JPH09134695A - 走査電子顕微鏡 - Google Patents

走査電子顕微鏡

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JPH09134695A
JPH09134695A JP29243195A JP29243195A JPH09134695A JP H09134695 A JPH09134695 A JP H09134695A JP 29243195 A JP29243195 A JP 29243195A JP 29243195 A JP29243195 A JP 29243195A JP H09134695 A JPH09134695 A JP H09134695A
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JP
Japan
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scanning
image data
line
display
memory
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JP29243195A
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English (en)
Inventor
Noriyuki Kaneoka
則幸 兼岡
Kashio Kageyama
甲子男 影山
Atsushi Mori
淳 毛利
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】画像メモリを大容量化することなしに高精細な
大容量の画像データが得られる走査電子顕微鏡を提供す
る。 【解決手段】画像データの少なくとも1ライン分の容量
のラインメモリ14を備え、電子ビームのライン走査の
帰線期間に1ライン分の画像データをラインメモリ14
とコンピュータ17間で転送する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は試料の微小な領域を
観察する走査電子顕微鏡において、特に、高精細で大容
量の画像データを得ることのできる走査電子顕微鏡に関
する。
【0002】
【従来の技術】電子顕微鏡は多くの研究開発分野で試料
の微細な構造を観察するために用いられている。従来、
電子顕微鏡を用いた試料の評価は、ディスプレイへの表
示や写真に撮影したSEM(Scanning Electron Micros
cope)像を観察することにより行っていた。しかし、近
年、高性能のパソコンやワークステーションが低価格で
普及するに伴い、SEM像を画像データのファイルとし
て保存し、パソコン,ワークステーション等のコンピュ
ータでフィルタ処理等の画像処理を行って評価する技術
が用いられるようになってきた。例として特開平1−848
5 号公報「画像検索・解析ワークステーション」があ
る。さらに、コンピュータを電子顕微鏡の構成要素とし
た、電子顕微鏡も開発されるようになってきた。
【0003】従来のコンピュータを構成要素とした電子
顕微鏡の動作を簡単に説明する。電子銃から放出された
電子ビームを電子レンズで収束し、偏向器で二次元の走
査偏向を行い試料に照射する。試料に電子ビームが照射
されると試料の形状や材質に従った反射電子や二次電子
等の二次粒子が発生する。この二次粒子を二次粒子検出
器で検出増幅した後、A/D変換器でディジタル値の画
像データに変換し、画像メモリに記憶する。電子ビーム
の走査が終了した後、画像メモリに記憶した画像データ
をコンピュータに転送し、コンピュータでの複雑な画像
処理や文書編集ソフトウェアを用いたレポート作成等を
行う。このような従来の構成における画像メモリの容量
は、得ようとする二次元画像のサイズに応じた容量とな
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】走査電子顕微鏡の性能
が向上するとともに得られる画像が高分解能になり、画
像データの容量が大きくなってきている。また、パソコ
ンやワークステーション等のコンピュータが扱える画像
データのサイズも処理速度の向上やメモリの大容量化に
よって大きくなってきている。さらに、コンピュータの
プリンタが従来の電子顕微鏡の写真の分解能よりも高分
解能で大きなサイズの画像を出力できるようになってい
る。そこで、走査電子顕微鏡で高精細なSEM像を得
て、コンピュータ処理する要望が高まっている。しか
し、従来の走査電子顕微鏡の構成で、高精細な大容量の
画像データを得ようとすると画像メモリの容量もそれに
応じた大容量のものが必要になる。
【0005】本発明の目的は、大容量の画像メモリなし
に高精細な大容量の画像データが得られる走査電子顕微
鏡を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的は、得ようとす
るSEM像の画像データの少なくとも1ライン分のライ
ンメモリを備え、電子ビームの二次元走査の1ライン走
査の帰線期間にラインメモリとコンピュータ間で画像デ
ータの転送を行うことにより達成される。
【0007】本発明によれば、画像メモリの容量を高精
細な画像の1ライン分に削減でき、高精細な画像の全サ
イズにまで大容量化することなしに高精細な大容量の画
像データを得ることができる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を説明す
る。図1は本発明の第1の実施例である走査電子顕微鏡
のブロック図である。電子銃1から放射された電子ビー
ム7を電子レンズ2で収束し、偏向器3で二次元の走査
偏向して試料5に照射する。試料5に電子ビーム7が照
射されると試料の形状や材質に従った反射電子や二次電
子等の二次粒子8が発生する。二次粒子8を二次粒子検
出器4で検出増幅し、A/D変換器11でディジタル値
の画像データに変換する。画像データをラインメモリ1
4に記憶する。ラインメモリ14は画像サイズの1ライ
ン分の容量のメモリである。例えば、画像のサイズを
2,560画素×1,920画素、画像の階調を8ビット
とするとラインメモリの容量は20キロビット(2,56
0画素×8ビット)となる。ラインメモリアドレス制御
回路13は、電子ビームの走査信号に同期した書込みア
ドレスの生成と画像データをコンピュータ17に転送す
る際の読出しアドレスの生成を行う。図2は電子ビーム
を二次元走査してSEM像を得る場合のラインメモリ1
4のタイミングチャートである。走査電子顕微鏡の電子
ビームの走査は周囲のノイズの影響を減少させるために
商用電源周波数に同期させることが多い。ここでは1ラ
イン走査の周期を60Hzとし、帰線時間を1msとす
ると1ライン走査の時間は約15.7ms となる。1ラ
インの画像データの分解能を2,560 画素とすると約
6μsに1回の間隔で画像データをラインメモリ14に
書込む。1ライン走査が終わり電子ビームの走査の帰線
時間になるとラインメモリ14に記憶した画像データを
コンピュータ17に転送する。ラインメモリ14とコン
ピュータ17を8ビットバスで接続し、転送速度を10
MB/sとすると2,560 バイトの画像データは、帰
線時間の1ms以内である約256μsで転送が終了す
る。ラインメモリ14とコンピュータ17は、専用のイ
ンタフェースによって接続すると高速の転送速度が得ら
れるが、SCSI等の汎用のインターフェースを用いて
も10MB/s程度の転送速度が可能である。この1ラ
イン走査毎の動作を最終ラインの1,920 本目まで繰
り返すと2次元の高精細な画像データがコンピュータ1
7に記憶される。
【0009】図3は本発明の第2の実施例である走査電
子顕微鏡のブロック図である。第1の実施例の構成に加
えて、D/A変換器18と写真撮影装置22を備えてい
る。コンピュータのプリンタで出力したSEM画像は、
分解能や画像サイズが従来の走査電子顕微鏡の写真に比
べ優れているが、現状のプリンタは出力時間や価格の点
で写真に劣る。そこで、本構成によれば、コンピュータ
17で処理した画像データを写真に撮影することができ
る。図4は取込んだSEM画像を写真に撮影する際のラ
インメモリ14のタイミングチャートである。偏向制御
回路10はSEM像を得る際と同様に走査信号を発生する
が、写真撮影装置22に走査信号を与える。走査が始ま
る前に1ライン分の画像データをコンピュータ17から
ラインメモリ14に転送する。走査が始まるとラインメ
モリ14を走査信号と同期して読出し、D/A変換器1
8でアナログ信号に変換して写真撮影装置22に与え、
1ラインの写真を撮影する。1ライン走査の帰線期間に
次のラインの画像データをコンピュータ17からライン
メモリ14に転送する。これを繰り返して画像を写真に
撮影することができる。
【0010】図5は本発明の第3の実施例である走査電
子顕微鏡のブロック図である。第1の実施例の構成に加
えて、演算器12を備えている。走査電子顕微鏡のSE
M像を得る際に何枚かの画像を加算して1枚のノイズを
減少させた画像とするフレーム加算と呼ばれるフレーム
間の演算処理がある。図6はフレーム間の演算処理を行
う際のラインメモリ14のタイミングチャートである。
ここでは4枚のフレーム加算を行う場合を説明する。1
フレーム目の画像データを得る際には、ラインメモリ1
4をクリアする。走査が始まると演算器12は、ライン
メモリ14から読出したクリアしたデータと新たな画像
データを加算枚数の4で除算した値を加算してラインメ
モリ14に書込む。これを繰り返して1ラインの画像デ
ータをラインメモリ14に記憶する。1ライン走査の終
了後の帰線期間にラインメモリ14に記憶している1ラ
イン分の画像データをコンピュータ17に転送し、さら
に、ラインメモリ14をクリアする。この1ライン走査
の処理を繰り返して1フレームの画像データをコンピュ
ータ17に記憶する。2枚目のフレームの走査が始まる
前にコンピュータ17に記憶してある画像データの1ラ
イン分の画像データをラインメモリ14に転送する。走
査が始まると演算器12は、ラインメモリ14から読出
した画像データと新たな画像データを加算枚数の4で除
算した値を加算してラインメモリ14に書込む。これを
繰り返して1ラインの画像データがラインメモリ14に
記憶する。1ライン走査の終了後の帰線期間にラインメ
モリ14に記憶している1ライン分の画像データをコン
ピュータ17に転送し、さらに、コンピュータ17に記
憶してある画像データの1ライン分の画像データをライ
ンメモリ14に転送する。この1ライン走査の処理を繰
り返して1フレーム目と2フレーム目を加算した画像デ
ータをコンピュータ17に記憶する。このフレーム処理
を4フレーム分繰り返すと4枚のフレーム加算を行った
画像がコンピュータ17に記憶される。この場合、ライ
ン走査の帰線期間に、ラインメモリ14からコンピュー
タ17への画像データの転送とコンピュータ17からラ
インメモリ14への画像データの転送を行わなければな
らない。しかし、第1の実施例で述べた転送速度であれ
ば、この場合も十分に可能である。
【0011】図7は本発明の第4の実施例である走査電
子顕微鏡のブロック図である。これまで述べてきた実施
例の構成に加えて、表示メモリ16,表示メモリアドレ
ス制御回路15,表示信号制御回路19,D/A変換器
20,表示ディスプレイ23を備えている。走査電子顕
微鏡の操作は、高精細なSEM像を得る前に視野の位置
決めやフォーカス等の調整作業を行う必要がある。この
調整作業の際には高分解能の走査を行う必要がなく、走
査速度もフレ−ム速度を早くするほうが調整作業も容易
となる。ラインメモリ14は走査の速度が早くなるとコ
ンピュータ17との転送ができなくなる問題がある。そ
こで、走査速度が早い場合に表示メモリ16を用いる。
表示メモリ16は、表示ディスプレイ23の表示サイズ
の画像データを記憶できる容量のメモリである。例え
ば、表示ディスプレイの表示サイズを640画素×48
0画素、階調を8ビットとすると表示メモリ16の容量
は2.5 メガビット(640画素×480画素×8ビッ
ト)となる。表示メモリアドレス制御回路15は、電子
ビームの走査信号に同期した書込みアドレスの生成と表
示信号制御回路19が発生する表示信号に同期した読出
しアドレスの生成を行う。表示メモリ16の読出しは、
電子ビームの走査にかかわらず表示ディスプレイ23の
表示速度で行う。高精細の画像データを得るための走査
を行っている際には、画像データ間引いて表示メモリ1
6に書込み、途中の状態を表示ディスプレイ23に表示
する。
【0012】
【発明の効果】2,560画素×1,920画素で8ビッ
ト階調の高精細な画像を得るための画像メモリとして、
従来の構成では39メガビット(2,560画素×1,9
20画素×8ビット)の容量が必要であったのに比べ、
本発明によれば、ラインメモリ14と表示メモリ16を
合わせても3メガビット以下となり、画像メモリを大容
量化することなしに高精細な大容量の画像データを得る
ことができる。画像がさらに高精細になるとメモリの削
減量は大きくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の走査電子顕微鏡のブロ
ック図。
【図2】SEM像を得る際のラインメモリの動作を示す
タイミングチャート。
【図3】本発明の第2の実施例の走査電子顕微鏡のブロ
ック図。
【図4】写真撮影の際のラインメモリの動作を示すタイ
ミングチャート。
【図5】本発明の第3の実施例の走査電子顕微鏡のブロ
ック図。
【図6】演算処理の際のラインメモリの動作を示すタイ
ミングチャート。
【図7】本発明の第4の実施例の走査電子顕微鏡のブロ
ック図。
【符号の説明】
1…電子銃、2…電子レンズ、3…偏向器、4…二次粒
子検出器、5…試料、6…試料台、7…電子ビーム、8
…二次粒子、9…レンズ制御回路、10…偏向制御回
路、11…A/D変換器、12…演算器、13…ライン
メモリアドレス制御回路、14…ラインメモリ、15…
表示メモリアドレス制御回路、16…表示メモリ、17
…コンピュータ、18…D/A変換器、19…表示信号
制御回路、20…D/A変換器、21…プリンタ、22
…写真撮影装置、23…表示ディスプレイ。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電子ビームを放出する電子銃と、前記電子
    銃が放出した前記電子ビームを収束する電子レンズと、
    収束した電子ビームを試料上に二次元走査させる偏向器
    と、試料から発生する二次粒子を検出する二次粒子検出
    器と、検出信号をディジタルの画像データに変換するA
    /D変換器と、画像データを処理するコンピュータとで
    構成される走査電子顕微鏡において、画像データの少な
    くとも1ライン分の容量のラインメモリを備え、電子ビ
    ームの二次元走査の1ライン走査の後の帰線時間に前記
    ラインメモリに記憶している1ライン分の画像データを
    前記コンピュータに転送することを特徴とする走査電子
    顕微鏡。
  2. 【請求項2】請求項1において、前記電子ビームの二次
    元走査の1ライン走査の前の帰線時間に前記コンピュー
    タに記憶している1ライン分の画像データを前記ライン
    メモリに転送する走査電子顕微鏡。
  3. 【請求項3】請求項1において、走査中の画像をリアル
    タイムで表示する表示ディスプレイと、少なくとも前記
    表示ディスプレイの表示サイズの容量の表示メモリを備
    え、走査速度がテレビ速度の際には表示ディスプレイの
    表示サイズの走査を行う走査電子顕微鏡。
JP29243195A 1995-11-10 1995-11-10 走査電子顕微鏡 Pending JPH09134695A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009135273A (ja) * 2007-11-30 2009-06-18 Hitachi High-Technologies Corp パターン寸法計測方法及び走査電子顕微鏡
JP2009211959A (ja) * 2008-03-05 2009-09-17 Hitachi High-Technologies Corp 画像前処理装置
WO2015039101A1 (en) * 2013-09-16 2015-03-19 Kla-Tencor Corporation Electron emitter device with integrated multi-pole electrode structure

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