(57)【要約】 【課題】  試料の傾斜角や高さに依存することなく、精度のよい試料の三次元画像計測が行なえる電子線測定装置を提供する。【解決手段】  試料傾斜部５により試料９を傾斜させる傾斜面に対する、基準傾斜角における補正係数を記憶しておく補正係数記憶部３２と、電子線検出部４のステレオ画像に相当する出力に基づき、試料９の概略の形状または座標値を求める概略座標測定部２８と、概略座標測定部２８で求められた試料の形状または座標値に基づいて、補正係数記憶部３２で記憶される補正係数を用いて、試料傾斜部５の傾斜角に応じて前記ステレオ画像を修正する画像修正部３０と、画像修正部３０で修正された修正ステレオ画像に基づき、概略座標測定部２８に比較して精密な試料の形状または座標値を求める精密座標測定部３４とを備えている。【選択図】  図１
2005043286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線源から放射される電子線を試料に照射する電子光学系と、前記試料を保持する試料ホルダと、前記試料ホルダと前記照射電子線とを相対的に傾斜させ、ステレオ画像を取得する状態を形成する試料傾斜部と、前記試料から出射される電子線を検出する電子線検出部とを有する電子線装置と接続される電子線測定装置であって；
前記試料傾斜部により前記試料を傾斜させる傾斜面に対する、基準傾斜角における補正係数を記憶しておく補正係数記憶部と；
前記電子線検出部のステレオ画像に相当する出力に基づき、前記試料の概略の形状または座標値を求める概略座標測定部と；
前記概略座標測定部で求められた試料の形状または座標値に基づいて、前記補正係数記憶部で記憶される補正係数を用いて、前記試料傾斜部の傾斜角に応じて前記ステレオ画像を修正する画像修正部と；
前記画像修正部で修正された修正ステレオ画像に基づき、前記概略座標測定部に比較して精密な試料の形状または座標値を求める精密座標測定部と；
を備える電子線測定装置。
【請求項２】
電子線源から放射される電子線を試料に照射する電子光学系と、前記試料を保持する試料ホルダと、前記試料ホルダと前記照射電子線とを相対的に傾斜させ、ステレオ画像を取得する状態を形成する試料傾斜部と、前記試料から出射される電子線を検出する電子線検出部とを有する電子線装置と接続される電子線測定装置であって；
前記試料傾斜部により前記試料を傾斜させる傾斜面に対する、基準傾斜角における補正係数を記憶しておく補正係数記憶部と；
与えられた試料の概略の形状または座標値に基づいて、前記補正係数記憶部で記憶される補正係数を用いて、前記試料傾斜部の傾斜角に応じて前記ステレオ画像を修正する画像修正部と；
前記画像修正部で修正された修正ステレオ画像に基づき、前記試料の形状または座標値を求める精密座標測定部と；
を備える電子線測定装置。
【請求項３】
電子線源から放射される電子線を試料に照射する電子光学系と、前記試料を保持する試料ホルダと、前記試料ホルダと前記照射電子線とを相対的に傾斜させ、ステレオ画像を取得する状態を形成する試料傾斜部と、前記試料から出射される電子線を検出する電子線検出部とを有する電子線測定装置であって；
前記試料傾斜部により前記試料を傾斜させる傾斜面に対する、基準傾斜角における補正係数を記憶しておく補正係数記憶部と；
前記電子線検出部のステレオ画像に相当する出力に基づき、前記試料の概略の形状または座標値を求める概略座標測定部と；
前記概略座標測定部で求められた試料の形状または座標値に基づいて、前記補正係数記憶部で記憶される補正係数を用いて、前記試料傾斜部の傾斜角に応じて前記ステレオ画像を修正する画像修正部と；
を備える電子線観察装置。
【請求項４】
前記試料傾斜部は、電子光学系の電子線の照射方向を試料に対して変更する第１の傾斜角変更と、試料ホルダを電子線に対して傾斜させる第２の傾斜角変更との、少なくとも一方のいずれか傾斜角変更により、前記試料ホルダと前記照射電子線とを相対的に傾斜させるように構成した；
請求項１又は請求項２に記載の電子線測定装置、または請求項３に記載の電子線観察装置。
【請求項５】
前記補正係数記憶部に記憶されている補正係数は；
予め形状または座標値の分かっている特徴点が設けられた基準テンプレート試料ホルダーに載置し；
前記試料傾斜部により前記試料ホルダと前記照射電子線とを相対的に傾斜させて、前記試料のステレオ画像を取得し；
補正係数演算部により、そのステレオ画像に基づき測定された基準テンプレートの形状または座標値と、前記特徴点の形状または座標値とを比較することにより求められる；
請求項１又は請求項２に記載の電子線測定装置、または請求項３に記載の電子線観察装置。
【請求項６】
前記補正係数記憶部に記憶されている補正係数は；
予め形状または座標値の分かっている特徴点が設けられた基準テンプレートを試料ホルダに載置し；
前記試料傾斜部により前記試料ホルダと前記照射電子線とを相対的に傾斜させ、かつスライドさせることによりステレオ画像を取得し；
補正係数演算部により、そのステレオ画像に基づき測定された基準テンプレートの形状または座標値と、前記特徴点の形状または座標値とを比較することにより求められる；
請求項１又は請求項２に記載の電子線測定装置、または請求項３に記載の電子線観察装置。
【請求項７】
前記基準テンプレートの特徴点は、少なくとも２種類の高さに関連付けて設けられており；
レンズ歪補正パラメータ取得部は、前記電子光学系のレンズ歪を補正するレンズ歪補正パラメータを取得し；
前記画像修正部は、更に前記レンズ歪補正パラメータを用いて、前記複数傾斜角度での検出データに含まれるレンズ歪を矯正する；
請求項１又は請求項２に記載の電子線測定装置、または請求項３に記載の電子線観察装置。
【請求項８】
前記基準テンプレートは、平面チャートで構成され；
当該基準テンプレートは、少なくとも試料傾斜部により前記試料ホルダと前記照射電子線とを相対的に傾斜させてステレオ画像を取得する傾斜に加えて、異なる傾斜にも設定されるように構成され；
前記電子線検出部は、前記傾斜における試料のステレオ画像を取得し；
補正係数演算部は、当該ステレオ画像に基づき、前記補正係数記憶部に記憶する補正係数を演算する；
請求項１又は請求項２に記載の電子線測定装置、または請求項３に記載の電子線観察装置。
【請求項９】
電子線源から放射される電子線を試料に照射する電子光学系と、前記試料を保持する試料ホルダと、前記試料ホルダと前記照射電子線とを相対的に傾斜させる試料傾斜部と、前記試料から出射される電子線を検出する電子線検出部を有する電子線装置を用いて、前記試料の形状を測定する為の電子線測定方法であって；
予め記憶された前記試料傾斜部により試料を傾斜させる傾斜面に対する、基準傾斜角における補正係数を補正係数記憶部に記憶しておく記憶ステップと、
前記試料ホルダと前記照射電子線とが第１の相対的傾斜角度をなす状態において、前記電子線検出部で第１の検出データを検出する第１のデータ検出ステップと；
前記試料ホルダと前記照射電子線とが第２の相対的傾斜角度をなす状態において、前記電子線検出部で第２の検出データを検出する第２のデータ検出ステップと；
前記第1及び第２のデータ検出ステップで求めた検出データに基づき、概略の試料の形状または座標値を求める概略測定ステップと；
前記概略測定ステップで求められた試料の形状または座標値に基づいて、前記補正係数記憶部から対応する補正係数を読み出して画像を修正する画像修正ステップと；
前記画像修正ステップで修正されたステレオ画像に基づき試料の形状または座標値を求める精密測定ステップと；
をコンピュータに実行させる電子線測定方法。
【請求項１０】
電子線源から放射される電子線を試料に照射する電子光学系と、前記試料を保持する試料ホルダと、前記試料ホルダと前記照射電子線とを相対的に傾斜させ、ステレオ画像を取得する状態を形成する試料傾斜部と、前記試料から出射される電子線を検出する電子線検出部とを有する電子線装置と接続される電子線測定装置を用いて、前記試料の形状を観察する為の電子線観察方法であって；
予め記憶された前記試料傾斜部により試料を傾斜させる傾斜面に対する、基準傾斜角における補正係数を補正係数記憶部に記憶しておく記憶ステップと；
前記電子線検出部により生成された画像に相当する出力に基づき、試料の概略の形状または座標値を求める概略測定ステップと；
前記概略測定ステップで求められた試料の形状または座標値に基づいて、前記補正係数記憶部から対応する補正係数を読み出して、前記画像を修正する画像修正ステップと；
前記画像修正ステップで修正された画像を表示する画像表示ステップと；
をコンピュータに実行させることを特徴とする電子線観察方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電子顕微鏡で撮像された試料画像を用いて、試料の三次元計測を精度よく行なう電子線測定装置及び電子線測定方法に関する。また、本発明は、電子顕微鏡で撮像された試料画像を用いて、試料を三次元的に観察しようとする電子線観察装置及び電子線観察方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）の場合には試料を傾斜させ、異なる傾斜角度の透過画像を得て、これを左右画像としてステレオ観察が行われている。また、例えば非特許文献１で示すように、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の場合には試料を傾斜させたり、電子線を傾斜させたりして、異なる傾斜角度の反射画像を得て、これを左右画像としてステレオ観察が行われている。そして、例えば特許文献１、２で示すように、半導体製造装置の分野において、電子顕微鏡から得られたステレオの検出データを適切に処理して、試料像を正確に精度よく立体観察可能とし、かつこれに基づき三次元形状計測を行うことができる電子線装置や電子線装置用データ処理装置が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２７０１２６号公報  ［０００５］、図３、図１５
【特許文献２】特開２００２−２７０１２７号公報  ［０００５］、図３、図１５
【非特許文献１】「医学・生物学電子顕微鏡観察法」  第278頁〜第299頁、1982年刊行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特に半導体チップやシリコンウェーハのような試料を計測しようとした場合、試料の傾斜方向や高さ方向に依存する電子線歪みや倍率歪みが存在している。試料画像にこのような三次元形状計測に用いるデータ処理方法によっては、計測方向に電子線歪みや倍率歪みが含まれていると、画像計測によって試料を測定する際の精度が変動するという課題があった。
【０００５】
本発明は上述した課題を解決したもので、試料の傾斜角や高さに依存することなく、精度のよい試料の三次元画像計測が行なえる電子線測定装置及び電子線測定方法を提供することを目的とする。また、本発明は、電子顕微鏡で撮像された試料画像を用いて、試料の傾斜角や高さに依存することなく、試料を三次元的に精度良く観察できる電子線観察装置及び電子線観察方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する本発明の電子線測定装置は、例えば図１、図２０に示すように、電子線源１から放射される電子線７を試料９に照射する電子光学系２と、試料９を保持する試料ホルダ３、試料ホルダ３と照射電子線７とを相対的に傾斜させ、ステレオ画像を取得する状態を形成する試料傾斜部５と、試料９から放出される電子線を検出する電子線検出部４とを備える電子線装置１０と接続される電子線測定装置２０であって、次の構成としたものである。即ち、試料傾斜部５により試料９を傾斜させる傾斜面に対する、基準傾斜角における補正係数を記憶しておく補正係数記憶部３２と、電子線検出部４のステレオ画像に相当する出力に基づき、試料９の概略の形状または座標値を求める概略座標測定部２８と、概略座標測定部２８で求められた試料の形状または座標値に基づいて、補正係数記憶部３２で記憶される補正係数を用いて、試料傾斜部５の傾斜角に応じて前記ステレオ画像を修正する画像修正部３０と、画像修正部３０で修正された修正ステレオ画像に基づき、概略座標測定部２８に比較して精密な試料９の形状または座標値を求める精密座標測定部３４とを備えている。
【０００７】
このように構成された装置において、補正係数記憶部３２には、試料傾斜部５により試料９を傾斜させる傾斜面に対する、基準傾斜角における補正係数を記憶しておく。この補正係数は、例えば試料９に代えて基準テンプレート９ａを用いて取得する。概略座標測定部２８では、電子線検出部４のステレオ画像に相当する出力に基づき、試料９の概略の形状または座標値を求める。画像修正部３０では、概略座標測定部２８で求められた試料の形状または座標値に基づいて、補正係数記憶部３２で記憶される補正係数を用いて、試料傾斜部５の傾斜角に応じてステレオ画像を修正する。精密座標測定部３４では、画像修正部３０で修正された修正ステレオ画像に基づき、概略座標測定部２８に比較して精密な試料９の形状または座標値を求める。
【０００８】
上記目的を達成する本発明の電子線測定装置は、例えば図１、図２０に示すように、電子線源１から放射される電子線７を試料９に照射する電子光学系２と、試料９を保持する試料ホルダ３、試料ホルダ３と照射電子線７とを相対的に傾斜させ、ステレオ画像を取得する状態を形成する試料傾斜部５と、試料９から放出される電子線を検出する電子線検出部４とを備える電子線装置１０と接続される電子線測定装置２０であって、次の構成としたものである。即ち、試料傾斜部５により試料９を傾斜させる傾斜面に対する、基準傾斜角における補正係数を記憶しておく補正係数記憶部３２と、与えられた試料９の概略の形状または座標値に基づいて、補正係数記憶部３２で記憶される補正係数を用いて、試料傾斜部５の傾斜角に応じて前記ステレオ画像を修正する画像修正部３０と、画像修正部３０で修正された修正ステレオ画像に基づき、試料９の形状または座標値を求める精密座標測定部３４とを備えている。
【０００９】
上記目的を達成する本発明の電子線観察装置は、例えば図１、図２０に示すように、電子線源１から放射される電子線７を試料９に照射する電子光学系２と、試料９を保持する試料ホルダ３、試料ホルダ３と照射電子線７とを相対的に傾斜させ、ステレオ画像を取得する状態を形成する試料傾斜部５と、試料９から放出される電子線を検出する電子線検出部４とを備える電子線装置１０と接続される電子線測定装置２０であって、次の構成としたものである。即ち、試料傾斜部５により試料９を傾斜させる傾斜面に対する、基準傾斜角における補正係数を記憶しておく補正係数記憶部３２と、電子線検出部４のステレオ画像に相当する出力に基づき、試料９の概略の形状または座標値を求める概略座標測定部２８と、概略座標測定部２８で求められた試料９の形状または座標値に基づいて、補正係数記憶部３２で記憶される補正係数を用いて、試料傾斜部５の傾斜角に応じて前記ステレオ画像を修正する画像修正部３０とを備えている。
【００１０】
好ましくは、例えば図１、図２０に示すように、前記電子線測定装置または電子線観察装置において、試料傾斜部５は、電子光学系の電子線の照射方向を試料に対して変更する第１の傾斜角変更と、試料ホルダ３を電子線に対して傾斜させる第２の傾斜角変更との、少なくとも一方のいずれか傾斜角変更により、試料ホルダ３と照射電子線７とを相対的に傾斜させるように構成されていると良い。
【００１１】
好ましくは、前記電子線測定装置または電子線観察装置において、補正係数記憶部３２に記憶されている補正係数は、例えば図９に示すように、予め形状または座標値の分かっている特徴点が設けられた基準テンプレート９ａを試料ホルダ３に載置し（Ｓ２００）、試料傾斜部５により試料ホルダ３と照射電子線７とを相対的に傾斜させて、試料９のステレオ画像を取得し（Ｓ２１０、Ｓ２２０）、補正係数演算部３８により、そのステレオ画像に基づき測定された基準テンプレート９ａの形状または座標値と、前記特徴点の形状または座標値とを比較することにより求められる（Ｓ２４０）と良い。
【００１２】
好ましくは、前記電子線測定装置または電子線観察装置について、補正係数記憶部３２に記憶されている補正係数は、例えば図９に示すように、予め形状または座標値の分かっている特徴点が設けられた基準テンプレート９ａを試料ホルダ３に載置し（Ｓ２００）、試料傾斜部５により試料ホルダ３と照射電子線７とを相対的に傾斜させ、かつスライドさせることによりステレオ画像を取得し（Ｓ２１０、Ｓ２２０）、補正係数演算部３８により、そのステレオ画像に基づき測定された基準テンプレート９ａの形状または座標値と、前記特徴点の形状または座標値とを比較することにより求められる（Ｓ２４０）と良い。
【００１３】
好ましくは、前記電子線測定装置または電子線観察装置において、例えば図８に示すように、基準テンプレート９ａの特徴点は、少なくとも２種類の高さに関連付けて設けられている。また、例えば図１、図２０に示すように、レンズ歪補正パラメータ取得部３６は、前記電子光学系のレンズ歪を補正するレンズ歪補正パラメータを取得し、画像修正部３０は、更に前記レンズ歪補正パラメータを用いて、前記複数傾斜角度での検出データに含まれるレンズ歪を矯正すると良い。
【００１４】
好ましくは、前記電子線測定装置または電子線観察装置において、例えば図３に示すように、基準テンプレート９ａは、平面チャートで構成されている。また、例えば図１、図２０に示すように、基準テンプレート９ａは、少なくとも試料傾斜部５により試料ホルダ３と照射電子線７とを相対的に傾斜させてステレオ画像を取得する傾斜に加えて、異なる傾斜にも設定されるように構成され、電子線検出部４は、前記傾斜における試料９のステレオ画像を取得し、補正係数演算部３８は、当該ステレオ画像に基づき、補正係数記憶部３２に記憶する補正係数を演算する構成とすると良い。
【００１５】
上記目的を達成する本発明の電子線測定方法は、例えば図１、図９、図１３に示すように、電子線源１から放射される電子線７を試料９に照射する電子光学系２と、試料９を保持する試料ホルダ３、試料ホルダ３と照射電子線７とを相対的に傾斜させ、ステレオ画像を取得する状態を形成する試料傾斜部５と、試料９から放出される電子線を検出する電子線検出部４とを備える電子線装置１０と接続される電子線測定装置２０を用いて、試料９の形状を測定する為の電子線測定方法であって、次のステップを有している。即ち、予め記憶された試料傾斜部５により試料を傾斜させる傾斜面に対する、基準傾斜角における補正係数を補正係数記憶部３２に記憶しておく記憶ステップ（図９；Ｓ２４０）と、試料ホルダ３と照射電子線７とが第１の相対的傾斜角度をなす状態において、電子線検出部４で第１の検出データを検出する第１のデータ検出ステップ（図１３；Ｓ３１０）と、試料ホルダ３と照射電子線７とが第２の相対的傾斜角度をなす状態において、電子線検出部４で第２の検出データを検出する第２のデータ検出ステップ（図１３；Ｓ３１０）と、前記第1及び第２のデータ検出ステップで求めた検出データに基づき、概略の試料９の形状または座標値を求める概略測定ステップ（図１３；Ｓ３２０）と、概略測定ステップで求められた試料９の形状または座標値に基づいて、補正係数記憶部３２から対応する補正係数を読み出して画像を修正する画像修正ステップ（図１３；Ｓ３３０）と、画像修正ステップで修正されたステレオ画像に基づき試料９の形状または座標値を求める精密測定ステップ（図１３；Ｓ３５０）とをコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００１６】
上記目的を達成する本発明の電子線観察方法は、例えば図１、図９、図１９に示すように、電子線源１から放射される電子線７を試料９に照射する電子光学系２と、試料９を保持する試料ホルダ３、試料ホルダ３と照射電子線７とを相対的に傾斜させ、ステレオ画像を取得する状態を形成する試料傾斜部５と、試料９から放出される電子線を検出する電子線検出部４とを備える電子線装置１０と接続される電子線測定装置２０を用いて、試料９の形状を観察する為の電子線観察方法であって、次のステップを有している。即ち、予め記憶された試料傾斜部５により試料を傾斜させる傾斜面に対する、基準傾斜角における補正係数を補正係数記憶部３２に記憶しておく記憶ステップ（図９；Ｓ２４０）と、電子線検出部４により生成された画像に相当する出力に基づき、試料の概略の形状または座標値を求める概略測定ステップ（図１９；Ｓ５４０）と、前記概略測定ステップで求められた試料９の形状または座標値に基づいて、補正係数記憶部３２から対応する補正係数を読み出して、前記画像を修正する画像修正ステップ（図１９；Ｓ５５０）と、画像修正ステップで修正された画像を表示する画像表示ステップ（図１９；Ｓ５６０）とをコンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の電子線測定装置及び方法によれば、画像修正部を用いて、試料の概略の形状または座標値に基づいて、補正係数記憶部に記憶される補正係数であって、試料傾斜部により試料を傾斜させる傾斜面に対する、基準傾斜角における前記補正係数を用いて、試料傾斜部の傾斜角に応じてステレオ画像を修正する構成としているので、試料の傾斜角や高さに依存することなく、精度のよい試料の三次元画像計測が行なえる。
【００１８】
また、本発明の電子線観察装置及び方法によれば、画像修正部を用いて、概略座標測定部で求められた試料の形状または座標値に基づいて、補正係数記憶部に記憶される補正係数であって、試料傾斜部により試料を傾斜させる傾斜面に対する、基準傾斜角における前記補正係数を用いて、試料傾斜部の傾斜角に応じてステレオ画像を修正する構成としているので、試料の傾斜角や高さに依存することなく、精度のよい三次元画像を用いて試料の観察が行なえる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
[原理]
以下、図面を用いて本発明の原理を説明する。図２は、電子線装置において、電子線が試料又は基準テンプレートに入射する相対的な入射角度の説明図である。図３は、基準テンプレートに配置されたターゲットの分布を説明する図である。基準テンプレート９ａは、図３に示すように、正確に計測された複数のターゲットが配置されている。ここで、ターゲットは、計測基準点や特徴点とも言われるもので、基準テンプレート９ａの表面に視認容易に形成されたマークをいう。基準テンプレート９ａは、電子線装置１０の試料ホルダ３に載置されて、図２に示すように、電子線７が基準テンプレート９ａに入射する角度を相対的に調整して、各入射角度での基準テンプレート９ａの画像を電子線測定装置２０によって取得する。
【００２０】
図２に示すように、試料ホルダ３を任意の角度で傾斜させる場合には、ホルダ水平軸は試料ホルダ３の回転軸と一致する。電子線７を傾斜させる場合には、例えば試料ホルダ３の基準点を含む傾斜中心軸を水平軸とする。水平軸から厚さｔだけ離れた水平破線ｂは、試料ホルダ３に載置された基準テンプレート９ａの表面を表している。ここで、基準テンプレート９ａの厚さをｔとする。
【００２１】
電子線測定装置２０は、各傾斜角度毎に、基準テンプレート画像上のターゲット位置を取得し、基準テンプレート高さ方向の歪を取り除く為の補正係数を取得する。次に、基準テンプレートに代わる試料９を試料ホルダ３に置いて、任意の傾斜角度で試料９を被写体として、試料９の画像を電子線測定装置２０によって取得する。
【００２２】
次に、電子線測定装置２０は、試料９の概略高さと位置から、試料９の画像を修正する。即ち、被写体（試料９）の概略高さと位置から、電子線測定装置２の補正用に使用した基準テンプレート９ａの各傾斜角度がわかり、当該傾斜角度における画像の歪パターンにより、当該傾斜角度での被写体各部における画像歪を算出することができる。被写体各部における画像歪の算出は、各被写体ごとに全体に関して計算しながら行なわれ、次にこの画像歪を補償するように試料９の画像を補正する。もしくは、電子線測定装置２０の各高さ（空間）における画像歪パターンとして計算し、この画像歪パターンを電子線測定装置２０のメモリ上に記憶させてもよい。すなわち、図３に示すような基準テンプレート９ａのターゲットの位置情報を用いて、各傾斜角度における基準テンプレート９ａのターゲットの歪係数を取得することができる。
【００２３】
図４は、水平状態の試料ホルダ３に被写体を載せた状態を説明する側面図、図５は傾斜状態の試料ホルダ３に被写体を載せた状態を説明する側面図である。図４に示すように、計測したい被写体９を試料ホルダ３に載せたとき、その試料９の概略位置と高さ（点Ｐ、点Ｐ’）が測定できれば、その試料９の位置と高さに応じた補正量、すなわち傾斜角（θ１、θ２）とその傾斜角での歪補正量がわかる。すなわち、点Ｐ、点Ｐ’の位置は、例えば試料ホルダ３の回転軸Ｏからの距離｛ｌ１、（ｌ１＋ｌ２）｝と高さ｛ｌ１ｘｔａｎθ１、（ｌ１＋ｌ２）ｘｔａｎθ２｝を測定できれば、これらに相当する補正用傾斜角がわかるので、その傾斜角上での位置から画像歪を算出して補正すればよい。
【００２４】
なお、図４の場合は試料９を載せる試料ホルダ３の水平角が０度であるが、図５の場合のように試料ホルダ３の軸が傾斜θ０していても、同様に試料９の位置と高さにより、そこに相当する傾斜角（θ１０、θ２０）および位置（点Ｐ０、点Ｐ０’）から歪補正量を計算することが可能となる（図５）。すなわち水平位置に写像して座標、高さを求めれば、その試料９の高さに応じた補正を行うことができる。図６は試料９の高さｈに対する補正の一例を説明する図で、（Ａ）は試料ホルダ３単体、（Ｂ）は試料ホルダ３と載置された基準テンプレート９ａを示している。即ち、電子線装置１０に試料ホルダ３を上下スライドさせる機構を設けることによって、画像を得ようとする試料９の高さを基準テンプレート９ａの高さと同一とすることで、画像歪を取り除くことができる。
【００２５】
基準テンプレート９ａが、例えば図６（Ｂ）に示すような立体の場合は、基準テンプレート９ａの高さ分は、複数の角度で平面基準テンプレート画像を取得したのと同じ効果となる。すなわち、その傾斜角における立体基準テンプレート９ａのそれぞれの高さにおける基準ターゲットによって、高さ方向の画像歪が計算できる。そこで、計算された高さ方向の画像歪値を、試料ホルダ３の回転軸Ｏからの距離を用いて、立体基準テンプレート９ａの基準水平高さから換算した高さ方向に換算すれば、高さ方向の空間の補正が可能となる。すなわち、テンプレートの高さ分は歪補正係数の取得が可能となるので、傾斜角度を粗くすることが可能である。
【００２６】
図７は試料９の高さｈに対する補正の他の一例を説明する図である。試料ホルダ３に載置された試料９に関しては、各傾斜角度θにおける高さ補正が可能となる。そこで、その角度において空間補正を施し、それぞれの角度における高さの歪補正係数を記憶させてもよい。この場合は、各傾斜軸方向の空間の補正が行なえるので、この状態で画像を修正して三次元計測を行ってもよい。図８は、傾斜状態の試料ホルダ３に立体的な基準テンプレート９ａを載せた場合の、高さｈに対する補正の他の例を説明する図である。基準テンプレート９ａが立体的な場合であって、傾斜状態の試料ホルダ３に載置されている場合には、基準テンプレート９ａのターゲットは多様な高さに存在している。そこで、傾斜状態の試料ホルダ３を更に傾斜させる場合にも、傾斜させる間隔が粗くても、正確に各傾斜軸方向の空間の補正が行なえる。
【実施例１】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を図面により説明する。図１は本発明の実施例１を説明する構成ブロック図で、対象物を保持するホルダの回転角を調整して対象物の傾斜角を調整することで、ステレオ画像を得る場合を示している。図において、像形成光学系としての電子線装置１０（走査型顕微鏡）は、電子線７を放射する電子線源１、電子線（ビーム）７を対象物９に照射する電子光学系２、対象物９を傾斜可能に保持する試料ホルダ３、電子光学系２の倍率を変える倍率変更部６、倍率変更部６に電力を供給する走査電源６ａ、電子線７を検出する検出器４、試料ホルダ３を傾斜制御する傾斜制御部５としてのホルダ傾斜制御部５ｂ、対象物９から出射される二次電子のエネルギを減衰させて検出器４に反射させる２次電子変換ターゲット８を備えている。なお、電子線７を傾斜制御する傾斜制御部５としてのビーム傾斜制御部５ａは、実施例１で用いないが、後で説明する実施例４で用いる。
【００２８】
電子光学系２は、電子線源１から放射された電子線７の電子流密度、開き角、照射面積等を変えるコンデンサレンズ２ａ、電子線７の試料面上の入射角度を制御する偏向レンズ２ｂ、細かく絞られた電子線７を偏向して試料面上を二次元的に走査させる走査レンズ２ｃ、最終段縮小レンズの働きと共に試料面上での入射プローブの焦点合わせを行う対物レンズ２ｄを備えている。倍率変更部６の倍率変更命令に従って、走査レンズ２ｃにより電子線７を走査する試料面上の領域が定まる。ビーム傾斜制御部５ｂは試料ホルダ３に傾斜制御信号を送り、試料ホルダ３と照射電子線７とが第１の相対的傾斜角度をなす第１の姿勢の試料ホルダ３Ｌと、第２の相対的傾斜角度をなす第２の姿勢の試料ホルダ３Ｒとで切替えている。
【００２９】
第１の姿勢の試料ホルダ３Ｌに載置される対象物９の三次元座標系ＣＬは、電子線装置１０側を固定座標系として表すと、（ＸＬ，ＹＬ，ＺＬ）となる。また、第２の姿勢の試料ホルダ３Ｒに載置される対象物９の三次元座標系ＣＲは、電子線装置１０側を固定座標系として表すと、（ＸＲ，ＹＲ，ＺＲ）となる。なお、ホルダ傾斜制御部５ｂによる試料ホルダ３と照射電子線７の相対的傾斜角度は、ここでは右側上がりＲと左側上がりＬの二通りに切替えて設定する場合を図示しているが、２段に限らず多段に設定してよいが、ステレオの検出データを得る為には最小２段必要である。対象物９の三次元座標系として、例えばヨー軸、ピッチ軸、ロール軸を設定した場合に、ヨー軸がＺ軸、ピッチ軸がＸ軸、ロール軸がＹ軸に対応する。
【００３０】
対象物９は、例えばシリコン半導体やガリウム・ヒ素半導体のような半導体のチップであるが、電力用トランジスタ、ダイオード、サイリスタのような電子部品でもよく、また液晶パネルや有機ＥＬパネルのようなガラスを用いた表示装置用部品でもよい。典型的な走査型顕微鏡の観察条件では、電子線源１は−３ｋＶ、対象物９は−２．４ｋＶに印加されている。対象物９から放出された二次電子は、２次電子変換ターゲット８に衝突して、エネルギが弱められて検出器４で検出される。なお、対象物９をマースポテンシャルにした場合には、二次電子は霧のように振る舞いエネルギが弱く、検出器４で直接検出することができ、２次電子変換ターゲット８は不要である。
【００３１】
電子線測定装置２０は、入射角度調整部２２、画像形成部２４、ステレオ画像保持部２６、概略座標測定部２８、画像修正部３０、補正係数記憶部３２、精密座標測定部３４、レンズ歪補正パラメータ取得部３６、補正係数演算部３８、基準テンプレートデータベース３９を備えている。
【００３２】
入射角度調整部２２は、対象物９の姿勢を第１の中立軸方向に調整して、電子線装置１０により対象物９に投影される電子線７と対象物９との相対的な入射角度を、対象物９についてステレオ画像を形成可能に調整する。即ち、入射角度調整部２２は、ホルダ傾斜制御部５ｂに制御信号を送って、対象物９の姿勢を第１の中立軸方向に調整している。更に、入射角度調整部２２は、ホルダ傾斜制御部５ｂに制御信号を送って、電子線源１から放射される電子線７の走査する基準面を調整して、ステレオ画像を形成するのに必要とされる左右画像を形成可能としている。
【００３３】
画像形成部２４は、走査レンズ２ｃにより電子線７が試料面上の領域を走査する際に、検出器４で検出される二次電子線を用いて、試料面上の画像を作成する。ステレオ画像保持部２６は、入射角度調整部２２により電子線７と対象物９との相対的な入射角度が調整された場合に、画像形成部２４を用いて電子線装置１０により対象物９に関して形成されたステレオ画像を保持するもので、画像情報を記憶する記憶装置が用いられる。
【００３４】
概略座標測定部２８は、電子線検出部４のステレオ画像に相当する出力に基づき、試料９の概略の形状または座標値を求める。画像修正部３０は、概略座標測定部２８で求められた試料の形状または座標値に基づいて、補正係数記憶部３２で記憶される補正係数を用いて、試料傾斜部５の傾斜角に応じてステレオ画像を修正する。補正係数記憶部３２は、試料傾斜部５により試料９を傾斜させる傾斜面に対する、基準傾斜角における高さ補正パラメータ等の補正係数を記憶しておく。
【００３５】
精密座標測定部３４は、画像修正部３０で修正された修正ステレオ画像に基づき、概略座標測定部２８に比較して精密な試料の形状または座標値を求める。レンズ歪補正パラメータ取得部３６は、電子光学系２のレンズ歪を補正するレンズ歪補正パラメータを取得する。補正係数演算部３８は、そのステレオ画像に基づき測定された基準テンプレート９ａの形状または座標値と、特徴点の形状または座標値とを比較することにより補正係数を求る。基準テンプレートデータベース３９は、基準テンプレート９ａに設けられているターゲット位置が記憶されている。
【００３６】
このように構成された装置における基準テンプレートの撮影画像取得処理について説明する。図９は、基準テンプレートの撮影画像取得処理を説明する流れ図である。まず、基準テンプレート９ａを試料ホルダ３に載置する（Ｓ２００）。次に、ビーム傾斜制御部５ｂによって試料ホルダ３に傾斜制御信号を送り、入射角度調整部２２により電子線７と対象物９との相対的な入射角度が調整される（Ｓ２１０）。基準テンプレート９ａが平面的なターゲット配置を有する場合には、例えば図２に示すように、電子線７と対象物９との相対的な入射角度として、複数傾斜角度を形成させて、各傾斜角度における基準テンプレート画像を取得する。
【００３７】
次に、電子線装置１０により基準テンプレート９ａの画像を撮影し、電子線測定装置２０によって基準テンプレート９ａのステレオ画像としてステレオ画像保持部２６に格納する（Ｓ２２０）。そして、電子線測定装置２０は、基準テンプレートの撮影画像取得処理として必要な画像数を取得したか判定する（Ｓ２３０）。Ｓ２３０でＮｏ、即ち必要な画像数に到達していないと判断されると、Ｓ２１０に戻って、さらに傾斜画像を得る。Ｓ２３０でＹｅｓ、即ち必要な画像数に到達していると判断されると、高さ補正パラメータ取得処理に移行する（Ｓ２４０）。
【００３８】
図１０は、高さ補正パラメータ取得処理を説明する流れ図である。まず、補正係数演算部３８は、各傾斜画像につき、ターゲット検出を行う（Ｓ２４２）。ここで、検出すべきターゲットの位置は、基準テンプレートデータベース３９に記録されているので、ターゲットの誤対応は回避可能である。そこで、以下の（ｉ）〜（ｉｖ）の方法を行えば、数点指定（自動認識）するだけで類似点があっても計測が可能となる。
【００３９】
（ｉ）：基準テンプレートデータベース３９から、基準テンプレート９ａのパターンの位置情報を読み込む。この場合、設計値やパターンの間隔等が既知であれば、併せてこれらの情報も取得する。読込まれたパターンの位置情報は、基準点座標とする。
（ｉｉ）：例えば画像認識としてテンプレートマッチング法を用いる場合には、基準画像と捜索画像上の３点以上対応する点を概略指定する。概略指定された対応点を画像座標とする。
（ｉｉｉ）：以下の式により、基準画像、捜索画像のそれぞれ各パラメータを算出する。すなわち、画像座標と対応する基準点座標を式（１）に示す二次の射影変換式に代入し、観測方程式をたてパラメータｂ１〜ｂ８を求める。
Ｘ＝（ｂ１・ｘ＋ｂ２・ｙ＋ｂ３）／（ｂ７・ｘ＋ｂ８・ｙ＋１）    （１）
Ｙ＝（ｂ４・ｘ＋ｂ５・ｙ＋ｂ６）／（ｂ７・ｘ＋ｂ８・ｙ＋１）
ここで、Ｘ，Ｙは画像座標とし、ｘ，ｙは基準点座標とする。
【００４０】
（ｉｖ）：求めたパラメータｂ１〜ｂ８により、画像上の全パターン位置を基準画像、捜索画像につき計算で求める。
（ｖ）：各パターンに対応した求められた位置の周辺について、ステレオマッチングを行い、三次元画像計測を行なう。
【００４１】
［ステレオマッチング処理］
次に、エリアベースの正規化相関係数によるマッチング法について説明する。図１１は、正規化相関係数によるマッチング法の説明図で、図中の右画像を基準画像、左画像を捜索画像とする。ここでは、Ｎ個のデータからなる基準画像中の基準データブロックをＭ、座標（Ｕ，Ｖ）を起点とする捜索画像中の捜索データブロックをＩとする。
【００４２】
正規化相関係数によるマッチング法は、捜索データブロックＩ中で基準データブロックＭのラスタ走査を行いながら、各位置での基準データブロックＭと捜索データブロックＩとの類似度を相関係数により求める方法である。ここで、ラスタ走査とは、基準データブロックＭを捜索データブロックＩの中を左から右に動かし、捜索データブロックＩの右端まで行くと下がって左端に戻り、また捜索データブロックＩを左から右に動かす走査状態をいう。相関係数値Ｒの最大の位置を探せば、捜索データブロックＩ中の基準データブロックＭと同じ場所を探す事ができる。
【００４３】
Ｍ＝Ｍ（Ｘｉ，Ｙｉ）  １≦ｉ≦Ｎ                  （２）
Ｉ＝Ｉ（Ｕ＋Ｘｉ，Ｖ＋Ｙｉ）                      （３）
とすると、正規化相関係数Ｒ（Ｕ，Ｖ）は、
Ｒ（Ｕ，Ｖ）＝（ＮＩｉＭｉ−ΣＩｉΣＭｉ）
／ＳＱＲＴ［｛ＮΣＩｉ２−（ΣＩｉ）２｝ｘ｛ＮΣＭｉ２−（ΣＭｉ）２｝］  （４）
となる。相関係数値Ｒは常に−１から＋１までの値をとる。相関係数値Ｒが＋１の場合には、テンプレートと探索画像が完全に一致した事になる。
【００４４】
図１０に戻り、補正係数演算部３８は、ターゲット検出を行った検出点に対して、平行投影のキャリブレーション法や最小二乗近似、もしくはアフィン変換等でそのモデル化パラメータを計算する（Ｓ２４４）。アフィン変換の場合には、例えば次の関係式（５）を用いる。
ｘ’＝ｂ１ｘ＋ｂ２ｙ＋ｂ３        （５）
ｙ’＝ｂ４ｘ＋ｂ５ｙ＋ｂ６
図１２は、平行投影法における地上座標（対象座標）と画像座標の説明図である。電子線装置１０では電子線７の性質上、対象物９の画像は平行投影法として得られる。そして、Ｓ２４２、Ｓ２４４での演算は、基準点を地上座標と画像座標で６点以上計測することにより、逐次近似解法によって算出される。
【００４５】
［平行投影のキャリブレーション法］
平行投影法の理論を適用して、電子レンズの補正モデル式を作成し、モデル化する。
【数１】
2005043286.tif 000003
ここで、ｘ、ｙは画像座標、Ｋ１、Ｋ２はスケール（縮尺）である。すると、次の式が導ける。
【数２】
2005043286.tif 000004
ここで、ＸＲ，ＹＲ，ＺＲは回転を考慮した対象座標、Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０は対象座標上で選択した原点、Ａはオリエンテーション行列である。オリエンテーション行列Ａは、例えば本出願人の提案に係る特開２００２−２７０１２７号公報の［００４１］にて説明されている。
【００４６】
［モデル化］
次に、電子レンズ系の歪曲収差をモデル化する。複数の基準点と、複数方向からの画像を得ることにより次式によって補正することが可能となる。そして、式（６）：［数１］でレンズ歪を補正したｘ、ｙ座標をｘ’、ｙ’とすれば、次の関係が成立する。
ｘ’＝ｘ＋Δｘ                      （８）
ｙ’＝ｙ＋Δｙ
ここで、ΔｘとΔｙは次式により表される。
【数３】
2005043286.tif 000005
これら計算はレンズ歪係数が未知変量として増えるので、基準点を増やし画像座標と対象座標を計測することにより、上式にあてはめて逐次近似解法によって算出される。また、レンズ歪係数は、上式ではラジアルディストーションとしているが、さらにタンジェンシャルディストーションやスパイラルディストーション、その他、必要な歪類型に対するパラメータを式に加えて係数を求めれば、それらモデル化も可能となる。
【００４７】
図１０に戻り、補正係数演算部３８は、電子線装置１０で撮影される基準テンプレート９ａ付近の空間における高さ補正パラメータを求める（Ｓ２４６）。例えば、図２で示されるように、高さｂの点においての各傾斜角度の位置を求め、その歪を補正係数記憶部３２に記憶する。高さ補正パラメータの算出を各高さにおいて行うことで、各高さにおける画像歪が求まる。この画像歪は、そのまま補正係数記憶部３２に記憶させておいてもよいし、最小二乗近似やアフィン変換などでその歪をパラメータ化させてもよい。
【００４８】
次に、図９や図１０に示す流れ図に従って求めた高さ補正パラメータを用いて、電子線装置１０で撮影される試料画像を画像修正する手順について説明する。図１３は、電子線装置１０で撮影される試料画像を画像修正する手順を説明する流れ図である。まず、被計測対象物９を試料ホルダ３に載せる（Ｓ３００）。次に、入射角度調整部２２によって試料ホルダ３を所望の角度に傾けて、被計測対象物９のステレオペア画像を取得する（Ｓ３１０）。この傾斜角度は、被計測対象物９の見たい箇所や欲しい計測精度によって決める。例えば、Ｓ３１０では、試料ホルダ３と照射電子線７とが第１の相対的傾斜角度をなす状態において、電子線検出部４で第１の検出データを検出する第１のデータ検出ステップと、試料ホルダ３と照射電子線７とが第２の相対的傾斜角度をなす状態において、電子線検出部４で第２の検出データを検出する第２のデータ検出ステップとを有している。次に、電子線測定装置２０の概略座標測定部２８を用いて、被計測対象物９の概略の三次元測定を行なう（Ｓ３２０）。
【００４９】
なお、被計測対象物９が半導体チップのような量産品である場合には、予め被計測対象物９の高さや位置情報が既知なので、既知の形状情報を電子線測定装置２０に入力してもよい。或いは、もしくは、被計測対象物９の既知形状情報と計測結果の双方を利用して、Ｓ３５０での三次元計測を行なってもよい。以下、画像より被計測対象物９の三次元計測を行なう方法について説明する。
【００５０】
［ステレオマッチング処理］
ステレオマッチング処理としては、上述の［００４１］〜［００４４］と略同一のステレオマッチング処理がなされる。更なる詳細は、特願２００２−３５１８４４号明細書に記載されているので、参照されたい。
［高さ計測］
被計測対象物９を傾斜角θ傾けて撮影する事は、電子線あるいは観察光軸傾斜機構を設けて、角度θ傾けてあてて撮影する事と同じである。図１４は、試料ホルダ３の座標系を説明する斜視図である。試料ホルダ３の座標系において、Ｙ軸が回転軸で、角度θは時計回り方向を＋方向としている。
【００５１】
図１５は電子線を被計測対象物９に照射した時の、画像と試料の関係を示す正面図である。幾何学的関係より、
左画像  Ｌｘ＝(Ｘ×cosθ＋Ｚ×sinθ)×s      （１０）
Ｌｙ＝Ｙ
右画像  Ｒｘ＝(Ｘ×cosθ−Ｚ×sinθ)×s      （１１）
Ｒｙ＝Ｙ
ｓ：分解能(1pixel)
となり、式（７）を適用して三次元の座標を求めると、以下のようになる。
Ｘ＝Ｌｘ＋Ｒｘ              （１２）
Ｚ＝Ｌｘ−Ｒｘ
Ｙ＝Ｌｙ＝Ｒｙ
式（１２）は図１６に示すように、ステレオ画像の撮影方向として、左右画像がＺ軸を挟んだ角度を持つ場合のみに有効である。次に角度に依存することなく使える式を導く。図１７は、ステレオ画像の撮影方向として、左右画像がＺ軸に対して夫々θ１、θ２傾斜している場合を示している。
【００５２】
左画像の角度はθ１、右画像の角度はθ２であるが、Ｚ軸をθ’傾けたＺ’軸を想定する。ここで、図１７のステレオ画像の左右撮影方向は、Ｚ’軸を中心として左右対称であるとする。すると、擬似的な座標（Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’）を適用することにより、画像の角度はθ’±θとなり、式（１１）を使い、さらに座標ＸＹＺに直すように、後でθ’回転させる。
Ｚ’＝((Ｌｘ−Ｒｘ)／(２×sinθ))×s    （１３）
Ｘ’＝((Ｌｘ＋Ｒｘ)／(２×cosθ))×s
Ｙ’＝Ｌｙ＝Ｒｙ
よって、次式が成立している。
Ｘ＝Ｘ’×cosθ’−Ｚ’×sinθ’        （１４）
Ｚ＝Ｘ’×sinθ’＋Ｚ’×cosθ’
Ｙ＝Ｙ’
【００５３】
図１３に戻り、電子線測定装置２０の画像修正部３０と補正係数記憶部３２とを用いて、Ｓ３２０で求められた被写体の概略位置と高さ、並びに図１０の処理手順により求められた高さ補正パラメータを用いて、レンズ歪みの修正された被計測対象物９のステレオペア画像を生成する（Ｓ３３０）。そして、電子線測定装置２０のＣＲＴのような表示装置に、生成された被計測対象物９のステレオペア画像を表示する（Ｓ３４０）。続いて、電子線測定装置２０の精密座標測定部３４とレンズ歪補正パラメータ取得部３６を用いて、被計測対象物９のステレオペア画像から被計測対象物９の三次元計測を行ない、被計測対象物９の各特長点の位置と高さを正確に求める（Ｓ３５０）。なお、Ｓ３４０で修正された画像を観察するだけで充分な用途であれば、Ｓ３５０を省略してよいが、Ｓ３５０で三次元計測処理を再度行なうことで、より正確な計測が可能となる。また、Ｓ３５０にて、ステレオマッチング処理と高さ計測処理が行なわれる点は、Ｓ３２０と同様である。
【実施例２】
【００５４】
次に、基準テンプレート９ａとして立体基準テンプレートを使用した場合を説明する。実施例１と同様の処理であるが、高さ補正パラメータを求める手順が立体基準テンプレートに適合するような処理過程となっている。図１８は、立体基準テンプレートを用いた撮影画像取得処理を説明する流れ図である。まず、立体基準テンプレート９ａを試料ホルダ３に載置する（Ｓ４００）。次に、ビーム傾斜制御部５ｂによって試料ホルダ３に傾斜制御信号を送り、入射角度調整部２２により電子線７と対象物９との相対的な入射角度が調整される（Ｓ４１０）。基準テンプレート９ａが立体基準テンプレートの場合は、図８にて説明したように、テンプレートが立体なので、傾斜角度には粗い間隔を適用してよい。また、Ｓ４１０で入射角度調整部２２が設定する傾斜角度は、被計測対象物９の計測する傾斜角度の夫々に対して高さ補正パラメータ取得処理が得られるように定める。なお、傾斜角度を細かい間隔で設定すると、被計測対象物９の計測する傾斜角度として多様な値を選定できる。
【００５５】
次に、電子線装置１０により基準テンプレート９ａの画像を撮影し、電子線測定装置２０によって立体基準テンプレートのステレオ画像としてステレオ画像保持部２６に格納する（Ｓ４２０）。そして、補正係数演算部３８は、立体基準テンプレートの傾斜画像につき、ターゲット検出を行う（Ｓ４３０）。ターゲット検出に関しては、例えばＳ２４２にて説明したステレオマッチング処理等により行なうとよい。続いて、補正係数演算部３８は、電子線装置１０で撮影される基準テンプレート９ａ付近の空間における高さ補正パラメータを求める（Ｓ４４０）。高さ補正パラメータを求める処理過程には、例えばＳ２４４で説明した平行投影のキャリブレーション法やモデル化をすると良い。そして、求められた高さ補正パラメータを、補正係数記憶部３２に記憶させる（Ｓ４５０）
【００５６】
そして、電子線測定装置２０は、立体基準テンプレートの撮影画像取得処理として必要な傾斜角度が残存しているか判定する（Ｓ４６０）。Ｓ４６０でＮｏ、即ち必要な傾斜角度が残存していると判断されると、Ｓ４１０に戻って、さらに立体基準テンプレートの傾斜画像を得る。Ｓ４６０でＹｅｓ、即ち必要な画像数に到達していると判断されると、リターンとなる。
【００５７】
次に、図１８に示す流れ図に従って求めた高さ補正パラメータを用いて、電子線装置１０で撮影される試料画像を画像修正する手順は、実施例１と同様であり、図１３に示す流れ図に従って画像修正すればよい。
【実施例３】
【００５８】
実施例３は、実施例１や実施例２で求めた高さ補正パラメータを用いて、電子線装置１０で撮影される試料画像を用いて試料を観察する手順に関する。図１９は、電子線装置１０で撮影される試料画像を用いて試料を観察する手順を説明する流れ図である。まず、被計測対象物９を試料ホルダ３に載せる（Ｓ５００）。次に、入射角度調整部２２によって試料ホルダ３を所望の角度に傾ける（Ｓ５１０）。この傾斜角度は、被計測対象物９の見たい箇所や欲しい計測精度によって決めるもので、例えば試料ホルダ３と照射電子線７とを第１及び第２の相対的傾斜角度をなす状態とする。そして、電子線測定装置２０は、被計測対象物９のステレオペア画像を取得する（Ｓ５２０）。第１及び第２の相対的傾斜角度に対応して、電子線検出部４で検出されるステレオペア画像データは、夫々第１及び第２の検出データとされる。
【００５９】
そして、概略座標測定部２８は、電子線検出部４により生成された画像に相当する出力に基づき、試料の概略の形状または座標値を求める（Ｓ５４０）。電子線検出部４により生成された画像には、例えば、被計測対象物９に対する左右画像からなるステレオ画像がある。画像修正部３０は、Ｓ５４０で求められた試料９の形状または座標値に基づいて、補正係数記憶部３２から対応する補正係数を読み出して、電子線検出部４により生成された画像を修正する（Ｓ５５０）。そして、電子線測定装置２０は、Ｓ５５０で修正された画像を表示装置（図示せず）に表示する（Ｓ５６０）。実施例３では、電子線装置１０で撮影される試料画像がＳ５５０により画像修正されるので、正確な被計測対象物９のステレオ画像が得られる。
【実施例４】
【００６０】
図２０は、本発明の実施例４を説明する構成ブロック図である。実施例１では、ステレオ画像を得る場合に、ホルダを傾斜させていたが、実施例４では走査型顕微鏡の電子線を偏向させてステレオ画像を得る場合を示している。ここでは、図２０において、図１と共通する構成要素について同一符号を付して説明を省略する。ここでは、電子線７を傾斜制御する傾斜制御部５としてのビーム傾斜制御部５ａが設けられている。ビーム傾斜制御部５ａは偏向レンズ２ｂに傾斜制御信号を送り、試料ホルダ３と照射電子線７とが第１の相対的傾斜角度をなす電子線７Ｒと、第２の相対的傾斜角度をなす電子線７Ｌとで切替えている。なお、ビーム傾斜制御部５ａによる試料ホルダ３と照射電子線７の相対的傾斜角度は、２個に限らず多段に設定してよいが、ステレオの検出データを得る為には最小２個必要である。
【００６１】
なお、上記実施の形態においては、対象物の姿勢を調整する傾斜軸方向として単一の中立軸方向に調整する場合を示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、傾斜軸方向は複数選択しても良い。傾斜軸方向として複数の方向を用いると、さまざまな方向にも補正が可能となり、精度のよい三次元計測が可能となる。
【００６２】
また、上記実施の形態においては、画像修正部は概略座標測定部で測定された試料の概略の形状または座標値に基づいて画像修正を行なう場合を示しているが、例えば請求項２に記載の電子線測定装置においては、概略座標測定部に代えて試料の設計データのような外部情報を試料の概略の形状または座標値として画像修正部に付与しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
以上説明したように、本発明の電子線測定装置及び電子線測定方法は、画像修正部を用いて、概略座標測定部で求められた試料の形状または座標値に基づいて、補正係数記憶部に記憶される補正係数であって、試料傾斜部により試料を傾斜させる傾斜面に対する、基準傾斜角における前記補正係数を用いて、試料傾斜部の傾斜角に応じてステレオ画像を修正する構成としているので、電子顕微鏡で撮像された試料画像を用いて、試料の三次元計測を精度よく行なう用途に適している。また、本発明の電子線観察装置及び電子線観察方法は、電子顕微鏡で撮像された試料画像を用いて、試料を正確に三次元的に観察する用途にも適している。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施例１を説明する全体構成ブロック図である。
【図２】電子線装置において、電子線が試料又は基準テンプレートに入射する相対的な入射角度の説明図である。
【図３】基準テンプレートに配置されたターゲットの分布を説明する図である。
【図４】水平状態の試料ホルダ３に被写体を載せた状態を説明する側面図である。
【図５】傾斜状態の試料ホルダ３に被写体を載せた状態を説明する側面図である。
【図６】試料９の高さｈに対する補正の一例を説明する図である。
【図７】試料９の高さｈに対する補正の他の一例を説明する図である。
【図８】傾斜状態の試料ホルダ３に立体的な基準テンプレート９ａを載せた場合の、高さｈに対する補正の他の例を説明する図である。
【図９】基準テンプレートの撮影画像取得処理を説明する流れ図である。
【図１０】高さ補正パラメータ取得処理を説明する流れ図である。
【図１１】正規化相関係数によるマッチング法の説明図である。
【図１２】平行投影法における地上座標と画像座標の説明図である。
【図１３】電子線装置１０で撮影される試料画像を画像修正する手順を説明する流れ図である。
【図１４】試料ホルダ３の座標系を説明する斜視図である。
【図１５】電子線を被計測対象物９に照射した時の、画像と試料の関係を示す正面図である。
【図１６】左右画像がＺ軸を挟んだ角度を持つ場合のステレオ画像の撮影方向の説明図である。
【図１７】ステレオ画像の撮影方向として、左右画像がＺ軸に対して夫々θ１、θ２傾斜している場合を示している。
【図１８】本発明の実施例２における立体基準テンプレートを用いた撮影画像取得処理を説明する流れ図である。
【図１９】本発明の実施例３における電子線装置１０で撮影される試料画像を用いて、試料を観察する手順を説明する流れ図である。
【図２０】本発明の実施例４を説明する構成ブロック図である。
【符号の説明】
【００６５】
９  試料（被計測対象物）
９ａ  基準テンプレート
１０  電子線装置
２０  電子線測定装置
２２  入射角度調整部
２４  画像形成部
２６  ステレオ画像保持部
２８  概略座標測定部
３０  画像修正部
３２  補正係数記憶部
３４  精密座標測定部
３６  レンズ歪補正パラメータ取得部
３８  補正係数演算部
３９  基準テンプレートデータベース
【図１】
2005043286.tif 000006
【図２】
2005043286.tif 000007
【図３】
2005043286.tif 000008
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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