JP4351108B2 - Semの収差自動補正方法及び収差自動補正装置 - Google Patents

Semの収差自動補正方法及び収差自動補正装置 Download PDF

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Description

本発明は、SEM(走査電子顕微鏡)の収差自動補正方法及び収差自動補正装置に関する。
SEMにおける像観察の場合、電子ビームの各種の収差による分解能の低減が問題になっている。この問題を解決するために、ドイツのCEOS社において、回転対称でない電場や磁場を用いて収差を補正する装置が開発されている。
従来のこの種の装置としては、例えばアンダーフォーカス又はオーバーフォーカスしたビームでその画像の検出を行ない、映像をフーリエ変換し、所定の演算処理を行なった後、更にフーリエ逆変換してプローブの輝度輪郭を検出する技術が知られている(例えば特許文献1参照)。また、レンズの光軸上に配置された観測対象物の光強度分布を求め、該光強度分布を微分して微分光強度分布を求め、該微分光強度分布の自己相関関数を求める技術が知られている(例えば特許文献2参照)。
特表2003−521801号公報(第6頁〜第11頁、図2) 特開平8−124838号公報(第3頁〜第6頁、図1)
しかしながら、前述した従来の装置では、極子と呼ばれる部分からなり、収差を補正するためにはそれぞれの極子に与える電圧を複雑に制御する必要がある。図8は、静電型12極子を12以下の静電型多極子として用いる方法を示す図である。図に示すように、U1〜U12までの極子をもっており、これら極子は、電源1〜8で駆動される駆動部9の駆動アンプA1〜A12から駆動される(磁場型12極子の場合も同様の構成である)。
図に示すように、1段につき12本の極子があり、12本の極子で静電場・双極子電場・四重極子電場・六極子電場・八極子電場を作ることができ、これらの組み合わせで収差を補正する。従って、収差を補正するには、これらの電場・磁場が電子線に与える影響を熟知した上で熟練した技術を持つ必要があるという問題がある。
また、このような装置は、多くの極子からなり、収差を補正するためには電圧を複雑に制御する必要がある。この作業を自動で行なう試みもあるが、画像のノイズ等によって自動的な制御が失敗することもあり、ある程度の技術があるオペレータにとっては手動で走査を行なう方が速いこともある。しかしながら、オペレータが手動で収差補正装置を制御する場合には、画像を見ながら収差の状態を推定する必要があり、この推定には長時間の経験と熟練が必要であった。
なお、前記特許文献1に記載された発明は、収差の測定方法のみが記載されており、コンピュータからフィードバックをかけて自動補正する構成は記載されていない。また、各種収差の測定については記載されているが、軸ずれやフォーカス合わせ等を前もって行なっておくべき手順についは記載されていない。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、収差補正に必要な軸ずれ補正・フォーカス合わせ等も含めて、収差の測定から補正装置に対する制御までをコンピュータで自動的に行なうことにより、収差補正装置に対する知識がない通常のユーザによっても収差補正を行なうことができるSEMの収差自動補正方法及び装置を提供することを目的としている。
請求項1記載の発明は、初期状態で得られる第1の画像と、電子線の断面がある方向を向いた線の状態にして得た第2の画像を得、更に第2の画像とは直角方向を向いた線の状態にして第3の画像を得、これら第2及び第3の画像に対して第1の画像を用いたデコンボリューションを行なうことによって電子線の軸ずれが画像の中心からどれだけずれているかを測定して、該ずれがなくなるようにSEMの対物レンズと収差補正装置の静電場にフィードバックをかける軸ずれ補正を行ない、次に、軸ずれの補正に続いて初期状態から収差補正装置の四重極電場の値を変えて元の状態よりアンダーフォーカスの状態で第1の画像を得、次に元の状態よりオーバーフォーカスの状態で第2の画像を得、これらの画像に対して自己相関演算を行なってこの自己相関画像のピークの幅に基づいてフォーカスのずれ具合を測定し、収差補正装置の四重極電場若しくは静電場と四重極磁場にフィードバックをかけるフォーカス合わせ補正を行ない、次に、初期状態から電子線の加速電圧を前後にすこしだけ振って2つの画像を得、加速電圧増減によって生じるフォーカスのずれを自己相関演算を行なってその結果に基づいて収差補正装置の静電場と四重極磁場にフィードバックかける色収差補正を行ない、次に、初期状態で得られる第1の画像と、収差補正装置の四重極電場の値を変えて元の状態よりアンダーフォーカスの状態にして第2の画像を得、更に前記四重極電場の値を変えて元の状態よりオーバーフォーカス状態にして第3の画像を得、第2及び第3の画像に対して第1の画像を用いたデコンボリューションを行ない、その結果に基づいて開口収差が小さくなるように収差補正装置の四重極電場、六極電場、八極電場にフィードバックをかける開口収差補正を行なうようにしたことを特徴とする。
請求項記載の発明は、走査電子顕微鏡と、該走査電子顕微鏡の画像信号を入力するインタフェースと、該走査電子顕微鏡を制御するインタフェースと、該走査電子顕微鏡の収差を補正する収差補正装置を制御するインタフェースと、これらインタフェースと接続され、各種の制御動作を行なうコンピュータと、を具備し、軸ずれを補正する軸ずれ補正手段と、焦点ずれを補正するフォーカス合わせ補正手段と、色収差を補正する色収差補正手段と、開口収差を補正する開口収差補正手段と、をコンピュータ内部に持つことを特徴とする。
請求項記載の発明は、前記軸ずれ補正手段は、初期状態で得られる第1の画像と、電子線の断面がある方向を向いた線の状態にして得た第2の画像を得、更に第2の画像とは直角方向を向いた線の状態にして第3の画像を得、第2及び第3の画像に対して第1の画像を用いたデコンボリューションを行なうことによって電子線の軸ずれが画像の中心からどれだけずれているかを測定して、該ずれがなくなるようにSEMの対物レンズと収差補正装置の静電場にフィードバックをかける軸ずれ補正を行なうことを特徴とする。
請求項記載の発明は、前記フォーカス合わせ補正手段は、軸ずれの補正に続いて初期状態から収差補正装置の収差補正装置の四重極電場の値を変えて元の状態よりアンダーフォーカスの状態で第1の画像を得、次に元の状態よりオーバーフォーカスの状態で第2の画像を得、これらの画像に対して自己相関演算を行なってこの自己相関画像のピークの幅に基づいてフォーカスのずれ具合を測定し、収差補正装置の四重極電場若しくは静電場と四重極磁場にフィードバックをかけるフォーカス合わせ補正を行なうことを特徴とする。
請求項記載の発明は、前記色収差補正手段は、初期状態から電子線の加速電圧を前後にすこしだけ振って2つの画像を得、加速電圧増減によって生じるフォーカスのずれを自己相関演算を行なってその結果に基づいて収差補正装置の静電場と四重極磁場にフィードバックかける色収差補正を行なうことを特徴とする。
請求項6記載の発明は、前記開口収差補正手段は、初期状態で得られる第1の画像と、収差補正装置の四重極電場の値を変えて元の状態よりアンダーフォーカスの状態にして第2の画像を得、更に前記四重極電場の値を変えて元の状態よりオーバーフォーカス状態にして第3の画像を得、第2及び第3の画像に対して第1の画像を用いたデコンボリューションを行ない、その結果に基づいて開口収差が小さくなるように収差補正装置の四重極電場、六極電場、八極電場にフィードバックをかける開口収差補正を行なうことを特徴とする。
請求項1記載の発明によれば、SEMにおいて、先ず軸ずれ補正を行ない、次にフォーカス合わせ補正を行ない、次に色収差補正を行ない、最後に開口収差補正をコンピュータで自動的に行なうようにすることで、収差補正装置に関する知識がない通常のユーザによっても収差補正を行なうことができる。
請求項記載の発明によれば、コンピュータ内に軸ずれ補正手段と、フォーカス合わせ補正手段と、色収差補正手段と、開口収差補正手段とを設けることにより、各収差を自動的に行なうことで、収差補正装置に関する知識がない通常のユーザによっても収差補正を行なうことができる。
請求項記載の発明によれば、軸ずれ補正手段が、電子線の断面がある方向を向いた線の状態にして得られた第2の画像と、電子線の断面が第2の画像とは直角方向を向いた線の状態にして得られた第3の画像に対してデコンボリューションを行ない、その結果に基づいて収差補正装置にフィードバックをかけて、軸ずれ補正を行なうことができる。
請求項記載の発明によれば、フォーカス合わせ補正手段が、元の状態よりアンダーフォーカスの状態で第1の画像を得、元の状態よりオーバフォーカスの状態で第2の画像を得、これらの画像に対して自己相関演算を行なうことにより、その結果に基づいて収差補正装置にフィードバックをかけて、フォーカス合わせを行なうことができる。
請求項記載の発明によれば、色収差補正手段が、初期状態から電子線の加速電圧を前後少しだけ振ってやって2つの画像を得、得られた画像に自己相関演算を行ない、その結果に基づいて前記収差補正装置にフィードバックをかけて、色収差を補正することができる。
請求項記載の発明によれば、開口収差補正手段が、初期状態で得られる第1の画像と、元の状態よりアンダーフォーカス状態にして得られる第2の画像と、元の状態よりオーバーフォーカス状態にして得られる第3の画像とを求めて、第2及び第3の画像に対して第1の画像を用いたデコンボリューションを行ない、その結果に基づいて収差補正装置にフィードバックをかけて、開口収差を補正することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を詳細に説明する。
図1は本発明の一実施の形態例を示す構成図である。図において、1はSEMである。SEM1において、2は電子線を集束・偏向する電子光学系、3はSEMに関する各種の収差を補正するための収差補正装置、4は試料(図示せず)に電子線を結像させるための対物レンズ(OL)である。5は試料に入射した電子線により試料表面から放射される信号から画像を生成する画像生成装置である。
10はSEM1の収差補正制御を行なうコンピュータ、11は該コンピュータ10に付属する表示部である。該表示部11としては、例えばCRTや液晶表示装置等が用いられる。6は電子光学系2とコンピュータ10間に接続され、コンピュータ10から電子光学系を制御するための信号ケーブル、7は収差補正装置3とコンピュータ10間に接続され、コンピュータ10から収差補正装置3を制御するための信号ケーブル、8は画像生成装置5とコンピュータ10間を接続する画像取り込み用ケーブルである。
このように構成されたシステムにおいて、コンピュータ10は、軸ずれ補正手段と、フォーカス合わせ補正手段と、色収差補正手段と、開口収差補正手段とを内蔵している。これら軸ずれ補正手段と、フォーカス合わせ補正手段と、色収差補正手段と、開口収差補正手段とはハードウェアで実現することもできるが、ソフトウェアで実現する方が実現が容易である。以下、各補正手段はソフトウェア(プログラム)で実現した場合について説明する。
本発明では、コンピュータ10では、本発明によるソフトウェアが動作し、SEM1とのインタフェース(通信用ケーブル)6を介してSEM1を制御する。SEM1においては、試料に入射された電子ビームに基づく画像信号が検出され、画像生成装置5によって画像に変換される。生成された画像は、インタフェース(画像取り込み用ケーブル)8を介してコンピュータ10に取り込まれる。コンピュータ10では、軸ずれ補正ソフトウェア、フォーカス合わせソフトウェア、色収差補正ソフトウェア、開口収差補正ソフトウェアが動作し、得られた画像信号に対して画像処理を行なって収差・軸ずれ・デフォーカス・非点を測定し、インタフェース(信号ケーブル)7を通じて収差補正装置3を制御し、収差を補正する。
図2は本発明方法の動作フローを示す図である。SEMが持つ各種の収差を補正するためには、先ず軸ずれを補正しておく必要がある。そこで、本発明では先ず軸ずれ補正を行ない(ステップ1)、次にフォーカス合わせを行ない(ステップ2)、次に色収差補正を行ない(ステップ3)、最後に開口収差補正を行なう(ステップ4)。以下、各補正工程について説明する。
(1)軸ずれ補正
オペレータが収差補正の開始をコンピュータ10に指示すると、コンピュータ10はまず自動的に電子線の軸ずれを測定して補正する。この作業は、具体的には以下のように行なわれる。先ず、初期の状態で画像を得る。この画像をIfとする。次に、収差補正装置3の双極子電場(互いに反対になる電圧をもつ2つの極子によって作られる電場)の値を操作して、電子線の断面をある方向を向いた線の状態にした上で画像を得る。この画像をIuとする。更に、双極子電場の値を変えて電子線の断面がIuの時とは直角方向を向いた線の状態になるようにした上で画像を得る。この画像をIoとする。
図3は得られる電子線による像の変化を示す図である。今、試料の画像が(a)に示すようなものであるとすると、初期の状態で得られる像Ifは(a)に似た画像となる。Iuは(b)に示すような画像となり、Ioは(c)に示すような画像となる。(a)に示すような構造を持つ試料を、断面が右下がりの形状の電子線で観察した場合の像が(b)に示す画像であり、断面が右上がりの形状の電子線で観察した場合の像が(c)に示す画像である。
今、これら画像If、Iu、Ioをフーリエ変換したものをそれぞれFf、Fu、Foとする。一般にフーリエ変換の式は、例えば、ψ(x)をf(t)のフーリエ変換という時、ψ(x)はf(t)に対して以下のように表される。
Figure 0004351108
Ff、Fu、Foが求まったら、Fu/Ff、Fo/Ffを演算する。次に、このようにして求まったらFu/Ff、Fo/Ffを更にフーリエ変換して、IuとIoの時の電子線の断面図Pu、Poを得る。一般に、このようにして2度フーリエ変換を行なうことをデコンボリーションという。
図4は電子線の断面(図中黒く塗られた部分)を示す図である。(a)がPu、(b)がPoである。軸ずれ補正ソフトウェアは、このようにして計算した電子線の断面図Pu、Poから輝度の最も高い点が画像の中心からどれだけずれているかを測定する。図4中の矢印が中心からのずれ量を示す。コンピュータ10は、このずれがなくなるように、SEM1の対物レンズ4と収差補正装置3の静電場にフィードバックをかける。
このようにすれば、軸ずれ補正ソフトウェアが、電子線の断面がある方向を向いた線の状態にして得られた第2の画像と、電子線の断面が第2の画像とは直角方向を向いた線の状態にして得られた第3の画像とに対して、初期状態で得られる第1の画像を用いたデコンボリューションを行ない、その結果に基づいて収差補正装置にフィードバックをかけて、軸ずれ補正を行なうことができる。
(2)フォーカス合わせ
コンピュータ10は、軸ずれの補正に続いてフォーカス合わせソフトウェアにより自動的にフォーカス合わせを行なう。この作業は以下のように行なわれる。
先ず、初期状態から四重極電場の値を変えて元の状態よりアンダーフォーカスの状態にし画像を得る。この画像をGuとする。更に、四重極電場の値を変えて元の状態よりオーバーフォーカスの状態にし画像を得る。この画像をGoとする。ここで、アンダーフォーカスとは、電子線のクロスオーバー点が試料の後方にできる状態をいい、オーバーフォーカスとは、電子線のクロスオーバー点が試料の前方にできる状態をいう。これらの画像の自己相関像を計算すると、像の中心に輝度のピークが現れる。自己相関関数は、f(t)をある関数として、f(t)よりもわずかにずらした関数をf(t+t´)とした時に、次式で表される。
Figure 0004351108
一般に、自己相関のこのピークの幅はフォーカスを測る指標である。即ち、フォーカスが合っている場合はピークの幅は狭くなり、フォーカスがずれるほどピークの幅は広がる。元の状態でフォーカスが合っている場合には、前記GuとGoの自己相関像のピークの幅は同じ値となるが、元の状態でフォーカスが合っていない場合には、GuとGoの自己相関像のピークの幅は異なるものとなる。そのため、これらのピークの幅同士を引き算した値をフォーカスのずれと見なすことができる。
フォーカス合わせソフトウェアは、このようにして元の状態でのフォーカスのずれ具合を測定し、収差補正装置3の四重極電場若しくは静電場と四重極磁場にフィードバックをかけてフォーカスのずれをなくす。
このようにすれば、フォーカス合わせソフトウェアが、元の状態よりアンダーフォーカスの状態で第1の画像を得、元の状態よりオーバーフォーカスの状態で第2の画像を得、これらの画像に対して自己相関演算を行なうことにより、その結果に基づいて収差補正装置にフィードバックをかけて、フォーカス合わせを行なうことができる。
(3)色収差補正
コンピュータ10はフォーカス合わせに続いて、色収差補正ソフトウェアを用いて自動的に色収差の補正を行なう。この作業は以下のように行なわれる。
この補正は、電子線の加速電圧を変化させると、電圧の違いによってフォーカス位置が異なる点に着目してなされたものである。先ず、初期状態から電子線の加速電圧を少し増やして像を得る。この像をHuとする。次に、初期状態から電子線の加速電圧を少し減らして像を得る。この像をHoとする。ここでは、加速電圧の増減によって生じるフォーカスのずれを、前記(2)のフォーカス合わせの時と同じようにして自己相関像によって求める。
若し、元の状態で色収差がなければ、HuとHoでデフォーカスの具合は同じであるが、色収差があればデフォーカスの具合が異なる。そこで、コンピュータ10の色収差補正ソフトウェアは、このようにして元の状態での色収差を測定し、収差補正装置3の静電場と四重極磁場にフィードバックをかけて、色収差を補正する。
このように、色収差補正ソフトウェアが、初期状態から電子線の加速電圧を前後すこしだけ振ってやって2つの画像を得、得られた画像に自己相関演算を行ない、その結果に基づいて前記収差補正装置にフィードバックをかけて、色収差を補正することができる。
(4)開口収差補正
開口収差補正は球面収差を含み、その他にレンズの中心からのずれに加えて方向成分を含む。コンピュータの開口収差補正ソフトウェアは、色収差補正に続いて、自動的に開口収差の補正を行なう。この作業は開口収差補正ソフトウェアを用いて以下のように行なわれる。
先ず、初期の状態で画像を得る。この画像(第1の画像)をJfとする。次に、収差補正装置3の四重極電場の値を変えて、元の状態よりアンダーフォーカスの状態にして画像を得る。この画像(第2の画像)をJuとする。更に、四重極電場の値を変えて元の状態よりオーバーフォーカスの状態にして画像を得る。この画像(第3の画像)をJoとする。第2の画像Ju及び第3の画像Joに対して第1の画像Jfを用いたデコンボリーションを行なう。
これら、3つの像から、軸ずれ補正で説明したのと同様にアンダーフォーカスでの電子線の断面図Kuとオーバーフォーカスでの電子線の断面図Koを計算する。このKuとKoとで同じ一つの方向に画像が伸びているなら、それは軸上コマ収差に起因するものであるので、同じ方向で画像の伸び具合を比較することで軸上コマ収差の度合いを測ることができる。これら2つの像が90°回転した方向に伸びているなら、それは非点に起因するものである。よって90°ずれた方向の画像の伸び具合を比較することで、非点の度合いを測定することができる。ここで、3つの方向に画像が伸びているなら、それは三回対称な二次の収差に起因する。よってKu若しくはKo若しくはその両方で三つの方向に画像が伸びているかどうかを測定することで、三回対称な二次収差の度合いを測定することができる。三次の収差がない場合は、KuとKoの両方で輝度の重心付近が同程度にやや暗くなる。よって、KuとKoで輝度の重心付近のプロファイルを計測し、そのプロファイルの曲率の差をとることで、三次の収差の度合いとすることができる。
コンピュータ10の開口収差補正ソフトウェアは、元の状態での開口収差を測定し、収差補正装置3の四重極電場・六極電場・八極電場にフィードバックをかけて、開口収差を補正する。
このように、開口収差補正ソフトウェアが、初期状態で得られる第1の画像と、元の状態よりアンダーフォーカス状態にして得られる第2の画像と、元の状態よりオーバーフォーカス状態にして得られる第3の画像とを求めて、第2及び第3の画像に対して第1の画像を用いたデコンボリューションを行ない、その結果に基づいて収差補正装置にフィードバックをかけて、開口収差を補正することができる。
以上、述べたような各収差補正を連続して行なうことで、収差補正装置に関する知識がない通常のユーザによっても通常のSEMのフォーカス調整等を行なうのみで、自動的に収差補正を行なうことができ、収差が補正された正確な試料画像を得ることができる。
次に、本発明の第2の発明について説明する。第2の発明は、収差補正装置における各工程での電子線画像を表示装置に表示させるようにして視覚化してオペレータにその像を見せるようにしたものである。即ち、内部で得られる電子線の断面や自己相関像を視覚化するようにしたものである。
図5は本発明方法の他の動作フローを示す図である。図5では、先ずパラメータに設定を行ない(ステップ1)、次に画像の撮影を行ない(ステップ2)、最後に電子線の断面又は自己相関像を表示装置に表示する(ステップ3)工程からなる。以下、各工程について詳細に説明する。システム構成図は、図1に示すものと同じである。
(1)パラメータの設定
オペレータが収差の視覚化を指示すると、コンピュータ10は、パラメータとして操作する対象のレンズ若しくは収差補正装置3の電場を入力するようオペレータに促す。オペレータは、操作する対象と操作する量を指定する。例えば、色収差を視覚化したいなら、オペレータは電子線の加速電圧を数十V増減するように指定する。また、二次・三次の開口収差を視覚化したい場合には、オペレータは収差補正装置3の四重極電場の値を増減するように指定する。
(2)画像の撮影
コンピュータ10は、初期状態で1枚の画像を取り込む。これをIfとする。更に、オペレータが指定した操作対象のレンズ若しくは収差補正装置3の電場を、オペレータが指定した量だけ増やして画像を取り込む。これをIuとする。更に、初期状態から、オペレータが指定した操作対象のレンズ若しくは収差補正装置3の電場を、オペレータが指定した量だけ減らして画像を取り込む。これをIoとする。
ただし、色収差の視覚化の場合には電子線断面でなく自己相関像で行なうことができるので、Ifは不要である。つまり、色収差を視覚化する目的でオペレータが電子線の加速電圧を20Vだけ増減するように指定した場合、初期状態では何も取り込まれず、初期状態の加速電圧より20V高い加速電圧でIuを、初期状態の加速電圧より20V低い加速電圧でIoを撮影して取り込む。
(3)電子線の断面の視覚化
前記したIf、Iu、Ioは、それぞれ撮影対象の試料の構造と電子線の断面形状を掛け合わせた情報となっているが、最初にオペレータによってIf、Iu、Ioをそれぞれフーリエ変換してFf、Fu、Foをそれぞれ得る。更にこれらの割り算を行ない、Fu/Ff、Fo/Ffを求める。次に、これらの割り算Fu/Ff、Fo/Ffのフーリエ変換をもう一度計算する(デコンボリーションする)と、これらはIu、Ioにおける電子線の断面図と見なすことができる。
但し、色収差の場合には、Ifがなく、Iu、Ioからそれぞれ計算した自己相関像を電子線の断面と同様に扱う。コンピュータ10は、このように計算した電子線の断面図や自己相関像を、図6に示すように2つ並べてオペレータに提示する。図6は電子線断面図や自己相関像を画面に表示した例を示す図である。この像は、加速電圧Vaccが1000V、加速電圧の変化幅が±20Vの場合を示している。電子線の断面や自己相関像の形状は収差の形状そのものであるので、オペレータはこれらの断面図を見ることで、容易に収差の状態を知ることができる。
また、コンピュータ10は、このようにして得た2つの断面や自己相関像がどのような状態になれば収差がなくなったことになるかを計算して、目標とする断面形状や自己相関像を併せて表示することもできる。例えば、色収差を視覚化する目的で電子線の加速電圧を増減して2つの自己相関像を得た場合、一般に色収差があってこの2つの自己相関像の広がり方は異なっている。目標となる色収差のない状態では、この2つの自己相関像の広がり方は同一なので、図7に示すように表示される。
図7は電子線断面図や自己相関像の目標となる像を併せて表示する例を示す図である。図の左側は加速電圧Vaccが1000Vである場合において、変動電圧が−20Vの場合の目標画像(下段)と測定画像(上段)を示す。右側は変動電圧が+20Vの場合の目標画像(下段)と測定画像(上段)をそれぞれ示す。
このように、この発明によれば、通常の画像とオペレータが指定したパラメータをそれぞれ反対方向にずらした時の画像とを求めて、パラメータをずらした時の画像のデコンボリューションを行なうようにすることで、オペレータは電子線の断面や自己相関像を見ることができるので、その視覚化像を見ることにより、収差補正の状態を正確に把握することができる。
本発明は、SEMを用いて高分解能観察を行なう分野で利用される。
本発明の一実施の形態例を示す構成図である。 本発明方法の動作フローを示す図である。 得られる電子線による像の変化を示す図である。 電子線の断面を示す図である。 本発明の他の動作フローを示す図である。 電子線断面図や自己相関像を画面に表示した例を示す図である。 電子線断面図や自己相関像の目標となる像を併せて表示する例を示す図である。 静電型12極子を12以下の静電型多極子として用いる方法を示す図である。
符号の説明
1 SEM
2 電子光学系
3 収差補正装置
4 対物レンズ
5 画像生成装置
6 ケーブル
7 ケーブル
8 ケーブル
10 コンピュータ
11 表示部

Claims (6)

  1. 初期状態で得られる第1の画像と、電子線の断面がある方向を向いた線の状態にして得た第2の画像を得、更に第2の画像とは直角方向を向いた線の状態にして第3の画像を得、これら第2及び第3の画像に対して第1の画像を用いたデコンボリューションを行なうことによって電子線の軸ずれが画像の中心からどれだけずれているかを測定して、該ずれがなくなるようにSEMの対物レンズと収差補正装置の静電場にフィードバックをかける軸ずれ補正を行ない、
    次に、軸ずれの補正に続いて初期状態から収差補正装置の四重極電場の値を変えて元の状態よりアンダーフォーカスの状態で第1の画像を得、次に元の状態よりオーバーフォーカスの状態で第2の画像を得、これらの画像に対して自己相関演算を行なってこの自己相関画像のピークの幅に基づいてフォーカスのずれ具合を測定し、収差補正装置の四重極電場若しくは静電場と四重極磁場にフィードバックをかけるフォーカス合わせ補正を行ない、
    次に、初期状態から電子線の加速電圧を前後にすこしだけ振って2つの画像を得、加速電圧増減によって生じるフォーカスのずれを自己相関演算を行なってその結果に基づいて収差補正装置の静電場と四重極磁場にフィードバックかける色収差補正を行ない、
    次に、初期状態で得られる第1の画像と、収差補正装置の四重極電場の値を変えて元の状態よりアンダーフォーカスの状態にして第2の画像を得、更に前記四重極電場の値を変えて元の状態よりオーバーフォーカス状態にして第3の画像を得、第2及び第3の画像に対して第1の画像を用いたデコンボリューションを行ない、その結果に基づいて開口収差が小さくなるように収差補正装置の四重極電場、六極電場、八極電場にフィードバックをかける開口収差補正を行なう、
    ようにしたことを特徴とするSEMの収差自動補正方法。
  2. 走査電子顕微鏡と、
    該走査電子顕微鏡の画像信号を入力するインタフェースと、
    該走査電子顕微鏡を制御するインタフェースと、
    該走査電子顕微鏡の収差を補正する収差補正装置を制御するインタフェースと、
    これらインタフェースと接続され、各種の制御動作を行なうコンピュータと、
    を具備し、
    軸ずれを補正する軸ずれ補正手段と、焦点ずれを補正するフォーカス合わせ補正手段と、色収差を補正する色収差補正手段と、開口収差を補正する開口収差補正手段と、
    をコンピュータ内部に持つことを特徴とするSEMの収差自動補正装置。
  3. 前記軸ずれ補正手段は、初期状態で得られる第1の画像と、電子線の断面がある方向を向いた線の状態にして得た第2の画像を得、更に第2の画像とは直角方向を向いた線の状態にして第3の画像を得、第2及び第3の画像に対して第1の画像を用いたデコンボリューションを行なうことによって電子線の軸ずれが画像の中心からどれだけずれているかを測定して、該ずれがなくなるようにSEMの対物レンズと収差補正装置の静電場にフィードバックをかける軸ずれ補正を行なうことを特徴とする請求項記載のSEMの収差自動補正装置。
  4. 前記フォーカス合わせ補正手段は、軸ずれの補正に続いて初期状態から収差補正装置の収差補正装置の四重極電場の値を変えて元の状態よりアンダーフォーカスの状態で第1の画像を得、次に元の状態よりオーバーフォーカスの状態で第2の画像を得、これらの画像に対して自己相関演算を行なってこの自己相関画像のピークの幅に基づいてフォーカスのずれ具合を測定し、収差補正装置の四重極電場若しくは静電場と四重極磁場にフィードバックをかけるフォーカス合わせ補正を行なうことを特徴とする請求項記載のSEMの収差自動補正装置。
  5. 前記色収差補正手段は、初期状態から電子線の加速電圧を前後にすこしだけ振って2つの画像を得、加速電圧増減によって生じるフォーカスのずれを自己相関演算を行なってその結果に基づいて収差補正装置の静電場と四重極磁場にフィードバックかける色収差補正を行なうことを特徴とする請求項記載の収差自動補正装置。
  6. 前記開口収差補正手段は、初期状態で得られる第1の画像と、収差補正装置の四重極電場の値を変えて元の状態よりアンダーフォーカスの状態にして第2の画像を得、更に前記四重極電場の値を変えて元の状態よりオーバーフォーカス状態にして第3の画像を得、第2及び第3の画像に対して第1の画像を用いたデコンボリューションを行ない、その結果に基づいて開口収差が小さくなるように収差補正装置の四重極電場、六極電場、八極電場にフィードバックをかける開口収差補正を行なうことを特徴とする請求項記載の収差自動補正装置。
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