JP2013251212A - Scanning electron microscope and image evaluation method - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve such a problem of a conventional image evaluation method that only the blur quantity under specific observation conditions or the blur quantity when a specific sample is observed can be obtained, and the blur quantity dependent on the observation conditions or the sample cannot be obtained correctly for desired observation conditions or sample, and to evaluate the blur quantity of an image correctly even when an arbitrary sample is observed under arbitrary observation conditions.SOLUTION: The scanning electron microscope includes an arithmetic unit which determines the blur quantity of an image picked up with a second magnification, by comparing the frequency characteristics of images picked up, respectively, with a first magnification and the second magnification higher than the first magnification.

Description

本発明は、電子顕微鏡における観察技術に関する。   The present invention relates to an observation technique in an electron microscope.

汎用走査型電子顕微鏡は、様々な条件下で任意の試料を観察及び分析する装置である。汎用走査型電子顕微鏡に限らず、走査型電子顕微鏡によって撮影された画像は、試料上で走査を行うビーム径の大きさに起因したぼけが生じる。この画像のぼけを定量的に評価する方法として、画像の周波数特性からぼけ量を計算する方法が知られている。   A general-purpose scanning electron microscope is an apparatus for observing and analyzing an arbitrary sample under various conditions. Not only a general-purpose scanning electron microscope but also an image photographed by a scanning electron microscope is blurred due to the size of the beam diameter scanned on the sample. As a method for quantitatively evaluating the blur of the image, a method of calculating the blur amount from the frequency characteristic of the image is known.

本技術分野の背景技術として、特開２０１０−４０３８１号公報（特許文献１）がある。この公報には、「〜ビーム傾斜時の走査スポットのボケを抽出し、目的とする試料の傾斜画像を、抽出した傾斜時のスポットでデコンボリューションすることにより、試料の高分解能傾斜画像を得る。〜」と記載されている。また特開平１１−２２４６４０号公報（特許文献２）がある。この公報には、「〜電子顕微鏡の分解能、解像度を、金蒸着試料を用いて、電子顕微鏡による撮像結果を周波数解析等の手段で定量的に評価することにより、異なる電子顕微鏡間の性能差や経時変化を正確に把握することが可能となる。〜」と記載されている。   As a background art in this technical field, there is JP-A 2010-404031 (Patent Document 1). In this publication, “a high-resolution tilt image of a sample is obtained by extracting the blur of the scanning spot when the beam is tilted and deconvolutioning the tilt image of the target sample with the extracted spot at the tilt. "". There is JP-A-11-224640 (Patent Document 2). In this publication, “~ the resolution and resolution of an electron microscope is evaluated by using a gold-deposited sample and quantitatively evaluating the imaging result of the electron microscope using means such as frequency analysis. It is possible to accurately grasp changes with time.

特開２０１０−４０３８１号公報（ＵＳ２０１０／００３３５６０）JP 2010-40381 A (US2010 / 0033560) 特開平１１−２２４６４０号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-224640

走査型電子顕微鏡（以下ＳＥＭと呼ぶ）で撮影した画像に対する従来のぼけ量計算方法においては、以下のような課題がある。   The conventional blur amount calculation method for an image taken with a scanning electron microscope (hereinafter referred to as SEM) has the following problems.

特許文献１では、試料の真上からの画像を理想画像として、この理想画像に対する特定の傾斜角におけるボケ量を求めており、同一の観察条件での理想画像が必要であった。このため、観察条件をある条件から変えたときには実際のぼけ量が変わってしまうという課題がある。   In Patent Document 1, an image from directly above a sample is used as an ideal image, and a blur amount at a specific inclination angle with respect to the ideal image is obtained, and an ideal image under the same observation condition is required. For this reason, when the observation condition is changed from a certain condition, there is a problem that the actual blur amount changes.

また、特許文献２では、周波数特性によるぼけ量算出は金蒸着粒子等の同一種類の試料のみ計算可能である。このため、任意試料の観察が可能である汎用走査型電子顕微鏡を使用した観察において、種類や構造の異なる試料を観察する場合、試料によって周波数特性が異なり、ぼけ量の算出結果が変動しまう。   Moreover, in patent document 2, the blur amount calculation by a frequency characteristic can be calculated only about the same kind samples, such as gold vapor deposition particle | grains. For this reason, in the observation using a general-purpose scanning electron microscope capable of observing an arbitrary sample, when observing samples of different types and structures, the frequency characteristics differ depending on the sample, and the calculation result of the blur amount varies.

以上のように、従来の画像評価方法では、特定の観察条件下でのぼけ量や特定の試料を観察したときのぼけ量しか求めることができず、観察条件や試料に依存するぼけ量を所望の観察条件または試料において正確に求めることはできなかった。   As described above, in the conventional image evaluation method, only the amount of blur under a specific observation condition or the amount of blur when observing a specific sample can be obtained, and the amount of blur depending on the observation condition or the sample is desired. It was not possible to accurately determine the observation conditions or samples.

本発明の目的は、上記課題を解決するべく、任意の観察条件において任意の試料を観察する場合であっても画像のぼけ量を正確に評価することにある。   An object of the present invention is to accurately evaluate a blur amount of an image even when observing an arbitrary sample under an arbitrary observation condition in order to solve the above-described problems.

走査型電子顕微鏡の演算装置は、第一の倍率および前記第一の倍率より高い第二の倍率においてそれぞれ撮影された画像の周波数特性を比較して前記第二の倍率における前記画像のぼけ量を求めることを特徴とする。   The arithmetic unit of the scanning electron microscope compares the frequency characteristics of the images taken at the first magnification and the second magnification higher than the first magnification, and determines the blur amount of the image at the second magnification. It is characterized by seeking.

本発明によれば、任意の観察条件において任意の試料を観察する場合であっても画像のぼけ量を正確に評価することが可能となる。   According to the present invention, the blur amount of an image can be accurately evaluated even when an arbitrary sample is observed under an arbitrary observation condition.

上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。   Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.

走査型電子顕微鏡の概略図の一例である。It is an example of the schematic of a scanning electron microscope. 画像から周波数特性を求めるシーケンスの一実施例である。It is one Example of the sequence which calculates | requires a frequency characteristic from an image. 画像から周波数特性を求める方法の説明図である。It is explanatory drawing of the method of calculating | requiring a frequency characteristic from an image. 実施例１におけるぼけ量の算出を行うシーケンスである。It is a sequence which calculates the amount of blur in Example 1. 実施例２におけるぼけ量の算出を行うシーケンスである。It is a sequence which calculates the amount of blur in Example 2. 実施例３におけるぼけ量をＧＵＩに提示するシーケンスの一例である。It is an example of the sequence which shows the amount of blurs in Example 3 to GUI. 実施例３におけるぼけ量をＧＵＩに提示するシーケンスの一例である。It is an example of the sequence which shows the amount of blurs in Example 3 to GUI. 実施例３におけるぼけ量を提示するＧＵＩの一例である。10 is an example of a GUI that presents the amount of blur in Example 3. 実施例４におけるぼけ量を用いて画像処理を行うシーケンスである。11 is a sequence for performing image processing using the amount of blur in the fourth embodiment. 実施例５における基準となるぼけ量を取得し保存するシーケンスである。It is a sequence which acquires and preserve | saves the blurring amount used as the reference | standard in Example 5. FIG. 実施例５における基準となるぼけ量と比較することで画像の定量評価を行うシーケンスである。This is a sequence for quantitatively evaluating an image by comparing with a reference blur amount in the fifth embodiment.

本発明に係る実施の形態について図面を用いて説明する。   Embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明は、電子顕微鏡の分解能、解像度を、倍率の異なる撮影結果から周波数解析等の手段で定量的に評価することにより、試料構造の影響を受けずに、装置の状態や経時変化を正確に把握するものである。これは特に多種の試料を多様な条件で観察を行う汎用走査型電子顕微鏡において、試料による影響を受けることなく、観察の正確性を評価することができる。   The present invention quantitatively evaluates the resolution and resolution of an electron microscope by means of frequency analysis or the like based on the results of photographing at different magnifications, so that the state of the apparatus and changes over time can be accurately determined without being affected by the sample structure. It is to grasp. In particular, in a general-purpose scanning electron microscope that observes various samples under various conditions, the accuracy of observation can be evaluated without being affected by the sample.

なお、以下では走査型電子顕微鏡の例について説明するが、本発明はこれに限定されることなく、電子線等の荷電粒子線を用いて試料の画像を取得する荷電粒子線装置一般に適用可能である。例えば透過電子顕微鏡や走査透過電子顕微鏡、走査イオン顕微鏡に適用可能である。また、走査型電子顕微鏡を応用した検査装置または計測装置にも適用可能である。   Although an example of a scanning electron microscope will be described below, the present invention is not limited to this, and is applicable to a general charged particle beam apparatus that acquires a sample image using a charged particle beam such as an electron beam. is there. For example, the present invention can be applied to a transmission electron microscope, a scanning transmission electron microscope, and a scanning ion microscope. Further, the present invention can be applied to an inspection apparatus or a measurement apparatus to which a scanning electron microscope is applied.

図１は本発明の一実施形態であるＳＥＭの基本構成の一例である。   FIG. 1 shows an example of a basic configuration of an SEM that is an embodiment of the present invention.

ＳＥＭには、例えば、倍率制御部及び焦点調整部を有する制御装置１１０、周波数解析部、閾値判定部、周波数−ぼけ量変換部、画像処理部を有する演算装置１１２、およびその結果を表示する表示モニタ等の表示部１１３が接続されており、これらを含んでＳＥＭと称することもある。これらは回路基板によりハードウェアとして構成されてもよいし、プログラムの一部としてソフトウェアとして構成されてもよい。また、ソフトウェアとして構成される場合にはこれらは別々のコンピュータで実行されてもよい。なお、図１には簡単のため、代表的な制御線のみを示しているが、それぞれの部材および、処理プログラム、装置は相互に接続されているものとする。   The SEM includes, for example, a control device 110 having a magnification control unit and a focus adjustment unit, a frequency analysis unit, a threshold determination unit, a frequency-blur amount conversion unit, an arithmetic unit 112 having an image processing unit, and a display for displaying the result. A display unit 113 such as a monitor is connected, and these may be referred to as SEM. These may be configured as hardware by a circuit board, or may be configured as software as part of a program. When configured as software, these may be executed by separate computers. For simplicity, only representative control lines are shown in FIG. 1, but each member, processing program, and apparatus are connected to each other.

電子銃１０１から一次電子ビーム１０２が発生し、この一次電子ビーム１０２を第一コンデンサレンズ１０３および第二コンデンサレンズ１０４に通し、偏向ユニット１０５によって偏向し、更に対物レンズ１０６に通すことにより、試料１０８の表面に集束する。電子ビームの焦点制御は制御装置１１０の焦点調整部によって対物レンズ１０６を制御することで行う。偏向ユニット１０５によって集束された電子ビームを偏向し、試料１０８の表面を走査する。電子銃１０１、第一コンデンサレンズ１０３、第二コンデンサレンズ１０４、偏向ユニット１０５、対物レンズ１０６等を総称して、電子線を試料に集束して照射するための光学系を電子光学系と呼ぶ。   A primary electron beam 102 is generated from the electron gun 101. The primary electron beam 102 is passed through the first condenser lens 103 and the second condenser lens 104, deflected by the deflection unit 105, and further passed through the objective lens 106. Focus on the surface. The focus control of the electron beam is performed by controlling the objective lens 106 by the focus adjustment unit of the control device 110. The electron beam focused by the deflection unit 105 is deflected, and the surface of the sample 108 is scanned. The electron gun 101, the first condenser lens 103, the second condenser lens 104, the deflection unit 105, the objective lens 106, and the like are collectively referred to as an optical system for focusing and irradiating a sample with an electron beam.

電子ビームの走査位置から発生する二次電子または反射電子等の二次粒子を検出器１０７により検出し、画像入力装置１１１によって、画像として構成される。画像入力装置１１１では電子線の照射位置と検出器１０７で得られた信号量を対応付けて、画像を生成する。制御装置１１０の倍率制御部よって偏向ユニット１０５を制御し、電子ビームの走査範囲を変更することで、倍率の制御が可能である。移動ステージ１０９を動かすことにより、任意の試料位置で画像の撮影が可能である。   Secondary particles such as secondary electrons or reflected electrons generated from the scanning position of the electron beam are detected by the detector 107, and are configured as an image by the image input device 111. The image input device 111 generates an image by associating the irradiation position of the electron beam with the signal amount obtained by the detector 107. The magnification can be controlled by controlling the deflection unit 105 by the magnification control unit of the control device 110 and changing the scanning range of the electron beam. By moving the moving stage 109, an image can be taken at an arbitrary sample position.

検出器１０７は例えば二次電子を多く検出する二次電子検出器と、反射電子を多く検出する反射電子検出器のように、複数の検出器があっても良い。また、電子光学系は上記の例に限られず、図示しないレンズや電極等が含まれていてもよい。   The detector 107 may include a plurality of detectors such as a secondary electron detector that detects many secondary electrons and a reflected electron detector that detects many reflected electrons. Further, the electron optical system is not limited to the above example, and may include a lens, an electrode, or the like (not shown).

取得した画像の周波数演算や、閾値判定および周波数−ぼけ量変換は演算装置１１２によって行う。ぼけ量の計算結果は表示部１１３によって表示される。これらの処理は各実施例において詳しく後述する。   The calculation device 112 performs frequency calculation, threshold determination, and frequency-blur amount conversion of the acquired image. The calculation result of the blur amount is displayed on the display unit 113. These processes will be described later in detail in each embodiment.

本明細書において「観察条件」とは、倍率の他、ステージの傾斜角や、一次電子ビームの加速電圧、二次電子／反射電子等の検出信号、等を含むものとする。   In this specification, the “observation condition” includes a stage tilt angle, an acceleration voltage of a primary electron beam, a detection signal of secondary electrons / reflected electrons, and the like in addition to magnification.

図２−１に、画像の周波数特性を用いてぼけ量を定量的に求める方法の一実施例を示す。   FIG. 2-1 shows an embodiment of a method for quantitatively obtaining the blur amount using the frequency characteristics of the image.

まず、２０１のステップで画像を取得する。これは、例えば、前述したＳＥＭによって行う。   First, an image is acquired in step 201. This is performed by, for example, the SEM described above.

次に、２０２のステップで、得られた画像を用いてフーリエ変換を実施することで、周波数特性を求める。この処理は演算装置１１２に含まれる周波数解析部が行う。この周波数特性を求めるための画像としては、撮影された画像を加工せずに使用しても良いし、ぼけ部分のみに注目し、試料構造の影響を更に低減するために、撮影された画像に対し微分フィルタ等のエッジ検出フィルタをかけた画像を使用しても良い。   Next, in step 202, a frequency characteristic is obtained by performing Fourier transform using the obtained image. This processing is performed by a frequency analysis unit included in the arithmetic device 112. As an image for obtaining this frequency characteristic, the photographed image may be used without being processed, or in order to further reduce the influence of the sample structure by paying attention only to the blurred portion. On the other hand, an image to which an edge detection filter such as a differential filter is applied may be used.

次に、２０３のステップで、予め定められた閾値を用いて周波数特性を数値化する。この処理は演算装置１１２に含まれる閾値判定部が行う。この処理について、図２−２を用いて具体的に説明する。図２−２の（ａ−１）は低倍率での撮影画像２０６であり、（ａ−２）はこの低倍率画像における空間周波数をグラフに表したものである。また、図２−２の（ｂ−１）は高倍率での撮影画像２０７であり、（ｂ−２）はこの高倍率画像における空間周波数をグラフに表したものである。（ａ−２）（ｂ−２）はステップ２０２によって求められる。予め所定の閾値を設定しておき、この閾値に対応する周波数ｆ１，ｆ２を求める。ぼけ量が大きいほど低周波数成分が多いため、ｆ１よりｆ２のほうが小さくなる。   Next, in step 203, the frequency characteristic is digitized using a predetermined threshold value. This process is performed by a threshold determination unit included in the arithmetic device 112. This process will be specifically described with reference to FIG. (A-1) of FIG. 2-2 is a captured image 206 at a low magnification, and (a-2) is a graph showing the spatial frequency in this low magnification image. Also, (b-1) in FIG. 2-2 is a captured image 207 at a high magnification, and (b-2) is a graph showing the spatial frequency in this high magnification image. (A-2) and (b-2) are obtained by step 202. A predetermined threshold is set in advance, and the frequencies f1 and f2 corresponding to the threshold are obtained. The greater the amount of blur, the more low frequency components, so f2 is smaller than f1.

次に、２０４のステップで数値化された周波数を画像上の長さに変換する。この処理は演算装置１１２に含まれる周波数−ぼけ量変換部が行う。具体的には、図２−２で、周波数ｆ１，ｆ２から実空間に対応する長さｒ１，ｒ２を求める。ｆ１＞ｆ２なので、ｒ１＜ｒ２となる。   Next, the frequency digitized in step 204 is converted into a length on the image. This processing is performed by a frequency-blur amount conversion unit included in the arithmetic device 112. Specifically, in FIG. 2B, the lengths r1 and r2 corresponding to the real space are obtained from the frequencies f1 and f2. Since f1> f2, r1 <r2.

最後に、２０５のステップで計算した結果を出力する。   Finally, the result calculated in step 205 is output.

図３は高倍率のＳＥＭ画像の周波数特性と低倍率のＳＥＭ画像の周波数特性を比較して定量的にぼけ量を求める方法の一実施例である。より具体的には、低倍率及び高倍率で撮影した少なくとも２枚の画像についてフーリエ変換等の手法で周波数解析し、周波数特性を比較することで、低倍率画像を基準とした高倍率画像のぼけ量を求める。   FIG. 3 shows an embodiment of a method for quantitatively obtaining the blur amount by comparing the frequency characteristics of the high-magnification SEM image and the frequency characteristics of the low-magnification SEM image. More specifically, at least two images taken at low magnification and high magnification are subjected to frequency analysis using a method such as Fourier transform, and the frequency characteristics are compared, thereby blurring the high magnification image based on the low magnification image. Find the amount.

まず、３０１のステップで高倍率画像を撮影する。撮影は前述したようにＳＥＭを用いて行われる。次に３０２のステップで周波数特性を計算する。周波数特性の計算は図２−１のステップ２０２〜２０５で説明したように行われる。   First, in step 301, a high-magnification image is taken. Imaging is performed using the SEM as described above. Next, frequency characteristics are calculated in step 302. The calculation of the frequency characteristic is performed as described in steps 202 to 205 in FIG.

同様に、低倍率においても３０３のステップで低倍率画像が撮像され、３０４のステップでその周波数特性が計算される。   Similarly, even at a low magnification, a low-magnification image is picked up at step 303, and its frequency characteristic is calculated at step 304.

なお、本実施例では高倍率画像を先に取得するか、低倍率画像を先に取得するかは問わない。すなわち、ステップ３０１，３０２とステップ３０３，３０４はどの順番で行われてもよいし、並列に行われてもよい。ただし、観察条件によってぼけ量が変動するので、高倍率画像取得時と低倍率画像取得時で、倍率以外の観察条件は変えないのが望ましい。   In this embodiment, it does not matter whether the high-magnification image is acquired first or the low-magnification image is acquired first. That is, steps 301 and 302 and steps 303 and 304 may be performed in any order, or may be performed in parallel. However, since the amount of blur varies depending on the observation conditions, it is desirable that the observation conditions other than the magnification are not changed between the acquisition of the high magnification image and the acquisition of the low magnification image.

次に３０５のステップで、高倍率画像の周波数特性と、低倍率画像の周波数特性を比較して、両者に差があるか否かを判断する。ここで、比較は図２−２で示したようにある閾値に対応する周波数のｆ１，ｆ２を直接比較しても良いし、それらを実空間での長さに変換したｒ１，ｒ２を比較しても良い。一般的にぼけ量は低倍率画像のほうが小さいので、低倍率画像から得られた周波数特性を基準にして高倍率画像の周波数特性を評価することになる。   Next, in step 305, the frequency characteristics of the high-magnification image and the frequency characteristics of the low-magnification image are compared to determine whether there is a difference between the two. Here, the comparison may be performed by directly comparing the frequencies f1 and f2 corresponding to a certain threshold as shown in FIG. 2-2, or by comparing r1 and r2 obtained by converting them into lengths in the real space. May be. In general, since the low-magnification image has a smaller blur amount, the frequency characteristic of the high-magnification image is evaluated based on the frequency characteristic obtained from the low-magnification image.

最後に、ステップ３０５で差があると判断された場合には、３０６のステップでその差分をぼけ量として出力する。一方、ステップ３０５で差がないと判断された場合には、３０７のステップでぼけ量は０であると出力する。なお、ここでは差の有無で判断を分岐させたが、例えば差が一定値以下の場合にはぼけ量なしと判断し、差が一定値以上の場合にはその差分から求めたぼけ量を出力するようにしてもよい。   Finally, if it is determined in step 305 that there is a difference, the difference is output as a blur amount in step 306. On the other hand, if it is determined in step 305 that there is no difference, it is output in step 307 that the amount of blur is zero. Here, the determination is branched depending on whether there is a difference. For example, if the difference is less than a certain value, it is determined that there is no blur, and if the difference is greater than a certain value, the amount of blur calculated from the difference is output. You may make it do.

本実施例において、上述した高倍率に相当する倍率を観察に必要な倍率に設定することで、倍率以外の観察条件を変えることなく、観察対象試料に対してぼけ量を求めることができるので、従来に比べてより正確なぼけ量を求めることができる。   In this example, by setting the magnification corresponding to the high magnification described above to the magnification necessary for observation, the amount of blur can be obtained for the observation target sample without changing the observation conditions other than the magnification. A more accurate amount of blur can be obtained compared to the conventional case.

本実施例は、高倍率のＳＥＭ画像の周波数特性と低倍率のＳＥＭ画像の周波数特性を比較して定量的にぼけ量を求める方法の一実施例であり、更に精度良くぼけ量を求める方法を述べる。本実施例は、より具体的には、高倍率で焦点調整をして撮像した後に同じ焦点条件で低倍率画像を取得し、２つの画像の周波数特性を比較してぼけ量を求める例である。なお、以下で、実施例１と共通する部分については説明を省略する。   The present embodiment is an example of a method for quantitatively obtaining the blur amount by comparing the frequency characteristic of the high-magnification SEM image and the frequency characteristic of the low-magnification SEM image, and a method for obtaining the blur amount more accurately. State. More specifically, the present embodiment is an example in which a low-magnification image is acquired under the same focus condition after focus adjustment is performed at a high magnification and the frequency characteristics of two images are compared to obtain a blur amount. . In addition, below, description is abbreviate | omitted about the part which is common in Example 1. FIG.

図４の４０１のステップにて先に高倍率のＳＥＭ画像を表示する。ステップ４０２にて高倍率の状態で、精度良く焦点調整を実施する。ステップ４０３、４０４は実施例１のステップ３０１、３０２と同様である。次に４０５のステップにおいて、４０２のステップにて調整した状態のまま、低倍率画像の撮影を行う。これにより、４０５のステップで撮影する画像は高倍率で焦点調整されているため、ぼけの少ない、鮮鋭な画像の取得が可能となる。また、低倍率の画像と高倍率の画像の焦点距離の条件が一致しているため、差分をとった場合に焦点距離の影響を受けず、更にぼけ量を精度よく求めることができる。次に、実施例１のステップ３０４と同様、ステップ４０６で低倍率画像の周波数特性を計算する。以下、ステップ４０７〜４０９は実施例１のステップ３０５〜３０７と同様である。   In step 401 in FIG. 4, a high-magnification SEM image is first displayed. In step 402, focus adjustment is performed with high precision in a high magnification state. Steps 403 and 404 are the same as steps 301 and 302 in the first embodiment. Next, in step 405, a low-magnification image is taken while maintaining the state adjusted in step 402. As a result, since the image captured in step 405 is focused at a high magnification, a sharp image with little blur can be obtained. In addition, since the focal length conditions of the low-magnification image and the high-magnification image are the same, the blur amount can be obtained with high accuracy without being affected by the focal length when the difference is taken. Next, similarly to step 304 in the first embodiment, in step 406, the frequency characteristics of the low-magnification image are calculated. Hereinafter, steps 407 to 409 are the same as steps 305 to 307 of the first embodiment.

本実施例では、求められたぼけ量をユーザに解り易く表示する例を説明する。本実施例は、より具体的には、予め定めた基準図形を、求められたぼけ量分だけ画像処理によってぼかして表示する例である。なお、以下で、実施例１〜２と共通する部分については説明を省略する。   In the present embodiment, an example will be described in which the obtained blur amount is displayed to the user in an easy-to-understand manner. More specifically, the present embodiment is an example in which a predetermined reference graphic is displayed by being blurred by image processing for the amount of blur obtained. In addition, below, description is abbreviate | omitted about the part which is common in Examples 1-2.

図５−１は汎用ＳＥＭにおいて、求められたぼけ量を視覚的にＧＵＩ画面に表示するシーケンスの一実施例である。まず、５０１のステップでユーザが基準となる図形を選択する。基準となる図形は例えば単純な円や四角であっても良いし、パターンの設計図の様に、複雑な構造をしていても良い。または、外部で撮影されたぼけの無い画像であっても良い。これにより、ユーザがぼける前の画像を視覚的に認識することができる。基準となる図形は例えば図５−３のＧＵＩ５３１のような画面表示からユーザが所望の図形を選択できるようにしてもよい。   FIG. 5A is an example of a sequence for visually displaying the obtained blur amount on the GUI screen in the general-purpose SEM. First, in step 501, the user selects a reference graphic. The reference figure may be, for example, a simple circle or square, or may have a complicated structure like a pattern design drawing. Alternatively, it may be a blur-free image taken outside. Thereby, the image before the user is blurred can be visually recognized. The reference figure may be selected by the user from a screen display such as GUI 531 in FIG.

５０２〜５０７のステップは図４で説明したステップ４０１〜４０６と同じである。   Steps 502 to 507 are the same as steps 401 to 406 described in FIG.

５０８のステップで高倍率画像と低倍率画像の周波数特性に差がある場合は、５０９のステップにて、その差分を、基準画像をぼかすフィルタの強さとして、設定する。または、差分を強調するために係数をかけた値を設定しても良い。また、この画像をぼかすフィルタはガウスフィルタであっても良いし、ガウスフィルタ以外のぼかしフィルタを使用しても良い。５１０のステップにてステップ５０１で選択した基準図形にガウスフィルタ等を用いて画像処理によりぼかし処理をする。この処理は演算装置１１２の画像処理部によって行われる。ぼかし処理が行われた画像を表示部１１３上に表示する。表示する画面としては例えば図５−３の５３３に示すような画面が考えられる。また５３２に示すような基準図形の表示をぼかし処理が行われた画像の表示と合わせて行ってもよい。これにより、５０１のステップで選択した画像が、現在のぼけ量でどのように見えるかを表示することで、画像の善し悪しを感覚的に理解することが可能となる。   If there is a difference in frequency characteristics between the high-magnification image and the low-magnification image in step 508, the difference is set as the strength of the filter that blurs the reference image in step 509. Alternatively, a value multiplied by a coefficient may be set to emphasize the difference. The filter that blurs the image may be a Gaussian filter, or a blurring filter other than the Gaussian filter may be used. In step 510, the reference graphic selected in step 501 is blurred by image processing using a Gaussian filter or the like. This process is performed by the image processing unit of the arithmetic device 112. The image subjected to the blurring process is displayed on the display unit 113. As a screen to be displayed, for example, a screen as shown at 533 in FIG. Further, the display of the reference graphic as shown at 532 may be performed together with the display of the image subjected to the blurring process. Accordingly, by displaying how the image selected in step 501 looks with the current amount of blur, it is possible to sensuously understand whether the image is good or bad.

一方、５０８のステップで高倍率画像と低倍率画像の周波数特性に差がない場合は、ステップ５０１で選択された基準図形をそのまま表示する。   On the other hand, if there is no difference between the frequency characteristics of the high-magnification image and the low-magnification image in step 508, the reference graphic selected in step 501 is displayed as it is.

また、別の表示形態として、この画像に対し、比較するための図形を重ね合わせて表示しても良い。この例について、図５−２を用いて説明する。なお、図５−１と同様の部分は同じ符号で表している。この例ではステップ５２１で基準図形の輪郭を抽出して、ステップ５１０でぼかし処理を行った画像に対して、ステップ５２２で抽出した輪郭線を重ね合わせて表示している。また、輪郭線抽出の代わりに、ぼける前の画像との比較を行いやすいようにステップ５０１で選択した図形を重ね合わせて表示しても良い。   Further, as another display form, a graphic for comparison may be displayed superimposed on this image. This example will be described with reference to FIG. The same parts as those in FIG. 5A are denoted by the same reference numerals. In this example, the outline of the reference graphic is extracted in step 521, and the outline extracted in step 522 is displayed superimposed on the image subjected to the blurring process in step 510. Further, instead of extracting the contour line, the graphic selected in step 501 may be displayed in a superimposed manner so that it can be easily compared with the image before blurring.

また、別の表示形態として、上記の方法とは異なるぼけ量の提示方法について説明する。基準となるぼけ量を事前に定めておく。基準となるぼけ量は電子光学系から求めた許容値でも良いし、前回装置を使用した時の値を記憶しておいても良い。基準となるぼけ量に対して、現在のぼけ量との比較を例えば百分率によって行う。これにより基準となるぼけ量との一致度合いを定量的に表示することが可能となり、装置状態の異常やフォーカスのずれといった問題を容易に発見することが可能となる。   As another display form, a method for presenting a blur amount different from the above method will be described. Set the standard amount of blur in advance. The reference blur amount may be an allowable value obtained from the electron optical system, or a value obtained when the apparatus was used last time may be stored. Comparison with the current amount of blur is performed, for example, as a percentage with respect to the standard amount of blur. As a result, it is possible to quantitatively display the degree of coincidence with the reference blur amount, and it is possible to easily find problems such as an abnormal apparatus state and a focus shift.

また、上記の方法を用いて、ベテランユーザや保守作業員等の専門家によって調整された後のぼけ量を基準となるぼけ量に設定しておけば、初心者の調整結果を点数によって評価することもできる。これによって、初心者がどのくらい精度良くぼけ量を調整できているかを簡単に把握することができる。   In addition, if the blur amount after adjustment by experts such as experienced users and maintenance workers is set as the reference blur amount using the above method, the adjustment result of beginners can be evaluated by the score. You can also. This makes it easy to grasp how accurately the beginner can adjust the blur amount.

本実施例では、求められたぼけ量を用いて高倍率画像からぼけ量を取り除く画像処理を行う例を説明する。なお、以下で、実施例１〜３と共通する部分については説明を省略する。   In this embodiment, an example will be described in which image processing is performed to remove a blur amount from a high-magnification image using the obtained blur amount. In addition, below, description is abbreviate | omitted about the part which is common in Examples 1-3.

図６は汎用ＳＥＭにおいて、計算したぼけ量で撮影画像を逆畳み込み演算（デコンボリューション）するシーケンスの一実施例である。ステップ４０１〜４０８は図４で説明したステップと同じであるため同符号で示している。   FIG. 6 shows an example of a sequence in which a general-purpose SEM performs a deconvolution operation (deconvolution) on a captured image with a calculated blur amount. Steps 401 to 408 are the same as the steps described in FIG.

４０８のステップで出力したぼけ量に基づいて定められたパラメータを用いて６０２のステップでデコンボリューションする。ここでデコンボリューションとは所定のぼけ量を画像から取り除くための画像処理である。この処理は演算装置１１２の画像処理部によって行われる。したがって、この処理によって擬似的にぼけ量のない高倍率画像を生成することができる。次に、６０３のステップにて、ぼけを取り除いた画像を出力する。なお、４０７のステップで高倍率の画像と低倍率の画像の周波数特性に差が無い場合は、ステップ６０１にて、撮影画像をそのまま表示する。   Deconvolution is performed in step 602 using parameters determined based on the amount of blur output in step 408. Here, deconvolution is image processing for removing a predetermined blur amount from an image. This process is performed by the image processing unit of the arithmetic device 112. Therefore, it is possible to generate a high-magnification image with no pseudo blur by this processing. Next, in step 603, an image from which blur is removed is output. If there is no difference between the frequency characteristics of the high-magnification image and the low-magnification image in step 407, the captured image is displayed as it is in step 601.

本実施例では、低倍率画像の取得及びその周波数特性の計算を事前に行っておき、この結果と高倍率画像の周波数特性を比較してぼけ量を求める例を説明する。なお、以下で、実施例１〜４と共通する部分については説明を省略する。   In this embodiment, an example will be described in which acquisition of a low-magnification image and calculation of the frequency characteristic thereof are performed in advance, and the blur amount is obtained by comparing the result with the frequency characteristic of the high-magnification image. In addition, below, description is abbreviate | omitted about the part which is common in Examples 1-4.

図７−１に、試料固有の空間周波数特性の値を保存するシーケンスの一実施例を示す。ステップ４０１〜４０６は図４で説明したステップと同じであるため同じ符号を付している。最後に、ステップ７０１で、低倍率画像の周波数特性の値を演算装置１１２のメモリやハードディスク等の記憶部に保存する。なお、このシーケンスでは、実施例２と同様、低倍率画像の撮像前に、一旦高倍率で焦点調整、画像取得を行うこととしているが、ステップ４０１〜４０４までの処理は必ずしも必要ではなく、低倍率において焦点調整をして低倍率画像を取得しても良い。   FIG. 7-1 shows an example of a sequence for storing the value of the spatial frequency characteristic unique to the sample. Steps 401 to 406 are the same as the steps described in FIG. Finally, in step 701, the value of the frequency characteristic of the low-magnification image is stored in a storage unit such as a memory or a hard disk of the arithmetic unit 112. In this sequence, as in the second embodiment, focus adjustment and image acquisition are performed once at a high magnification before imaging a low-magnification image. However, the processing from steps 401 to 404 is not necessarily required. A low-magnification image may be acquired by adjusting the focus at the magnification.

次に、図７−２に、高倍率撮影時のステップを示す。ステップ４０１〜４０４は図４で説明したステップと同じであるため、同符号を付している。７０２のステップにて、図７−１で説明したように記憶しておいた低倍率時の空間周波数特性の値を呼び出す。その後ステップ４０７で高倍率時の空間周波数との比較を行う。ステップ４０７〜４０９は図４で説明したステップと同じであるため、同符号を付している。これにより、撮影毎に低倍率時の画像を撮影する必要が無く、スループットを向上することが可能となる。   Next, FIG. 7-2 shows steps at the time of high magnification photographing. Steps 401 to 404 are the same as the steps described with reference to FIG. In step 702, the value of the spatial frequency characteristic at the time of low magnification stored as described in FIG. Thereafter, in step 407, comparison with the spatial frequency at the time of high magnification is performed. Steps 407 to 409 are the same as the steps described in FIG. As a result, it is not necessary to shoot an image at a low magnification every shooting, and throughput can be improved.

また、上記の方法を用いて、ベテランユーザや保守作業員等の専門家が図７−１のシーケンスを行い低倍率画像の周波数特性を保存しておくことで、初心者が高倍率観察する場合でも常にぼけ量の少ない理想的な低倍率画像を基準として高倍率画像のぼけ量を判断できるので、さらに精度良くぼけ量を求めることができる。   In addition, using the above method, experts such as experienced users and maintenance workers perform the sequence shown in FIG. Since the blur amount of a high-magnification image can be determined based on an ideal low-magnification image with a small amount of blur at all times, the blur amount can be obtained with higher accuracy.

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。   In addition, this invention is not limited to an above-described Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.

１０１ 電子銃
１０２ 一次電子ビーム
１０３ 第一コンデンサレンズ
１０４ 第二コンデンサレンズ
１０５ 偏向ユニット
１０６ 対物レンズ
１０７ 検出器
１０８ 試料
１０９ 移動ステージ
１１０ 制御装置
１１１ 画像入力装置
１１２ 演算装置
１１３ 表示部 101 Electron Gun 102 Primary Electron Beam 103 First Condenser Lens 104 Second Condenser Lens 105 Deflection Unit 106 Objective Lens 107 Detector 108 Sample 109 Moving Stage 110 Controller 111 Image Input Device 112 Arithmetic Device 113 Display Unit

Claims (12)

電子線を試料上で集束する光学系と、前記荷電粒子線を前記試料上で走査するように偏向する偏向器と、走査位置から発生する二次粒子を検出する検出器と、前記検出器の信号から画像を生成する画像入力装置と、画像の周波数特性を計算する演算装置を備えた走査型電子顕微鏡であって、
前記演算装置は、前記偏向器を制御することで第一の倍率および前記第一の倍率より高い第二の倍率においてそれぞれ撮影された画像の周波数特性を比較して前記第二の倍率における前記画像のぼけ量を求めることを特徴とする走査型電子顕微鏡。 An optical system that focuses the electron beam on the sample, a deflector that deflects the charged particle beam so as to scan the sample, a detector that detects secondary particles generated from a scanning position, and a detector A scanning electron microscope including an image input device that generates an image from a signal, and an arithmetic device that calculates a frequency characteristic of the image,
The arithmetic device controls the deflector to compare the frequency characteristics of images taken at a first magnification and a second magnification higher than the first magnification, and to compare the image at the second magnification. A scanning electron microscope characterized by obtaining a blur amount. 請求項１に記載の走査型電子顕微鏡において、
前記第二の倍率で焦点調整を行い、前記第二の倍率における画像を取得し、その後に、前記焦点調整で決められた焦点条件と同じ焦点条件で前記第一の倍率における画像を取得することを特徴とする走査型電子顕微鏡。 The scanning electron microscope according to claim 1,
Performing focus adjustment at the second magnification, obtaining an image at the second magnification, and then obtaining an image at the first magnification under the same focus condition as the focus condition determined by the focus adjustment; A scanning electron microscope. 請求項１に記載の走査型電子顕微鏡において、
前記ぼけ量に応じた量だけ予め設定された基準図形をぼかす画像処理を行う画像処理部と、
前記画像処理が行われた基準図形を表示する表示部とを有することを特徴とする走査型電子顕微鏡。 The scanning electron microscope according to claim 1,
An image processing unit that performs image processing for blurring a preset reference graphic by an amount corresponding to the blur amount;
A scanning electron microscope comprising: a display unit that displays a reference graphic subjected to the image processing. 請求項３に記載の走査型電子顕微鏡において、
前記基準図形または前記基準図形の輪郭線と、前記画像処理が行われた基準図形とを合わせて表示することを特徴とする走査型電子顕微鏡。 The scanning electron microscope according to claim 3,
A scanning electron microscope characterized by displaying the reference graphic or an outline of the reference graphic together with the reference graphic subjected to the image processing. 請求項１に記載の走査型電子顕微鏡において、
前記ぼけ量を用いて前記第二の倍率における画像から前記ぼけ量を取り除く画像処理をする画像処理部を有することを特徴とする走査型電子顕微鏡。 The scanning electron microscope according to claim 1,
A scanning electron microscope comprising: an image processing unit configured to perform image processing for removing the blur amount from the image at the second magnification using the blur amount. 請求項１に記載の走査型電子顕微鏡において、
前記第一の倍率における画像から求められた周波数特性を保存する記憶部を有し、
前記演算装置は、前記記憶部から読み出された周波数特性と、前記第二の倍率における画像から求められた周波数特性とを比較することを特徴とする走査型電子顕微鏡。 The scanning electron microscope according to claim 1,
A storage unit for storing frequency characteristics obtained from the image at the first magnification;
The arithmetic unit compares the frequency characteristic read from the storage unit with the frequency characteristic obtained from the image at the second magnification. 電子線を試料上で集束して走査することで得られた画像を評価する画像評価方法であって、
第一の倍率および前記第一の倍率より高い第二の倍率においてそれぞれ撮影された画像の周波数特性を比較して前記第二の倍率における前記画像のぼけ量を求めることを特徴とする画像評価方法。 An image evaluation method for evaluating an image obtained by focusing and scanning an electron beam on a sample,
An image evaluation method comprising: comparing the frequency characteristics of images taken at a first magnification and a second magnification higher than the first magnification to obtain a blur amount of the image at the second magnification. . 請求項７に記載の画像評価方法において、
前記第一の倍率における画像は、前記第二の倍率における画像の後に取得されたものであって、かつ、前記第二の倍率の取得のときの焦点調整で決められた焦点条件と同じ焦点条件で取得されたものであることを特徴とする画像評価方法。 The image evaluation method according to claim 7,
The image at the first magnification is obtained after the image at the second magnification, and the same focus condition as the focus condition determined by the focus adjustment at the time of obtaining the second magnification. An image evaluation method obtained by the method described above. 請求項７に記載の画像評価方法において、
前記ぼけ量に応じた量だけ予め設定された基準図形をぼかす画像処理を行った基準図形を表示することを特徴とする画像評価方法。 The image evaluation method according to claim 7,
An image evaluation method comprising: displaying a reference graphic subjected to image processing for blurring a preset reference graphic by an amount corresponding to the blur amount. 請求項９に記載の画像評価方法において、
前記基準図形または前記基準図形の輪郭線と、前記画像処理が行われた基準図形とを合わせて表示することを特徴とする画像評価方法。 The image evaluation method according to claim 9,
An image evaluation method comprising: displaying the reference graphic or a contour line of the reference graphic together with the reference graphic subjected to the image processing. 請求項７に記載の画像評価方法において、
前記ぼけ量を用いて前記第二の倍率における画像から前記ぼけ量を取り除く画像処理を行うことを特徴とする画像評価方法。 The image evaluation method according to claim 7,
An image evaluation method comprising performing image processing for removing the blur amount from the image at the second magnification using the blur amount. 請求項７に記載の画像評価方法において、
前記第一の倍率における画像から求められた周波数特性を保存し、
前記保存された周波数特性と、前記第二の倍率における画像から求められた周波数特性とを比較することを特徴とする画像評価方法。 The image evaluation method according to claim 7,
Save the frequency characteristics determined from the image at the first magnification,
An image evaluation method comprising: comparing the stored frequency characteristic with a frequency characteristic obtained from an image at the second magnification.