KR20200112638A

KR20200112638A - 전자빔 장치 및 화상 처리 방법

Info

Publication number: KR20200112638A
Application number: KR1020200002344A
Authority: KR
Inventors: 고이치 하마다; 게이 사카이; 사토루 야마구치
Original assignee: 주식회사 히타치하이테크
Priority date: 2019-03-22
Filing date: 2020-01-08
Publication date: 2020-10-05
Also published as: TW202103207A; US11011346B2; US20200303159A1; TWI742524B; JP2020155374A; JP7077260B2; KR102319824B1

Abstract

본 발명은, 전자빔 장치에 있어서, 시프트양이 서브픽셀양으로 된 경우에도, 화상을 이동시킨 것에 의한 측장값의 변화를 방지하는 것을 과제로 한다.
이러한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 화소 보간 필터에 의해 화상을 화소 간의 화소 시프트양만큼 시프트시키는 서브픽셀 시프트 처리와, 시프트 후의 화상의 주파수 특성을 보정하는 주파수 보정 처리를 행해서 보정 화상을 취득한다.

Description

전자빔 장치 및 화상 처리 방법{ELECTRON BEAM APPARATUS AND IMAGE PROCESSING METHOD}

본 발명은, 전자빔 장치 및 화상 처리 방법에 관한 것이다.

최근, 반도체 기판이나 절연체 기판 상에 형성되는 패턴 치수는 점점 미세화되어 오고 있으며, 주사 전자현미경을 이용한 관찰이나 치수 측정에서도 고배율이 요구되어 오고 있다.

주사 전자현미경은, 시료에 가늘게 좁힌 전자선을 방사하고, 전자선 조사에 의해 발생한 이차원 전자 및 반사 전자를 검출하고, 검출량을 기초로 휘도 변조해서 화상을 형성하는 장치이다.

고배율로 시료를 관찰하면, 시간의 경과와 함께 관찰해야 할 미세 패턴의 상(像)이 이동하는 현상, 소위 상 드리프트가 발생하는 경우가 있다. 그 때문에, 화상 블러나 그것에 수반하는 측장 정밀도의 저하와 같은 문제가 발생한다.

예를 들면, 10만배의 관찰 배율로, 512×512화소의 프레임 화상을 취득하려고 하면, 1화소의 크기는 시료 상에서는 약 2.6㎚로 된다. 현재의 치수 산출의 정밀도는 0.5㎚ 이하가 요구되고 있지만, 상 드리프트가 현저한 패턴에 있어서는, 1매의 프레임 화상을 취득하는 시간(40밀리초)에 1∼2㎚ 정도의 상 드리프트가 관찰된다. 이와 같은 드리프트 패턴에 있어서 치수를 산출하면, 2㎚ 정도의 치수 어긋남이 발생한다. 상 드리프트의 발생 요인의 주된 것으로서, 전자선 조사에 수반하는 시료의 대전을 들 수 있다.

특허문헌 1에는, 시료가 탑재된 시료대를 이동시키면서 시료 표면의 화상(프레임 화상) 취득을 행하기 위해서, 적산 화상을 취득할 때에, 취득한 복수 매의 화상(프레임 화상)을 수매(數枚)마다의 그룹으로 나눠서 각각 적산 화상을 작성하고, 적산 화상 간의 상 이동량을 산출해서 상 이동량과 촬상 매수의 관계식을 산출하고, 관계식을 기초로 해서 복수 매의 화상의 이동량을 산출하고, 그 이동량만큼 화상을 보정하여 적산하는 방법이 개시되어 있다.

이 기술을 이용함으로써, 시료대를 이동함에 의해 관찰 시야 내에서 상이 이동해도, 상 블러가 작은 적산 화상을 얻을 수 있다. 또한, 시료대가 움직이지 않아도, 시료의 대전 등의 영향으로 상이 움직이고 있는 듯이 관찰되는 경우여도, 마찬가지로 상 블러가 작은 적산 화상이 얻어지는 것이 용이하게 유추된다.

또한, 특허문헌 2에서는, 프레임 화상 간의 이동량을 필드 화상 간의 움직임으로 변환해서 이용함에 의해, 측장 정밀도를 높이는 방법을 제안하고 있다. 특허문헌 2의 방법은, 특허문헌 1의 방법에서는 측장 정밀도가 불충분하게 되는 고배율(특히, 관찰 시야 1미크론 정도 이하에서 현저)에서의 측장 정밀도 향상에 유효하다.

일본 특개2006-308471호 공보 WO2010/070815호 공보

상기 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 있어서는, 화상의 이동량을 산출해서 화상을 이동시키는(시프트시키는) 것이 기재되어 있지만, 화상의 이동 방법에 관해서는 기재되어 있지 않다. 어느 방법에 있어서도, 화상 처리를 이용해서 취득한 화상을 이동시킨다. 화상을 이동시키는 양(이후, 시프트양이라 한다)이 정수 화소량이면, 화상의 화소값을 그대로 다른 화소 위치에 이동하면 된다. 이 경우는, 화상을 이동시킨 것에 의한 측장값의 변화를 생각할 필요는 없다.

그러나, 시프트양이 서브픽셀양(화소와 화소 사이의 위치)으로 되었을 경우, 이동시킨 화상의 각 화소의 화소값은, 존재하는 주위의 화소 위치의 화소값으로부터 보간(補間)(화소 보간 필터에 의한 보간)해서 작성할 필요가 있다. 화소값의 보간에 이용되는 화소 보간 필터에 의해서, 이동시키기 전의 화상의 주파수 특성에 대해서, 이동시킨 후의 화상의 주파수 특성이 변화해 버리는 경우에는, 측장값이 변화해 버린다는 과제가 있는 것이 판명되었다.

화상의 이동 처리에 의해 측장값이 변화해 버리면, 올바른 측장값이 얻어지지 않을 뿐만 아니라, 같은 시료여도 측장할 때마다 측장값이 서로 다르게 되어 버리는 측장 재현성의 악화를 초래하게 된다.

본 발명의 목적은, 전자빔 장치에 있어서, 시프트양이 서브픽셀양으로 된 경우에도, 화상을 이동시킨 것에 의한 측장값의 변화를 방지하는 것에 있다.

본 발명의 일 태양의 전자빔 장치는, 전자현미경부와 제어부를 갖는 전자빔 장치로서, 상기 전자현미경부는, 전자선을 주사해서 시료에 조사하고, 상기 시료로부터 방출되는 신호를 검출하고, 상기 제어부는, 상기 전자현미경부에서 검출된 신호를 화상으로 변환하는 데이터 처리부와, 화소 보간 필터에 의해 상기 화상을 화소 간의 화소 시프트양만큼 시프트시키는 서브픽셀 시프트 처리와, 시프트 후의 화상의 주파수 특성을 보정하는 주파수 보정 처리를 행해서 보정 화상을 취득하는 보정 연산 처리부를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 태양의 화상 처리 방법은, 전자현미경부와 제어부를 갖는 전자빔 장치를 이용한 화상 처리 방법으로서, 상기 전자현미경부는, 전자선을 주사해서 시료에 조사하고, 상기 시료로부터 방출되는 신호를 검출하고, 상기 제어부는, 상기 전자현미경부에서 검출된 신호를 화상으로 변환하고, 화소 보간 필터에 의해 상기 화상을 화소 간의 화소 시프트양만큼 시프트시키는 서브픽셀 시프트 처리와, 시프트 후의 화상의 주파수 특성을 보정하는 주파수 보정 처리를 행해서 보정 화상을 취득하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 태양에 의하면, 전자빔 장치에 있어서, 시프트양이 서브픽셀양으로 된 경우에도, 화상을 이동시킨 것에 의한 측장값의 변화를 방지할 수 있다.

도 1은 실시예 1의 전자빔 장치의 전체 구성을 나타내는 도면.
도 2는 드리프트양의 개념도이고, (a)는 라인 패턴을 나타내고 (b)는 도트 패턴을 나타냄.
도 3은 서브픽셀 보간 방법을 설명하는 도면.
도 4는 화상에서 주파수 특성을 보기 위한 CZP(Circular Zone Plate)의 예를 나타내는 도면.
도 5는 보간 필터에 의한, 부분적인 CZP의 변화를 나타내는 도면.
도 6은 실시예 1의 드리프트 보정의 처리를 설명하는 도면.
도 7은 실시예 2의 드리프트 보정의 처리를 설명하는 도면.
도 8은 드리프트 보정 조건을 설정하는 GUI의 일례를 나타내는 도면.
도 9는 주파수 보정 테이블의 일례를 나타내는 도면.
도 10은 실시예 1에 있어서의 화상의 주파수 특성 보정 처리의 일례를 나타내는 도면.
도 11은 실시예 2에 있어서의 주파수 보정 테이블 선택 처리의 일례를 설명하는 도면.

이하, 실시예를 도면을 이용해서 설명한다.

(실시예 1)

도 1을 참조해서, 실시예 1의 전자빔 장치의 전체 구성에 대하여 설명한다.

전자빔 장치는, 드리프트 보정 기능을 구비한 주사 전자현미경이다. 전자빔 장치는, 시료 관찰 시에 상이 시간의 경과와 함께 이동하는 현상인 상 드리프트가 발생해도, 드리프트양을 산출해서 보정을 행함으로써 선명한 프레임 화상을 얻는 것을 가능하게 한다.

여기에서, 「드리프트양」이란, 도 2에 나타낸 프레임 화상 간의 패턴의 위치 어긋남양(이동량) 및 필드 화상 간에서의 이동량이다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 주사 전자현미경인 전자빔 장치는, 전자현미경부(101), 제어부(102) 및 표시부(103)를 갖는다. 전자원(104)으로부터 방출된 전자선은, 집속 렌즈(105), 대물 렌즈(107)에서 수속된 후에, 시료대(109)에 놓인 시료(108)에 조사된다. 전자선은 편향기(106)에 의해, 시료(108) 상을 이차원적으로 주사한다. 시료(108)로부터 발생한 이차 전자 및 반사 전자는, 검출기(110)에서 검출되고, 데이터 처리부(111)에서 신호를 휘도 변조해서 프레임 화상으로 변환하고, 화상 기억부(112)에 저장된다.

화상 기억부(112)에 보존된 프레임 화상은, 보정 연산 처리부(113)에 있어서 드리프트 보정되고, 모니터(114)에 있어서 보정 화상을 표시한다. 데이터 처리부(111) 및 보정 연산 처리부(113)의 기능은 CPU에서 각각 실행 가능하다. 화상 기억부(112)는 CPU에 접속되는 메모리부에 설치할 수 있다. 또, 각각을 전용 하드로 구성해도 된다.

주사 전자현미경을 이용한 계측에서는, 일반적으로 관찰 시야를 복수 회 주사해서 얻어진 프레임 화상이 이용된다. 여기에서의 「계측」이란, 예를 들면, 반도체 웨이퍼 상에 형성된 패턴 치수의 산출이다. 시료(108)를 복수 회 주사해서 얻어진 프레임 화상은, 1회만 주사해서 얻어진 프레임 화상에 비해서 S/N비가 좋은 프레임 화상으로 되기 때문에 높은 치수 정밀도가 얻어진다. 그러나, 주사 중에 시료(108)의 대전이 진행되었을 경우, 대전에 의해 주사 위치가 어긋나 버려서, 블러링된 프레임 화상이 얻어진다. 이 블러링된 프레임 화상을 이용해서 치수를 산출해도, 높은 치수 정밀도를 보증할 수 없다. 이 때문에, 화상 처리를 이용해서 1주사마다의 프레임 화상을 보정하고 중첩해서, 복수 회 주사 시에 선명한 프레임 화상을 얻는다.

도 2를 참조해서, 프레임 화상 간의 드리프트양에 대하여 설명한다. 도 2에서는, 관찰 패턴을 일차원과 이차원으로 분류해서 드리프트양을 정의하고 있다.

여기에서, 일차원 패턴이란, 프레임 화상의 어느 일 방향으로 거의 균일한 패턴으로서, 예를 들면 도 2의 (a)에 나타내는 바와 같은 라인 패턴을 들 수 있다. 한편, 이차원 패턴이란, 일차원 패턴 이외의 모두가 해당되며, 예를 들면 도 2의 (b)에 나타내는 바와 같은 도트 패턴을 들 수 있다. 도 2에서는, 1매째 프레임 화상과 2매째 프레임 화상의 패턴의 위치 관계를 알 수 있도록 겹쳐서 묘사하고 있다.

도 2의 (a)의 라인 패턴에서는, 라인의 장변 방향으로 드리프트가 진행되어도 드리프트양의 산출을 할 수 없기 때문에, 장변 방향에 수직인 방향으로 드리프트양을 산출한다. 여기에서는, 1매째의 패턴에 비해서 2매째의 패턴이 오른쪽으로 시프트되어 있고, 그 이동량인 dx가 드리프트양으로 된다.

한편, 도 2의 (b)의 도트 패턴에서는, 패턴의 드리프트는 이차원 방향으로 된다. 여기에서는, 1매째의 패턴에 비해서 2매째의 패턴이 우측 위쪽으로 시프트되어 있고, 그 이동량 dxy가 드리프트양으로 된다. 드리프트양 dxy는, 프레임 화상의 횡방향의 드리프트양 dx와 종방향의 드리프트양 dy로 분해할 수 있다. 드리프트 보정은, 2매째의 프레임 화상을 상기 드리프트양만큼 어긋나게 하고 1매째의 프레임 화상에 중첩해서 행한다. 이 드리프트양만큼 화상을 어긋나게 하는 처리를 드리프트 보정이라 한다.

다음으로, 주사 전자현미경에서 얻어지는 화상의 종류에 대하여, 화상의 형성 과정과 조합해서 설명한다.

화상의 종류로서는, 프레임 화상과 필드 화상으로 분류되고, 프레임 화상은, 관찰 시야 전체를 한번 주사해서 얻어진 화상에 상당한다. 필드 화상은, 시야의 일부를 한번 주사해서 얻어진 화상, 즉, 프레임 화상을 구성하는 요소 화상으로 정의한다. 프레임 화상은 전(全)필드 화상을 모두 더해서 작성된다. 그리고, 프레임 화상 혹은 필드 화상에 대해서 드리프트 보정을 행한다(예를 들면, 특허문헌 1 및 특허문헌 2 참조).

드리프트 보정을 행하기 위해서는, 화상을 어긋나게 하는 처리가 필요하다. 실시예 1에서는, 화상을 어긋나게 하는 처리와 측장값의 관계에 주목한다. 화상을 이동시키는 양(시프트양)이 정수 화소량이면, 화상의 화소값을 그대로 다른 화소 위치에 이동하면 되므로, 화상을 이동시킨 것에 의해서 측장값은 변화하지 않는다. 그러나, 시프트양이 서브픽셀양(화소와 화소 사이의 위치)으로 되었을 경우, 이동시킨 화상의 각 화소의 화소값은, 이동시키기 전의 화상의 화소값으로부터 보간(화소 보간 필터에 의한 보간)해서 작성할 필요가 있다. 화상의 이동은, 좌표계의 변환과 등가이기 때문에, 좌표계의 변환으로서 설명한다.

어긋나게 하기 전의 좌표계(u, v)로부터, 화상을 어긋나게 한 후의 좌표계(x', y')에의 변환을 근방 4화소로부터의 선형 보간을 이용해서 행하는 예를 나타낸다.

새로운 화소의 화소값 f'(x', y')는, 대응하는 원(元)화상의 위치로부터의 거리에 의해서 보간된다. 도 3에 나타내는 바와 같이 좌표 변환 후(화상 시프트 후)의 새로운 화소 위치에 대한 원화상의 화소 위치가, 화소 간의 A점(x', y')에 해당할 때, 이동시키기 전의 화상 상에서는 그와 같은 위치가 존재하지 않는다. 이 때문에, 주위의 4화소로부터의 거리에 의한 가중 평균으로 (x', y') 위치의 화소값을 구한다. 좌표 변환 전의 화소값을 f, 좌표 변환 후의 휘도값을 f', 또한 x, y의 정수 부분을 u, v, 소수 부분을 각각 α, β로 하면, 변환식은 이하의 (수학식 1)과 같이 된다.

f'(x', y')=f(u, v)·(1-α)·(1-β)+f(u+1, v)α·(1-β)+f(u, v+1)·(1-α)·β+f(u+1,v+1)·α·β식

(수학식 1)

후술하지만, 이 변환은 원화상에 대한 로우패스 필터로서 기능하기 때문에, 화상을 이동시키기 전의 화상의 주파수 특성과, 이동시킨 후의 화상의 주파수 특성이 변화해 버린다. 화상의 주파수 특성이 변화하면, 측장 시의 에지가 무디어지는 것 등의 영향에 의해, 측장값이 변화해 버린다는 과제가 발생한다.

화소 보간에 의해서 화상의 주파수 특성이 어떻게 변화하는지는, 도 4에 나타나는 바와 같은, 주파수 특성이 화소값으로서 나타나는 패턴을, 화소 보간 필터로 처리함으로써 알 수 있다.

이 패턴은, CZP(Circular Zone Plate)로 불리고, 화상 처리에 의한 화상의 주파수 특성 변화를 눈으로 보고 확인하기 위하여 일반적으로 이용되는 화상이다. 통상적으로, 화상의 중심을 직류 성분으로 하고, 화상 단부가 화상의 최고 주파수(나이퀴스트 주파수)로 되도록 화상이 구성되어 있다. 여기에서, 측장값에 변화를 미치는 것은, 직류로부터 나이퀴스트 주파수의 절반 정도(샘플링 주파수의 1/4 정도)의 주파수인 것이 실험에 의해 알려져 있다. 화소 보간 필터에는, 방향 의존성이 없는 것(필터 계수가 상하 좌우 대칭인 것)을 일반적으로 이용하는 것을 고려하여, 이 CZP의 일부를 잘라낸 도 4의 (b)와 같은 화상 패턴을 도 4의 (a)로부터 잘라내서 이용한다.

도 4의 (b)와 같이, CZP의 일부를 이용함으로써, 화소 보간 필터의 로우패스 필터가 충분한 저지(阻止) 영역을 갖고 있지 않을 경우에, 높은 주파수 부분이 낮은 주파수에 에일리어싱해서 관측되는 에일리어싱 변형이 발생해서 화상으로서 주파수 특성의 변화를 보기 어려워지는 것을 방지하는 것도 가능하게 된다.

예를 들면, 상기한 (수학식 1)로 표시되는 선형 보간을 이용해서 수평 방향·수직 방향 각각 0.5화소 어긋나게 한 경우의 CZP의 화상 처리 결과를 도 5에 나타낸다.

화소를 어긋나게 하지 않은 화상인 도 5의 (a)에 대하여, 선형 보간으로 어긋나게 한 화상은 도 5의 (b)로 된다. 주파수의 변화는, 그 휘도값의 변화를 파악하면 되고, 화상의 수평 방향의 주파수 특성의 변화에 관해서는, 도 5의 (a), 도 5의 (b)의 화상 상단의 휘도값의 변화를 보면 된다. 각각의 화상의 상단의 수평 화소 위치에 대한 휘도값의 변화를 플롯한 것이 도 5의 (c)이다.

각각의 수평 위치에 있어서의 휘도값의 최대값을 매끄럽게 잇는 곡선을 그음에 의해, 주파수의 변화를 볼 수 있다. 도 5의 (b)의 좌단에 관해서는, 도 4의 (a)의 휘도값과 같지만, 오른쪽으로 감에 따라서(주파수가 높은 쪽으로 감에 따라서) 휘도값이 저하하고 있는 것을 알 수 있다. 이 휘도값의 저하가 화소 보간 필터에 의해서 발생하는 주파수 특성의 변화이다.

각각의 주파수에 있어서의 변화량을 알 수 있으므로, 이 변화를 제거하도록 도 5의 (a)의 주파수 특성을 보정하면, 도 5의 (a)와 같은 주파수 특성을 갖는 도 5의 (b)를 만들 수 있다. 이 주파수 특성의 변화는, 화소 보간 필터의 구성 방법(이번 예에서는 선형 보간)과 보간 위치에 의해서 정해지므로, 같은 화소 보간 필터를 사용해서 처리를 한 다른 화상이어도, 이 CZP로 계측 가능한 주파수 범위 내에 있어서, 주파수 특성을 화소 보간 전과 마찬가지로 보정할 수 있다.

도 6을 참조해서, 도 1의 보정 연산 처리부(113)에서 실시되는 드리프트 보정(화상 이동)의 처리에 대하여 설명한다.

화상 A(601)는 드리프트 보정 전의 화상이다. 화상 A'(604)는 드리프트 보정 후의 화상이다. 서브픽셀 시프트 처리(602)는 화소 보간에 의해 화상을 이동(시프트)시키는 처리이다. 주파수 보정 처리(603)는 시프트 후의 화상의 주파수 특성을 보정하는 처리이다. 화소 시프트양(608)은, 화상을 시프트하는 양이다(예를 들면, 특허문헌 1이나 특허문헌 2에 기재된 방법으로 산출하면 된다).

종래의 드리프트 보정 처리에서는, 화소 시프트양(608)에 따라서, 화상 A(601)를 서브픽셀 시프트 처리(602)에 의해 이동시키고, 화상 A'(604)로서 출력한다.

이것에 대해서, 실시예 1에서는, 화상 A(601)를 시프트하는 것과 같은 화소 시프트양(608)으로, 화상 A(601)를 시프트하는 것과 같은 서브픽셀 시프트 처리(602)에 의해, 주파수 특성 산출용의 특정의 화상 C(605)를 이동시킨다. 화상 C로서는, 상기 CZP 등, 화상의 주파수 특성에 변화를 알 수 있는 패턴을 이용한다. 화상 C(605)를 시프트 처리한 후의 화상으로부터 주파수 특성을 산출(607)하고, 주파수 보정용의 정보(여기에서는, 주파수 보정 테이블(609))를 출력한다.

여기에서, 주파수 보정 테이블(609)의 예를 도 9에 나타낸다.

주파수 보정 테이블(609)의 크기는 임의이지만, 그 최대값은 처리하는 화상의 사이즈와 같다. 이 주파수 보정 테이블(609)은, 화상의 주파수마다의 보정 계수를 유지하고 있다. 보정 계수란, 대응하는 주파수에 대한 증폭률을 나타내고 있고, 보정 계수가 1인 경우는, 그 주파수에 대해서는 아무것도 하지 않는 것을 나타낸다.

이 주파수 보정 테이블(609)에 의거하여 화상 A를 시프트한 후의 화상의 주파수 특성을 보정(603)하고, 시프트 후의 화상 A'(604)를 출력한다. 주파수 보정 처리(603)를 실시함에 의해, 측장값 차에 영향이 있는 주파수 범위 내에서 화상 A(601)와 화상 A'(604)의 주파수 특성이 같아지고, 측장값 차가 발생하지 않는다. 주파수 보정 처리(603)는, FFT(fast Fourier transform : 고속 푸리에 변환)를 이용해서 특정의 주파수의 증폭률을 지정하는 방식이어도 되고, FIR(Finite Impulse Response) 필터를 이용하는 방식이어도 상관없다.

도 10에 FFT를 이용한 경우의 주파수 보정 처리(603)의 예를 나타낸다.

서브픽셀 시프트된 화상은 FFT에 의해 주파수 공간 화상으로 변환된다(1001). 이 단계에서, 화상의 각 화소는 주파수의 정보로 되므로, 그 주파수에 대응하는 보정 계수를 주파수 보정 테이블(609)로부터 판독하고, 주파수 공간 화상의 진폭에 대해서 보정 계수를 곱셈한다. 보정 계수 곱셈 후의 주파수 공간 화상을 역FFT 처리에 의해 실공간 화상으로 변환함으로써(1002) 주파수 특성의 보정을 행한다.

주파수 특성 산출 처리(607)는, CZP의 예에서 나타낸 바와 같이, 화상의 휘도값의 최대값을 매끄럽게 이음에 의해 작성한 면이 이차원적인 주파수 특성의 변화를 나타내므로, 그 변화가 플랫하게 되는 계수(일반적으로는 역수)를 작성하면 된다. 작성한 계수는, 보정 계수로서 주파수 보정 테이블(609)에 대응 주파수마다 보존해 둔다.

실시예 1에 의하면, 드리프트 보정에 의해 화상을 어긋나게 하기 전과 후에 측장값 차가 발생하지 않게 된다. 이 때문에, 주사 전자현미경에 있어서의 측장 정밀도가 향상할 뿐만 아니라, 측장 재현성도 높일 수 있다.

(실시예 2)

도 7을 참조해서, 실시예 2의 드리프트 보정(화상 이동)의 처리에 대하여 설명한다. 여기에서, 드리프트 보정(화상 이동)의 처리는, 도 1의 보정 연산 처리부(113)에서 실시된다.

화소 보간 필터의 주파수 특성이 기지(旣知)일 경우, 화소 보간에 의해서 작성한 화상의 주파수 특성을 보정함으로써, 측장값의 변화를 억제하는 것이 가능하다. 그러나, 일반적으로, 화소 보간 필터의 주파수 특성은, 보간을 행하는 화소 위치와, 화소 보간 필터의 구성 방법에 따라서 변화해 버린다. 이 때문에, 임의의 위치에의 화상 시프트를 전제로 하는 경우에는, 사전에 화상의 주파수 특성을 보정하는 필터를 준비하는 것이 곤란하게 된다. 특허문헌 1 및 특허문헌 2에서 산출되는 화상의 이동량은, 화상이 시간적으로 연속적으로 움직이는 것을 생각하면, 본래, 임의의 위치에의 서브픽셀양의 이동량으로 될 것이다.

실시예 1에서 나타낸 바와 같이, 화소 보간 필터의 주파수 보정 처리(603)는, 화소 시프트양(608)과 화소 보간 필터의 구성 정보(609)에 의해 일의적으로 결정한다. 화소 시프트양(608)은 드리프트 보정 처리의 경우, 일반적으로 실수값으로 되지만, 드리프트양의 소수값을 0.1 단위로 하는 것 등의 양자화를 행하면, 유한 개수의 주파수 보정 테이블(609)을 갖고 있으면 주파수 보정 처리를 행할 수 있게 된다. 예를 들면, 도 7에 나타나는 바와 같이 서브픽셀 시프트 방법을 구성해 두는 것을 생각할 수 있다.

미리 실시예 1의 방법으로 후보가 되는 드리프트 보정의 소수값에 대해서 주파수 테이블을 작성해 두고, 그들을, 화소 시프트양(608)과 화소 보간 필터의 구성 정보(701)에 의거하여 주파수 보정 테이블(609)을 선택하는 처리(702)를 행하면 된다.

실시예 2에 있어서는, 주파수 보정 테이블(609)을 도 11에 나타나는 바와 같이, 수평 방향의 서브픽셀 시프트양 dx와, 수직 방향의 서브픽셀 시프트양 dy의 조합마다 고정값의 보정 계수를 가진 보정 테이블 그룹으로서 미리 준비해 둔다. 주파수 보정 테이블 선택 처리(702)는, 이들 중에서, 서브픽셀 시프트양에 따라서, 하나의 보정 테이블을 선택해서 주파수 보정 테이블(609)로서 출력한다.

서브픽셀 시프트 처리(602)와 보정 테이블 그룹을 작성했을 때의 서브픽셀 시프트 처리가 서로 다른 경우에는, 대응하는 보정 테이블도 서로 다르다. 이 때문에, 화소 보간 필터의 구성 정보(701)에 의해서, 도 11에 나타나는 바와 같은 보정 테이블 그룹 자체를 다른 보정 테이블 그룹으로 전환한다.

실시예 2에 의하면, 드리프트 보정에 의해 화상을 어긋나게 하기 전과 후에 측장값 차가 발생하지 않게 된다. 이 때문에, 주사 전자현미경에 있어서의 측장 정밀도가 향상할 뿐만 아니라, 측장 재현성도 높일 수 있다.

(실시예 3)

도 8을 참조해서, 실시예 3에 대하여 설명한다. 도 8은, 드리프트 보정의 환경 설정을 행하는 GUI(Graphical User Interface)의 일례이다.

우선, 화상 관찰 시에 있어서, 드리프트 보정을 실행하는지의 여부를 스위치에 의해 판정한다. 드리프트 보정 방법으로서, 프레임 탐색 방법, 필드 탐색 방법, 및 이들을 조합한 방법 중 어느 하나가 선택된다.

다음으로, 드리프트 보정 시의 화상 시프트 방법으로서, 화소 단위 시프트, 서브픽셀 시프트, 주파수 특성 보정 부여 서브픽셀 시프트 등을 선택할 수 있도록 해둔다.

화소 단위 시프트는, 프레임 혹은 필드 간의 움직임 탐색 결과를 정수 화소 단위의 값으로 사사오입해서 화상을 움직이게 하는 방법이다. 이 방법은 본래의 시프트양으로 되지는 않지만, 화상을 움직이게 하는 처리에 의해서 측장값 차가 발생하는 경우는 없다.

서브픽셀 시프트는, 프레임 혹은 필드 간의 움직임 탐색 결과를, 그대로 혹은, 결정된 소수 화소 정밀도로 사사오입한 후에 화소 보간 필터를 이용해서, 화상을 서브픽셀 시프트하는 방법이다. 이 방법에서는, 서브픽셀 화상 시프트에 의해서, 측장값 차가 발생하는 경우가 있다.

주파수 특성 보정 부여 서브픽셀 시프트는, 상기 서브픽셀 시프트 후의 화상에 대해서, 실시예 1에서 구성되는 주파수 특성 보정 필터를 적용한 것을 이용하는 것을 의미한다. 이 방법에서는, 서브픽셀 시프트를 행하기 전과 후에 측장값의 차는 발생하지 않는다.

실시예 3에서 설명하는 바와 같은 환경 설정 화면을 마련함에 의해, 드리프트 보정 시의 화상 시프트 방법의 구체적인 방법을 설정하는 것이 가능하게 된다. 또, GUI로서, 도 1의 표시부(103)의 모니터(114)를 공용할 수 있다.

상기 실시에 따르면, 상 드리프트 보정 처리에 있어서, 복수의 프레임 화상 혹은 필드 화상을 서브픽셀양 이동시키는 경우여도, 화상을 이동시키기 전과 후에 측장값이 변화하지 않는다. 이 결과, 측장 재현성을 향상시킬 수 있다.

이상, 본 발명은, 측장값을 변화시키지 않고 화상을 서브픽셀양 시프트하는 방법을 제공하는 것이다. 실시예 1 및 실시예 2에서 나타낸 주사형 전자현미경에 있어서의 상 드리프트 보정에의 적용은, 그 일례이며, 당연하지만, 화상의 서브픽셀 시프트 처리를 이용한 측장 처리에 일반적으로 적용 가능하다.

101 : 전자현미경부
102 : 제어부
103 : 표시부
104 : 전자원
105 : 집속 렌즈
106 : 편향기
107 : 대물 렌즈
108 : 시료
109 : 시료대
110 : 검출기
111 : 데이터 처리부
112 : 화상 기억부
113 : 보정 연산 처리부
114 : 모니터
601 : 드리프트 보정 전의 화상
602 : 화소 보간에 의해 화상을 이동시키는 처리
603 : 주파수 특성을 보정하는 처리
604 : 드리프트 보정 후의 화상
605 : 주파수 특성 측정용 화상
607 : 주파수 특성 산출 처리
608 : 화상 시프트양
609 : 드리프트 보정 후의 화상
701 : 화소 보간 필터의 구성 정보
702 : 주파수 보정 테이블 전환 처리
1001 : 화상을 주파수 공간 화상으로 변환하는 처리
1002 : 주파수 공간 화상을 실공간 화상으로 변환하는 처리

Claims

전자현미경부와 제어부를 갖는 전자빔 장치로서,
상기 전자현미경부는, 전자선을 주사해서 시료에 조사하고, 상기 시료로부터 방출되는 신호를 검출하고,
상기 제어부는,
상기 전자현미경부에서 검출된 신호를 화상으로 변환하는 데이터 처리부와,
화소 보간(補間) 필터에 의해 상기 화상을 화소 간의 화소 시프트양만큼 시프트시키는 서브픽셀 시프트 처리와, 시프트 후의 화상의 주파수 특성을 보정하는 주파수 보정 처리를 행해서 보정 화상을 취득하는 보정 연산 처리부
를 갖는 것을 특징으로 하는 전자빔 장치.
제1항에 있어서,
상기 보정 연산 처리부는,
특정 화상에 대해서 상기 서브픽셀 시프트 처리를 행하고,
시프트 후의 특정 화상으로부터 특정 화상 주파수 특성을 산출해서 주파수 보정 정보를 출력하는 주파수 특성 산출 처리를 행하고,
상기 주파수 보정 정보가 저장된 주파수 보정 테이블을 이용해서, 상기 주파수 보정 처리에 의해 상기 주파수 특성을 보정하는 것을 특징으로 하는 전자빔 장치.
제2항에 있어서,
상기 주파수 보정 테이블은,
상기 주파수 보정 정보로서 주파수마다의 보정 계수를 저장하고, 상기 보정 계수를 이용해서 상기 주파수 특성을 보정하는 것을 특징으로 하는 전자빔 장치.
제3항에 있어서,
상기 주파수 보정 처리는,
상기 시프트 후의 화상을 주파수 공간 화상으로 변환하고,
상기 주파수에 대응하는 상기 보정 계수를 상기 주파수 보정 테이블로부터 판독하고, 상기 주파수 공간 화상의 진폭에 대해서 상기 보정 계수를 곱셈하고,
상기 보정 계수를 곱셈한 후의 주파수 공간 화상을 실공간 화상으로 변환함에 의해 상기 주파수 특성을 보정하는 것을 특징으로 하는 전자빔 장치.
제3항에 있어서,
상기 주파수 보정 테이블은,
상기 보정 계수로서, 상기 주파수에 대한 증폭률을 저장하는 것을 특징으로 하는 전자빔 장치.
제2항에 있어서,
상기 보정 연산 처리부는,
상기 특정 화상으로서, 상기 특정 화상의 주파수 특성의 변화를 알 수 있는 패턴을 갖는 화상을 이용해서, 상기 서브픽셀 시프트 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 전자빔 장치.
제2항에 있어서,
상기 보정 연산 처리부는,
상기 특정 화상으로서, 공간 주파수의 범위에서 최저 주파수가 직류이고 최고 주파수가 샘플링 주파수인 화상의 일부를 이용해서, 상기 서브픽셀 시프트 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 전자빔 장치.
제1항에 있어서,
상기 보정 연산 처리부는,
상기 화소 시프트양과 상기 화소 보간 필터의 구성 정보에 의거하여, 상기 화소 시프트양마다 주파수 보정 정보가 저장된 복수의 주파수 보정 테이블 중에서 하나의 주파수 보정 테이블을 선택하는 주파수 보정 테이블 선택 처리를 행하고,
상기 주파수 보정 테이블 선택 처리에서 선택된 상기 주파수 보정 테이블에 저장된 상기 주파수 보정 정보에 의거해서, 상기 주파수 보정 처리에 의해 상기 주파수 특성을 보정하는 것을 특징으로 하는 전자빔 장치.
제8항에 있어서,
상기 주파수 보정 테이블은,
수평 방향의 상기 화소 시프트양과, 수직 방향의 상기 화소 시프트양의 조합마다 보정 계수를 가진 보정 테이블 그룹으로서 미리 준비되고,
상기 주파수 보정 테이블 선택 처리는,
상기 보정 테이블 그룹 중에서 상기 화소 시프트양에 대응한 하나의 상기 보정 테이블을 선택하는 것을 특징으로 하는 전자빔 장치.
제1항에 있어서,
상기 데이터 처리부는,
상기 전자현미경부에서 검출된 신호를 프레임 화상 및 상기 프레임 화상을 구성하는 필드 화상으로 변환하고,
상기 보정 연산 처리부는,
상기 프레임 화상 간 또는 상기 필드 화상 간의 상기 화소 시프트양에 의거하여, 상기 서브픽셀 시프트 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 전자빔 장치.
제1항에 있어서,
정보를 표시하는 표시부를 더 갖고,
상기 제어부는,
상기 화상을 보존하는 화상 기억부를 더 갖고,
상기 보정 연산 처리부는,
상기 화상 기억부에 보존된 상기 화상에 대해서, 상기 서브픽셀 시프트 처리와 상기 주파수 보정 처리를 행해서 상기 보정 화상을 취득하고,
상기 표시부는,
상기 보정 화상을 표시하는 것을 특징으로 하는 전자빔 장치.
제11항에 있어서,
상기 표시부는,
상기 서브픽셀 시프트 처리와 상기 주파수 보정 처리를 실행 가능한 보정 조건 설정 화면을 표시하는 것을 특징으로 하는 전자빔 장치.
전자현미경부와 제어부를 갖는 전자빔 장치를 이용한 화상 처리 방법으로서,
상기 전자현미경부는,
전자선을 주사해서 시료에 조사하고, 상기 시료로부터 방출되는 신호를 검출하고,
상기 제어부는,
상기 전자현미경부에서 검출된 신호를 화상으로 변환하고,
화소 보간 필터에 의해 상기 화상을 화소 간의 화소 시프트양만큼 시프트시키는 서브픽셀 시프트 처리와, 시프트 후의 화상의 주파수 특성을 보정하는 주파수 보정 처리를 행해서 보정 화상을 취득하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 방법.
제13항에 있어서,
특정 화상에 대해서 상기 서브픽셀 시프트 처리를 행하고,
상기 시프트 후의 특정 화상으로부터 특정 화상 주파수 특성을 산출해서 주파수 보정 정보를 출력하는 주파수 특성 산출 처리를 행하고,
상기 주파수 보정 정보가 저장된 주파수 보정 테이블을 이용해서, 상기 주파수 보정 처리에 의해 상기 주파수 특성을 보정하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 방법.
제13항에 있어서,
상기 화소 시프트양과 상기 화소 보간 필터의 구성 정보에 의거하여, 상기 화소 시프트양마다 주파수 보정 정보가 저장된 복수의 주파수 보정 테이블 중에서 하나의 주파수 보정 테이블을 선택하는 주파수 보정 테이블 선택 처리를 행하고,
상기 주파수 보정 테이블 선택 처리에서 선택된 상기 주파수 보정 테 이블에 저장된 상기 주파수 보정 정보에 의거해서, 상기 주파수 보정 처리에 의해 상기 주파수 특성을 보정하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 방법.