JP6242282B2 - ドリフト量計算装置、ドリフト量計算方法、および荷電粒子線装置 - Google Patents

Description

本発明は、ドリフト量計算装置、ドリフト量計算方法、および荷電粒子線装置に関する。

走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）や、走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）等において、試料のドリフトが発生すると、一度目のスキャンと二度目のスキャンとで観察対象物がずれているように観察される。

この試料のドリフトは、例えば、基準となる画像（基準画像）と観察や分析を行っている際にドリフトした画像（比較画像）とから、相互相関関数（もしくは位相限定相関関数）を求め、基準画像と比較画像との間のズレ量（ドリフト量）を計算して、装置にフィードバックすることで補正される。ドリフト量は、相互相関関数（もしくは位相限定相関関数）において、最大の強度位置と関数の中心との相対的な位置に対応する。

図１３は、一般的なドリフト補正の処理の一例を示すフローチャートである。ドリフト補正の処理は、図１３に示すように、基準画像を取得するステップＳ１０と、観察・分析を行うステップＳ１２と、比較画像を取得するステップＳ１４と、ドリフト量を計算するステップＳ１６と、電子顕微鏡に計算したドリフト量の情報をフィードバックしてドリフト量を補正するステップＳ１８と、を有している。ステップＳ１２において、観察・分析を行わない場合（ステップＳ１２でＮｏの場合）、処理を終了する。

図１４は、一般的なドリフト量を計算する処理（ステップＳ１６）の一例を示すフローチャートである。ドリフト量の計算する処理は、図１４に示すように、基準画像と比較画像をそれぞれフーリエ変換するステップＳ１６２と、基準画像と比較画像の相互相関関数を求めるステップＳ１６４と、相互相関関数の最大強度位置を検索するステップＳ１６６と、を有している。

ここで、原子配列のように観察・分析する対象の画像が周期構造の場合、相互相関関数において、基準画像と比較画像とが周期構造の一周期分ずれたのか、それとも一周期分以上ずれたのかを判別することは難しい。例えば、像のブレやノイズの影響により、実際にはドリフトは一周期分よりも小さいにも関わらず、相互相関関数では、一周期以上ドリフトされたと計算される場合がある。

図１５は、周期構造を含む基準画像と周期構造を含む比較画像を重ねた重複画像Ｄを模式的に示す図である。図１５では、斜め左下線でハッチングされた丸は基準画像の粒子を表し、斜め右下線でハッチングされた丸は比較画像の粒子を表している。図１５に示す重複画像Ｄでは、基準画像と比較画像とではドリフトは生じていないが、基準画像および比較画像には像ブレを生じさせており周期がずれている箇所がある。

図１６は、像ブレがある基準画像と像ブレがある比較画像との相互相関関数の一例を示す図である。図１６に示す「×」印は、最大強度位置を示している。なお、図１６では、基準画像と比較画像との間にはドリフトは生じていない。

基準画像および比較画像に像ブレがない場合、ドリフト量は零となり、相互相関関数の中心が最大強度となる。しかしながら、基準画像および比較画像に像ブレがある場合、図１６に示すように、ドリフトは生じていないにも関わらず、相互相関関数の最大強度位置
は、中心からずれてしまう。例えば、図１６に示す例では、基準画像と比較画像との間にはドリフトがないにも関わらず、最大強度位置が中心からＸ軸方向に一周期分ずれている。このような場合には、ドリフトは生じていないにも関わらず、相互相関関数では像ブレの影響により一周期分ずれたことになってしまう。したがって、過大にドリフト補正がなされてしまうことになる。

このような問題に対して、例えば、特許文献１には、複数の画像信号間にてマッチング処理を行う際に、画像信号に含まれるパターンに周期性がありと判定される場合には、２以上の同一形状のパターンが含まれないような範囲に画像信号領域を狭めている。これにより、繰り返しパターンを含む画像を取得する場合であっても、適切な積算信号を形成することができる。

特開２０１３−１６５００３号公報

本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、正確にドリフト量を算出することができるドリフト量計算装置、およびドリフト量計算方法を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記ドリフト量計算装置を含む荷電粒子線装置を提供することにある。

（１）本発明に係るドリフト量計算装置は、
第１画像と第２画像との間のドリフト量を計算するためのドリフト量計算装置であって、
前記第１画像と前記第２画像との相関関数を求める相関関数演算部と、
前記相関関数から極大をとる極大位置を探索する極大位置探索部と、
前記極大位置探索部で探索された複数の前記極大位置において、各前記極大位置の強度を前記相関関数の中心からの距離に応じた重みをつけて比較して、前記ドリフト量に対応する前記極大位置を決定する極大位置決定部と、
前記ドリフト量に対応する前記極大位置に基づいて、前記ドリフト量を算出するドリフト量算出部と、
を含み、
前記極大位置探索部で探索された２つの前記極大位置のうちの一方の第１極大位置の強度をＡとし、他方の第２極大位置の強度をＢとしたときに、
前記極大位置決定部は、
前記第１極大位置と前記中心との間の距離が前記第２極大位置と前記中心との間の距離よりも大きい場合、Ｂ×α＜Ａ（ただしα＞１）を満たす場合に前記第１極大位置を前記ドリフト量に対応する前記極大位置の候補とし、
前記第１極大位置と前記中心との間の距離が前記第２極大位置と前記中心との間の距離よりも小さい場合、Ｂ＜Ａ×αを満たす場合に前記第１極大位置を前記ドリフト量に対応する前記極大位置の候補とする。

このようなドリフト量計算装置では、周期構造を含み、かつ像ブレやノイズの影響がある画像に対しても、ドリフト量が過剰に計算される可能性を低減させることができる。したがって、このようなドリフト量計算装置では、例えば周期構造を含む画像であっても、正確にドリフト量を計算することができる。

また、このようなドリフト量計算装置では、周期構造を含まない画像に対しても、周期構造を含む画像と同様に、ドリフト量を計算することができる。したがって、このようなドリフト量計算装置では、周期性の有無に関わらず容易にドリフト量を求めることができる。また、このようなドリフト量計算装置では、２つの極大位置の強度を比較する際に、相関関数の中心からの距離が小さい極大位置の強度に係数αをかけることによって、極大位置の強度を相関関数の中心からの距離に応じた重みをつけて比較することができる。したがって、例えば周期構造を含む画像であっても、ドリフト量が過剰に計算される可能性を低減することができる。

（２）本発明に係るドリフト量計算装置において、
前記極大位置探索部は、前記相関関数の前記中心からの距離が小さい位置から順に前記極大位置を探索し、
前記極大位置決定部は、前記極大位置探索部で探索された前記極大位置の順に、前記極大位置の強度を前記中心からの距離に応じた重みをつけて比較してもよい。

このようなドリフト量計算装置では、極大位置決定部には、相関関数の中心からの距離が小さい順に極大位置の情報が入力されるため、極大位置間における相関関数の中心からの距離の比較が容易であり、処理を簡略化することができる。

（３）本発明に係るドリフト量計算装置は、
第１画像と第２画像との間のドリフト量を計算するためのドリフト量計算装置であって、
前記第１画像と前記第２画像との相関関数を求める相関関数演算部と、
前記相関関数から極大をとる極大位置を探索する極大位置探索部と、
前記極大位置探索部で探索された複数の前記極大位置において、各前記極大位置の強度を前記相関関数の中心からの距離に応じた重みをつけて比較して、前記ドリフト量に対応する前記極大位置を決定する極大位置決定部と、
前記ドリフト量に対応する前記極大位置に基づいて、前記ドリフト量を算出するドリフト量算出部と、
を含み、
前記極大位置探索部は、前記相関関数の前記中心からの距離が小さい位置から順に前記極大位置を探索し、
前記極大位置決定部は、前記極大位置探索部で探索された前記極大位置の順に、前記極大位置の強度を前記中心からの距離に応じた重みをつけて比較する。

このようなドリフト量計算装置では、周期構造を含み、かつ像ブレやノイズの影響がある画像に対しても、ドリフト量が過剰に計算される可能性を低減させることができる。したがって、このようなドリフト量計算装置では、例えば周期構造を含む画像であっても、正確にドリフト量を計算することができる。また、このようなドリフト量計算装置では、周期構造を含まない画像に対しても、周期構造を含む画像と同様に、ドリフト量を計算することができる。したがって、このようなドリフト量計算装置では、周期性の有無に関わらず容易にドリフト量を求めることができる。また、このようなドリフト量計算装置では、極大位置決定部には、相関関数の中心からの距離が小さい順に極大位置の情報が入力されるため、極大位置間における相関関数の中心からの距離の比較が容易であり、処理を簡略化することができる。

（４）本発明に係るドリフト量計算装置において、
前記相関関数は、相互相関関数または位相限定相関関数であってもよい。

（５）本発明に係るドリフト量計算装置において、
前記ドリフト量に基づいて、前記第１画像と前記第２画像との間のドリフトを補正するドリフト補正量を求めるドリフト補正量算出部を含んでいてもよい。

このようなドリフト量計算装置では、例えば、容易にドリフト補正を行うことができる。

（６）本発明に係るドリフト量計算方法は、
第１画像と第２画像との間のドリフト量を計算するためのドリフト量計算方法であって、
前記第１画像と前記第２画像との相関関数を求める相関関数演算工程と、
前記相関関数から極大をとる極大位置を探索する極大位置探索工程と、
前記極大位置探索工程で探索された複数の前記極大位置において、各前記極大位置の強度を前記相関関数の中心からの距離に応じた重みをつけて比較して、前記ドリフト量に対応する前記極大位置を決定する極大位置決定工程と、
前記ドリフト量に対応する前記極大位置に基づいて、前記ドリフト量を算出するドリフト量算出工程と、
を含み、
前記極大位置探索工程で探索された２つの前記極大位置のうちの一方の第１極大位置の強度をＡとし、他方の第２極大位置の強度をＢとしたときに、
前記極大位置決定工程では、
前記第１極大位置と前記中心との間の距離が前記第２極大位置と前記中心との間の距離よりも大きい場合、Ｂ×α＜Ａ（ただしα＞１）を満たす場合に前記第１極大位置を前記ドリフト量に対応する前記極大位置の候補とし、
前記第１極大位置と前記中心との間の距離が前記第２極大位置と前記中心との間の距離よりも小さい場合、Ｂ＜Ａ×αを満たす場合に前記第１極大位置を前記ドリフト量に対応する前記極大位置の候補とする。

このようなドリフト量計算方法では、周期構造を含み、かつ像ブレやノイズの影響がある画像に対しても、ドリフト量が過剰に計算される可能性を低減させることができる。したがって、このようなドリフト量計算方法では、例えば周期構造を含む画像であっても、正確にドリフト量を計算することができる。

また、このようなドリフト量計算方法では、周期構造を含まない画像に対しても、周期構造を含む画像と同様に、ドリフト量を計算することができる。したがって、このようなドリフト量計算方法では、周期性の有無に関わらず容易にドリフト量を求めることができる。また、このようなドリフト量計算方法では、２つの極大位置の強度を比較する際に、相関関数の中心からの距離が小さい極大位置の強度に係数αをかけることによって、極大位置の強度を相関関数の中心からの距離に応じた重みをつけて比較することができる。したがって、例えば周期構造を含む画像であっても、ドリフト量が過剰に計算される可能性を低減させることができる。

（７）本発明に係るドリフト量計算方法において、
前記極大位置探索工程では、前記相関関数の前記中心からの距離が小さい位置から順に前記極大位置を探索し、
前記極大位置決定工程では、前記極大位置探索工程で探索された前記極大位置の順に、前記極大位置の強度を前記中心からの距離に応じた重みをつけて比較してもよい。

このようなドリフト量計算方法では、極大位置決定工程において、相関関数の中心からの距離が小さい順に極大位置の情報を取得することができるため、極大位置間における相関関数の中心からの距離の比較が容易であり、処理を簡略化することができる。

（８）本発明に係るドリフト量計算方法は、
第１画像と第２画像との間のドリフト量を計算するためのドリフト量計算方法であって、
前記第１画像と前記第２画像との相関関数を求める相関関数演算工程と、
前記相関関数から極大をとる極大位置を探索する極大位置探索工程と、
前記極大位置探索工程で探索された複数の前記極大位置において、各前記極大位置の強度を前記相関関数の中心からの距離に応じた重みをつけて比較して、前記ドリフト量に対応する前記極大位置を決定する極大位置決定工程と、
前記ドリフト量に対応する前記極大位置に基づいて、前記ドリフト量を算出するドリフト量算出工程と、
を含み、
前記極大位置探索工程では、前記相関関数の前記中心からの距離が小さい位置から順に前記極大位置を探索し、
前記極大位置決定工程では、前記極大位置探索工程で探索された前記極大位置の順に、前記極大位置の強度を前記中心からの距離に応じた重みをつけて比較する。

このようなドリフト量計算方法では、周期構造を含み、かつ像ブレやノイズの影響がある画像に対しても、ドリフト量が過剰に計算される可能性を低減させることができる。したがって、このようなドリフト量計算方法では、例えば周期構造を含む画像であっても、正確にドリフト量を計算することができる。また、このようなドリフト量計算方法では、周期構造を含まない画像に対しても、周期構造を含む画像と同様に、ドリフト量を計算することができる。したがって、このようなドリフト量計算方法では、周期性の有無に関わらず容易にドリフト量を求めることができる。また、このようなドリフト量計算方法では、極大位置決定工程において、相関関数の中心からの距離が小さい順に極大位置の情報を取得することができるため、極大位置間における相関関数の中心からの距離の比較が容易であり、処理を簡略化することができる。

（９）本発明に係るドリフト量計算方法において、
前記相関関数は、相互相関関数または位相限定相関関数であってもよい。

（１０）本発明に係るドリフト量計算方法において、
前記ドリフト量に基づいて、前記第１画像と前記第２画像との間のドリフトを補正するドリフト補正量を求めるドリフト補正量算出工程を含んでいてもよい。

このようなドリフト量計算方法では、例えば、容易にドリフト補正を行うことができる。

（１１）本発明に係る荷電粒子線装置は、
本発明に係るドリフト量計算装置を含む。

このような荷電粒子線装置では、ドリフト量を正確に求めることができるドリフト量計算装置を含むことができる。したがって、このような荷電粒子線装置では、例えば、正確にドリフトを補正することができる。

本実施形態に係るドリフト量計算装置を含む荷電粒子線装置の構成を模式的に示す図。 基準画像の一例を示す写真。 比較画像の一例を示す写真。 基準画像と比較画像の相互相関関数の一例を示す図。 ２つの極大位置を相互相関関数の中心からの距離に応じた重みをつけて比較する処理の一例を説明するための図。 相互相関関数の極大位置のリスト。 周期性の低い周期構造を含む基準画像。 図７に示す基準画像を２７ピクセル横方向にシフトさせた比較画像。 図７に示す基準画像と図８に示す比較画像の相互相関関数を示す図。 図９に示す相互相関関数の極大位置のリスト。 本実施形態に係るドリフト量計算方法の一例を示すフローチャート。 第２変形例に係るドリフト量計算方法の一例を示すフローチャート。 一般的なドリフト補正の処理の一例を示すフローチャート。 一般的なドリフト量を計算する処理の一例を示すフローチャート。 周期構造を含む基準画像と周期構造を含む比較画像を重ねた重複画像を模式的に示す図。 像ブレがある基準画像と像ブレがある比較画像との相互相関関数の一例を示す図。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１． ドリフト量計算装置
まず、本実施形態に係るドリフト量計算装置について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係るドリフト量計算装置１００を含む荷電粒子線装置１０００の構成を模式的に示す図である。ここでは、図１に示すように、ドリフト量計算装置１００が荷電粒子線装置に含まれている例について説明する。

荷電粒子線装置１０００は、ドリフト量計算装置１００に加えて、さらに、荷電粒子線装置本体１０と、画像生成部２０と、を含む。荷電粒子線装置１０００は、図示の例では
、走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）である。走査透過電子顕微鏡は、電子プローブで試料上を走査し、試料Ｓを透過した電子を検出して走査像を得るための装置である。

荷電粒子線装置本体１０は、電子線源１１と、集束レンズ１２と、走査部１３と、対物レンズ１４と、試料ステージ１５と、試料ホルダー１６と、中間レンズ１７と、投影レンズ１８と、検出器１９ａ，１９ｂと、を有している。

電子線源１１は、電子線を発生させる。電子線源１１は、陰極から放出された電子を陽極で加速し電子線を放出する。電子線源１１としては、例えば、電子銃を用いることができる。電子線源１１として用いられる電子銃は特に限定されず、例えば熱電子放出型や、熱電界放出型、冷陰極電界放出型などの電子銃を用いることができる。

集束レンズ１２は、電子線源１１の後段（電子線の下流側）に配置されている。集束レンズ１２は、電子線源１１で発生した電子線を集束するためのレンズである。集束レンズ１２は、図示はしないが、複数のレンズ（コンデンサーレンズ、コンデンサーミニレンズ等）を含んで構成されていてもよい。

走査部１３は、集束レンズ１２の後段に配置されている。走査部１３は、電子線を偏向させて、集束レンズ１２および対物レンズ１４で集束された電子線（電子プローブ）で試料Ｓ上を走査する。走査部１３は、電子線を偏向させる走査コイルを有している。走査部１３は、走査信号生成部（図示せず）で生成された走査信号に基づいて、電子線（電子プローブ）の走査を行う。

対物レンズ１４は、走査部１３（走査コイル）の後段に配置されている。対物レンズ１４は、電子線を集束して試料Ｓに照射するためのレンズである。

試料ステージ１５は、試料Ｓを保持する。図示の例では、試料ステージ１５は、試料ホルダー１６を介して、試料Ｓを保持している。試料ステージ１５は、例えば、対物レンズ１４の上部磁極と下部磁極との間に試料Ｓを位置させる。試料ステージ１５は、試料ホルダー１６を移動および静止させることにより、試料Ｓの位置決めを行うことができる。試料ステージ１５は、試料Ｓを水平方向（電子線の進行方向に対して直交する方向）や鉛直方向（電子線の進行方向に沿う方向）に移動させることができる。試料ステージ１５は、さらに、試料Ｓを傾斜させることができる。

試料ステージ１５は、図示の例では、対物レンズ１４のポールピース（図示せず）の横から試料Ｓを挿入するサイドエントリーステージである。なお、図示はしないが、試料ステージ１５は、対物レンズ１４のポールピースの上方から試料Ｓを挿入するトップエントリーステージであってもよい。

中間レンズ１７は、対物レンズ１４の後段に配置されている。投影レンズ１８は、中間レンズ１７の後段に配置されている。中間レンズ１７および投影レンズ１８は、試料Ｓを透過した電子線を検出器１９ａ，１９ｂに導く。例えば、中間レンズ１７および投影レンズ１８は、対物レンズ１４の像面もしくは後焦点面（回折図形が形成される面）を投影して検出器１９ａ，１９ｂ上に結像する。

暗視野像検出器１９ａは、投影レンズ１８の後段に配置されている。なお、暗視野像検出器１９ａの位置は、試料Ｓよりも後段（後方）であれば特に限定されない。暗視野像検出器１９ａは、暗視野像を検出するための検出器である。暗視野像検出器１９ａは、例えば、円環状の検出器であり、試料Ｓで高角度に散乱された電子を検出する。なお、試料Ｓで散乱されずに透過した電子、および試料Ｓで低角度に散乱された電子は、暗視野像検出
器１９ａで検出されずに、暗視野像検出器１９ａを通過する。

明視野像検出器１９ｂは、暗視野像検出器１９ａの後段に配置されている。明視野像検出器１９ｂは、暗視野像検出器１９ａを通過した電子を検出する。

荷電粒子線装置本体１０は、図示の例では、除振機２を介して架台４上に設置されている。

画像生成部２０は、検出器１９ａ，１９ｂからの検出信号（電子線の強度信号）を、走査信号に同期させて画像化する処理を行う。これにより、走査透過電子顕微鏡像（ＳＴＥＭ像、走査像）が生成される。ここで、走査透過電子顕微鏡像とは、検出信号と、走査信号とを同期させて得られた、試料位置に対応した信号量（電子線の強度）の分布を示す像である。なお、画像生成部２０は、暗視野像検出器１９ａの検出信号から、高角度散乱暗視野像（ｈｉｇｈ−ａｎｇｌｅ ａｎｎｕｌａｒ ｄａｒｋ−ｆｉｅｌｄ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ ｉｍａｇｅ：ＨＡＡＤＦ−ＳＴＥＭ像）を生成することができる。画像生成部２０は、生成した画像（ＳＴＥＭ像、ＨＡＡＤＦ−ＳＴＥＭ像）の情報をドリフト量計算装置１００に出力する。

画像生成部２０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）が記憶部（図示せず）等に記憶された制御プログラムを実行することによりコンピューターとして機能し、上記処理を行うようにしてもよい。また、画像生成部２０の少なくとも一部をハードウェア（専用回路）により実現して上記の処理を行うようにしてもよい。

ドリフト量計算装置１００は、２つの画像間のドリフト量を計算するための装置である。なお、ドリフト量は、ベクトル量であり、大きさと方向を持つ量である。ドリフト量は、２つの画像間の位置ずれ量とも言える。例えば、ドリフト量計算装置１００は、荷電粒子線装置本体１０で撮像されて画像生成部２０で生成された基準画像（第１画像）と、基準画像を撮像してから一定時間経過後に撮像されて画像生成部２０で生成された比較画像（第２画像）と、の間のドリフト量を計算する処理を行う。ドリフト量計算装置１００は、処理部１１０と、操作部１２０と、表示部１２２と、記憶部１２４と、情報記憶媒体１２６と、を含む。

操作部１２０は、ユーザーによる操作に応じた操作信号を取得し、処理部１１０に送る処理を行う。操作部１２０は、例えば、ボタン、キー、タッチパネル型ディスプレイ、マイクなどである。

表示部１２２は、処理部１１０によって生成された画像を表示するものであり、その機能は、ＬＣＤ、ＣＲＴなどにより実現できる。表示部１２２は、例えば、処理部１１０で計算されたドリフト量の情報やドリフト補正量の情報を表示することができる。また、表示部１２２は、例えば、画像生成部２０で生成された画像（ＳＴＥＭ像、ＨＡＡＤＦ−ＳＴＥＭ像）を表示することができる。

記憶部１２４は、処理部１１０のワーク領域となるもので、その機能はＲＡＭなどにより実現できる。記憶部１２４は、処理部１１０が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶している。また、記憶部１２４は、処理部１１０の作業領域として用いられ、処理部１１０が各種プログラムに従って実行した算出結果等を一時的に記憶するためにも使用される。

情報記憶媒体１２６（コンピューターにより読み取り可能な媒体）は、プログラムやデータなどを格納するものであり、その機能は、光ディスク（ＣＤ、ＤＶＤ）、光磁気ディ
スク（ＭＯ）、磁気ディスク、ハードディスク、磁気テープ、或いはメモリ（ＲＯＭ）などにより実現できる。処理部１１０は、情報記憶媒体１２６に格納されるプログラム（データ）に基づいて本実施形態の種々の処理を行う。情報記憶媒体１２６には、処理部１１０の各部としてコンピューターを機能させるためのプログラムを記憶することができる。

処理部１１０は、記憶部１２４に記憶されているプログラムに従って、各種の計算処理を行う。処理部１１０は、記憶部１２４に記憶されているプログラムを実行することで、以下に説明する、相関関数演算部１１２、極大位置探索部１１４、極大位置決定部１１６、ドリフト量算出部１１８、ドリフト補正量算出部１１９として機能する。処理部１１０の機能は、各種プロセッサ（ＣＰＵ、ＤＳＰ等）、ＡＳＩＣ（ゲートアレイ等）などのハードウェアや、プログラムにより実現できる。なお、処理部１１０の少なくとも一部をハードウェア（専用回路）で実現してもよい。処理部１１０は、相関関数演算部１１２と、極大位置探索部１１４と、極大位置決定部１１６と、ドリフト量算出部１１８と、ドリフト補正量算出部１１９と、を含む。

相関関数演算部１１２は、基準画像と比較画像との相関関数を求める。なお、相関関数としては、例えば、相互相関関数または位相限定相関関数を用いることができる。以下、相関関数として、相互相関関数を用いる例について説明する。

図２は、基準画像の一例を示す写真である。図３は、比較画像の一例を示す写真である。なお、図２に示す標準画像と図３に示す比較画像は、連続して撮像されたＳＴＥＭ−ＨＡＡＤＦ像である。相関関数演算部１１２は、まず、基準画像および比較画像をそれぞれフーリエ変換する。相関関数演算部１１２は、フーリエ変換された基準画像とフーリエ変換された比較画像から、相互相関関数を求める。

図４は、基準画像と比較画像の相互相関関数の一例を示す図である。図４に示す直交する２本の直線は、中心線である。なお、図４は、図２に示す標準画像と図３に示す比較画像との相互相関関数である。

極大位置探索部１１４は、相関関数演算部１１２で求められた相互相関関数から極大をとる極大位置を探索する。極大位置探索部１１４は、例えば、相互相関関数において、着目する位置の強度が隣接する各位置の強度よりも大きい場合、当該着目する位置を極大位置とし、その極大位置の情報（極大位置の座標、およびその強度（極大値））を極大位置決定部１１６に出力する。

極大位置探索部１１４は、例えば、図４に示す相互相関関数の左上端から順に右下端まで、極大を探索する。なお、極大位置探索部１１４が相互相関関数において極大位置を探索する順序は特に限定されない。極大位置探索部１１４は、極大位置が検出されると、極大をとる位置での強度（極大値）の情報と、極大が探索された位置（座標）の情報と、を極大位置決定部１１６に出力する。

極大位置決定部１１６は、極大位置探索部１１４で探索された複数の極大位置において、各極大位置の強度を相関関数の中心からの距離に応じた重みをつけて比較し、ドリフト量に対応する極大位置を決定する。

極大位置決定部１１６は、例えば、極大位置探索部１１４で探索された２つの極大位置（第１極大位置、第２極大位置）の強度の情報を取得すると、第１極大位置と相互相関関数の中心との間の距離、および第２極大位置と相互相関関数の中心との間の距離を求める。そして、極大位置決定部１１６は、第１極大位置の強度と第２極大位置の強度とを相関関数の中心からの距離に応じた重みをつけて比較し、比較結果に基づいて２つの極大位置
の一方をドリフト量に対応する極大位置の候補とする。

図５は、極大位置決定部１１６において、２つの極大位置（第１極大位置Ｐ１_１，Ｐ１_２，Ｐ１_３、第２極大位置Ｐ２）を、相互相関関数の中心Ｏからの距離に応じた重みをつけて比較する処理の一例を説明するための図である。

まず、第１極大位置Ｐ１_１の強度Ａと第２極大位置Ｐ２の強度Ｂとを比較する場合について説明する。図５に示すように、第１極大位置Ｐ１_１と中心Ｏとの間の距離は、第２極大位置Ｐ２と中心Ｏとの間の距離よりも大きい。

極大位置決定部１１６は、第１極大位置Ｐ１_１と中心Ｏとの間の距離が第２極大位置Ｐ２と中心Ｏとの間の距離よりも大きい場合、Ｂ×α＜Ａ（ただしα＞１）を満たす場合に第１極大位置Ｐ１_１をドリフト量に対応する極大位置の候補とする。極大位置決定部１１６は、Ｂ×α＜Ａを満たさない場合には第２極大位置Ｐ２をドリフト量に対応する極大位置の候補とする。

ここで、係数αは、１より大きい固定値である。係数αは、例えば、α＝１．１である。なお、係数αの値は、１より大きい値であれば特に限定されない。係数αは、任意に変更することができる。

次に、第１極大位置Ｐ１_２の強度Ａと第２極大位置Ｐ２の強度Ｂとを比較する場合について説明する。図５に示すように、第１極大位置Ｐ１_２と中心Ｏとの間の距離は、第２極大位置Ｐ２と中心Ｏとの間の距離よりも小さい。

極大位置決定部１１６は、第１極大位置Ｐ１_２と中心Ｏとの間の距離が第２極大位置Ｐ２と中心Ｏとの間の距離よりも小さい場合、Ｂ＜Ａ×αを満たす場合に第１極大位置Ｐ１_２をドリフト量に対応する極大位置の候補とする。極大位置決定部１１６は、Ｂ＜Ａ×αを満たさない場合には第２極大位置Ｐ２をドリフト量に対応する極大位置の候補とする。

次に、第１極大位置Ｐ１_３の強度Ａと第２極大位置Ｐ２の強度Ｂとを比較する場合について説明する。図５に示すように、第１極大位置Ｐ１_３と中心Ｏとの間の距離は、第２極大位置Ｐ２と中心Ｏとの間の距離と等しい。

極大位置決定部１１６は、第１極大位置Ｐ１_３と中心Ｏとの間の距離が第２極大位置Ｐ２と中心Ｏとの間の距離と等しい場合、Ｂ＜Ａを満たす場合に第１極大位置Ｐ１_３をドリフト量に対応する極大位置の候補とする。極大位置決定部１１６は、Ｂ＜Ａを満たさない場合には第２極大位置Ｐ２をドリフト量に対応する極大位置の候補とする。

このようにして、極大位置決定部１１６は、極大位置間の強度を、相互相関関数の中心Ｏからの距離に応じた重みをつけて比較し、比較結果に基づいて２つの極大位置の一方（例えば第１極大位置）をドリフト量に対応する極大位置の候補とする。極大位置決定部１１６は、ドリフト量に対応する極大位置の候補の情報（その強度（極大値）および座標）を記憶部１２４に記憶する。

極大位置決定部１１６は、例えば、極大位置探索部１１４で極大位置が探索されるごとに、当該探索された極大位置の強度と、記憶部１２４に記憶されているドリフト量に対応する極大位置の候補の強度とを、上記のように相互相関関数の中心Ｏからの距離に応じた重みをつけて比較する。そして、極大位置決定部１１６は、探索された極大位置の強度がドリフト量に対応する極大位置の候補となった場合には、記憶部１２４に記憶されているドリフト量に対応する極大位置の候補の情報を更新する。

極大位置決定部１１６は、極大位置探索部１１４で極大位置が探索されるごとに上記の処理を行い、極大位置探索部１１４で探索されたすべての極大位置について上記の処理を行った結果、最終的に記憶部１２４に残ったドリフト量に対応する極大位置の候補を、ドリフト量に対応する極大位置と決定する。

ドリフト量算出部１１８は、極大位置決定部１１６で決定されたドリフト量に対応する極大位置に基づいて、基準画像と比較画像との間のドリフト量（位置ずれ量）を算出する。ドリフト量算出部１１８は、ドリフト量に対応する極大位置と相互相関関数の中心Ｏとを結ぶベクトルから、基準画像と比較画像との間のドリフト量（ドリフトの大きさおよびドリフトの方向）を算出する。ドリフト量算出部１１８が算出したドリフト量の情報は、ドリフト補正量算出部１１９に出力される。

ドリフト補正量算出部１１９は、ドリフト量算出部１１８で算出されたドリフト量に基づいて、第１画像と前記第２画像との間のドリフトを補正するドリフト補正量を求める。ここで、ドリフト補正量は、ドリフト量と大きさが同じであり、かつドリフトの方向と向きが反対方向であるベクトル量である。

処理部１１０は、例えば、ドリフト補正量算出部１１９で求められたドリフト補正量の情報を、走査部１３に出力する。走査部１３は、このドリフト補正量の情報に基づいて、試料Ｓを走査する領域を変更して、ドリフトを補正する。

なお、処理部１１０は、荷電粒子線装置本体１０の電子線偏向部（図示せず）にドリフト補正量の情報を出力してもよい。電子線偏向部は、このドリフト補正量の情報に基づいて、電子線を偏向し、試料Ｓを走査する領域を変更して、ドリフトを補正してもよい。

また、処理部１１０は、ドリフト量の情報およびドリフト補正量の情報を表示部１２２に表示させる制御を行ってもよい。これにより、例えば、ユーザーは、表示部１２２に表示されたドリフト量の情報およびドリフト補正量の情報を見て試料Ｓのドリフトの状況を確認することができる。

ドリフト量計算装置１００および荷電粒子線装置１０００は、例えば、以下の特徴を有する。

ドリフト量計算装置１００では、極大位置探索部１１４は、基準画像と比較画像との相関関数から極大をとる極大位置を探索し、極大位置決定部１１６は、極大位置探索部１１４で探索された複数の極大位置において各極大位置の強度を相関関数の中心からの距離に応じた重みをつけて比較してドリフト量に対応する極大位置を決定し、ドリフト量算出部１１８は、ドリフト量に対応する極大位置に基づいてドリフト量を算出する。そのため、ドリフト量計算装置１００では、周期構造を含み、かつ像ブレやノイズの影響がある画像に対しても、ドリフト量が過剰に計算される可能性を低減させることができる。したがって、ドリフト量計算装置１００では、例えば周期構造を含む画像であっても、正確にドリフト量を計算することができる。

例えば、周期構造を含み、かつ像ブレやノイズの影響がある２つの画像のドリフト量を求める際に、相互相関関数の極大値に重みをつけずに単純に極大値の大きさを比較して最大極大値を決定しドリフト量を算出した場合、実際にはドリフトは一周期分よりも小さいにも関わらず、相互相関関数では、一周期以上ドリフトされたと計算される場合がある。これに対して、ドリフト量計算装置１００では、各極大位置の強度（極大値）を相関関数の中心からの距離に応じた重みをつけて比較してドリフト量に対応する極大位置を決定す
るため、ドリフト量が過剰に計算される可能性を低減させることができる。

また、ドリフト量計算装置１００では、周期構造を含まない画像に対しても、周期構造を含む画像と同様に、ドリフト量を計算することができる。したがって、ドリフト量計算装置１００では、例えばパターンに周期性がありと判定される場合に２以上の同一形状のパターンが含まれないような範囲に画像信号領域を狭めてドリフト量を計算する場合に比べて、周期性を判断する必要がなく、周期性の有無に関わらず容易にドリフト量を求めることができる。

ドリフト量計算装置１００では、極大位置探索部１１４で探索された２つの極大位置のうちの一方の極大位置の強度をＡとし、他方の極大位置の強度をＢとしたときに、極大位置決定部１１６は、第１極大位置と相関関数の中心Ｏとの間の距離が第２極大位置と相関関数の中心Ｏとの間の距離よりも大きい場合、Ｂ×α＜Ａ（ただしα＞１）を満たす場合に第１極大位置をドリフト量に対応する極大位置の候補とし、第１極大位置と相関関数の中心Ｏとの間の距離が第２極大位置と相関関数の中心Ｏとの間の距離よりも小さい場合、Ｂ＜Ａ×αを満たす場合に第１極大位置をドリフト量に対応する極大位置の候補とする。そのため、ドリフト量計算装置１００では、極大位置の強度を相関関数の中心からの距離に応じた重みをつけて比較することができ、例えば周期構造を含む画像であっても、ドリフト量が過剰に計算される可能性を低減させることができる。さらに、ドリフト量計算装置１００では、周期構造を含まない画像に対しても、周期構造を含む画像と同様に、ドリフト量を計算することができる。以下、その理由について説明する。

図６は、図４に示す相互相関関数の極大位置のリストである。なお、図６に示すリストでは、極大値の大きい順に並べている。ここで、図４に示す相互相関関数は、連続して撮像された２つの画像（図２に示す標準画像および図３に示す比較画像）の相互相関関数である。２つの画像間のドリフト量に対応する極大位置は、相互相関関数の中心に最も近い極大位置（０，−２）（順位６、極大値０．９５１９３７６１）である。しかしながら、像ブレやノイズ等の影響により、図６に示すリストに示すように、極大位置（０，−２）の強度よりも大きな強度を持つ極大位置は５つある。したがって、図４に示す相互相関関数では、像ブレやノイズ等の影響によって極大値は５％程度大きさが変わってしまっていることがわかる。

図７は、周期性の低い周期構造を含む基準画像である。図８は、図７に示す基準画像を２７ピクセル横方向にシフトさせた比較画像である。図９は、図７に示す基準画像と図８に示す比較画像の相互相関関数を示す図である。図１０は、図９に示す相互相関関数の極大位置のリストである。なお、図１０に示すリストでは、極大値の大きい順に並べている。

図１０に示すように、図９に示す相互相関関数でも複数の極大値がある。しかしながら、最も大きい極大値（順位１）と次に大きい極大値（順位２）とは、２０％程度の差がある。

そのため、係数αの値をα＝１．１程度とすれば、図４に示す相互相関関数、および図９に示す相互相関関数ともに、ドリフト量に対応する極大位置を選ぶことができる。このように、周期構造がある画像間の相互相関関数における極大値のリスト、および周期構造がない画像間の相互相関関数における極大値のリストから係数αを決定することで、周期構造の有無に関わらずドリフト量に対応する極大値を選択することができる係数αを決定することができる。

したがって、ドリフト量計算装置１００では、上述のように、周期構造を含まない画像
に対しても、周期構造を含む画像と同様に、ドリフト量を計算することができ、周期性の有無に関わらず容易にドリフト量を求めることができる。

ドリフト量計算装置１００では、ドリフト補正量算出部１１９は、ドリフト量算出部１１８で算出されたドリフト量に基づいて、基準画像と比較画像との間のドリフト補正量を求めるため、例えば、容易にドリフト補正を行うことができる。

荷電粒子線装置１０００は、正確にドリフト量を補正することができるドリフト量計算装置１００を含むため、ドリフトを正確に補正することができる。

２． ドリフト量計算方法
次に、本実施形態に係るドリフト量計算装置１００を用いたドリフト量計算方法について図面を参照しながら説明する。図１１は、本実施形態に係るドリフト量計算方法の一例を示すフローチャートである。

例えば、ユーザーが操作部１２０を介してドリフト量計算処理を要求すると、処理部１１０は、操作部１２０からの操作信号を受け付けて、処理を開始する。

まず、相関関数演算部１１２は、基準画像および比較画像をそれぞれフーリエ変換する（ステップＳ１００）。

次に、相関関数演算部１１２は、フーリエ変換された基準画像とフーリエ変換された比較画像から、相互相関関数を求める（ステップＳ１０２）。

次に、極大位置探索部１１４は、相関関数演算部１１２で求められた相互相関関数から極大をとる極大位置の探索を開始する（ステップＳ１０４）。極大位置探索部１１４は、例えば、図４に示す相互相関関数の左上端から探索を開始する。このとき、極大位置決定部１１６は、探索を開始する始点の位置をドリフト量に対応する極大位置の候補として、その位置および強度（極大値）Ｂを記憶部１２４に記録する。

極大位置探索部１１４は、相互相関関数の探索の始点から探索を開始し、各座標が極大をとる位置（極大位置）か否かの判定を行う（ステップＳ１０８）。極大位置探索部１１４は、極大位置ではないと判定した場合（ステップＳ１０８でＮＯの場合）、次の座標に移動し（ステップＳ１１０）、当該座標が極大位置か否かの判定を行う（ステップＳ１０８）。

極大位置探索部１１４がその座標が極大位置であると判定した場合（ステップＳ１０８でＹｅｓの場合）、極大位置決定部１１６は、探索された極大位置（極大値Ａ）と相互相関関数の中心Ｏとの間の距離Ｄ１と、ドリフト量に対応する極大位置の候補とした極大位置と中心Ｏとの間の距離Ｄ２と、を比較する（ステップＳ１１２）。極大位置決定部１１６は、極大位置探索部１１４からの探索された極大位置の情報、および記憶部１２４に記憶されている極大位置の候補の情報を用いて、距離Ｄ１と距離Ｄ２との比較を行う。

距離Ｄ１が距離Ｄ２よりも大きい場合（ステップＳ１１４でＤ１＞Ｄ２の場合）、極大位置決定部１１６は、Ｂ×α＜Ａを満たす場合（ステップＳ１１６でＹｅｓの場合）に、探索された極大位置をドリフト量に対応する極大位置（極大位置の候補）とする（ステップＳ１２２）。そして、極大位置決定部１１６は、記憶部１２４に記憶されている極大位置の候補の情報を更新する。

極大位置決定部１１６が探索された極大位置をドリフト量に対応する極大位置としたス
テップＳ１２２の処理の後、またはＢ×α＜Ａを満たさない場合（ステップＳ１１６でＮｏの場合）、極大位置探索部１１４は、その位置が終点か否か、すなわち、相互相関関数のすべての位置を探索したか否かの判定を行う（ステップＳ１２４）。

また、距離Ｄ１が距離Ｄ２よりも小さい場合（ステップＳ１１４でＤ１＜Ｄ２の場合）、極大位置決定部１１６は、Ｂ＜Ａ×αを満たす場合（ステップＳ１１８でＹｅｓの場合）に、探索された極大位置をドリフト量に対応する極大位置（極大位置の候補）とする（ステップＳ１２２）。そして、極大位置決定部１１６は、記憶部１２４に記憶されている極大位置の候補の情報を更新する。

極大位置決定部１１６が探索された極大位置をドリフト量に対応する極大位置としたステップＳ１２２の処理の後、またはＢ＜Ａ×αを満たさない場合（ステップＳ１１８でＮｏの場合）、極大位置探索部１１４は、その位置が終点か否かの判定を行う（ステップＳ１２４）。

また、距離Ｄ１と距離Ｄ２とが等しい場合（ステップＳ１１４でＤ１＝Ｄ２の場合）、極大位置決定部１１６は、Ｂ＜Ａを満たす場合（ステップＳ１２０でＹｅｓの場合）、探索された極大位置をドリフト量に対応する極大位置（極大位置の候補）とする（ステップＳ１２２）。そして、極大位置決定部１１６は、記憶部１２４に記憶されている極大位置の候補の情報を更新する。

極大位置決定部１１６が探索された極大位置をドリフト量に対応する極大位置としたステップＳ１２２の処理の後、またはＢ＜Ａを満たさない場合（ステップＳ１２０でＮｏの場合）、極大位置探索部１１４は、その位置が終点か否かの判定を行う（ステップＳ１２４）。

その位置が終点でないと判定された場合（ステップＳ１２４でＮｏの場合）、極大位置探索部１１４は、次の座標に移動し（ステップＳ１１０）、当該座標が極大位置か否かの判定を行う（ステップＳ１０８）。

極大位置探索部１１４および極大位置決定部１１６は、上述したステップＳ１０８〜Ｓ１２４の処理を繰り返し、極大位置探索部１１４が探索した位置を終点と判定した場合（ステップＳ１２４でＹｅｓの場合）、極大位置決定部１１６は、最終的に記憶部１２４に残ったドリフト量に対応する極大位置の候補を、ドリフト量に対応する極大位置と決定する。

そして、ドリフト量算出部１１８は、極大位置決定部１１６で決定されたドリフト量に対応する極大位置に基づいて、基準画像と比較画像との間のドリフト量を算出する（ステップＳ１２６）。

次に、ドリフト補正量算出部１１９は、ドリフト量算出部１１８で算出されたドリフト量に基づいて、第１画像と前記第２画像との間のドリフトを補正するドリフト補正量を求める（ステップＳ１２８）。そして、処理部１１０は、例えば、ドリフト補正量の情報を走査部１３に出力し、処理を終了する。

本実施形態に係るドリフト量計算方法は、例えば、以下の特徴を有する。

本実施形態に係るドリフト量計算方法では、基準画像と比較画像との相関関数から極大をとる極大位置を探索する極大位置探索工程と、探索された複数の極大位置において各極大位置の強度を相関関数の中心からの距離に応じた重みをつけて比較してドリフト量に対
応する極大位置を決定する極大位置決定工程と、当該ドリフト量に対応する極大位置に基づいてドリフト量を算出するドリフト量算出工程と、を含む。そのため、本実施形態に係るドリフト量計算方法では、周期構造を含み、かつ像ブレやノイズの影響がある画像に対しても、ドリフト量が過剰に計算される可能性を低減させることができる。したがって、本実施形態に係るドリフト量計算方法では、例えば周期構造を含む画像であっても、正確にドリフト量を計算することができる。

また、本実施形態に係るドリフト量計算方法では、周期構造を含まない画像に対しても、周期構造を含む画像と同様に、ドリフト量を計算することができる。したがって、周期性の有無に関わらず容易にドリフト量を求めることができる。

本実施形態に係るドリフト量計算方法では、探索された２つの極大位置のうちの一方の極大位置の強度をＡとし、他方の極大位置の強度をＢとしたときに、極大位置決定工程では、第１極大位置と相関関数の中心Ｏとの間の距離が第２極大位置と相関関数の中心Ｏとの間の距離よりも大きい場合、Ｂ×α＜Ａ（ただしα＞１）を満たす場合に第１極大位置をドリフト量に対応する極大位置の候補とし、第１極大位置と相関関数の中心Ｏとの間の距離が第２極大位置と相関関数の中心Ｏとの間の距離よりも小さい場合、Ｂ＜Ａ×αを満たす場合に第１極大位置をドリフト量に対応する極大位置の候補とする。そのため、本実施形態に係るドリフト量計算方法では、極大位置の強度を相関関数の中心からの距離に応じた重みをつけて比較することができ、例えば周期構造を含む画像であっても、ドリフト量が過剰に計算される可能性を低減させることができる。さらに、周期構造を含まない画像に対しても、周期構造を含む画像と同様に、ドリフト量を計算することができる。

本実施形態に係るドリフト量計算方法では、算出されたドリフト量に基づいて、基準画像と比較画像との間のドリフト補正量を求めるドリフト補正量算出工程を含むため、例えば、容易にドリフト補正を行うことができる。

３． 変形例
３．１． 第１変形例
次に、本実施形態に係るドリフト量計算装置の第１変形例について説明する。本変形例に係るドリフト量計算装置の構成は、上述した図１に示すドリフト量計算装置１００と同様でありその説明を省略する。以下では、本変形例について、ドリフト量計算装置１００との相違点について説明する。

上述したドリフト量計算装置１００では、極大位置探索部１１４が、図４に示す相互相関関数の左上端から順に右下端まで、極大を探索する例について説明した。

これに対して、本変形例では、極大位置探索部１１４は、相互相関関数の中心から探索を開始する。そして、極大位置探索部１１４は、中心からの距離が小さい位置から順に極大位置を探索する。極大位置決定部１１６は、極大位置探索部１１４で探索された極大位置の順に、極大位置の強度を相互相関関数の中心からの距離に応じた重みをつけて比較する。

本変形例では、上述したドリフト量計算装置１００と同様の作用効果を奏することができる。

さらに、本変形例では、極大位置決定部１１６には、相互相関関数の中心からの距離が小さい順に極大位置の情報が入力されるため、極大位置間の相互相関関数の中心からの距離の比較が容易であり、処理を簡略化することができる。

なお、本変形例に係るドリフト量計算方法は、上述した図１１に示すドリフト量計算方法と同様であり、その説明を省略する。

３．２． 第２変形例
次に、本実施形態に係るドリフト量計算装置の第２変形例について説明する。本変形例に係るドリフト量計算装置の構成は、上述した図１に示すドリフト量計算装置１００と同様でありその説明を省略する。以下では、本変形例について、ドリフト量計算装置１００との相違点について説明する。

上述したドリフト量計算装置１００では、２つの極大位置のうち相互相関関数との間の距離が小さい方に係数αをかけることで、極大位置の強度に相関関数の中心からの距離に応じた重みをつけていた。

これに対して、本変形例では、極大位置決定部１１６は、相互相関関数に窓関数をかけて、相互相関関数の中心からの距離に応じた重みをつけている。

具体的には、極大位置決定部１１６は、例えば、相互相関関数の中心からの距離が大きくなるほどその値が小さくなり、最外の位置では零となるような窓関数（ｓｉｎ関数など）を相互相関関数にかける。すなわち、極大位置決定部１１６は、相互相関関数の中心付近に重みを設定した窓関数を相互相関関数にかける。これにより、相互相関関数の強度（極大値）に相互相関関数の中心からの距離に応じた重みをつけることができる。

本変形例では、上述したドリフト量計算装置１００と同様の作用効果を奏することができる。

次に、第２変形例に係るドリフト量計算装置を用いたドリフト量の計算方法について説明する。図１２は、第２変形例に係るドリフト量計算方法の一例を示すフローチャートである。以下、図１２に示すフローチャートにおいて、図１１に示すフローチャートのステップと同様の処理を行うステップについては、同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

例えば、ユーザーが操作部１２０を介してドリフト量計算処理を要求すると、処理部１１０は、操作部１２０からの操作信号を受け付けて、処理を開始する。

まず、相関関数演算部１１２は、基準画像および比較画像をそれぞれフーリエ変換する（ステップＳ１００）。

次に、相関関数演算部１１２は、フーリエ変換された基準画像とフーリエ変換された比較画像から、相互相関関数を求める（ステップＳ１０２）。

次に、極大位置決定部１１６は、相関関数演算部１１２で求められた相互相関関数に窓関数をかけて、相互相関関数の中心からの距離に応じた重みをつける（ステップＳ２００）。

次に、極大位置探索部１１４は、窓関数がかけられた相互相関関数から極大をとる極大位置の探索を開始する（ステップＳ１０４）。極大位置決定部１１６は、探索を開始する始点の位置をドリフト量に対応する極大位置の候補として、その位置および強度（極大値）Ｂを記憶部１２４に記録する。

極大位置探索部１１４は、窓関数がかけられた相互相関関数の探索の始点から探索を開
始し、各座標が極大をとる位置（極大位置）か否かの判定を行う（ステップＳ１０８）。極大位置探索部１１４は、極大位置ではないと判定した場合（ステップＳ１０８でＮＯの場合）、次の座標に移動し（ステップＳ１１０）、当該座標が極大位置か否かの判定を行う（ステップＳ１０８）。

極大位置探索部１１４は、その座標が極大位置であると判定した場合（ステップＳ１０８でＹｅｓの場合）、極大位置決定部１１６は、探索された極大位置の強度（極大値）Ａと、ドリフト量に対応する極大位置と設定された極大位置の強度（極大値）Ｂとを比較する（ステップＳ２０２）。

極大値Ａが極大値Ｂよりも大きい場合（ステップＳ２０４でＹｅｓの場合）、極大位置決定部１１６は、探索された極大位置をドリフト量に対応する極大位置（極大位置の候補）とする（ステップＳ１２２）。そして、極大位置決定部１１６は、記憶部１２４に記憶されているドリフト量に対応する極大位置の候補の情報を更新する。

極大位置決定部１１６が探索された極大位置をドリフト量に対応する極大位置としたステップＳ１２２の処理の後、または極大値Ａが極大値Ｂよりも大きくない場合（ステップＳ２０４でＮｏの場合）、極大位置探索部１１４は、その位置が終点か否か、すなわち、相互相関関数のすべての位置を探索したか否かの判定を行う（ステップＳ１２４）。

その位置が終点でないと判定された場合（ステップＳ１２４でＮｏの場合）、極大位置探索部１１４は、次の座標に移動し（ステップＳ１１０）、当該座標が極大位置か否かの判定を行う（ステップＳ１０８）。

極大位置探索部１１４および極大位置決定部１１６は、上述したステップＳ１０８、Ｓ２０２、Ｓ２０４、Ｓ１２２、Ｓ１２４、Ｓ１１０の処理を繰り返し、極大位置探索部１１４が探索した位置が終点と判定した場合（ステップＳ１２４でＹｅｓの場合）、極大位置決定部１１６は、最終的に記憶部１２４に残ったドリフト量に対応する極大位置の候補を、ドリフト量に対応する極大位置と決定する。

そして、ドリフト量算出部１１８は、極大位置決定部１１６で決定されたドリフト量に対応する極大位置に基づいて、基準画像と比較画像との間のドリフト量を算出する（ステップＳ１２６）。

次に、ドリフト補正量算出部１１９は、ドリフト量算出部１１８で算出されたドリフト量に基づいて、第１画像と前記第２画像との間のドリフトを補正するドリフト補正量を求める（ステップＳ１２８）。そして、処理部１１０は、例えば、ドリフト補正量の情報を走査部１３に出力し、処理を終了する。

本変形例に係るドリフト量計算方法では、上述した本実施形態に係るドリフト量計算方法と同様の作用効果を奏することができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

例えば、上述した実施形態および各変形例では、荷電粒子線装置が走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）である例について説明したが、本発明に係る荷電粒子線装置は、電子やイオン等の荷電粒子線を試料に照射して画像を得る装置であれば特に限定されない。すなわち、本発明に係る荷電粒子線装置は、例えば、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）、集束イオンビーム装置（ＦＩＢ）などであってもよい。本発明に係るドリフ
ト量計算装置は、このような荷電粒子線装置に組み込まれて、当該荷電粒子線装置で得られる画像間のドリフト量を計算することができる。

また、例えば、上述した実施形態および各変形例では、ドリフト量計算装置１００が荷電粒子線装置１０００に含まれている例について説明したが、本発明に係るドリフト量計算装置は、荷電粒子線装置に含まれていなくてもよい。例えば、本発明に係るドリフト量計算装置は、例えば、情報記憶媒体１２６を介して、ドリフト量を計算する対象となる基準画像および比較画像を取得して、ドリフト量を計算する処理を行ってもよい。

また、例えば、本発明に係る荷電粒子線装置は、本発明に係るドリフト量計算方法によってドリフト量を計算するモードと、本発明に係るドリフト量計算方法とは異なる従来のドリフト量計算方法によってドリフト量を計算するモードと、を有していてもよい。例えば、本発明に係る荷電粒子線装置は、ユーザーが操作部を介してモードを選択することができるユーザーインターフェースを備えていてもよい。

なお、上述した実施形態および各変形例は、一例であってこれらに限定されるわけではない。例えば、実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

２…除振機、４…架台、１０…荷電粒子線装置本体、１１…電子線源、１２…集束レンズ、１３…走査部、１４…対物レンズ、１５…試料ステージ、１６…試料ホルダー、１７…中間レンズ、１８…投影レンズ、１９ａ…暗視野像検出器、１９ｂ…明視野像検出器、２０…画像生成部、１００…ドリフト量計算装置、１１０…処理部、１１２…相関関数演算部、１１４…極大位置探索部、１１６…極大位置決定部、１１８…ドリフト量算出部、１１９…ドリフト補正量算出部、１２０…操作部、１２２…表示部、１２４…記憶部、１２６…情報記憶媒体、１０００…荷電粒子線装置

Claims (11)

1. 第１画像と第２画像との間のドリフト量を計算するためのドリフト量計算装置であって、
   前記第１画像と前記第２画像との相関関数を求める相関関数演算部と、
   前記相関関数から極大をとる極大位置を探索する極大位置探索部と、
   前記極大位置探索部で探索された複数の前記極大位置において、各前記極大位置の強度を前記相関関数の中心からの距離に応じた重みをつけて比較して、前記ドリフト量に対応する前記極大位置を決定する極大位置決定部と、
   前記ドリフト量に対応する前記極大位置に基づいて、前記ドリフト量を算出するドリフト量算出部と、
   を含み、
   前記極大位置探索部で探索された２つの前記極大位置のうちの一方の第１極大位置の強度をＡとし、他方の第２極大位置の強度をＢとしたときに、
   前記極大位置決定部は、
   前記第１極大位置と前記中心との間の距離が前記第２極大位置と前記中心との間の距離よりも大きい場合、Ｂ×α＜Ａ（ただしα＞１）を満たす場合に前記第１極大位置を前記ドリフト量に対応する前記極大位置の候補とし、
   前記第１極大位置と前記中心との間の距離が前記第２極大位置と前記中心との間の距離よりも小さい場合、Ｂ＜Ａ×αを満たす場合に前記第１極大位置を前記ドリフト量に対応する前記極大位置の候補とする、ドリフト量計算装置。
2. 請求項１において、
   前記極大位置探索部は、前記相関関数の前記中心からの距離が小さい位置から順に前記極大位置を探索し、
   前記極大位置決定部は、前記極大位置探索部で探索された前記極大位置の順に、前記極大位置の強度を前記中心からの距離に応じた重みをつけて比較する、ドリフト量計算装置。
3. 第１画像と第２画像との間のドリフト量を計算するためのドリフト量計算装置であって
   、
   前記第１画像と前記第２画像との相関関数を求める相関関数演算部と、
   前記相関関数から極大をとる極大位置を探索する極大位置探索部と、
   前記極大位置探索部で探索された複数の前記極大位置において、各前記極大位置の強度を前記相関関数の中心からの距離に応じた重みをつけて比較して、前記ドリフト量に対応する前記極大位置を決定する極大位置決定部と、
   前記ドリフト量に対応する前記極大位置に基づいて、前記ドリフト量を算出するドリフト量算出部と、
   を含み、
   前記極大位置探索部は、前記相関関数の前記中心からの距離が小さい位置から順に前記極大位置を探索し、
   前記極大位置決定部は、前記極大位置探索部で探索された前記極大位置の順に、前記極大位置の強度を前記中心からの距離に応じた重みをつけて比較する、ドリフト量計算装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、
   前記相関関数は、相互相関関数または位相限定相関関数である、ドリフト量計算装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項において、
   前記ドリフト量に基づいて、前記第１画像と前記第２画像との間のドリフトを補正するドリフト補正量を求めるドリフト補正量算出部を含む、ドリフト量計算装置。
6. 第１画像と第２画像との間のドリフト量を計算するためのドリフト量計算方法であって、
   前記第１画像と前記第２画像との相関関数を求める相関関数演算工程と、
   前記相関関数から極大をとる極大位置を探索する極大位置探索工程と、
   前記極大位置探索工程で探索された複数の前記極大位置において、各前記極大位置の強度を前記相関関数の中心からの距離に応じた重みをつけて比較して、前記ドリフト量に対応する前記極大位置を決定する極大位置決定工程と、
   前記ドリフト量に対応する前記極大位置に基づいて、前記ドリフト量を算出するドリフト量算出工程と、
   を含み、
   前記極大位置探索工程で探索された２つの前記極大位置のうちの一方の第１極大位置の強度をＡとし、他方の第２極大位置の強度をＢとしたときに、
   前記極大位置決定工程では、
   前記第１極大位置と前記中心との間の距離が前記第２極大位置と前記中心との間の距離よりも大きい場合、Ｂ×α＜Ａ（ただしα＞１）を満たす場合に前記第１極大位置を前記ドリフト量に対応する前記極大位置の候補とし、
   前記第１極大位置と前記中心との間の距離が前記第２極大位置と前記中心との間の距離よりも小さい場合、Ｂ＜Ａ×αを満たす場合に前記第１極大位置を前記ドリフト量に対応する前記極大位置の候補とする、ドリフト量計算方法。
7. 請求項６において、
   前記極大位置探索工程では、前記相関関数の前記中心からの距離が小さい位置から順に前記極大位置を探索し、
   前記極大位置決定工程では、前記極大位置探索工程で探索された前記極大位置の順に、前記極大位置の強度を前記中心からの距離に応じた重みをつけて比較する、ドリフト量計算方法。
8. 第１画像と第２画像との間のドリフト量を計算するためのドリフト量計算方法であって
   、
   前記第１画像と前記第２画像との相関関数を求める相関関数演算工程と、
   前記相関関数から極大をとる極大位置を探索する極大位置探索工程と、
   前記極大位置探索工程で探索された複数の前記極大位置において、各前記極大位置の強度を前記相関関数の中心からの距離に応じた重みをつけて比較して、前記ドリフト量に対応する前記極大位置を決定する極大位置決定工程と、
   前記ドリフト量に対応する前記極大位置に基づいて、前記ドリフト量を算出するドリフト量算出工程と、
   を含み、
   前記極大位置探索工程では、前記相関関数の前記中心からの距離が小さい位置から順に前記極大位置を探索し、
   前記極大位置決定工程では、前記極大位置探索工程で探索された前記極大位置の順に、前記極大位置の強度を前記中心からの距離に応じた重みをつけて比較する、ドリフト量計算方法。
9. 請求項６ないし８のいずれか１項において、
   前記相関関数は、相互相関関数または位相限定相関関数である、ドリフト量計算方法。
10. 請求項６ないし９のいずれか１項において、
    前記ドリフト量に基づいて、前記第１画像と前記第２画像との間のドリフトを補正するドリフト補正量を求めるドリフト補正量算出工程を含む、ドリフト量計算方法。
11. 請求項１ないし５のいずれか１項に係るドリフト量計算装置を含む、荷電粒子線装置。