(57)【要約】【課題】本発明は、平均フィルタ方法より鮮明なイメージを作ることができるイメージ処理方法及びイメージ処理装置を提供する。【解決手段】 本発明によるイメージ処理装置及びイメージ処理方法は、多数のピクセルから構成され、同一の対象物に対するＮ個のイメージデータを得て、Ｎ個のイメージデータで同一の位置にあるピクセルに対するＮ個のピクセルデータからノイズデータを取り除き、ノイズデータを除いた残りのデータを用いて前記対象物のイメージを生成する。【選択図】図５
2014072889.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数のピクセルから構成され、同一の対象物に対するＮ個のイメージデータを得るステップと、
前記Ｎ個のイメージデータで同一の位置にあるピクセルに対するＮ個のピクセルデータからノイズデータを取り除くステップと、
前記ノイズデータを除いた残りのデータを用いて前記対象物のイメージを生成するステップと、
を含むことを特徴とする、イメージ処理方法。
【請求項２】
前記ノイズデータは、Ｎ個のピクセルデータの中で周波数が残りのピクセルデータより遮断周波数以上に超過するデータであることを特徴とする、請求項１記載のイメージ処理方法。
【請求項３】
前記ノイズデータを取り除くステップは、時間方向低域通過フィルタを用いてノイズデータを取り除くことを特徴とする、請求項２記載のイメージ処理方法。
【請求項４】
前記低域通過フィルタの伝達関数は、下記数式であることを特徴とする、請求項３記載のイメージ処理方法。
【数３】
2014072889.tif 000005
ここで、 Ｑはクォリティーファクター（Ｑｕａｌｉｔｙ  ｆａｃｔｏｒ）であり、ωnは固有周波数（ｎａｔｕｒａｌ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）である。
【請求項５】
前記Ｎ個のイメージデータを得るステップでそれぞれのイメージデータは、前記対象物をスキャンして得られたアナログ信号を２つ以上のＡＤコンバーターでそれぞれデジタル信号に変換し、変換されたそれぞれのデジタル信号を平均して決めることを特徴とする、請求項１記載のイメージ処理方法。
【請求項６】
対象物をスキャンするための制御信号を生成するスキャン制御部と、
前記対象物に対するイメージデータを形成して保存し、多数のピクセルから構成されれば、同一の前記対象物に対するＮ個のイメージデータを用いて前記対象物に対する現在のイメージを形成するイメージ処理部と、
を含み、前記イメージ処理部は、前記Ｎ個のイメージの中で同一の位置にあるピクセルに対するＮ個のピクセルデータの中でノイズデータを取り除き、残りのデータを用いて前記現在のイメージを形成することを特徴とするイメージ処理装置。
【請求項７】
前記Ｎ個のイメージデータは、現在を基準に最も最近に形成されたＮ個のイメージデータであることを特徴とする、請求項６記載のイメージ処理装置。
【請求項８】
前記ノイズデータは、Ｎ個のピクセルデータの中で周波数が残りのピクセルデータより遮断周波数以上に超過するデータであることを特徴とする、請求項６記載のイメージ処理装置。
【請求項９】
前記イメージ処理部は、前記ノイズデータを取り除くための時間方向低域通過フィルタを含んでいることを特徴とする、請求項８記載のイメージ処理装置。
【請求項１０】
前記イメージ処理部は、前記対象物をスキャンして得られたアナログ信号を ２つ以上のＡＤコンバーターでそれぞれ変換した複数個のデジタル信号を平均して前記イメージデータを形成することを特徴とする、請求項６記載のイメージ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イメージ処理方法及びイメージ処理装置に関する。より具体的には、時間方向低域通過フィルタを用いて鮮明なイメージを獲得することができるイメージ処理方法及びイメージ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子顕微鏡は、図１に示すように、電子銃１でＸＹ方向のスキャン式電子ビームを生成して真空チャンバー１０の下部に置かれたサンプル２に電子ビームを照射する。電子ビームが照射されたサンプルから戻ってくる電子は、高感度感知器であるＰＭＴ（３: ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ  ｔｕｂｅ）により検出され、微弱な２次電子が増幅される。増幅された２次電子は、ＡＤコンバーター（ＡＤＣ）を経てイメージデータとしてメモリーに蓄積され、形成されたイメージは、制御コンピューターに伝達されてモニター４０上に画像としてディスプレイされる。使用者は、モニターを確認してウェハなどのようなサンプル表面の欠陥を探したり、分析したりすることができるようになる。
【０００３】
イメージ処理装置は、前記のような電子顕微鏡、３次元集束イオンビーム装置などに必須に取り付けられる装置であって、電子ビームを制御する信号を生成し、ＰＭＴにより検出された結果を用いてサンプルに対するイメージを形成する装置であって、高い分解能と高品質のイメージが重要な性能である電子顕微鏡、３次元集束イオンビーム装置で最も重要な要素である。
【０００４】
従来、イメージ処理装置は、ＰＭＴにより検出された二次電子の信号を順次的に表現して一つのイメージを得て、同じ方法により計Ｎ個のイメージを連続的に得る。
【０００５】
このようなイメージは、同一の対象に対する同一の大きさ、同一の個数のピクセルから構成されたイメージである。しかし、連続に生成された１２８個のイメージデータの同一の位置のピクセルのグレイレベル値（図２の点線グラフ）をグラフで表した図２に示すように、イメージが作られる過程で電気的または機械的振動により、ノイズが発生して同一の位置にあるピクセルのグレイレベル値は同一でなく、このような Ｎ個のイメージを単純に結合してサンプルのイメージを作る場合、図３に示すように、サンプルの正確なイメージを表すことができない。
【０００６】
したがって、大部分の商用品では、後処理過程を通じてノイズが含まれたイメージを良質のイメージに変換させるが、その最も多く用いられる方法が、平均フィルタ（ｍｏｖｉｎｇ  ａｖｅｒａｇｅ  ｆｉｌｔｅｒ）方法である。
【０００７】
平均フィルタ方法は、Ｎ個のイメージで同一の位置のピクセルのグレイ値を平均し、その平均値を用いて一つの統合されたイメージを形成するもので、このように後処理過程を経る場合、図４に示すように、単純にＮ個のイメージを結合した場合より鮮明なイメージを得ることができる。
【０００８】
平均フィルタ方法により後処理したイメージは、後処理をしない場合より鮮明であるが、機械的振動によりＸ、Ｙ方向に揺れる時、境界線が平均されることにより、エッジ（ｅｄｇｅ）が鮮明でなく、イメージが多少ぼやけて見える問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記のような問題点を解決するための本発明の目的は、平均フィルタ方法より鮮明なイメージを作ることができるイメージ処理方法及びイメージ処理装置を提供することである。
【００１０】
本発明の他の目的は、誤ったイメージデータを取り除いて、より鮮明なイメージを作ることができるイメージ処理方法及びイメージ処理装置を提供することである。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、低域フィルタを用いて高周波数領域のノイズを取り除くことにより、より鮮明なイメージを作ることができるイメージ処理方法及びイメージ処理装置を提供することである。
【００１２】
また、本発明の他の目的は、複数個のＡＤコンバーターを用いてアナログ-デジタル変換において誤差を減少させることができるイメージ処理方法及びイメージ処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成するため、本発明の一実施例によるイメージ処理方法は、多数のピクセルから構成されて同一の対象物に対するＮ個のイメージデータを得るステップと、Ｎ個のイメージデータで同一の位置にあるピクセルに対するＮ個のピクセルデータからノイズデータを取り除くステップと、ノイズデータを除いた残りのデータを用いて前記対象物のイメージを生成するステップと、を含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明の一実施例でノイズデータは、Ｎ個のピクセルデータの中で周波数が残りのピクセルデータより基準以上に超過するデータであることがあり、このようなノイズデータを取り除くため、時間方向低域通過フィルタを用いることができる。
【００１５】
本発明の一実施例で用いられる低域通過フィルタは、次のような数式の伝達関数を持つ低域通過フィルタとなり得る。
【数１】
2014072889.tif 000003
ここで、Ｑはクォリティーファクター（Ｑｕａｌｉｔｙ  ｆａｃｔｏｒ）であり、ωｎは固有周波数（ｎａｔｕｒａｌ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）である。
【００１６】
また、本発明の一実施例によるイメージ処理装置及びイメージ処理方法は、対象物をスキャンして得られたアナログ信号を２つ以上のＡＤコンバーターでそれぞれデジタル信号に変換し、変換されたそれぞれのデジタル信号を平均してイメージデータを生成することにより、ＡＤＣによるデータ誤差を減少させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によるイメージ処理装置及びイメージ処理方法は、複数個のＡＤコンバーターを用いてアナログ-デジタル変換において誤差を減少させ、低域フィルタを用いて高周波数領域の誤ったピクセルデータを取り除くことにより、従来の平均フィルタ方法より鮮明なイメージを提供することができる効果を持つ。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、従来の電子ビームシステムを示すブロック図である。
【図２】図２は、同じのピクセルにおけるグレイレベル変化及びグレイレベル平均値の変化を示すグラフである。
【図３】図３は、電子ビームシステムで後処理をしない場合のイメージである。
【図４】図４は、平均フィルタを用いた場合のイメージである。
【図５】図５は、本発明によるイメージ処理処置を含む電子ビームシステムを示すブロック図である。
【図６】図６は、Ｑ値変化による低域通過フィルタの性能変化を示すグラフである。
【図７】図７は、低域通過フィルタを用いた場合の変化を示すグラフである。
【図８】図８は、本発明によるイメージ処理方法により後処理した場合のイメージである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明によるイメージ処理装置２００は、電子顕微鏡、イオンビーム装置に用いられる装置であって、図５に示すように、対象物２をスキャンするための制御信号を生成するスキャン制御部２１０及び対象物に対するイメージを形成するイメージ処理部２２０を含んでなる。
【００２０】
イメージ処理装置２００は、制御コンピューターの指示により電子銃１を制御するための制御信号をスキャン制御部２１０で生成し、ＰＭＴ３により感知された信号を用いてイメージ処理部２２０で対象物に対するイメージを形成した後、制御コンピューター３０に伝達し、伝達された対象物に対するイメージは、モニター４０を通じて使用者が見ることができるように提供される。
【００２１】
図５では、本発明によるイメージ処理装置２００を制御コンピューター３０、 デジタル-アナログコンバーター（ＤＡＣ）、アナログ-デジタルコンバーター（ＡＤＣ）と別個の装置として示したが、このような構成要素を全て備えた一つの装置として具現されることもあり得る。
【００２２】
本発明によるイメージ処理装置は、従来のイメージ処理装置より鮮明なイメージを提供するための装置であって、イメージ処理部２２０に平均デジタル信号モジュール及び時間方向低域通過フィルタを備えていることに特徴がある。
【００２３】
先ず、平均デジタル信号モジュールは、複数個のＡＤＣからのデジタル信号を平均して一つのデジタル信号に作るモジュールである。
【００２４】
図１に示す従来の電子顕微鏡システムが、ＰＭＴ３からのアナログ信号を一つのＡＤＣを用いてデジタル信号に変換し、このように変換されたデジタル信号を用いてイメージデータを形成する。しかし、ＡＤＣによる信号の変換時、データ誤りが発生することができ、このような誤りにより対象物に対する誤ったイメージデータが形成され得る。
【００２５】
これに反して、本発明によるイメージ処理装置を用いるシステムは、ＰＭＴ３からのアナログ信号をデジタル信号に変換するためのＡＤＣを複数個備え、複数個のＡＤＣに変換されたそれぞれのデジタル信号は、本発明によるイメージ処理装置に伝達され、平均デジタル信号モジュールにより一つのデジタル信号に作られる。
【００２６】
本発明によるイメージ処理装置は、複数個のアナログ-デジタルコンバーター（ＡＤＣ）からのデジタル信号を平均して用いることにより、ＡＤＣによるデータの変換時に発生され得る誤差の範囲を最小化することができ、これにより、より正確なイメージデータを生成することができる。
【００２７】
このように生成されたイメージデータは、イメージ処理装置２００内部のメモリーに保存され、電子顕微鏡システムは、同じ方法により持続的にＮ個のイメージデータを生成してメモリーに保存する。
【００２８】
前記Ｎ個のイメージデータは、それぞれ同じの個数のピクセルを持ち、同一の対象物に対するイメージデータであるため、同一の位置のピクセルは、同一のグレイレベル値を持たなければならないが、図２に対して既に説明したように、イメージデータを生成する過程で発生する電気的または機械的ノイズにより、それぞれ異なるグレイレベルを持ち、これにより電子顕微鏡システムは鮮明でないイメージを使用者に提供することになる。
【００２９】
このような問題を解決するため、本発明によるイメージ処理装置は、同一の位置にあるピクセルのデータ値の中でノイズに該当するデータ値を取り除いて対象物のイメージを生成することにより、より鮮明なイメージを使用者に提供しようとする。
【００３０】
このような本発明によるイメージ処理方法をより詳細に説明すると、次の通りである。
【００３１】
イメージ品質を改善するための従来の平均フィルタ方法は、例えば５個のイメージデータの同じピクセルのグレイレベルが５０、５０、５０、１００、５０を取得した場合、この平均値である６０で当該ピクセルのグレイレベルを決めることになり、隣のピクセルは１００、１００、１００、５０、１００で取得して平均値である９０に決めることになるため、イメージが鮮明でない結果を得ることになる。
【００３２】
これに反して、本発明によるイメージ処理方法は、５個のイメージデータの中で他の４個のイメージデータにおけるグレイレベルと異なる４番目のイメージデータのピクセルデータを取り除くことにより、エッジにおいて、平均フィルタに比べて、より原映像に正確でかつ鮮明なイメージを作ることができる。
【００３３】
このようなノイズデータを選別する方法は、様々にあり得るが、イメージデータを周波数側面で観察した結果、ノイズに該当するデータが高周波数を持つデータであることを確認することができたため、本発明の一実施例によるイメージ処理方法では、Ｎ個のピクセルデータ値の中で周波数が残りのピクセルデータより設定された遮断周波数（ｃｕｔｏｆｆ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）以上に超過する高周波数データをノイズと判断してこれを取り除く。
【００３４】
本発明の一実施例によるイメージ処理部２２０に低周波数帯域のデータのみ通過させる低域フィルタ（ＬＰＦ）を備えることにより、高周波数を持つノイズを効果的に取り除いて、より鮮明なイメージを生成することにする。
【００３５】
本発明によるイメージ処理装置に用いられる低域フィルタは、次のような伝達関数を持つ時間方向低域フィルタである。
【数２】
2014072889.tif 000004
【００３６】
ここで、Ｑはクォリティーファクター（Ｑｕａｌｉｔｙ  ｆａｃｔｏｒ）であり、ωnは固有周波数（ｎａｔｕｒａｌ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）であって図６に示すように、Ｑ値にしたがってフィルタ性能が変わり、Ｑ値は当業者により適切に選択され得るが、Ｑ＝０．７０７程度が好ましく使用され得る。
【００３７】
このような低域フィルタを用いる場合、図７に示すように低域フィルタを用いる前（図７の点線）と低域通過フィルタを用いて処理した後（図７の実線）の高周波数領域のデータが取り除かれ、このようにノイズを取り除いた後、イメージを生成した結果、図８に示すようにノイズを取り除く前（図３のイメージ）、 従来の平均フィルタを用いたもの（図４のイメージ）より鮮明なイメージを得ることができる。
【００３８】
特に、本発明によるイメージ処理方法及びイメージ処理装置は、振動によりイメージが揺れて電気的ノイズが混じっている時、低周波通過フィルタで電気的なノイズを取り除くことができ、平均フィルタを用いる従来方法で表われるエッジがぼやけるようになる現象を改善できることを確認することができる。
【００３９】
本発明によるイメージ処理方法は、時間方向低域通過フィルタを用いるため、一つのイメージデータが生成された場合、イメージを処理しないものと同一であるが、少なくとも３つ以上の連続に測定されたイメージデータを用いる場合、時間方向低域通過フィルタによるイメージ改善効果を得ることができる。
【００４０】
また、本発明によるイメージ処理装置を備えた電子ビームシステムにより提供されるイメージは、同一の対象物に対するイメージ測定を始めてからイメージが提供される前まで生成されたすべてのイメージデータを用いて生成することができる。
【００４１】
しかし、システムの内部メモリーの容量を考慮し、予め設定されたＮ個のイメージデータだけで対象物に対するイメージを生成するように設定することができ、この時、Ｎ個のイメージデータは、イメージを生成する現在を基準に最も最近に生成されたＮ個のイメージを用いることが好ましい。
【００４２】
これまで本発明によるイメージ処理装置及びイメージ処理方法を具体的な電子顕微鏡システムに具現される実施例に限定されるように説明したが、イオンビーム装置をはじめとして、本発明のようなイメージ処理装置及びイメージ処理方法が用いられるすべての装置及びシステムに本発明は適用することができ、特許請求の範囲で請求された発明の思想及びその領域を逸脱せず、多様な変化及び変更があり得ることを理解しなければならない。
【符号の説明】
【００４３】
１              電子銃                  
２              サンプル
３              ＰＭＴ
１０            真空チャンバ
３０            制御コンピューター
４０            モニター
２０、２００    イメージ処理装置
２１、２１０    スキャン制御部
２２、２２０    イメージ処理部
【図１】
2014072889.tif 000006
【図２】
2014072889.tif 000007
【図３】
2014072889.tif 000008
【図４】
2014072889.tif 000009
【図５】
2014072889.tif 000010
【図６】
2014072889.tif 000011
【図７】
2014072889.tif 000012
【図８】
2014072889.tif 000013