(57)【要約】【課題】  試料像のふちにカーソルを正確に位置付けすることを可能として、２本のカーソル間の寸法を求めることができる電子顕微鏡を提供する。【解決手段】  試料の画像を表示するディスプレイと、試料の画像上に寸法測定用のカーソルを重ねて表示させるコンピュータとを備え、該コンピュータは、カーソルをディスプレイへ表示された試料の画像の所望の位置へ移動させることによって、カーソル間の距離を演算し、ディスプレイへ表示させることを特徴とする。【選択図】図１
2010067373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料に電子ビームを照射して該試料から発生する二次信号に基づいて画像を生成する電子顕微鏡において、
前記試料の画像を表示するディスプレイと、
前記試料の画像上に寸法測定用のカーソルを重ねて表示させるコンピュータとを備え、
該コンピュータは、前記カーソルを前記ディスプレイへ表示された前記試料の画像の所望の位置へ移動させることによって、前記カーソル間の距離を演算し、前記ディスプレイへ表示させることを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項２】
請求項１の記載において、前記カーソルは２本の直線であることを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項３】
請求項１の記載において、前記カーソルはクロスカーソルであることを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項４】
試料に電子ビームを照射して該試料から発生する二次信号に基づいて画像を生成する電子顕微鏡において、
前記試料の画像を表示するディスプレイと、
前記試料の画像上に重ねて寸法測定用の２本のカーソルを表示させるコンピュータとを備え、
該コンピュータは、前記２本のカーソルのうちの第１のカーソルの移動から停止することによって該停止位置の周囲の予め定められた一定範囲の領域について第１の微分画像を生成し、該第１の微分画像の画素の階調値について予め定められた閾値を用いて２値化し、１の値の画素の座標を直線近似し、該直線近似された画素の座標と前記第１のカーソルの座標との差がゼロになるように、前記第１のカーソルを前記直線近似された画素に移動させて前記ディスプレイへ表示させ、さらに、前記２本のカーソルのうちの第２のカーソルの移動から停止することによって該停止位置の周囲の予め定められた一定範囲の領域について第２の微分画像を生成し、該第２の微分画像の画素の階調値について予め定められた閾値を用いて２値化し、１の値の画素の座標を直線近似し、該直線近似された画素の座標と前記第２のカーソルの座標との差がゼロになるように、前記第２のカーソルを前記直線近似された画素に移動させて前記ディスプレイへ表示させ、前記第１のカーソルの移動後の座標と前記第２のカーソルの移動後の座標とを用いて前記第１のカーソルと前記第２のカーソルとの間の距離を演算し、前記ディスプレイへ該演算された距離を表示することを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項５】
請求項４の記載において、前記カーソルはクロスカーソルであることを特徴とする電子顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料に電子ビームを照射し発生する二次信号から画像を生成する電子顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子顕微鏡のディスプレイに表示された試料像の寸法を、画面上で測定する場合がある。例えば、画面上で、測定幅の両端が矩形で表示されたカーソルの中に位置するようにオペレータが指定することで、そのカーソル内の試料の二次信号を取得し、二次信号の強度分布に基づいて自動的に端部の位置を決定する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、直線状カーソルを試料像の任意の位置に合わせ、カーソルの位置でその座標を決定し、２本のカーソルの座標から距離を演算する場合に、オペレータがカーソルを試料像のふちにピッタリ位置付けさせようとしても、許容誤差を越えてしまうことが多く、正確な寸法を求めることが出来なかった。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−０７７９５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、試料像のふちにカーソルを正確に位置付けすることを可能として、２本のカーソル間の寸法を求めることができる電子顕微鏡を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の実施態様は、試料に電子ビームを照射して該試料から発生する二次信号に基づいて画像を生成する電子顕微鏡において、試料の画像を表示するディスプレイと、試料の画像上に寸法測定用のカーソルを重ねて表示させるコンピュータとを備え、該コンピュータは、カーソルをディスプレイへ表示された試料の画像の所望の位置へ移動させることによって、カーソル間の距離を演算し、ディスプレイへ表示させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、試料像のふちにカーソルを正確に位置付けすることを可能として、２本のカーソル間の寸法を求めることができる電子顕微鏡を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を用いて、本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１は、電子顕微鏡の画像表示システムの概略構成図である。図１（ａ）に示す電子顕微鏡１０１の保持台１０３で保持された試料１０２に電子ビームを照射すると、試料１０２から二次電子や反射電子が発生する。これを検出器で検出して増幅し、アナログ信号をディジタル信号に変換し、コンピュータ１０４のディスプレイ１０８に試料１０２の電子顕微鏡像が表示される。コンピュータ１０４には、キーボード１０５，マウス１０６，スティック１０７等が接続され、オペレータの指示を入力することができる。図１（ｂ）に示すディスプレイ１０８の画面には、試料像画面１０９に試料像が表示され、倍率を変更するためのボタン１１０や、視野を移動させるためのボタン１１１の他に、画面上で寸法測定のために使用するカーソルを表示させるためのボタン１１２から１１６が配置されている。このボタンのいずれかをマウス１０６で表示されるポインタでクリックすることでカーソルが表示される。なお、デフォールトとして例えばボタン１１２で示されるようなカーソルを、あらかじめ表示させておいてもよい。
【００１０】
スティック１０７は保持台１０３を二次元で移動させるために用いられるが、ディスプレイ１０８に表示されたボタン１１１のいずれかにマウス１０６のポインタを合わせクリックしても、同様の操作を行うことができる。
【００１１】
図２は、ディスプレイ１０８に表示される試料像の一例を示す画面図であり、画面２０１に示される試料像の中の寸法２０２の測定を指示する場合の例である。また、図３は、図２に示す寸法測定の手順を示すフローチャートである。
【００１２】
オペレータは、観察したい試料１０２を電子顕微鏡１０１の保持台１０３に保持させ、電子顕微鏡像を得るための調整を行った後に撮像し、図１（ａ）に示すスティック１０７、または図１（ｂ）に示す画面上の視野移動ボタン１１１を用いて、測定したい部位が画面の視野にはいるように試料を移動させる（ステップ３０１）。次に、オペレータが、図１（ｂ）に示すボタン１１２をクリックすると、図２（ａ）に示されるように、カーソル２０４と、カーソル２０５が画面に表示される。オペレータは、２つのカーソルのうちの一つを画面に表示されたマウスのポインタ２０３によりドラックし、図２（ｂ）に示されるように、パターンの近傍まで移動させる（ステップ３０２）。ポインタ２０３は、オペレータが画面上の対象物を指し示したり、移動させたりすることができる。オペレータによるカーソル２０４の移動が終了したら、オペレータは、マウス１０６のボタンを離す（ステップ３０３）。マウスのボタンが離されると、コンピュータ１０４は、ポインタの位置を中心としたカーソル２０４の周囲の一定範囲の領域２０６について、画像の微分処理を行い、パターンのエッジを抽出する（ステップ３０４）。カーソル２０４の周囲の一定範囲の領域２０６の大きさは、予め設定しておけばよいが、オペレータが任意に大きさを変更できるようにしてもよい。
【００１３】
パターンエッジのような画像の明るさが大きく変化する部分においては、微分値が大きな値を示す。したがって、微分処理された画像は、図２（ｃ）に示すようなパターンの輪郭に相当する部分が抽出された微分画像２０７になる。コンピュータ１０４は、微分画像２０７中に直線状のラインが含まれているかどうかを判断し（ステップ３０５）、含まれない場合には、そのまま待機する（ステップ３０７）。含まれる場合は、コンピュータ１０４は、図２（ｄ）に示すように、検出されたラインにカーソル２０４が吸い付くように移動して、両者を一致させる（ステップ３０６）。
【００１４】
微分画像２０７中に直線状のラインが含まれているかどうかの判断は、カーソル２０４の周囲の予め定められた一定範囲の領域２０６に、微分画像２０７の画素の階調値について予め定められた閾値を用いて２値化し、１の値の画素の座標を直線近似し、近似された直線の傾きと、カーソル２０４の半直線の傾きとの間に大きな差がないこと、また一定の長さを持つことを条件に判断する方法が考えられる。傾きの差や一定の長さの閾値は、あらかじめ設定しておく。微分画像２０７中に直線状のラインが含まれている場合は、図２（ｄ）に示す領域２０８内の微分画像２０７中のラインの中央の座標と、カーソル２０４の座標との差がゼロになるようにカーソル２０４を移動させる。
【００１５】
次に、もう一方のカーソル２０５を、図２（ｅ）に示すように、カーソル２０４の場合と同様にして、パターンエッジに移動させる（ステップ３０８）。次に、コンピュータ１０４は、カーソル２０４とカーソル２０５の間の寸法を、座標の値から演算し、結果表示領域２０９に演算結果を表示し（ステップ３０９）、カーソル間の寸法測定を終了する（ステップ３１０）。
【００１６】
寸法の演算の手法の一例として、カーソルを合わせた微分画像中のラインの中央の座標の差を求める方法と、画面の画素数に基づく方法とが考えられる。後者の場合、２つのカーソルの距離は、カーソルの間の画素数に拡大倍率を乗じて求めることができる。これは、画像の座標を用いていないので、座標誤差を含まずに寸法を求めることができ、より正確である。
【００１７】
図４は、ディスプレイ１０８に表示される試料像の一例を示す画面図である。実際のパターンは、図２に示したような直線状ではなく、図４に示すようにエッジに凹凸がある方が一般的である。このようなパターンエッジにも、上記の手順が適用できる。図２（ｃ）に示したような微分画像２０７中に直線状のラインが含まれているかどうかの判断は、微分画像を２値化し、その値を直線近似し、その近似した直線の傾きと、カーソル２０４の半直線の傾きとの間に大きな差がないこと、また一定の長さを持つことを条件に判断する。したがって、図２（ｂ）の領域２０６に相当するカーソル４０１の周囲の一定範囲の領域をあまり大きくすると、直線状のラインが含まれていないと判断されてしまい、カーソル４０１がパターンのエッジに自動的に移動しなくなってしまうため、領域の大きさをあらかじめ調整しておくことが必要である。
【００１８】
カーソル４０１とパターンのエッジの寸法調整機能を利用して、パターンエッジのラフネスを測定する機能をもたせることができる。オペレータは、カーソル４０１の長さ等で予めラフネスを測定する範囲を決め、図４に示すように、パターンエッジにカーソル４０１を合わせる。コンピュータ１０４は、測定する範囲内の微分画像のエッジに相当する画素の座標と、カーソル４０１の座標との間の距離を演算し、これをラフネスを測定する範囲分だけ行い、画面内の結果表示領域４０２に演算結果を表示する。
【００１９】
図５は、ディスプレイ１０８に表示される試料像の一例を示す画面図である。ディスプレイの画面に表示されるパターンは、必ずしも垂直方向に並んでいるとは限らない。図５（ａ）に、パターンエッジが斜めの状態の場合の画像５０１を示す。オペレータが、カーソル５０２をパターンエッジの一部に合わせると、コンピュータ１０４は、図５（ｂ）に示すエッジ検出領域５０３の微分画像５０４を演算し、２値化により求めた直線５０５とカーソル５０２との間の距離を求め、この距離がゼロになるようにカーソル５０２を傾ける。図５（ｃ）に示すように、もう１本のカーソル５０７についても同様に傾けられ、カーソル５０６とカーソル５０７との間の距離が測定される。
【００２０】
図６は、ディスプレイ１０８に表示される試料像の一例を示す画面図である。図２，図５には、ラインパターンの例を示したが、異物のような欠陥についても、カーソルにより所望の寸法を測定することができる。図６（ａ）において、オペレータは、異物６０１の近傍にカーソル６０２を移動させる。コンピュータ１０４は、エッジ検出領域６０３の画像を微分処理し、図６（ｂ）に示す異物６０１のエッジ６０４が抽出された微分画像６０５を得る。次に、図６（ｃ）に示すように、カーソル６０２と平行な直線のうち異物６０１に接触する直線６０６を演算で求め、図６（ｄ）に示すように、直線６０６の位置にカーソル６０２を移動させることで、異物６０１の左端６０７にカーソル６０２を合わせることができる。
【００２１】
異物６０１のカーソル６０２に近い部分の凹凸が近接している場合には、凸部でなく凹部にカーソル６０２が合わせられる場合がある。これをキャンセルして元に戻す場合には、キーボード１０５中の特定のキーを押したり、マウスのポインタを異物６０１から離れた場所に移動させクリックしたりすることで、カーソル６０２が図６（ａ）に示す元の場所に戻るように、コンピュータ１０４を設定しておく。
【００２２】
図７は、カーソルの表示形態を表す模式図である。図７（ａ）や図７（ｂ）に示すように、カーソル７０１とカーソル７０２の間を結んだ垂直な直線７０３を表示しておくことで、２つのカーソルの間の測定する部分を指定することができる。また、図７（ｃ）に示すように、カーソル７０１の一端をポインタ７０４で矢印７０５に示すようにドラックすることで、カーソル７０１の長さが異なる新たなカーソル７０６を生成することができる。
【００２３】
図８は、カーソルの表示形態を表す模式図である。図８（ａ）に示すようなカーソル８０１の一端に、オペレータがポインタ８０２を合わせ、ドラックすることで、カーソルを回転させたり、長さを変えたりすることができる。この機能を応用して、２つのカーソルを使用せずに１つのカーソルで２点間の寸法を測定することができる。はじめに、オペレータは、移動前のカーソル８０１の中央部をポインタ８０２でドラックして、図８（ａ）に示すように、端部８０１ａを測定対象の一方の点に一致させる。次に、オペレータは、端部８０１ｂにポインタ８０２を合わせ、図８（ｂ）に示すように、端部８０１ｂをドラックすると、端部８０１ａを回転中心としてカーソル８０１を回転させたり、長さを変更したりすることができる。したがって、新たな位置のカーソル８０３の端部８０４を、測定対象の他方の点に一致させ、図示しない測定指示ボタンの指示に基づいて寸法測定を行わせるようにすることができる。あるいは、図８（ａ）に示すように、カーソル８０１の長さを表示領域８０５に常に表示させておき、カーソル８０１の長さが変更されると、図８（ｂ）に示すように、自動的に表示されている長さが変更されるようにしてもよい。
【００２４】
図９は、ディスプレイ１０８に表示される試料像の一例を示す画面図である。図８で説明した、カーソルの長さを利用して試料像の寸法を測定する場合、オペレータのカーソルのドラックにより、カーソルの端部と試料像のエッジとを完全に一致させることは困難である。図９（ａ）において、オペレータは、カーソル９０１の端部９０２を、ポインタ９０３でドラックして、パターン９０４のエッジまで移動させ、マウスボタンを離す。コンピュータ１０４は、カーソル９０１の端部９０２を中心にした一定の範囲の領域９０５の微分画像９０６から、図２，図３で説明した手法で、図９（ｂ）に示すように、パターン９０４のエッジ９０７を検出し、図９（ｃ）に示すように、カーソル９０１の端部９０２をエッジ９０７に移動させる。このとき、端部９０２からエッジ９０７に引いた垂線とエッジ９０７との交点９０８，カーソル９０１の延長線とエッジ９０７との交点９０９の２つが、端部９０２の移動先として考えられる。端部９０２をポインタ９０３でドラックする場合は、交点９０９を選択し、端部９０２をキーボード１０５の方向キーで移動させる場合は、交点９０８を選択するようにしてもよい。以上により、図９（ｄ）に示すように、カーソル９０１の端部９０２をパターン９０４のエッジに吸い付くように自動的に移動させ、一致させることができる。
【００２５】
なお、カーソル９０１の端部９０２をパターン９０４のエッジに移動させる際に、カーソル９０１を、検出したパターン９０４のエッジに垂直となるように回転させてもよい。この機能は、パターンエッジ間の距離の測定に応用することができる。また、パターンのエッジに固定したカーソルの端部は、視野の移動や拡大倍率の変化に追随して移動させることもできるようにする。例えば、高い倍率でカーソルの端部を所望のエッジに自動位置付けし、次に画像の倍率を拡大してカーソルを高い倍率では表示できなかった所望のエッジの近くまで伸ばし、次に高い倍率で、カーソルのもう一方の端部をエッジに自動位置付けすることにより、視野の範囲外となる部分でも長さを測定できるようになる。
【実施例２】
【００２６】
実施例１では、直線形状のカーソルを用いて、所望の２個所の寸法を測定する手法を説明したが、ここでは、十字形状のクロスカーソルを、画像の所望の位置に一致させる手法を説明する。クロスカーソルの中心を試料の所望の点に一致させてからクリック等でその点を記憶させ、次に、別の点について同様にしてクロスカーソルの中心を一致させて点を記憶させることで、所望の２点間の距離を測定することができる。
【００２７】
図１０は、クロスカーソルを所望の位置に位置付けさせる手順を示すフローチャート、図１１は、ディスプレイ１０８に表示される試料像の一例を示す画面図である。はじめに、オペレータは試料を目的の場所まで移動させ（ステップ１００１）、図１１（ａ）に示すクロスカーソル１１０２の交点をパターン１１０１の角部の近くまでドラックし（ステップ１００２）、マウスボタンを離す（ステップ１００３）。次に、コンピュータ１０４は、クロスカーソル１１０２の交点から一定範囲の領域１１０３の画像について微分処理を行い、図１１（ｂ）に示す微分画像１１０４を得て、パターン１１０１のエッジ１１０５を抽出する（ステップ１００４）。
【００２８】
図１１（ｂ）に示す微分画像には、エッジ１１０５の他にもエッジが抽出されているので、クロスカーソル１１０２の水平方向と垂直方向のカーソルに距離が最も近い２本の線分が選択される（ステップ１００５）。そして、図１１（ｃ）に示すその２本の線分の交点１１０６の座標と、クロスカーソル１１０２の破線で示した仮想線１１０８の交点１１０７の座標とを演算し、図１１（ｄ）に示すように、クロスカーソル１１０２の交点１１０７を、パターン１１０１のエッジ１１０６の位置に移動させる（ステップ１００６）。
【００２９】
もし、ステップ１００５で、クロスカーソル１１０２の交点１１０７の近くにエッジの交点がない場合、クロスカーソル１１０２の移動は行わず（ステップ１００７）、処理を終了する（ステップ１００８）。
【００３０】
図１１（ｄ）に示した画面上に、クロスカーソル１１０２またはエッジ１１０６と一致した交点１１０７を表示させておき、別のエッジについて同様にしてクロスカーソル１１０２の交点１１０７を一致させることで、これら２点間の距離を測定し表示させることができる。
【００３１】
図１２は、ディスプレイ１０８に表示される試料像の一例を示す画面図である。パターン１２０１は、明確な角部がないため、図１１に示したような交点１１０６は生じない。しかし、図１２（ａ）に示すように、パターン１２０１やパターン１２０２の角部以外の直線の部分を利用して仮想交点を求めることで、クロスカーソル１２０３の位置付けができる。
【００３２】
図１２（ａ）において、オペレータは、パターン１２０１の近傍にクロスカーソル１２０３をドラックして位置付ける（ステップ１００２）。コンピュータ１０４は、クロスカーソル１２０３の交点から一定範囲の領域１２０４に含まれる画像について微分処理を行い、図１２（ｂ）に示す微分画像１２０５を得、パターン１２０１のエッジ１２０６と、パターン１２０２のエッジ１２０７が抽出される（ステップ１００４）。次に、エッジの交点、またはエッジの延長線の交点がクロスカーソルの中心１２０９の近くに存在するかどうかを判断する（ステップ１００５）。図１２（ｃ）に示すように、エッジ１２０６の直線部１２０６ａと、エッジ１２０７の直線部１２０７ａの交点１２０８が、クロスカーソル１２０３の中心１２０９に近いため、直線部１２０６ａと直線部１２０７ａが選択され、コンピュータ１０４は交点１２０８の座標を演算し、図１２（ｄ）に示すように、その交点１２０８にクロスカーソル１２０３の中心１２０９を移動させる（ステップ１００６）。
【００３３】
図１２（ｄ）に示した画面上に、クロスカーソル１２０３または交点１２０８と一致した交点１２０９を表示させておき、別のエッジについて同様にしてクロスカーソル１２０３の交点１２０９を一致させることで、これら２点間の距離を測定し表示させることができる。
【実施例３】
【００３４】
ラインパターンの間隔を測定する方法として、図３に示した方法の他に、以下に説明する方法もある。図１３は、寸法測定の手順の一例を示すフローチャート、図１４は、ディスプレイに表示される試料像の一例を示す画面図である。
【００３５】
試料を目的の場所に移動させ、図１４（ａ）に示す測定対象の画像１４０１を表示させる（ステップ１３０１）。コンピュータ１０４は、表示されている画像１４０１を微分処理して、エッジ抽出を行う（ステップ１３０２）。エッジが抽出されたら、図１４（ｂ）に示す微分画像１４０２を画面に表示し、オペレータが、図１４（ｃ）に示すように、距離を測定したいパターンの両端の２本のエッジ１４０３，１４０４を選択する（ステップ１３０３）。コンピュータ１０４は、選択されたエッジ１４０３，１４０４を直線近似し（ステップ１３０４）、両近似直線のなす角度を算出し、判定値α度以下かどうかを判定する（ステップ１３０５）。算出した角度がα度以下の場合、つまり角度が十分小さく、２本の近似直線がほぼ同じ傾きとみなせる場合、両近似直線間の距離を測定し（ステップ１３０６）、図１４（ｄ）に示すように、ディスプレイへ表示させる。角度がα度以上の場合、距離を測定せず、元の画像１４０１を表示し、処理を終了する（ステップ１３０７）。
【００３６】
以上のように、オペレータは、対象とするパターンエッジの近くにカーソルを移動させるだけで、パターンエッジ上にカーソル自体、またはカーソルの一部分を移動させることができ、容易にパターン間の距離や角度を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】電子顕微鏡の画像表示システムの概略構成図。
【図２】ディスプレイに表示される試料像の一例を示す画面図。
【図３】図２に示す寸法測定の手順を示すフローチャート。
【図４】ディスプレイに表示される試料像の一例を示す画面図。
【図５】ディスプレイに表示される試料像の一例を示す画面図。
【図６】ディスプレイに表示される試料像の一例を示す画面図。
【図７】カーソルの表示形態を表す模式図。
【図８】カーソルの表示形態を表す模式図。
【図９】ディスプレイに表示される試料像の一例を示す画面図。
【図１０】クロスカーソルを所望の位置に位置付けさせる手順を示すフローチャート。
【図１１】ディスプレイに表示される試料像の一例を示す画面図。
【図１２】ディスプレイに表示される試料像の一例を示す画面図。
【図１３】寸法測定の手順を示すフローチャート。
【図１４】ディスプレイに表示される試料像の一例を示す画面図。
【符号の説明】
【００３８】
１０１  電子顕微鏡
１０２  試料
１０４  コンピュータ
１０８  ディスプレイ
２０４，２０５，５０２，５０７，６０２，７０１，７０２，８０１，９０１  カーソル
２０６，１１０３，１２０４  領域
２０７，５０４，６０５，１１０４，１４０２  微分画像
２０９，４０２  結果表示領域
５０３，６０３  エッジ検出領域
６０４，９０７，１１０５，１２０６，１２０７，１４０３，１４０４  エッジ
８０２，９０３  ポインタ
８０５  表示領域
１１０２，１２０３  クロスカーソル
【図１】
2010067373.tif 000003
【図２】
2010067373.tif 000004
【図３】
2010067373.tif 000005
【図４】
2010067373.tif 000006
【図５】
2010067373.tif 000007
【図６】
2010067373.tif 000008
【図７】
2010067373.tif 000009
【図８】
2010067373.tif 000010
【図９】
2010067373.tif 000011
【図１０】
2010067373.tif 000012
【図１１】
2010067373.tif 000013
【図１２】
2010067373.tif 000014
【図１３】
2010067373.tif 000015
【図１４】
2010067373.tif 000016