JP6770482B2 - Charged particle beam device and scanning image distortion correction method - Google Patents
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Description
本発明は、荷電粒子線装置および走査像の歪み補正方法に関する。 The present invention relates to a charged particle beam apparatus and a method for correcting distortion of a scanned image.
走査電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、ＳＥＭ）などの荷電粒子線装置では、生物、材料、半導体などの微細構造を観察、分析することができる。走査電子顕微鏡では、電子線を試料上で二次元的に走査し、電子線が照射されることで発生する二次電子や反射電子を検出して画像化する。 A charged particle beam device such as a scanning electron microscope (SEM) can observe and analyze fine structures of organisms, materials, semiconductors, and the like. In a scanning electron microscope, electron beams are scanned two-dimensionally on a sample, and secondary electrons and backscattered electrons generated by irradiation with the electron beams are detected and imaged.
走査電子顕微鏡において、例えば、ＸＹ面内で二次元的に電子線を走査する際に、Ｘ方向の走査とＹ方向の走査とが直交していない場合、走査像（ＳＥＭ像）に歪みが生じてしまう。このように、走査電子顕微鏡では、電子線の走査が適切でない場合、走査像に歪みが生じてしまう。 In a scanning electron microscope, for example, when scanning an electron beam two-dimensionally in the XY plane, if the scanning in the X direction and the scanning in the Y direction are not orthogonal to each other, the scanning image (SEM image) is distorted. It ends up. As described above, in the scanning electron microscope, if the scanning of the electron beam is not appropriate, the scanned image will be distorted.
例えば、特許文献１には、円形の形状を持つ試料を用いて、走査像が正しく円形になるように走査偏向器を調整することで、走査像の歪みを補正する方法が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a method of correcting distortion of a scanned image by adjusting a scanning deflector so that the scanned image is correctly circular using a sample having a circular shape.
走査電子顕微鏡において、電子線の走査が適切に行われずに走査像に歪みが生じると、試料上の長さの計測を正確に行うことができない、また、試料の正確な形状を知ることができないなどの問題がある。 In a scanning electron microscope, if the scanning image is distorted due to improper scanning of the electron beam, the length on the sample cannot be measured accurately, and the exact shape of the sample cannot be known. There are problems such as.
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、走査像の歪みを補正することができる荷電粒子線装置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、容易に走査像の歪みを補正することができる走査像の歪み補正方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and one of the objects according to some aspects of the present invention is to provide a charged particle beam device capable of correcting distortion of a scanned image. To do. Further, one of the objects according to some aspects of the present invention is to provide a method for correcting distortion of a scanned image, which can easily correct the distortion of the scanned image.
（１）本発明に係る荷電粒子線装置は、
荷電粒子線を走査して走査像を取得する荷電粒子線装置であって、
横線部と縦線部とがそれぞれ複数配列された格子状の構造体を有する試料を撮影して得られた格子画像をフーリエ変換して、基準方向に対する前記横線部の角度である第１角度および前記基準方向に対する前記縦線部の角度である第２角度を求める角度測定部と、
前記格子画像において前記横線部の周期、および前記縦線部の周期を測定する周期測定部と、
前記第１角度、前記第２角度、前記横線部の周期、および前記縦線部の周期に基づいて、前記荷電粒子線の走査を補正する制御を行う走査制御部と、
を含む。
(1) The charged particle beam apparatus according to the present invention is
A charged particle beam device that scans a charged particle beam and acquires a scanning image.
The lattice image obtained by photographing a sample having a grid-like structure in which a plurality of horizontal lines and vertical lines are arranged is subjected to Fourier transform, and the first angle which is the angle of the horizontal line with respect to the reference direction and An angle measuring unit for obtaining a second angle, which is the angle of the vertical line portion with respect to the reference direction,
In the grid image, a period measuring unit for measuring the period of the horizontal line portion and the period of the vertical line portion, and a cycle measuring unit.
A scanning control unit that controls to correct the scanning of the charged particle beam based on the first angle, the second angle, the period of the horizontal line portion, and the period of the vertical line portion.
including.
このような荷電粒子線装置では、格子画像から、第１角度、第２角度、横線部の周期、および縦線部の周期を測定して、荷電粒子線の走査を補正することができる。すなわち、このような荷電粒子線装置では、走査像の歪みの補正を自動で行うことができる。 In such a charged particle beam device, the scanning of the charged particle beam can be corrected by measuring the first angle, the second angle, the period of the horizontal line portion, and the period of the vertical line portion from the lattice image. That is, in such a charged particle beam device, the distortion of the scanned image can be automatically corrected.
（２）本発明に係る荷電粒子線装置において、
前記走査制御部は、
前記第１角度、前記第２角度、前記横線部の周期、および前記縦線部の周期から、前記走査像において、前記横線部の１周期分に対応する第１基本ベクトル、および前記縦線部の１周期分に対応する第２基本ベクトルを求め、
前記第１基本ベクトルおよび前記第２基本ベクトルに基づいて、前記荷電粒子線の走査を補正する制御を行ってもよい。
(2) In the charged particle beam apparatus according to the present invention.
The scanning control unit
From the first angle, the second angle, the period of the horizontal line portion, and the period of the vertical line portion, the first basic vector corresponding to one cycle of the horizontal line portion and the vertical line portion in the scanning image. Find the second basic vector corresponding to one cycle of
Control to correct the scanning of the charged particle beam may be performed based on the first basic vector and the second basic vector.
（３）本発明に係る荷電粒子線装置において、
前記周期測定部は、
前記格子画像の前記横線部の法線方向の輝度勾配のプロファイルから、前記横線部の周期を求め、
前記格子画像の前記縦線部の法線方向の輝度勾配のプロファイルから、前記縦線部の周期を求めてもよい。
(3) In the charged particle beam apparatus according to the present invention.
The cycle measuring unit
The period of the horizontal line portion is obtained from the profile of the brightness gradient in the normal direction of the horizontal line portion of the grid image.
The period of the vertical line portion may be obtained from the profile of the brightness gradient in the normal direction of the vertical line portion of the grid image.
（４）本発明に係る荷電粒子線装置において、
前記周期測定部では、
前記格子画像をフーリエ変換して、前記横線部の周期および前記縦線部の周期を求めてもよい。
(4) In the charged particle beam apparatus according to the present invention.
In the cycle measuring unit,
The lattice image may be Fourier transformed to obtain the period of the horizontal line portion and the period of the vertical line portion.
（５）本発明に係る荷電粒子線装置において、
前記角度測定部は、
前記フーリエ変換により求められた前記横線部の角度を変化させつつ、変化させた前記横線部の法線方向の輝度勾配のプロファイルを取得し、取得した輝度勾配のプロファイルに基づき前記第１角度を決定し、
前記フーリエ変換により求められた前記縦線部の角度を変化させつつ、変化させた前記縦線部の法線方向の輝度勾配のプロファイルを取得し、取得した輝度勾配のプロファイルに基づき前記第２角度を決定してもよい。
(5) In the charged particle beam apparatus according to the present invention.
The angle measuring unit
While changing the angle of the horizontal line portion obtained by the Fourier transform, a profile of the changed luminance gradient in the normal direction of the horizontal line portion is acquired, and the first angle is determined based on the acquired luminance gradient profile. And
While changing the angle of the vertical line portion obtained by the Fourier transform, a profile of the changed luminance gradient in the normal direction of the vertical line portion is acquired, and the second angle is obtained based on the acquired luminance gradient profile. May be determined.
（６）本発明に係る走査像の歪み補正方法は、
荷電粒子線を走査して走査像を取得する荷電粒子線装置における走査像の歪み補正方法であって、
横線部と縦線部とがそれぞれ複数配列された格子状の構造体を有する試料を撮影して得られた格子画像をフーリエ変換して、基準方向に対する前記横線部の角度である第１角度および前記基準方向に対する前記縦線部の角度である第２角度を求める工程と、
前記格子画像において前記横線部の周期、および前記縦線部の周期を測定する工程と、
前記第１角度、前記第２角度、前記横線部の周期、および前記縦線部の周期に基づいて、前記荷電粒子線の走査を補正する制御を行う工程と、
を含む。
(6) The method for correcting distortion of a scanned image according to the present invention is
It is a distortion correction method of a scanned image in a charged particle beam device that scans a charged particle beam and acquires a scanned image.
The first angle, which is the angle of the horizontal line portion with respect to the reference direction, is obtained by Fourier transforming the lattice image obtained by photographing a sample having a grid-like structure in which a plurality of horizontal line portions and vertical line portions are arranged. A step of obtaining a second angle which is an angle of the vertical line portion with respect to the reference direction, and
A step of measuring the period of the horizontal line portion and the period of the vertical line portion in the grid image, and
A step of performing control for correcting scanning of the charged particle beam based on the first angle, the second angle, the period of the horizontal line portion, and the period of the vertical line portion.
including.
このような走査像の歪み補正方法では、格子画像から、第１角度、第２角度、横線部の周期、および縦線部の周期を測定して、荷電粒子線の走査を補正することができる。そのため、このような走査像の歪み補正方法では、走査像の歪みの補正を、容易に行うことができる。 In such a scanning image distortion correction method, the scanning of charged particle beams can be corrected by measuring the first angle, the second angle, the period of the horizontal line portion, and the period of the vertical line portion from the lattice image. .. Therefore, in such a scanning image distortion correction method, the scanning image distortion can be easily corrected.
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。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the embodiments described below do not unreasonably limit the contents of the present invention described in the claims. Moreover, not all of the configurations described below are essential constituent requirements of the present invention.
また、以下では、本発明に係る荷電粒子線装置として、電子線を走査して走査像を取得する走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を例に挙げて説明するが、本発明に係る荷電粒子線装置は電子線以外の荷電粒子線（イオン等）を走査して走査像を取得する装置であってもよい。本発明に係る荷電粒子線装置は、例えば、走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）や、半導体素子回路パターンの測長用走査電子顕微鏡、集束イオンビーム装置（ＦＩＢ装置）などであってもよい。 Further, in the following, as the charged particle beam device according to the present invention, a scanning electron microscope (SEM) that scans an electron beam to acquire a scanned image will be described as an example, but the charged particle beam device according to the present invention will be described. It may be a device that obtains a scanned image by scanning a charged particle beam (ion or the like) other than an electron beam. The charged particle beam device according to the present invention may be, for example, a scanning transmission electron microscope (STEM), a scanning electron microscope for measuring the length of a semiconductor device circuit pattern, a focused ion beam device (FIB device), or the like.
１． 走査電子顕微鏡の構成
まず、本実施形態に係る走査電子顕微鏡の構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る走査電子顕微鏡１００の構成を示す図である。
1. 1. Configuration of Scanning Electron Microscope First, the configuration of the scanning electron microscope according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a scanning electron microscope 100 according to the present embodiment.
走査電子顕微鏡１００では、電子プローブで試料Ｓの表面を走査したときに電子プローブの照射点から放出される電子（二次電子および反射電子）を検出して画像化することができる。この結果、走査電子顕微鏡１００では、走査像（二次電子像および反射電子像）を取得することができる。また、走査電子顕微鏡１００では、自動で走査像の歪みを補正することができる。 The scanning electron microscope 100 can detect and image electrons (secondary electrons and backscattered electrons) emitted from the irradiation point of the electron probe when the surface of the sample S is scanned with the electron probe. As a result, the scanning electron microscope 100 can acquire a scanned image (secondary electron image and backscattered electron image). Further, the scanning electron microscope 100 can automatically correct the distortion of the scanned image.
走査電子顕微鏡１００は、図１に示すように、電子源１０と、コンデンサーレンズ１２と、絞り１４と、走査コイル１６（走査偏向器）と、対物レンズ１８と、試料ステージ２０と、二次電子検出器２２と、加速電圧用高圧電源２４と、コンデンサーレンズ駆動アンプ２６と、走査信号発生器２８と、ＳＲＴ回路３０と、走査方向補正回路３２と、走査振幅調整回路３４と、走査コイル駆動アンプ３６と、走査補正装置３８と、フレームメモリ４０と、画像表示装置４２と、対物レンズ駆動アンプ４４と、を含む。 As shown in FIG. 1, the scanning electron microscope 100 includes an electron source 10, a condenser lens 12, an aperture 14, a scanning coil 16 (scanning deflector), an objective lens 18, a sample stage 20, and secondary electrons. The detector 22, the high-voltage power supply 24 for acceleration voltage, the condenser lens drive amplifier 26, the scanning signal generator 28, the SRT circuit 30, the scanning direction correction circuit 32, the scanning amplitude adjustment circuit 34, and the scanning coil drive amplifier. It includes 36, a scanning correction device 38, a frame memory 40, an image display device 42, and an objective lens drive amplifier 44.
電子源１０は、電子線を放出する。電子源１０は、例えば、公知の電子銃である。電子線は、光軸に沿って進行する。電子源１０では、加速電圧用高圧電源２４から印加される加速電圧によって電子が加速される。 The electron source 10 emits an electron beam. The electron source 10 is, for example, a known electron gun. The electron beam travels along the optical axis. In the electron source 10, electrons are accelerated by the acceleration voltage applied from the high-voltage power supply 24 for acceleration voltage.
コンデンサーレンズ１２は、電子源１０から放出された電子線を集束させる。コンデンサーレンズ１２は、例えば、光軸に沿って複数配置されてもよい。コンデンサーレンズ１２には、コンデンサーレンズ駆動アンプ２６から駆動電流が供給される。 The condenser lens 12 focuses the electron beam emitted from the electron source 10. A plurality of condenser lenses 12 may be arranged, for example, along the optical axis. A drive current is supplied to the condenser lens 12 from the condenser lens drive amplifier 26.
絞り１４は、対物レンズ１８に入射する電子線のうち、光軸近傍の電子線だけを通して、それ以外の電子線を遮蔽する。 Of the electron beams incident on the objective lens 18, the diaphragm 14 passes only the electron beams near the optical axis and shields the other electron beams.
走査コイル１６は、コンデンサーレンズ１２および対物レンズ１８で集束された電子線（電子プローブ）を偏向させる。走査コイル１６に走査コイル駆動アンプ３６で増幅された走査信号が入力されると、走査コイル１６は、走査信号に基づき電子線を偏向させる。この結果、電子プローブで試料Ｓ上を走査することができる。走査コイル１６は、例えば、電子線をＸ方向に偏向させるためのコイルと、電子線をＹ方向に偏向させるためのコイルと、を有している。また、走査コイル１６は、１段であってもよいし、光軸に沿って２段配置されていてもよい。 The scanning coil 16 deflects the electron beam (electron probe) focused by the condenser lens 12 and the objective lens 18. When the scanning signal amplified by the scanning coil drive amplifier 36 is input to the scanning coil 16, the scanning coil 16 deflects the electron beam based on the scanning signal. As a result, the electron probe can scan on the sample S. The scanning coil 16 has, for example, a coil for deflecting the electron beam in the X direction and a coil for deflecting the electron beam in the Y direction. Further, the scanning coils 16 may be in one stage or may be arranged in two stages along the optical axis.
対物レンズ１８は、電子源１０から放出された電子線を集束して試料Ｓに照射する。対物レンズ１８は、試料Ｓの直前に配置された電子プローブを形成するためのレンズである。対物レンズ１８には、対物レンズ駆動アンプ４４から駆動電流が供給される。 The objective lens 18 focuses the electron beam emitted from the electron source 10 and irradiates the sample S. The objective lens 18 is a lens for forming an electron probe arranged immediately before the sample S. A drive current is supplied to the objective lens 18 from the objective lens drive amplifier 44.
走査電子顕微鏡１００は、上述した光学系の他に、レンズや絞りなどを備えていてもよい。 The scanning electron microscope 100 may include a lens, an aperture, and the like in addition to the above-mentioned optical system.
試料ステージ２０には、試料Ｓが載置される。試料ステージ２０は、試料Ｓを支持し、試料Ｓを移動させることができる。試料ステージ２０は、試料Ｓを移動させるための駆動機構を有している。 Sample S is placed on the sample stage 20. The sample stage 20 can support the sample S and move the sample S. The sample stage 20 has a drive mechanism for moving the sample S.
二次電子検出器２２は、電子線が試料Ｓに照射されることにより試料Ｓから発生した二次電子を検出する。走査電子顕微鏡１００では、二次電子検出器２２の出力信号に基づき、走査像（二次電子像）が生成される。 The secondary electron detector 22 detects secondary electrons generated from the sample S when the sample S is irradiated with an electron beam. In the scanning electron microscope 100, a scanning image (secondary electron image) is generated based on the output signal of the secondary electron detector 22.
図示はしないが、走査電子顕微鏡１００は、電子線が試料Ｓに照射されることにより試料Ｓから発生した反射電子を検出する反射電子検出器を備えていてもよい。走査電子顕微鏡１００では、反射電子検出器の出力信号に基づき、走査像（反射電子像）が生成されてもよい。 Although not shown, the scanning electron microscope 100 may include a backscattered electron detector that detects backscattered electrons generated from the sample S by irradiating the sample S with an electron beam. In the scanning electron microscope 100, a scanning image (reflected electron image) may be generated based on the output signal of the reflected electron detector.
走査電子顕微鏡１００では、走査信号発生器２８で発生した走査信号は、ＳＲＴ回路３０、走査方向補正回路３２、走査振幅調整回路３４、走査コイル駆動アンプ３６を介して、走査コイル１６に供給される。ＳＲＴ回路３０、走査方向補正回路３２、および走査振幅調整回路３４は、電子線の走査を補正する走査制御回路２を構成している。走査電子顕微鏡１００では、走査制御回路２によって走査信号発生器２８で発生した走査信号を補正することにより、歪みのない（歪みの少ない）走査像を取得することができる。 In the scanning electron microscope 100, the scanning signal generated by the scanning signal generator 28 is supplied to the scanning coil 16 via the SRT circuit 30, the scanning direction correction circuit 32, the scanning amplitude adjusting circuit 34, and the scanning coil drive amplifier 36. .. The SRT circuit 30, the scanning direction correction circuit 32, and the scanning amplitude adjusting circuit 34 constitute a scanning control circuit 2 that corrects the scanning of electron beams. In the scanning electron microscope 100, a scanning image without distortion (less distortion) can be obtained by correcting the scanning signal generated by the scanning signal generator 28 by the scanning control circuit 2.
図２は、走査信号発生器２８、ＳＲＴ回路３０、走査方向補正回路３２、走査振幅調整回路３４、走査コイル駆動アンプ３６を説明するための図である。 FIG. 2 is a diagram for explaining a scanning signal generator 28, an SRT circuit 30, a scanning direction correction circuit 32, a scanning amplitude adjusting circuit 34, and a scanning coil drive amplifier 36.
走査信号発生器２８は、走査コイル１６を駆動させるための走査信号を発生させる。走
査信号は、例えば、電子線をラスター走査させるための信号である。ラスター走査とは、電子線を一次元的に走査して走査線を得、当該走査線をその垂直方向に走査して、二次元的な画像を得る手法である。走査信号は、横（水平）方向（走査線の方向）の走査を行う走査信号Ｈと、縦方向（走査線に垂直な方向）の走査を行う走査信号Ｖと、で構成されている。走査信号Ｈは、例えば、のこぎり波状の信号波形を有しており、走査信号Ｖは、例えば、ステップ状の信号波形を有している。
The scanning signal generator 28 generates a scanning signal for driving the scanning coil 16. The scanning signal is, for example, a signal for raster scanning an electron beam. Raster scanning is a method of obtaining a scanning line by scanning an electron beam one-dimensionally and scanning the scanning line in the vertical direction to obtain a two-dimensional image. The scanning signal is composed of a scanning signal H that scans in the horizontal (horizontal) direction (direction of the scanning line) and a scanning signal V that scans in the vertical direction (direction perpendicular to the scanning line). The scanning signal H has, for example, a sawtooth signal waveform, and the scanning signal V has, for example, a stepped signal waveform.
ＳＲＴ（ｓｃａｎ ｒｏｔａｔｉｏｎ）回路３０は、電子線の走査方向の回転を調整するための回路である。ＳＲＴ回路３０は、例えば、試料ステージ２０のＸ方向と、画面の横方向と、を一致させるために用いられる。ＳＲＴ回路３０は、走査信号発生器２８で発生した走査信号に、電子線の走査方向を回転させるためのスキャンローテーション信号を付与する（スキャンローテーション信号を重畳する）。スキャンローテーションとは、電子線の走査方向を回転させることで電子線の走査領域を回転させることをいう。スキャンローテーションを行うことで、走査像を画面上で回転させることができる。 The SRT (scan rotation) circuit 30 is a circuit for adjusting the rotation of the electron beam in the scanning direction. The SRT circuit 30 is used, for example, to match the X direction of the sample stage 20 with the horizontal direction of the screen. The SRT circuit 30 adds a scan rotation signal for rotating the scanning direction of the electron beam to the scan signal generated by the scan signal generator 28 (superimposes the scan rotation signal). Scan rotation refers to rotating the scanning area of an electron beam by rotating the scanning direction of the electron beam. By performing scan rotation, the scanned image can be rotated on the screen.
走査方向補正回路３２は、電子線の走査方向を補正するための回路である。走査方向補正回路３２は、例えば、電子線の横方向の走査の方向と、電子線の縦方向の走査の方向と、を直交させるために用いられる。走査方向補正回路３２は、走査信号に、電子線の走査方向を変えるための走査方向変更信号を付与する（走査方向変更信号を重畳する）。これにより、電子線の横方向の走査の方向および電子線の縦方向の走査の方向を、それぞれ変化させることができる。 The scanning direction correction circuit 32 is a circuit for correcting the scanning direction of the electron beam. The scanning direction correction circuit 32 is used, for example, to make the horizontal scanning direction of the electron beam and the vertical scanning direction of the electron beam orthogonal to each other. The scanning direction correction circuit 32 adds a scanning direction changing signal for changing the scanning direction of the electron beam to the scanning signal (superimposing the scanning direction changing signal). Thereby, the horizontal scanning direction of the electron beam and the vertical scanning direction of the electron beam can be changed, respectively.
走査振幅調整回路３４は、走査信号の振幅を調整するための回路である。走査信号の振幅を変えることで、走査領域の大きさを変えることができる。これにより、走査像の倍率を変えることができる。 The scanning amplitude adjusting circuit 34 is a circuit for adjusting the amplitude of the scanning signal. The size of the scanning area can be changed by changing the amplitude of the scanning signal. Thereby, the magnification of the scanned image can be changed.
走査コイル駆動アンプ３６は、走査信号を増幅して、走査コイル１６に供給する。 The scanning coil drive amplifier 36 amplifies the scanning signal and supplies it to the scanning coil 16.
フレームメモリ４０は、図１に示すように、二次電子検出器２２の検出信号を受け付けて、走査像（画像データ）を記憶する。フレームメモリ４０は、例えば、１フレーム分の記憶画素を備えている。二次電子検出器２２の検出信号は、フレームメモリ４０内の、走査信号に応じたアドレスの記憶画素に記憶される。 As shown in FIG. 1, the frame memory 40 receives the detection signal of the secondary electron detector 22 and stores the scanned image (image data). The frame memory 40 includes, for example, storage pixels for one frame. The detection signal of the secondary electron detector 22 is stored in the storage pixel of the address corresponding to the scanning signal in the frame memory 40.
具体的には、フレームメモリ４０に検出信号を記憶させる際には、アドレス発生器（図示せず）が、走査信号に応じて、フレームメモリ４０の記憶画素のアドレスを選択するアドレス信号を生成し、フレームメモリ４０に出力する。二次電子検出器２２の検出信号は、フレームメモリ４０内の選択されたアドレスの記憶画素に記憶される。これにより、検出信号は、フレームメモリ４０内の電子線の走査位置に応じたアドレスの記憶画素に記憶される。この結果、フレームメモリ４０には、走査像（画像データ）が記憶される。 Specifically, when storing the detection signal in the frame memory 40, the address generator (not shown) generates an address signal that selects the address of the storage pixel of the frame memory 40 according to the scanning signal. , Output to the frame memory 40. The detection signal of the secondary electron detector 22 is stored in the storage pixel of the selected address in the frame memory 40. As a result, the detection signal is stored in the storage pixel of the address corresponding to the scanning position of the electron beam in the frame memory 40. As a result, the scanned image (image data) is stored in the frame memory 40.
画像表示装置４２は、フレームメモリ４０に記憶された画像データを読み出して、走査像を画面に表示する。 The image display device 42 reads out the image data stored in the frame memory 40 and displays the scanned image on the screen.
走査補正装置３８は、フレームメモリ４０から歪み測定用の試料の走査像（画像データ）を取得して、電子線の走査を補正する制御を行う。走査補正装置３８の出力は、ＳＲＴ回路３０、走査方向補正回路３２、および走査振幅調整回路３４に入力される。 The scanning correction device 38 acquires a scanning image (image data) of the sample for strain measurement from the frame memory 40, and controls to correct the scanning of the electron beam. The output of the scanning correction device 38 is input to the SRT circuit 30, the scanning direction correction circuit 32, and the scanning amplitude adjusting circuit 34.
走査補正装置３８は、図２に示すように、処理部３８０と、記憶部３８１と、を含む。 As shown in FIG. 2, the scan correction device 38 includes a processing unit 380 and a storage unit 381.
記憶部３８１は、処理部３８０のワーク領域となるもので、その機能はＲＡＭや、ＲＯ
Ｍ、ハードディスクなどにより実現できる。記憶部３８１は、処理部３８０が各種の制御処理や計算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３８１は、処理部３８０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。
The storage unit 381 is a work area of the processing unit 380, and its function is RAM or RO.
It can be realized by M, hard disk, etc. The storage unit 381 stores programs, data, and the like for the processing unit 380 to perform various control processes and calculation processes. The storage unit 381 is also used to temporarily store the calculation results and the like executed by the processing unit 380 according to various programs.
処理部３８０の機能は、例えば、各種プロセッサ（ＣＰＵ、ＤＳＰ等）でプログラムを実行することにより実現することができる。なお、処理部３８０の機能の少なくとも一部を、ＡＳＩＣ（ゲートアレイ等）などの専用回路により実現してもよい。処理部３８０は、像取得部３８２と、角度測定部３８４と、周期測定部３８６と、走査制御部３８８と、を含む。なお、走査補正装置３８の各部の処理については、後述する。 The function of the processing unit 380 can be realized, for example, by executing a program on various processors (CPU, DSP, etc.). At least a part of the function of the processing unit 380 may be realized by a dedicated circuit such as an ASIC (gate array or the like). The processing unit 380 includes an image acquisition unit 382, an angle measurement unit 384, a period measurement unit 386, and a scanning control unit 388. The processing of each part of the scanning correction device 38 will be described later.
走査電子顕微鏡１００では、走査補正装置３８で走査制御回路２を制御することにより、歪みのない（歪みの少ない）走査像を得ることができる。 In the scanning electron microscope 100, a scanning image without distortion (less distortion) can be obtained by controlling the scanning control circuit 2 with the scanning correction device 38.
２． 走査像の歪み補正方法
次に、本実施形態に係る走査電子顕微鏡１００における、走査像の歪み補正方法について説明する。
2. Scanned Image Distortion Correction Method Next, a scanning image distortion correction method in the scanning electron microscope 100 according to the present embodiment will be described.
走査像の歪みの補正は、格子状の構造体を有する試料を走査電子顕微鏡１００で撮影して得られた格子画像（走査像）を用いて行われる。 The distortion of the scanned image is corrected by using a grid image (scanned image) obtained by photographing a sample having a grid-like structure with a scanning electron microscope 100.
２．１． 格子画像の取得
図３は、走査電子顕微鏡１００で、格子状の構造体を有する試料を撮影して得られた格子画像（走査像）の一例を示す図である。
2.1. Acquisition of Lattice Image FIG. 3 is a diagram showing an example of a lattice image (scanning image) obtained by photographing a sample having a lattice-like structure with a scanning electron microscope 100.
格子状の構造体は、図３に示すように、横線部および縦線部がそれぞれ複数配列されて構成されている。横線部および縦線部は、互いに直交している。横線部は等間隔で配置されている。同様に縦線部は等間隔で配置されている。横線部の周期（間隔）と縦線部の周期（間隔）とは、等しい。横線部の周期（間隔）および縦線部の周期（間隔）は、既知である。 As shown in FIG. 3, the lattice-shaped structure is configured by arranging a plurality of horizontal line portions and vertical line portions, respectively. The horizontal and vertical lines are orthogonal to each other. The horizontal lines are evenly spaced. Similarly, the vertical lines are arranged at equal intervals. The period (interval) of the horizontal line portion and the period (interval) of the vertical line portion are equal. The period (interval) of the horizontal line portion and the period (interval) of the vertical line portion are known.
格子状の構造体を有する試料を撮影して得られた格子画像には、複数の横線部および複数の縦線部によって構成された格子状の模様が含まれる。図３に示す例では、試料は、メッシュであり、図３に示す走査像（メッシュ画像）には、メッシュの横線（横線部）およびメッシュの縦線（縦線部）がそれぞれ複数（３つ）配列されて構成された格子状の模様が見られる。 A grid image obtained by photographing a sample having a grid-like structure includes a grid-like pattern composed of a plurality of horizontal line portions and a plurality of vertical line portions. In the example shown in FIG. 3, the sample is a mesh, and the scanning image (mesh image) shown in FIG. 3 has a plurality of (three) horizontal lines (horizontal line portions) and vertical lines (vertical line portions) of the mesh. ) You can see the grid pattern that is arranged and composed.
以下、試料の横線部と試料ステージ２０のＸ方向（基準方向）とが一致するように試料ステージ２０が調整されているものとして説明する。なお、試料ステージ２０のＸ方向と画面（走査像）のフレームの上下の辺とは平行であるものとする。 Hereinafter, it is assumed that the sample stage 20 is adjusted so that the horizontal line portion of the sample and the X direction (reference direction) of the sample stage 20 coincide with each other. It is assumed that the X direction of the sample stage 20 and the upper and lower sides of the frame of the screen (scanned image) are parallel.
２．２． 角度測定
まず、図３に示す格子画像の縦線部および横線部の角度を測定する。具体的には、格子画像をフーリエ変換して、基準方向（ここでは試料ステージ２０のＸ方向、すなわち画像の上下の辺に平行な方向）に対する横線部の角度θｘ（第１角度）および基準方向に対する縦線部の角度θｙ（第２角度）を求める。なお、基準方向は特に限定されず、任意の方向に設定することができる。
2.2. Angle measurement First, the angles of the vertical and horizontal lines of the grid image shown in FIG. 3 are measured. Specifically, the lattice image is subjected to Fourier transform, and the angle θx (first angle) of the horizontal line portion with respect to the reference direction (here, the X direction of the sample stage 20, that is, the direction parallel to the upper and lower sides of the image) and the reference direction. The angle θy (second angle) of the vertical line portion with respect to is obtained. The reference direction is not particularly limited and can be set in any direction.
この測定は、平行な直線群は、フーリエ空間上ではそれと直交する方向の直線状になる、という事実を利用する。 This measurement takes advantage of the fact that a group of parallel straight lines becomes straight in the direction orthogonal to it in Fourier space.
格子画像に対してフーリエ変換を行う前に、図４に示すように、図３に示す格子画像の縁部（四辺）をぼかす。これは、離散フーリエ変換をする際に、四辺で画像が切られ、対辺と不連続につながってしまうことによるアーティファクトを防ぐためである。なお、格子画像に縦線部および横線部が多数含まれている場合は、このアーティファクトが相対的に小さくなるため、必ずしも格子画像の縁部をぼかす必要はない。 Before performing the Fourier transform on the grid image, the edges (four sides) of the grid image shown in FIG. 3 are blurred as shown in FIG. This is to prevent artifacts caused by the image being cut at the four sides and being discontinuously connected to the opposite side when performing the discrete Fourier transform. If the grid image contains a large number of vertical and horizontal lines, the artifacts are relatively small, so it is not always necessary to blur the edges of the grid image.
図５は、図４に示す格子画像をフーリエ変換した結果を示す図である。なお、図５では、中心がＤＣ成分となる。なお、ＤＣ成分は零としている。図６は、図５に示す格子画像をフーリエ変換した結果を模式的に示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing the result of Fourier transforming the grid image shown in FIG. In FIG. 5, the center is the DC component. The DC component is zero. FIG. 6 is a diagram schematically showing the result of Fourier transforming the lattice image shown in FIG.
図５に示すフーリエ変換により現れる縦の線は、画像の縦方向に対してわずかに反時計回りに回転している（図６参照）。これは、図３に示す格子画像の横線部が画像の横方向に対してわずかに反時計回りに回転していることに対応している。同様に、図５に示すフーリエ変換により現れる横の線は、画像の横方向に対してわずかに時計回りに回転している（図６参照）。これは、図３に示す縦線部が画像の縦方向に対してわずかに時計回りに回転していることに対応している。 The vertical lines appearing by the Fourier transform shown in FIG. 5 are slightly counterclockwise with respect to the vertical direction of the image (see FIG. 6). This corresponds to the fact that the horizontal line portion of the grid image shown in FIG. 3 is slightly rotated counterclockwise with respect to the horizontal direction of the image. Similarly, the horizontal line appearing by the Fourier transform shown in FIG. 5 is slightly rotated clockwise with respect to the horizontal direction of the image (see FIG. 6). This corresponds to the fact that the vertical line portion shown in FIG. 3 is slightly rotated clockwise with respect to the vertical direction of the image.
図７は、図５に示すフーリエ変換の結果の画像において、画像の中心から動径方向に輝度を積分した結果を示すグラフである。図７に示すグラフにおいて、一方のピークの現れる角度が、図５に示すフーリエ変換の縦の線の角度（すなわちθｘ＋９０°）であり、他方のピークの現れる角度が、図５に示すフーリエ変換の横の線の角度（すなわちθｙ＋９０°）である。この結果から、基準方向に対する横線部の角度θｘおよび基準方向に対する縦線部の角度θｙを求めることができる。 FIG. 7 is a graph showing the result of integrating the brightness in the radial direction from the center of the image in the image of the result of the Fourier transform shown in FIG. In the graph shown in FIG. 7, the angle at which one peak appears is the angle of the vertical line of the Fourier transform shown in FIG. 5 (that is, θx + 90 °), and the angle at which the other peak appears is the angle of the Fourier transform shown in FIG. The angle of the horizontal line (ie θy + 90 °). From this result, the angle θx of the horizontal line portion with respect to the reference direction and the angle θy of the vertical line portion with respect to the reference direction can be obtained.
このように、格子画像をフーリエ変換して、横線部の角度θｘおよび縦線部の角度θｙを測定できたが、より精度を高めるために、実空間において角度θｘおよび角度θｙを測定する。 In this way, the lattice image could be Fourier transformed to measure the angle θx of the horizontal line portion and the angle θy of the vertical line portion, but in order to further improve the accuracy, the angle θx and the angle θy are measured in the real space.
具体的には、本実施形態では、フーリエ変換により求められた横線部の角度を変化させつつ、変化させた横線部の法線方向の輝度勾配のプロファイルを取得し、取得した輝度勾配のプロファイルに基づき横線部の角度θｘを決定する。同様に、フーリエ変換により求められた縦線部の角度を変化させつつ、変化させた縦線部の法線方向の輝度勾配のプロファイルを取得し、取得した輝度勾配のプロファイルに基づき縦線部の角度θｙを決定する。 Specifically, in the present embodiment, while changing the angle of the horizontal line portion obtained by the Fourier transform, the profile of the brightness gradient in the normal direction of the changed horizontal line portion is acquired, and the acquired luminance gradient profile is obtained. Based on this, the angle θx of the horizontal line portion is determined. Similarly, while changing the angle of the vertical line portion obtained by the Fourier transform, the profile of the brightness gradient in the normal direction of the changed vertical line portion is acquired, and the vertical line portion is based on the acquired luminance gradient profile. Determine the angle θy.
図８は、図３に示す格子画像の横線部の法線方向（基準方向に対して角度θｘ＋９０°傾いた方向）の輝度勾配のプロファイルである。なお、図８の横軸は格子画像の縦方向の位置であり、図８の縦軸は横線部に沿う方向（基準方向に対して角度θｘ傾いた方向）の輝度勾配の平均値である。 FIG. 8 is a profile of the luminance gradient in the normal direction of the horizontal line portion of the grid image shown in FIG. 3 (direction inclined by an angle θx + 90 ° with respect to the reference direction). The horizontal axis of FIG. 8 is the position in the vertical direction of the grid image, and the vertical axis of FIG. 8 is the average value of the luminance gradient in the direction along the horizontal line portion (the direction inclined by the angle θx with respect to the reference direction).
図８に示すグラフには、図３に示す格子画像に横線部が３本見えていることに対応して、横線部の下側のエッジ（横線部の下側のエッジは輝度勾配が正になる）に対応する３つの正側のピーク、および横線部の上側のエッジ（横線部の上側のエッジは輝度勾配が負になる）に対応する３つの負側のピークが確認できる。 In the graph shown in FIG. 8, the brightness gradient is positive at the lower edge of the horizontal line portion (the lower edge of the horizontal line portion has a positive luminance gradient, corresponding to the fact that three horizontal lines are visible in the grid image shown in FIG. Three positive peaks corresponding to (become) and three negative peaks corresponding to the upper edge of the horizontal line portion (the upper edge of the horizontal line portion has a negative luminance gradient) can be confirmed.
ここで、図８に示すグラフの最も輝度勾配の絶対値が大きいピークは、図３の格子画像の最も明瞭なエッジに対応している。 Here, the peak having the largest absolute value of the luminance gradient in the graph shown in FIG. 8 corresponds to the clearest edge of the grid image in FIG.
図９は、図８に示す輝度勾配のプロファイルで最も絶対値が大きいピークを拡大した図
である。また、図９には、角度θｘに＋０．３°および−０．３°を加えたときの輝度勾配のプロファイルを拡大したものを、併せて示している。
FIG. 9 is an enlarged view of the peak having the largest absolute value in the luminance gradient profile shown in FIG. In addition, FIG. 9 also shows an enlarged profile of the luminance gradient when + 0.3 ° and −0.3 ° are added to the angle θx.
図９に示すように、角度θｘ＋０．３°および角度θｘ−０．３°よりも角度θｘのときのピークのほうが絶対値が大きい。このことは、角度θｘ＋０．３°および角度θｘ−０．３°よりも角度θｘの方が実空間での横線部の角度の測定値として正しいことを意味している。このように、本工程では、フーリエ空間で求めた横線部の角度θｘの近傍で、実空間での角度としてより確からしい角度を探し、その角度を改めて横線部の角度θｘとする。 As shown in FIG. 9, the absolute value of the peak at the angle θx is larger than that at the angle θx + 0.3 ° and the angle θx −0.3 °. This means that the angle θx is more correct as the measured value of the angle of the horizontal line portion in the real space than the angle θx + 0.3 ° and the angle θx −0.3 °. As described above, in this step, a more probable angle is searched for as an angle in the real space in the vicinity of the angle θx of the horizontal line portion obtained in the Fourier space, and the angle is set as the angle θx of the horizontal line portion again.
縦線部の角度θｙについても同様に、フーリエ空間で求めた縦線部の角度θｙの近傍で、実空間での角度としてより確からしい角度を探し、その角度を改めて縦線部の角度θｙとする。 Similarly, for the vertical line angle θy, a more probable angle in the real space is searched for in the vicinity of the vertical line angle θy obtained in the Fourier space, and the angle is changed to the vertical line angle θy. To do.
なお、格子画像に横線部および縦線部が多数含まれている場合には、フーリエ変換での測定で十分な精度が得られるため、上述した実空間での測定は行わなくてもよい。 When the grid image contains a large number of horizontal and vertical line portions, sufficient accuracy can be obtained by the measurement by the Fourier transform, so that the above-mentioned measurement in the real space does not have to be performed.
２．３． 周期測定
次に、格子画像において横線部の周期、および縦線部の周期を測定する。
2.3. Period measurement Next, in the grid image, the period of the horizontal line part and the period of the vertical line part are measured.
上記の横線部の角度θｘを求める工程において得られた角度θｘを用いて、横線部の法線方向の輝度勾配のプロファイルを取得し、当該輝度勾配のプロファイルから横線部の周期を求める。 Using the angle θx obtained in the step of obtaining the angle θx of the horizontal line portion, the profile of the luminance gradient in the normal direction of the horizontal line portion is acquired, and the period of the horizontal line portion is obtained from the profile of the luminance gradient.
図１０は、格子画像の横線部の法線方向の輝度勾配のプロファイルである。なお、図１０に示す輝度勾配のプロファイルは、図８に示す輝度勾配のプロファイルと同じである。 FIG. 10 is a profile of the luminance gradient in the normal direction of the horizontal line portion of the grid image. The luminance gradient profile shown in FIG. 10 is the same as the luminance gradient profile shown in FIG.
横線部の周期は、図１０に示す格子画像の横線部の法線方向の輝度勾配のプロファイルから求めることができる。図１０に示す輝度勾配のプロファイルに現れるピークの位置が横線部のエッジの位置に対応する。そのため、例えば、横線部の下側のエッジに対応する正側のピーク間の間隔から横線部の周期を求めることができる。また、横線部の上側のエッジに対応する負側のピーク間の間隔からも横線部の周期を求めることができる。正側のピーク間の間隔から求めた横線部の周期と負側のピーク間の間隔から求めた横線部の周期との平均値を、本測定の測定結果（横線部の周期）としてもよい。 The period of the horizontal line portion can be obtained from the profile of the brightness gradient in the normal direction of the horizontal line portion of the grid image shown in FIG. The position of the peak appearing in the profile of the luminance gradient shown in FIG. 10 corresponds to the position of the edge of the horizontal line portion. Therefore, for example, the period of the horizontal line portion can be obtained from the interval between the peaks on the positive side corresponding to the lower edge of the horizontal line portion. In addition, the period of the horizontal line portion can be obtained from the interval between the peaks on the negative side corresponding to the upper edge of the horizontal line portion. The average value of the period of the horizontal line portion obtained from the interval between the peaks on the positive side and the period of the horizontal line portion obtained from the interval between the peaks on the negative side may be used as the measurement result (period of the horizontal line portion) of this measurement.
なお、加速電圧、作動距離、試料印加電圧などの条件によっては、走査像のコントラストが変化し、輝度勾配のプロファイルのピークがどのエッジに対応するのか、判別が難しい場合がある。 Depending on conditions such as the acceleration voltage, the working distance, and the sample applied voltage, the contrast of the scanned image changes, and it may be difficult to determine which edge the peak of the profile of the luminance gradient corresponds to.
図１１は、格子画像の一例を示す図である。図１２は、図１１に示す格子画像の横線部の法線方向の輝度勾配のプロファイルである。なお、図１２では、正側のピークについてピークの絶対値が大きい順にＥ１、Ｅ２、Ｅ３、・・・、Ｅ７の番号を伏している。 FIG. 11 is a diagram showing an example of a grid image. FIG. 12 is a profile of the luminance gradient in the normal direction of the horizontal line portion of the grid image shown in FIG. In FIG. 12, the numbers E1, E2, E3, ..., And E7 are hidden in descending order of the absolute value of the peaks on the positive side.
図１２に示す輝度勾配のプロファイルおいて、絶対値が大きい順にピークＥ１、ピークＥ２、ピークＥ３を選択しても、ピークＥ１、ピークＥ２は下側のエッジに対応し、ピークＥ３は上側のエッジに対応するため、横線部の周期を測定するためのピークとして用いることができない。以下、図１２に示す輝度勾配のプロファイルから横線部の周期を測定する方法について説明する。 In the luminance gradient profile shown in FIG. 12, even if peak E1, peak E2, and peak E3 are selected in descending order of absolute value, peak E1 and peak E2 correspond to the lower edge, and peak E3 corresponds to the upper edge. Therefore, it cannot be used as a peak for measuring the period of the horizontal line portion. Hereinafter, a method of measuring the period of the horizontal line portion from the profile of the luminance gradient shown in FIG. 12 will be described.
最も輝度勾配の絶対値が大きいピークは、正側のピークであるピークＥ１であるため、
まず、正側のピークから横線部の下側のエッジに対応する３本の正側のピークを探す。具体的には、ある閾値（例えば輝度勾配の標準偏差）以上の輝度勾配を持つピークを見つけて、輝度勾配の降順にソートする。すなわち、ピークＥ１、ピークＥ２、ピークＥ３、ピークＥ４、ピークＥ５、ピークＥ６、ピークＥ７の順に並べる。
Since the peak with the largest absolute value of the luminance gradient is the peak E1 which is the peak on the positive side,
First, the three positive peaks corresponding to the lower edge of the horizontal line portion from the positive peak are searched for. Specifically, peaks having a luminance gradient equal to or higher than a certain threshold value (for example, the standard deviation of the luminance gradient) are found and sorted in descending order of the luminance gradient. That is, peak E1, peak E2, peak E3, peak E4, peak E5, peak E6, and peak E7 are arranged in this order.
次に、７つのピークから３つのピークを取り出し、ピークの間隔が等間隔であり（例えば間隔が±３％以内）、かつ、ピークの間隔の平均値が試料の横線部の間隔（あらかじめ知られている試料の横線部のピッチ、公称のピッチ）に近い（例えば±２０％以内）という条件を満たす組み合わせを探す。 Next, three peaks are extracted from the seven peaks, the peak intervals are evenly spaced (for example, the intervals are within ± 3%), and the average value of the peak intervals is the interval of the horizontal line portion of the sample (known in advance). Search for a combination that satisfies the condition that it is close to (for example, within ± 20%) (the pitch of the horizontal line part of the sample, the nominal pitch).
７つのピークから３つのピークを取り出す際には、最小輝度勾配の降順に調べる。具体的には、（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３）の組み合わせについて上記の条件を満たすか調べた後に、（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ４）を調べ、その後（Ｅ１，Ｅ３，Ｅ４）、（Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４）、（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ５）、・・・の順に調べる。そして、上記の条件を満たす３つのピークが見つかった時点でその組み合わせを３つの正側のピークとし、その時点で処理を終了する。すなわち、全部の組み合わせ（３５通り）を調べる前に上記の条件を満たすものがあれば、その時点で処理を終了する。そして、この３つの正側のピークから横線部の周期を測定する。図１２に示す例では、ピークＥ３、ピークＥ４、ピークＥ５が条件を満たす３つのピークとして取り出される。 When extracting three peaks from the seven peaks, the minimum brightness gradient is examined in descending order. Specifically, after checking whether the above conditions are satisfied for the combination of (E1, E2, E3), (E1, E2, E4) is checked, and then (E1, E3, E4), (E2, E3, E4). ), (E1, E2, E5), ... Then, when three peaks satisfying the above conditions are found, the combination is set as the three positive peaks, and the process ends at that point. That is, if there is a condition that satisfies the above conditions before examining all the combinations (35 combinations), the process ends at that point. Then, the period of the horizontal line portion is measured from these three positive peaks. In the example shown in FIG. 12, peaks E3, E4, and E5 are taken out as three peaks satisfying the conditions.
負側のピークについても同様にして、横線部の周期を測定するが、３つのピークの組み合わせを探す際の条件は、ピークの間隔が等間隔であり、かつ、ピークの間隔の平均値が試料の横線部の間隔に近いという条件に加えて、ピークの間隔が正側のピークから測定された横線部の周期の測定値に近いという条件を加える。 The period of the horizontal line is measured in the same way for the peak on the negative side, but the conditions for searching for a combination of three peaks are that the peak intervals are evenly spaced and the average value of the peak intervals is the sample. In addition to the condition that the interval of the horizontal line portion of is close to the measured value of the period of the horizontal line portion measured from the peak on the positive side, the condition that the interval of the peak is close is added.
このようにして、３つの正側のピークから求められた横線部の周期と、３つの負側のピークから求められた横線部の周期と、の平均値を、本工程の横線部の周期の測定値とする。 In this way, the average value of the period of the horizontal line portion obtained from the three positive peaks and the period of the horizontal line portion obtained from the three negative peaks is calculated as the period of the horizontal line portion in this step. Use as the measured value.
なお、縦線部の周期についても、上述した横線部の周期と同様に、格子画像の縦線部の法線方向の輝度勾配のプロファイルから求めることができる。 The period of the vertical line portion can also be obtained from the profile of the brightness gradient in the normal direction of the vertical line portion of the lattice image, similarly to the period of the horizontal line portion described above.
２．４． 走査制御
次に、横線部の角度θｘ、縦線部の角度θｙ、横線部の周期、および縦線部の周期に基づいて、電子線の走査の補正するための制御を行う。以下では、走査コイル１６が１段であるものとして説明する。
2.4. Scanning control Next, control for correcting the scanning of the electron beam is performed based on the angle θx of the horizontal line portion, the angle θy of the vertical line portion, the period of the horizontal line portion, and the period of the vertical line portion. Hereinafter, it is assumed that the scanning coil 16 has one stage.
図１３は、横線部の１周期分に対応する基本ベクトルｅ１、および縦線部の１周期分に対応する基本ベクトルｅ２を示す図である。 FIG. 13 is a diagram showing a basic vector e 1 corresponding to one cycle of the horizontal line portion and a basic vector e 2 corresponding to one cycle of the vertical line portion.
測定された角度θｘ、角度θｙ、横線部の周期、および縦線部の周期から、横線部の１周期分に対応する基本ベクトルｅ１＝（ｘ１，ｙ１）、および縦線部の１周期分に対応する基本ベクトルｅ２＝（ｘ２，ｙ２）を求めることができる。 From the measured angles θx, angle θy, the period of the horizontal line, and the period of the vertical line, the basic vector e 1 = (x 1 , y 1 ) corresponding to one cycle of the horizontal line, and 1 of the vertical line. The basic vector e 2 = (x 2 , y 2 ) corresponding to the period can be obtained.
基本ベクトルｅ１の向きは、横線部に沿った方向（基準方向に対して角度θｘ傾いた方向）であり、基本ベクトルｅ１の大きさ（長さ）は、横線部の１周期分の大きさ（長さ）である。また、基本ベクトルｅ２の向きは、縦線部に沿った方向（基準方向に対して角度θｙ傾いた方向）であり、基本ベクトルｅ２の大きさ（長さ）は、縦線部の１周期分の大きさ（長さ）である。 The direction of the basic vector e 1 is the direction along the horizontal line portion (the direction inclined by the angle θx with respect to the reference direction), and the size (length) of the basic vector e 1 is the size of one cycle of the horizontal line portion. Is (length). Further, the direction of the basic vector e 2 is a direction along the vertical line portion (a direction inclined by an angle θy with respect to the reference direction), and the magnitude (length) of the basic vector e 2 is 1 of the vertical line portion. It is the size (length) of the cycle.
なお、ｘ１、ｙ１、ｘ２、ｙ２は、１周期分の長さを１に規格化した値とする。ｘ１、ｙ１、ｘ２、ｙ２から、後述する式（１）、式（２）に示すようにして、走査像の歪みを４つの歪みの成分に分離して求めることができる。 Note that x 1 , y 1 , x 2 , and y 2 are values obtained by standardizing the length of one cycle to 1. From x 1 , y 1 , x 2 , and y 2 , the distortion of the scanned image can be obtained by separating it into four distortion components as shown in the equations (1) and (2) described later.
電子線を走査して（ｉ，ｊ）番目のピクセル（画像の中心を（０，０）とし、右方向を＋ｘ、下方向を＋ｙとする座標系とする）の信号を取ろうとするとき、試料面への到達位置（ｘ，ｙ）は、次式のように表される。 When scanning an electron beam to obtain the signal of the (i, j) th pixel (the center of the image is (0,0), the right direction is + x, and the downward direction is + y). The arrival position (x, y) on the sample surface is expressed by the following equation.
ここで、ｇは走査信号の波形の１ピクセル分を表す回路定数である。Ｒ（θ）は角度θの回転行列である。θｓｒｔはＳＲＴ回路３０における走査方向の回転角度である。Ｄは走査方向補正回路３２の作用を表す行列であり、次式で表される。 Here, g is a circuit constant representing one pixel of the waveform of the scanning signal. R (θ) is a rotation matrix with an angle θ. θ srt is the rotation angle in the scanning direction in the SRT circuit 30. D is a matrix representing the operation of the scanning direction correction circuit 32, and is expressed by the following equation.
ｄＨは電子線の横方向の走査の方向を調整するために、走査信号Ｈの波形の一部を、走査信号Ｖが入力される走査コイル１６（電子線をＸ方向に偏向させるコイル）に入力するためのＤＡＣ（Ｄ／Ａコンバーター）の規格化ＤＡＣ値（−１〜＋１）である。ｄＶは電子線の縦方向の走査の方向を調整するために、走査信号Ｖの波形の一部を、走査信号Ｈが入力される走査コイル１６（電子線をＹ方向に偏向させるコイル）に入力するためのＤＡＣの規格化ＤＡＣ値（−１〜＋１）である。εは回路定数である。 In order to adjust the lateral scanning direction of the electron beam, d H transfers a part of the waveform of the scanning signal H to the scanning coil 16 (the coil that deflects the electron beam in the X direction) to which the scanning signal V is input. It is a standardized DAC value (-1 to + 1) of the DAC (D / A converter) for input. d V in order to adjust the direction of the longitudinal direction of the scanning of the electron beam, a part of the waveform of the scanning signal V, and the scanning coil 16 scans the signal H is input (a coil for deflecting the electron beam in the Y-direction) It is a standardized DAC value (-1 to + 1) of the DAC for input. ε is a circuit constant.
Ｋは走査振幅調整回路３４の作用を表す行列であり、次式で表される。 K is a matrix representing the action of the scanning amplitude adjusting circuit 34, and is expressed by the following equation.
ＫＨは走査信号Ｈの振幅を調整するＤＡＣの規格化ＤＡＣ値（０〜１）である。ＫＶは走査信号Ｖの振幅を調整するＤＡＣの規格化ＤＡＣ値（０〜１）である。ｆは走査コイル駆動アンプ３６のゲインを表す回路定数である。Ａは走査コイル１６の偏向感度、配置方向、対物レンズ１８との距離、対物レンズ１８のレンズ作用、ラーモア（Ｌａｒｍｏｒ）回転、非点などを表す２×２行列であり、走査制御回路２の設定には依存しない定数行列である。 K H is a standardized DAC value (0 to 1) of the DAC that adjusts the amplitude of the scanning signal H. K V is a normalized DAC value (0 to 1) of the DAC that adjusts the amplitude of the scanning signal V. f is a circuit constant representing the gain of the scanning coil drive amplifier 36. A is a 2 × 2 matrix representing the deflection sensitivity of the scanning coil 16, the arrangement direction, the distance from the objective lens 18, the lens action of the objective lens 18, Larmor rotation, non-points, etc., and is a setting of the scanning control circuit 2. It is a constant matrix that does not depend on.
歪みのない走査像を得るためには、試料面への到達位置（ｘ，ｙ）が、次式のようになればよい。 In order to obtain a distortion-free scanning image, the arrival position (x, y) on the sample surface may be as follows.
ここで、Ｗは倍率１倍の基準幅、Ｍは走査電子顕微鏡１００の観察倍率、Ｎは、走査像の横のピクセル数である。 Here, W is a reference width of 1x magnification, M is the observation magnification of the scanning electron microscope 100, and N is the number of pixels on the side of the scanning image.
しかし、実際には、倍率誤差、角度誤差、楕円歪みのために、走査像上（１，０）に見えなければならないベクトルがｅ１＝（ｘ１，ｙ１）に見え、（０，１）に見えなければならないベクトルがｅ２＝（ｘ２，ｙ２）に見えてしまったとする（図１３参照）。 However, in reality, due to magnification error, angular error, and elliptical distortion, the vector that must be visible on the scanned image (1,0) appears as e 1 = (x 1 , y 1 ), and (0, 1 ). ) Is seen as e 2 = (x 2 , y 2 ) (see FIG. 13).
このとき、電子線の試料面への到達位置は、次式のようになってしまったといえる。 At this time, it can be said that the arrival position of the electron beam on the sample surface is as follows.
歪み行列Ｔは、歪みの成分（等方的倍率誤差β、角度誤差Δθ、楕円歪み実数部σｘ、楕円歪み虚数部σｙ）ごとに分離して表すと、次式のように表される。 The strain matrix T is expressed as follows when expressed separately for each strain component (isotropic magnification error β, angle error Δθ, elliptical strain real part σx, elliptical strain imaginary part σy).
図１４は、等方的倍率誤差βを説明するための図である。なお、図１４では、本来破線のように見えるべきものが、等方的倍率誤差βにより実線のように見えることを示している。 FIG. 14 is a diagram for explaining the isotropic magnification error β. Note that FIG. 14 shows that what should originally look like a broken line looks like a solid line due to the isotropic magnification error β.
走査像に等方的倍率誤差βがある場合、図１４に示すように、本来見えるべきものよりも、等方的に大きく（または小さく）見える。 When the scanned image has an isotropic magnification error β, it looks isotropically larger (or smaller) than it should be, as shown in FIG.
図１５は、角度誤差Δθを説明するための図である。なお、図１５では、本来破線のように見えるべきものが、角度誤差Δθにより実線のように見えることを示している。 FIG. 15 is a diagram for explaining the angle error Δθ. Note that FIG. 15 shows that what should originally look like a broken line looks like a solid line due to the angle error Δθ.
走査像に角度誤差Δθがある場合、図１５に示すように、本来見えるべきものが、傾いて（画像の中心を回転中心として回転して）見える。 When the scanned image has an angle error Δθ, as shown in FIG. 15, what should be seen originally appears to be tilted (rotated with the center of the image as the center of rotation).
図１６は、楕円歪み実数部σｘを説明するための図である。図１７は、楕円歪み虚数部σｙを説明するための図である。なお、図１６および図１７では、本来破線のように見えるべきものが、楕円歪みにより実線のように見えることを示している。 FIG. 16 is a diagram for explaining the elliptical distortion real number part σx. FIG. 17 is a diagram for explaining the elliptical distortion imaginary part σy. It should be noted that FIGS. 16 and 17 show that what should originally look like a broken line looks like a solid line due to elliptical distortion.
楕円歪みは、本来、円として見えるべきものが、楕円として見られるような歪みである。なお、楕円歪み実数部σｘは楕円の長軸方向および短軸方向が画面の横・縦と一致するような歪みであり、楕円歪み虚数部σｙは、長軸方向および短軸方向が画面の横・縦と４５°をなすような歪みである。 Elliptical distortion is a distortion in which what should originally look like a circle can be seen as an ellipse. The elliptical distortion real number part σx is a distortion such that the major axis direction and the minor axis direction of the ellipse coincide with the horizontal and vertical directions of the screen, and the elliptical distortion imaginary number part σy has the horizontal axis direction and the minor axis direction of the screen. -It is a distortion that forms 45 ° with the vertical.
以下では、電子線の試料面への到達位置（ｘ，ｙ）が、理想的な位置（ｘ，ｙ）ｉｄｅａｌになるためには、走査制御回路２の設定をどのように変えればよいかを説明する。 In the following, how should the setting of the scanning control circuit 2 be changed so that the arrival position (x, y) of the electron beam on the sample surface becomes the ideal position (x, y) ideal. explain.
θｓｒｔをθｓｒｔ＋Δθｓｒｔに、ＤをＤ’に、ＫをＫ’に、それぞれ変えることによって、（ｘ，ｙ）が（ｘ，ｙ）ｉｄｅａｌになったとして方程式をたてると次式のようになる。 By changing θ srt to θ srt + Δθ srt , D to D', and K to K', the equation is established assuming that (x, y) becomes (x, y) ideal . Will be.
ただし、Ｉは２×２の単位行列である。 However, I is a 2 × 2 identity matrix.
よって、次式が導かれる。 Therefore, the following equation is derived.
ただし、（δｘ，δｙ）は以下のようにおいた。 However, (δx, δy) was set as follows.
つまり、理想的な走査像を得るためには、次式のようにすればよいことがわかる。 That is, it can be seen that in order to obtain an ideal scanning image, the following equation may be used.
上記式を成分ごとに書き下せば、走査方向補正回路３２および走査振幅調整回路３４の規格化ＤＡＣ値ｄＨ、ｄＶ、ｋＨ、ｋＶをどのように変えればよいかがわかる（次式（３）参照）。 If the above equation is written down for each component, it can be understood how to change the normalized DAC values d H , d V , k H , and k V of the scanning direction correction circuit 32 and the scanning amplitude adjusting circuit 34 (the following equation). See (3)).
３． 走査補正装置の処理
図１８は、走査補正装置３８における走査像の歪みを補正する処理の流れの一例を示すフローチャートである。
3. 3. Processing of Scanning Correction Device FIG. 18 is a flowchart showing an example of a flow of processing for correcting distortion of a scanning image in the scanning correction device 38.
まず、像取得部３８２が格子画像を取得する（Ｓ１００）。 First, the image acquisition unit 382 acquires a grid image (S100).
像取得部３８２は、格子状の構造体を有する試料を撮影して得られた格子画像を取得する。像取得部３８２は、フレームメモリ４０から格子画像（画像データ）を読み出して、格子画像を取得する。 The image acquisition unit 382 acquires a grid image obtained by photographing a sample having a grid-like structure. The image acquisition unit 382 reads a grid image (image data) from the frame memory 40 and acquires a grid image.
次に、角度測定部３８４が格子画像をフーリエ変換して、基準方向に対する横線部の角度θｘおよび基準方向に対する縦線部の角度θｙを求める（Ｓ１０２）。 Next, the angle measuring unit 384 Fourier transforms the lattice image to obtain the angle θx of the horizontal line portion with respect to the reference direction and the angle θy of the vertical line portion with respect to the reference direction (S102).
角度測定部３８４は、上述した「２．２． 角度測定」で説明した手法により、横線部の角度θｘおよび縦線部の角度θｙを求める。 The angle measuring unit 384 obtains the angle θx of the horizontal line portion and the angle θy of the vertical line portion by the method described in “2.2 Angle measurement” described above.
次に、周期測定部３８６が格子画像における横線部の周期、および格子画像における縦線部の周期を測定する（Ｓ１０４）。 Next, the period measuring unit 386 measures the period of the horizontal line portion in the grid image and the period of the vertical line portion in the grid image (S104).
周期測定部３８６は、格子画像の横線部の法線方向の輝度勾配のプロファイルから横線部の周期を求め、格子画像の縦線部の法線方向の輝度勾配のプロファイルから縦線部の周期を求める。周期測定部３８６は、上述した「２．３． 周期測定」で説明した手法により、横線部の周期および縦線部の周期を求める。 The period measurement unit 386 obtains the period of the horizontal line portion from the profile of the brightness gradient in the normal direction of the horizontal line portion of the grid image, and calculates the period of the vertical line portion from the profile of the brightness gradient in the normal direction of the vertical line portion of the grid image. Ask. The period measurement unit 386 obtains the period of the horizontal line portion and the period of the vertical line portion by the method described in "2.3. Period measurement" described above.
次に、走査制御部３８８が横線部の角度θｘ、縦線部の角度θｙ、横線部の周期、および縦線部の周期に基づいて、電子線の走査を補正する制御を行う（Ｓ１０６）。 Next, the scanning control unit 388 controls to correct the scanning of the electron beam based on the angle θx of the horizontal line portion, the angle θy of the vertical line portion, the period of the horizontal line portion, and the period of the vertical line portion (S106).
走査制御部３８８は、横線部の角度θｘ、縦線部の角度θｙ、横線部の周期、および縦線部の周期から講師画像において横線部の１周期分に対応する第１基本ベクトルｅ１および縦線部の１周期分に対応する第２基本ベクトルｅ２を求め、第１基本ベクトルｅ１および第２基本ベクトルｅ２に基づき電子線の走査を補正する制御を行う。具体的には、走査制御部３８８は、第１基本ベクトルｅ１および第２基本ベクトルｅ２に基づき、ＳＲＴ回路３０、走査方向補正回路３２、および走査振幅調整回路３４を制御するための制御信号
（ＤＡＣ値）を生成して、電子線の走査を補正する制御を行う。走査制御部３８８は、上述した「２．４． 走査制御」で説明した手法により、電子線の走査を補正する制御を行う。なお、電子線の走査を補正するために必要なパラメーター（試料の縦線部の周期、試料の横線部の周期、各回路の回路定数等）は、あらかじめ記憶部３８１に記憶されている。
The scanning control unit 388 uses the first basic vector e 1 corresponding to one cycle of the horizontal line portion in the instructor image from the angle θx of the horizontal line portion, the angle θy of the vertical line portion, the period of the horizontal line portion, and the period of the vertical line portion. The second basic vector e 2 corresponding to one cycle of the vertical line portion is obtained, and the control for correcting the scanning of the electron beam is performed based on the first basic vector e 1 and the second basic vector e 2 . Specifically, the scan control unit 388, based on the first basic vector e 1 and the second fundamental vector e 2, SRT circuit 30, the scanning direction correction circuit 32, and a control signal for controlling the scanning amplitude adjusting circuit 34 (DAC value) is generated, and control is performed to correct the scanning of the electron beam. The scanning control unit 388 controls to correct the scanning of the electron beam by the method described in "2.4. Scanning control" described above. The parameters necessary for correcting the scanning of the electron beam (period of the vertical line portion of the sample, period of the horizontal line portion of the sample, circuit constants of each circuit, etc.) are stored in advance in the storage unit 381.
走査制御部３８８が生成した制御信号（ＤＡＣ値）は、記憶部３８１に記憶される。走査制御部３８８は、記憶部３８１から制御信号を読み出して、制御信号を走査制御回路２に出力する。この結果、走査電子顕微鏡１００では、電子線の走査が常に補正されることとなり、歪みのない（歪みの少ない）走査像を取得することができる。 The control signal (DAC value) generated by the scanning control unit 388 is stored in the storage unit 381. The scanning control unit 388 reads a control signal from the storage unit 381 and outputs the control signal to the scanning control circuit 2. As a result, in the scanning electron microscope 100, the scanning of the electron beam is always corrected, and a scanning image without distortion (less distortion) can be obtained.
４． 特徴
走査電子顕微鏡１００は、例えば、以下の特徴を有する。
4. Features The scanning electron microscope 100 has the following features, for example.
走査電子顕微鏡１００では、角度測定部３８４が、横線部と縦線部とがそれぞれ複数配列されて構成されている格子状の構造体を有する試料を撮影して得られた格子画像をフーリエ変換して、基準方向に対する横線部の角度θｘおよび基準方向に対する縦線部の角度θｙを求める。また、周期測定部３８６が格子画像において横線部の周期、および縦線部の周期を測定し、走査制御部３８８が角度θｘ、角度θｙ、横線部の周期、および縦線部の周期に基づいて、電子線の走査を補正する制御を行う。そのため、走査電子顕微鏡１００では、走査像の歪みの補正を自動で行うことができる。これにより、走査像の歪みの補正にユーザーが介在しないため、装置の調整のばらつきを低減できる。また、装置の調整のための作業時間を低減できる。また、走査電子顕微鏡１００によれば、装置の生産性、装置の保守にかかるコストを低減できる。さらに、ユーザーが常に精度の良い状態で装置を使用することができる。 In the scanning electron microscope 100, the angle measuring unit 384 Fourier transforms the lattice image obtained by photographing a sample having a lattice-like structure in which a plurality of horizontal line portions and a plurality of vertical line portions are arranged. The angle θx of the horizontal line portion with respect to the reference direction and the angle θy of the vertical line portion with respect to the reference direction are obtained. Further, the period measuring unit 386 measures the period of the horizontal line portion and the period of the vertical line portion in the grid image, and the scanning control unit 388 measures the period of the horizontal line portion and the period of the vertical line portion based on the angles θx, the angle θy, the period of the horizontal line portion, and the period of the vertical line portion. , Controls to correct the scanning of the electron beam. Therefore, the scanning electron microscope 100 can automatically correct the distortion of the scanned image. As a result, since the user does not intervene in the correction of the distortion of the scanned image, it is possible to reduce the variation in the adjustment of the apparatus. In addition, the working time for adjusting the device can be reduced. Further, according to the scanning electron microscope 100, the productivity of the apparatus and the cost for maintenance of the apparatus can be reduced. In addition, the user can always use the device with good accuracy.
走査電子顕微鏡１００では、走査制御部３８８は横線部の角度θｘ、縦線部の角度θｙ、横線部の周期、および縦線部の周期から、格子画像において、横線部の１周期分に対応する第１基本ベクトルｅ１および縦線部の１周期分に対応する第２基本ベクトルｅ２を求め、第１基本ベクトルｅ１および第２基本ベクトルｅ２に基づいて、電子線の走査を補正する制御を行う。そのため、走査像の歪みの補正を自動で行うことができる。 In the scanning electron microscope 100, the scanning control unit 388 corresponds to one cycle of the horizontal line portion in the lattice image from the angle θx of the horizontal line portion, the angle θy of the vertical line portion, the period of the horizontal line portion, and the period of the vertical line portion. The first basic vector e 1 and the second basic vector e 2 corresponding to one cycle of the vertical line portion are obtained, and the scanning of the electron beam is corrected based on the first basic vector e 1 and the second basic vector e 2. Take control. Therefore, the distortion of the scanned image can be automatically corrected.
走査電子顕微鏡１００では、周期測定部３８６は、格子画像の横線部の法線方向の輝度勾配のプロファイルから横線部の周期を求め、格子画像の縦線部の法線方向の輝度勾配のプロファイルから縦線部の周期を求める。そのため、走査電子顕微鏡１００では、走査像の歪みの補正を自動で行うことができる。 In the scanning electron microscope 100, the period measuring unit 386 obtains the period of the horizontal line portion from the profile of the brightness gradient in the normal direction of the horizontal line portion of the lattice image, and obtains the period of the horizontal line portion from the profile of the brightness gradient in the normal direction of the vertical line portion of the lattice image. Find the period of the vertical line. Therefore, the scanning electron microscope 100 can automatically correct the distortion of the scanned image.
本実施形態に係る走査像の歪み補正方法は、横線部と縦線部とがそれぞれ複数配列されて構成されている格子状の構造体を有する試料を撮影して得られた格子画像をフーリエ変換して、基準方向に対する横線部の角度θｘおよび基準方向に対する縦線部の角度θｙを求める工程と、格子画像において前記横線部の周期、および縦線部の周期を測定する工程と、第１角度、第２角度、横線部の周期、および縦線部の周期に基づいて、電子線の走査を補正する制御を行う工程と、を含む。そのため、容易に、走査像の歪みを補正することができる。 In the scanning image distortion correction method according to the present embodiment, a grid image obtained by photographing a sample having a grid-like structure in which a plurality of horizontal line portions and vertical line portions are arranged in a plurality of arrangements is subjected to Fourier transform. Then, a step of obtaining the angle θx of the horizontal line portion with respect to the reference direction and the angle θy of the vertical line portion with respect to the reference direction, a step of measuring the period of the horizontal line portion and the period of the vertical line portion in the grid image, and the first angle. , A step of controlling to correct the scanning of the electron beam based on the second angle, the period of the horizontal line portion, and the period of the vertical line portion. Therefore, the distortion of the scanned image can be easily corrected.
５． 変形例
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。
5. Modifications The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be carried out within the scope of the gist of the present invention.
５．１． 第１変形例
上述した実施形態では、走査コイル１６が１段の場合について説明したが、走査コイル１６が光軸に沿って２段配置されていてもよい。この場合、各段の走査コイル１６の各々について、上記式（３）に示すようにＤＡＣ値を変化させればよい。
5.1. First Modification Example In the above-described embodiment, the case where the scanning coil 16 has one stage has been described, but the scanning coils 16 may be arranged in two stages along the optical axis. In this case, the DAC value may be changed for each of the scanning coils 16 in each stage as shown in the above equation (3).
本変形例においても、上述した実施形態と同様の作用効果を奏することができる。 Also in this modified example, the same action and effect as those of the above-described embodiment can be obtained.
５．２． 第２変形例
上述した実施形態では、横線部の周期および縦線部の周期を格子画像の輝度勾配のプロファイルから求めたが（「２．３． 周期測定」参照）、横線部の周期および縦線部の周期を測定する手法はこれに限定されない。例えば、格子画像をフーリエ変換して、横線部の周期および縦線部の周期を求めてもよい。格子画像をフーリエ変換して得られるフーリエ空間では、横線部および縦線部の各々について、１周期分の空間周波数に相当する点にピークが現れるので、そのピークと中心との間の距離から、横線部の周期および縦線部の周期を求めることができる。この手法は、格子画像に横線部および縦線部が多数含まれている場合に有効である。
5.2. Second Modification Example In the above-described embodiment, the period of the horizontal line portion and the period of the vertical line portion are obtained from the profile of the luminance gradient of the lattice image (see “2.3. Period measurement”), but the period of the horizontal line portion and the vertical line portion are obtained. The method for measuring the period of the line portion is not limited to this. For example, the grid image may be Fourier transformed to obtain the period of the horizontal line portion and the period of the vertical line portion. In the Fourier space obtained by Fourier transforming the grid image, peaks appear at points corresponding to the spatial frequencies of one cycle for each of the horizontal and vertical lines, so from the distance between the peak and the center, The period of the horizontal line portion and the period of the vertical line portion can be obtained. This method is effective when the grid image contains a large number of horizontal and vertical lines.
本変形例においても、上述した実施形態と同様の作用効果を奏することができる。 Also in this modified example, the same action and effect as those of the above-described embodiment can be obtained.
５．３． 第３変形例
上述した実施形態では、格子状の構造体を含む試料を試料ステージ２０に載置して、格子画像を取得したが、試料ステージ２０にあらかじめ格子状の構造体が標準試料として搭載されていてもよい。
5.3. Third Modification Example In the above-described embodiment, a sample containing a grid-like structure is placed on the sample stage 20 to acquire a grid image, but the grid-like structure is mounted on the sample stage 20 in advance as a standard sample. It may have been done.
図１９は、試料ステージ２０に搭載された歪み測定用の標準試料４を模式的に示す図である。なお、図１９では、試料ステージ２０を光軸方向からみた（平面視した）図である。 FIG. 19 is a diagram schematically showing a standard sample 4 for strain measurement mounted on the sample stage 20. Note that FIG. 19 is a view (planar view) of the sample stage 20 viewed from the optical axis direction.
図１９に示すように、試料ステージ２０の端部には、標準試料４が搭載されている。標準試料４は、横線部４ａと縦線部４ｂとが複数配列された格子状の構造体を有している。横線部４ａの周期（間隔）および縦線部４ｂの周期（間隔）の情報は、あらかじめ走査補正装置３８の記憶部３８１に記憶されている。 As shown in FIG. 19, a standard sample 4 is mounted on the end of the sample stage 20. The standard sample 4 has a grid-like structure in which a plurality of horizontal line portions 4a and vertical line portions 4b are arranged. Information on the period (interval) of the horizontal line portion 4a and the period (interval) of the vertical line portion 4b is stored in advance in the storage unit 381 of the scanning correction device 38.
本変形例に係る走査電子顕微鏡では、例えば、ユーザーが任意の観察条件において、歪み補正開始の指示を入力すると、試料ステージ２０が自動的に標準試料４の位置に移動し、オートアライメント、オートフォーカス、オートスティグマなどの処理が行われ、標準試料の画像（格子画像）が撮影される。そして、上述した実施形態と同様に、走査像の歪みの補正が行われる。そのため、任意の観察条件において、歪みのない（歪みの少ない）走査像を、容易に得ることができる。 In the scanning electron microscope according to this modification, for example, when the user inputs an instruction to start strain correction under arbitrary observation conditions, the sample stage 20 automatically moves to the position of the standard sample 4, and autoalignment and autofocus are performed. , Autostigma and the like are performed, and an image (lattice image) of a standard sample is taken. Then, the distortion of the scanned image is corrected in the same manner as in the above-described embodiment. Therefore, a scanning image without distortion (less distortion) can be easily obtained under any observation condition.
また、このような走査電子顕微鏡において、ユーザーが全条件での歪み補正開始の指示を入力すると、試料ステージ２０が自動的に標準試料４の位置に移動し、加速電圧、作動距離、試料印加電圧を多数の条件（例えば加速電圧１０通り、作動距離４通り、試料印加電圧２通り）にセットしながら、標準試料の画像（格子画像）が撮影される。そして、上述した実施形態と同様に、走査像の歪みの補正が行われる。この結果、様々な観察条件において、観察条件に応じた電子線の走査の補正が行われ、歪みのない（歪みの少ない）走査像を得ることができる。なお、任意の条件における走査像の歪みの補正を行う際には、上記で取得された多数の条件でのデータを補間して用いてもよい。 Further, in such a scanning electron microscope, when the user inputs an instruction to start strain correction under all conditions, the sample stage 20 automatically moves to the position of the standard sample 4, and the acceleration voltage, working distance, and sample applied voltage are applied. Is set under a number of conditions (for example, 10 acceleration voltages, 4 working distances, 2 sample applied voltages), and an image (lattice image) of a standard sample is taken. Then, the distortion of the scanned image is corrected in the same manner as in the above-described embodiment. As a result, under various observation conditions, the scanning of the electron beam is corrected according to the observation conditions, and a distortion-free (less distortion) scanning image can be obtained. When correcting the distortion of the scanned image under any condition, the data under a large number of conditions acquired above may be interpolated and used.
なお、上述した実施形態及び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。例えば各実施形態及び各変形例は、適宜組み合わせることが可能である。 It should be noted that the above-described embodiments and modifications are merely examples, and the present invention is not limited thereto. For example, each embodiment and each modification can be combined as appropriate.
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。 The present invention includes substantially the same configurations as those described in the embodiments (eg, configurations with the same function, method and result, or configurations with the same purpose and effect). The present invention also includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. The present invention also includes a configuration that exhibits the same effects as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object. The present invention also includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.
２…走査制御回路、４…標準試料、４ａ…横線部、４ｂ…縦線部、１０…電子源、１２…コンデンサーレンズ、１４…絞り、１６…走査コイル、１８…対物レンズ、２０…試料ステージ、２２…二次電子検出器、２４…加速電圧用高圧電源、２６…コンデンサーレンズ駆動アンプ、２８…走査信号発生器、３０…ＳＲＴ回路、３２…走査方向補正回路、３４…走査振幅調整回路、３６…走査コイル駆動アンプ、３８…走査補正装置、４０…フレームメモリ、４２…画像表示装置、４４…対物レンズ駆動アンプ、１００…走査電子顕微鏡、３８０…処理部、３８１…記憶部、３８２…像取得部、３８４…角度測定部、３８６…周期測定部、３８８…走査制御部 2 ... scanning control circuit, 4 ... standard sample, 4a ... horizontal line part, 4b ... vertical line part, 10 ... electron source, 12 ... condenser lens, 14 ... aperture, 16 ... scanning coil, 18 ... objective lens, 20 ... sample stage , 22 ... Secondary electron detector, 24 ... High-voltage power supply for acceleration voltage, 26 ... Condenser lens drive amplifier, 28 ... Scan signal generator, 30 ... SRT circuit, 32 ... Scanning direction correction circuit, 34 ... Scanning amplitude adjustment circuit, 36 ... scanning coil drive amplifier, 38 ... scanning correction device, 40 ... frame memory, 42 ... image display device, 44 ... objective lens drive amplifier, 100 ... scanning electron microscope, 380 ... processing unit, 381 ... storage unit, 382 ... image Acquisition unit, 384 ... Angle measurement unit, 386 ... Period measurement unit, 388 ... Scanning control unit
Claims (6)
横線部と縦線部とがそれぞれ複数配列された格子状の構造体を有する試料を撮影して得られた格子画像をフーリエ変換して、基準方向に対する前記横線部の角度である第１角度および前記基準方向に対する前記縦線部の角度である第２角度を求める角度測定部と、
前記格子画像において前記横線部の周期、および前記縦線部の周期を測定する周期測定部と、
前記第１角度、前記第２角度、前記横線部の周期、および前記縦線部の周期に基づいて、前記荷電粒子線の走査を補正する制御を行う走査制御部と、
を含む、荷電粒子線装置。 A charged particle beam device that scans a charged particle beam and acquires a scanning image.
The first angle, which is the angle of the horizontal line portion with respect to the reference direction, is obtained by Fourier transforming the lattice image obtained by photographing a sample having a grid-like structure in which a plurality of horizontal line portions and vertical line portions are arranged. An angle measuring unit for obtaining a second angle, which is the angle of the vertical line portion with respect to the reference direction,
In the grid image, a period measuring unit for measuring the period of the horizontal line portion and the period of the vertical line portion, and a cycle measuring unit.
A scanning control unit that controls to correct the scanning of the charged particle beam based on the first angle, the second angle, the period of the horizontal line portion, and the period of the vertical line portion.
A charged particle beam device, including.
前記走査制御部は、
前記第１角度、前記第２角度、前記横線部の周期、および前記縦線部の周期から、前記走査像において、前記横線部の１周期分に対応する第１基本ベクトル、および前記縦線部の１周期分に対応する第２基本ベクトルを求め、
前記第１基本ベクトルおよび前記第２基本ベクトルに基づいて、前記荷電粒子線の走査を補正する制御を行う、荷電粒子線装置。 In claim 1,
The scanning control unit
From the first angle, the second angle, the period of the horizontal line portion, and the period of the vertical line portion, the first basic vector corresponding to one cycle of the horizontal line portion and the vertical line portion in the scanning image. Find the second basic vector corresponding to one cycle of
A charged particle beam device that controls correction of scanning of the charged particle beam based on the first basic vector and the second basic vector.
前記周期測定部は、
前記格子画像の前記横線部の法線方向の輝度勾配のプロファイルから、前記横線部の周期を求め、
前記格子画像の前記縦線部の法線方向の輝度勾配のプロファイルから、前記縦線部の周期を求める、荷電粒子線装置。 In claim 1 or 2,
The cycle measuring unit
The period of the horizontal line portion is obtained from the profile of the brightness gradient in the normal direction of the horizontal line portion of the grid image.
A charged particle beam device for obtaining the period of the vertical line portion from the profile of the brightness gradient in the normal direction of the vertical line portion of the grid image.
前記周期測定部では、
前記格子画像をフーリエ変換して、前記横線部の周期および前記縦線部の周期を求める、荷電粒子線装置。 In claim 1 or 2,
In the cycle measuring unit,
A charged particle beam device that Fourier transforms the grid image to obtain the period of the horizontal line portion and the period of the vertical line portion.
前記角度測定部は、
前記フーリエ変換により求められた前記横線部の角度を変化させつつ、変化させた前記横線部の法線方向の輝度勾配のプロファイルを取得し、取得した輝度勾配のプロファイルに基づき前記第１角度を決定し、
前記フーリエ変換により求められた前記縦線部の角度を変化させつつ、変化させた前記縦線部の法線方向の輝度勾配のプロファイルを取得し、取得した輝度勾配のプロファイルに基づき前記第２角度を決定する、荷電粒子線装置。 In any one of claims 1 to 4,
The angle measuring unit
While changing the angle of the horizontal line portion obtained by the Fourier transform, a profile of the changed luminance gradient in the normal direction of the horizontal line portion is acquired, and the first angle is determined based on the acquired luminance gradient profile. And
While changing the angle of the vertical line portion obtained by the Fourier transform, a profile of the changed luminance gradient in the normal direction of the vertical line portion is acquired, and the second angle is obtained based on the acquired luminance gradient profile. To determine the charged particle beam device.
横線部と縦線部とがそれぞれ複数配列された格子状の構造体を有する試料を撮影して得られた格子画像をフーリエ変換して、基準方向に対する前記横線部の角度である第１角度および前記基準方向に対する前記縦線部の角度である第２角度を求める工程と、
前記格子画像において前記横線部の周期、および前記縦線部の周期を測定する工程と、
前記第１角度、前記第２角度、前記横線部の周期、および前記縦線部の周期に基づいて、前記荷電粒子線の走査を補正する制御を行う工程と、
を含む、走査像の歪み補正方法。 It is a distortion correction method of a scanned image in a charged particle beam device that scans a charged particle beam and acquires a scanned image.
The first angle, which is the angle of the horizontal line portion with respect to the reference direction, is obtained by Fourier transforming the lattice image obtained by photographing a sample having a grid-like structure in which a plurality of horizontal line portions and vertical line portions are arranged. A step of obtaining a second angle which is an angle of the vertical line portion with respect to the reference direction, and
A step of measuring the period of the horizontal line portion and the period of the vertical line portion in the grid image, and
A step of performing control for correcting scanning of the charged particle beam based on the first angle, the second angle, the period of the horizontal line portion, and the period of the vertical line portion.
Distortion correction method for scanned images, including.
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