JP2012114014A - Charged beam device, and image display method of charged beam device - Google Patents

Charged beam device, and image display method of charged beam device Download PDF

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宏志 舘野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a charged beam device which is capable of displaying an observation image with both low and high magnifications and with a short update time, a high degree of freedom, and stability, and capable of readily finding a desired observation position to be observed with a high magnification, with a good operability.SOLUTION: A scanning electron microscope has an input device 30, an image display device 40, and a controller 100. The scanning electron microscope uses an electron beam to 2D-scan a scan area on a sample which has been specified by the input device 30, detects charged particles from the scan area, and displays an observation image on the image display device 40 in synchronization with a scan signal of the electron beam. In the scanning electron microscope, the controller 100 gains a first observation image of a first scan area of a sample with a given magnification, and displays the first observation image in a first window of the image display device, the input device 30 is used to specify a position and an area in the first observation image thereby to set a second scan area, and the controller gains a second observation image of the second scan area with a magnification larger than the first magnification, and displays, on the image display device 40, a second window where the second observation image is drawn in combination with the display of the first window.

Description

本発明は、走査型電子顕微鏡、半導体検査装置、マスク検査装置などの荷電ビーム装置及び荷電ビーム装置の画像方法に係り、特に異なる倍率の2つの観察画像を画像表示の1画面に表示することができる荷電ビーム装置、及び荷電ビーム装置の画像表示方法に関する。   The present invention relates to a charged beam apparatus such as a scanning electron microscope, a semiconductor inspection apparatus, and a mask inspection apparatus, and an image method of the charged beam apparatus. In particular, two observation images with different magnifications can be displayed on one image display screen. The present invention relates to a charged beam apparatus and an image display method of the charged beam apparatus.

上述した荷電ビーム装置の一種である走査電子顕微鏡は、収束させた電子ビームを試料上の観察領域で2次元走査し、この電子ビームに起因して試料から発生した2次電子等を検出器で検出し、この検出器からの信号と電子ビームの走査信号とに基づいて画像データを作成し、注目する観察領域の拡大観察画像を得るものである。このような走査電子顕微鏡では、電子ビームの通路に配置した偏向コイルを制御して、試料上での走査領域の大きさを変更することで所望の倍率の拡大像を得ることができる。   A scanning electron microscope, which is a kind of the charged beam apparatus described above, scans a focused electron beam two-dimensionally in an observation region on a sample, and uses a detector to detect secondary electrons generated from the sample due to the electron beam. Detection is performed, and image data is generated based on the signal from the detector and the scanning signal of the electron beam, and an enlarged observation image of the observation region of interest is obtained. In such a scanning electron microscope, an enlarged image with a desired magnification can be obtained by controlling the deflection coil disposed in the electron beam path and changing the size of the scanning region on the sample.

試料の注目する観察領域の高倍率の拡大画像を得るためには、観察しようとする倍率(高倍率)より低い倍率(低倍率)の観察像を予め表示して、試料装置、又は、試料上の電子ビームの走査範囲を移動して低倍率の観察像中で高倍率の観察像を得る観察領域を探す。そして、観察領域を決定した後、決定した観察領域の中央位置が観察像の中央になるよう走査領域を設定し、電子顕微鏡の倍率を徐々に高倍率にしていき、最終的に所望領域の所望倍率の拡大画像を得るようにしている。   In order to obtain a high-magnification magnified image of the observation area of interest of the sample, an observation image with a magnification (low magnification) lower than the magnification (high magnification) to be observed is displayed in advance, and the sample device or on the sample is displayed. The scanning region of the electron beam is moved to search for an observation region in which a high-magnification observation image is obtained in the low-magnification observation image. Then, after determining the observation area, set the scanning area so that the center position of the determined observation area becomes the center of the observation image, and gradually increase the magnification of the electron microscope to the desired area. An enlarged image with a magnification is obtained.

ここで、このような走査電子顕微鏡での観察に際しては、低倍率での観察領域の探査、及び高倍率での観察という一連の操作だけで所望の観察画像を得ることができるとは限らず、低倍率で試料装置等を操作して観察領域部分を探しながら倍率を上げるという操作を繰り返すことが多く、観察に多大な時間を要している。   Here, when observing with such a scanning electron microscope, it is not always possible to obtain a desired observation image only by a series of operations such as exploration of the observation region at low magnification and observation at high magnification. In many cases, the operation of increasing the magnification while searching for the observation region by operating the sample device or the like at a low magnification is repeated, and it takes a lot of time for observation.

さらに、シリコンウエハーのように大きな試料の場合には、広大な試料面から微少な観察領域を特定するのはより困難になる。また、試料を試料台に載置して機械的に移動させる場合には試料台をわずかに操作しただけで観察個所は大きく移動するため、観察個所の設定はより難しくなる。さらに、試料を傾斜して観察する場合には、傾斜させることにより画像が傾斜させない場合と大きく変化してしまうことがあり、観察領域の特定はさらに難しいものとなる。   Furthermore, in the case of a large sample such as a silicon wafer, it becomes more difficult to specify a minute observation region from a vast sample surface. In addition, when the sample is placed on the sample stage and moved mechanically, the observation point moves greatly only by slightly operating the sample stage, so that the setting of the observation point becomes more difficult. Furthermore, when observing the sample at an inclination, the image may change greatly from the case where the image is not inclined by the inclination, and the observation region is more difficult to specify.

これに対処するため、荷電ビーム装置として、画像表示装置に低倍率の画像と高倍率の画像とを同時に表示するもの提案されている。特許文献1には、試料に照射ビームを照射し、その照射ビームを走査する手段と、上記走査の範囲を複数段に繰り返し変える手段と、上記複数倍率にわたる走査によって得られるそれぞれの試料信号を検出する手段と、上記それぞれの試料検出信号に基づく複数の試料像を独立に同時に表示する手段とを備え、2台の表示装置や、表示画面を半分ずつに分けた2つの表示領域に、異なる倍率の画像を表示する電子ビーム装置が記載されている。   In order to cope with this, a charge beam device has been proposed that simultaneously displays a low-magnification image and a high-magnification image on an image display device. In Patent Document 1, a sample is irradiated with an irradiation beam, a means for scanning the irradiation beam, a means for repeatedly changing the scanning range into a plurality of stages, and each sample signal obtained by scanning over the plurality of magnifications are detected. And means for independently displaying a plurality of sample images based on the respective sample detection signals at the same time, with two display devices and two display areas in which the display screen is divided in half, with different magnifications. An electron beam apparatus for displaying the image is described.

また、特許文献2には、試料の第1の領域を照射線で走査する手段と、それによって上記第1の領域から得られる情報を検出する手段と、その検出された情報信号に基づいて上記第1の領域の第1の像を表示し、かつこの試料走査中に同時に上記第1の領域中の第2の領域を、それに対応する上記第1の像中の部分に拡大された第2の像として表示する手段とを備えた荷電ビーム装置が記載されている。   Patent Document 2 discloses a means for scanning a first region of a sample with an irradiation line, a means for detecting information obtained from the first region, and a detection signal based on the detected information signal. A second image in which a first image of the first region is displayed and the second region in the first region is simultaneously enlarged to a corresponding portion in the first image during the sample scanning. A charged beam apparatus comprising means for displaying as an image.

特公昭46−24459号公報Japanese Patent Publication No.46-24459 特公昭53−40478号公報Japanese Patent Publication No.53-40478

しかしながら、特許文献1に記載のものは、低倍率及び高倍率の画像を通常の同等の画像品質(大きさ、解像度)で表示するために1画面を表示するための2倍の画像更新時間がかかる他、高低の両画面の表示位置が固定されており、操作者は視線を変えて2つの画面を見比べながら操作を行う必要があり操作性がよくないという問題がある。   However, the method disclosed in Patent Document 1 has a double image update time for displaying one screen in order to display low-magnification and high-magnification images with normal image quality (size and resolution). In addition, there is a problem that the display positions of both the high and low screens are fixed, and the operator needs to perform operations while changing the line of sight while comparing the two screens.

また、特許文献2に記載のものは、高倍画像の2つの倍率の画像を取り込むのに水平走査中にその電子線の走査軌跡を変化させるため、軌跡変化の始点と終点で過度的なオーバーシュートやアンダーシュートが発生し、画像の歪が大きく実用性に乏しいという問題がある。   In addition, since the one described in Patent Document 2 changes the scanning trajectory of the electron beam during horizontal scanning to capture an image of two magnifications of a high-magnification image, excessive overshoot occurs at the start point and end point of the trajectory change. And undershoot occur, and there is a problem that image distortion is large and practicability is poor.

そして、特許文献1及び特許文献2に記載の技術は、当時の画像表示技術では通常の観察と同等の画像品質を保つのが困難である他、装置が複雑になり操作性にも難があり、その後普及しなかった。   The techniques described in Patent Document 1 and Patent Document 2 are difficult to maintain image quality equivalent to that of normal observation with the image display technology at that time, and the apparatus becomes complicated and operability is difficult. Then did not spread.

そこで、本発明は、低高両倍率の観察画像を短い更新時間で安定して得ることができ、高倍率の観察画像を高い自由度で表示することができる共に、良好な操作性で高倍率とする所望の観察位置を素早く探査できる荷電ビーム装置、及び荷電ビーム装置の画像表示方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention can stably obtain an observation image with both low and high magnifications in a short update time, and can display an observation image with high magnification with a high degree of freedom, and has high operability with high operability. It is an object of the present invention to provide a charged beam apparatus capable of quickly exploring a desired observation position and an image display method for the charged beam apparatus.

前記課題を解決するため、請求項1の発明は、荷電ビームを発生する荷電ビーム源と、前記荷電ビームを走査信号に基づいて試料上の走査領域で2次元走査する偏向コイルと、前記走査信号を出力する走査制御装置と、前記試料からの荷電粒子を検出して検出信号を出力する検出器と、画像信号に基づいて観察画像を表示する表示装置と、前記走査信号及び前記検出信号に基づいて前記画像信号を出力する画像表示制御装置と、前記走査信号及び前記画像信号を生成するための設定値を入力する入力装置と、を備えた荷電ビーム装置において、前記走査制御装置は、前記走査信号として、第1走査領域を走査させる第1走査信号、及び該第1走査領域内に位置し該第1領域より小さいサイズの第2走査領域を走査させる第2走査信号を1又は複数フレーム毎に交互に出力し、前記画像表示制御装置は、前記表示装置に前記第1走査領域の拡大画像を表示する第1ウインドウに表示する第1画像信号、及び前記第2走査領域の画像を第2ウインドウに表示する第2画像信号を生成すると共に、前記表示装置で前記第1ウインドウに前記第2ウインドウを重ねて表示するよう前記第1画像信号及び第2画像信号を合成して前記画像信号として出力し、前記入力装置は、前記表示装置の表示画像の位置を指定することにより、前記設定値として、前記第2走査領域の前記試料における走査位置及び走査範囲を指定する走査設定値、及び前記第2ウインドウの前記表示装置における表示位置及び表示範囲を指定する表示設定値を出力することを特徴とする荷電ビーム装置である。   In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 is directed to a charged beam source for generating a charged beam, a deflection coil for two-dimensionally scanning the charged beam in a scanning region on a sample based on a scanning signal, and the scanning signal. A scanning control device that outputs charged particles from the sample, outputs a detection signal, a display device that displays an observation image based on the image signal, and the scanning signal and the detection signal A charge beam apparatus comprising: an image display control device that outputs the image signal; and an input device that inputs the scan signal and a setting value for generating the image signal. As a signal, a first scanning signal for scanning the first scanning region and a second scanning signal for scanning a second scanning region located in the first scanning region and having a size smaller than the first region are 1 or The image display control device alternately outputs every several frames, and the image display control device displays a first image signal displayed in a first window for displaying an enlarged image of the first scanning region on the display device, and an image of the second scanning region. Generating a second image signal for displaying the second window on the second window, and combining the first image signal and the second image signal to display the second window on the first window on the display device. Output as an image signal, and the input device designates the position of the display image of the display device, thereby setting the scan setting value for designating the scan position and scan range in the sample in the second scan region as the set value And a display setting value for designating a display position and a display range in the display device of the second window.

また、請求項2の発明は、請求項1に記載の荷電ビーム装置において、前記入力手段が表示装置に表示された各ウインドウ上の座標を指定することにより試料上の座標を指定するマウス装置、トラックボール装置を含むポインティングデバイスであることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the charged beam apparatus according to the first aspect, a mouse device for designating coordinates on a sample by designating coordinates on each window displayed on the display device by the input means, It is a pointing device including a trackball device.

また、請求項3の発明は、請求項1又は請求項2に記載の荷電ビーム装置において、前記画像表示制御装置が前記走査制御装置の走査信号の生成に対応して遅延なく前記画像信号を出力することを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the charged beam device according to the first or second aspect, the image display control device outputs the image signal without delay in response to generation of the scanning signal of the scanning control device. It is characterized by doing.

また、請求項4の発明は、請求項1から請求項3のいずれかに記載の荷電ビーム装置において、前記操作制御装置が荷電粒子の焦点を自動的に調整するオートフォーカス装置を備え、前記表示制御装置が前記表示装置の表示画質を自動的に調整する画質調整装置を備え、表示した第1ウインドウ及び第2ウインドウの一方のウインドウに表示された画像に基づいて前記オートフォーカス装置及び前記画質調整装置の少なくとも一方を調整する調整手段を備えることを特徴とする調整手段を備えることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the charged beam apparatus according to any one of the first to third aspects, the operation control device includes an autofocus device that automatically adjusts the focus of the charged particles, and the display The control device includes an image quality adjustment device that automatically adjusts the display image quality of the display device, and the autofocus device and the image quality adjustment based on an image displayed in one of the displayed first window and second window. It is characterized by comprising adjustment means characterized by comprising adjustment means for adjusting at least one of the devices.

また、請求項5の発明は、請求項1から請求項4のいずれかに記載の荷電ビーム装置において、前記入力装置は、前記第1ウインドウ及び前記第2ウインドウのうち指定した一方のウインドウの画像を前記表示装置の全面に表示させる設定値を前記表示制御装置及び前記画像表示装置に出力可能としたことを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the charged beam device according to any one of the first to fourth aspects, the input device is an image of a designated one of the first window and the second window. Can be output to the display control device and the image display device.

また、請求項6の発明は、荷電ビーム装置の画像表示方法において、入力装置で指定された試料上の走査領域を荷電ビームで2次元走査し、前記走査領域からの荷電粒子を検出して前記荷電ビームの走査信号と同期させて画像表示装置に観察画像を表示する荷電ビーム装置の画像表示方法において試料の第1走査領域における所定倍率の第1観察画像を取得する工程と、前記画像表示装置の第1ウインドウに前記第1観察画像を表示する工程と、前記入力装置で、前記第1観察画像中における位置及び領域を指定して第2走査領域を設定する工程と、前記第2走査領域の前記第1倍率より大きな倍率の第2観察像を取得する工程と、前記画像表示装置に前記第2観察画像を描画する第2ウインドウを、前記第1ウインドウの表示と合成して表示する工程と、を備えること特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the image display method of the charged beam device, the scanning region on the sample designated by the input device is two-dimensionally scanned with the charged beam, and charged particles from the scanning region are detected to detect the charged region. In the image display method of a charged beam apparatus for displaying an observation image on an image display device in synchronization with a scanning signal of a charged beam, a step of acquiring a first observation image at a predetermined magnification in a first scanning region of a sample, and the image display device Displaying the first observation image in the first window, setting the second scanning region by designating the position and region in the first observation image with the input device, and the second scanning region A step of acquiring a second observation image having a magnification larger than the first magnification and a second window for drawing the second observation image on the image display device combined with the display of the first window. And wherein further comprising the steps of, a.

そして、請求項7の発明は、請求項6に記載の荷電ビーム装置の画像表示方法において、前記第2観察像の中央位置及び倍率を保持して前記第2ウインドウを任意の大きさに拡大表示する工程を備えることを特徴とする。   According to a seventh aspect of the present invention, in the image display method of the charged beam apparatus according to the sixth aspect, the second window is enlarged to an arbitrary size while maintaining the center position and magnification of the second observation image. It is characterized by including the process to do.

本発明によれば、試料上での荷電ビームの走査はフレーム毎に交互になされるので、表示装置には低倍率像を表示する第1ウインドウとこの第1ウインドウに重ねて高倍率画像を表示する第2ウインドウとが良好に表示される。また、入力装置で画像表示装置に表示された第1ウインドウの画像上の位置を指定及び操作するだけで、第2ウインドウで表示される高倍率像の試料上及び画面上での位置や表示範囲を変更することができるので、低高両倍率の観察画像を簡単な操作で得ることができる。このため、高倍率の観察画像を高い自由度で表示することができる共に、良好な操作性で高倍率とする所望の観察位置を素早く探査できる。   According to the present invention, since the scanning of the charged beam on the sample is alternately performed for each frame, the display device displays a high magnification image superimposed on the first window displaying the low magnification image and the first window. The second window to be displayed is displayed well. In addition, the position and display range of the high-magnification image displayed in the second window on the sample and on the screen can be determined simply by specifying and operating the position on the image of the first window displayed on the image display device with the input device. Therefore, an observation image with both low and high magnification can be obtained with a simple operation. Therefore, a high-magnification observation image can be displayed with a high degree of freedom, and a desired observation position with a high magnification can be quickly searched with good operability.

実施の形態例に係る走査電子顕微鏡の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the scanning electron microscope which concerns on the example of embodiment. 同じく表示装置における第1ウインドウ及び第2ウインドウの寸法及び位置を示す模式図である。It is a schematic diagram which similarly shows the dimension and position of the 1st window and 2nd window in a display apparatus. 同じく試料上における第1走査領域及び第2走査領域の寸法及び位置を示す模式図である。It is a schematic diagram which similarly shows the dimension and position of the 1st scanning area | region and 2nd scanning area | region on a sample. 同じく走査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 similarly shows the structure of the control system of a scanning electron microscope. 同じく走査電子顕微鏡の操作制御装置と画像表示制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which similarly shows the structure of the operation control apparatus and image display control apparatus of a scanning electron microscope. 同じく走査信号の波形を示すものであり、(a)は水平走査信号を示す概略図、(b)は垂直走査信号を示す概略図である。Similarly, the waveform of a scanning signal is shown, (a) is a schematic diagram showing a horizontal scanning signal, and (b) is a schematic diagram showing a vertical scanning signal. 同じく走査電子顕微鏡の高倍率画像の表示手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which similarly shows the display procedure of the high magnification image of a scanning electron microscope. 同じく試料及び撮影画像と走査信号との関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which similarly shows the relationship between a sample and a picked-up image and a scanning signal. 同じく試料及び撮影画像と走査信号との関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which similarly shows the relationship between a sample and a picked-up image and a scanning signal. 同じく走査電子顕微鏡の高倍率画像の表示手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which similarly shows the display procedure of the high magnification image of a scanning electron microscope. 同じく走査電子顕微鏡の焦点調整及び画質調整を示すフローチャートである。It is a flowchart which similarly shows the focus adjustment and image quality adjustment of a scanning electron microscope.

以下、本発明に係る荷電ビーム装置の実施形態の一例を図面に基づいて説明する。以下、実施の形態として走査電子顕微鏡を例として説明するが、本発明は、荷電ビーム装置として、半導体検査装置、マスク検査装置など他の装置を対象とすることができる。   Hereinafter, an example of an embodiment of a charged beam apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. Hereinafter, although a scanning electron microscope is described as an example as an embodiment, the present invention can be applied to other apparatuses such as a semiconductor inspection apparatus and a mask inspection apparatus as a charged beam apparatus.

図1は実施の形態例に係る走査電子顕微鏡の概略構成を示す模式図である。走査電子顕微鏡10は、鏡筒11内上部の荷電ビーム源である電子線源12から発生した荷電ビームとしての電子線13を、コンデンサレンズ14で収束し、偏向コイル15で偏向走査して、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18上を2次元走査する。なお、試料18は、試料台21に配置されており、任意の位置に移動できる他、任意の角度に傾斜させることができる。   FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a scanning electron microscope according to an embodiment. The scanning electron microscope 10 converges an electron beam 13 as a charged beam generated from an electron beam source 12, which is a charged beam source in the upper part of the lens barrel 11, by a condenser lens 14, and deflects and scans it by a deflection coil 15. The convergence and focus are adjusted by the lens 16, and the sample 18 in the sample chamber 17 is two-dimensionally scanned. Note that the sample 18 is disposed on the sample stage 21 and can be moved to an arbitrary position or inclined at an arbitrary angle.

また、走査電子顕微鏡10には、制御装置100、入力装置30、画像表示装置40が配置されている。制御装置100は、前記偏向コイル15の走査信号、対物レンズ16の制御信号を発生する他、検出器20からの信号と前記走査信号とを同期して走査電子顕微鏡像(SEM像)を画像表示装置40に表示させる。また、入力装置30は制御装置100に操作者が指定する各種設定値、即ち電子線の走査領域をしてする走査設定値、及び画像表示装置における拡大画像の表示領域を指定する表示設定値を入力する。本例では入力装置30は、画像表示装置40に表示される画像上の座標を指定して操作を行うマウス装置、及び数値、文字、記号を入力するキーボードを備えて構成される。なお、マウス装置の他トラックボール装置など他のポインティングデバイスを使用することができる。また、画像表示装置40は、液晶表示装置(LCD)の他プラズマディスプレイ、CRTを使用することができる。   The scanning electron microscope 10 includes a control device 100, an input device 30, and an image display device 40. The control device 100 generates a scanning signal of the deflection coil 15 and a control signal of the objective lens 16, and also displays a scanning electron microscope image (SEM image) in synchronization with the signal from the detector 20 and the scanning signal. It is displayed on the device 40. The input device 30 also receives various setting values designated by the operator for the control device 100, that is, scanning setting values for scanning the electron beam, and display setting values for designating the enlarged image display region in the image display device. input. In this example, the input device 30 includes a mouse device that operates by designating coordinates on an image displayed on the image display device 40, and a keyboard that inputs numerical values, characters, and symbols. In addition to the mouse device, other pointing devices such as a trackball device can be used. The image display device 40 can use a plasma display or CRT in addition to a liquid crystal display (LCD).

走査電子顕微鏡10では、試料18から発生した2次電子、反射電子などの荷電粒子19が検出器20で検出される。この検出器20からの信号は、制御装置100により前記偏向コイル15の走査信号と同期処理され走査電子顕微鏡像(SEM像)が画像表示装置40に表示される   In the scanning electron microscope 10, charged particles 19 such as secondary electrons and reflected electrons generated from the sample 18 are detected by a detector 20. The signal from the detector 20 is synchronized with the scanning signal of the deflection coil 15 by the control device 100 and a scanning electron microscope image (SEM image) is displayed on the image display device 40.

本実施形態に係る走査電子顕微鏡10は、画像表示装置40に低倍率の観察画像を表示する第1ウインドウと高倍率の観察画像を表示する第2ウインドウを重ねて表示する。図2は実施形態例に係る表示装置における第1ウインドウ及び第2ウインドウの寸法及び位置を示す模式図、図3は同じく試料における第1走査領域及び第2走査領域の寸法及び位置を示す模式図である。   The scanning electron microscope 10 according to the present embodiment displays on the image display device 40 a first window that displays a low-magnification observation image and a second window that displays a high-magnification observation image. FIG. 2 is a schematic diagram showing dimensions and positions of the first window and the second window in the display device according to the embodiment. FIG. 3 is a schematic diagram showing dimensions and positions of the first scanning area and the second scanning area in the sample. It is.

画像表示装置40には、図2に示すように、第1ウインドウ51と第2ウインドウ52とが表示される。以下、第1ウインドウ51の表示寸法をHL×VLとし、第2ウインドウ52の寸法を第1ウインドウ51より小さいHh×Vhとし、第2ウインドウ52の中心位置が、第1ウインドウ51の中心位置を第1ウインドウの中央O1を原点とするH−V座標系の点(Vc,Hc)に位置するものとする。   As shown in FIG. 2, a first window 51 and a second window 52 are displayed on the image display device 40. Hereinafter, the display size of the first window 51 is HL × VL, the size of the second window 52 is Hh × Vh smaller than the first window 51, and the center position of the second window 52 is the center position of the first window 51. It is assumed to be located at a point (Vc, Hc) in the HV coordinate system with the center O1 of the first window as the origin.

また、試料18の面上には、図3に示すように、低倍率画像を取得するための第1走査領域61と、高倍率画像を取得するための第2走査領域62が設定される。なお、図3には、倍利率が異なる3種類の第2走査領域62、63、64が表示されている。図3では、符号62で示した走査領域の倍率を2、符号63で示した走査領域の倍率を4、符号64で示した走査領域の倍率を8として示している。以下、第1走査領域61の大きさをXL×YLとし、倍率2の第2走査領域62の大きさをXH×YHとし、第2走査領域62の中心位置が、第1走査領域61の中心O2を原点としたX−Y座標系の点(Xc,Yc)に位置するものとする。なお、倍率4の第2走査領域63及び倍率8の第2走査領域の大きさは、倍率に従って小さく設定される。   Further, as shown in FIG. 3, a first scanning region 61 for acquiring a low magnification image and a second scanning region 62 for acquiring a high magnification image are set on the surface of the sample 18. In FIG. 3, three types of second scanning regions 62, 63, and 64 having different double interest rates are displayed. In FIG. 3, the magnification of the scanning area indicated by reference numeral 62 is indicated as 2, the magnification of the scanning area indicated by reference numeral 63 is indicated by 4, and the magnification of the scanning area indicated by reference numeral 64 is indicated by 8. Hereinafter, the size of the first scanning region 61 is XL × YL, the size of the second scanning region 62 with a magnification of 2 is XH × YH, and the center position of the second scanning region 62 is the center of the first scanning region 61. It is assumed that it is located at a point (Xc, Yc) in the XY coordinate system with O2 as the origin. Note that the sizes of the second scanning region 63 with a magnification of 4 and the second scanning region with a magnification of 8 are set smaller according to the magnification.

本例に係る走査電子顕微鏡10では、第1走査領域61で得られる画像を第1ウインドウ51に表示し、第2走査領域62で得られる画像を第2ウインドウ52に表示する。そして、第2走査領域62は入力装置30からの指定により第1走査領域61中の任意の位置に移動して、第2ウインドウ52は、第1ウインドウ51中の対応する位置に表示される。   In the scanning electron microscope 10 according to this example, an image obtained in the first scanning region 61 is displayed in the first window 51, and an image obtained in the second scanning region 62 is displayed in the second window 52. Then, the second scanning area 62 is moved to an arbitrary position in the first scanning area 61 by the designation from the input device 30, and the second window 52 is displayed at a corresponding position in the first window 51.

また、第1走査領域61の大きさは、低倍率として取得する画像の倍率に応じて設定される。さらに、上述したように、第2走査領域62の大きさは高倍率として取得する低倍率画像に対する倍率に応じて設定される。   The size of the first scanning area 61 is set according to the magnification of the image acquired as a low magnification. Furthermore, as described above, the size of the second scanning region 62 is set according to the magnification for the low-magnification image acquired as the high magnification.

さらに、本実施の形態に係る走査電子顕微鏡10では、第2ウインドウ52の大きさを任意に設定することができる。即ち、第2ウインドウ52の寸法は、倍率を固定したまま変更することができ、この第2ウインドウ52の大きさの変更に伴い、第2走査領域62の大きさも変更される。   Furthermore, in the scanning electron microscope 10 according to the present embodiment, the size of the second window 52 can be arbitrarily set. That is, the size of the second window 52 can be changed while the magnification is fixed, and the size of the second scanning region 62 is also changed with the change of the size of the second window 52.

そのため、制御装置100は、偏向コイル15に走査信号として、低倍率画像を取得するための第1走査領域61を走査させる第1走査信号S1、及び高倍率画像を表示させるための第2走査領域62を走査させる第2走査信号S2を1フレーム毎に交互に出力する。なお、第1走査信号S1及び第2走査信号S2は1フレーム毎に限らず任意のフレーム毎に出力できる。   Therefore, the control device 100 uses the deflection coil 15 as a scanning signal to scan the first scanning region 61 for scanning the first scanning region 61 for acquiring a low magnification image, and the second scanning region for displaying the high magnification image. The second scanning signal S2 for scanning 62 is alternately output every frame. The first scanning signal S1 and the second scanning signal S2 can be output not only for each frame but for each arbitrary frame.

また、制御装置100は、画像表示装置40に第1走査領域61の拡大画像を表示する第1ウインドウ51に表示する第1画像信号、及び第2走査領域62の画像を第2ウインドウ52に表示する第2画像信号を生成すると共に、前記表示装置で前記第1ウインドウ51中に第2ウインドウ52を重ねて表示するよう前記第1画像信号及び第2画像信号を合成して画像信号として出力する。   In addition, the control device 100 displays the first image signal displayed in the first window 51 that displays the enlarged image of the first scanning region 61 on the image display device 40 and the image of the second scanning region 62 on the second window 52. A second image signal to be generated, and the first image signal and the second image signal are combined and displayed as an image signal so that the second window 52 is superimposed on the first window 51 on the display device. .

さらに、入力装置30は、画像表示装置40の表示画像の位置を指定することにより、設定値を入力するマウス装置と、倍率等の数値及び文字記号を入力できるキーボードを備えて構成され、前記第1走査領域61及び第2走査領域62を特定する走査設定値と、画像表示装置40における第1ウインドウ51及び第2ウインドウ52の倍率、大きさ、位置を指定する表示設定値を出力する。   Further, the input device 30 includes a mouse device for inputting a setting value by designating a position of a display image of the image display device 40, and a keyboard for inputting a numerical value such as a magnification and a character symbol. A scanning setting value that specifies the first scanning area 61 and the second scanning area 62 and a display setting value that specifies the magnification, size, and position of the first window 51 and the second window 52 in the image display device 40 are output.

なお、入力装置30のマウス装置は、初期値として第1走査領域61の大きさ及び試料における走査位置が設定された状態で、第1ウインドウ51内を指定することにより、第2走査領域62の第1走査領域61における座標(Xc,Yc)及び走査範囲(XH,YH)を指定することができる。これにより、他、第2ウインドウ52の第1ウインドウ51における表示位置及び表示範囲を指定する表示設定値が出力される   Note that the mouse device of the input device 30 designates the inside of the first window 51 in a state where the size of the first scanning region 61 and the scanning position in the sample are set as initial values. The coordinates (Xc, Yc) and the scanning range (XH, YH) in the first scanning area 61 can be designated. As a result, a display setting value for designating the display position and display range of the second window 52 in the first window 51 is output.

次に走査電子顕微鏡10の制御について詳細に説明する。図4は実施形態に係る走査電子顕微鏡の制御系の構成を示すブロック図、図5は実施形態に係る走査電子顕微鏡の操作制御装置と画像表示制御装置の構成を示すブロック図、図6は同じく走査信号の波形を示すものであり、(a)は水平走査信号を示す概略図、(b)は垂直走査信号を示す概略図である。なお、図6では、作図の都合上、水平走査数を実際より少なく図示している。   Next, the control of the scanning electron microscope 10 will be described in detail. 4 is a block diagram showing the configuration of the control system of the scanning electron microscope according to the embodiment, FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the operation control device and the image display control device of the scanning electron microscope according to the embodiment, and FIG. The waveform of a scanning signal is shown, (a) is the schematic which shows a horizontal scanning signal, (b) is the schematic which shows a vertical scanning signal. In FIG. 6, for the convenience of drawing, the number of horizontal scans is smaller than the actual number.

制御装置100は、図4に示すように、偏向コイル15に走査信号を出力する走査駆動装置110と、走査駆動装置110を制御する走査制御装置120と、検出器20の信号のノイズ処理及びAD変換処理等をする信号処理装置130と、信号処理装置130からの信号を受け画像表示装置40の表示画像データを生成する画像表示制御装置140と、対物レンズ16に接続されオートフォーカス処理を行うオートフォーカス装置150と、自動画質調整を行う画質調整装置160と、試料台21の駆動制御を行う試料台制御装置170とを備える。これらのオートフォーカス装置150及び画質調整装置160は表示されている第1ウインドウ51又は第2ウインドウ52を指定することにより、指定された指定されたウインドウの画像を最適な状態に調整できる。   As shown in FIG. 4, the control device 100 includes a scan drive device 110 that outputs a scan signal to the deflection coil 15, a scan control device 120 that controls the scan drive device 110, and noise processing and AD of the signal from the detector 20. A signal processing device 130 that performs conversion processing, an image display control device 140 that receives a signal from the signal processing device 130 and generates display image data of the image display device 40, and an auto that is connected to the objective lens 16 and performs autofocus processing. A focus device 150, an image quality adjustment device 160 that performs automatic image quality adjustment, and a sample stage control device 170 that performs drive control of the sample stage 21 are provided. By specifying the displayed first window 51 or second window 52, the autofocus device 150 and the image quality adjustment device 160 can adjust the image of the designated designated window to an optimum state.

走査駆動装置110は、図5に示すように、走査制御装置120の制御の下、水平走査信号を発生する水平走査信号発生装置111と、垂直走査信号を発生する垂直走査信号発生装置112とを備える。   As shown in FIG. 5, the scanning drive device 110 includes a horizontal scanning signal generation device 111 that generates a horizontal scanning signal and a vertical scanning signal generation device 112 that generates a vertical scanning signal under the control of the scanning control device 120. Prepare.

走査制御装置120は、図5に示すように、第1走査設定記憶部121と、第2走査設定記憶部122と、走査切換装置123とを備えて構成される。第1走査設定記憶部121は、低倍率画像を取得するための第1走査信号を発生するためのデータが格納される、第2走査設定記憶部122は、高倍率画像を取得するための第2走査信号を発生するためのデータが格納される。   As shown in FIG. 5, the scan control device 120 includes a first scan setting storage unit 121, a second scan setting storage unit 122, and a scan switching device 123. The first scan setting storage unit 121 stores data for generating a first scan signal for acquiring a low-magnification image. The second scan setting storage unit 122 stores a first scan signal for acquiring a high-magnification image. Data for generating two scanning signals is stored.

走査切換装置123は、第1走査設定記憶部121及び第2走査設定記憶部122の設定値を、画像表示装置の1フレーム毎に切り換える。これにより、走査駆動装置110は、図6に示すように、水平走査信号(図6(a))と、垂直走査信号(図6(b))とを出力する。図6に示した例では、第1走査信号S1と、第2走査信号S2とが1フレーム毎に交互に出力している。なお、この例では、走査切換装置123は、各走査信号を1フレーム数毎に交互に出力するようにしているが、この設定は自由に変更できる。即ち、第1走査信号S1を所定のフレーム数出力した後、第2走査信号S2を所定のフレーム数だけ出力する、例えば第1走査信号S1を1フレーム出力したのち、複数フレームにわたり第2走査信号S2を出力することができる。   The scan switching device 123 switches the setting values in the first scan setting storage unit 121 and the second scan setting storage unit 122 for each frame of the image display device. As a result, the scanning drive device 110 outputs a horizontal scanning signal (FIG. 6A) and a vertical scanning signal (FIG. 6B) as shown in FIG. In the example shown in FIG. 6, the first scanning signal S1 and the second scanning signal S2 are alternately output for each frame. In this example, the scan switching device 123 alternately outputs each scan signal for each frame number, but this setting can be freely changed. That is, after outputting the first scanning signal S1 by a predetermined number of frames, the second scanning signal S2 is output by a predetermined number of frames. For example, after outputting the first scanning signal S1 by one frame, the second scanning signal is output over a plurality of frames. S2 can be output.

画像表示制御装置140は、図5に示すように、画像生成装置141と、出力切換装置142と、第1画像メモリである低倍率画像メモリ143と、第2画像メモリである高倍率画像メモリ144と、画像合成装置145とから構成される。画像生成装置141は、信号処理装置130からの検出器20の信号と、前記走査制御装置120から交互に出力される第1走査信号S1及び第2走査信号S2とに基づいて第1走査領域61の低倍率画像及び第2走査領域62の高倍率画像を交互に出力する。   As shown in FIG. 5, the image display control device 140 includes an image generation device 141, an output switching device 142, a low-magnification image memory 143 that is a first image memory, and a high-magnification image memory 144 that is a second image memory. And an image composition device 145. The image generation device 141 includes a first scanning region 61 based on the signal of the detector 20 from the signal processing device 130 and the first scanning signal S1 and the second scanning signal S2 that are alternately output from the scanning control device 120. The low magnification image and the high magnification image of the second scanning region 62 are alternately output.

低倍率画像メモリ143は、画像生成装置141が出力する第1走査領域61の第1画像信号を低倍率画像として格納する。また、高倍率画像メモリ144は、画像生成装置141が出力する第2走査領域62の第2画像信号を高倍率画像として格納する。出力切換装置142は、画像生成装置141の出力を低倍率画像メモリ143及び高倍率画像メモリ144に切り換えて出力する。画像合成装置145は、低倍率画像メモリ143が格納した低倍率画像と高倍率画像メモリ144が格納した高倍率画像を合成し、第1ウインドウ51に低倍率画像を、第2ウインドウに高倍率画像を表示する画像信号を出力する。   The low-magnification image memory 143 stores the first image signal of the first scanning area 61 output from the image generation device 141 as a low-magnification image. Further, the high-magnification image memory 144 stores the second image signal of the second scanning area 62 output from the image generation device 141 as a high-magnification image. The output switching device 142 switches the output of the image generation device 141 to the low magnification image memory 143 and the high magnification image memory 144 and outputs the result. The image composition device 145 combines the low-magnification image stored in the low-magnification image memory 143 and the high-magnification image stored in the high-magnification image memory 144, the low-magnification image in the first window 51, and the high-magnification image in the second window. An image signal for displaying is output.

このような制御装置100は、本実施の形態例に係る走査電子顕微鏡10では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しており、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、前記各装置の処理、設定及び波形生成等の機能を実現する。   In the scanning electron microscope 10 according to the present embodiment, such a control device 100 is constituted by a computer having a CPU, HDD, RAM, ROM, and various IO interfaces, and software stored in the HDD and ROM. Are executed by the CPU using the RAM as a work area, thereby realizing functions such as processing, setting, and waveform generation of each device.

次に、制御装置100の基本的動作について説明する。以下、画像表示装置40に第1ウインドウ51としてHL×VLの範囲に低倍率画像を表示し、その一部のHh×Vhの範囲を第2ウインドウ52として高倍画像を表示する場合(図2参照)について説明する。本実施形態では、低倍率画像及び高倍率画像を同時に表示するため、図3に示すように、試料上の所定位置に設定されたXL×YLの第1走査領域61と、この第1走査領域61内に設定されたXH×YHの第2走査領域62を画像表示装置40の表示フレーム毎に交互に走査する。   Next, the basic operation of the control device 100 will be described. Hereinafter, a low-magnification image is displayed as a first window 51 on the image display device 40 in a range of HL × VL, and a high-magnification image is displayed as a second window 52 in a part of the Hh × Vh range (see FIG. 2). ). In the present embodiment, in order to simultaneously display a low-magnification image and a high-magnification image, as shown in FIG. 3, an XL × YL first scanning area 61 set at a predetermined position on the sample, and the first scanning area The XH × YH second scanning area 62 set in 61 is alternately scanned for each display frame of the image display device 40.

ここで、画面の大きさと試料上の走査領域の大きさの比HL/XL=VL/YLが第1ウインドウ51に表示される低倍率画像の倍率となり、これは、通常の走査電子顕微鏡の倍率となる。   Here, the ratio HL / XL = VL / YL between the size of the screen and the size of the scanning area on the sample is the magnification of the low-magnification image displayed in the first window 51, which is the magnification of a normal scanning electron microscope. It becomes.

第2ウインドウ52に高倍率画像を表示するとき、第1ウインドウ51に表示した低倍率画像と同じピクセル密度で画面上に表示する場合、第1ウインドウ51と第2ウインドウ52とが重なって、第1ウインドウ51の隠れている部分の画像も撮像するとすれば、撮像する総ピクセル数は、低倍像と高倍像の表示画像の面積の合計に比例した値になる。   When displaying a high-magnification image in the second window 52, when displaying on the screen at the same pixel density as the low-magnification image displayed in the first window 51, the first window 51 and the second window 52 overlap, If an image of a hidden portion of one window 51 is also captured, the total number of pixels to be captured is a value proportional to the total area of the display images of the low magnification image and the high magnification image.

例えば、高倍の画像の表示範囲を低倍側の1/4とすれば、高倍側の画像の面積は、1/16となる。両画像の更新時間は、総ピクセル数に比例するので上記場合の画像更新時間は、低倍像だけの場合の1+1/16=17/16となる。   For example, if the display range of the high-magnification image is 1/4 of the low-magnification side, the area of the high-magnification image is 1/16. Since the update time of both images is proportional to the total number of pixels, the image update time in the above case is 1 + 1/16 = 17/16 in the case of only a low-magnification image.

本実施形態では、高倍側の表示面積をある程度の値に抑えておけば、画像更新時間を第1ウインドウ51の表示に必要な時間に比して、殆ど増加させることなく低倍率画像及び高倍率画像を同時に表示できる。この関係は、高倍率側の画像の倍率に依存しないので、高倍側の画像が何倍であっても同じである。これに対して、いわゆるデジタルズームを使用して同じ機能を実現する場合、高倍部分だけ切り出しても実用になりうるピクセル密度で低倍側画像の全ピクセルを撮像することになるので低倍像に対する高倍像の倍率に応じたピクセル数を撮像する必要があり画像更新時間が極端に長くなる。例えば高倍側を低倍側の4倍とすれば総ピクセル数は、4×4=16倍となり画像更新時間が16倍となり、実用的ではない。   In this embodiment, if the display area on the high-magnification side is suppressed to a certain value, the low-magnification image and the high-magnification image are hardly increased compared to the time required for displaying the first window 51, as compared with the time required for displaying the first window 51. Images can be displayed simultaneously. This relationship does not depend on the magnification of the image on the high magnification side, and is the same regardless of the magnification of the image on the high magnification side. On the other hand, when the same function is realized using so-called digital zoom, all pixels of the low-magnification side image are captured at a pixel density that can be practically obtained by cutting out only the high-magnification part. It is necessary to capture the number of pixels corresponding to the magnification of the image, and the image update time becomes extremely long. For example, if the high magnification side is set to 4 times the low magnification side, the total number of pixels is 4 × 4 = 16 times, and the image update time is 16 times, which is not practical.

高倍率画像を撮像するため、図3に示すように試料上の低倍画像の注目する範囲を細かく走査することになるが、高倍側を走査する大きさは、画面上に表示する高倍画像の大きさに比例し、低倍像に対する倍率に反比例した値になる。   In order to capture a high-magnification image, the target area of the low-magnification image on the sample is finely scanned as shown in FIG. 3, but the size of scanning on the high-magnification side is the size of the high-magnification image displayed on the screen. The value is proportional to the size and inversely proportional to the magnification for the low magnification image.

また、低倍率像に対する高倍率像の倍率をM、高倍側走査幅をXH×YHとすれば、
XH=XL×Hh/HL/M
YH=YL×Vh/VL/M
となる。
If the magnification of the high-magnification image relative to the low-magnification image is M and the high-magnification side scanning width is XH × YH,
XH = XL × Hh / HL / M
YH = YL × Vh / VL / M
It becomes.

高倍率の観察像を得たい試料上の位置は、図2に示す表示画面上の高倍画像表示領域HhxVhをマウス装置でドラッグしての移動で選択する。このとき、マウス装置から得られるHc,Vcに応じて、図6に示すように、第1走査信号S1の中心値からXc,Ycだけ変化させて第2走査信号S2を生成すれば、図3の試料上で、中心位置Xc,Ycに設定された第2走査領域62を走査できる。   The position on the sample from which a high-magnification observation image is desired is selected by moving the high-magnification image display area HhxVh on the display screen shown in FIG. At this time, if the second scanning signal S2 is generated by changing the center value of the first scanning signal S1 by Xc and Yc according to Hc and Vc obtained from the mouse device, as shown in FIG. The second scanning region 62 set at the center position Xc, Yc can be scanned on the sample.

また、高倍率側画像を表示する第2ウインドウ52の大きさ(視野の大きさ)は、第2ウインドウ52の(HhxVh)の周囲をドラッグして指定する。このとき、画面から得られる値Hh,Vhに応じて図6の第2走査信号S2の振幅XH,YHを変化させればよい。これにより、図3の試料上の第2走査領域62の(XH×YH)の範囲を走査することになる。   The size of the second window 52 (the size of the field of view) for displaying the high-magnification side image is specified by dragging around (HhxVh) of the second window 52. At this time, the amplitudes XH and YH of the second scanning signal S2 in FIG. 6 may be changed according to the values Hh and Vh obtained from the screen. Thereby, the (XH × YH) range of the second scanning region 62 on the sample in FIG. 3 is scanned.

なお、低倍率画像に対する高倍率画像の倍率は、高倍率画像の表示領域の大きさを保ったまま第2走査信号S2の振幅を縮小することにより、その振幅に反比例して倍率を変更できる。このとき、第2走査領域は、図3中の第2走査領域63、第2走査領域64のように縮小される。この設定は例えばキーボードから数値を入力したり、マウス装置のホイールを操作したりすることで行うことができる。   The magnification of the high-magnification image relative to the low-magnification image can be changed in inverse proportion to the amplitude of the second scanning signal S2 by reducing the amplitude of the second scanning signal S2 while maintaining the size of the display area of the high-magnification image. At this time, the second scanning region is reduced like the second scanning region 63 and the second scanning region 64 in FIG. This setting can be performed, for example, by inputting a numerical value from a keyboard or operating a wheel of a mouse device.

次に実施形態に係る走査電子顕微鏡10の操作手順について説明する。走査電子顕微鏡10での試料の観察に際しては、まず低倍率画像の設定を行う。低倍率画像の設定は、通常の走査電子顕微鏡で試料を観察する場合と同じである。これにより、第1走査設定記憶部121にXL,YL、HL,VLが設定され、画像表示装置40に表示された第1ウインドウ51に第1走査領域の低倍率画像が表示される。次にこの状態で、画像表示装置40の第2ウインドウ52に第2走査領域62の高倍率画像を表示する。   Next, an operation procedure of the scanning electron microscope 10 according to the embodiment will be described. When observing a sample with the scanning electron microscope 10, first, a low-magnification image is set. The setting of the low-magnification image is the same as the case of observing the sample with a normal scanning electron microscope. As a result, XL, YL, HL, and VL are set in the first scan setting storage unit 121, and a low-magnification image of the first scan area is displayed in the first window 51 displayed on the image display device 40. Next, in this state, a high-magnification image of the second scanning region 62 is displayed on the second window 52 of the image display device 40.

図7は高倍率画像の表示手順を示すフローチャートである。まず、高倍率画像の表示状態を指定する。これは3種類の設定、即ち低倍率画像に対する高倍率画像の倍率(×2、×4、×8等)の指定、高倍率画像の表示位置の指定、高倍率画像のウインドウの寸法の指定から実行する処理を選択することにより行う(ステップST21)。この選択は、マウス装置や、キーボードで所定の操作をすることにより行い、また処理の選択や各条件の設定は後に変更することができる(ステップST28)。   FIG. 7 is a flowchart showing a procedure for displaying a high-magnification image. First, the display state of the high-magnification image is designated. This is based on three types of settings, that is, designation of the magnification of the high-magnification image (x2, x4, x8, etc.) relative to the low-magnification image, designation of the display position of the high-magnification image, and designation of the window size of the high-magnification image This is performed by selecting a process to be executed (step ST21). This selection is performed by performing a predetermined operation with a mouse device or a keyboard, and the selection of processing and the setting of each condition can be changed later (step ST28).

高倍率画像の倍率の設定は、倍率Mをキーボードからキー入力することにより行う(ステップST22)。これにより、高倍率画像の倍率Mが設定される(ステップST23)。この倍率の指定は、マウスホイールの操作によっても行うことができる。   The magnification of the high-magnification image is set by inputting the magnification M from the keyboard (step ST22). Thereby, the magnification M of the high-magnification image is set (step ST23). This magnification can also be specified by operating the mouse wheel.

高倍率画像の表示位置の指定は、高倍率画像を表示する第2ウインドウ52をマウスでドラッグして所望の位置に移動することにより行う(ステップST24)。これにより、第2走査設定記憶部122に値Hc,Vc、Xc,Ycが設定される(ステップST25)。   The designation of the display position of the high-magnification image is performed by dragging the second window 52 displaying the high-magnification image with a mouse and moving it to a desired position (step ST24). Thereby, the values Hc, Vc, Xc, Yc are set in the second scanning setting storage unit 122 (step ST25).

高倍率画像のウインドウ寸法の指定は、高倍率画像を表示する第2ウインドウ52の周囲の輪郭線をマウスでドラッグしてその大きさを変更することにより行う(ステップST26)。これにより、第2走査設定記憶部122に値Hh,Vh、XH,YHが設定される(ステップST27)。   The window size of the high-magnification image is designated by dragging the outline around the second window 52 displaying the high-magnification image with the mouse and changing the size (step ST26). Thereby, the values Hh, Vh, XH, and YH are set in the second scan setting storage unit 122 (step ST27).

以上の処理が行われると、走査制御装置120から走査駆動装置110に、第1走査設定記憶部121及び第2走査設定記憶部122に格納された設定情報が交互に出力され、走査駆動装置110は、第1走査信号S1及び第2走査信号S2を交互に生成する。これにより、検出器20で検出された試料からの信号に基づいて画像表示制御装置140が画像表示装置40の第1ウインドウ51に第1走査領域61の低倍率画像を、第2ウインドウ52に第2走査領域62の高倍率画像を表示する(ステップST29)。この走査電子顕微鏡10では、入力装置30からの高倍率画像取得の条件変更は、直ちに処理され、画像表示装置40にはこの条件変更に伴う画像がリアルタイムで表示される。   When the above processing is performed, the setting information stored in the first scan setting storage unit 121 and the second scan setting storage unit 122 is alternately output from the scan control device 120 to the scan drive device 110, and the scan drive device 110. Generates the first scanning signal S1 and the second scanning signal S2 alternately. Thereby, based on the signal from the sample detected by the detector 20, the image display control device 140 displays the low-magnification image of the first scanning region 61 in the first window 51 of the image display device 40 and the second window 52 of the second. A high-magnification image of the two scanning area 62 is displayed (step ST29). In the scanning electron microscope 10, the condition change for acquiring a high-magnification image from the input device 30 is immediately processed, and an image associated with the condition change is displayed on the image display device 40 in real time.

第2ウインドウ52表示の条件変更に伴う撮像画像及び走査信号の変化を具体的に説明する。この例は、第2ウインドウの表示の範囲を広げる処理を行った場合である(図7中のステップST26、ステップST27)。図8は実施例に係る走査顕微鏡における試料及び撮影画像と走査信号との関係を示す模式図、図9は同じく走査電子顕微鏡における設定変更に伴う試料及び撮影画像と走査信号との関係を示す模式図である。   The change in the captured image and the scanning signal accompanying the change in the conditions of the second window 52 display will be specifically described. This example is a case where processing for expanding the display range of the second window is performed (step ST26 and step ST27 in FIG. 7). FIG. 8 is a schematic diagram illustrating the relationship between the sample and the captured image and the scanning signal in the scanning microscope according to the embodiment, and FIG. 9 is a schematic diagram illustrating the relationship between the sample and the captured image and the scanning signal in accordance with the setting change in the scanning electron microscope. FIG.

図8に示す例は、試料の第1走査領域71と第2走査領域72に第1走査信号S1及び第2走査信号S2に基づいて走査を行ったとき、第1ウインドウ81に第1走査領域71の低倍率画像を表示し、第2ウインドウ82に第2走査領域72の高倍率画像を表示している。この状態で、図8中で第2ウインドウ82の周囲の輪郭線をマウス装置でドラッグして、図9中の第2ウインドウ83のように垂直方向及び水平方向に大きくする。すると、第2走査信号S2の垂直方向及び水平方向の振幅、Xa1、Ya1からXa2,Ya2に大きくなり、それに伴い、第2ウインドウ83に当該拡大した範囲の高倍率像が表示される。   In the example shown in FIG. 8, when the first scanning region 71 and the second scanning region 72 of the sample are scanned based on the first scanning signal S1 and the second scanning signal S2, the first scanning region is displayed in the first window 81. 71, and a high-magnification image of the second scanning region 72 is displayed in the second window 82. In this state, the outline around the second window 82 in FIG. 8 is dragged with the mouse device so that it is enlarged in the vertical and horizontal directions as in the second window 83 in FIG. Then, the vertical and horizontal amplitudes of the second scanning signal S2 increase from Xa1, Ya1 to Xa2, Ya2, and accordingly, a high-magnification image of the enlarged range is displayed on the second window 83.

次に第2ウインドウ52で表示された高倍率画像の中心位置を変更することなく画像表示装置40の全面に高倍率画像を表示させる場合について説明する。図10は走査電子顕微鏡の画像表示方法を示すフローチャートである。このため、制御装置100は、入力装置30からの指示、例えば特定キーの押下があったとき、以下の処理を行う。   Next, a case where a high-magnification image is displayed on the entire surface of the image display device 40 without changing the center position of the high-magnification image displayed in the second window 52 will be described. FIG. 10 is a flowchart showing an image display method of the scanning electron microscope. For this reason, the control device 100 performs the following processing when an instruction from the input device 30, for example, a specific key is pressed.

まず、画像表示装置40の第1ウインドウ51に低倍率画像を、第2ウインドウ52に高倍率画像を表示する(ステップS31)。次いで、第1ウインドウ51に表示された低倍率画像中をマウス装置でダブルクリックして選択する(ステップST32)。すると、走査制御装置120の第2走査設定記憶部122にXH=XL/M、YH=YL/M、Xc=Xc(変更せず)、Yc=Yc(変更せず)、Hh=HL、Vh=VL、Vc=0、Hc=0が設定され(ステップST33)、画像表示装置の表示画面に寸法HL×VLのウインドウが表示され、このウインドウに前記指定個所をそのままの位置に配置した状態で、第2ウインドウ52が第1ウインドウ51の大きさに拡大され高倍率画像が表示される(ステップST34)。   First, a low-magnification image is displayed on the first window 51 and a high-magnification image is displayed on the second window 52 of the image display device 40 (step S31). Next, the low magnification image displayed in the first window 51 is selected by double clicking with the mouse device (step ST32). Then, XH = XL / M, YH = YL / M, Xc = Xc (no change), Yc = Yc (no change), Hh = HL, Vh in the second scan setting storage unit 122 of the scan control device 120. = VL, Vc = 0, and Hc = 0 are set (step ST33), and a window of size HL × VL is displayed on the display screen of the image display device, and the specified location is placed in this window as it is. The second window 52 is enlarged to the size of the first window 51, and a high-magnification image is displayed (step ST34).

次に走査電子顕微鏡の焦点及び画質の調整について説明する。図11は実施形態に係る走査電子顕微鏡の焦点調整及び画質調整を示すフローチャートである。本実施形態に係る走査電子顕微鏡10は、高倍率画像又は低倍率画像の一方の画像が最適に表示できるよう焦点及び画質調整を行う。図10は実施形態に係る走査電子顕微鏡の画像表示方法を示すフローチャートである。この例ではオートフォーカス装置150による焦点調節及び画質調整装置160による画質調節を、選択した一方の倍率に最適なものとする。   Next, the focus and image quality adjustment of the scanning electron microscope will be described. FIG. 11 is a flowchart showing focus adjustment and image quality adjustment of the scanning electron microscope according to the embodiment. The scanning electron microscope 10 according to the present embodiment performs focus and image quality adjustment so that one of the high-magnification image and the low-magnification image can be optimally displayed. FIG. 10 is a flowchart showing an image display method of the scanning electron microscope according to the embodiment. In this example, the focus adjustment by the autofocus device 150 and the image quality adjustment by the image quality adjustment device 160 are optimum for one of the selected magnifications.

まず、前述した手順により、画像表示装置40の第1ウインドウ51に低倍率画像を、第2ウインドウ52に高倍率画像を表示する(ステップS41)。次いで、マウス装置あるいはキーボードを操作することにより、焦点調節及び画質調節を行う一方の倍率を選択する(ステップST42)。そして、この指示をオートフォーカス装置150及び画質調整装置160に入力することにより、オートフォーカス装置150及び画質調整装置160は選択した倍率の画像を解析し、この解析結果に基づいて公知の手法で焦点調節(ステップST43)及び画質調節を行う(ステップST44)。   First, according to the procedure described above, a low-magnification image is displayed on the first window 51 and a high-magnification image is displayed on the second window 52 of the image display device 40 (step S41). Next, by operating the mouse device or the keyboard, one magnification for performing focus adjustment and image quality adjustment is selected (step ST42). Then, by inputting this instruction to the autofocus device 150 and the image quality adjustment device 160, the autofocus device 150 and the image quality adjustment device 160 analyze the image of the selected magnification, and based on the analysis result, the focus is obtained by a known method. Adjustment (step ST43) and image quality adjustment are performed (step ST44).

以上説明したように、本実施形態に係る走査電子顕微鏡10によれば、試料18上での電子線13は2つの走査領域をフレーム毎に交互に走査され、画像表示装置40には低倍率像を表示する第1ウインドウ51とこの第1ウインドウに重ねて高倍率画像を表示する第2ウインドウ52とが良好に表示される。また、入力装置30で画像表示装置40に表示された第1ウインドウ51の画像上の位置を指定及び操作するだけで、第2ウインドウ52で表示される高倍率像の試料上及び画面上での位置や表示範囲を変更することができ、低高両倍率の観察画像を短い更新時間で安定して得ることができる。このため、高倍率の観察画像を高い自由度で表示することができる共に、良好な操作性で高倍率とする所望の観察位置を素早く探査できる。   As described above, according to the scanning electron microscope 10 according to the present embodiment, the electron beam 13 on the sample 18 is scanned alternately in the two scanning regions for each frame, and the image display device 40 has a low-magnification image. The first window 51 that displays the image and the second window 52 that displays the high-magnification image superimposed on the first window are displayed favorably. In addition, the high magnification image displayed on the second window 52 on the sample and on the screen can be simply specified and operated on the image of the first window 51 displayed on the image display device 40 by the input device 30. The position and display range can be changed, and an observation image with both low and high magnifications can be stably obtained in a short update time. Therefore, a high-magnification observation image can be displayed with a high degree of freedom, and a desired observation position with a high magnification can be quickly searched with good operability.

10 走査電子顕微鏡
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
21 試料台
30 入力装置
40 画像表示装置
51 第1ウインドウ
52 第2ウインドウ
61 第1走査領域
62、63、64 第2走査領域
71 第1走査領域
72 第2走査領域
81 第1ウインドウ
82 第2ウインドウ
83 第2ウインドウ
100 制御装置
110 走査駆動装置
111 水平走査信号発生装置
112 垂直走査信号発生装置
120 走査制御装置
121 第1走査設定記憶部
122 第2走査設定記憶部
123 走査切換装置
130 信号処理装置
140 画像表示制御装置
141 画像生成装置
142 出力切換装置
143 低倍率画像メモリ
144 高倍率画像メモリ
145 画像合成装置
150 オートフォーカス装置
160 画質調整装置
170 試料台制御装置
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 21 Sample stage 30 Input device 40 Image display device 51 First window 52 First 2 window 61 1st scanning area 62, 63, 64 2nd scanning area 71 1st scanning area 72 2nd scanning area 81 1st window 82 2nd window 83 2nd window 100 Controller 110 Scan driver 111 Generation of horizontal scanning signal Device 112 Vertical scanning signal generator 120 Scan control device 121 First scan setting storage unit 122 Second scan setting storage unit 123 Scan switching device 130 Signal processing device 140 Image display control device 141 Image generation device 142 Output switching device 143 Low magnification image Memory 144 High magnification image memory 145 150 autofocus device 160 image-quality adjusting apparatus 170 sample stage controller

Claims (7)

荷電ビームを発生する荷電ビーム源と、前記荷電ビームを走査信号に基づいて試料上の走査領域で2次元走査する偏向コイルと、前記走査信号を出力する走査制御装置と、前記試料からの荷電粒子を検出して検出信号を出力する検出器と、画像信号に基づいて観察画像を表示する表示装置と、前記走査信号及び前記検出信号に基づいて前記画像信号を出力する画像表示制御装置と、前記走査信号及び前記画像信号を生成するための設定値を入力する入力装置と、を備えた荷電ビーム装置において、
前記走査制御装置は、前記走査信号として、第1走査領域を走査させる第1走査信号、及び該第1走査領域内に位置し該第1領域より小さいサイズの第2走査領域を走査させる第2走査信号を1又は複数フレーム毎に交互に出力し、
前記画像表示制御装置は、前記表示装置に前記第1走査領域の拡大画像を表示する第1ウインドウに表示する第1画像信号、及び前記第2走査領域の画像を第2ウインドウに表示する第2画像信号を生成すると共に、前記表示装置で前記第1ウインドウに前記第2ウインドウを重ねて表示するよう前記第1画像信号及び第2画像信号を合成して前記画像信号として出力し、
前記入力装置は、前記表示装置の表示画像の位置を指定することにより、前記設定値として、前記第2走査領域の前記試料における走査位置及び走査範囲を指定する走査設定値、及び前記第2ウインドウの前記表示装置における表示位置及び表示範囲を指定する表示設定値を出力することを特徴とする荷電ビーム装置。
A charged beam source for generating a charged beam, a deflection coil for two-dimensionally scanning the charged beam in a scanning region on the sample based on a scanning signal, a scanning control device for outputting the scanning signal, and charged particles from the sample A detector that detects the detection signal and outputs a detection signal; a display device that displays an observation image based on the image signal; an image display control device that outputs the image signal based on the scanning signal and the detection signal; In a charged beam device comprising: an input device for inputting a set value for generating a scanning signal and the image signal;
The scanning control device scans a first scanning signal for scanning the first scanning region as the scanning signal, and a second scanning region located in the first scanning region and having a size smaller than the first region. The scanning signal is output alternately every one or a plurality of frames,
The image display control device displays a first image signal to be displayed on a first window for displaying an enlarged image of the first scanning region on the display device, and a second to display an image of the second scanning region on a second window. The image signal is generated, and the first image signal and the second image signal are combined and output as the image signal so that the display device displays the second window on the first window,
The input device designates a position of a display image of the display device, thereby setting, as the set value, a scan set value for designating a scan position and a scan range in the sample in the second scan region, and the second window A charged beam apparatus characterized by outputting a display setting value for designating a display position and a display range in the display apparatus.
前記入力装置が表示装置に表示された各ウインドウ上の座標を指定することにより試料上の座標を指定するマウス装置、トラックボール装置を含むポインティングデバイスであることを特徴とする請求項1に記載の荷電ビーム装置。   2. The pointing device according to claim 1, wherein the input device is a pointing device including a mouse device and a trackball device that designate coordinates on a sample by designating coordinates on each window displayed on a display device. Charged beam device. 前記画像表示制御装置が前記走査制御装置の走査信号の生成に対応して遅延なく前記画像信号を出力することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の荷電ビーム装置。   3. The charged beam apparatus according to claim 1, wherein the image display control device outputs the image signal without delay in response to generation of a scanning signal of the scanning control device. 前記操作制御装置が荷電粒子の焦点を自動的に調整するオートフォーカス装置を備え、
前記表示制御装置が前記表示装置の表示画質を自動的に調整する画質調整装置を備え、
表示した第1ウインドウ及び第2ウインドウの一方のウインドウに表示された画像に基づいて前記オートフォーカス装置及び前記画質調整装置の少なくとも一方を調整する調整手段を備えることを特徴とする調整手段を備えることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の荷電ビーム装置。
The operation control device includes an autofocus device that automatically adjusts the focus of charged particles,
The display control device comprises an image quality adjustment device for automatically adjusting the display image quality of the display device,
An adjusting means for adjusting at least one of the autofocus device and the image quality adjusting device based on an image displayed in one of the displayed first window and second window; The charged beam apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein:
前記入力装置は、前記第1ウインドウ及び前記第2ウインドウのうち指定した一方のウインドウの画像を前記表示装置の全面に表示させる設定値を前記表示制御装置及び前記画像表示装置に出力可能としたことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の荷電ビーム装置。   The input device can output to the display control device and the image display device a set value for displaying an image of one of the designated windows of the first window and the second window on the entire surface of the display device. The charged beam apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein: 入力装置で指定された試料上の走査領域を荷電ビームで2次元走査し、前記走査領域からの荷電粒子を検出して前記荷電ビームの走査信号と同期させて画像表示装置に観察画像を表示する荷電ビーム装置の画像表示方法において
試料の第1走査領域における所定倍率の第1観察画像を取得する工程と、
前記画像表示装置の第1ウインドウに前記第1観察画像を表示する工程と、
前記入力装置で、前記第1観察画像中における位置及び領域を指定して第2走査領域を設定する工程と、
前記第2走査領域の前記第1倍率より大きな倍率の第2観察像を取得する工程と、
前記画像表示装置に前記第2観察画像を描画する第2ウインドウを、前記第1ウインドウの表示と合成して表示する工程と、
を備えること特徴とする荷電ビーム装置の画像表示方法。
A scanning region on the sample designated by the input device is two-dimensionally scanned with a charged beam, charged particles from the scanning region are detected, and an observation image is displayed on the image display device in synchronization with the scanning signal of the charged beam. In the image display method of the charged beam apparatus, obtaining a first observation image at a predetermined magnification in the first scanning region of the sample;
Displaying the first observation image in a first window of the image display device;
Setting a second scanning region by designating a position and a region in the first observation image with the input device;
Obtaining a second observation image having a magnification larger than the first magnification of the second scanning region;
Displaying a second window for drawing the second observation image on the image display device in combination with the display of the first window;
An image display method for a charged beam apparatus.
前記第2観察像の中央位置及び倍率を保持して前記第2ウインドウを任意の大きさに拡大表示する工程を備えることを特徴とする請求項6に記載の荷電ビーム装置の画像表示方法。

The image display method of the charged beam apparatus according to claim 6, further comprising a step of enlarging and displaying the second window to an arbitrary size while maintaining a center position and a magnification of the second observation image.

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