JP3112548B2 - 荷電粒子ビーム装置における像信号処理方法 - Google Patents
荷電粒子ビーム装置における像信号処理方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、適切に荷電粒子ビーム
の焦点合わせや非点補正を行うことができる荷電粒子ビ
ーム装置における像信号処理方法に関する。
の焦点合わせや非点補正を行うことができる荷電粒子ビ
ーム装置における像信号処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１は従来の走査電子顕微鏡における焦
点合わせと非点補正を行う構成を示しており、１は電子
銃である。電子銃１から発生した電子ビームＥＢは、集
束レンズ２と対物レンズ３によって試料４上に細く集束
される。また、電子ビームＥＢは、偏向コイル５によっ
て偏向され、試料４上の電子ビームの照射位置は走査さ
れる。試料４への電子ビームの照射によって発生した２
次電子は、２次電子検出器６によって検出される。検出
器６の検出信号は、増幅器７によって増幅された後、ハ
イパスフィルタ８と陰極線管９に供給される。ハイパス
フィルタ８を通過した信号は、絶対値回路１０を経て積
分器１１に供給される。積分器１１の積分結果は、ＡＤ
変換器１２を介してピーク検出回路１３に供給される。
ピーク検出回路１３で検出されたヒーク値は、制御回路
１４に供給される。１５は操作盤であり、操作盤１５
は、制御回路１４に指示信号を送る。制御回路１４は、
対物レンズ３の駆動電源１６と偏向コイル５の駆動電源
１７、さらには、電子ビームの非点補正コイル１８の駆
動電源１９を制御する。このような構成の動作は次の通
りである。
点合わせと非点補正を行う構成を示しており、１は電子
銃である。電子銃１から発生した電子ビームＥＢは、集
束レンズ２と対物レンズ３によって試料４上に細く集束
される。また、電子ビームＥＢは、偏向コイル５によっ
て偏向され、試料４上の電子ビームの照射位置は走査さ
れる。試料４への電子ビームの照射によって発生した２
次電子は、２次電子検出器６によって検出される。検出
器６の検出信号は、増幅器７によって増幅された後、ハ
イパスフィルタ８と陰極線管９に供給される。ハイパス
フィルタ８を通過した信号は、絶対値回路１０を経て積
分器１１に供給される。積分器１１の積分結果は、ＡＤ
変換器１２を介してピーク検出回路１３に供給される。
ピーク検出回路１３で検出されたヒーク値は、制御回路
１４に供給される。１５は操作盤であり、操作盤１５
は、制御回路１４に指示信号を送る。制御回路１４は、
対物レンズ３の駆動電源１６と偏向コイル５の駆動電源
１７、さらには、電子ビームの非点補正コイル１８の駆
動電源１９を制御する。このような構成の動作は次の通
りである。
【０００３】通常の２次電子像を観察する場合、操作盤
１５からの指示信号に基づき、制御回路１４は駆動電源
１７を制御し、駆動電源１７から所定の走査信号が偏向
コイル５に供給され、試料４上の任意の領域が電子ビー
ムＥＢによって走査される。試料４への電子ビームの照
射によって発生した２次電子は、検出器６によって検出
される。その検出信号は、増幅器７を介して偏向コイル
５への走査信号と同期した陰極線管９に供給され、陰極
線管９には試料の任意の領域の２次電子像が表示され
る。
１５からの指示信号に基づき、制御回路１４は駆動電源
１７を制御し、駆動電源１７から所定の走査信号が偏向
コイル５に供給され、試料４上の任意の領域が電子ビー
ムＥＢによって走査される。試料４への電子ビームの照
射によって発生した２次電子は、検出器６によって検出
される。その検出信号は、増幅器７を介して偏向コイル
５への走査信号と同期した陰極線管９に供給され、陰極
線管９には試料の任意の領域の２次電子像が表示され
る。
【０００４】次に、通常の電子ビームの焦点合わせ動作
を行う場合について説明する。操作盤１５を操作し、焦
点合わせモードの指示を行うと、制御回路１４は、対物
レンズ３の駆動電源１６と偏向コイル５の駆動電源１７
とを制御する。この結果、駆動電源１６は対物レンズ３
にステップ状に変化する励磁電流を供給し、駆動電源１
７はステップ状の励磁電流の変化の都度、試料の所定領
域の走査を行うための走査信号を偏向コイル５に供給す
る。各ステップ状の励磁電流によるフォーカスの状態に
おける検出器６によって検出された２次電子信号は、増
幅器７によって増幅された後、ハイパスフィルタ８によ
って直流分が除去された後、絶対値回路１０によって正
の信号に変換させられる。絶対値回路１０の出力は、積
分器１１に供給され、対物レンズ３の各励磁ステップご
との１回の電子ビームの走査に基づく信号が積分され
る。積分器１１の積分値は、ＡＤ変換器１２によってデ
ィジタル信号に変換された後、ピーク検出回路１３に供
給される。
を行う場合について説明する。操作盤１５を操作し、焦
点合わせモードの指示を行うと、制御回路１４は、対物
レンズ３の駆動電源１６と偏向コイル５の駆動電源１７
とを制御する。この結果、駆動電源１６は対物レンズ３
にステップ状に変化する励磁電流を供給し、駆動電源１
７はステップ状の励磁電流の変化の都度、試料の所定領
域の走査を行うための走査信号を偏向コイル５に供給す
る。各ステップ状の励磁電流によるフォーカスの状態に
おける検出器６によって検出された２次電子信号は、増
幅器７によって増幅された後、ハイパスフィルタ８によ
って直流分が除去された後、絶対値回路１０によって正
の信号に変換させられる。絶対値回路１０の出力は、積
分器１１に供給され、対物レンズ３の各励磁ステップご
との１回の電子ビームの走査に基づく信号が積分され
る。積分器１１の積分値は、ＡＤ変換器１２によってデ
ィジタル信号に変換された後、ピーク検出回路１３に供
給される。
【０００５】ピーク検出回路１３においては、対物レン
ズ３の各励磁ステップごとに積分器１１の積分値を記憶
する。図２はこのときの記憶された積分値変化を示して
おり、縦軸が積分値、横軸が対物レンズ３の励磁強度で
ある。ピーク検出回路１３は、記憶された積分値の変化
曲線のピークの時の対物レンズ３の励磁強度を検出し、
その値は制御回路１４に供給される。制御回路１４は、
駆動電源１６を制御し、ピークの時の励磁強度に対物レ
ンズ３を設定し、このようにして焦点合わせ動作が行わ
れる。
ズ３の各励磁ステップごとに積分器１１の積分値を記憶
する。図２はこのときの記憶された積分値変化を示して
おり、縦軸が積分値、横軸が対物レンズ３の励磁強度で
ある。ピーク検出回路１３は、記憶された積分値の変化
曲線のピークの時の対物レンズ３の励磁強度を検出し、
その値は制御回路１４に供給される。制御回路１４は、
駆動電源１６を制御し、ピークの時の励磁強度に対物レ
ンズ３を設定し、このようにして焦点合わせ動作が行わ
れる。
【０００６】次に、通常の電子ビームの非点補正動作を
行う場合について説明する。操作盤１５を操作し、非点
補正モードの指示を行うと、制御回路１４は、非点補正
コイル１８の駆動電源１９と偏向コイル５の駆動電源１
７とを制御する。この結果、駆動電源１９は非点補正コ
イル１８にステップ状に変化する非点補正電流を供給
し、駆動電源１７はステップ状の非点補正電流の変化の
都度、試料の所定領域の走査を行うための走査信号を偏
向コイル５に供給する。各ステップ状の非点補正電流に
よる電子ビームの非点の状態における検出器６によって
検出された２次電子信号は、増幅器７によって増幅され
た後、ハイパスフィルタ８によって直流分が除去された
後、絶対値回路１０によって正の信号に変換させられ
る。絶対値回路１０の出力は、積分器１１に供給され、
非点補正コイル１８による各非点のステップごとの１回
の電子ビームの走査に基づく信号が積分される。積分器
１１の積分値は、ＡＤ変換器１２によってディジタル信
号に変換された後、ピーク検出回路１３に供給される。
行う場合について説明する。操作盤１５を操作し、非点
補正モードの指示を行うと、制御回路１４は、非点補正
コイル１８の駆動電源１９と偏向コイル５の駆動電源１
７とを制御する。この結果、駆動電源１９は非点補正コ
イル１８にステップ状に変化する非点補正電流を供給
し、駆動電源１７はステップ状の非点補正電流の変化の
都度、試料の所定領域の走査を行うための走査信号を偏
向コイル５に供給する。各ステップ状の非点補正電流に
よる電子ビームの非点の状態における検出器６によって
検出された２次電子信号は、増幅器７によって増幅され
た後、ハイパスフィルタ８によって直流分が除去された
後、絶対値回路１０によって正の信号に変換させられ
る。絶対値回路１０の出力は、積分器１１に供給され、
非点補正コイル１８による各非点のステップごとの１回
の電子ビームの走査に基づく信号が積分される。積分器
１１の積分値は、ＡＤ変換器１２によってディジタル信
号に変換された後、ピーク検出回路１３に供給される。
【０００７】ピーク検出回路１３においては、非点補正
コイル１８の各非点ステップごとに積分器１１の積分値
を記憶する。図３はこのときの記憶された積分値変化を
示しており、縦軸が積分値、横軸が非点補正コイル１８
への非点補正電流値である。ピーク検出回路１３は、記
憶された積分値の変化曲線のピークの時の非点補正電流
値を検出し、その値は制御回路１４に供給される。制御
回路１４は、ピークの時の非点補正電流が非点補正コイ
ル１８に供給されるように駆動電源１９を制御し、この
ようにして非点補正動作が行われる。
コイル１８の各非点ステップごとに積分器１１の積分値
を記憶する。図３はこのときの記憶された積分値変化を
示しており、縦軸が積分値、横軸が非点補正コイル１８
への非点補正電流値である。ピーク検出回路１３は、記
憶された積分値の変化曲線のピークの時の非点補正電流
値を検出し、その値は制御回路１４に供給される。制御
回路１４は、ピークの時の非点補正電流が非点補正コイ
ル１８に供給されるように駆動電源１９を制御し、この
ようにして非点補正動作が行われる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述した焦点合わせに
おいては、例えば、図４に示すように、試料の凹凸に方
向性がない場合には問題ないが、図５に示すように試料
の凹凸に方向性があると、最適な位置で焦点合わせや非
点の補正動作を行うことができなくなる。すなわち、図
５に示すように試料の凹凸が縦方向に伸びておりその伸
びた方向と電子ビームの非点による伸びの方向が一致し
ていると、非点があるにもかかわらず、その時に２次電
子の像信号の積分値が最大となり、焦点合わせが正確に
行われていない状態や非点が補正されていない状態で信
号処理上は最適補正が成されたことになってしまう。
おいては、例えば、図４に示すように、試料の凹凸に方
向性がない場合には問題ないが、図５に示すように試料
の凹凸に方向性があると、最適な位置で焦点合わせや非
点の補正動作を行うことができなくなる。すなわち、図
５に示すように試料の凹凸が縦方向に伸びておりその伸
びた方向と電子ビームの非点による伸びの方向が一致し
ていると、非点があるにもかかわらず、その時に２次電
子の像信号の積分値が最大となり、焦点合わせが正確に
行われていない状態や非点が補正されていない状態で信
号処理上は最適補正が成されたことになってしまう。
【０００９】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、その目的は、試料の表面形状に方向性がある場
合にも、正確に焦点合わせや非点補正を行うことができ
る荷電粒子ビームにおける像信号処理方法を実現するに
ある。
もので、その目的は、試料の表面形状に方向性がある場
合にも、正確に焦点合わせや非点補正を行うことができ
る荷電粒子ビームにおける像信号処理方法を実現するに
ある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明に基づく荷電粒子
ビーム装置における像信号処理方法は、荷電粒子ビーム
を試料上に集束するための集束レンズと、試料上の荷電
粒子ビームの照射位置を走査するための走査手段と、試
料への荷電粒子ビームの照射によって得られた信号を検
出する検出器とを備えた荷電粒子ビーム装置において、
検出器によって検出された信号を画像メモリに記憶さ
せ、画像メモリに記憶された各画素信号に対し、異なっ
た方向について境界を検出するための複数の境界検出空
間フィルタ演算を施し、その演算結果につき、画素絶対
値総和演算を行うようにしたことを特徴としている。
ビーム装置における像信号処理方法は、荷電粒子ビーム
を試料上に集束するための集束レンズと、試料上の荷電
粒子ビームの照射位置を走査するための走査手段と、試
料への荷電粒子ビームの照射によって得られた信号を検
出する検出器とを備えた荷電粒子ビーム装置において、
検出器によって検出された信号を画像メモリに記憶さ
せ、画像メモリに記憶された各画素信号に対し、異なっ
た方向について境界を検出するための複数の境界検出空
間フィルタ演算を施し、その演算結果につき、画素絶対
値総和演算を行うようにしたことを特徴としている。
【００１１】
【作用】本発明に基づく荷電粒子ビーム装置における像
信号処理方法は、像信号を画像メモリに記憶させ、画像
メモリに記憶された各画素信号に対し、異なった方向に
ついて境界を検出するための複数の境界検出空間フィル
タ演算を施し、その演算結果につき、画素絶対値総和演
算を行う。
信号処理方法は、像信号を画像メモリに記憶させ、画像
メモリに記憶された各画素信号に対し、異なった方向に
ついて境界を検出するための複数の境界検出空間フィル
タ演算を施し、その演算結果につき、画素絶対値総和演
算を行う。
【００１２】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図６は、本発明の方法を実施するための走
査電子顕微鏡の一例を示しており、図１に示した走査電
子顕微鏡と同一部分には同一番号を付してその詳細な説
明は省略する。図６の走査電子顕微鏡において、２次電
子検出器６の検出信号は、増幅器７によって増幅された
後、ＡＤ変換器２１に供給されてディジタル信号に変換
される。このＡＤ変換器２１の出力信号は、フレームメ
モリ２２に供給され記憶される。メモリ２２に記憶され
た各画素信号は、逐次読み出され、境界検出空間フィル
タ演算器２３に供給されて演算される。演算器２３の演
算結果は、画素絶対値総和演算器２４に供給されて総和
演算が行われ、総和演算結果は、ピーク検出回路２５に
供給される。このような構成の動作は次の通りである。
に説明する。図６は、本発明の方法を実施するための走
査電子顕微鏡の一例を示しており、図１に示した走査電
子顕微鏡と同一部分には同一番号を付してその詳細な説
明は省略する。図６の走査電子顕微鏡において、２次電
子検出器６の検出信号は、増幅器７によって増幅された
後、ＡＤ変換器２１に供給されてディジタル信号に変換
される。このＡＤ変換器２１の出力信号は、フレームメ
モリ２２に供給され記憶される。メモリ２２に記憶され
た各画素信号は、逐次読み出され、境界検出空間フィル
タ演算器２３に供給されて演算される。演算器２３の演
算結果は、画素絶対値総和演算器２４に供給されて総和
演算が行われ、総和演算結果は、ピーク検出回路２５に
供給される。このような構成の動作は次の通りである。
【００１３】まず、電子ビームの焦点合わせ動作を行う
場合について説明する。操作盤１７を操作し、焦点合わ
せモードの指示を行うと、制御回路１４は、対物レンズ
３の駆動電源１６と偏向コイル５の駆動電源１７とを制
御する。この結果、駆動電源１６は対物レンズ３にステ
ップ状に変化する励磁電流を供給し、駆動電源１７はス
テップ状の励磁電流の変化の都度、試料の所定領域の操
作を行うための走査信号を偏向コイル５に供給する。各
ステップ状の励磁電流によるフォーカスの状態における
検出器６によって検出された２次電子信号は、増幅器７
によって増幅された後、ＡＤ変換器２１によってディジ
タル信号に変換され、フレームメモリ２２に供給されて
記憶される。フレームメモリ２２には、偏向コイル５に
よる１回の試料の所定領域の走査に基づいて得られた検
出信号が記憶される。メモリ２２に記憶された各画素信
号は、逐次読み出され、境界検出空間フィルタ演算器２
３に供給される。この演算器は、０°，４５°，９０
°，１３５°方向の境界を検出するための４つの３×３
空間フィルタ演算器である。
場合について説明する。操作盤１７を操作し、焦点合わ
せモードの指示を行うと、制御回路１４は、対物レンズ
３の駆動電源１６と偏向コイル５の駆動電源１７とを制
御する。この結果、駆動電源１６は対物レンズ３にステ
ップ状に変化する励磁電流を供給し、駆動電源１７はス
テップ状の励磁電流の変化の都度、試料の所定領域の操
作を行うための走査信号を偏向コイル５に供給する。各
ステップ状の励磁電流によるフォーカスの状態における
検出器６によって検出された２次電子信号は、増幅器７
によって増幅された後、ＡＤ変換器２１によってディジ
タル信号に変換され、フレームメモリ２２に供給されて
記憶される。フレームメモリ２２には、偏向コイル５に
よる１回の試料の所定領域の走査に基づいて得られた検
出信号が記憶される。メモリ２２に記憶された各画素信
号は、逐次読み出され、境界検出空間フィルタ演算器２
３に供給される。この演算器は、０°，４５°，９０
°，１３５°方向の境界を検出するための４つの３×３
空間フィルタ演算器である。
【００１４】演算器２３は、まず、０°の境界を検出す
るための演算を行う。図７はこの演算の様子を示したも
ので、図７（ａ）は、フレームメモリ２２に記憶された
２次電子像である。この像の各画素信号は読み出され、
図７（ｂ）の０°の空間フィルタに基づく演算、すなわ
ち、良く知られているたたみ込み積分が施される。この
フィルタにより、演算された結果は図７（ｃ）に示すよ
うに、０°方向の境界が強調されたものとなる。この図
７（ｃ）の像信号は、画素絶対値総和演算器２４に供給
され、各画素の値の絶対値が求められると共に、１画面
分の画素の総和（積算値）が求められる。演算器２４で
求められた０°方向の境界が強調された像信号の総和
は、ピーク検出回路２５に供給されて記憶される。
るための演算を行う。図７はこの演算の様子を示したも
ので、図７（ａ）は、フレームメモリ２２に記憶された
２次電子像である。この像の各画素信号は読み出され、
図７（ｂ）の０°の空間フィルタに基づく演算、すなわ
ち、良く知られているたたみ込み積分が施される。この
フィルタにより、演算された結果は図７（ｃ）に示すよ
うに、０°方向の境界が強調されたものとなる。この図
７（ｃ）の像信号は、画素絶対値総和演算器２４に供給
され、各画素の値の絶対値が求められると共に、１画面
分の画素の総和（積算値）が求められる。演算器２４で
求められた０°方向の境界が強調された像信号の総和
は、ピーク検出回路２５に供給されて記憶される。
【００１５】同様にして、境界検出空間フィルタ演算器
２３は、図８（ａ），（ｂ），（ｃ）にそれぞれ示した
４５°，９０°，１３５°の空間フィルタを用いて、４
５°，９０°，１３５°の各方向の境界を検出し、各方
向の境界像信号はそれぞれが画素絶対値総和演算器２４
において総和が求められ、その値はピーク検出回路２５
に供給されて記憶される。このように、０°，４５°，
９０°，１３５°の４つの方向において対物レンズ３の
各励磁ステップごとに行われる１回の試料の所定領域の
走査ごとに、像信号から境界が検出され、更には、試料
の所定領域の走査ごとに画素絶対値総和演算が行われ
る。図９および図１０はこのような演算によって求めら
れた４つの方向ごとの演算結果を示しており、図９のケ
ースは電子ビームに非点がない場合、図１０のケースは
非点が存在する場合で、どちらのケースも横軸は対物レ
ンズ３の励磁強度，縦軸は画素絶対値総和である。な
お、図中、Ｚ０，Ｚ４５，Ｚ９０，Ｚ１３５は、それぞ
れ０°，４５°，９０°，１３５°の空間的フィルタを
用いて境界検出が行われ、さらに、演算器２４で演算さ
れた画素絶対値総和曲線を示している。
２３は、図８（ａ），（ｂ），（ｃ）にそれぞれ示した
４５°，９０°，１３５°の空間フィルタを用いて、４
５°，９０°，１３５°の各方向の境界を検出し、各方
向の境界像信号はそれぞれが画素絶対値総和演算器２４
において総和が求められ、その値はピーク検出回路２５
に供給されて記憶される。このように、０°，４５°，
９０°，１３５°の４つの方向において対物レンズ３の
各励磁ステップごとに行われる１回の試料の所定領域の
走査ごとに、像信号から境界が検出され、更には、試料
の所定領域の走査ごとに画素絶対値総和演算が行われ
る。図９および図１０はこのような演算によって求めら
れた４つの方向ごとの演算結果を示しており、図９のケ
ースは電子ビームに非点がない場合、図１０のケースは
非点が存在する場合で、どちらのケースも横軸は対物レ
ンズ３の励磁強度，縦軸は画素絶対値総和である。な
お、図中、Ｚ０，Ｚ４５，Ｚ９０，Ｚ１３５は、それぞ
れ０°，４５°，９０°，１３５°の空間的フィルタを
用いて境界検出が行われ、さらに、演算器２４で演算さ
れた画素絶対値総和曲線を示している。
【００１６】図９のケースは、電子ビームに非点収差が
ない場合で、いずれの像方向性評価値も最小錯乱円位置
で最大となっている。従って、各波形の中心位置ｆが正
確な最小錯乱円位置であり、ピーク検出回路２５は、こ
のピーク位置ｆのときの対物レンズ３の励磁強度を検出
し、その値は制御回路１４に供給される。制御回路１４
は、駆動電源１６を制御し、ピークの時の励磁強度に対
物レンズ３を設定し、このようにして焦点合わせ動作が
行われる。図１０の非点収差のあるケースでは、最小錯
乱円位置のアンダーフォーカス側とオーバーフォーカス
側で像の歪が直交した方向に出るので、像方向性評価値
が最小錯乱円位置を中心に、両方に分かれて最大値とな
る。従って、最大，最小のピークの中点、または、最も
離れた１組のピークの中点をフォーカス最小錯乱円位置
とする。例えば、ピーク検出回路２５は、外側のピーク
ｆ１とｆ２とを検出し、その中間位置ｆ０を正確なフォ
ーカス位置として検出する。ピーク検出回路２５で検出
されたｆ０の値は制御回路１４に供給され、制御回路１
４は、駆動電源１６を制御し、ｆ０の時の励磁強度に対
物レンズ３を設定し、焦点合わせを行う。図１１は図１
０のケース、すなわち、電子ビームに非点が存在する場
合の焦点合わせ動作における像の歪みを示している。図
１１において、左側の像は、図１０の最も左側のピーク
のフォーカス位置ｆ１における像を示し、右側の像は、
図１０の最も右側のピークのフォーカス位置ｆ２におけ
る像を示し、真中の像は、ｆ１とｆ２の中間位置ｆ０に
おける歪みのない像を示している。なお、左右の像中の
実線は、検出された境界を示している。
ない場合で、いずれの像方向性評価値も最小錯乱円位置
で最大となっている。従って、各波形の中心位置ｆが正
確な最小錯乱円位置であり、ピーク検出回路２５は、こ
のピーク位置ｆのときの対物レンズ３の励磁強度を検出
し、その値は制御回路１４に供給される。制御回路１４
は、駆動電源１６を制御し、ピークの時の励磁強度に対
物レンズ３を設定し、このようにして焦点合わせ動作が
行われる。図１０の非点収差のあるケースでは、最小錯
乱円位置のアンダーフォーカス側とオーバーフォーカス
側で像の歪が直交した方向に出るので、像方向性評価値
が最小錯乱円位置を中心に、両方に分かれて最大値とな
る。従って、最大，最小のピークの中点、または、最も
離れた１組のピークの中点をフォーカス最小錯乱円位置
とする。例えば、ピーク検出回路２５は、外側のピーク
ｆ１とｆ２とを検出し、その中間位置ｆ０を正確なフォ
ーカス位置として検出する。ピーク検出回路２５で検出
されたｆ０の値は制御回路１４に供給され、制御回路１
４は、駆動電源１６を制御し、ｆ０の時の励磁強度に対
物レンズ３を設定し、焦点合わせを行う。図１１は図１
０のケース、すなわち、電子ビームに非点が存在する場
合の焦点合わせ動作における像の歪みを示している。図
１１において、左側の像は、図１０の最も左側のピーク
のフォーカス位置ｆ１における像を示し、右側の像は、
図１０の最も右側のピークのフォーカス位置ｆ２におけ
る像を示し、真中の像は、ｆ１とｆ２の中間位置ｆ０に
おける歪みのない像を示している。なお、左右の像中の
実線は、検出された境界を示している。
【００１７】次に本発明に基づく非点補正動作について
説明する。操作盤１５を操作し、非点補正モードの指示
を行うと、制御回路１４は、非点補正コイル１８の駆動
電源１９と偏向コイル５の駆動電源１７とを制御する。
この結果、駆動電源１９は非点補正コイル１８のＸ方向
の非点補正コイルにステップ状に変化する非点補正電流
を供給し、駆動電源１７はステップ状の非点補正電流の
変化の都度、試料の所定領域の走査を行うための走査信
号を偏向コイル５に供給する。各ステップ状の非点補正
電流による電子ビームの非点の状態における検出器６に
よって検出された２次電子信号は、増幅器７によって増
幅された後、ＡＤ変換器２１によってディジタル信号に
変換され、フレームメモリ２２に供給されて記憶され
る。フレームメモリ２２には、偏向コイル５による１回
の試料の所定領域の走査に基づいて得られた検出信号が
記憶される。メモリ２２に記憶された各画素信号は、逐
次読み出され、境界検出空間フィルタ演算器２３に供給
される。この境界検出空間フィルタ演算器２３と画素絶
対値総和演算器２４における演算動作は、前述した焦点
合わせの際の動作と全く同じであり、その結果、０°，
４５°，９０°，１３５°の４つの方向において非点補
正コイル１８のステップ状の各非点補正電流ごとに行わ
れる１回の試料の所定領域の走査ごとに、像信号から境
界が検出され、更には、試料の所定領域の走査ごとに画
素絶対値総和演算が行われる。
説明する。操作盤１５を操作し、非点補正モードの指示
を行うと、制御回路１４は、非点補正コイル１８の駆動
電源１９と偏向コイル５の駆動電源１７とを制御する。
この結果、駆動電源１９は非点補正コイル１８のＸ方向
の非点補正コイルにステップ状に変化する非点補正電流
を供給し、駆動電源１７はステップ状の非点補正電流の
変化の都度、試料の所定領域の走査を行うための走査信
号を偏向コイル５に供給する。各ステップ状の非点補正
電流による電子ビームの非点の状態における検出器６に
よって検出された２次電子信号は、増幅器７によって増
幅された後、ＡＤ変換器２１によってディジタル信号に
変換され、フレームメモリ２２に供給されて記憶され
る。フレームメモリ２２には、偏向コイル５による１回
の試料の所定領域の走査に基づいて得られた検出信号が
記憶される。メモリ２２に記憶された各画素信号は、逐
次読み出され、境界検出空間フィルタ演算器２３に供給
される。この境界検出空間フィルタ演算器２３と画素絶
対値総和演算器２４における演算動作は、前述した焦点
合わせの際の動作と全く同じであり、その結果、０°，
４５°，９０°，１３５°の４つの方向において非点補
正コイル１８のステップ状の各非点補正電流ごとに行わ
れる１回の試料の所定領域の走査ごとに、像信号から境
界が検出され、更には、試料の所定領域の走査ごとに画
素絶対値総和演算が行われる。
【００１８】図１２はこのようにして求められた演算結
果を示しており、横軸がＸ方向の非点補正電流、縦軸が
画素絶対値総和である。図１２のケースでは、像は、非
点収差最適補正値の両側でエッジのはっきりした状態と
なって、それが互いに異なる方向の歪を生じている。従
って、各波形のピーク位置が異なっており、ピーク検出
回路２５は、外側のピークｘ１とｘ２とを検出し、その
中間位置ｘ０を最適な非点補正位置として検出する。ピ
ーク検出回路２５で検出されたｘ０の値は制御回路１４
に供給され、制御回路１４は、駆動電源１９を制御し、
ｘ０の時の非点補正電流を非点補正コイル１９のＸ方向
の非点補正コイルに供給する。次に、駆動電源１９は非
点補正コイル１８のＹ方向の非点補正コイルにステップ
状に変化する非点補正電流を供給し、前記したと同様な
ステップでＹ方向の非点補正動作を行う。図１３は図１
２のケース、すなわち、電子ビームに非点が存在する場
合の非点補正動作における像の歪みを示している。図１
３において、左側の像は、図１２の最も左側のピーク位
置ｘ１における像を、右側の像は、図１２の最も右側の
ピーク位置ｘ２における像を、真中の像は、ｘ１とｘ２
の中間位置ｘ０における非点のない像を示している。な
お、左右の像中の実線は、検出された境界を示してい
る。このようにして、Ｘ方向の非点収差の補正を行った
後、同様の手法でＹ方向の非点収差の補正が行われる。
果を示しており、横軸がＸ方向の非点補正電流、縦軸が
画素絶対値総和である。図１２のケースでは、像は、非
点収差最適補正値の両側でエッジのはっきりした状態と
なって、それが互いに異なる方向の歪を生じている。従
って、各波形のピーク位置が異なっており、ピーク検出
回路２５は、外側のピークｘ１とｘ２とを検出し、その
中間位置ｘ０を最適な非点補正位置として検出する。ピ
ーク検出回路２５で検出されたｘ０の値は制御回路１４
に供給され、制御回路１４は、駆動電源１９を制御し、
ｘ０の時の非点補正電流を非点補正コイル１９のＸ方向
の非点補正コイルに供給する。次に、駆動電源１９は非
点補正コイル１８のＹ方向の非点補正コイルにステップ
状に変化する非点補正電流を供給し、前記したと同様な
ステップでＹ方向の非点補正動作を行う。図１３は図１
２のケース、すなわち、電子ビームに非点が存在する場
合の非点補正動作における像の歪みを示している。図１
３において、左側の像は、図１２の最も左側のピーク位
置ｘ１における像を、右側の像は、図１２の最も右側の
ピーク位置ｘ２における像を、真中の像は、ｘ１とｘ２
の中間位置ｘ０における非点のない像を示している。な
お、左右の像中の実線は、検出された境界を示してい
る。このようにして、Ｘ方向の非点収差の補正を行った
後、同様の手法でＹ方向の非点収差の補正が行われる。
【００１９】以上本発明の一実施例を詳述したが、本発
明はこの実施例に限定されない。例えば、２次電子を検
出したが、反射電子を検出してもよい。また、実施例で
は、走査電子顕微鏡を例に説明したが、イオンビームを
用いた装置などにも本発明を適用することかできる。更
に、境界検出空間フィルタは、３×３の４方向検出用の
フィルタを用いたが、５×５あるいはそれ以上のフィル
タを用い、検出角度を小刻みにしても良い。また、境界
検出空間フィルタ演算や画素絶対値総和演算は、ハード
ウェアで行う必要はなく、全てソフトウェアで実行して
も良い。更には、焦点合わせや非点補正の際、最も外側
の１組のピークを用いたが、最大ピーク同志を用いた
り、最小ピーク同志を用いることは可能である。さらに
また、焦点合わせのため、対物レンズ３の励磁電流を調
整するようにしたが、対物レンズは固定して使用し、補
助レンズを用いてその補助レンズの励磁を変えるように
構成しても良い。
明はこの実施例に限定されない。例えば、２次電子を検
出したが、反射電子を検出してもよい。また、実施例で
は、走査電子顕微鏡を例に説明したが、イオンビームを
用いた装置などにも本発明を適用することかできる。更
に、境界検出空間フィルタは、３×３の４方向検出用の
フィルタを用いたが、５×５あるいはそれ以上のフィル
タを用い、検出角度を小刻みにしても良い。また、境界
検出空間フィルタ演算や画素絶対値総和演算は、ハード
ウェアで行う必要はなく、全てソフトウェアで実行して
も良い。更には、焦点合わせや非点補正の際、最も外側
の１組のピークを用いたが、最大ピーク同志を用いた
り、最小ピーク同志を用いることは可能である。さらに
また、焦点合わせのため、対物レンズ３の励磁電流を調
整するようにしたが、対物レンズは固定して使用し、補
助レンズを用いてその補助レンズの励磁を変えるように
構成しても良い。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に基づく荷
電粒子ビーム装置における像信号処理方法は、像信号を
画像メモリに記憶させ、画像メモリに記憶された各画素
信号に対し、異なった方向について境界を検出するため
の複数の境界検出空間フィルタ演算を施し、その演算結
果につき、画素絶対値総和演算を行うようにしたので、
試料の表面形状に方向性がある場合にも、正確にフォー
カス最小錯乱円位置や非点収差補正値を求めることがで
きる。
電粒子ビーム装置における像信号処理方法は、像信号を
画像メモリに記憶させ、画像メモリに記憶された各画素
信号に対し、異なった方向について境界を検出するため
の複数の境界検出空間フィルタ演算を施し、その演算結
果につき、画素絶対値総和演算を行うようにしたので、
試料の表面形状に方向性がある場合にも、正確にフォー
カス最小錯乱円位置や非点収差補正値を求めることがで
きる。
【図１】従来の走査電子顕微鏡を示す図である。
【図２】対物レンズの励磁強度と積分値との関係を示す
図である。
図である。
【図３】非点補正電流と積分値との関係を示す図であ
る。
る。
【図４】表面形状に方向性がない試料像を示す図であ
る。
る。
【図５】表面形状に方向性がある試料像を示す図であ
る。
る。
【図６】本発明の方法を実施するための走査電子顕微鏡
の一例を示す図である。
の一例を示す図である。
【図７】０°方向の境界検出空間フィルタ演算の様子を
示す図である。
示す図である。
【図８】４５°，９０°，１３５°の空間フィルタを示
す図である。
す図である。
【図９】画素絶対値総和演算器の演算結果を示す図であ
る。
る。
【図１０】画素絶対値総和演算器の演算結果を示す図で
ある。
ある。
【図１１】焦点合わせ動作における像の歪みを示す図で
ある。
ある。
【図１２】非点補正動作時の画素絶対値総和演算器の演
算結果を示す図である。
算結果を示す図である。
【図１３】非点補正動作における像の歪みを示す図であ
る。
る。
１ 電子銃 ２ 集束レンズ ３ 対物レンズ ４ 試料 ５ 偏向コイル ６ 検出器 ７ 増幅器 ９ 陰極線管 １２ ＡＤ変換器 １４ 制御回路 １５ 操作盤 １６ 駆動電源 １７ 駆動電源 １８ 非点補正コイル １９ 駆動電源 ２１ ＡＤ変換器 ２２ フレームメモリ ２３ 境界検出空間フィルタ演算器 ２４ 画素絶対値総和演算器 ２５ ピーク検出回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 37/21 G06F 17/10 H01J 37/153 H01J 37/22
Claims (3)
- 【請求項１】 荷電粒子ビームを試料上に集束するため
の集束レンズと、試料上の荷電粒子ビームの照射位置を
走査するための走査手段と、試料への荷電粒子ビームの
照射によって得られた信号を検出する検出器とを備えた
荷電粒子ビーム装置において、検出器によって検出され
た信号を画像メモリに記憶させ、画像メモリに記憶され
た各画素信号に対し、異なった方向について境界を検出
するための複数の境界検出空間フィルタ演算を施し、そ
の演算結果につき、画素絶対値総和演算を行うようにし
た荷電粒子ビーム装置における像信号処理方法。 - 【請求項２】 荷電粒子ビームを試料上に集束するため
の集束レンズと、試料上の荷電粒子ビームの照射位置を
走査するための走査手段と、試料への荷電粒子ビームの
照射によって得られた信号を検出する検出器と、試料上
の荷電粒子ビームの集束状態をステップ状に変化させる
手段とを備えた荷電粒子ビーム装置において、各集束状
態のときに試料の所定領域を荷電粒子ビームで走査し、
その際、検出器によって検出された信号を画像メモリに
記憶させ、画像メモリに記憶された各画素信号に対し、
異なった方向について境界を検出するための複数の境界
検出空間フィルタ演算を施し、その演算結果につき、画
素絶対値総和演算を行うようにし、各荷電粒子ビームの
集束状態ごとの画素絶対値総和演算に応じて荷電粒子ビ
ームの焦点合わせを行うようにした荷電粒子ビーム装置
における像信号処理方法。 - 【請求項３】 荷電粒子ビームを試料上に集束するため
の集束レンズと、試料上の荷電粒子ビームの照射位置を
走査するための走査手段と、試料への荷電粒子ビームの
照射によって得られた信号を検出する検出器と、荷電粒
子ビームの非点を補正するための非点補正手段と、非点
補正手段の値をステップ状に変化させる手段とを備えた
荷電粒子ビーム装置において、各非点補正値のときに試
料の所定領域を荷電粒子ビームで走査し、その際、検出
器によって検出された信号を画像メモリに記憶させ、画
像メモリに記憶された各画素信号に対し、異なった方向
について境界を検出するための複数の境界検出空間フィ
ルタ演算を施し、その演算結果につき、画素絶対値総和
演算を行うようにし、各非点補正値ごとの画素絶対値総
和演算に応じて荷電粒子ビームの非点補正を行うように
した荷電粒子ビーム装置における像信号処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04074088A JP3112548B2 (ja) | 1992-03-30 | 1992-03-30 | 荷電粒子ビーム装置における像信号処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04074088A JP3112548B2 (ja) | 1992-03-30 | 1992-03-30 | 荷電粒子ビーム装置における像信号処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05283028A JPH05283028A (ja) | 1993-10-29 |
| JP3112548B2 true JP3112548B2 (ja) | 2000-11-27 |
Family
ID=13537079
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04074088A Expired - Fee Related JP3112548B2 (ja) | 1992-03-30 | 1992-03-30 | 荷電粒子ビーム装置における像信号処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3112548B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08298088A (ja) * | 1995-02-28 | 1996-11-12 | Ebara Corp | 電子顕微鏡 |
| JP5763992B2 (ja) * | 2011-07-05 | 2015-08-12 | 日本電子株式会社 | 透過型電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡のデフォーカス量調整方法、プログラム及び情報記憶媒体 |
-
1992
- 1992-03-30 JP JP04074088A patent/JP3112548B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05283028A (ja) | 1993-10-29 |
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