JPH0782535B2 - Image correction device for electron microscope - Google Patents
Image correction device for electron microscopeInfo
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- JPH0782535B2 JPH0782535B2 JP60228683A JP22868385A JPH0782535B2 JP H0782535 B2 JPH0782535 B2 JP H0782535B2 JP 60228683 A JP60228683 A JP 60228683A JP 22868385 A JP22868385 A JP 22868385A JP H0782535 B2 JPH0782535 B2 JP H0782535B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、走査型電子顕微鏡の画像補正装置に係り、特
に複数フレーム平均画像のぼけを低減させるに好適な走
査型電子顕微鏡の画像補正装置に係わる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image correcting apparatus for a scanning electron microscope, and more particularly to an image correcting apparatus for a scanning electron microscope suitable for reducing blur of an average image of a plurality of frames. Involve
〔発明の背景〕 従来の、複数フレーム画像平均処理による走査型電子顕
微鏡による画像処理システムを、第２図に示す。走査型
電子顕微鏡１の走査画像信号は、A/D変換器２により、
デイジタル画像データに変換される。該画像データは、
電子線の走査と同期して画像データメモリ３から読み出
された平均化画像データと、画像平均装置４において加
算平均あるいは単純加算され、画像データメモリ３に書
き込まれる。以上の１画面の走査入力と平均化処理は、
１秒間に数十回繰返される。１回の走査画像のS/N比が
悪い場合でも、平均化処理が繰返された後には、画像デ
ータメモリ３から、画像読出し表示装置５により読み出
された画像は、鮮明なものとなる。このような、画像メ
モリを用いた複数フレーム平均方式による、走査型電子
顕微鏡装置では、平均化の繰返しの早い段階から種々の
位置合わせを開始することが出来、従つて少ない電子線
照射量で半導体の測長等を行うことが出来る利点があつ
た。BACKGROUND OF THE INVENTION FIG. 2 shows a conventional image processing system using a scanning electron microscope based on multi-frame image averaging processing. The scanning image signal of the scanning electron microscope 1 is output by the A / D converter 2.
Converted to digital image data. The image data is
The averaged image data read from the image data memory 3 in synchronism with the scanning of the electron beam is averaged or simply added by the image averaging device 4, and written in the image data memory 3. The scan input and averaging process for one screen are as follows.
It is repeated several tens of times per second. Even if the S / N ratio of one scan image is poor, the image read out from the image data memory 3 by the image reading display device 5 becomes clear after the averaging process is repeated. In such a scanning electron microscope apparatus based on the multi-frame averaging method using the image memory, various alignments can be started from an early stage of repetition of averaging, and accordingly, the semiconductor beam can be irradiated with a small electron beam dose. There was an advantage that it can measure the length.
しかし、電子顕微鏡装置に機械的振動が伝わる場合に
は、電子線走査が所定の位置からランダムにずれるた
め、加算平均処理の際、相対的にずれた位置の画像デー
タを加算平均することになり、出力画像は、ぼけたもの
となる。ぼけの量は、振動の大きさに比例する。このよ
うな、機械的振動に起因するぼけの画像処理による補正
については、従来の装置では考慮されていなかつた。However, when mechanical vibrations are transmitted to the electron microscope apparatus, the electron beam scanning is randomly displaced from a predetermined position, and therefore the image data at relatively displaced positions is arithmetically averaged during arithmetic averaging processing. The output image will be blurred. The amount of blur is proportional to the magnitude of the vibration. Such correction of blurring due to mechanical vibration by image processing has not been considered in the conventional apparatus.
本発明は上記欠点を取り除くためになされたもので、そ
の目的とするところは、走査型電子顕微鏡に伝わる機械
振動などに起因する出力画像上のぼけを低減させる、走
査型電子顕微鏡の画面補正装置を提供することにある。The present invention has been made to eliminate the above-described drawbacks, and an object of the present invention is to reduce a blur on an output image due to mechanical vibration transmitted to a scanning electron microscope and the like, and a screen correction device for the scanning electron microscope. To provide.
走査型電子顕微鏡装置には、防振機構が備え付けられ、
設置場所の機械振動のうち高い周波数成分は除去され
る。したがつて、装置に伝わる振動の周期は、画像走査
周期に比べ長く、１フレーム分の走査画像は、画面内で
ゆつくり変化する幾何学的歪みを持つものとなる。走査
画像とメモリ中の画像の間の幾何学的歪みを、走査時の
機械振動を測定することにより、推定することは大変困
難である。振動が低周波であることと、測定値から走査
振動までの間のモデルが不明確だからである。そこで、
本発明では、画面内でゆっくり変化するその歪み量を機
械振動以外から推定することとした。つまり、画像加算
平均処理を行なうまえに、画像間の相対幾何歪みを補正
することにより、機械振動のない場合と同等に鮮明な出
力画像を得ることができると考え、画像間の相互相関関
数のピーク位置により画像代表点での位置ずれ量を求
め、それにより画像全体のゆっくりした歪みを推定する
点に特徴がある。The scanning electron microscope device is equipped with a vibration isolation mechanism,
High frequency components of the mechanical vibration at the installation site are removed. Therefore, the period of the vibration transmitted to the device is longer than the image scanning period, and the scanning image for one frame has a geometrical distortion that changes slowly within the screen. It is very difficult to estimate the geometrical distortion between the scanned image and the image in memory by measuring the mechanical vibrations during the scan. This is because the vibration has a low frequency and the model between the measured value and the scanning vibration is unclear. Therefore,
In the present invention, the amount of strain that slowly changes in the screen is estimated from other than mechanical vibration. That is, by correcting the relative geometric distortion between the images before performing the image averaging process, it is possible to obtain an output image as clear as that without mechanical vibration. The feature is that the amount of positional deviation at the image representative point is obtained from the peak position, and thereby the slow distortion of the entire image is estimated.
以下、本発明の一実施例を第1,3,4図により説明する。
第１図において走査型電子顕微鏡１の走査出力信号は、
A/D変換器２により、デイジタル画像となり、画像平均
装置４に入力される。画像データメモリ３に貯えられて
いる、前画面走査までに得られている加算平均画像は、
アドレス制御装置６からの画素位置座標の列に従い、走
査型電子顕微鏡１の走査と同期して読み出され、画像平
均装置４に入力される。画像平均装置４は、入力した両
画像データを単純加算あるいは荷重平均し、画像データ
メモリ３に書き込む。書き込み画像位置は、アドレス制
御装置６により、読み出し時と同一の位置が指定され
る。An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
In FIG. 1, the scanning output signal of the scanning electron microscope 1 is
The A / D converter 2 produces a digital image, which is input to the image averaging device 4. The arithmetic mean image stored up to the previous screen scan, which is stored in the image data memory 3, is
According to the column of pixel position coordinates from the address control device 6, the data is read in synchronization with the scanning of the scanning electron microscope 1 and input to the image averaging device 4. The image averaging device 4 performs simple addition or weighted averaging on both input image data, and writes it in the image data memory 3. The write image position is designated by the address control device 6 at the same position as at the time of reading.
一方、A/D変換器２からの走査画像データは、第３図に
示すように、画像上であらかじめ決められた位置のサイ
ズ2n＋１の画像片データ（たとえば33×33画素）として
切り出され、画像相関装置７に入力される。同時に、画
像データメモリ３から読み出される画像データも、ラン
ダムな機械振動によつてずれる可能性のある範囲をカバ
ーするサイズの画像片データ（たとえば、65×65画素）
として切り出され、画像相関装置７に入力される。顕微
鏡１からのｉ番目の画像片データxi（p,q），−ｎ≦p,q
≦ｎと、対応する画像データメモリ中の画像片データyi
（p,q）との２次元相関関数Ｒ（l,m）が、次式で求めら
れる。On the other hand, the scanned image data from the A / D converter 2 is cut out as image piece data (for example, 33 × 33 pixels) of size 2n + 1 at a predetermined position on the image as shown in FIG. It is input to the correlator 7. At the same time, the image data read from the image data memory 3 is also image piece data of a size that covers a range that may be displaced by random mechanical vibration (for example, 65 × 65 pixels).
And is input to the image correlation device 7. The i-th image piece data x i (p, q) from the microscope 1, −n ≦ p, q
≦ n and the image fragment data y i in the corresponding image data memory
A two-dimensional correlation function R (l, m) with (p, q) is obtained by the following equation.
相関関数の分布例を、模式的に第４図に示す。画像片上
の画像パタンが、たとえば第３図の半導体パタン状の画
像パタンａであるとすると、第４図（ａ）の分布とな
り、第３図の画像パタンｂでは、第４図（ｂ）となる。
各画像片で、上記相関関数Ri（l,m）が求められ、ピー
ク位置（▲ｌi m▼，▲ｍi m▼）が求められる。なお、第
４図（ａ）に示すように、相関関数が尾根状となる場合
には、尾根の方向と垂直な方向のみが有意なピーク位置
情報となる。たとえば、第３図の画像パタンＣの位置で
は、画像パタンが平坦なため有意なピーク情報は得られ
ない。 An example of the distribution of the correlation function is shown schematically in FIG. If the image pattern on the image piece is, for example, the semiconductor pattern-like image pattern a in FIG. 3, the distribution shown in FIG. 4 (a) is obtained, and the image pattern b in FIG. 3 is as shown in FIG. 4 (b). Become.
For each image piece, the correlation function R i (l, m) is obtained, and the peak position (▲ l i m ▼, ▲ m i m ▼) is obtained. As shown in FIG. 4 (a), when the correlation function has a ridge shape, only the direction perpendicular to the ridge direction is significant peak position information. For example, at the position of the image pattern C in FIG. 3, no significant peak information can be obtained because the image pattern is flat.
画像相関装置７で求められた、相関関数ピーク位置｛▲
ｌi m▼，▲ｍi m▼｝は、相関ピーク位置予測装置８の入
力される。相関ピーク位置予測装置８は、過去の相関ピ
ーク位置予測メモリ９の内容と、今回の相関ピーク位置
から、次の画像フレームの走査入力時における相関ピー
ク位置予測値を自己回帰モデルにより求め、該予測値を
メモリ９に格納するとともにアドレス制御装置６に出力
する。アドレス制御装置６は、顕微鏡１の走査出力画像
上で定められている画像片の位置における、予測相関ピ
ーク位置、すなわち画像を重ね合わせるに必要な歪み量
（Δl,Δｍ）を、次式のアフイン変換モデルにより最小
自乗誤差で内挿し、各係数を求める。さらに、 アドレス制御装置６は、走査画像の各画素（l,m）に対
応する画像データメモリ３上の画素位置を、（２）式よ
り（ｌ＋Δl,m＋Δｍ）として求め出力する。画像デー
タメモリ３上の画像データは、常時、上記処理と並行
し、画像読み出し出力装置５により読み出され、画像表
示装置10に表示される。Correlation function peak position obtained by the image correlator 7 {▲
l i m ▼, ▲ m i m ▼} is input to the correlation peak position prediction device 8. The correlation peak position prediction device 8 obtains a correlation peak position prediction value at the time of scanning input of the next image frame from the content of the past correlation peak position prediction memory 9 and the current correlation peak position by an autoregressive model, and then performs the prediction. The value is stored in the memory 9 and is output to the address controller 6. The address control device 6 calculates the predicted correlation peak position at the position of the image piece determined on the scan output image of the microscope 1, that is, the distortion amount (Δl, Δm) necessary for superimposing the images, using the following formula: Interpolation is performed with the least square error by the conversion model, and each coefficient is obtained. further, The address control device 6 obtains the pixel position on the image data memory 3 corresponding to each pixel (l, m) of the scanned image as (l + Δl, m + Δm) from the equation (2) and outputs it. The image data in the image data memory 3 is always read in parallel with the above processing by the image reading output device 5 and displayed on the image display device 10.
以上述べた如く、本発明によれば、画像メモリを設け、
複数フレームの画像を逐次的に加算平均しS/N比の高い
画像を出力する、走査型電子顕微鏡において、加算平均
処理の前に画像相関ピーク探索処理により、走査入力画
像と画像メモリ上の蓄積画像の間の相対歪み量を求め、
該歪みを補正することにより、顕微鏡設置場所から伝わ
る微小な機械振動等に起因する出力画像のぼけを除去で
きる。走査型電子顕微鏡の画像補正装置を提供できる効
果がある。As described above, according to the present invention, the image memory is provided,
In a scanning electron microscope that sequentially averages multiple frames of images and outputs an image with a high S / N ratio, the scanning input image and the image memory are stored by the image correlation peak search process before the averaging process. Find the amount of relative distortion between images,
By correcting the distortion, it is possible to remove the blur of the output image due to the minute mechanical vibration transmitted from the place where the microscope is installed. There is an effect that an image correction apparatus for a scanning electron microscope can be provided.
第１図は本発明による走査型電子顕微鏡画像の補正装置
の全体構成図、第２図は従来の補正装置の全体構成図、
第３図は走査画像の例と相関ピーク位置検出のためにあ
らかじめ設定された画像片を示す図、第４図は画像片２
次元相関分布の模式図、第５図は画像片相関ピーク位
置、すなわち画像片位置での画像相対歪み量を、１走査
周期分について予測を行う様子を説明した図である。FIG. 1 is an overall configuration diagram of a scanning electron microscope image correction device according to the present invention, and FIG. 2 is an overall configuration diagram of a conventional correction device.
FIG. 3 is a diagram showing an example of a scanned image and an image piece preset for detecting the correlation peak position, and FIG. 4 is an image piece 2
FIG. 5 is a schematic view of the dimensional correlation distribution, and FIG. 5 is a diagram for explaining how the image relative correlation peak position, that is, the image relative distortion amount at the image partial position is predicted for one scanning cycle.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横山 哲夫 神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099番地 株 式会社日立製作所システム開発研究所内 (72)発明者 春名 公一 神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099番地 株 式会社日立製作所システム開発研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−154733（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−186975（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−163338（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−135034（ＪＰ，Ａ) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Tetsuo Yokoyama 1099, Ozenji, Aso-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Inside the Hitachi, Ltd. System Development Laboratory (72) Inventor, Koichi Haruna 1099, Ozen-ji, Aso-ku, Kawasaki, Kanagawa (56) Reference JP-A-59-154733 (JP, A) JP-A-60-186975 (JP, A) JP-A-58-163338 (JP, A) JP-A-61 -135034 (JP, A)
Claims (1)
をディジタル画像データに変換するA/D変換手段と、 画像データメモリに記録されたそれまでに変換されたデ
ィジタル画像の平均値を有する平均画像データと、上記
A/D変換手段で変換されたディジタル画像データの平均
をとることにより補正された画像データを新たに上記画
像データメモリに記録する画像平均手段とを有する電子
顕微鏡の画像補正装値に置いて、 上記A/D変換手段で変換されたディジタル画像データの
画像片データおよび上記画像データメモリに記録された
平均画像データの画像片データから上記ディジタル画像
データと上記平均画像データの相関ピーク位置を求める
画像相関手段と、 上記画像相関手段により求められた相関ピーク位置およ
び相関ピーク位置予測メモリに記録されたそれまでに求
められた相関ピーク位置から次に取り込まれるディジタ
ル画像データの相関ピーク位置を予測する相関ピーク位
置予測手段と、 上記相関ピーク位置予測手段で予測された相関ピーク位
置から取り込まれたディジタル画像データおよび平均画
像データの歪み量を算出して、算出された歪み量に基づ
いて画像の幾何変換を行うことを特徴とする電子顕微鏡
の画像補正装置。1. A / D conversion means for converting a scanning image signal captured by an electron microscope into digital image data, and average image data having an average value of the digital images recorded in the image data memory up to that point. And above
Placing the image correction means of the electron microscope having image averaging means for newly recording the image data corrected by averaging the digital image data converted by the A / D converting means in the image data memory, An image for obtaining a correlation peak position between the digital image data and the average image data from the image fragment data of the digital image data converted by the A / D conversion means and the image fragment data of the average image data recorded in the image data memory. Correlation means and correlation for predicting the correlation peak position of the digital image data that is next fetched from the correlation peak position obtained by the image correlation means and the correlation peak position obtained so far recorded in the correlation peak position prediction memory. The peak position predicting means and the correlation peak position predicted by the correlation peak position predicting means are taken. Written digital image data and calculates the distortion amount of the average image data, the image correction device of an electronic microscope and performing geometric transformation of the image based on the calculated amount of distortion.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60228683A JPH0782535B2 (en) | 1985-10-16 | 1985-10-16 | Image correction device for electron microscope |
| US07/332,376 US4907287A (en) | 1985-10-16 | 1989-03-31 | Image correction system for scanning electron microscope |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60228683A JPH0782535B2 (en) | 1985-10-16 | 1985-10-16 | Image correction device for electron microscope |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6289170A JPS6289170A (en) | 1987-04-23 |
| JPH0782535B2 true JPH0782535B2 (en) | 1995-09-06 |
Family
ID=16880171
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Country Status (1)
| Country | Link |
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| WO2018197960A1 (en) * | 2017-04-27 | 2018-11-01 | King Abdullah University Of Science And Technology | Image series alignment system and method |
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Family Cites Families (4)
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| JPS61135034A (en) * | 1984-12-05 | 1986-06-23 | Jeol Ltd | Image displayer in scanning electron microscope or the like |
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1985
- 1985-10-16 JP JP60228683A patent/JPH0782535B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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| JPS6289170A (en) | 1987-04-23 |
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