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技術 画像評価方法および荷電粒子ビーム装置

出願人 日本電子株式会社
発明者 倉本建
出願日 2014年11月7日 (6年0ヶ月経過) 出願番号 2014-227191
公開日 2016年5月23日 (4年6ヶ月経過) 公開番号 2016-091893
状態 特許登録済
技術分野 電子顕微鏡2 電子顕微鏡(3) 荷電粒子線装置
主要キーワード EDS検出器 ピクセル量 比較用画像 デュアルビーム 補正用マーク ドリフト補正 断面加工 連続撮影処理
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年5月23日)のものです。
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図面 (16)

課題

パターンマッチングに使用するテンプレート画像の評価を行うことができる画像評価方法を提供する。

解決手段

本発明に係る画像評価方法は、基準画像の領域の一部を指定してテンプレート画像を取得するテンプレート画像取得工程と、基準画像におけるテンプレート画像の位置を、第1方向に第1移動量だけ移動させて第1比較画像を取得する第1比較画像取得工程(ステップS101)と、テンプレート画像と第1比較画像とをパターンマッチングして、テンプレート画像の評価を行う第1評価工程(ステップS103)と、基準画像におけるテンプレート画像の位置を、第1方向と直交する第2方向に第2移動量だけ移動させて第2比較画像を取得する第2比較画像取得工程(ステップS106)と、テンプレート画像と第2比較画像とをパターンマッチングして、テンプレート画像の評価を行う第2評価工程(ステップS108)と、を含む。

概要

背景

例えば、FIB−SEM(FIB機能を付加した走査電子顕微鏡)を用いた3次元画像再構築や、エネルギー分散X線分析波長分散型X線分析、電子線後方散乱回折法等を行う際には、電子顕微鏡を用いて長時間にわたって連続的に画像を取得したり分析結果のデータを蓄積したりしなければならない。

このような分析や、観察、加工を行う際には、データ取得が長期的であること、特に、FIB−SEMの場合、試料を加工する破壊検査であるため、失敗が許されず電子線照射領域を一定に保つ技術が必要となる。電子線照射領域を一定に保つための手法の一つとして、パターンマッチングを用いて電子線照射位置を補正する手法が知られている。

例えば、特許文献1には、FIB−SEMを用いて3次元画像を再構築する際にあらかじめ集束イオンビームを利用して補正用マークを形成し、当該補正用マークを基準としてパターンマッチングを行い、照射位置を補正する技術が開示されている。

具体的には、FIBを利用して補正用マークを試料に形成し、FIBにより試料をエッチング加工して断面を露出させた後に、当該露出させた断面を補正用マークが視野に含まれるようにSEM観察して断面像を取得する。そして、補正用マークを基準としてパターンマッチングにより照射位置を補正した後に、再びFIBにより試料を加工して断面を露出させ、SEM観察を行う。これを繰り返すことにより、ドリフトの影響が低減された複数の断面像を取得することができる。したがって、複数の断面像を正確に重ね合わせて3次元画像の再構築を行うことができる。

パターンマッチングは、例えば、あらかじめ取得された画像(基準画像)の一部をテンプレート画像とし、その後に同一の観察条件加速電圧倍率など)で撮影された画像との間で、テンプレート画像のずれの大きさやずれの方向を比較することで行われる。

概要

パターンマッチングに使用するテンプレート画像の評価を行うことができる画像評価方法を提供する。本発明に係る画像評価方法は、基準画像の領域の一部を指定してテンプレート画像を取得するテンプレート画像取得工程と、基準画像におけるテンプレート画像の位置を、第1方向に第1移動量だけ移動させて第1比較画像を取得する第1比較画像取得工程(ステップS101)と、テンプレート画像と第1比較画像とをパターンマッチングして、テンプレート画像の評価を行う第1評価工程(ステップS103)と、基準画像におけるテンプレート画像の位置を、第1方向と直交する第2方向に第2移動量だけ移動させて第2比較画像を取得する第2比較画像取得工程(ステップS106)と、テンプレート画像と第2比較画像とをパターンマッチングして、テンプレート画像の評価を行う第2評価工程(ステップS108)と、を含む。

目的

したがって、このようなマッチングの手法に精通し経験が豊富ユーザー等でなくても、また実際に連続的に画像を取得してパターンマッチングを行わなくても、パターンマッチングに使用するテンプレート画像が適切か否かの評価を行うことができる評価方法が望まれている

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

荷電粒子ビーム装置におけるパターンマッチングに使用するテンプレート画像画像評価方法であって、基準画像の領域の一部を指定して前記テンプレート画像を取得するテンプレート画像取得工程と、前記基準画像における前記テンプレート画像の位置を、第1方向に第1移動量だけ移動させて第1比較画像を取得する第1比較画像取得工程と、前記テンプレート画像と前記第1比較画像とをパターンマッチングして、前記テンプレート画像の評価を行う第1評価工程と、前記基準画像における前記テンプレート画像の位置を、前記第1方向と直交する第2方向に第2移動量だけ移動させて第2比較画像を取得する第2比較画像取得工程と、前記テンプレート画像と前記第2比較画像とをパターンマッチングして、前記テンプレート画像の評価を行う第2評価工程と、を含む、画像評価方法。

請求項2

請求項1において、前記第1評価工程では、パターンマッチングにより前記基準画像における前記テンプレート画像の位置と前記第1比較画像における前記テンプレート画像の位置との間のずれ量を求め、当該ずれ量と前記第1移動量との比から、前記テンプレート画像の評価を行い、前記第2評価工程では、パターンマッチングにより前記基準画像における前記テンプレート画像の位置と前記第2比較画像における前記テンプレート画像の位置との間のずれ量を求め、当該ずれ量と前記第2移動量との比から、前記テンプレート画像の評価を行う、画像評価方法。

請求項3

請求項1または2において、前記第1比較画像取得工程では、前記荷電粒子ビーム装置において観察視野を移動させて撮影を行うことで前記第1比較画像を取得し、前記第2比較画像取得工程では、前記荷電粒子ビーム装置において観察視野を移動させて撮影を行うことで前記第2比較画像を取得する、画像評価方法。

請求項4

請求項1または2において、前記第1比較画像取得工程では、前記基準画像に対して画像処理を行うことにより視野を移動させて前記第1比較画像を取得し、前記第2比較画像取得工程では、前記基準画像に対して画像処理を行うことにより視野を移動させて前記第2比較画像を取得する、画像評価方法。

請求項5

荷電粒子ビーム装置におけるパターンマッチングに使用するテンプレート画像の画像評価方法であって、基準画像の領域の一部を指定して前記テンプレート画像を取得するテンプレート画像取得工程と、前記基準画像における前記テンプレート画像の位置を、第1方向に第1移動量だけ移動させ、かつ、前記第1方向と直交する第2方向に第2移動量だけ移動させて比較画像を取得する比較画像取得工程と、前記テンプレート画像と前記比較画像とをパターンマッチングして、前記テンプレート画像の評価を行う評価工程と、を含む、画像評価方法。

請求項6

請求項5において、前記評価工程では、パターンマッチングにより前記基準画像における前記テンプレート画像の位置と前記比較画像における前記テンプレート画像の位置との間の前記第1方向のずれ量および前記第2方向のずれ量を求め、前記第1方向のずれ量と前記第1移動量との比、および前記第2方向のずれ量と前記第2移動量との比の少なくとも一方から、前記テンプレート画像の評価を行う、画像評価方法。

請求項7

請求項5または6において、前記比較画像取得工程では、前記荷電粒子ビーム装置において観察視野を移動させて撮影を行うことで前記比較画像を取得する、画像評価方法。

請求項8

請求項5または6において、前記比較画像取得工程では、前記基準画像に対して画像処理を行うことにより視野を移動させて前記比較画像を取得する、画像評価方法。

請求項9

試料荷電粒子ビーム照射して画像を取得する荷電粒子ビーム装置であって、基準画像の領域の一部を指定して得られたテンプレート画像、前記基準画像における前記テンプレート画像の位置を第1方向に第1移動量だけ移動させた第1比較画像、および前記基準画像における前記テンプレート画像の位置を前記第1方向と直交する第2方向に第2移動量だけ移動させた第2比較画像を取得する画像取得部と、前記テンプレート画像と前記第1比較画像および前記テンプレート画像と前記第2比較画像の少なくとも一方をパターンマッチングして、前記テンプレート画像の評価を行う評価部と、を含む、荷電粒子ビーム装置。

請求項10

請求項9において、前記評価部は、パターンマッチングにより前記基準画像における前記テンプレート画像の位置と前記第1比較画像における前記テンプレート画像の位置との間のずれ量を求め、当該ずれ量と前記第1移動量との比から、前記テンプレート画像の評価を行い、パターンマッチングにより前記基準画像における前記テンプレート画像の位置と前記第2比較画像における前記テンプレート画像の位置との間のずれ量を求め、当該ずれ量と前記第2移動量との比から、前記テンプレート画像の評価を行う、荷電粒子ビーム装置。

請求項11

請求項9または10において、前記第1比較画像および前記第2比較画像は、観察視野を移動させて撮影を行うことで得られた画像である、荷電粒子ビーム装置。

請求項12

請求項9または10において、前記第1比較画像および前記第2比較画像は、前記基準画像に対して画像処理を行うことにより視野を移動させた画像である、荷電粒子ビーム装置。

請求項13

試料に荷電粒子ビームを照射して画像を取得する荷電粒子ビーム装置であって、基準画像の領域の一部を指定して得られたテンプレート画像、および前記基準画像における前記テンプレート画像の位置を第1方向に第1移動量だけ移動させ、かつ、前記第1方向に直交する第2方向に第2移動量だけ移動させた比較画像を取得する画像取得部と、前記テンプレート画像と前記比較画像とをパターンマッチングして、前記テンプレート画像の評価を行う評価部と、を含む、荷電粒子ビーム装置。

請求項14

請求項13において、前記評価部は、パターンマッチングにより前記基準画像における前記テンプレート画像の位置と前記比較画像における前記テンプレート画像の位置との間の前記第1方向のずれ量および前記第2方向のずれ量を求め、前記第1方向のずれ量と前記第1移動量との比、および前記第2方向のずれ量と前記第2移動量との比の少なくとも一方から、前記テンプレート画像の評価を行う、荷電粒子ビーム装置。

請求項15

請求項13または14において、前記比較画像は、観察視野を移動させて撮影を行うことで得られた画像である、荷電粒子ビーム装置。

請求項16

請求項13または14において、前記比較画像は、前記基準画像に対して画像処理を行うことにより視野を移動させて得られた画像である、荷電粒子ビーム装置。

技術分野

0001

本発明は、画像評価方法および荷電粒子ビーム装置に関する。

背景技術

0002

例えば、FIB−SEM(FIB機能を付加した走査電子顕微鏡)を用いた3次元画像再構築や、エネルギー分散X線分析波長分散型X線分析、電子線後方散乱回折法等を行う際には、電子顕微鏡を用いて長時間にわたって連続的に画像を取得したり分析結果のデータを蓄積したりしなければならない。

0003

このような分析や、観察、加工を行う際には、データ取得が長期的であること、特に、FIB−SEMの場合、試料を加工する破壊検査であるため、失敗が許されず電子線照射領域を一定に保つ技術が必要となる。電子線照射領域を一定に保つための手法の一つとして、パターンマッチングを用いて電子線照射位置を補正する手法が知られている。

0004

例えば、特許文献1には、FIB−SEMを用いて3次元画像を再構築する際にあらかじめ集束イオンビームを利用して補正用マークを形成し、当該補正用マークを基準としてパターンマッチングを行い、照射位置を補正する技術が開示されている。

0005

具体的には、FIBを利用して補正用マークを試料に形成し、FIBにより試料をエッチング加工して断面を露出させた後に、当該露出させた断面を補正用マークが視野に含まれるようにSEM観察して断面像を取得する。そして、補正用マークを基準としてパターンマッチングにより照射位置を補正した後に、再びFIBにより試料を加工して断面を露出させ、SEM観察を行う。これを繰り返すことにより、ドリフトの影響が低減された複数の断面像を取得することができる。したがって、複数の断面像を正確に重ね合わせて3次元画像の再構築を行うことができる。

0006

パターンマッチングは、例えば、あらかじめ取得された画像(基準画像)の一部をテンプレート画像とし、その後に同一の観察条件加速電圧倍率など)で撮影された画像との間で、テンプレート画像のずれの大きさやずれの方向を比較することで行われる。

先行技術

0007

特開2008−270073号公報

発明が解決しようとする課題

0008

しかしながら、どのような画像がテンプレートとして適切か否かは、マッチングの手法によるところが大きく、マッチングの手法に精通し経験が豊富ユーザーでなければ、その判断は難しい。テンプレートが適切でない場合、比較用画像に対するパターンマッチングを正確に行うことができずに、画像間のずれの大きさやずれの方向を正確に求めることができない。

0009

そのため、従来、テンプレート画像が適切か否かの評価は、実際に連続的に画像を取得してパターンマッチングを行うことで行わなければならなかった。このとき、ユーザーはパターンマッチングが正確に行われて装置が正常に動作するかを常に監視していなければならず負担が大きい。

0010

したがって、このようなマッチングの手法に精通し経験が豊富なユーザー等でなくても、また実際に連続的に画像を取得してパターンマッチングを行わなくても、パターンマッチングに使用するテンプレート画像が適切か否かの評価を行うことができる評価方法が望まれている。

0011

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、パターンマッチングに使用するテンプレート画像の評価を行うことができる画像評価方法を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、パターンマッチングに使用するテンプレート画像の評価を行うことができる荷電粒子ビーム装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0012

(1)本発明に係る画像評価方法は、
荷電粒子ビーム装置におけるパターンマッチングに使用するテンプレート画像の画像評価方法であって、
基準画像の領域の一部を指定して前記テンプレート画像を取得するテンプレート画像取得工程と、
前記基準画像における前記テンプレート画像の位置を、第1方向に第1移動量だけ移動させて第1比較画像を取得する第1比較画像取得工程と、
前記テンプレート画像と前記第1比較画像とをパターンマッチングして、前記テンプレート画像の評価を行う第1評価工程と、
前記基準画像における前記テンプレート画像の位置を、前記第1方向と直交する第2方向に第2移動量だけ移動させて第2比較画像を取得する第2比較画像取得工程と、
前記テンプレート画像と前記第2比較画像とをパターンマッチングして、前記テンプレート画像の評価を行う第2評価工程と、
を含む。

0013

このような画像評価方法では、パターンマッチングに使用するテンプレート画像の評価を行うことができる。また、このような画像評価方法では、第1方向におけるテンプレート画像の評価および第2方向におけるテンプレート画像の評価を行うことができる。したがって、テンプレート画像がどの方向に特徴が少ないのかを評価することができる。

0014

(2)本発明に係る画像評価方法において、
前記第1評価工程では、パターンマッチングにより前記基準画像における前記テンプレート画像の位置と前記第1比較画像における前記テンプレート画像の位置との間のずれ量を求め、当該ずれ量と前記第1移動量との比から、前記テンプレート画像の評価を行い、
前記第2評価工程では、パターンマッチングにより前記基準画像における前記テンプレート画像の位置と前記第2比較画像における前記テンプレート画像の位置との間のずれ量を求め、当該ずれ量と前記第2移動量との比から、前記テンプレート画像の評価を行ってもよい。

0015

このような画像評価方法では、第1方向におけるテンプレート画像の評価および第2方向におけるテンプレート画像の評価を行うことができる。

0016

(3)本発明に係る画像評価方法において、
前記第1比較画像取得工程では、前記荷電粒子ビーム装置において観察視野を移動させて撮影を行うことで前記第1比較画像を取得し、
前記第2比較画像取得工程では、前記荷電粒子ビーム装置において観察視野を移動させて撮影を行うことで前記第2比較画像を取得してもよい。

0017

このような画像評価方法では、荷電粒子ビーム装置で撮影を行うことによって、第1比較画像および第2比較画像を取得することができる。

0018

(4)本発明に係る画像評価方法において、
前記第1比較画像取得工程では、前記基準画像に対して画像処理を行うことにより視野を移動させて前記第1比較画像を取得し、
前記第2比較画像取得工程では、前記基準画像に対して画像処理を行うことにより視野を移動させて前記第2比較画像を取得してもよい。

0019

このような画像評価方法では、画像処理により第1比較画像および第2比較画像を取得することができるため、例えば荷電粒子ビーム装置で撮影を行うことで第1比較画像および第2比較画像を取得する場合と比べて、撮影に係る時間や手間を省くことができ、効率よくテンプレート画像の評価を行うことができる。

0020

(5)本発明に係る画像評価方法は、
荷電粒子ビーム装置におけるパターンマッチングに使用するテンプレート画像の画像評価方法であって、
基準画像の領域の一部を指定して前記テンプレート画像を取得するテンプレート画像取得工程と、
前記基準画像における前記テンプレート画像の位置を、第1方向に第1移動量だけ移動させ、かつ、前記第1方向と直交する第2方向に第2移動量だけ移動させて比較画像を取得する比較画像取得工程と、
前記テンプレート画像と前記比較画像とをパターンマッチングして、前記テンプレート画像の評価を行う評価工程と、
を含む。

0021

このような画像評価方法では、パターンマッチングに使用するテンプレート画像の評価を行うことができる。また、このような画像評価方法では、第1方向におけるテンプレート画像の評価および第2方向におけるテンプレート画像の評価を行うことができる。したがって、テンプレート画像がどの方向に特徴が少ないのかを評価することができる。

0022

さらに、このような画像評価方法では、1つの比較画像でテンプレート画像を評価することができるため、例えば2つの比較画像でテンプレート画像を評価する場合と比べて、比較画像を取得する時間や手間を低減させることができる。

0023

(6)本発明に係る画像評価方法において、
前記評価工程では、パターンマッチングにより前記基準画像における前記テンプレート画像の位置と前記比較画像における前記テンプレート画像の位置との間の前記第1方向のずれ量および前記第2方向のずれ量を求め、前記第1方向のずれ量と前記第1移動量との比、および前記第2方向のずれ量と前記第2移動量との比の少なくとも一方から、前記テンプレート画像の評価を行ってもよい。

0024

このような画像評価方法では、第1方向におけるテンプレート画像の評価および第2方向におけるテンプレート画像の評価を行うことができる。

0025

(7)本発明に係る画像評価方法において、
前記比較画像取得工程では、前記荷電粒子ビーム装置において観察視野を移動させて撮影を行うことで前記比較画像を取得してもよい。

0026

このような画像評価方法では、荷電粒子ビーム装置で撮影を行うことによって、テンプ
レート画像を評価するための比較画像を取得することができる。

0027

(8)本発明に係る画像評価方法において、
前記比較画像取得工程では、前記基準画像に対して画像処理を行うことにより視野を移動させて前記比較画像を取得してもよい。

0028

このような画像評価方法では、画像処理により比較画像を取得することができるため、例えば荷電粒子ビーム装置で撮影を行うことで比較画像を取得する場合と比べて、撮影に係る時間や手間を省くことができ、効率よくテンプレート画像の評価を行うことができる。

0029

(9)本発明に係る荷電粒子ビーム装置は、
試料に荷電粒子ビーム照射して画像を取得する荷電粒子ビーム装置であって、
基準画像の領域の一部を指定して得られたテンプレート画像、前記基準画像における前記テンプレート画像の位置を第1方向に第1移動量だけ移動させた第1比較画像、および前記基準画像における前記テンプレート画像の位置を前記第1方向と直交する第2方向に第2移動量だけ移動させた第2比較画像を取得する画像取得部と、
前記テンプレート画像と前記第1比較画像および前記テンプレート画像と前記第2比較画像の少なくとも一方をパターンマッチングして、前記テンプレート画像の評価を行う評価部と、
を含む。

0030

このような荷電粒子ビーム装置では、パターンマッチングに使用するテンプレート画像の評価を行うことができる。また、このような荷電粒子ビーム装置では、第1方向におけるテンプレート画像の評価および第2方向におけるテンプレート画像の評価を行うことができる。したがって、テンプレート画像がどの方向に特徴が少ないのかを評価することができる。

0031

(10)本発明に係る荷電粒子ビーム装置において、
前記評価部は、
パターンマッチングにより前記基準画像における前記テンプレート画像の位置と前記第1比較画像における前記テンプレート画像の位置との間のずれ量を求め、当該ずれ量と前記第1移動量との比から、前記テンプレート画像の評価を行い、
パターンマッチングにより前記基準画像における前記テンプレート画像の位置と前記第2比較画像における前記テンプレート画像の位置との間のずれ量を求め、当該ずれ量と前記第2移動量との比から、前記テンプレート画像の評価を行ってもよい。

0032

(11)本発明に係る荷電粒子ビーム装置において、
前記第1比較画像および前記第2比較画像は、観察視野を移動させて撮影を行うことで得られた画像であってもよい。

0033

(12)本発明に係る荷電粒子ビーム装置において、
前記第1比較画像および前記第2比較画像は、前記基準画像に対して画像処理を行うことにより視野を移動させた画像であってもよい。

0034

(13)本発明に係る荷電粒子ビーム装置は、
試料に荷電粒子ビームを照射して画像を取得する荷電粒子ビーム装置であって、
基準画像の領域の一部を指定して得られたテンプレート画像、および前記基準画像における前記テンプレート画像の位置を第1方向に第1移動量だけ移動させ、かつ、前記第1方向に直交する第2方向に第2移動量だけ移動させた比較画像を取得する画像取得部と、
前記テンプレート画像と前記比較画像とをパターンマッチングして、前記テンプレート画像の評価を行う評価部と、
を含む。

0035

このような荷電粒子ビーム装置では、パターンマッチングに使用するテンプレート画像の評価を行うことができる。また、このような荷電粒子ビーム装置では、第1方向におけるテンプレート画像の評価および第2方向におけるテンプレート画像の評価を行うことができる。したがって、テンプレート画像がどの方向に特徴が少ないのかを評価することができる。

0036

さらに、このような荷電粒子ビーム装置では、1つの比較画像でテンプレート画像を評価することができるため、例えば2つの比較画像でテンプレート画像を評価する場合と比べて、比較画像を取得する時間や手間を低減させることができる。

0037

(14)本発明に係る荷電粒子ビーム装置において、
前記評価部は、パターンマッチングにより前記基準画像における前記テンプレート画像の位置と前記比較画像における前記テンプレート画像の位置との間の前記第1方向のずれ量および前記第2方向のずれ量を求め、前記第1方向のずれ量と前記第1移動量との比、および前記第2方向のずれ量と前記第2移動量との比の少なくとも一方から、前記テンプレート画像の評価を行ってもよい。

0038

(15)本発明に係る荷電粒子ビーム装置において、
前記比較画像は、観察視野を移動させて撮影を行うことで得られた画像であってもよい。

0039

(16)本発明に係る荷電粒子ビーム装置において、
前記比較画像は、前記基準画像に対して画像処理を行うことにより視野を移動させて得られた画像であってもよい。

図面の簡単な説明

0040

第1実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の構成を模式的に示す図。
基準画像の一例を模式的に示す図。
第1比較画像の一例を模式的に示す図。
第2比較画像の一例を模式的に示す図。
第1比較画像におけるテンプレート画像の移動方向および第2比較画像におけるテンプレート画像の移動方向を説明するための図。
第1実施形態に係る荷電粒子ビーム装置を用いた3次元画像再構築方法の一例を示すフローチャート
第1実施形態に係る荷電粒子ビーム装置を用いたパターンマッチングに使用するテンプレート画像の画像評価方法の一例を示すフローチャート。
第3比較画像の一例を模式的に示す図。
第1実施形態の変形例に係る荷電粒子ビーム装置を用いたパターンマッチングに使用するテンプレート画像の画像評価方法の一例を示すフローチャート。
第2実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の構成を模式的に示す図。
基準画像の一例を示すSEM像
画像処理により視野をX方向に移動させた第1比較画像の一例を示す画像。
画像処理により視野をY方向に移動させた第2比較画像の一例を示す画像。
第2実施形態に係る荷電粒子ビーム装置を用いたパターンマッチングに使用するテンプレート画像の画像評価方法の一例を示すフローチャート。
第2実施形態の変形例に係る荷電粒子ビーム装置を用いたパターンマッチングに使用するテンプレート画像の画像評価方法の一例を示すフローチャート。

実施例

0041

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

0042

1. 第1実施形態
1.1.荷電粒子ビーム装置
まず、第1実施形態に係る荷電粒子ビーム装置について図面を参照しながら説明する。図1は、第1実施形態に係る荷電粒子ビーム装置100の構成を模式的に示す図である。

0043

荷電粒子ビーム装置100は、図1に示すように、FIB(Focused Ion Beam)装置と走査電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope、SEM)とを合わせたデュアルビーム(Dual Beam、DB)装置である。荷電粒子ビーム装置100では、FIBによる試料Sの加工、およびSEMによる試料Sの撮影(観察)を行うことができる。

0044

荷電粒子ビーム装置100は、集束イオンビーム光学系10と、電子ビーム光学系20と、試料ステージ30と、二次電子検出器40と、FIB制御装置50と、SEM制御装置52と、ステージ制御装置54と、処理部60と、操作部70と、表示部72と、記憶部74と、情報記憶媒体76と、を含む。

0045

集束イオンビーム光学系10は、イオン源11と、引き出し電極12と、加速電極13と、集束レンズ14と、ビームブランキング電極15と、可変マルチアパーチャー16と、ビーム偏向電極17と、対物レンズ18と、を含んで構成されている。

0046

イオン源11は、イオンビームIBを発生させる。引き出し電極12は、イオン源11からイオンを引き出すための電極である。加速電極13は、引き出し電極12によってイオン源11から引き出されたイオンを加速する電極である。

0047

イオン源11、引き出し電極12、加速電極13によって、イオンビームIBを発生させるためのイオン銃が構成される。イオン銃では、イオン源11から引き出し電極12によって引き出されたイオンを、加速電極13で加速させることで、所定の加速電圧で加速されたイオンビームIBを放出することができる。

0048

集束レンズ14は、イオン源11(イオン銃)で発生したイオンビームIBを集束させる。集束レンズ14としては、静電レンズが用いられる。

0049

ビームブランキング電極15は、集束レンズ14によって集束されたイオンビームIBの試料Sへの照射のオンオフを制御する。

0050

可変マルチアパーチャー16は、ビームブランキング電極15で照射がオンとされたイオンビームIBの電流を選択的に制限する。

0051

ビーム偏向電極17は、可変マルチアパーチャー16によって電流が選択的に制限されたイオンビームIBを偏向する。ビーム偏向電極17によってイオンビームIBを偏向させることで、イオンビームIBで試料S上を二次元的に走査することができる。

0052

対物レンズ18は、イオンビームIBの焦点を試料S上に合わせるためのレンズである。対物レンズ18としては、静電レンズが用いられる。

0053

荷電粒子ビーム装置100では、集束イオンビーム光学系10によりイオンビームIBを試料Sに照射させることにより、試料Sを加工(エッチング加工)することができる。

0054

電子ビーム光学系20は、電子源21と、引き出し電極22と、加速電極23と、集束レンズ24と、ビームブランキング電極25と、アパーチャー26と、ビーム偏向器27と、対物レンズ28と、を含んで構成されている。

0055

電子源21は、電子線(電子ビーム)EBを発生させる。引き出し電極22は、電子源21から電子を引き出すための電極である。加速電極23は、引き出し電極22によって電子源21から引き出された電子を加速する。

0056

電子源21、引き出し電極22、加速電極23によって、電子線EBを発生させるための電子銃が構成される。電子銃では、電子源21から引き出し電極22によって引き出された電子を、加速電極23で加速させることで、所定の加速電圧で加速された電子線EBを放出することができる。なお、電子銃の構成は特に限定されず、例えば熱電子放出型や、熱電界放出型、冷陰極電界放出型などの電子銃を用いることができる。

0057

集束レンズ24は、電子源21(電子銃)で発生した電子線EBを集束させる。集束レンズ24としては、電磁レンズが用いられる。

0058

ビームブランキング電極25は、集束レンズ24によって集束された電子線EBの試料Sへの照射のオン・オフを制御する。

0059

アパーチャー26は、ビームブランキング電極25で照射がオンとされた電子線EBの電流を選択的に制限する。

0060

ビーム偏向器27は、電子線EBを偏向させて、集束レンズ24および対物レンズ28で集束された電子線EBで試料S上を走査するための部材である。

0061

対物レンズ28は、電子線EBの焦点を試料S上に合わせるためのレンズである。対物レンズ28としては、電磁レンズが用いられる。

0062

荷電粒子ビーム装置100では、電子ビーム光学系20によって電子線EBで試料Sを走査することにより、SEM像を得ることができる。

0063

試料ステージ30は、試料Sを支持する。試料ステージ30は、試料Sを水平方向(XY方向)へ2次元移動させることができる。試料ステージ30は、さらに、試料Sを回転させたり、傾斜させたりすることができる。

0064

二次電子検出器40は、イオンビームIBや電子線EBが試料Sに照射されることにより、試料Sで発生した二次電子を検出する。二次電子検出器40は、例えば、シンチレーターおよび光電子増倍管を含んで構成されている。二次電子検出器40で検出された二次電子の検出信号強度信号)は、例えば、電子線EBの走査信号と同期された画像データとして、処理部60に送られる。これにより、SEM像が得られる。

0065

FIB制御装置50は、集束イオンビーム光学系10を構成している各部11,12,
13,14,15,16,17,18を制御するための装置である。FIB制御装置50は、制御部62から送られる制御信号に基づいて、集束イオンビーム光学系10を構成している各部11,12,13,14,15,16,17,18を制御する。

0066

SEM制御装置52は、電子ビーム光学系20を構成している各部21,22,23,24,25,26,27,28を制御するための装置である。SEM制御装置52は、制御部62から送られる制御信号に基づいて、電子ビーム光学系20を構成している各部21,22,23,24,25,26,27,28を制御する。

0067

ステージ制御装置54は、試料ステージ30を制御するための装置である。ステージ制御装置54は、制御部62から送られる制御信号に基づいて、試料ステージ30を制御する。

0068

操作部70は、ユーザーによる操作に応じた操作信号を取得し、処理部60に送る処理を行う。操作部70は、例えば、ボタンキータッチパネル型ディスプレイマイクなどである。

0069

表示部72は、処理部60によって生成された画像を表示するものであり、その機能は、LCD、CRTなどにより実現できる。表示部72は、例えば、処理部60で生成されたSEM像を表示する。また、表示部72は、後述するパターンマッチングで使用するテンプレート画像の評価結果を表示する。

0070

記憶部74は、処理部60のワーク領域となるもので、その機能はRAMなどにより実現できる。記憶部74は、処理部60が各種の制御処理計算処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶している。また、記憶部74は、処理部60の作業領域として用いられ、処理部60が各種プログラムに従って実行した算出結果等を一時的に記憶するためにも使用される。記憶部74には、後述するパターンマッチングに使用するためのテンプレート画像や、第1比較画像、第2比較画像を記憶させることができる。

0071

情報記憶媒体76(コンピューターにより読み取り可能な媒体)は、プログラムやデータなどを格納するものであり、その機能は、光ディスク(CD、DVD)、光磁気ディスク(MO)、磁気ディスクハードディスク磁気テープ、或いはメモリ(ROM)などにより実現できる。処理部60は、情報記憶媒体76に格納されるプログラム(データ)に基づいて本実施形態の種々の処理を行う。情報記憶媒体76には、処理部60の各部としてコンピューターを機能させるためのプログラムを記憶することができる。

0072

処理部60は、情報記憶媒体76に記憶されているプログラムに従って、各種の制御処理や計算処理を行う。処理部60は、情報記憶媒体76に記憶されているプログラムを実行することで、以下に説明する、制御部62、画像取得部64、評価部66として機能する。処理部60の機能は、各種プロセッサ(CPU、DSP等)、ASICゲートアレイ等)などのハードウェアや、プログラムにより実現できる。なお、処理部60の少なくとも一部をハードウェア(専用回路)で実現してもよい。

0073

処理部60は、制御部62と、画像取得部64と、評価部66と、を含む。

0074

制御部62は、集束イオンビーム光学系10、電子ビーム光学系20、および試料ステージ30を制御する。制御部62は、集束イオンビーム光学系10を制御するための制御信号を生成し、当該制御信号を集束イオンビーム光学系10に送る処理を行うことで、集束イオンビーム光学系10を制御する。制御部62は、電子ビーム光学系20および試料ステージ30についても、同様の処理を行うことで、電子ビーム光学系20および試料ス
テージ30を制御する。

0075

制御部62は、集束イオンビーム光学系10、電子ビーム光学系20、および試料ステージ30を制御して、FIBによる試料Sの断面加工およびSEM観察を繰り返して3次元画像を構築するための複数の断面像(SEM像)を撮影する連続撮影処理を行うことができる。

0076

また、制御部62では、電子ビーム光学系20および試料ステージ30を制御して、第1比較画像および第2比較画像を撮影する処理を行うことができる。これらの制御部62の処理の詳細については、後述する「1.2.画像評価方法」で説明する。

0077

画像取得部64は、テンプレート画像、第1比較画像、および第2比較画像を取得する。

0078

テンプレート画像とは、パターンマッチングに使用される基準となる画像である。第1比較画像および第2比較画像は、テンプレート画像を評価するための画像である。

0079

図2は、テンプレート画像Tを含む基準画像ISの一例を模式的に示す図である。図3は、第1比較画像IC1の一例を模式的に示す図である。図4は、第2比較画像IC2の一例を模式的に示す図である。図2図4において、実線で示す外枠は、SEM像のフレームを表している。図2図4には、互いに直交する2つの軸として、X軸およびY軸を図示している。

0080

テンプレート画像Tは、図2に示すように、基準画像ISの領域の一部を指定して得られた画像である。テンプレート画像Tは、例えば、電子ビーム光学系20で試料Sを撮影して得られた基準画像IS(SEM像)の領域の一部をユーザーが任意に指定することで得られる。テンプレート画像Tおよび基準画像ISは、例えば、記憶部74に記憶される。画像取得部64は、記憶部74からテンプレート画像Tを取得する。

0081

第1比較画像IC1は、図3に示すように、基準画像ISにおけるテンプレート画像Tの位置をX方向(第1方向)に第1移動量Lxだけ移動させた画像である。すなわち、第1比較画像IC1は、基準画像ISにおけるテンプレート画像Tの位置から、テンプレート画像Tを、X方向に第1移動量Lxだけ移動させた画像である。第1比較画像IC1は、例えば、荷電粒子ビーム装置100において基準画像ISを撮影したときの観察視野から観察視野を移動させて撮影を行うことで得ることができる。

0082

第2比較画像IC2は、図4に示すように、基準画像ISにおけるテンプレート画像Tの位置をY方向(第2方向)に第2移動量Lyだけ移動させた画像である。すなわち、第2比較画像IC2は、基準画像ISにおけるテンプレート画像Tの位置から、テンプレート画像Tを、Y方向に第2移動量Lyだけ移動させた画像である。第2比較画像IC2は、例えば、荷電粒子ビーム装置100において基準画像ISを撮影したときの観察視野から観察視野を移動させて撮影を行うことで得ることができる。

0083

移動量Lx,Lyは、一定のピクセル量であることが好ましい。すなわち、観察倍率連動させて試料ステージ30による試料Sの移動量を変化させて、移動量Lx,Lyを一定のピクセル量とすることが好ましい。例えば、移動量Lx,Lyを1μm等の固定値にした場合、低い倍率では比較画像IC1,IC2の移動量Lx,Lyが小さくなってしまい、パターンマッチングの精度が悪くなってしまう。移動量Lx,Lyは、パターンマッチングの精度の観点から100ピクセル以上であることが好ましい。第1移動量Lxと第2移動量Lyとは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。

0084

図5は、第1比較画像IC1におけるテンプレート画像Tの移動方向および第2比較画像IC2におけるテンプレート画像Tの移動方向を説明するための図である。図5に示すように、テンプレート画像Tが基準画像ISのどの象限に位置しているかによって、比較画像IC1,IC2におけるテンプレート画像Tの移動方向(比較画像IC1、IC2を取得する際にテンプレート画像Tを移動させる方向)を決定する。

0085

具体的には、基準画像ISにおいてテンプレート画像Tが第1象限に位置している場合には、第1比較画像IC1におけるテンプレート画像Tの移動方向は−X方向であり、第2比較画像IC2におけるテンプレート画像Tの移動方向は−Y方向である。テンプレート画像Tが第2象限に位置している場合には、第1比較画像IC1における移動方向は−X方向であり、第2比較画像IC2における移動方向は+Y方向である。テンプレート画像Tが第3象限に位置している場合には、第1比較画像IC1における移動方向は+X方向であり、第2比較画像IC2における移動方向は−Y方向である。テンプレート画像Tが第4象限に位置している場合には、第1比較画像IC1における移動方向は+X方向であり、第2比較画像IC2における移動方向は+Y方向である。

0086

このようにテンプレート画像Tが基準画像ISのどの象限に位置しているかによって比較画像IC1,IC2を取得する際のテンプレート画像Tの移動方向を決定することにより、比較画像IC1,IC2においてテンプレート画像Tの一部が隠れてしまったりテンプレート画像Tが消えてしまったりすることを防ぐことができる。

0087

第1比較画像IC1および第2比較画像IC2は、制御部62が電子ビーム光学系20および試料ステージ30を制御することにより撮影される。比較画像IC1,IC2を撮影する際の視野の移動は、例えば、試料ステージ30を制御することにより行われてもよい。なお、比較画像IC1,IC2を撮影する際の視野の移動は、ビーム偏向器27を制御してイメージシフトにより行われてもよい。なお、イメージシフトとは、電子線EBをビーム偏向器27で偏向して視野を移動させることをいう。このようにして撮影された比較画像IC1,IC2を画像取得部64で取得する。

0088

評価部66は、テンプレート画像Tと第1比較画像IC1とをパターンマッチングして、テンプレート画像Tの評価を行う。具体的には、評価部66は、パターンマッチングにより基準画像ISにおけるテンプレート画像Tの位置と第1比較画像IC1におけるテンプレート画像Tの位置との間のずれ量を求め、当該ずれ量と第1移動量Lxとの比から、テンプレート画像Tの評価を行う。

0089

例えば、評価部66は、パターンマッチングにより第1比較画像IC1からテンプレート画像Tを検出し、第1比較画像IC1におけるテンプレート画像Tの位置情報を取得する。そして、評価部66は、第1比較画像IC1におけるテンプレート画像Tの位置情報、および基準画像ISにおけるテンプレート画像Tの位置情報から、基準画像ISと第1比較画像IC1との間のテンプレート画像Tのずれ量を求める。パターンマッチングの手法は、特に限定されず正規化相関法等の公知の手法により行われる。

0090

次に、評価部66は、求めたずれ量と第1比較画像IC1の第1移動量Lxとの比を求める。求めたずれ量をDxとすると、ずれ量Dxと第1移動量Lxとの比は、Dx/Lxで表される。理想的には、求めたずれ量Dxと第1移動量Lxは同じ値となるため、比Dx/Lxは1となる。なお、ずれ量Dxおよび第1移動量Lxの単位は、例えば、ピクセル[pixel]である。また、ずれ量Dxおよび第1移動量Lxは、その方向(正負)を考慮する必要がある。

0091

評価部66は、比Dx/Lxが所定の範囲内にある場合には、X方向において、テンプレート画像Tが適切と判定する。また、評価部66は、比Dx/Lxが所定の範囲外である場合には、X方向において、テンプレート画像Tが適切でないと判定する。

0092

判定基準となる比Dx/Lxの範囲は、任意に設定することができる。例えば、視野移動を行う機構、すなわち、試料ステージ30により視野移動、ビーム偏向器27のイメージシフトによる視野移動には誤差を伴うため、判定基準となる範囲はこの誤差に基づき決定されてもよい。例えば、視野移動を行う機構が5%の誤差を持つ場合、判定基準は、0.95≦Dx/Lx≦1.05としてもよい。すなわち、評価部66は、この不等式を満たした場合にテンプレート画像Tが適切と判定し、この不等式を満たさない場合にテンプレート画像Tが適切でないと判定する。

0093

また、評価部66は、同様に、テンプレート画像Tと第2比較画像IC2とをパターンマッチングして、テンプレート画像Tの評価を行う。具体的には、評価部66は、パターンマッチングにより基準画像ISにおけるテンプレート画像Tの位置と第2比較画像IC2におけるテンプレート画像Tの位置との間のずれ量を求め、当該ずれ量と第2移動量Lyとの比から、テンプレート画像Tの評価を行う。

0094

例えば、評価部66は、パターンマッチングにより第2比較画像IC2からテンプレート画像Tを検出し、第2比較画像IC2におけるテンプレート画像Tの位置情報を取得する。そして、評価部66は、第2比較画像IC2におけるテンプレート画像Tの位置情報、および基準画像ISにおけるテンプレート画像Tの位置情報から、基準画像ISと第2比較画像IC2との間のテンプレート画像Tのずれ量Dyを求める。次に、評価部66は、求めたずれ量Dyと第2比較画像IC2の第2移動量Lyとの比Dy/Lyを求め、比Dy/Lyが所定の範囲内にある場合には、Y方向において、テンプレート画像Tが適切と判定する。また、評価部66は、比Dy/Lyが所定の範囲外である場合には、Y方向において、テンプレート画像Tが適切でないと判定する。

0095

評価部66は、例えば、テンプレート画像Tの評価結果を、表示部72に表示させる制御を行う。評価部66は、例えば、X方向におけるテンプレート画像Tの評価結果、およびY方向におけるテンプレート画像Tの評価結果をそれぞれ表示部72に表示させる制御を行う。

0096

1.2.画像評価方法
次に、第1実施形態に係る荷電粒子ビーム装置を用いた、パターンマッチングに使用するテンプレート画像の画像評価方法について、図面を参照しながら説明する。ここでは、パターンマッチングで使用するテンプレート画像の画像評価方法を、荷電粒子ビーム装置100における3次元画像再構築を行うための連続撮影処理に適用した例について説明する。

0097

図6は、第1実施形態に係る荷電粒子ビーム装置100を用いた、3次元画像再構築を行うための連続撮影方法の一例を示すフローチャートである。

0098

まず、テンプレート画像Tを取得する(ステップS10)。

0099

テンプレート画像Tは、荷電粒子ビーム装置100で試料Sの任意の領域を撮影して得られた基準画像ISから、ユーザーが任意の領域(特徴的なパターン等を含む領域)を指定することで決定される。このようにして基準画像ISの領域の一部を指定して得られたテンプレート画像Tは、画像取得部64で取得される。

0100

次に、テンプレート画像Tを評価する画像評価処理を行う(ステップS11)。この画像評価処理については後述する。

0101

テンプレート画像Tの評価が行われた後(ステップS11の後)に、3次元画像を構築するための複数の断面像を取得するための連続撮影を開始する(ステップS12)。

0102

例えば、ユーザーが試料Sの任意の領域(撮影領域)を指定し、操作部70を介して、処理部60に連続撮影の開始を要求すると、処理部60は操作部70からの操作信号を受け付けて連続撮影処理を開始する。なお、撮影領域は、テンプレート画像Tを含まない領域であってもよいし、テンプレート画像Tを含む領域であってもよい。

0103

以下で説明する連続撮影処理(ステップS13〜ステップS19)は、処理部60によって行われる。すなわち、荷電粒子ビーム装置100では、3次元像再構築のための連続撮影が自動で行われる。

0104

制御部62は、まず、電子ビーム光学系20および試料ステージ30を制御して、試料Sの撮影領域の撮影を行う(ステップS13)。撮影されたSEM像(断面像)は、記憶部74に記憶される。

0105

次に、制御部62は、集束イオンビーム光学系10を制御して、試料Sの撮影領域をFIBによりエッチング加工する(ステップS14)。これにより、試料Sの新たな断面が露出する。

0106

次に、制御部62は、電子ビーム光学系20および試料ステージ30を制御して、パターンマッチング用の画像を撮影し、パターンマッチング用の画像(SEM像)を取得する(ステップS15)。パターンマッチング用の画像は、基準画像ISと同じ観察条件(試料Sの位置、観察倍率等)で撮影される。

0107

次に、制御部62は、テンプレート画像TとステップS15で取得したパターンマッチング用の画像と、をパターンマッチングする(ステップS16)。これにより、基準画像ISとパターンマッチング用の画像との間のテンプレート画像Tのずれ量を求めることができる。

0108

次に、制御部62は、パターンマッチングの結果に基づいて試料ステージ30を制御して、撮影視野を移動させる(ステップS17)。これにより、試料Sのドリフト等による視野ずれを補正することができ、撮影視野を前回の撮影視野(ステップS13で撮影したときの視野)に戻す(近づける)ことができる。

0109

次に、制御部62は、ステップS17においてドリフトが補正された撮影視野で試料Sの撮影領域の撮影を行う(ステップS18)。撮影されたSEM像(断面像)は、記憶部74に記憶される。

0110

次に、制御部62は、予め設定された規定回数だけステップS14〜ステップS18の処理が行われたか否かを判定する処理を行う(ステップS19)。

0111

規定回数だけ処理が行われていない場合(ステップS19でNoの場合)、制御部62は、再び、ステップS14〜ステップS19の処理を行う。

0112

規定回数だけ処理が行われた場合(ステップS19でYesの場合)、制御部62は、連続撮影処理を終了する。

0113

以上の処理により、3次元像再構築するための複数の断面像(SEM像)を撮影することができる。

0114

次に、テンプレート画像の評価を行う画像評価処理(ステップS11)について説明する。図7は、第1実施形態に係る荷電粒子ビーム装置100を用いた、パターンマッチングに使用するテンプレート画像の画像評価方法の一例を示すフローチャートである。

0115

ステップS10(図6参照)においてテンプレート画像Tが取得されると、制御部62は基準画像ISを撮影したときの観察視野から、X方向(例えば+X方向)に所定の量だけ観察視野を移動させる処理を行う(ステップS100)。これにより、基準画像ISにおけるテンプレート画像Tの位置から、テンプレート画像TをX方向に第1移動量Lxだけ移動させることができる。

0116

例えば、制御部62は、基準画像ISの撮影の後に、試料ステージ30を制御して試料Sを移動させることにより、基準画像ISを撮影したときの観察視野を移動させる。

0117

なお、制御部62は、ビーム偏向器27によるイメージシフトにより、観察視野を移動させてもよい。このことは、後述する視野を移動させる処理(ステップS104、S105,S109)においても同様である。

0118

次に、画像取得部64は、第1比較画像IC1を取得する(ステップS101)。第1比較画像IC1はステップS100の観察視野において制御部62が電子ビーム光学系20を制御して電子線EBで試料Sを走査することにより撮影される。そして、撮影された第1比較画像IC1を画像取得部64が取得する。

0119

次に、評価部66がテンプレート画像Tと第1比較画像IC1とをパターンマッチングする(ステップS102)。これにより、基準画像ISにおけるテンプレート画像Tの位置と第1比較画像IC1におけるテンプレート画像Tの位置との間のずれ量Dxを求めることができる。

0120

次に、評価部66がパターンマッチングの結果に基づいて、テンプレート画像Tが適切か否かの判定(テンプレート画像の評価)を行う(ステップS103)。評価部66は、ステップS102で求めたずれ量Dxと第1移動量Lxとの比Dx/Lxから、テンプレート画像Tの評価を行う。

0121

パターンマッチングの結果、テンプレート画像Tが適切と判定された場合(ステップS103でYesの場合)、制御部62は、試料ステージ30を制御して、ステップS100とは反対方向に(例えば−X方向に)所定の量だけ視野を移動させて、視野をもとの位置、すなわち基準画像ISを撮影した位置に戻す処理を行う(ステップS104)。

0122

次に、制御部62は、基準画像ISを撮影したときの観察視野から、Y方向(例えば+Y方向)に所定の量だけ観察視野を移動させる処理を行う(ステップS105)。これにより、基準画像ISにおけるテンプレート画像Tの位置から、テンプレート画像TをY方向に第2移動量Lyだけ移動させることができる。

0123

例えば、制御部62は、視野を戻した後に(ステップS104の後に)、試料ステージ30を制御して試料Sを移動させることにより観察視野を移動させる。

0124

次に、画像取得部64は、第2比較画像IC2を取得する(ステップS106)。第2
比較画像IC2はステップS105の観察視野において制御部62が電子ビーム光学系20を制御して電子線EBで試料Sを走査することにより撮影される。そして、撮影された第2比較画像IC2を画像取得部64が取得する。

0125

次に、評価部66がテンプレート画像Tと第2比較画像IC2とをパターンマッチングする(ステップS107)。これにより、基準画像ISにおけるテンプレート画像Tの位置と第2比較画像IC2におけるテンプレート画像Tの位置との間のずれ量Dyを求めることができる。

0126

次に、評価部66がパターンマッチングの結果に基づいて、テンプレート画像Tが適切か否かの判定(テンプレート画像の評価)を行う(ステップS108)。評価部66は、ステップS107で求めたずれ量Dyと第2移動量Lyとの比Dy/Lyから、テンプレート画像Tの評価を行う。

0127

パターンマッチングの結果、テンプレート画像Tが適切と判定された場合(ステップS108でYesの場合)、制御部62は、試料ステージ30を制御して、ステップS105とは反対方向に(例えば−Y方向に)所定の量だけ観察視野を移動させて、視野をもとの位置、すなわち基準画像ISを撮影した位置に戻す処理を行う(ステップS109)。そして、処理部60は画像評価処理を終了する。

0128

一方、パターンマッチングの結果、テンプレート画像Tが適切でないと判定された場合(ステップS103でNoの場合、およびステップS108でNoの場合)、評価部66は、例えば、X方向におけるテンプレート画像Tの評価結果、およびY方向におけるテンプレート画像Tの評価結果をそれぞれ表示部72に表示させる制御(エラーメッセージ通知する制御)を行う(ステップS110)。そして、処理部60は画像評価処理を終了する。

0129

以上の処理により、テンプレート画像の画像評価を行うことができる。

0130

荷電粒子ビーム装置100は、例えば、以下の特徴を有する。

0131

荷電粒子ビーム装置100では、画像取得部64がテンプレート画像、第1比較画像、および第2比較画像を取得し、評価部66がテンプレート画像と第1比較画像およびテンプレート画像と第2比較画像の少なくとも一方をパターンマッチングして、テンプレート画像の評価を行う。そのため、荷電粒子ビーム装置100では、パターンマッチングに使用するテンプレート画像の評価、すなわち、テンプレート画像を用いて精度よくパターンマッチングを行うことができるか否かの評価を行うことができる。また、荷電粒子ビーム装置100では、X方向におけるテンプレート画像の評価およびY方向におけるテンプレート画像の評価を行うことができる。したがって、テンプレート画像がどの方向に特徴が少ないのかを評価することができる。このように荷電粒子ビーム装置100では、マッチングの手法に精通し経験が豊富なユーザーでなくても、適切なテンプレート画像を使用してパターンマッチングを行うことができる。

0132

第1実施形態に係る画像評価方法は、例えば、以下の特徴を有する。

0133

本実施形態に係る画像評価方法は、基準画像の領域の一部を指定してテンプレート画像を取得するテンプレート画像取得工程(ステップS10)と、基準画像におけるテンプレート画像の位置を、第1方向(X方向)に第1移動量Lxだけ移動させて第1比較画像を取得する第1比較画像取得工程(ステップS101)と、テンプレート画像と第1比較画像とをパターンマッチングして、テンプレート画像の評価を行う第1評価工程(ステップ
S103)と、基準画像におけるテンプレート画像の位置を、第1方向と直交する第2方向(Y方向)に第2移動量Lyだけ移動させて第2比較画像を取得する第2比較画像取得工程(ステップS106)と、テンプレート画像と第2比較画像とをパターンマッチングして、テンプレート画像の評価を行う第2評価工程(ステップS108)と、を含む。これにより、パターンマッチングに使用するテンプレート画像の評価を行うことができる。また、X方向におけるテンプレート画像の評価およびY方向におけるテンプレート画像の評価を行うことができる。

0134

本実施形態に係る画像評価方法では、ステップS101では荷電粒子ビーム装置100で観察視野を移動させて撮影を行うことで第1比較画像を取得し、ステップS106では荷電粒子ビーム装置100で観察視野を移動させて撮影を行うことで第2比較画像を取得する。これにより、荷電粒子ビーム装置100において試料Sの撮影を行うことによって、第1比較画像および第2比較画像を取得することができる。

0135

1.3. 変形例
次に、第1実施形態に係る荷電粒子ビーム装置100の変形例について説明する。本変形例に係る荷電粒子ビーム装置の構成は、図1に示す荷電粒子ビーム装置100の構成と同様でありその説明を省略する。また、本変形例では、上述した荷電粒子ビーム装置100の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。

0136

上述した荷電粒子ビーム装置100の例では、画像取得部64は、テンプレート画像、基準画像におけるテンプレート画像の位置をX方向に第1移動量Lxだけ移動させた第1比較画像、および基準画像におけるテンプレート画像の位置をY方向に第2移動量Lyだけ移動させた第2比較画像を取得し、評価部66は、テンプレート画像と第1比較画像とをパターンマッチングしてX方向におけるテンプレート画像の評価を行い、テンプレート画像と第2比較画像とをパターンマッチングしてY方向におけるテンプレート画像の評価を行っていた。

0137

これに対して、本変形例では、画像取得部64は、テンプレート画像、および基準画像におけるテンプレート画像の位置をX方向に第1移動量だけ移動させ、かつ、Y方向に第2移動量だけ移動させた比較画像(以下「第3比較画像」ともいう)を取得し、評価部66は、テンプレート画像と第3比較画像とをパターンマッチングしてテンプレート画像の評価を行う。

0138

図8は、第3比較画像IC3の一例を模式的に示す図である。図8において、実線で示す外枠は、SEM画像のフレームを表している。

0139

第3比較画像IC3は、図8に示すように、基準画像IS(図2参照)におけるテンプレート画像Tの位置をX方向に第1移動量Lxだけ移動させ、かつ、Y方向に第2移動量Lyだけ移動させた画像である。すなわち、第3比較画像IC3は、基準画像ISにおけるテンプレート画像Tの位置から、テンプレート画像TをX方向に第1移動量Lxだけ移動させ、かつ、Y方向に第2移動量Lyだけ移動させた画像である。第3比較画像IC3は、例えば、荷電粒子ビーム装置100において基準画像ISを撮影したときの観察視野を移動させて撮影を行うことで得ることができる。

0140

第3比較画像IC3は、制御部62が電子ビーム光学系20および試料ステージ30を制御することにより撮影される。第3比較画像IC3を撮影する際の観察視野の移動は、例えば、制御部62が試料ステージ30またはビーム偏向器27を制御することにより行われる。

0141

評価部66は、テンプレート画像Tと第3比較画像IC3とをパターンマッチングして、テンプレート画像Tの評価を行う。評価部66は、例えば、パターンマッチングにより基準画像ISにおけるテンプレート画像Tの位置と、第3比較画像IC3におけるテンプレート画像Tの位置との間のX方向のずれ量DxおよびY方向のずれ量Dyを求める。そして、評価部66は、X方向のずれ量Dxと第1移動量Lxとの比Dx/Lx、およびY方向のずれ量Dyと第2移動量Lyとの比Dy/Lyから、テンプレート画像Tの評価を行う。

0142

図9は、本変形例に係る荷電粒子ビーム装置を用いた、パターンマッチングに使用するテンプレート画像の画像評価方法の一例を示すフローチャートである。なお、図9に示すフローチャートにおいて、図7に示すフローチャートと同様の処理については同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

0143

ステップS10(図6参照)においてテンプレート画像Tが取得されると、制御部62は、試料ステージ30を制御して、基準画像ISを撮影したときの観察視野から、X方向(例えば+X方向)に所定の量だけ観察視野を移動させる処理を行う(ステップS100)。

0144

次に、制御部62は、試料ステージ30を制御して、ステップS100における観察視野から、Y方向(例えば+Y方向)に所定の量だけ観察視野を移動させる処理を行う(ステップS105)。ステップS100およびステップS105の処理により、基準画像ISにおけるテンプレート画像Tの位置から、テンプレート画像TをX方向に第1移動量Lxだけ移動させ、かつ、Y方向に第2移動量Lyだけ移動させることができる。

0145

次に、画像取得部64は、第3比較画像IC3を取得する(ステップS120)。第3比較画像IC3は、ステップS105の観察視野において制御部62が電子ビーム光学系20を制御して電子線EBで試料Sを走査することにより撮影され、撮影された第3比較画像IC3を画像取得部64が取得する。

0146

次に、評価部66がテンプレート画像Tと第3比較画像IC3とをパターンマッチングする(ステップS121)。これにより、基準画像ISにおけるテンプレート画像Tの位置と第3比較画像IC3におけるテンプレート画像Tの位置との間のX方向におけるずれ量Dx、およびY方向におけるずれ量Dyが求められる。

0147

次に、評価部66がパターンマッチングの結果に基づいて、テンプレート画像Tが適切か否かの判定を行う(ステップS122)。評価部66は、ステップS121で求めたずれ量Dxと第1移動量Lxとの比Dx/Lx、およびずれ量Dyと第2移動量Lyとの比Dy/Lyから、テンプレート画像Tの評価を行う。評価部66は、X方向およびY方向のいずれもが適切であった場合にテンプレート画像Tが適切と判定し、X方向およびY方向の少なくとも一方が適切でなかった場合にはテンプレート画像Tが適切でないと判定する。

0148

パターンマッチングの結果、テンプレート画像Tが適切と判定された場合(ステップS122でYesの場合)、制御部62は、試料ステージ30を制御して、視野をもとの位置、すなわち基準画像ISを撮影した位置に戻す処理を行う(ステップS123)。そして、処理部60は画像評価処理を終了する。

0149

一方、パターンマッチングの結果、テンプレート画像Tが適切でないと判定された場合(ステップS122でNoの場合)、評価部66は、例えば、X方向におけるテンプレート画像Tの評価結果、およびY方向におけるテンプレート画像Tの評価結果をそれぞれ表
示部72に表示させる制御を行う(ステップS110)。そして、処理部60は画像評価処理を終了する。

0150

以上の処理により、テンプレート画像の画像評価を行うことができる。

0151

本変形例に係る荷電粒子ビーム装置、および画像評価方法によれば、上述した第1実施形態に係る荷電粒子ビーム装置および画像評価方法と同様の作用効果を奏することができる。さらに、本変形例によれば、1つの比較画像でテンプレート画像を評価することができるため、例えば2つの比較画像でテンプレート画像を評価する場合と比べて、比較画像を取得する時間や手間を低減させることができる。

0152

2. 第2実施形態
2.1.荷電粒子ビーム装置
次に、第2実施形態に係る荷電粒子ビーム装置について、図面を参照しながら説明する。図10は、第2実施形態に係る荷電粒子ビーム装置200の構成を模式的に示す図である。以下、第2実施形態に係る荷電粒子ビーム装置200において、第1実施形態に係る荷電粒子ビーム装置100の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

0153

上述した荷電粒子ビーム装置100では、第1比較画像および第2比較画像を、観察視野を移動させて撮影を行うことで取得していた。

0154

これに対して、荷電粒子ビーム装置200では、処理部60が画像処理部210を含んでおり、画像処理部210は、基準画像に対して画像処理を行うことによって視野を移動させることにより、第1比較画像および第2比較画像を生成し、生成された第1比較画像および第2比較画像を画像取得部64が取得する。

0155

図11は、テンプレート画像を含む基準画像の一例を示す画像(SEM像)である。図11において、四角で囲まれた領域がテンプレート画像に対応する。

0156

テンプレート画像は、図11に示すように、電子ビーム光学系20を用いて撮影された基準画像の一部の領域を指定して得られた画像である。

0157

図12は、画像処理により視野をX方向に第1移動量だけ移動させた第1比較画像の一例を示す画像である。図13は、画像処理により視野をY方向に第2移動量だけ移動させた第2比較画像の一例を示す画像である。

0158

画像処理部210では、図11に示す基準画像に対して画像処理を行うことにより、図12に示すように、視野をX方向に第1移動量だけ移動させて第1比較画像を生成する。

0159

同様に、画像処理部210では、図11に示す基準画像に対して画像処理を行うことにより、図13に示すように、視野をY方向に第2移動量だけ移動させて第2比較画像を生成する。このようにして画像処理部210で生成された第1比較画像および第2比較画像は、画像取得部64で取得される。

0160

2.2.画像評価方法
次に、第2実施形態に係る荷電粒子ビーム装置を用いた、パターンマッチングに使用するテンプレート画像の画像評価方法について、図面を参照しながら説明する。図14は、第2実施形態に係る荷電粒子ビーム装置200を用いた、テンプレート画像の画像評価方法の一例を示すフローチャートである。

0161

ステップS10(図6参照)においてテンプレート画像が取得されると、画像処理部210は、基準画像に対して画像処理を行い、第1比較画像および第2比較画像を生成する。そして、画像処理部210で生成された第1比較画像および第2比較画像を画像取得部64が取得する(ステップS200)。

0162

次に、評価部66がテンプレート画像と第1比較画像とをパターンマッチングする(ステップS201)。これにより、基準画像におけるテンプレート画像の位置と第1比較画像におけるテンプレート画像の位置との間のずれ量Dxを求めることができる。

0163

次に、評価部66がパターンマッチングの結果に基づいて、テンプレート画像が適切か否かの判定を行う(ステップS202)。評価部66は、ステップS201で求めたずれ量Dxと第1移動量Lxとの比Dx/Lxから、テンプレート画像の評価を行う。

0164

パターンマッチングの結果、テンプレート画像が適切と判定された場合(ステップS202でYesの場合)、評価部66がテンプレート画像と第2比較画像とをパターンマッチングする(ステップS203)。これにより、基準画像におけるテンプレート画像の位置と第2比較画像におけるテンプレート画像の位置との間のずれ量Dyを求めることができる。

0165

次に、評価部66がパターンマッチングの結果に基づいて、テンプレート画像が適切か否かの判定を行う(ステップS204)。評価部66は、ステップS203で求めたずれ量Dyと第2移動量Lyとの比Dy/Lyから、テンプレート画像の評価を行う。

0166

パターンマッチングの結果、テンプレート画像が適切と判定された場合(ステップS204でYesの場合)、処理部60は画像評価処理を終了する。

0167

一方、パターンマッチングの結果、テンプレート画像が適切でないと判定された場合(ステップS202でNoの場合、およびステップS204でNoの場合)、評価部66は、例えば、X方向におけるテンプレート画像の評価結果、およびY方向におけるテンプレート画像の評価結果をそれぞれ表示部72に表示させる制御を行う(ステップS205)。そして、処理部60は、画像評価処理を終了する。

0168

以上の処理により、基準画像の画像評価を行うことができる。

0169

第2実施形態に係る荷電粒子ビーム装置200および画像評価方法では、上述した第1実施形態に係る荷電粒子ビーム装置100および画像評価方法と同様の作用効果を奏することができる。

0170

さらに、第2実施形態に係る荷電粒子ビーム装置200および画像評価方法では、画像処理により第1比較画像および第2比較画像を生成することができるため、例えば、実際の試料Sを撮影して第1比較画像および第2比較画像を生成する場合と比べて、撮影に係る時間や手間を省くことができ、効率よくテンプレート画像の評価を行うことができる。

0171

2.3. 変形例
次に、第2実施形態に係る荷電粒子ビーム装置200の変形例について説明する。本変形例に係る荷電粒子ビーム装置の構成は、図10に示す荷電粒子ビーム装置200の構成と同様でありその説明を省略する。また、本変形例では、上述した荷電粒子ビーム装置200の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。

0172

上述した荷電粒子ビーム装置200の例では、画像処理部210が基準画像に対して画像処理を行うことにより、第1比較画像および第2比較画像を生成し、評価部66は、テンプレート画像と第1比較画像とをパターンマッチングしてX方向におけるテンプレート画像の評価を行い、テンプレート画像と第2比較画像とをパターンマッチングしてY方向におけるテンプレート画像の評価を行っていた。

0173

これに対して、本変形例では、画像処理部210が基準画像に対して画像処理を行うことにより、視野をX方向に第1移動量だけ移動させ、かつ、Y方向に第2移動量だけ移動させて第3比較画像を生成し、評価部66は、テンプレート画像と第3比較画像とをパターンマッチングしてテンプレート画像の評価を行う。

0174

評価部66は、テンプレート画像と第3比較画像とをパターンマッチングして、テンプレート画像の評価を行う。評価部66は、例えば、パターンマッチングによりテンプレート画像と第3比較画像とのX方向のずれ量DxおよびY方向のずれ量Dyを求める。そして、X方向のずれ量Dxと第1移動量Lxとの比Dx/Lx、およびY方向のずれ量Dyと第2移動量Lyとの比Dy/Lyから、テンプレート画像の評価を行う。

0175

図15は、本変形例に係る荷電粒子ビーム装置を用いた、テンプレート画像の画像評価方法の一例を示すフローチャートである。

0176

ステップS10(図6参照)においてテンプレート画像が取得されると、画像処理部210は、基準画像に対して画像処理を行うことにより、第3比較画像を生成する。そして、画像処理部210で生成された第3比較画像を画像取得部64が取得する(ステップS200)。

0177

次に、評価部66がテンプレート画像と第3比較画像とをパターンマッチングする(ステップS220)。これにより、基準画像におけるテンプレート画像の位置と第3比較画像におけるテンプレート画像の位置との間のX方向におけるずれ量Dx、およびY方向におけるずれ量Dyが求められる。

0178

次に、評価部66がパターンマッチングの結果に基づいて、テンプレート画像が適切か否かの判定を行う(ステップS221)。評価部66は、ステップS220で求めたずれ量Dxと第1移動量Lxとの比Dx/Lx、およびずれ量Dyと第2移動量Lyとの比Dy/Lyから、テンプレート画像の評価を行う。評価部66は、X方向およびY方向のいずれも適切であった場合に、テンプレート画像が適切と判定し、X方向およびY方向の少なくとも一方が適切でなかった場合には、テンプレート画像が適切でないと判定する。

0179

パターンマッチングの結果、テンプレート画像が適切と判定された場合(ステップS221でYesの場合)、処理部60は画像評価処理を終了する。

0180

一方、パターンマッチングの結果、テンプレート画像が適切でないと判定された場合(ステップS221でNoの場合)、評価部66は、例えば、X方向におけるテンプレート画像の評価結果、およびY方向におけるテンプレート画像の評価結果をそれぞれ表示部72に表示させる制御を行う(ステップS222)。そして、処理部60は画像評価処理を終了する。

0181

以上の処理により、基準画像の画像評価を行うことができる。

0182

本変形例に係る荷電粒子ビーム装置、および画像評価方法によれば、上述した第2実施形態に係る荷電粒子ビーム装置および画像評価方法と同様の作用効果を奏することができ
る。さらに、本変形例によれば、1つの比較画像でテンプレート画像を評価することができるため、例えば2つの比較画像でテンプレート画像を評価する場合と比べて、比較画像を取得する時間や手間を低減させることができる。

0183

4. その他の実施形態
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

0184

例えば、上述した荷電粒子ビーム装置100,200が、FIB−SEMである例について説明したが、本発明に係る荷電粒子ビーム装置は、FIB−SEMに限定されない。本発明に係る荷電粒子ビーム装置としては、例えば、走査電子顕微鏡(SEM)、透過電子顕微鏡TEM)、および走査透過電子顕微鏡(STEM)等を含む電子顕微鏡や、当該電子顕微鏡にエネルギー分散型X線検出器EDS検出器)や、波長分散型X線検出器(WDS検出器)、後方散乱電子回折検出器(EBSD検出器)等の検出器が搭載された装置、半導体製造ライン等に組み込まれる測長SEM、電子ビーム露光装置等が挙げられる。

0185

また、例えば、上述した実施形態では、本発明に係るテンプレート画像の画像評価方法を、FIB−SEM装置において3次元画像再構築を行うための連続撮影処理に適用した場合について説明したが、本発明に係る画像評価方法は、これに限定されない。例えば、上述した電子顕微鏡等の装置を用いて長時間にわたって連続的に画像を取得したり、データを取得したりする際には、パターンマッチングによりドリフト補正が行われるが、このようなパターンマッチングを行う際に使用するテンプレート画像を評価する際に、本発明に係る画像評価方法を適用することができる。

0186

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

0187

10…集束イオンビーム光学系、11…イオン源、12…引き出し電極、13…加速電極、14…集束レンズ、15…ビームブランキング電極、16…可変マルチアパーチャー、17…ビーム偏向電極、18…対物レンズ、20…電子ビーム光学系、21…電子源、22…引き出し電極、23…加速電極、24…集束レンズ、25…ビームブランキング電極、26…アパーチャー、27…ビーム偏向器、28…対物レンズ、30…試料ステージ、40…二次電子検出器、50…FIB制御装置、52…SEM制御装置、54…ステージ制御装置、60…処理部、62…制御部、64…画像取得部、66…評価部、70…操作部、72…表示部、74…記憶部、76…情報記憶媒体、100,200…荷電粒子ビーム装置、210…画像処理部

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