制御するため、本例では以下の制御系を備える。図2は実施例に係る走査型電子顕微鏡の制御系の構成を示すブロック図である。前記電子線13、コンデンサレンズ14、偏向コイル15、対物レンズ16からなる電子光学系30及び前記試料18が載置された試料台40は駆動制御部50によって駆動制御されている。ここで、試料台40は、X,Y方向の移動及び傾斜が可能であり、駆動制御部50により、走査型電子顕微鏡10は通常の操作による撮像が可能である。なお、駆動制御部50には、撮像条件、撮像位置を入力するキーボード、タッチパネル等の入力部51、撮像された画像等が表示されるCRT、LCD等の表示部52が配置されている。   In this embodiment, in order to control the scanning electron microscope 10, the following control system is provided in this embodiment. FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a control system of the scanning electron microscope according to the embodiment. The electron beam system 30 including the electron beam 13, the condenser lens 14, the deflection coil 15, and the objective lens 16 and the sample stage 40 on which the sample 18 is placed are driven and controlled by a drive control unit 50. Here, the sample stage 40 can be moved and tilted in the X and Y directions, and the scanning electron microscope 10 can be imaged by a normal operation by the drive control unit 50. The drive control unit 50 is provided with an input unit 51 such as a keyboard for inputting imaging conditions and imaging positions, a touch panel, and a display unit 52 such as a CRT or LCD for displaying captured images.

また、本例では、駆動制御部50には、自動撮像装置60が接続され、前記駆動制御部50を制御して指定した複数領域の自動撮影を行う。自動撮像装置60は、撮像指定手段61、記憶手段62、重畳表示手段63,位置修正手段64、画像格納手段65、撮像情報画像生成手段66及び撮像制御手段67を備える他、入力部68、表示部69が接続されている。   In this example, an automatic imaging device 60 is connected to the drive control unit 50, and automatic imaging of a plurality of areas designated by controlling the drive control unit 50 is performed. The automatic imaging device 60 includes an imaging designation unit 61, a storage unit 62, a superimposed display unit 63, a position correction unit 64, an image storage unit 65, an imaging information image generation unit 66, and an imaging control unit 67, an input unit 68, a display The unit 69 is connected.

撮像指定手段61は、表示されている現在視野画像領の域内の1又は複数の撮像領域の指定及び前記指定領域の撮像条件の設定を行う。設定はオペレータが表示部69に表示された現在視野画像を観察しつつ、入力部68から行う。記憶手段62は、前記指定された撮像領域の位置情報、撮像条件及び前記現在視野画像を記憶する。重畳表示手段63は、前記撮像領域を表示する画像及び前記撮像条件を表示する画像を現在視野画像上に重ねて前記表示部69に表示する。位置修正手段64は、入力された位置情報に基づいて撮像された現在画像を前記格納された現在視野画像と比較して両画像の位置ずれ量から修正撮像位置を出力する。撮像制御手段67は、前記位置修正手段64で求められた修正撮像位置で前記格納された撮像条件に基づいて前記試料台40及び電子光学系30を駆動して撮像し最終撮像画像を取得する。   The imaging designation means 61 designates one or a plurality of imaging areas in the area of the currently displayed visual field image area and sets the imaging conditions for the designated area. The setting is performed from the input unit 68 while the operator observes the current visual field image displayed on the display unit 69. The storage unit 62 stores position information of the designated imaging region, imaging conditions, and the current visual field image. The superimposing display unit 63 displays the image for displaying the imaging region and the image for displaying the imaging condition on the current view image and displays them on the display unit 69. The position correcting unit 64 compares the current image captured based on the input position information with the stored current visual field image, and outputs a corrected imaging position from the amount of positional deviation between both images. The imaging control unit 67 drives the sample stage 40 and the electron optical system 30 based on the stored imaging conditions at the corrected imaging position obtained by the position correcting unit 64 to acquire a final captured image.

また、位置修正手段64は、現在撮像画像に基づいて出力した修正撮像位置で撮像した画像を再度現在撮像画像として現在視野画像と比較し、両画像の位置ずれ量が所定の値以上であるとき新たな修正撮像位置を出力する。更に位置修正手段64は、前記現在撮像画像を前記基準画像と比較の比較を、前記現在画像の倍率を変更して行う。   In addition, the position correcting unit 64 compares the image captured at the corrected imaging position output based on the current captured image again with the current visual field image as the current captured image, and the positional deviation amount of both images is equal to or greater than a predetermined value. A new corrected imaging position is output. Further, the position correcting means 64 compares the current captured image with the reference image by changing the magnification of the current image.

また、本例に係る走査型電子顕微鏡10は、前記撮像条件には撮像時における電子線の試料に対する傾斜角度が含み、前記位置修正手段は、前記指定された傾斜角度に到るまでの各傾斜時における現在画像を前記現在視野画像と比較して、次回撮像時の傾斜角度における修正撮像位置を出力し、前記駆動制御手段は、前記指定された傾斜角度に到るまでに電子線の傾斜角度を所定数に分割した角度ずつ前記所定回数にわたって傾斜動させて撮像を行い、前記前記指定された角度における撮像を行う。   Further, in the scanning electron microscope 10 according to this example, the imaging condition includes an inclination angle of the electron beam with respect to the sample at the time of imaging, and the position correcting unit is configured to perform each inclination until the specified inclination angle is reached. The current image at the time is compared with the current visual field image, and the corrected imaging position at the inclination angle at the time of the next imaging is output, and the drive control means has the electron beam inclination angle until the specified inclination angle is reached. Is imaged by tilting the image by a predetermined number of angles divided by a predetermined number of times, and imaging at the specified angle is performed.

前記重畳表示手段63は、指定された領域について撮像ができず、その領域の近傍で撮像を行った場合、実際に撮像した領域についての情報を表示する。更に、画像格納手段65は、前記現在視野画像及び取得された各領域の最終的に得られた撮像画像が格納される。   The superimposing display means 63 displays information about the actually imaged area when the specified area cannot be imaged and is imaged in the vicinity of the area. Further, the image storage means 65 stores the current visual field image and the captured image finally obtained for each acquired area.

また、撮像情報画像生成手段66は、前記撮像画像が撮影された撮像領域が前記現在視野画像中でどの領域に相当するかの領域画像及び前記撮像条件を表示する撮像条件画像を生成し、前記現在視野画像上に前記領域画像及び撮像条件画像を重ねて前記表示部69に表示する。   In addition, the imaging information image generation unit 66 generates an imaging condition image that displays an area image indicating which area the imaging area in which the captured image is captured corresponds to in the current visual field image and the imaging conditions, The region image and the imaging condition image are superimposed on the current view image and displayed on the display unit 69.

これらの各手段を備える自動撮像装置60は、CPU、HDD、RAM、ROM、各種IOインタフェースを備えたコンピュータで構成することができ、HDD、ROMに格納されたソフトウエアがRAMをワークエリアとしてCPUで実行されることにより、前記各手段の機能を実現する。また、前記記憶手段、画像格納手段は、前記HDD、RAMで実現されている。   The automatic image pickup device 60 including these means can be configured by a computer having a CPU, HDD, RAM, ROM, and various IO interfaces, and the software stored in the HDD and ROM is a CPU using the RAM as a work area. The functions of the respective means are realized by executing the above. The storage means and the image storage means are realized by the HDD and RAM.

次に本実施例に係る走査型電子顕微鏡10の動作について説明する。本例に係る走査型電子顕微鏡10は、入力部68に現在表示されている視野において、表示部69からオペレータが指定した範囲、倍率、スキャンローテーション、傾斜角度を自動撮像装置60で自動的に調整し撮像する。   Next, the operation of the scanning electron microscope 10 according to the present embodiment will be described. The scanning electron microscope 10 according to this example automatically adjusts the range, magnification, scan rotation, and tilt angle specified by the operator from the display unit 69 with the automatic imaging device 60 in the field of view currently displayed on the input unit 68. Then image.

まず全体の処理について説明する。図3は実施例に係る走査型電子顕微鏡の動作を示すフローチャート、図4は現在視野像を示す模式図、図5は現在視野画像における撮像領域の指定状態を示す模式図である。まず、オペレータの操作により、試料台を駆動して試料18を移動させ、撮像場所へ移動する(ステップSA1)。この走査は、試料18をオペレータが試料台を駆動して撮影領域に移動させるものであり、従来行われた操作と同様のものである。   First, the entire process will be described. FIG. 3 is a flowchart illustrating the operation of the scanning electron microscope according to the embodiment, FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a current visual field image, and FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a designated state of an imaging region in the current visual field image. First, by the operator's operation, the sample stage is driven to move the sample 18 and move to the imaging location (step SA1). In this scanning, the operator moves the sample 18 to the imaging region by driving the sample stage, and is the same as the operation performed conventionally.

これにより、例えば図4に示すように、表示部69に現在視野画像として基板110上にパターン120,130が配置されている画像が表示される。オペレータは表示部69に表示された現在視野画像を観察しつつ入力部68から複数(例えばn)の撮像領域を指定すると共に、各領域の撮像条件を設定する(ステップSA2)。撮像条件としては、積算枚数やスキャンスピード、撮像範囲(倍率)、スキャンローテーション、傾斜角度を挙げることができる。   Thereby, for example, as shown in FIG. 4, an image in which the patterns 120 and 130 are arranged on the substrate 110 is displayed on the display unit 69 as the current visual field image. The operator designates a plurality (for example, n) of imaging regions from the input unit 68 while observing the current visual field image displayed on the display unit 69, and sets the imaging conditions of each region (step SA2). Examples of the imaging conditions include the cumulative number, scan speed, imaging range (magnification), scan rotation, and tilt angle.

記憶手段62には、撮像すべき領域の位置を特定する位置情報(座標)が格納され、以下自動撮像処理が実行される(ステップSA3)。例えば、基板110の前記パターン120を傾斜角度0°、パターン130を傾斜角度ありで撮像することを指定すると、図5に示すように、重畳表示手段63によりパターン120には撮像すべき領域を示す図形として枠121が、パターン130には枠131及び傾斜角度ありで撮像する旨を示す図形132が表示される。このとき、パターン120の撮像領域に文字列「PointA」,パターン130の撮像領域に文字列「PointB」なる名称を設定することができ、表示部52には、この文字列122,133も表示される。なお、撮像領域名は任意のものを設定することができ、この文字列も記憶手段62に格納される。   The storage means 62 stores position information (coordinates) for specifying the position of the area to be imaged, and the automatic imaging process is executed thereafter (step SA3). For example, if it is specified that the pattern 120 of the substrate 110 is to be imaged at an inclination angle of 0 ° and the pattern 130 is at an inclination angle, as shown in FIG. A frame 121 is displayed as a graphic, and a pattern 132 is displayed on the pattern 130 to indicate that the image is captured with the frame 131 and an inclination angle. At this time, the character string “Point A” can be set in the image capturing area of the pattern 120 and the character string “Point B” can be set in the image capturing area of the pattern 130, and the character strings 122 and 133 are also displayed on the display unit 52. The An arbitrary name can be set for the imaging region name, and this character string is also stored in the storage means 62.

自動撮像処理では、まず、現在の視野が撮像され、現在視野画像として記憶手段62に格納される。この現在視野画像は位置補正のための基準画像として使用される。次いで、試料台40及び電子光学系30が駆動され、電子線の走査領域が最初の指定領域に移動され(ステップSA5)、指定された撮像条件に従って画像調整が行われると共に位置合わせが実行される(ステップSA6)。そして位置修正手段64において、取得された画像の画像調整及び位置が適正であるかが判定され(ステップSA7)、これが適正であると、成功として当該領域の撮像が行われる(ステップSA8)。一方これが不適正であると失敗として所定のエラー処理がなされる(ステップSA10)。   In the automatic imaging process, first, the current visual field is imaged and stored in the storage unit 62 as a current visual field image. This current visual field image is used as a reference image for position correction. Next, the sample stage 40 and the electron optical system 30 are driven, the scanning area of the electron beam is moved to the first designated area (step SA5), image adjustment is performed according to designated imaging conditions, and alignment is executed. (Step SA6). Then, the position correction means 64 determines whether the image adjustment and position of the acquired image are appropriate (step SA7), and if this is appropriate, the area is imaged as a success (step SA8). On the other hand, if this is inappropriate, predetermined error processing is performed as a failure (step SA10).

前記ステップSA5からステップSA8までの処理が指定個所全ての領域について行われて自動撮像は終了する。この自動撮影処理により、画像格納手段65には、現在視野画像と各撮像画像が格納される。本例では、現在視野画像を示す画像と2つの撮像領域の画像が格納される。この画像は入力部68からの指定により表示部69に表示される。   The processing from step SA5 to step SA8 is performed for all the designated areas, and the automatic imaging ends. By this automatic photographing process, the image storage means 65 stores the current visual field image and each captured image. In this example, an image showing the current visual field image and images of two imaging areas are stored. This image is displayed on the display unit 69 by designation from the input unit 68.

図6は撮像された視野画像を示す模式図、図7は指定された領域(PointA)の撮像画像を示す模式図、図8は指定された領域(PointB)の撮像画像を示す模式図である。視野画像は図6に示すように、基板像210上にはパターン像220,230が表示され、基板像210にはパターン像220に重ねて撮像領域を示す図形として枠221と「PointA」の文字列222が、パターン像230に重ねて撮像領域を示す図形として枠231及び傾斜角度ありで撮像した旨を示す図形232及び「PointB」なる文字列233が表示される。この枠、図形及び文字列は、前記入力された位置情報及び撮像条件に基づいて撮像情報画像生成手段66で生成されて現在視野画像の基板像210が表示されるレイヤーに重ねられたレイヤーに表示される。なお、表示するレイヤー選択することにより、枠等の図形等を表示することなく基板像210等だけを表示させることができる。   FIG. 6 is a schematic diagram showing a captured field-of-view image, FIG. 7 is a schematic diagram showing a captured image of a specified area (Point A), and FIG. 8 is a schematic diagram showing a captured image of a specified area (Point B). . As shown in FIG. 6, pattern images 220 and 230 are displayed on the substrate image 210, and the frame image 221 and the characters “Point A” are displayed on the substrate image 210 as a graphic indicating the imaging region. The column 222 is superimposed on the pattern image 230, and a frame 231 and a graphic 232 indicating that the image is captured with an inclination angle and a character string 233 “Point B” are displayed as a graphic indicating the imaging region. The frame, the figure, and the character string are displayed on a layer that is generated by the imaging information image generation unit 66 based on the input position information and imaging conditions and is superimposed on the layer on which the substrate image 210 of the current visual field image is displayed. Is done. Note that by selecting the layer to be displayed, it is possible to display only the substrate image 210 and the like without displaying graphics such as a frame.

また、指定された領域の画像の内「PointA」の画像は、図7に示すように、パターン像241を含む拡大画像240上に枠242及び文字列243が表示される。同様に「PointB」の画像は、図8に示すように、パターン像251を含む拡大画像250上に枠252及び文字列253が表示される。なお、拡大画像250は傾斜角度をもって撮像されたため、パターン像251は現在視野画像のパターン像230より突出が強調されている。また、この枠252の色を前記「PointA」の枠242の色と異なるものとして傾斜角度が設定されていることを示すことができる。また、これらの各拡大画像においても、枠、図形及び文字列は、前記入力された位置情報及び撮像条件に基づいて撮像情報画像生成手段66で生成されて拡大像が表示されるレイヤーに重ねられたレイヤーに表示され、図形等を表示することなく拡大像だけを表示させることができる。   In addition, in the image of “Point A” in the image of the designated area, a frame 242 and a character string 243 are displayed on the enlarged image 240 including the pattern image 241 as shown in FIG. Similarly, in the “Point B” image, a frame 252 and a character string 253 are displayed on the enlarged image 250 including the pattern image 251 as illustrated in FIG. 8. Since the enlarged image 250 is captured at an inclination angle, the projection of the pattern image 251 is emphasized more than the pattern image 230 of the current visual field image. Further, it can be shown that the inclination angle is set with the color of the frame 252 being different from the color of the “Point A” frame 242. Also in each of these enlarged images, the frame, the figure, and the character string are superimposed on the layer on which the enlarged image is displayed by the imaging information image generating unit 66 based on the input position information and imaging conditions. It is possible to display only a magnified image without displaying a figure or the like.

次に自動撮像処理について詳細に説明する。まず、傾斜角度を設けない、即ち現在視野画像と同一の傾斜角度である場合について説明する。このように現在視野画像に基づいて撮像個所を指定して、指定個所に移動を行う際、視野移動の精度により、指定した位置と、実際の移動位置とにずれが発生することがある。そのため本例では、指定領域で取得した指定倍率の画像を選択範囲に相当する倍率へ変更し、変更前、変更後の倍率の比により画像を縮小し、パターンマッチングを行い選択範囲の位置合わせを行い撮像する。   Next, the automatic imaging process will be described in detail. First, a case where no tilt angle is provided, that is, the same tilt angle as that of the current visual field image will be described. As described above, when the imaging location is designated based on the current visual field image and moved to the designated location, a deviation may occur between the designated position and the actual movement position due to the accuracy of visual field movement. Therefore, in this example, the image of the specified magnification acquired in the specified area is changed to the magnification corresponding to the selection range, the image is reduced by the ratio of the magnification before and after the change, and pattern matching is performed to align the selection range. And take an image.

図9は撮像の位置合わせ手順を示すフローチャート、図10は撮像の位置合わせの状態を示す模式図である。まずオペレータは表示部69に表示された現在視野画像を観察しつつ、入力部68から撮像領域と撮像倍率を指定する(ステップSB1)。この例では、現在視野画像はX1倍で撮像されており、「PointA」をX2倍で撮像するものとする。この操作により図10(a)に示すように、現在視野画像中から「PointA」の領域が指定される。次いで、この指定に基づいて試料台が駆動され撮像がされる(ステップSB2)。これにより図10(b)に示す画像が得られる。この画像は、試料台の移動精度等の関係により、指定された領域からずれていることがある(図10(b))。このため、撮像した画像の倍率を変更して、基準画像と比較する。まず取得画像を縮小して、基準画像の倍率と一致させる。この例では、取得画像を倍率(X1/X2)に変更する(ステップSB3)。ここで、倍率の変更は公知の手法によるが、以下の式に基づいて行うことが好適である。 ここで、Mは行列であり、I‘=MIを演算すると(IにMをかける)と、画像Iは横方向にm倍され、縦方向にm倍され、画像I’が得られる。この演算は自動撮像装置60を構成するコンピュータで数値的に実行される。 FIG. 9 is a flowchart showing an imaging alignment procedure, and FIG. 10 is a schematic diagram showing an imaging alignment state. First, the operator designates an imaging region and an imaging magnification from the input unit 68 while observing the current visual field image displayed on the display unit 69 (step SB1). In this example, it is assumed that the current visual field image is captured at X1 magnification, and “Point A” is captured at X2 magnification. By this operation, as shown in FIG. 10A, the “Point A” area is designated from the current visual field image. Next, based on this designation, the sample stage is driven to take an image (step SB2). Thereby, the image shown in FIG. 10B is obtained. This image may deviate from the designated region due to the relationship such as the accuracy of movement of the sample stage (FIG. 10B). For this reason, the magnification of the captured image is changed and compared with the reference image. First, the acquired image is reduced to match the magnification of the reference image. In this example, the acquired image is changed to the magnification (X1 / X2) (step SB3). Here, the magnification is changed by a well-known method, but it is preferable to change the magnification based on the following equation. Here, M is a matrix, I 'when calculating the = MI and (multiplying M to I), the image I is m x times in the transverse direction, the longitudinal direction is m y times, the image I' is obtained . This calculation is numerically executed by a computer constituting the automatic imaging device 60.

次いでこの倍率変更を行った取得画像と基準画像とを比較するテンプレートマッチングを行う(ステップSB4)。テンプレートマッチングは、前記倍率を変更した画像(図10(d))と、前記現在視野画像の撮像領域近傍である基準画像(図10(c))と比較することにより行う。テンプレートマッチングは、例えば以下の式で表される正規化相関などで類似度を評価し、類似度の高い位置を同一点とみなすことにより行う。例えば画像サイズNxMの画像において、f[x,y]を原画像、s[x,y]をテンプレート画像とした場合、次式の値Rが最も大きくなる位置が、類似度が高い位置として、元画像とテンプレート画像の同一地点とみなす。なお、類似度の評価には前記式の他前記式を利用したものなど公知の方法を使用することができる。   Next, template matching is performed to compare the acquired image for which the magnification has been changed with the reference image (step SB4). Template matching is performed by comparing the image with the changed magnification (FIG. 10D) with a reference image (FIG. 10C) in the vicinity of the imaging region of the current visual field image. Template matching is performed, for example, by evaluating the degree of similarity using a normalized correlation expressed by the following equation and regarding a position with a high degree of similarity as the same point. For example, in an image of image size NxM, when f [x, y] is an original image and s [x, y] is a template image, a position where the value R of the following equation is the largest is a position with a high degree of similarity. It is regarded as the same point of the original image and the template image. For evaluation of the similarity, a known method such as one using the above formula in addition to the above formula can be used.

これにより、撮像領域の位置ずれ量を算出し(ステップSB5)、この位置ずれ量が所定値以下であるかを判定する(ステップSB6)。基準値以下である場合には当該領域で指定された撮像条件で最終撮像を行い、位置ずれ量が基準値を超える場合には、前記位置ずれ量に基づいて試料台40を駆動して試料の位置合わせを行い(ステップSB7)、再度倍率X2で撮像を行う(ステップSB8)。   Thereby, the amount of displacement of the imaging region is calculated (step SB5), and it is determined whether the amount of displacement is equal to or less than a predetermined value (step SB6). If it is less than the reference value, the final imaging is performed under the imaging conditions specified in the area. If the amount of positional deviation exceeds the reference value, the sample stage 40 is driven based on the amount of positional deviation to Position alignment is performed (step SB7), and imaging is performed again at the magnification X2 (step SB8).

そして、取得画像の縮小(ステップSB9)、この縮小された画像を基準画像とテンプレートマッチングして(ステップSB10)、更に位置ずれ量の算出(ステップSB11)、位置ずれ量の判定(ステップSB12)を行う。この判定で位置ずれ量が基準値以下である場合には当該領域で指定された撮像条件で最終撮像を行う(ステップSB13)。位置ずれ量が基準値を超える場合、位置ずれ量が基準値以下になるまで前記ステップSB9〜ステップSB12の操作を繰り返し、位置ずれ量が基準値以下になった状態で最終撮像を行う(ステップSB13)。   Then, the acquired image is reduced (step SB9), the reduced image is template-matched with the reference image (step SB10), the positional deviation amount is calculated (step SB11), and the positional deviation amount is determined (step SB12). Do. If the amount of positional deviation is less than or equal to the reference value in this determination, final imaging is performed under the imaging conditions specified in the area (step SB13). When the positional deviation amount exceeds the reference value, the operations of Steps SB9 to SB12 are repeated until the positional deviation amount becomes equal to or less than the reference value, and final imaging is performed in a state where the positional deviation amount becomes equal to or less than the reference value (Step SB13). ).

なお、前記例では、位置ずれ量が所定の基準値以下になるまで、操作を繰り返したが、簡易的には1回のテンプレートマッチングで位置ずれ量を算出し、この位置ずれ量に基づいて位置合わせを行うだけで最終撮像を行うようにすることができる。   In the above example, the operation is repeated until the positional deviation amount is equal to or less than a predetermined reference value. However, for simplicity, the positional deviation amount is calculated by one template matching, and the positional deviation amount is calculated based on the positional deviation amount. The final imaging can be performed only by performing the alignment.

なお、この実施例の変形例として位置合わせ時には、最終撮像倍率(例えばX2)と現在視野画像の倍率(X1)の中間倍率(X3:X1<X3<X2)でパターンマッチングすることにより位置合わせ精度を高めることができる。この場合は以下の手順による。図11は撮像の位置合わせの変形例の手順を示すフローチャートである。この例では、取得した画像を中間倍率(例えばX2)で撮像し(ステップSC1)、前記テンプレートマッチングを行い(ステップSC2)、これを所定回数(例えばm回)繰り返した後、所望の倍率(X2)に変更して(ステップSC3)テンプレートマッチングを行う(ステップSC4)。   As a modified example of this embodiment, at the time of alignment, alignment accuracy is obtained by pattern matching at an intermediate magnification (X3: X1 <X3 <X2) between the final imaging magnification (for example, X2) and the magnification (X1) of the current visual field image. Can be increased. In this case, follow the procedure below. FIG. 11 is a flowchart showing the procedure of a modified example of the alignment of imaging. In this example, the acquired image is imaged at an intermediate magnification (for example, X2) (step SC1), the template matching is performed (step SC2), and this is repeated a predetermined number of times (for example, m times), and then a desired magnification (X2) (Step SC3) and template matching is performed (step SC4).

なお、試料台の移動精度が高くない場合や、移動範囲の限界により指定された撮像領域での撮像が行ない場合には、撮像領域を表示する枠の位置を実際の撮像位置になるよう調整することができる。また、パターンマッチング前後ではフォーカス調整やヒストグラム調整など画像調整を必要に応じて自動で実施する。そして、本例では、撮像領域の変更は、自動的に次の撮像領域に移動する態様と、ユーザが撮像された画像を見て次の撮像領域へ移動させる態様とが設定できるものとする。自動的に移動する態様だけとすると設定された撮像領域及び撮像条件で得られた画像がユーザの想定と異なった場合、全ての処理をやり直す必要があり、処理に手間がかかることになる。本例は、このような事態を防止するためユーザ判断後、次の撮像点へ移動させる態様を設けた。   When the sample stage is not moved accurately or when imaging is performed in the designated imaging area due to the limit of the moving range, the position of the frame displaying the imaging area is adjusted to be the actual imaging position. be able to. In addition, before and after pattern matching, image adjustment such as focus adjustment and histogram adjustment is automatically performed as necessary. In this example, the change of the imaging region can be set to a mode in which the user automatically moves to the next imaging region and a mode in which the user views the captured image and moves to the next imaging region. If only the mode of moving automatically is used, if the image obtained with the set imaging region and imaging conditions is different from the user's assumption, it is necessary to redo all the processes, which takes time and effort. In this example, in order to prevent such a situation, a mode is provided in which the user moves to the next imaging point after the user's judgment.

次に現在視野画像と指定した撮像領域とで撮像時における傾斜角度が異なる場合について説明する。図12は撮像の傾斜角度合わせの手順を示すフローチャート、図13は撮像の傾斜角度合わせの手順を示す模式図である。   Next, the case where the inclination angle at the time of imaging differs between the current visual field image and the designated imaging area will be described. FIG. 12 is a flowchart showing a procedure for adjusting the tilt angle of imaging, and FIG. 13 is a schematic diagram showing a procedure for adjusting the tilt angle of imaging.

このように、現在視野画像と撮像位置の傾斜角度が異なる設定とした場合には、現在視野画像と撮像場所のパターンマッチングを実行できない。一度に指定角度に傾斜させると、取得される画像に傾斜による歪みが大きいためである。   As described above, when the inclination angle of the current visual field image and the imaging position is set to be different, pattern matching between the current visual field image and the imaging location cannot be executed. This is because if the image is tilted at a specified angle at a time, the acquired image has a large distortion due to the tilt.

そこで、本例では、前記基準画像と同一倍率で取得した指定領域の画像を位置合わせした後、少しずつ傾斜させ、元画像とパターンマッチングを行う。このとき1回の傾斜はパターンマッチングできる程度の角度とし、複数回度傾斜させ、その都度1つ前の傾斜角度で得られた画像とパターンマッチングをすることにより位置合わせを行う。これを指定傾斜角度になるまで繰り返すのである。   Therefore, in this example, after aligning the image of the designated area acquired at the same magnification as the reference image, the image is tilted little by little to perform pattern matching with the original image. At this time, the one-time inclination is set to an angle that allows pattern matching, and the position is aligned by inclining a plurality of times and pattern matching with the image obtained at the previous inclination angle each time. This is repeated until the specified inclination angle is reached.

以下その手順について説明する。本例では、試料に対する電子線の傾斜角度をθ、1回に傾斜させる角度はθ/t(tは1以上の整数)とする。まず、オペレータは、表示部69に表示されている現在視野画像中の撮像領域と傾斜角度θとtの値を入力部68から指定する(ステップSD1)。例えば、図13(a)に示すように、現在視野画像中のPointBを傾斜角度θで撮像する設定を行う。次いで画像を取得する位置に移動して当該領域を現在視野画像と同じ倍率傾斜0°で撮像して「位置合わせ前画像(0°)」を取得する(ステップSD2、図13(b)参照)。   The procedure will be described below. In this example, the tilt angle of the electron beam with respect to the sample is θ, and the tilt angle is θ / t (t is an integer of 1 or more). First, the operator designates the imaging region in the current visual field image displayed on the display unit 69 and the values of the inclination angles θ and t from the input unit 68 (step SD1). For example, as shown in FIG. 13A, setting is performed to capture Point B in the current visual field image at an inclination angle θ. Next, the image is moved to a position to acquire an image, and the area is imaged at the same magnification inclination 0 ° as that of the current visual field image to acquire “image before alignment (0 °)” (see step SD2, FIG. 13B). .

次にこの「位置合せ前画像(0°)」を前記現在視野画像とテンプレートマッチングして第1回の位置修正を行う(ステップSD3)。そして前記修正に基づいて移動を行った後、撮像を行い「位置合せ後画像(0°)」を取得する(ステップSD4)。次いで試料に対して電子線を(θ/t)傾斜させ「位置合せ前画像(θ/t)」を取得する(ステップSD5)。   Next, this “pre-position image (0 °)” is template-matched with the current visual field image to perform the first position correction (step SD3). And after moving based on the said correction | amendment, imaging is performed and the "post-positioning image (0 degree)" is acquired (step SD4). Next, the electron beam is tilted (θ / t) with respect to the sample, and a “pre-positioning image (θ / t)” is acquired (step SD5).

更に、「位置合せ前画像(θ/t)」と「位置合せ後画像(0°)」とをテンプレートマッチングし、次の位置修正を行う(ステップSD6)。そして、前記ステップSD5、ステップSD6をt回繰り返し(ステップSD7,ステップSD8)撮像領域の位置を修正しつつ傾斜角度を変更し、傾斜角度がθになった段階で前記図9に示した撮像領域に関する位置合わせ処理を行い最終的に指定された撮像領域の指定された傾斜角度の画像を取得する。   Further, the “image before alignment (θ / t)” and the “image after alignment (0 °)” are template-matched, and the next position correction is performed (step SD6). Then, Step SD5 and Step SD6 are repeated t times (Step SD7, Step SD8). The inclination angle is changed while correcting the position of the imaging area, and when the inclination angle becomes θ, the imaging area shown in FIG. The image of the designated inclination angle of the imaging area finally designated is acquired.

以上の処理を必要に応じて指定された各画像領域について行い、上述したように、画像格納手段65には、現在視野画像と各撮像画像が格納される。   The above processing is performed for each designated image area as required, and the current visual field image and each captured image are stored in the image storage unit 65 as described above.

10 走査型電子顕微鏡
11 鏡筒
12 電子線源
13 電子線
14 コンデンサレンズ
15 偏向コイル
16 対物レンズ
17 試料室
18 試料
19 荷電粒子
20 検出器
30 電子光学系
40 試料台
50 駆動制御部
51 入力部
52 表示部
60 自動撮像装置
61 撮像指定手段
62 記憶手段
63 重畳表示手段
64 位置修正手段
65 画像格納手段
66 撮像情報画像生成手段
67 撮像制御手段
68 入力部
69 表示部
110 基板
120 パターン
121 枠
130 パターン
131 枠
132 図形
133 文字列122,
210 基板像
220 パターン像
221 枠
222 文字列
230 パターン像
231 枠
232 図形
233 文字列
240 拡大画像
241 パターン像
242 枠
243 文字列
250 拡大画像
251 パターン像
252 枠
253 文字列
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Scanning electron microscope 11 Lens tube 12 Electron beam source 13 Electron beam 14 Condenser lens 15 Deflection coil 16 Objective lens 17 Sample chamber 18 Sample 19 Charged particle 20 Detector 30 Electron optical system 40 Sample stage 50 Drive control unit 51 Input unit 52 Display unit 60 Automatic imaging device 61 Imaging designation unit 62 Storage unit 63 Overlay display unit 64 Position correction unit 65 Image storage unit 66 Imaging information image generation unit 67 Imaging control unit 68 Input unit 69 Display unit 110 Substrate 120 Pattern 121 Frame 130 Pattern 131 Frame 132 figure 133 character string 122,
210 substrate image 220 pattern image 221 frame 222 character string 230 pattern image 231 frame 232 figure 233 character string 240 enlarged image 241 pattern image 242 frame 243 character string 250 enlarged image 251 pattern image 252 frame 253 character string

Claims (7)

電子光学系で電子線を走査し試料台に配置された試料の試料像を取得する走査型電子顕微鏡において、
表示されている現在視野画像の領域中における1又は複数の領域を撮像領域としてその位置を指定すると共に、前記指定された各撮像領域の撮像条件を設定する撮像設定手段と、
前記指定された撮像領域の位置情報、前記各撮像領域の撮像条件及び前記現在視野画像を記憶する記憶手段と、
前記撮像設定手段での撮像領域及び撮像条件の設定時に前記指定された撮像領域の位置を表示する画像及び前記各撮像領域の撮像条件を表示する画像を前記現在視野画像上に重ねて表示する重畳表示手段と、
前記指定された位置に基づいて撮像された現在撮像画像を前記記憶された現在視野画像と比較して両画像の位置ずれ量を求め、この位置ずれ量に基づいて新たな撮像領域を指定する修正撮像位置を出力する位置修正手段と、
前記修正撮像位置において前記記憶された撮像条件で撮像し修正撮像画像を取得する撮像制御手段と、
を備えることを特徴とする走査型電子顕微鏡。
In a scanning electron microscope that scans an electron beam with an electron optical system and acquires a sample image of a sample placed on a sample stage,
An imaging setting means for designating a position of one or a plurality of areas in the displayed area of the current visual field image as an imaging area, and setting an imaging condition for each of the designated imaging areas;
Storage means for storing position information of the designated imaging area, imaging conditions of each imaging area and the current visual field image;
An image for displaying the position of the designated imaging area and an image for displaying the imaging condition of each imaging area when the imaging area and imaging conditions are set by the imaging setting unit are superimposed on the current view image. Display means;
A correction for comparing the current captured image captured based on the specified position with the stored current field-of-view image to determine the amount of positional deviation between both images, and specifying a new imaging area based on the amount of positional deviation Position correcting means for outputting an imaging position;
An imaging control unit that captures an image at the corrected imaging position under the stored imaging condition to obtain a corrected captured image;
A scanning electron microscope comprising:
前記位置修正手段は、現在撮像画像に基づいて取得した修正撮像画像を現在撮像画像として前記現在視野画像と比較し、両画像の位置ずれ量が所定の値以下になるまでこの処理を繰り返すことを特徴とする請求項1に記載の走査型電子顕微鏡。   The position correcting means compares the corrected captured image acquired based on the current captured image as the current captured image with the current visual field image, and repeats this process until the positional deviation amount of both images becomes a predetermined value or less. The scanning electron microscope according to claim 1. 前記位置修正手段は、前記現在撮像画像を前記現在視野画像との比較を、前記現在撮像画像の倍率を変更して行うことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の走査型電子顕微鏡。   3. The scanning electron microscope according to claim 1, wherein the position correction unit compares the current captured image with the current visual field image by changing a magnification of the current captured image. 4. . 前記撮像条件には撮像時における電子線の試料に対する傾斜角度が含まれ、
前記位置修正手段は、前記指定された傾斜角度に到るまでの各傾斜時における現在撮像画像を前回における撮像撮像画像と比較して、次回撮像時の傾斜角度における修正撮像位置を出力し、
前記駆動制御手段は、前記指定された傾斜角度に到るまでに電子線の傾斜角度を所定数に分割した角度ずつ前記所定回数にわたって傾斜動させて撮像を行うことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の走査型電子顕微鏡。
The imaging condition includes an inclination angle of the electron beam with respect to the sample at the time of imaging,
The position correction means compares the current captured image at each tilt until reaching the specified tilt angle with the previous captured image, and outputs a corrected capture position at the tilt angle at the next imaging,
2. The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the drive control unit performs imaging by tilting the electron beam tilt angle by a predetermined number of times by a predetermined number of times until the specified tilt angle is reached. The scanning electron microscope according to claim 3.
前記重畳表示手段は、指定された領域について撮像ができず、その領域の近傍で撮像を行った場合、実際に撮像した領域についての情報を表示することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の走査型電子顕微鏡。   5. The superimposing display unit displays information about an actually imaged area when the specified area cannot be imaged and is imaged in the vicinity of the area. A scanning electron microscope according to any one of the above. 前記現在視野画像及び取得された各領域の最終的に得られた撮像画像が格納される画像格納手段と、
前記最終的に得られた撮像画像の撮像領域が前記視野画像中のどの領域に相当するかの領域画像及び前記撮像条件を表示する撮像条件画像を生成し、前記現在視野画像上に前記領域画像及び撮像条件画像を重ねて表示する撮像条件表示手段と、
を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の走査型電子顕微鏡。
Image storage means for storing the current field-of-view image and the finally obtained captured image of each acquired area;
A region image indicating which region in the field-of-view image corresponds to the imaging region of the finally obtained captured image and an imaging condition image that displays the imaging condition are generated, and the region image is displayed on the current field-of-view image And imaging condition display means for displaying the imaging condition image in an overlapping manner,
The scanning electron microscope according to any one of claims 1 to 5, further comprising:
電子光学系で電子線を走査し試料台に配置された試料の試料像を取得する走査型電子顕微鏡の撮像方法において、
表示されている現在視野画像の領域中における1又は複数の領域を撮像領域としてその位置を指定すると共に、前記指定された各撮像領域の撮像条件を設定するステップと、
前記指定された撮像領域の位置情報、前記各撮像領域の撮像条件及び前記現在視野画像を記憶するステップと、
前記撮像設定手段での撮像領域及び撮像条件の設定時に前記指定された撮像領域の位置を表示する画像及び前記各撮像領域の撮像条件を表示する画像を前記現在視野画像上に重ねて表示するステップと、
前記指定された位置に基づいて撮像された現在撮像画像を前記記憶された現在視野画像と比較して両画像の位置ずれ量を求め、この位置ずれ量に基づいて新たな撮像領域を指定する修正撮像位置を出力するステップと、
前記修正撮像位置において前記記憶された撮像条件で撮像し修正撮像画像を取得するステップと、
を備えることを特徴とする走査型電子顕微鏡の撮像方法。
In an imaging method of a scanning electron microscope that scans an electron beam with an electron optical system and acquires a sample image of a sample placed on a sample stage,
Designating the position of one or a plurality of areas in the displayed area of the current visual field image as an imaging area, and setting imaging conditions for each of the designated imaging areas;
Storing the position information of the designated imaging region, the imaging condition of each imaging region, and the current visual field image;
A step of displaying an image displaying the position of the designated imaging region and an image displaying the imaging condition of each imaging region on the current visual field image when the imaging region and imaging conditions are set by the imaging setting unit. When,
A correction for comparing the current captured image captured based on the specified position with the stored current field-of-view image to determine the amount of positional deviation between both images, and specifying a new imaging area based on the amount of positional deviation Outputting an imaging position;
Capturing at the corrected imaging position under the stored imaging conditions to obtain a corrected captured image;
An imaging method for a scanning electron microscope, comprising:
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