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JP2003317654A - Electron microscopy method, electron microscope and biological sample inspection method and biological inspection apparatus using the same - Google Patents

Electron microscopy method, electron microscope and biological sample inspection method and biological inspection apparatus using the same

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JP2003317654A
JP2003317654A JP2003098754A JP2003098754A JP2003317654A JP 2003317654 A JP2003317654 A JP 2003317654A JP 2003098754 A JP2003098754 A JP 2003098754A JP 2003098754 A JP2003098754 A JP 2003098754A JP 2003317654 A JP2003317654 A JP 2003317654A
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Japan
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image
sample
analysis
charged particle
electron
Prior art date
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JP2003098754A
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Ruriko Tokida
るり子 常田
Masanari Takaguchi
雅成 高口
Isao Nagaoki
功 長沖
Hiroyuki Kobayashi
弘幸 小林
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 視差を利用した焦点補正システム等、画像ペ
アの位置ずれを元に補正値を求めるシステムの性能は位
置ずれ解析法に大きく依存する。しかし従来採用された
位置ずれ解析法は解析精度が1画素以下にならない、解
析結果の信頼性を検証する機能が無い、バックグラウン
ド変化の影響を受け易い等の問題点があった。 【解決手段】 位置ずれ解析法として、画像ペアS1(n,
m)とS2(n,m)のフーリエ変換像間の位相差画像P’(k,l)
を計算し、該画像の逆フーリエ変換像上に現れるδ的な
ピークの重心位置から求める方法を採用する。 【効果】 位置ずれ解析精度が1画素未満になるので焦
点解析精度が向上する。もしくは同じ解析精度を得るた
めに必要な画素数を削減する事ができる。δ的なピーク
の強度で解析結果の信頼性を評価できる。位相成分を用
いるのでバックグラウンド変化の影響を受け難い。以上
の性能向上によって未熟練者でも熟練者と同等の補正が
可能となる。
(57) [Summary] [Problem] The performance of a system for obtaining a correction value based on a positional shift of an image pair, such as a focus correction system using parallax, largely depends on a positional shift analysis method. However, the conventionally employed displacement analysis method has problems that the analysis accuracy does not become less than one pixel, there is no function for verifying the reliability of the analysis result, and it is susceptible to a background change. SOLUTION: An image pair S1 (n,
m) and the phase difference image P ′ (k, l) between the Fourier transform images of S2 (n, m)
Is calculated, and is obtained from the position of the center of gravity of a δ-like peak appearing on the inverse Fourier transform image of the image. [Effect] Since the displacement analysis accuracy is less than one pixel, the focus analysis accuracy is improved. Alternatively, the number of pixels required to obtain the same analysis accuracy can be reduced. The reliability of the analysis result can be evaluated based on the δ-like peak intensity. Since the phase component is used, it is hardly affected by the background change. With the above performance improvement, unskilled persons can make the same correction as skilled persons.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】電子線顕微鏡の画像を用いて
焦点や移動量を自動的に補正する装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for automatically correcting a focus and a movement amount by using an image of an electron beam microscope.

【0002】[0002]

【従来の技術】本出願人は、電子線顕微鏡の画像を用い
て焦点や移動量を自動的に補正するか否かを判定して補
正する装置また、連続移動する試料ステージでのズレ量
の補正に関し、先行技術調査を行った結果、関連しそう
なものが3件抽出された。1件目は、市瀬紀彦他によ
る、日本電子顕微鏡学会第51回学術講演会予稿集(1
995年5月)161頁記載の位相スペクトル法による
透過電子顕微鏡の自動調整のためのドリフト補正があ
り、焦点・非点・軸ずれを解析する位相スペクトル法にお
いて像ドリフトの影響を解析・補正すると開示がある。
しかし、ピーク重心計算による解析精度向上や相関値を
用いた判定、及び試料ステージの連続移動時の焦点やド
リフトの補正については何ら開示がない。2件目は特開
平10−187993号であり、異なる条件で撮影した
2枚の画像のフーリエ変換像の位相差から前記画像間の
位置ずれを解析する装置が開示されている。しかし物体
に添付されたマークから物体の姿勢や距離を測定すると
した開示のみであり、電子線装置へ帰還することについ
ては技術思想を含めて何ら開示されていない。3件目は
特開平09−148932号であり、電子顕微鏡像の視
差による位置ずれ量を画像処理で検出し、その結果を電
子線装置へ帰還することが開示されている。より具体的
には、試料が合焦点面に位置すると電子線入射角度の変
化前後での画像間の移動は無いが、試料が合焦点面から
外れていれば電子線入射角の変化前後で画像間の移動が
発生する。αは入射電子線の振り角、Mは倍率、Csは球
面収差係数をすると、位置ずれDと焦点ずれFにはD=Mα
(F+Csα2)の関係があり、視差による位置ずれDが測定
できれば焦点ずれFが求められる。入射角度変化前後の
画像ペアをメモリに記録し、相互相関法や最小2乗法を
用いて位置ずれDを解析して焦点ずれFを求め、対物レン
ズの焦点を補正する装置の記載はある。しかしフーリエ
変換像の位相差を利用した位置ずれ解析法に関しては何
ら開示されていない。電子顕微鏡の画像を用いて焦点や
移動量を自動的に補正する装置では、画像の撮影条件、
画像解析法、解析結果の帰還法の設定によってその性能
が決定されるが、補正目的、補正精度、補正時間に合せ
た最適化はなされていない。
2. Description of the Related Art The applicant of the present invention uses an image of an electron microscope to determine whether or not to automatically correct the focal point and the amount of movement, and an apparatus for correcting the amount of deviation in a continuously moving sample stage. Regarding the amendment, as a result of conducting a prior art search, three items that are likely to be related were extracted. The first is the proceedings of the 51st Scientific Lecture Meeting of the Electron Microscope Society of Japan by Norihiko Ichise and others (1
(May 995) There is a drift correction for automatic adjustment of the transmission electron microscope by the phase spectrum method described on page 161, and if the influence of image drift is analyzed and corrected in the phase spectrum method that analyzes the focus, astigmatism, and axis shift. There is disclosure.
However, there is no disclosure regarding improvement of analysis accuracy by calculation of peak center of gravity, determination using a correlation value, and correction of focus and drift during continuous movement of the sample stage. The second case is Japanese Laid-Open Patent Publication No. 10-187993, which discloses an apparatus for analyzing the positional deviation between the images based on the phase difference between the Fourier transform images of the two images taken under different conditions. However, it is only the disclosure that the posture and distance of the object are measured from the mark attached to the object, and there is no disclosure about returning to the electron beam device including the technical idea. The third case is Japanese Unexamined Patent Publication No. 09-148932, which discloses that the amount of positional deviation due to the parallax of an electron microscope image is detected by image processing and the result is returned to the electron beam apparatus. More specifically, when the sample is located on the focal plane, there is no movement between the images before and after the change of the electron beam incident angle, but if the sample is out of the focal plane, the image is changed before and after the change of the electron beam incident angle. There is a movement between them. where α is the swing angle of the incident electron beam, M is the magnification, and Cs is the spherical aberration coefficient, D = Mα for the position shift D and the focus shift F.
There is a relationship of (F + Csα 2 ), and if the positional shift D due to parallax can be measured, the focal shift F can be obtained. There is a description of an apparatus for recording the image pair before and after the change of the incident angle in a memory, analyzing the positional deviation D by using the cross-correlation method or the least squares method to obtain the focal deviation F, and correcting the focus of the objective lens. However, there is no disclosure about the positional shift analysis method using the phase difference of the Fourier transform image. In the device that automatically corrects the focus and movement amount using the image of the electron microscope,
The performance is determined by the setting of the image analysis method and the analysis result feedback method, but the optimization has not been performed in accordance with the correction purpose, the correction accuracy, and the correction time.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】視差を利用した焦点解
析等、電子顕微鏡像間の位置ずれDから電子顕微鏡を自
動的に補正する装置の性能は、位置ずれDの解析法に大
きく依存する。相互相関法や最小2乗法等、これまで電
子顕微鏡像解析に用いられてきた位置ずれ解析法は精度
が電子線検出器の1画素の大きさで制限されていた。現
在の電子顕微鏡像撮影に使用されるCCDカメラの1画素の
一辺の長さは25μm程度である。1画素に対応する焦点
ずれFは入射電子線角度及び倍率に依存するが、入射角
度変化αは対物絞りの穴径に制限されるため大きくとも
0.5°程度であり、倍率は実際の観察倍率でなくてはな
らない。例えば倍率5,000、入射角度変化0.5°では1画
素の位置ずれDに対応する焦点距離は0.6μm程度であ
る。これは熟練したオペレータによる焦点補正精度より
も低い。焦点解析で精度を向上させるために位置ずれ解
析に用いる画像を細かくする等の装置性能向上を行う
と、解析時間や装置コストが極端に増加するため、実用
的では無い。
The performance of the apparatus for automatically correcting the electron microscope from the positional deviation D between the electron microscope images, such as focus analysis using parallax, largely depends on the method of analyzing the positional deviation D. The accuracy of the positional shift analysis methods that have been used for electron microscope image analysis such as the cross-correlation method and the least square method has been limited by the size of one pixel of the electron beam detector. The length of one side of one pixel of the CCD camera used for the current electron microscope image capturing is about 25 μm. The defocus F corresponding to one pixel depends on the incident electron beam angle and magnification, but the incident angle change α is at most large because it is limited by the hole diameter of the objective diaphragm.
It is about 0.5 °, and the magnification must be the actual observation magnification. For example, when the magnification is 5,000 and the incident angle change is 0.5 °, the focal length corresponding to the positional deviation D of one pixel is about 0.6 μm. This is lower than the focus correction accuracy by a trained operator. It is not practical to improve the device performance such as making the image used for the position shift analysis finer in order to improve the accuracy in the focus analysis, because the analysis time and the device cost increase extremely.

【0004】また従来の位置ずれ解析法は解析が正しく
実行されたかを数値的に確認する機能が無く、観察者が
目測で確認していた。もしくは得られた解析結果を元に
焦点補正を行い、正しく補正された事から確認するしか
なかった。自動補正装置では解析が全て正しく実行され
る保証はないため、解析結果の信頼性が乏しい場合は補
正を中止する機能が必要である。
Further, the conventional displacement analysis method does not have a function of numerically confirming whether or not the analysis is correctly executed, and the observer visually confirms it. Alternatively, focus correction was performed based on the obtained analysis results, and there was no choice but to confirm that the correction was correct. Since there is no guarantee that all the analyzes will be executed correctly in the automatic correction device, a function for stopping the correction is necessary when the reliability of the analysis results is poor.

【0005】更に従来位置ずれ解析法はバックグラウン
ドの変化が大きかったり、また対物絞りの影が像に入る
と解析不能になる。上記の現象はTEM観察では日常的に
発生する現象であり、これによって動作不能となる事は
実用上問題となる。
Further, the conventional displacement analysis method cannot be analyzed when the background changes greatly or when the shadow of the objective aperture enters the image. The above phenomenon is a phenomenon that occurs on a daily basis in TEM observation, and it becomes a practical problem that it becomes inoperable.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明では電子顕微鏡像
間の位置ずれ解析に、以下の解析法を採用する。
In the present invention, the following analysis method is adopted for the analysis of displacement between electron microscope images.

【0007】位置ずれのある画像ペアを第1の電子線の
試料への入射角を変える角度偏向手段を用いて画像ペア
ーを取得し、各々の画像にフーリエ変換を施し、その位
相差画像を計算する。該位相差画像に逆フーリエ変換若
しくはフーリエ変換を施した解析画像には、位置ずれに
対応した位置にδ的なピークが発生する。解析画像には
δ的なピークのみが存在すると仮定できるので、δ的な
ピーク以外は雑音成分と見なす事ができる。従ってδ的
なピークの重心位置を計算すれば、δ的なピークの位置
が小数点を含んでいても正しく求められる。また解析画
像の強度を規格化した後計算されたδ的なピークの強度
を画像の一致度を示す相関値として利用する事ができ
る。
An image pair having a positional deviation is obtained by using an angle deflecting means for changing the incident angle of the first electron beam on the sample, Fourier transform is applied to each image, and the phase difference image is calculated. To do. In the analysis image obtained by performing the inverse Fourier transform or the Fourier transform on the phase difference image, a δ-like peak occurs at a position corresponding to the position shift. Since it can be assumed that only δ-like peaks are present in the analysis image, the delta-like peaks can be regarded as noise components. Therefore, if the barycentric position of the δ-like peak is calculated, the δ-like peak position can be correctly obtained even if it includes a decimal point. Further, the intensity of the δ-like peak calculated after normalizing the intensity of the analysis image can be used as the correlation value indicating the degree of coincidence of the images.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】実施例1 図19は、本発明の実施例で使用する透過電子顕微鏡
(以下略してTEM)の基本構成図である。電子銃11及び
その制御回路11’、照射レンズ12及びその制御回路1
2’、照射系電子偏向コイル13及びその制御回路13’、
対物レンズ14及びその制御回路14’、投影レンズ15及び
その制御回路15’、結像系電子偏向コイル16及びその制
御回路16’、電子線検出器17及びその制御回路17’、試
料ステージ18及びその制御回路18’、制御ソフトと画像
処理ソフトを搭載した計算機19から構成される。各制御
回路は計算機19の制御ソフトから送られる制御コマンド
を受信し、制御が終了すると計算機に返り値を送る。電
子線検出器17はCCDカメラ等、多数の画素から構成され
る電子線検出器であり、得られた画像信号は画像送信用
のケーブルで計算機19の記録装置もしくはフーリエ変換
像の位相解析に基づく位置ずれ解析用演算器20に高速に
送信される。計算機19はフーリエ変換像の位相解析に基
づく位置ずれ解析用演算器20が接続されている。
Embodiment 1 FIG. 19 is a basic configuration diagram of a transmission electron microscope (hereinafter abbreviated as TEM) used in an embodiment of the present invention. Electron gun 11 and its control circuit 11 ', irradiation lens 12 and its control circuit 1
2 ', irradiation system electronic deflection coil 13 and its control circuit 13',
Objective lens 14 and its control circuit 14 ', projection lens 15 and its control circuit 15', imaging system electron deflection coil 16 and its control circuit 16 ', electron beam detector 17 and its control circuit 17', sample stage 18 and It is composed of the control circuit 18 ', a computer 19 equipped with control software and image processing software. Each control circuit receives the control command sent from the control software of the computer 19, and when the control ends, sends a return value to the computer. The electron beam detector 17 is an electron beam detector composed of a large number of pixels such as a CCD camera, and the obtained image signal is based on the recording device of the computer 19 or the phase analysis of the Fourier transform image with a cable for image transmission. It is transmitted at high speed to the arithmetic unit 20 for position shift analysis. The calculator 19 is connected to a calculator 20 for positional deviation analysis based on phase analysis of Fourier transform images.

【0009】図3にTEM像撮影のフローチャートを示
す。まず電子銃11で発生した第1の荷電粒子線である電
子線に加速電圧を印加し、電子ビームが光軸上を通過す
るように角度を偏向する角度偏向手段としての照射系電
子線偏向コイル13を用いて調整し、電子線検出器17に電
子線が到達する事を確認する。光軸と平行な方向をz方
向、光軸と直交する面をx-y平面とする。照射系レンズ1
2を調整した後、試料21を挿入し、低倍率で試料21のTEM
像を確認する。TEM像コントラストを増加させるために
光軸に対物絞りを挿入する。投影レンズ15の倍率を増加
させながら観察視野を選択し、焦点補正を行い、第2の
荷電粒子線である試料を透過した電子線による像を電子
線検出器17にて撮影する。
FIG. 3 shows a flowchart of TEM image photography. First, an irradiation system electron beam deflection coil as an angle deflection means for applying an acceleration voltage to an electron beam which is a first charged particle beam generated by the electron gun 11 and deflecting the angle so that the electron beam passes on the optical axis. Make an adjustment using 13 and confirm that the electron beam reaches the electron beam detector 17. The direction parallel to the optical axis is the z direction, and the plane orthogonal to the optical axis is the xy plane. Irradiation system lens 1
After adjusting 2, TEM of Sample 21 is inserted at low magnification by inserting Sample 21.
Check the statue. An objective aperture is inserted in the optical axis to increase the TEM image contrast. The observation field of view is selected while increasing the magnification of the projection lens 15, focus correction is performed, and an image by the electron beam that has passed through the sample that is the second charged particle beam is captured by the electron beam detector 17.

【0010】この焦点補正における焦点解析に、視差を
利用した焦点解析法を適用する。電子線を光軸とほぼ平
行な第1の角度から入射して撮影した第1のTEM像と、光
軸から角度αだけ傾斜させた第2の角度から入射して撮
影した第2のTEM像を用いる。図4に示す様に、焦点がず
れていると第1のTEM像と第2のTEM像では画像の位置ずれ
が発生する。焦点ずれFと視差による位置ずれDにはD=M
α(F+Csα2)の関係がある。倍率M、振り角αは操作者が
設定する。球面収差係数Csは装置に固有であるので、画
像ペア間の位置ずれDが測定できれば焦点ずれFを特定で
きる。本発明はこの位置ずれDの解析にフーリエ変換像
の位相差解析に基づく解析法を適用した事を特長とす
る。図1に示す様に、対物レンズ14の上部に設けられた
電子偏向コイル13を用いて試料に対する電子線の入射角
度を変化させた第1と第2のTEM像を電子線検出器17を
用いて撮影する。撮影された第1と第2のTEM像はフー
リエ変換像の位相差解析に基づく位置ずれ解析用演算器
20に送信され、解析結果である位置ずれDが計算機19に
送られる。計算機19では位置ずれDから焦点ずれFを計算
し、目的の焦点に設定するために必要な対物電流Iobj
求め、それを元に対物レンズ14の焦点を補正する。
A focus analysis method utilizing parallax is applied to the focus analysis in this focus correction. A first TEM image taken by injecting an electron beam from a first angle substantially parallel to the optical axis and a second TEM image taken by entering an electron beam at a second angle inclined by an angle α from the optical axis. To use. As shown in FIG. 4, when the focal point is deviated, a positional deviation occurs between the first TEM image and the second TEM image. D = M for defocus F and displacement D due to parallax
There is a relationship of α (F + Csα 2 ). The operator sets the magnification M and the swing angle α. Since the spherical aberration coefficient Cs is unique to the apparatus, if the positional deviation D between image pairs can be measured, the defocus F can be specified. The present invention is characterized in that an analysis method based on a phase difference analysis of a Fourier transform image is applied to the analysis of the positional deviation D. As shown in FIG. 1, an electron beam detector 17 is used to obtain the first and second TEM images obtained by changing the incident angle of the electron beam to the sample by using the electron deflection coil 13 provided above the objective lens 14. To shoot. The photographed first and second TEM images are arithmetic units for position shift analysis based on phase difference analysis of Fourier transform images.
It is sent to 20, and the positional deviation D as the analysis result is sent to the computer 19. The calculator 19 calculates the focus shift F from the position shift D, finds the objective current I obj necessary to set the target focus, and corrects the focus of the objective lens 14 based on it.

【0011】フーリエ変換の位相成分を利用した位置ず
れ解析法の説明図を図5に示す。位置ずれD=(dx,dy)のあ
る画像ペア(S1,S2)に対し、S1(n,m)=S2(n+dx,m+dy)を仮
定し、S1(n,m), S2(n,m)の2次元離散的フーリエ変換をS
1’(k,l),S2’(k,l)とする。
FIG. 5 shows an explanatory diagram of the positional deviation analysis method using the phase component of the Fourier transform. S1 (n, m) = S2 (n + dx, m + dy) is assumed for image pair (S1, S2) with misregistration D = (dx, dy), and S1 (n, m), S2 Let S be the two-dimensional discrete Fourier transform of (n, m).
Let 1 '(k, l) and S2' (k, l).

【0012】フーリエ変換にはF{S(n+dx,m+dy)}=F{S(n,
m)}exp(idxk+idyl)の公式があるので、S1’(k,l)=S2’
(k,l)exp(idxk+idyl)と変形できる。つまりS1’(k,l)と
S2’(k,l)の位置ずれは位相差exp(idxk+idyl)=P’(k,
l)で表現される。P’(k,l)は周期が(dx,dy)の波でもあ
るので、位相差画像P’(k,l)を逆フーリエ変換した画像
P (n,m)には(dx,dy)の位置にδ的なピークが発生する。
(dx,dy)が小数点を持つ場合、例えば(dx,dy)=(2.5,2.5)
ではδ的なピークの強度は(2,2),(2,3),(3,2),(3, 3)に
等しく配分される。画像P(n,m)にはδ的なピークのみが
存在すると仮定できるので、前記4つの画素強度の重心
を計算すれば、δ的なピークの位置が小数点を含んでい
ても正しく求められる。従来解析法である相互相関法
は、|S1’||S2’|を解析画像とし、該解析画像で最大値
を持つ位置から位置ずれを解析していた。該解析画像に
は位置ずれ情報と共に画像強度つまり振幅情報が混在す
るため、重心計算を行っても位置ずれ解析精度が向上す
る事はない。なお振幅の情報を全て除去するのではな
く、S1’(k,l)・S2’(k,l)*=|S1'||S2'|exp(idxk+idyl)
の振幅成分にlog若しくは√の処理を施して振幅成分を
抑制した画像を計算し、該画像に逆フーリエ変換を施し
ても位置ずれベクトルの位置(dx,dy)にδ的なピークが
発生するので、該画像で位置ずれ解析を行っても良い。
位相差画像P’(k, l)をフーリエ変換しても(−dx,−dy)
にδ的なピークが発生するので、位相差画像P’(k,l)の
フーリエ変換像で位置ずれ解析を実行しても良い。また
フーリエ変換の変わりに、他の直交変換を用いて位置ず
れに対応したピークを持つ画像を計算してもよい。
For the Fourier transform, F {S (n + dx, m + dy)} = F {S (n,
m)} exp (idxk + idyl), so S1 '(k, l) = S2'
It can be transformed into (k, l) exp (idxk + idyl). So S1 '(k, l)
The positional deviation of S2 '(k, l) is the phase difference exp (idxk + idyl) = P' (k,
Expressed as l). P '(k, l) is also a wave with a period of (dx, dy), so an image obtained by inverse Fourier transform of the phase difference image P' (k, l)
In P (n, m), a δ-like peak occurs at the position of (dx, dy).
If (dx, dy) has a decimal point, for example (dx, dy) = (2.5,2.5)
Then, the intensity of δ-like peak is equally distributed to (2,2), (2,3), (3,2), (3,3). Since it can be assumed that only the δ-like peak exists in the image P (n, m), if the center of gravity of the four pixel intensities is calculated, even if the δ-like peak position includes a decimal point, it can be correctly obtained. In the cross-correlation method, which is a conventional analysis method, | S1 '|| S2' | is used as an analysis image, and the displacement is analyzed from the position having the maximum value in the analysis image. Since the analysis image contains the image intensity, that is, the amplitude information together with the positional deviation information, the positional deviation analysis accuracy is not improved even if the center of gravity calculation is performed. Note that instead of removing all amplitude information, S1 '(k, l) ・ S2' (k, l) * = | S1 '|| S2' | exp (idxk + idyl)
An image in which the amplitude component is suppressed by performing log or √ processing on the amplitude component of is calculated, and a δ-like peak occurs at the position (dx, dy) of the displacement vector even if the image is subjected to inverse Fourier transform. Therefore, the displacement analysis may be performed on the image.
Even if the phase difference image P '(k, l) is Fourier transformed, (-dx, -dy)
Since a δ-like peak occurs in the position difference analysis, the position shift analysis may be performed on the Fourier transform image of the phase difference image P ′ (k, l). Further, instead of the Fourier transform, another orthogonal transform may be used to calculate an image having a peak corresponding to the positional deviation.

【0013】なおS1(n,m)とS2(n,m)における差が位置ず
れだけではなく、雑音成分やバックグラウンドの変化を
含んでいても、また入射電子線角度変化による多少の像
変形を含んでいても、S1(n,m)とS2(n,m)における共通部
分が十分あれば位置ずれ解析は可能である。この場合δ
的なピーク以外は雑音成分と見なされる。画像P(n,m)全
体の強度を規格化した後、δ的なピークの強度を計算す
ると、画像ペア間で一致しない部分つまり雑音成分が多
くなるとピーク強度は弱くなる。一致部分が多いとピー
ク強度は強く、一致部分が少ないとピーク強度は弱くな
るので、このピーク強度を画像ペアの一致度を示す相関
値として明示すれば、操作者は雑音成分比つまり解析結
果の信頼性を同定する事ができる。相関値の下限値を設
定し、計算された相関値が下限値以下であれば対物レン
ズの調整は行わないように設定しておけば、誤動作の防
止になる。
It should be noted that even if the difference between S1 (n, m) and S2 (n, m) includes not only the positional shift but also the noise component and the change in the background, the image is slightly deformed due to the change in the incident electron beam angle. Even if it includes, misregistration analysis is possible if there is sufficient common part in S1 (n, m) and S2 (n, m). In this case δ
The peaks other than the specific peak are regarded as noise components. When the intensities of δ-like peaks are calculated after normalizing the intensities of the entire image P (n, m), the peak intensities become weaker as the number of non-coincident portions between image pairs, that is, noise components, increases. If there are many matching parts, the peak intensity will be strong, and if there are few matching parts, the peak intensity will be weak.Therefore, if this peak intensity is indicated as a correlation value indicating the matching degree of the image pair, the operator can calculate the noise component ratio, that is, The reliability can be identified. If the lower limit value of the correlation value is set and the calculated correlation value is less than or equal to the lower limit value, the objective lens is not adjusted so that malfunction can be prevented.

【0014】更に上記位置ずれ解析法は画像の位相成分
を利用した解析法であるので、バックグラウンド変化の
影響を受け難いという特長もある。従来位置ずれ解析法
では画像ペア間で照射電流密度の分布等によるバックグ
ラウンドの差があると解析不能となったが、本発明で用
いた位置ずれ解析法では解析可能である。また従来位置
ずれ解析法は対物絞りの影等が画像に混入すると、解析
不能となったが、本発明で用いた位置ずれ解析法では対
物絞りの影が多少混入しても、画像ペアの共通部分が十
分存在すれば、解析可能である。自動補正装置はTEM操
作に不慣れな人間の利用が考えられるので、TEM調整が
多少不備であっても動作可能である事は重要である。
Further, since the above-mentioned positional shift analysis method is an analysis method utilizing the phase component of the image, it is also less susceptible to the influence of background changes. The conventional misalignment analysis method cannot be analyzed if there is a background difference due to the distribution of the irradiation current density between image pairs, but it can be analyzed by the misalignment analysis method used in the present invention. Further, in the conventional misalignment analysis method, if the shadow of the objective aperture is mixed in the image, the analysis becomes impossible. However, in the misalignment analysis method used in the present invention, even if some shadow of the objective aperture is mixed, the image pair is common. If enough parts exist, it can be analyzed. Since the automatic correction device may be used by a person who is unfamiliar with TEM operation, it is important to be able to operate even if the TEM adjustment is somewhat inadequate.

【0015】上記位置ずれ解析を実行するために、TEM
像をCCDカメラ等の電子線検出器17で取り込まれる。電
子線検出器17で検出された信号はアンプで増幅された
後、量子化され、計算機19もしくはフーリエ変換像の位
相差解析に基づく位置ずれ解析用演算器20に送られる。
ここでアンプのゲインとオフセットの設定が不適切であ
ると量子化の際に画像の特徴の多くが除去されてしま
う。電子線検出器17には画像強度平均値や分散を計算
し、それらが指定された値になるように検出器アンプの
ゲインとオフセットを用いて自動調整する機能が付加さ
れている。なおゲインとオフセットでは指定された平均
値と分散に達しない場合もあるので、コントラスト調整
不足の場合は操作者に警告を送り、視野の変更、TEM本
体の再調整等の判断を仰ぐ機能も付加されている。
In order to perform the above displacement analysis, TEM
The image is captured by an electron beam detector 17 such as a CCD camera. The signal detected by the electron beam detector 17 is amplified by an amplifier, quantized, and then sent to a computer 19 or a position shift analysis calculator 20 based on a phase difference analysis of a Fourier transform image.
If the gain and offset settings of the amplifier are inappropriate, many image features will be removed during quantization. The electron beam detector 17 is provided with a function of calculating the image intensity average value and the variance and automatically adjusting them by using the gain and offset of the detector amplifier so as to be designated values. In addition, the gain and offset may not reach the specified average value and variance, so if the contrast adjustment is insufficient, a function is added to alert the operator to change the field of view and make a decision such as readjustment of the TEM body. Has been done.

【0016】図6にTEMで使用する電子線検出器17の基
本構成図を示す。シンチレータ71、結合部分72、CCDカ
メラ73で構成されている。シンチレータ71に照射された
電子は光子を発生させる。発生した光子は多数の光ファ
イバーを束ねた結合部分72を通り、位置情報を保持した
ままCCDカメラ73に伝達される。CCDカメラ73は2次元に
配列された多数の画素から構成されている。CCDカメラ7
3に到達した光子により生成された電荷が各画素に蓄積
される。蓄積された電荷が各画素の出力信号として読み
出される。各画素のゲインつまり1個の入射電子による
出力信号強度は、シンチレータ71の発光効率、結合部分
72の伝達効率、CCDカメラ73の量子効率により決定され
る。各々の定数は各画素によってバラツキがあるため電
子線検出器17には固定パターンが形成されている。
FIG. 6 shows a basic configuration diagram of the electron beam detector 17 used in the TEM. It is composed of a scintillator 71, a connecting portion 72, and a CCD camera 73. The electrons emitted to the scintillator 71 generate photons. The generated photons pass through a coupling part 72 in which a large number of optical fibers are bundled, and are transmitted to a CCD camera 73 while retaining positional information. The CCD camera 73 is composed of a large number of pixels arranged two-dimensionally. CCD camera 7
The electric charge generated by the photons reaching 3 is accumulated in each pixel. The accumulated charge is read as an output signal of each pixel. The gain of each pixel, that is, the output signal intensity by one incident electron is determined by the luminous efficiency of the scintillator 71, the coupling portion.
It is determined by the transmission efficiency of 72 and the quantum efficiency of CCD camera 73. Since the respective constants vary from pixel to pixel, a fixed pattern is formed on the electron beam detector 17.

【0017】固定パターンのある電子線検出器17で取り
込まれた画像には、試料構造を反映した第1のコントラ
スト共に電子線検出器17の固定パターンを反映した第2
のコントラストが記録される。固定パターンのある電子
線検出器17で記録された画像に上記位置ずれ解析を適用
した場合、試料構造を反映した第1のコントラストは画
像ペアS1(n,m)とS2(n,m)との間で移動するが、電子線検
出器17の固定パターンを反映した第2のコントラストは
移動しないため、解析画像P(n,m)には、試料構造による
第1のピークが位置ずれに対応した位置に、それと共に
固定パターンによる第2のピークが原点に発生する。TE
M像の様に試料構造のコントラストが非常に低い画像で
は、固定パターンによる第2のピーク強度が試料構造に
よる第1のピーク強度よりも大きくなる場合が多い。上
記位置ずれ解析法がこれまで適用されてきたのは、光学
装置で撮影したシャープネスやコントラストの高い画像
であり、固定パターンの影響はほとんど無かったので、
解析画像P(n,m)内で強度最大のピークが解析結果である
と判定できた。しかしTEM像では固定パターンの影響は
無視できず、強度最大のピークを解析結果とする従来の
ピーク判定法では、固定パターンによる第2のピークを
解析結果と判定し、位置ずれ無しのと解析結果を出す場
合が多い。
The image captured by the electron beam detector 17 having the fixed pattern has the first contrast reflecting the sample structure and the second contrast reflecting the fixed pattern of the electron beam detector 17.
The contrast of is recorded. When the above displacement analysis is applied to the image recorded by the electron beam detector 17 having a fixed pattern, the first contrast reflecting the sample structure is the image pair S1 (n, m) and S2 (n, m). However, since the second contrast reflecting the fixed pattern of the electron beam detector 17 does not move, the first peak due to the sample structure corresponds to the positional deviation in the analysis image P (n, m). A second peak due to a fixed pattern is generated at the origin at the origin. TE
In an image such as M image in which the contrast of the sample structure is very low, the second peak intensity due to the fixed pattern is often larger than the first peak intensity due to the sample structure. The above-mentioned displacement analysis method has been applied so far to images with high sharpness and contrast captured by an optical device, and since there was almost no effect of the fixed pattern,
It was determined that the peak with the highest intensity in the analysis image P (n, m) was the analysis result. However, the influence of the fixed pattern cannot be ignored in the TEM image, and the conventional peak determination method that uses the peak with the highest intensity as the analysis result determines that the second peak due to the fixed pattern is the analysis result and that there is no misalignment. Is often issued.

【0018】CCDカメラ制御ソフトには、予め撮影され
た固定パターンで画像を除算し、固定パターンの影響を
低減するゲインノーマライズ等の前処理が用意されてい
る事がある。しかし固定パターンは径時変化するので定
期的に更新する必要がある。固定パターンの影響を低減
するためには常にメンテナンスをする必要がある。また
メンテナンスを行っていても、電子線照射量等、個々の
撮影条件の違いによる固定パターンの変化は避けられな
い。ゲインノーマライズだけでは固定パターンの影響を
低減する事は出来ても、除去する事は困難である。電子
顕微鏡像の様に試料構造のコントラストが低い画像で
は、画像ペアS1(n,m)及びS2(n,m)にゲインノーマライズ
等の画像処理を施しても、試料構造による第1のピーク
よりも固定パターンによる第2のピークの強度が大きく
なる場合がある。
CCD camera control software may be provided with preprocessing such as gain normalization for dividing an image by a fixed pattern photographed in advance to reduce the influence of the fixed pattern. However, since the fixed pattern changes over time, it needs to be updated regularly. In order to reduce the influence of the fixed pattern, it is always necessary to perform maintenance. Even if maintenance is performed, it is inevitable that the fixed pattern will change due to differences in individual imaging conditions such as the electron beam irradiation amount. Although the gain normalization alone can reduce the effect of the fixed pattern, it is difficult to remove it. In images with low contrast of sample structure such as electron microscope images, even if image processing such as gain normalization is applied to image pair S1 (n, m) and S2 (n, m), May also increase the intensity of the second peak due to the fixed pattern.

【0019】TEM像の位置ずれ解析では、試料構造によ
る第1のピークと共に固定パターンによる第2のピーク
を有する解析画像から、試料構造による第1のピークを
自動的に判定する工程を付加する必要がある。ピーク自
動判定には以下の2つのアルゴリズムがある。いずれも
固定パターンによる第2のピークは必ず原点に発生する
という特長を利用している。
In the position shift analysis of the TEM image, it is necessary to add a step of automatically determining the first peak due to the sample structure from the analysis image having the second peak due to the fixed pattern together with the first peak due to the sample structure. There is. There are the following two algorithms for automatic peak determination. Both utilize the feature that the second peak due to the fixed pattern always occurs at the origin.

【0020】まず、1つの方法は固定パターンによる第
2のピークは必ず原点に発生するので、原点の強度を0
若しくは他の一定値に置換する原点マスクを適用する方
法である。ただし、第1のピークが原点に発生する場合
もあるので、原点マスクを適用するか否かの判断が必要
である。ここで図7に示す具体例を想定し、ピーク判定
のフローを説明する。試料構造による第1のピーク31の
位置D1と強度I1、固定パターンによる第2のピーク32の
位置D2と強度I2を仮定する。D2=0であるので、想定され
るケースとしては|D1|>0かつI1>I2の場合(図7(a))、|D
1|>0かつI1<I2の場合(図7(b))、|D1|〜=0の場合(図7
(c))がある。夫々の場合について解析画像P(n,m)を規格
化して検索された強度最大のピーク33の強度Iと、解析
画像P(n,m)に原点マスクを施した後、規格化して検索さ
れた強度最大のピーク34の強度I’を比較する。図7(a)
の場合、第2ピークの強度が無視出来るほど小さけれ
ば、原点マスク適用前後で強度最大のピークの強度は変
化しないし、第2ピークの強度が強ければ、原点マスク
適用によって第2ピーク32に振り割れられていた強度が
第1ピーク31及び雑音成分35に移るので、I≦I’とな
る。図7(b)の場合、原点マスク適用前には第1ピーク3
1と第2ピーク32に振り分けられていた強度が第1ピー
ク31にまとめられるので、I<I’となる。一方図7(c)
の場合、原点マスクを施すと第2ピーク32と共に第1ピ
ーク31にまで除去してしまい、雑音成分35のみ増加する
ため、I>I’となる。以上、原点マスク適用前後の解析
結果の比較から第1ピーク31を判定することが出来る。
図8(a)にそのピーク判定工程のフローを示す。原点マス
ク適用前後の強度最大のピークの強度つまり相関値を比
較し、原点マスク適用によって相関値が減少した場合は
原点マスク適用前の結果を採用し、原点マスク適用によ
って相関値が増加若しくは変化しなかった場合は原点マ
スク適用後の結果を用いる。
First, in one method, since the second peak due to the fixed pattern always occurs at the origin, the intensity at the origin is set to 0.
Alternatively, it is a method of applying an origin mask for replacing with another constant value. However, since the first peak may occur at the origin, it is necessary to judge whether to apply the origin mask. Now, assuming a specific example shown in FIG. 7, a flow of peak determination will be described. The position D1 and the intensity I1 of the first peak 31 due to the sample structure, and the position D2 and the intensity I2 of the second peak 32 due to the fixed pattern are assumed. Since D2 = 0, the case assumed is | D1 |> 0 and I1> I2 (Fig. 7 (a)), | D
When 1 |> 0 and I1 <I2 (Fig. 7 (b)), when | D1 | ~ = 0 (Fig. 7)
There is (c)). In each case, the analysis image P (n, m) is standardized and the intensity I of the maximum peak 33 searched and the analysis image P (n, m) is subjected to the origin mask and then standardized and searched. The intensity I ′ of the peak 34 having the highest intensity is compared. Figure 7 (a)
In the case of, if the intensity of the second peak is so small that it can be ignored, the intensity of the peak with the maximum intensity does not change before and after applying the origin mask. If the intensity of the second peak is strong, the origin mask is applied to the second peak 32. Since the cracked intensity moves to the first peak 31 and the noise component 35, I ≦ I ′. In the case of FIG. 7B, the first peak 3 is applied before the origin mask is applied.
The intensities assigned to 1 and the second peak 32 are put together in the first peak 31, so that I <I '. Meanwhile, Fig. 7 (c)
In this case, when the origin mask is applied, the first peak 31 is removed together with the second peak 32, and only the noise component 35 increases, so that I> I ′. As described above, the first peak 31 can be determined by comparing the analysis results before and after applying the origin mask.
FIG. 8 (a) shows the flow of the peak determination process. Intensity before and after applying the origin mask The strength of the maximum peak, that is, the correlation value is compared.If the correlation value decreases by applying the origin mask, the result before applying the origin mask is adopted, and the correlation value increases or changes by applying the origin mask. If not, the result after applying the origin mask is used.

【0021】第2の方法として、解析画像P(n,m)内には
2つのピークがあると仮定し、2つのピークの位置及び
強度を出力するように設定しておく方法がある。なお、
ピークが2つあると各々の相関値が小さくなってしまう
ので、相関値下限は再設定した方が良い。図8(b)に2つ
のピーク検出工程のフローを示す。図7(a)及び図7(b)
では相関値下限より大きいピークは第1ピーク31と第
2ピーク32であるので2つのピークが出力される。|D1|
>|D2|=0であるので、出力されたピークのうち位置すれ
量が大きい方を選択すると、第1のピークを選択する事
になる。図7(c)の場合は、第1のピークと第2のピー
クが重なっているので、P(n,m)内に1つのピークしか存
在しない。下限値より相関値の大きいピークが1つしか
存在しなければ、そのピークを解析結果とする。
As a second method, it is assumed that there are two peaks in the analysis image P (n, m), and the positions and intensities of the two peaks are set to be output. In addition,
If there are two peaks, the correlation value of each becomes smaller, so it is better to reset the lower limit of the correlation value. FIG. 8 (b) shows the flow of two peak detection steps. 7 (a) and 7 (b)
Since the peaks larger than the lower limit of the correlation value are the first peak 31 and the second peak 32, two peaks are output. | D1 |
Since || D2 | = 0, the first peak is selected when the one having a larger positional deviation amount is selected from the output peaks. In the case of FIG. 7C, since the first peak and the second peak overlap, there is only one peak in P (n, m). If there is only one peak having a correlation value larger than the lower limit, that peak is used as the analysis result.

【0022】次に振り角αの設定であるが、視差による
位置ずれDから焦点ずれFを求める際に、試料に入射する
電子線の振り角αが用いられるので、該振り角αを正確
に設定する必要がある。振り角αの測定は金やシリコン
等、格子定数が既知の結晶性試料の回折像を用いて行
う。格子定数が既知であるので、入射電子線の波長が分
かれば、回折像の1画素当たりの散乱角度が計算でき
る。第1の入射角度で撮影された第1の回折像と第2の
入射角度で撮影された第2の回折像における位置ずれD
αを解析し、該位置ずれDαと1画素当たりの散乱角度
の積を計算すれば、入射電子線の振り角αの実測値とな
る。入射電子線の振り角αは照射系電子偏向コイル13の
電流値IBTとほぼ比例関係にあるが、図19に示す様に
照射系電子偏向コイル13は対物レンズ14の上部に設けら
れているため、対物レンズ14の電磁界によっても試料に
入射する角度は変化してしまう。入射電子線の振り角α
の算出式には対物レンズ14の励磁電流Iobj値をパラメー
タとした補正項を導入する必要がある。例えばα=A*IBH
+B*Iobj*IBHを用いる。ここでA及びBは装置固有の定数
である。
Next, regarding the setting of the swing angle α, the swing angle α of the electron beam incident on the sample is used when the focus shift F is obtained from the positional shift D due to parallax. Must be set. The swing angle α is measured using a diffraction image of a crystalline sample such as gold or silicon whose lattice constant is known. Since the lattice constant is known, the scattering angle per pixel of the diffraction image can be calculated if the wavelength of the incident electron beam is known. Misalignment D between the first diffraction image taken at the first incident angle and the second diffraction image taken at the second incident angle
When α is analyzed and the product of the positional deviation D α and the scattering angle per pixel is calculated, the measured value of the swing angle α of the incident electron beam is obtained. The swing angle α of the incident electron beam is almost proportional to the current value I BT of the irradiation system electron deflection coil 13, but the irradiation system electron deflection coil 13 is provided above the objective lens 14 as shown in FIG. Therefore, the angle of incidence on the sample also changes depending on the electromagnetic field of the objective lens 14. Swing angle α of incident electron beam
It is necessary to introduce a correction term with the exciting current I obj value of the objective lens 14 as a parameter in the calculation formula of. For example α = A * I BH
+ B * I obj * I BH is used. Here, A and B are device-specific constants.

【0023】また振り角αの大きさであるが、振り角α
が大きいほど画像の位置ずれDに対応する焦点ずれFが小
さくなり、焦点ずれFの解析精度向上が期待されるが、
画像ペアにおける共通部分の減少は誤動作の原因とな
る。共通部分が画像全体の半分以下になると相関値が減
少し、解析結果の信頼性は極端に減少するので、視差に
よる位置ずれDはCCDカメラの一辺の長さの半分以下に
設定する必要がある。なお同じ倍率でも想定焦点ずれ範
囲が広い場合、つまり粗調整では振り角αを小さく設定
し、想定焦点ずれ範囲が狭い場合、つまり微調整では振
り角αを大きく設定する。例えば想定焦点ずれ範囲が20
μm範囲、電子線検出器の一辺の大きさが2cm、倍率が5
0,000であれば振り角αは0.5°以下にする必要がある。
As for the swing angle α, the swing angle α
Is larger, the defocus F corresponding to the positional deviation D of the image is smaller, and it is expected that the analysis accuracy of the defocus F is improved.
The reduction of the common part in the image pair causes a malfunction. When the common part becomes less than half of the entire image, the correlation value decreases and the reliability of the analysis result extremely decreases. Therefore, the positional deviation D due to parallax needs to be set to less than half the length of one side of the CCD camera. . Even when the magnification is the same, if the assumed defocus range is wide, that is, the swing angle α is set small in the rough adjustment, and if the assumed defocus range is narrow, that is, the swing angle α is set large in the fine adjustment. For example, the assumed defocus range is 20
μm range, one side of electron beam detector is 2 cm, magnification is 5
If it is 0,000, the swing angle α needs to be 0.5 ° or less.

【0024】なお焦点ずれFが予想以上に大きかったた
め2枚の画像の共通部分が少なくなり、解析不能となる
場合がある。この様な事態に対処するために、ピーク強
度の下限値を設け、計算されたピーク強度が前記下限値
以下になった場合は倍率を下げ、共通部分を増加させて
焦点の予備補正をし、焦点ずれ量Fを小さくした後に元
の倍率に戻して再測定を行うフローを設けておく。また
共通部分を増加させる方法として振り角αを小さくする
方法もある。
Since the defocus F is larger than expected, the common part of the two images is reduced, which may make analysis impossible. In order to deal with such a situation, a lower limit value of the peak intensity is provided, and when the calculated peak intensity is less than or equal to the lower limit value, the magnification is decreased, and the common part is increased to perform the preliminary correction of the focus. A flow is provided in which the defocus amount F is reduced and then the original magnification is restored for re-measurement. There is also a method of decreasing the swing angle α as a method of increasing the common portion.

【0025】またTEMでは像コントラストを増加させる
ために光軸に対物絞りを挿入して観察する場合が多い。
電子線の入射方向を変化させると電子線が光軸から外れ
るため絞りを通らなくなる可能性がある。第1の入射角
度の電子線も第2の入射角度の電子線も共に絞りを通過
するためには、振り角αは絞りの穴径よりも小さく設定
しなければならない。例えば〜10μmの穴径の絞りであ
れば振り角αは0.5°以下に設定する必要がある。
In TEM, an objective aperture is often inserted in the optical axis for observation in order to increase image contrast.
When the incident direction of the electron beam is changed, the electron beam deviates from the optical axis and may not pass through the diaphragm. In order for both the electron beam with the first incident angle and the electron beam with the second incident angle to pass through the diaphragm, the swing angle α must be set smaller than the hole diameter of the diaphragm. For example, for a diaphragm with a hole diameter of ~ 10 μm, the swing angle α needs to be set to 0.5 ° or less.

【0026】また第2のTEM像は入射電子線を傾斜させた
状態で撮影することになるので、入射電子線の振り角α
が大きすぎると第2のTEM像は軸ずれの影響で像が歪んで
しまい、第1のTEM像との共通部分が極端に減少するため
解析不能となる場合がある。この場合振り角αを小さく
設定し直す必要がある。
Since the second TEM image is taken with the incident electron beam being tilted, the swing angle α of the incident electron beam is
If is too large, the image of the second TEM image is distorted due to the effect of the axis shift, and the common part with the first TEM image is extremely reduced, which may make analysis impossible. In this case, it is necessary to set the swing angle α smaller.

【0027】倍率Mも焦点ずれFの計算に必要である。TE
Mには通常5%程度の倍率誤差がある。
The magnification M is also necessary for calculating the defocus F. TE
M usually has a magnification error of about 5%.

【0028】またシンチレータ71とCCDカメラ73の結合
部分72に光学レンズが用いられる場合、光学レンズの倍
率誤差も発生する。そこで倍率にM(1+Δ)つまりΔの誤
差があった場合の焦点解析誤差への影響を考察する。例
えば位置ずれD1が計測されたとする。本来の焦点ずれF1
はD1/[M(1+Δ)α]-1−Csα2であるが、焦点ずれF1’=D1
/[Mα]-1−Csα2と計算される。倍率誤差による焦点ず
れFの解析誤差はF1−F1’ =−ΔD1/(1+Δ)Mαとなる。
つまり倍率誤差による焦点解析誤差は位置ずれ量D1に比
例する。つまり位置ずれD=0となる時、倍率誤差による
焦点解析誤差は最も小さくなる。そこで位置ずれD=0と
なる、Fs=−Csα2への焦点補正を繰り返してみる。焦点
ずれF1’が解析された後、焦点をFsと設定しようとする
と、(F1−F1’)+Fsと設定される。この状態で位置ずれD
2を測定すると、D2=-ΔD1となる。TEMの倍率誤差Δは5%
程度であるので、数回焦点補正を繰り返せば位置ずれD
〜=0に収束する。以上、位置ずれD=0になるように対物
レンズを補正した後、指定したオプティマムフォーカス
に設定するフロートとすれば、倍率誤差による焦点解析
誤差が充分小さくなる事が分かる。なお、位置ずれD=0
ではなく位置ずれD=0近傍、例えばF=0となるD=MCsα3
した後、オプティマムフォーカスに設定するフローとし
ても良い。この場合、倍率誤差の影響低減と共に、固定
パターンによる第2のピークの影響低減も図られる。ま
た焦点ずれF=0の補正回数が2回目以上に設定されてい
る場合、n回目に解析された焦点ずれFnの方がn-1回目に
解析された焦点ずれFn-1より大きくなると、焦点補正を
中止しする機能も付加されている。これによって補正回
数を必要最小限に抑える事ができる。以上を考慮し、図
9に示すフローチャートに従って焦点補正を実行する。
まず焦点解析を行う視野を選択する。この選択には観察
倍率や対物絞りなどの設定も含める。次にオプティマム
フォーカス、相関値下限、振り角α及び補正回数の設定
を図2に示す画面を用いて行う。計算機にはオプティマ
ムフォーカス、相関値下限、振り角α及び補正回数の推
奨値つまり初期値が設定されているが、必要に応じて操
作者が値を変更できる様になっている。オプティマムフ
ォーカスは通常F=0に設定されているが、試料によって
はアンダーフォーカスで観察した方が良い場合もある。
また振り角αは、穴径〜10μmの対物絞りを通過できる
最大値振り角である0.5°に設定されているが、視野に
よっては入射電子線角度変化による像歪みの影響が大き
く、振り角αを小さく設定した方が良い場合もある。相
関値下限も解析画像の画素数などの撮影条件に依存す
る。振り角αや相関値を最適化するために、焦点解析の
みで焦点補正は行わないモードを設けておく必要があ
る。振り角αは0.2〜0.5度が一般に使用される。
振り角αの下限及び許容精度上限は装置の性能で決ま
る。図2の画面に示した補正回数設定を0にし、焦点補
正実行ボタン93をクリックすれば計測のみを行う。ま
た、操作者がパラメータ変更中に推奨値を忘れてしまっ
た場合は、初期設定のボタン92をクリックすると推奨値
が呼び出される様になっている。
Further, when an optical lens is used in the coupling portion 72 of the scintillator 71 and the CCD camera 73, a magnification error of the optical lens also occurs. Therefore, consider the effect on the focus analysis error when there is an error of M (1 + Δ), that is, Δ in the magnification. For example, suppose that the displacement D1 is measured. Original defocus F1
Is D1 / [M (1 + Δ) α] −1 −C s α 2 , but defocus F1 ′ = D1
Calculated as / [Mα] −1 −C s α 2 . The analysis error of the defocus F due to the magnification error is F1−F1 ′ = − ΔD1 / (1 + Δ) Mα.
That is, the focus analysis error due to the magnification error is proportional to the positional deviation amount D1. That is, when the positional deviation D = 0, the focus analysis error due to the magnification error is the smallest. Then, repeat the focus correction to F s = −C s α 2 where the positional deviation D = 0. If the focus is set to F s after the defocus F1 ′ is analyzed, (F1−F1 ′) + Fs is set. Misalignment D in this state
When 2 is measured, D2 = -ΔD1. TEM magnification error Δ is 5%
Since it is about the degree, if the focus correction is repeated several times, the position shift D
Converges to ~ = 0. As described above, if the float is set to the designated optimum focus after correcting the objective lens so that the positional deviation becomes D = 0, it can be seen that the focus analysis error due to the magnification error is sufficiently small. Note that the positional deviation D = 0
Instead, the flow may be set such that the positional deviation is near D = 0, for example, D = MC s α 3 where F = 0, and then the optimum focus is set. In this case, the influence of the magnification error is reduced and the influence of the second peak due to the fixed pattern is reduced. Further, when the number of corrections of defocus F = 0 is set to the second or more, if the defocus F n analyzed in the nth time becomes larger than the defocus F n-1 analyzed in the n−1 time. , A function to stop the focus correction is also added. As a result, the number of corrections can be minimized. Considering the above, the focus correction is performed according to the flowchart shown in FIG.
First, the field of view for focus analysis is selected. This selection also includes settings such as observation magnification and objective aperture. Next, the optimum focus, the lower limit of the correlation value, the swing angle α, and the number of corrections are set using the screen shown in FIG. Although a recommended value, that is, an initial value of the optimum focus, the lower limit of the correlation value, the swing angle α, and the number of corrections is set in the computer, the operator can change the value as necessary. Optimum focus is normally set to F = 0, but it may be better to observe under focus depending on the sample.
The swing angle α is set to 0.5 °, which is the maximum swing angle that can pass through the objective diaphragm with a hole diameter of ~ 10 μm, but depending on the field of view, the effect of image distortion due to the incident electron beam angle change is large. In some cases it may be better to set a smaller value. The lower limit of the correlation value also depends on the shooting conditions such as the number of pixels of the analysis image. In order to optimize the swing angle α and the correlation value, it is necessary to provide a mode in which only focus analysis is performed and focus correction is not performed. A swing angle α of 0.2 to 0.5 degrees is generally used.
The lower limit of the swing angle α and the upper limit of the allowable accuracy are determined by the performance of the device. When the correction count setting shown on the screen of FIG. 2 is set to 0 and the focus correction execution button 93 is clicked, only measurement is performed. Further, if the operator forgets the recommended value while changing the parameters, the recommended value is called by clicking the initial setting button 92.

【0029】パラメータ設定終了の後、電子線検出器17
を用いて画像ペアを撮影する。従来TEMの焦点ずれ検出
装置は入射電子線の角度を照射系電子偏向レンズ13を用
いて正弦波的に振動させた時のTEM像の振動を操作者が
観察するという構成であった。しかしTEM像が常に振動
するという従来の回路構成では画像の取り込みが行えな
い。第1のTEM像取り込みを指示する信号を受信した後、
画像の取り込みを開始し、該画像取り込みが終了した事
を示す信号を受信した後、入射電子線の角度を第2の角
度に変更し、該変更が終了した事を示す信号を電子線検
出器が受信した後、第2の画像の取り込みを行う制御系が
必要である。上記制御系を用いて撮影した画像ペアから
解析画像P(n,m)を計算し、位置ずれに対応したピークを
特定する。
After the parameters are set, the electron beam detector 17
Take a pair of images using. The conventional TEM defocus detection device has a configuration in which the operator observes the vibration of the TEM image when the angle of the incident electron beam is vibrated sinusoidally using the irradiation system electron deflection lens 13. However, the conventional circuit configuration in which the TEM image constantly vibrates cannot capture the image. After receiving the signal instructing the acquisition of the first TEM image,
After receiving the signal indicating that the image capturing is started and the image capturing is completed, the angle of the incident electron beam is changed to the second angle, and the signal indicating that the change is completed is detected by the electron beam detector. A control system is needed to capture the second image after it has been received. The analysis image P (n, m) is calculated from the image pair captured using the control system, and the peak corresponding to the positional deviation is specified.

【0030】なお位置ずれによるピークが特定できなか
った場合は、焦点補正を中止し、操作者に次の行動の指
針を与えるためにその原因を推測するフローが設けてあ
る。位置ずれが解析できなかった原因として、視野内に
試料が存在しない、画像が非常にボケている等、各々の
画像に問題がある場合と、入射電子線の傾斜角度が大き
すぎたために位置ずれDが大きくなり過ぎた、入射電子
線角度変化の影響で画像が歪んだ等、画像ペア間での共
通部分の減少が原因になる場合がある。その判断のため
に、入射電子線の角度を第1の角度とし、結像系電子偏
向コイル16を用いて画像を既知量だけ平行移動させた第
4のTEM像を撮影し、第1のTEM像と第4のTEM像で位置
ずれ解析を行う。第1のTEM像と第4のTEM像で位置ずれ
解析不能であれば、視野内に試料が存在しない、画像が
非常にボケている等、各々の画像に問題があると考えら
れる。これに対しては倍率を下げ、低倍率で予備補正を
実行する指示を出す。倍率を下げれば視野が広がるの
で、視野内に試料が存在する確率が高くなる。また低倍
率では焦点ずれによる像ボケ影響が低減され、像のシャ
ープネスが向上するので、位置ずれ解析が可能となる。
第1のTEM像と第4のTEM像で位置ずれ解析可能であれ
ば、画像ペア間での共通部分減少が原因と考えられるの
で、振り角αを小さくする指示を出す。エラーメッセー
ジは図2(b)の様に画面に表示し、解析できなかった焦
点ずれFは表示せず、相関値のみ表示する。
If the peak due to the positional deviation cannot be identified, a flow is provided for inferring the cause in order to stop the focus correction and give the operator a guide for the next action. The reason why the displacement could not be analyzed is that there is a problem in each image such as no sample in the field of view, the image is very blurred, and the displacement due to the incident electron beam tilt angle being too large. In some cases, D becomes too large, the image is distorted due to the influence of the incident electron beam angle change, and the common area between the image pairs decreases. For that determination, the angle of the incident electron beam is set to the first angle, and a fourth TEM image obtained by moving the image in parallel by a known amount using the imaging system electron deflection coil 16 is photographed. The displacement analysis is performed on the image and the fourth TEM image. If misalignment analysis is not possible between the first TEM image and the fourth TEM image, it is considered that there is a problem in each image, such as no sample in the field of view or the image is very blurred. In response to this, the magnification is reduced, and an instruction to execute the preliminary correction at a low magnification is issued. The lower the magnification, the wider the field of view, and the higher the probability that a sample will be in the field of view. Further, at a low magnification, the influence of image blur due to defocus is reduced, and the sharpness of the image is improved, so that the positional shift analysis becomes possible.
If misalignment analysis is possible between the first TEM image and the fourth TEM image, it is considered that the common part between the image pairs is reduced, and therefore an instruction to reduce the swing angle α is issued. The error message is displayed on the screen as shown in FIG. 2 (b), the defocus F that could not be analyzed is not displayed, and only the correlation value is displayed.

【0031】位置ずれに対応したピークが特定できた
ら、該ピークから位置ずれDを求め、D=Mα(F+Csα2)の関
係を用いて焦点ずれFを計算し、対物レンズ電流の調整
を行う。対物レンズ電流と焦点位置の関係は投影レンズ
の設定つまり観察倍率によって異なるので、各観察倍率
で対物レンズ電流と焦点位置の関係表もしくは関係式が
計算機に記録されている。前記関係表もしくは関係式を
用い、設定された焦点にするために必要な電流を求め、
対物レンズ電流を調整する。焦点補正回数が2回以上に
設定されていれば、再び画像ペアを撮影して焦点を解析
し、対物レンズ電流を調整する。
When the peak corresponding to the positional deviation can be identified, the positional deviation D is obtained from the peak, the focal deviation F is calculated using the relationship of D = Mα (F + Csα 2 ), and the objective lens current is adjusted. To do. Since the relationship between the objective lens current and the focus position differs depending on the setting of the projection lens, that is, the observation magnification, the relation table or the relational expression between the objective lens current and the focus position is recorded in the computer at each observation magnification. Using the above relational table or relational expression, find the current required to achieve the set focus,
Adjust the objective lens current. If the number of times of focus correction is set to 2 times or more, the image pair is captured again, the focus is analyzed, and the objective lens current is adjusted.

【0032】本発明における自動焦点補正システムはデ
ジタルシグナルプロセッサであるフーリエ変換像の位相
差解析に基づく位置ずれ解析用演算器20が搭載されてお
り、従来のアプリケーションソフトでは2sec程度かか
っていた256×256画素の画像の位置ずれ解析が、30msec
以下で実行可能となっている。電子線検出器17による画
像取り込み、照射系電子偏向コイル13、及び対物電子レ
ンズ14の変更を含めた一回の補正を1秒以下で実行でき
る様になっており、連続自動補正が可能になっている。
図2に示した連続実行ボタンをクリックすると連続焦点
補正が始まり、焦点補正の停止を支持するボタンをクリ
ックすると焦点補正は停止する。もしくは連続実行ボタ
ンをクリックすると連続焦点補正が始まり、再び連続実
行ボタンをクリックすると連続焦点補正は停止する。若
しくは焦点補正実行ボタン93をダブルクリックすると連
続焦点補正が始まり、再び実行ボタン93をクリックする
と連続焦点補正は停止する。連続焦点補正実行中は、試
料ステージを移動させて視野を変化させてもオプティマ
ムフォーカスに自動的に設定される。なお試料ステージ
を移動させながら第1のTEM像と第2のTEM像を撮影する
と、視差による位置ずれDと共に試料移動による位置ず
れDsが混入するため焦点補正解析精度は劣化するが、目
的の視野が見つかると試料ステージ移動を停止させて観
察を始めるので、試料観察に必要な焦点補正精度を得る
事ができる。試料ステージ移動による補正精度劣化が問
題となる場合、n回目の焦点解析のために撮影された第
1のTEM像と、n-1回目の焦点解析のために撮影されは第
1のTEM像の位置ずれから試料ステージの移動速度を測
定しn回目の測定における第1のTEM像と第2のTEM像の
間の試料移動による位置ずれDsを予測し、第1のTEM像
と第2のTEM像の位置ずれD+Dsより試料移動による位置
ずれDsを差し引く事によって視差による位置ずれDを抽
出し、焦点を解析する。
The automatic focus correction system according to the present invention is equipped with the position shift analysis calculator 20 based on the phase difference analysis of the Fourier transform image, which is a digital signal processor. Position shift analysis of 256 pixel image is 30msec
It can be executed by the following. It is possible to execute a single correction including the image capture by the electron beam detector 17, the irradiation system electron deflection coil 13, and the change of the objective electron lens 14 in less than 1 second, and continuous automatic correction is possible. ing.
Clicking the continuous execution button shown in FIG. 2 starts continuous focus correction, and clicking the button that supports the stop of focus correction stops focus correction. Alternatively, clicking the continuous execution button starts continuous focus correction, and clicking the continuous execution button again stops continuous focus correction. Alternatively, double-clicking the focus correction execution button 93 starts continuous focus correction, and clicking the execution button 93 again stops continuous focus correction. During continuous focus correction, even if the sample stage is moved to change the field of view, the optimum focus is automatically set. Note that if the first TEM image and the second TEM image are taken while moving the sample stage, the positional deviation D due to parallax and the positional deviation Ds due to sample movement are mixed, but the focus correction analysis accuracy deteriorates, but the target field of view is reduced. When is found, the movement of the sample stage is stopped and the observation is started, so that the focus correction accuracy necessary for the sample observation can be obtained. When the correction accuracy deterioration due to the movement of the sample stage poses a problem, the first TEM image taken for the nth focus analysis and the first TEM image taken for the (n-1) th focus analysis are The moving speed of the sample stage is measured from the positional deviation, and the positional deviation Ds due to the sample movement between the first TEM image and the second TEM image in the n-th measurement is predicted, and the first TEM image and the second TEM The position shift D due to parallax is extracted by subtracting the position shift Ds due to sample movement from the image position shift D + Ds, and the focus is analyzed.

【0033】本システムには相関値が下限値以下の場合
は焦点を変化させないという誤動作チェック機能が備わ
っている。TEM像は一般にS/Nが低く、S/Nが低い画像で
は位置ずれ解析不能となる確率が高くなる。位置ずれ解
析不能となった原因が確率的なものであれば、次の解析
では正しい解析結果が得られる可能性は高い。そこで焦
点解析におけるエラー回数の上限値を設定し、相関値が
下限値以下となる回数が上限を超えると、絞りなどで電
子線が遮られたため、試料構造のTEM像が電子線検出器
に取り込まれていない等のアクシデントがあったと判断
し、画面にエラーメッセージが表示する機能が付加され
ている。
This system has a malfunction check function of not changing the focus when the correlation value is less than the lower limit value. The TEM image generally has a low S / N ratio, and an image with a low S / N ratio has a high probability of being incapable of displacement analysis. If the cause of the misalignment analysis being probabilistic is probabilistic, it is highly possible that correct analysis results will be obtained in the next analysis. Therefore, we set the upper limit of the number of errors in focus analysis, and when the number of times the correlation value was below the lower limit exceeds the upper limit, the electron beam was blocked by the diaphragm, etc., so the TEM image of the sample structure was captured by the electron beam detector. It is judged that there was an accident such as not being performed, and an error message is displayed on the screen.

【0034】焦点補正連続動作中、第1の入射角度によ
る第1のTEM像と第2の入射角度による第2のTEM像が交
互に画面に表示されるが、処理が高速化してくると交互
表示が画面のチラツキと感じられるようになり、操作者
に不快感を与えたり、微細構造の観察の支障となってく
る場合がある。そこで、画面に表示するのは第1の入射
角度で観察されたTEM像のみとし、第2の入射角度で観
察されたTEM像は画面には表示しない回路構成とする。
または第1の入射角度で観察されたTEM像と第2の入射
角度で観察されたTEM像を別の画面に表示する回路構成
とすると、入射電子線の軸ずれによる像歪みの影響を必
要に応じて確認することもできる。 実施例2 図19に自動検査装置で用いたTEMの基本構成図を示
す。電子銃11及びその制御回路11’、照射レンズ12及び
その制御回路12’、照射系電子偏向コイル13及びその制
御回路13’、対物レンズ14及びその制御回路14’、投影
レンズ15及びその制御回路15’、結像系電子偏向コイル
16及びその制御ソフト16’、電子線検出器17及びその制
御回路17’、試料ステージ18及びその制御回路18’、制
御ソフトと画像処理ソフトを搭載した計算機19から構成
される。各制御回路は計算機の制御ソフトから送られる
制御コマンドを受信し、制御が終了すると計算機19に返
り値を送る。照射電子偏向コイル13及び照射電子偏向コ
イル16を用いてTEM像を平行移動させるイメージシフト
機能が設けられている。電子線検出器17はCCDカメラ
等、多数の画素から構成される電子線検出器であり、得
られた画像信号は画像送信用のケーブルで計算機19の記
録装置もしくはフーリエ変換像の位相解析に基づく位置
ずれ解析用演算器20に高速に送信される。計算機19には
フーリエ変換像の位相解析に基づく位置ずれ解析用演算
器20が接続され、パターン検査・計測用ソフトが搭載さ
れている。
During the focus correction continuous operation, the first TEM image at the first incident angle and the second TEM image at the second incident angle are alternately displayed on the screen. The display may be perceived as flickering on the screen, which may give an operator an unpleasant sensation or hinder the observation of the fine structure. Therefore, only the TEM image observed at the first incident angle is displayed on the screen, and the TEM image observed at the second incident angle is not displayed on the screen.
Alternatively, if the circuit configuration is such that the TEM image observed at the first incident angle and the TEM image observed at the second incident angle are displayed on different screens, the effect of image distortion due to the axis shift of the incident electron beam is required. You can also check accordingly. Example 2 FIG. 19 shows a basic configuration diagram of a TEM used in an automatic inspection device. Electron gun 11 and its control circuit 11 ', irradiation lens 12 and its control circuit 12', irradiation system electron deflection coil 13 and its control circuit 13 ', objective lens 14 and its control circuit 14', projection lens 15 and its control circuit 15 ', Imaging electron deflection coil
16 and its control software 16 ', an electron beam detector 17 and its control circuit 17', a sample stage 18 and its control circuit 18 ', and a computer 19 equipped with control software and image processing software. Each control circuit receives a control command sent from the control software of the computer, and when the control is completed, sends a return value to the computer 19. An image shift function for translating the TEM image in parallel using the irradiation electron deflection coil 13 and the irradiation electron deflection coil 16 is provided. The electron beam detector 17 is an electron beam detector composed of a large number of pixels such as a CCD camera, and the obtained image signal is based on the recording device of the computer 19 or the phase analysis of the Fourier transform image with a cable for image transmission. It is transmitted at high speed to the arithmetic unit 20 for position shift analysis. The calculator 19 is connected to the position shift analysis calculator 20 based on the phase analysis of the Fourier transform image, and is equipped with the pattern inspection / measurement software.

【0035】図10にTEMを用いた自動検査装置の処理
フローを示す。まず電子銃11で発生させた電子に加速電
圧を印加し、電子ビームが光軸上を通過するように照射
系電子線偏向コイル13を用いて調整し、電子線検出器17
に電子線が到達する事を確認する。光軸と平行な方向を
z方向、光軸と直交する面をx-y平面とする。照射レンズ
12の調整を行った後、試料室に試料21を挿入する。試料2
1は電子線が通過する様に薄片化した後、メッシュ22と
呼ばれる金属製の支持具に固定されている(図11
(a))。メッシュ22を試料ホルダーに置き、該試料ホル
ダを試料ステージに乗せて観察する。メッシュ22の直径
は3mm程度であり、方向や位置を正確に指定して試料ホ
ルダーに乗せる事は困難である。そこで低倍率で観察し
たメッシュ22の像を記録し、図12のフローに従ってメ
ッシュ22の方向、位置及び形状を解析する。電子が通過
できるのはホール23と呼ばれる穴の領域である。まず取
り込まれた画像を2値化し、連結成分を求め、各領域のラ
ベル付けを行う(図11(b))。次に各ラベル領域の面積
を計算する。ホールの大きさはほぼ一定であるので、面
積の最頻値をホールの面積と特定できる。具体的には図
11(b)の様にラベル付けられた領域のうち、最頻値近
傍の面積を持つ領域はホール全体が写っている4,5, 7,
8,9,12,13のラベル領域である。メッシュ22の方向を解
析するためにホール23全体が写っているラベル領域の重
心24を計算する。各領域の重心間の距離が最小となる組
み合わせを求める(図11(c))。例えばラベル領域4の重
心24と最も近いのはラベル領域5とラベル領域8の重心24
である。ラベル領域4とラベル領域5の重心24を結ぶ方向
をx方向、ラベル領域4とラベル領域8の重心24を結ぶ方
向をy方向と特定する。またホール23の形状は既知であ
るので、ホール23の面積からホール23の1辺の長さHが計
算できる。また最近接重心の間隔からホール23の一辺の
長さHを引けば、メッシュ22の幅Mが計算される。以上の
工程終了後、メッシュ22のxy方向と画面の水平垂直方向
を一致させた画面が表示される。メッシュ22の各ホール
23に番号が表示されている。操作者はこの表示にてラベ
リングが正しく実行されている事が確認できる。またこ
の番号を用いて試料21が存在する、つまり検査を行うホ
ール23の位置を指定し、それ以外のホールでは検査しな
いように設定し、検査時間の短縮を図る事もできる。
FIG. 10 shows a processing flow of the automatic inspection device using TEM. First, an accelerating voltage is applied to the electrons generated by the electron gun 11, and the irradiation system electron beam deflection coil 13 is used to adjust the electron beam so that the electron beam passes on the optical axis.
Confirm that the electron beam reaches. The direction parallel to the optical axis
The plane orthogonal to the z direction and the optical axis is defined as the xy plane. Irradiation lens
After adjusting 12, the sample 21 is inserted into the sample chamber. Sample 2
1 is thinned so that an electron beam can pass through it, and then fixed to a metal support called a mesh 22 (Fig. 11).
(a)). The mesh 22 is placed on the sample holder, and the sample holder is placed on the sample stage for observation. The mesh 22 has a diameter of about 3 mm, and it is difficult to place the mesh 22 on the sample holder by accurately specifying the direction and position. Therefore, an image of the mesh 22 observed at a low magnification is recorded, and the direction, position and shape of the mesh 22 are analyzed according to the flow of FIG. Electrons can pass through a hole area called hole 23. First, the captured image is binarized, the connected component is obtained, and each region is labeled (FIG. 11 (b)). Next, the area of each label area is calculated. Since the size of the hole is almost constant, the mode of the area can be specified as the area of the hole. Specifically, of the areas labeled as shown in FIG. 11 (b), the entire hole is shown in the area having an area near the mode value 4, 5, 7,
Label areas are 8, 9, 12, and 13. In order to analyze the direction of the mesh 22, the center of gravity 24 of the label area in which the entire hole 23 is reflected is calculated. A combination that minimizes the distance between the centers of gravity of the regions is obtained (FIG. 11 (c)). For example, the center of gravity 24 of the label area 4 is closest to the center of gravity 24 of the label area 5 and the label area 8.
Is. The direction connecting the centers of gravity 24 of the label areas 4 and 5 is specified as the x direction, and the direction connecting the centers of gravity 24 of the label areas 4 and 8 is specified as the y direction. Further, since the shape of the hole 23 is known, the length H of one side of the hole 23 can be calculated from the area of the hole 23. Further, the width M of the mesh 22 is calculated by subtracting the length H of one side of the hole 23 from the distance between the centers of gravity of the closest points. After the above steps are completed, a screen in which the xy direction of the mesh 22 and the horizontal and vertical directions of the screen are aligned is displayed. Each hole of mesh 22
The number is displayed on 23. The operator can confirm from this display that labeling is being performed correctly. It is also possible to shorten the inspection time by designating the position of the hole 23 in which the sample 21 exists, that is, the hole 23 to be inspected, by using this number, and not inspecting the other holes.

【0036】ホール内の試料の有無は画像処理により自
動的に判断する事もできる。この判断にはホール内の画
像強度のヒストグラムやフーリエ変換像を用いる。フー
リエ変換像を用いる判断では、フーリエ変換像における
高周波成分の割合で判断する。図17(b)に示す様に解
析エリア内に試料が存在しないと、照射電子電流密度の
分布等によって画像強度に多少の変動はあるが、そのフ
ーリエ変換像には低周波成分しか存在しない。試料、特
に生物試料の様に微細な構造を持つ試料が存在すると、
フーリエ変換像における高周波成分の割合が増加する
(図17(a))。低周波成分に対する高周波成分の割合
が一定値以上になると、解析エリア内に試料が存在する
と判断する。画像強度のヒストグラムを用いる判断で
は、画像強度のヒストグラムに存在するピークの数によ
って試料の有無を判断する。ホール内に試料が存在しな
いと照射電子電流密度の分布等によって画像強度に多少
の変動はあるが、ピークは1つしか存在しない(図13
(b))。一方ホール内に試料が存在する画像強度のヒス
トグラムに複数のピークが存在する(図13(a))。従
って画像強度ヒストグラムにおけるピークが複数個存在
するとホール内に試料が存在すると判断する。なお、試
料コントラストが非常に低いためピークがオーバーラッ
プしてしまう試料では、ビークの半値幅を元に試料の有
無を判断する。
The presence / absence of the sample in the hole can be automatically determined by image processing. The histogram of the image intensity in the hole and the Fourier transform image are used for this determination. In the determination using the Fourier transform image, the determination is made based on the ratio of high frequency components in the Fourier transform image. As shown in FIG. 17B, when the sample does not exist in the analysis area, the image intensity slightly changes due to the distribution of the irradiation electron current density and the like, but the Fourier transform image has only low frequency components. When there is a sample, especially a sample with a fine structure like a biological sample,
The proportion of high frequency components in the Fourier transform image increases (FIG. 17 (a)). When the ratio of the high frequency component to the low frequency component exceeds a certain value, it is determined that the sample exists in the analysis area. In the determination using the image intensity histogram, the presence or absence of the sample is determined based on the number of peaks existing in the image intensity histogram. If the sample does not exist in the hole, the image intensity varies somewhat due to the distribution of the irradiation electron current density and the like, but there is only one peak (FIG. 13).
(b)). On the other hand, there are a plurality of peaks in the histogram of the image intensity where the sample exists in the hole (FIG. 13 (a)). Therefore, if there are a plurality of peaks in the image intensity histogram, it is judged that the sample exists in the hole. For samples in which peaks overlap due to extremely low sample contrast, the presence or absence of the sample is determined based on the half-width of the beak.

【0037】メッシュ22の方向や形状を解析する前に、
試料ホルダの高さを調整しておいた方が良い。試料ステ
ージ18の設定不備等により、対物レンズが設定可能な焦
点範囲外に試料ホルダが置かれている可能性もある。焦
点範囲内に置かれていても、対物レンズ電流を大きく変
化させるとレンズ条件変化のため倍率等が変化してしま
うので、試料ホルダの高さはほぼ一定とした方が良い。
後述する焦点解析装置で試料ホルダの高さを解析し、試
料ステージ制御機構18’を用いて試料ホルダの高さを自
動調整する機能が付加されている。
Before analyzing the direction and shape of the mesh 22,
It is better to adjust the height of the sample holder. There is a possibility that the sample holder is placed outside the focus range in which the objective lens can be set due to improper setting of the sample stage. Even if the sample holder is placed in the focus range, the magnification of the objective lens current may change due to a change in the lens condition, so that the magnification may change. Therefore, it is preferable that the height of the sample holder be substantially constant.
A focus analyzer which will be described later analyzes the height of the sample holder, and a function of automatically adjusting the height of the sample holder using the sample stage control mechanism 18 'is added.

【0038】また試料ステージ18の設定不備により、試
料ホルダが傾斜して挿入されている場合もある。試料ホ
ルダが大きく傾斜していると、メッシュ22内のホールの
位置によって観察条件が変わってしまう。そこでメッシ
ュ22から複数の地点を選択し、その地点の位置と焦点ず
れ解析結果から求めた試料高さを記録する。各位置の試
料高さから試料ホルダの傾斜角度を計算し、試料ホルダ
の傾斜角度を調整する。試料ステージ制御機構18’には
試料ホルダ傾斜の自動補正機能も付加されている。
In some cases, the sample holder may be slantly inserted due to improper setting of the sample stage 18. If the sample holder is greatly inclined, the observation conditions will change depending on the position of the holes in the mesh 22. Therefore, a plurality of points are selected from the mesh 22 and the position of the points and the sample height obtained from the result of defocus analysis are recorded. The tilt angle of the sample holder is calculated from the sample height at each position, and the tilt angle of the sample holder is adjusted. The sample stage control mechanism 18 'is also provided with an automatic correction function for the inclination of the sample holder.

【0039】次に検査項目の設定を行う。生物の自動検
査ではウィルスの形状や個数を検索する場合が多い。各
ウィルスによって画像前処理や測定すべき幾何的特徴等
の検査項目が設定され、計算機19にマクロプログラムと
して記録されている。例えば試料内に分散した直径約20
nm〜30nmの球形ウィルスの数と各々の直径を測定する場
合について考察する。検査すべき情報はウィルスの個数
と直径のみであるので、ウィルスを濃く染色した試料の
TEM像を電子線検出器17で取り込み、取り込まれた画像
を2値化する事によって染色領域つまりウィルスを抽出
し、幾何的特徴解析を用いてウィルスの直径を測定す
る。まず、この目的に合せ、解析エリアの大きさが設定
される。ウィルス検査に用いる画像の画素数は512×512
であり、直径を1割り程度の誤差で測定する場合、1つ
のウィルスの直径が10画素程度になるためには解析エリ
アの1辺の長さは1μm程度が適当である。ホールの1辺
の長さが30μmであれば、1つのホールは30×30エリア
に、数え落としを防止するためにエリア間に30nm程度の
重なり領域を設定すると31×31エリア分割される。エリ
ア分割が終了すると図11(d)の様な画面が表示され、
解析エリアが示される。
Next, inspection items are set. In automatic inspection of living things, the shape and number of viruses are often searched. Inspection items such as image preprocessing and geometrical features to be measured are set by each virus and recorded in the computer 19 as a macro program. For example, about 20 diameters dispersed in the sample
Consider the case of measuring the number of spherical viruses of nm to 30 nm and the diameter of each. Since the only information to be examined is the number and diameter of viruses, it is necessary to check
The TEM image is captured by the electron beam detector 17, and the captured image is binarized to extract a stained region, that is, a virus, and the diameter of the virus is measured by geometrical feature analysis. First, the size of the analysis area is set according to this purpose. The number of pixels of the image used for virus inspection is 512 x 512
When measuring the diameter with an error of about 10%, it is appropriate that the length of one side of the analysis area is about 1 μm so that the diameter of one virus is about 10 pixels. If the length of one side of the holes is 30 μm, one hole is divided into 30 × 30 areas, and 31 × 31 areas are divided by setting an overlapping area of about 30 nm between the areas to prevent counting. When the area division is completed, the screen as shown in Fig. 11 (d) is displayed.
The analysis area is shown.

【0040】全ての解析エリアに試料が存在するとは限
らないので、解析エリア内に試料が存在しなければ、す
ぐに次の解析エリアに移動した方が検査時間の短縮にな
る。エリア内の画像強度のヒストグラムやフーリエ変換
像を用い、解析エリア内の試料の有無を判断する機能も
装備されている。上述の様にウィルスのみが濃く染色さ
れる試料作製法を用いたので、試料が存在する領域と存
在しない領域の画像強度が異なると仮定できる。解析エ
リア内に試料が存在すると、図13(a)に示す様に画像
強度のヒストグラムは複数のピークを持つ。図13(b)
に示す様に解析エリア内に試料が存在しないと、照射電
子電流密度の分布等によって画像強度に多少の変動はあ
るが、ピークは1つしか存在しない。従って画像強度の
ヒストグラムに存在するピークの数によって、ウィルス
の有無を判断できる。フーリエ変換像を用いる判断で
は、フーリエ変換像における高周波成分の割合で判断す
る。図17(b)に示す様に解析エリア内に試料が存在し
ないと、そのフーリエ変換像には低周波成分しか存在し
ないが、生物試料の様に微細な構造を持つ試料が存在す
ると、フーリエ変換像における高周波成分の割合が増加
する(図17(a))。低周波成分に対する高周波成分の
割合が一定値以上になると、解析エリア内に試料が存在
すると判断できる。
Since the sample does not always exist in all the analysis areas, if the sample does not exist in the analysis area, the inspection time can be shortened by moving to the next analysis area immediately. It is also equipped with a function to determine the presence or absence of a sample in the analysis area by using the histogram of the image intensity in the area and the Fourier transform image. Since the sample preparation method in which only the virus is strongly stained as described above is used, it can be assumed that the image intensity of the region where the sample is present is different from the image intensity of the region where the sample is not present. When the sample exists in the analysis area, the image intensity histogram has a plurality of peaks as shown in FIG. Figure 13 (b)
As shown in (1), when there is no sample in the analysis area, the image intensity varies slightly depending on the distribution of the irradiation electron current density and the like, but there is only one peak. Therefore, the presence or absence of a virus can be determined by the number of peaks existing in the histogram of the image intensity. In the determination using the Fourier transform image, the determination is made based on the ratio of high frequency components in the Fourier transform image. As shown in FIG. 17 (b), when the sample does not exist in the analysis area, the Fourier transform image has only low-frequency components, but when a sample having a fine structure such as a biological sample exists, the Fourier transform is performed. The proportion of high frequency components in the image increases (FIG. 17 (a)). When the ratio of the high frequency component to the low frequency component exceeds a certain value, it can be determined that the sample exists in the analysis area.

【0041】1辺が30μmホールでは対角線の距離が42
μmであるので、試料ホルダが1°傾斜していたとすると
ホール内で0.74μm焦点ずれが発生する。TEM像のコント
ラストは焦点ずれに敏感であり、サブミクロン焦点ずれ
があると画像コントラスト変化や画像ボケが発生するの
で、ウィルス検査は常に一定のフォーカスで撮影された
像で行う必要がある。ウィルス検査を開始する前に、サ
ブミクロン精度の焦点補正を行う必要がある。
For a 30 μm hole on one side, the diagonal distance is 42.
Since it is μm, if the sample holder is tilted by 1 °, defocus of 0.74 μm will occur in the hole. The contrast of TEM images is sensitive to defocus, and if there is submicron defocus, image contrast changes and image blurring occur, so virus inspection must always be performed on images taken with a fixed focus. Before starting the virus inspection, it is necessary to perform focus correction with submicron accuracy.

【0042】この焦点補正における焦点解析に、視差を
利用した焦点解析法を適用する。電子線を光軸とほぼ平
行な第1の角度から入射して撮影した第1のTEM像と、光
軸から角度αだけ傾斜させた第2の角度から入射して撮
影した第2のTEM像を用いる。図4に示す様に、焦点がず
れていると第1のTEM像と第2のTEM像では画像の位置ずれ
が発生する。焦点ずれFと視差による位置ずれDにはD=M
α(F+Csα2)の関係がある。倍率M、振り角αは操作者が
設定する。球面収差係数Csは装置に固定であるので、画
像ペア間の位置ずれDが測定できれば焦点ずれFを特定で
きる。視差による位置ずれ解析法としては、従来、相互
相関法や最小2乗法などが用いられてきたが、位置ずれ
解析法は解析精度が1画素以下にはならず、十分な焦点
解析精度が得られなかった。本発明はこの位置ずれDの
解析にフーリエ変換像の位相差解析に基づく解析法を適
用した事を特長としている。図1に示す様に、対物レン
ズ14の上部に設けられた角度偏向手段13を用いて試料に
対する電子線の入射角度を変化させた第1と第2のTEM
像を電子線検出器17を用いて撮影する。撮影された第1
と第2のTEM像はフーリエ変換像の位相差解析に基づく
位置ずれ解析用演算器20に送信され、解析結果である位
置ずれDが計算機19に送られる。計算機19では位置ずれD
から焦点ずれFを計算し、目的の焦点に設定するために
必要な対物電流Iobjを求め、それを元に対物レンズ14の
焦点を補正する。
A focus analysis method using parallax is applied to the focus analysis in this focus correction. A first TEM image taken by injecting an electron beam from a first angle substantially parallel to the optical axis and a second TEM image taken by entering an electron beam at a second angle inclined by an angle α from the optical axis. To use. As shown in FIG. 4, when the focal point is deviated, a positional deviation occurs between the first TEM image and the second TEM image. D = M for defocus F and displacement D due to parallax
There is a relationship of α (F + Csα 2 ). The operator sets the magnification M and the swing angle α. Since the spherical aberration coefficient Cs is fixed to the device, if the positional deviation D between the image pairs can be measured, the defocus F can be specified. The cross-correlation method and the least-squares method have been conventionally used as the displacement analysis method based on parallax. There wasn't. The present invention is characterized in that an analysis method based on the phase difference analysis of the Fourier transform image is applied to the analysis of the positional deviation D. As shown in FIG. 1, the first and second TEMs in which the incident angle of the electron beam with respect to the sample is changed by using the angle deflecting means 13 provided above the objective lens 14.
An image is taken using the electron beam detector 17. The first shot
And the second TEM image are transmitted to the arithmetic unit 20 for positional deviation analysis based on the phase difference analysis of the Fourier transform image, and the positional deviation D as the analysis result is sent to the computer 19. Misalignment D on computer 19
The defocus F is calculated from the objective defocus F to obtain the objective current I obj required to set the desired focal point, and the focus of the objective lens 14 is corrected based on the objective current I obj .

【0043】図5に本発明に適用した位置ずれ解析法の
説明図を示す。位置ずれD=(dx,dy)のある画像ペアS1(n,
m)=S2(n+dx,m+dy)を仮定し、S1(n,m), S2(n,m)の2次元
離散的フーリエ変換をS1’(k,l), S2’(k,l)とする。フ
ーリエ変換にはF{S(n+dx,m+dy) }=F{S(n,m)}exp(idxk+i
dyl)の公式があるので、S1’(k,l)=S2’(k,l)exp(idxk+
idyl)と変形できる。つまりS1’(k,l)とS2’(k,l)の差
は位相差exp(idxk+idyl)=P’(k,l)で表現される。P’
(k,l)は周期が(dx,dy)の波でもあるので、位相差画像
P’(k,l)を逆フーリエ変換した画像P(n,m)には(dx,dy)
の位置にδ的なピークが発生する。画像P(n,m)にはδ的
なピークのみが存在すると仮定できるので、δ的なピー
クの強度の重心を計算すれば、δ的なピークの位置が小
数点を含んでいても正しく位置を求められる。
FIG. 5 shows an explanatory diagram of the displacement analysis method applied to the present invention. Image pair S1 (n, with misregistration D = (dx, dy)
m) = S2 (n + dx, m + dy), the two-dimensional discrete Fourier transform of S1 (n, m), S2 (n, m) is converted into S1 '(k, l), S2' (k , l). F (S (n + dx, m + dy)} = F {S (n, m)} exp (idxk + i for Fourier transform
dyl) formula, S1 '(k, l) = S2' (k, l) exp (idxk +
It can be transformed with idyl). That is, the difference between S1 '(k, l) and S2' (k, l) is represented by the phase difference exp (idxk + idyl) = P '(k, l). P '
Since (k, l) is also a wave with a period of (dx, dy), the phase difference image
The image obtained by inverse Fourier transform of P '(k, l) is (dx, dy) for P (n, m).
A δ-like peak occurs at the position. Since it can be assumed that there is only a δ-like peak in the image P (n, m), if the center of gravity of the δ-like peak is calculated, the position of the δ-like peak will be correctly positioned even if it contains a decimal point. Desired.

【0044】画像P(n,m)全体の強度を規格化した後、δ
的なピークの強度を計算すると、雑音成分つまり画像ペ
ア間で一致しない部分が多い場合はピーク強度が弱くな
る。このピーク強度を相関値として明示すれば、操作者
は雑音成分比つまり解析結果の信頼性を同定する事がで
きる。自動補正装置では全てのエリアで必ず正しい解析
が行われる保証はない。そこで相関値の下限値を設定
し、計算された相関値が下限値以下であれば対物レンズ
の調整は行わず、解析エリアの番地と共に相関値を記録
しておく。例えば試料ステージ移動中の誤動作によって
メッシュの位置がずれた場合、ホール23の端には取り込
まれたTEM像の半分以上がメッシュ22になってしまい、
画像ペアの共通部分が減少したため、解析不能となる解
析エリアの列ができる。操作者は自動検査終了後、解析
不能となった解析エリアの分布から、試料ステージの誤
動作によって解析エリアにメッシュが混入した事、及び
どの時点でステージの誤動作が発生したかを推測する事
ができる。位置ずれ量Dが解析できたら、D=Mα(F+Csα
2)の関係を用いて焦点Fを計算し、設定されたオプティ
マムフォーカスにするために必要な電流を求め、対物レ
ンズ電流の調整を行う。対物レンズ補正後、再び視差に
よる焦点解析を行い、その位置ずれ解析における相関値
と対物レンズ電流を解析エリアの番地と共に記録する
と、検査状態を更に詳しく記録する事ができる。オプテ
ィマムフォーカスにおける対物レンズ電流から試料の高
さ分布を求める事ができる。また同じ位置ずれDで計算
された相関値を用いると、シャープネス等の画質を比較
する事もできる。
After normalizing the intensity of the entire image P (n, m), δ
When the peak intensity is calculated, the peak intensity becomes weaker when there are many noise components, that is, portions where image pairs do not match. If this peak intensity is indicated as a correlation value, the operator can identify the noise component ratio, that is, the reliability of the analysis result. There is no guarantee that an automatic correction device will always perform correct analysis in all areas. Therefore, the lower limit value of the correlation value is set, and if the calculated correlation value is less than or equal to the lower limit value, the objective lens is not adjusted and the correlation value is recorded together with the address of the analysis area. For example, if the mesh position is displaced due to a malfunction during movement of the sample stage, more than half of the captured TEM image at the end of the hole 23 becomes the mesh 22,
Since the common part of the image pair is reduced, there are columns of analysis areas that cannot be analyzed. After the automatic inspection, the operator can infer from the distribution of the analysis area where analysis is not possible, that the mesh is mixed in the analysis area due to the malfunction of the sample stage, and at what time the malfunction of the stage has occurred. . If the displacement amount D can be analyzed, D = Mα (F + Csα
The focus F is calculated using the relationship of 2 ), the current required to achieve the set optimum focus is obtained, and the objective lens current is adjusted. After the objective lens is corrected, the focus analysis by parallax is performed again, and the correlation value and the objective lens current in the position shift analysis are recorded together with the address of the analysis area, so that the inspection state can be recorded in more detail. The height distribution of the sample can be obtained from the objective lens current in the optimum focus. Further, by using the correlation value calculated with the same positional deviation D, the image quality such as sharpness can be compared.

【0045】焦点補正終了の後、図14に示すフローに
従いウィルス検査を実行する。検査用のTEM像を新たに
撮影しても良いが、オプティマムフォーカスで撮影した
入射電子線角度1におけるTEM像がすでに記録されている
ので、これをウィルス検査に用いると撮影時間の短縮に
なる。ウィルス検査では、まずTEM像を2値化し、連結成
分を求め、領域のラベル付けを行う。次に各ラベル領域
の面積を計算し、面積一定値以下の領域は雑音と判断し
消去する。次に各ラベル領域の円形度やモーメント等の
生体試料の特徴量を計算し、真円に近いと判断された領
域をウィルスと認定し、その面積から直径(生体情報)を
計算する。ウィルスの個数と各々の直径は先程と同様に
解析エリアの番地と共に記録する。
After the focus correction is completed, the virus inspection is executed according to the flow shown in FIG. A new TEM image for inspection may be taken, but the TEM image at incident electron beam angle 1 taken with Optimum focus has already been recorded, so using this for virus inspection will shorten the imaging time. . In the virus inspection, the TEM image is first binarized, the connected components are obtained, and the regions are labeled. Next, the area of each label area is calculated, and the area having a fixed area or less is judged as noise and erased. Next, the characteristic quantities of the biological sample such as the circularity and moment of each label area are calculated, the area determined to be close to a perfect circle is identified as a virus, and the diameter (biological information) is calculated from the area. The number of viruses and the diameter of each are recorded together with the address of the analysis area as before.

【0046】1つの解析エリアで検査が終了すると、試
料ステージ18を用いて試料を移動させ、次の解析エリア
の検査を開始する。試料ステージ18の微動精度は位置決
め精度とバックラッシュによって記述される。試料ステ
ージ移動方向一定における移動精度が位置決め精度であ
り、方向転換における滑り距離がバックラッシュであ
る。現在の製品では位置決め精度は約1.2nm、バックラ
ッシュは約0.02μmに達している。解析エリアの大きさ
が30μmであれば、試料移動は試料ステージ18にて実行
可能である。
When the inspection is completed in one analysis area, the sample is moved using the sample stage 18, and the inspection in the next analysis area is started. The fine movement accuracy of the sample stage 18 is described by the positioning accuracy and backlash. The movement accuracy in the constant movement direction of the sample stage is the positioning accuracy, and the sliding distance in the direction change is the backlash. The positioning accuracy of current products is about 1.2 nm, and the backlash is about 0.02 μm. If the size of the analysis area is 30 μm, sample movement can be performed by the sample stage 18.

【0047】但し試料ステージ18を移動させると、ステ
ージ移動停止の信号を受けた後も、試料ステージ18の惰
性による試料ドリフトが発生する。視差を利用した焦点
解析では、視差による位置ずれDに試料ドリフトによる
位置ずれDsが混入すると、焦点解析精度が低下する。そ
こで第1のTEM像を撮影した時刻とは異なる第2の時刻
において、第1の入射電子線角度で撮影された第3のTE
M像を用いる。第1のTEM像と第3のTEM像の位置ずれ量
より試料ドリフトを計算する。この位置ずれ解析もフー
リエ変換像の位相差解析に基づく位置ずれ解析法で行
う。視差による位置ずれDと同等の解析精度で試料ドリ
フトによる位置ずれDsを解析しなければ、焦点解析精度
の劣化となる。また試料ドリフトの測定は短時間で実行
する必要があり、試料ドリフトによる位置ずれ量は非常
に小さい。解析精度が1画素の大きさで制限される従来
の位置ずれ解析法では、明らかに精度不足である。第1
と第2のTEM像における位置ずれ量より、試料ドリフト
による位置ずれDsを差し引くと、視差による位置ずれD
を求める事ができる。更に試料ドリフトによる位置ずれ
Dsを相殺するように結像系電子偏向コイル16を動作させ
る自動ドリフト補正を実行する事により、ドリフトによ
る取り込み画像のボケも除去できる。
However, when the sample stage 18 is moved, a sample drift due to inertia of the sample stage 18 occurs even after receiving a signal for stopping the stage movement. In the focus analysis using the parallax, if the positional shift Ds due to the sample drift is mixed with the positional shift D due to the parallax, the precision of the focus analysis is reduced. Therefore, at the second time different from the time when the first TEM image was taken, the third TE imaged at the first incident electron beam angle was taken.
Use M image. The sample drift is calculated from the amount of positional deviation between the first TEM image and the third TEM image. This positional shift analysis is also performed by the positional shift analysis method based on the phase difference analysis of the Fourier transform image. Unless the positional deviation Ds due to the sample drift is analyzed with the same analysis accuracy as the positional deviation D due to parallax, the focus analysis accuracy will deteriorate. Further, the measurement of the sample drift needs to be executed in a short time, and the amount of displacement due to the sample drift is very small. The conventional positional deviation analysis method, in which the analysis accuracy is limited by the size of one pixel, is clearly insufficient in accuracy. First
Subtracting the positional deviation Ds due to sample drift from the positional deviations in the second and TEM images, the positional deviation D due to parallax
Can be asked. Furthermore, the position shift due to sample drift
By performing automatic drift correction by operating the imaging system electron deflection coil 16 so as to cancel Ds, the blur of the captured image due to the drift can be removed.

【0048】焦点解析に障害を与える様な試料ドリフト
は、電子顕微鏡の電源投入後、鏡体の温度ムラや電子銃
が安定するまでの時間や、移動中の試料ステージ18を停
止させた直後等、ある程度予測可能である。取り込み画
像枚数を増加させると検査効率が低下するので、ドリフ
ト補正用の第3のTEM像を取り込む観察条件を予め指定
しておき、指定された観察条件では第1、第2のTEM像
と共に第3のTEM像を撮影し、ドリフトの影響を除去す
る。ドリフトが低減される、つまり第1のTEM像と第3
のTEM像の位置ずれ量が0に近づいた後は、第1と第2
のTEMのみ撮影するアルゴリズムとすれば、必要最小限
の枚数のTEM像で正確な焦点補正が行える。
The sample drift that impairs the focus analysis is caused by the time until the temperature unevenness of the mirror body and the stabilization of the electron gun after the power of the electron microscope is turned on, immediately after the moving sample stage 18 is stopped, etc. , To some extent predictable. Since increasing the number of captured images lowers the inspection efficiency, the observation conditions for capturing the third TEM image for drift correction are specified in advance, and under the specified observation conditions, the first and second TEM images as well as the first Take the TEM image of 3 and remove the effect of drift. Drift is reduced, that is, the first TEM image and the third
After the position shift amount of the TEM image of
If the algorithm is used to capture only the TEM of, the focus can be accurately corrected with the minimum number of TEM images.

【0049】試料ステージ18の移動の度に試料ドリフト
補正用の画像である第3のTEM像を取り込むと検査の効
率を劣化させるので、試料ステージ18で移動するのはホ
ール間の移動のみとし、解析エリア間の移動は結像系電
子偏向コイル16にて行う。ステージ移動の惰性による試
料ドリフトの補正は、ホール間の移動時のみとなるので
第3のTEM像の取り込み枚数はかなり削減される。その
他、結像系電子偏向コイル16による解析エリア移動が必
要な場合としては、解析エリアが小さく分割されている
ため、試料ステージ18の微動精度では解析エリアの移動
に関しては精度不足となる、等がある。
If the third TEM image, which is an image for correcting the sample drift, is taken every time the sample stage 18 is moved, the efficiency of the inspection is deteriorated. Therefore, the sample stage 18 is moved only between the holes. The movement between the analysis areas is performed by the imaging system electron deflection coil 16. The correction of the sample drift due to the inertia of the stage movement is performed only during the movement between the holes, so that the number of captured third TEM images is considerably reduced. In addition, when it is necessary to move the analysis area by the imaging system electron deflection coil 16, the analysis area is divided into small parts, and therefore the precision of the fine movement of the sample stage 18 causes insufficient accuracy in the movement of the analysis area. is there.

【0050】なおホールの大きさが結像系電子偏向コイ
ル16で追従できない程広範囲である場合、試料ステージ
18をほぼ一定速度で移動させ、結像系電子偏向コイル16
を用いて試料ステージ移動速度とほぼ同じ速度で結像系
偏向コイル16を用いてイメージシフトさせる方法もあ
る。図18(c)に、解析エリアの移動を試料ステージ移
動とイメージシフト移動を併用させた場合の観察視野の
位置、結像系電子偏向コイル16設定位置、試料ステージ
18設定位置を時間経過を示す。TEM像撮影に要する時間
をTC、試料ステージによる視野移動に要する時間をTS
結像系電子偏向コイル16による視野移動に要する時間を
TIとする。試料ステージ18による視野移動では、バック
ラッシュやステージ移動の惰性の影響があるため高速化
には上限があり、結像系電子偏向コイル16による視野移
動よりも高速化する事は出来ない。試料ステージ18のみ
で視野移動を行うと、図18(a)に示す様に検査時間が
長くなってしまう。一方結像系電子偏向コイル16は移動
範囲が狭いという問題点がある。図18(b)に示す様
に、結像系電子偏向コイル16の移動範囲を超えた場合は
試料ステージ18で試料を移動させる必要がある。そこで
図18(c)に示す様に、試料ステージ18をほぼ一定速度
で移動させ、結像系電子偏向コイル16によるイメージシ
フトで試料ステージの移動を相殺させれば、試料ステー
ジ18が移動しているにもかかわらず、各解析エリアの静
止画を撮影する事が出来る。広範囲の視野移動を、試料
ステージ18のバックラッシュや惰性の影響を受けずに高
速に実行する事ができる。
If the size of the hole is so wide that the electron deflection coil 16 of the imaging system cannot follow it, the sample stage
18 is moved at a substantially constant speed, and the imaging system electron deflection coil 16
There is also a method in which the image is shifted by using the imaging system deflection coil 16 at substantially the same speed as the sample stage moving speed. FIG. 18 (c) shows the position of the observation field, the setting position of the imaging system electron deflection coil 16 and the sample stage when the analysis stage is moved in combination with the sample stage movement and the image shift movement.
18 Indicates the set position over time. The time required to capture the TEM image is T C , the time required to move the visual field by the sample stage is T S ,
The time required to move the field of view by the imaging system electron deflection coil 16
T I. In the visual field movement by the sample stage 18, there is an upper limit to the speedup due to the influence of backlash and inertia of the stage movement, and it cannot be faster than the visual field movement by the imaging system electron deflection coil 16. If the visual field is moved only by the sample stage 18, the inspection time becomes long as shown in FIG. On the other hand, the imaging system electron deflection coil 16 has a problem that the moving range is narrow. As shown in FIG. 18B, when the movement range of the imaging system electron deflection coil 16 is exceeded, the sample needs to be moved by the sample stage 18. Therefore, as shown in FIG. 18C, if the sample stage 18 is moved at a substantially constant speed and the movement of the sample stage is offset by the image shift by the imaging system electron deflection coil 16, the sample stage 18 moves. Despite that, you can still shoot still images in each analysis area. A wide range of field movement can be executed at high speed without being affected by backlash or inertia of the sample stage 18.

【0051】各解析エリアの検査が始まる時点における
結像系電子偏向コイル16の設定位置がほぼ一定である方
が、広範囲の解析を行える(図18参照)。各解析エリアで
実行される補正及び検査に要する時間Tを計算し、その
時間で試料ステージ18の次の解析エリアへの移動が終了
するように、試料ステージ18の移動速度を設定する。決
定された試料ステージ18の移動速度を相殺するように、
結像系電子偏向コイル16によるイメージシフトを制御す
る。試料ステージ18による移動速度と結像系電子偏向コ
イル16による移動速度を一致させるために、観察視野の
位置ずれ解析をフーリエ変換像の位相差解析に基づく位
置ずれ解析法で行う。図26に示す様に、第1の時刻と
第2の時刻を設定し、第1の時刻における第1のTEM像
と第2の時刻における第3のTEM像を、電子線検出器17
を用いて撮影する。撮影された第1と第2のTEM像はフ
ーリエ変換像の位相差解析に基づく位置ずれ解析用演算
器20に送信され、解析結果である位置ずれDが計算機19
に送られる。計算機19では位置ずれDから観察視野の移
動速度を計算し、観察視野の移動速度が0になるために
必要が結像系電子偏向コイル16設定値を求め、それを元
に結像系電子偏向コイル16を調整補正する。
A wider range of analysis can be performed if the set position of the image forming system electron deflection coil 16 at the time when the inspection of each analysis area starts is almost constant (see FIG. 18). The time T required for correction and inspection executed in each analysis area is calculated, and the moving speed of the sample stage 18 is set so that the movement of the sample stage 18 to the next analysis area is completed at that time. In order to cancel the determined moving speed of the sample stage 18,
The image shift by the image forming system electronic deflection coil 16 is controlled. In order to match the moving speed of the sample stage 18 and the moving speed of the imaging system electron deflection coil 16, the position shift analysis of the observation visual field is performed by the position shift analysis method based on the phase difference analysis of the Fourier transform image. As shown in FIG. 26, the first time and the second time are set, and the first TEM image at the first time and the third TEM image at the second time are set to the electron beam detector 17
To shoot. The photographed first and second TEM images are transmitted to the arithmetic unit 20 for positional deviation analysis based on the phase difference analysis of the Fourier transform image, and the positional deviation D as the analysis result is calculated by the computer 19
Sent to. The computer 19 calculates the moving speed of the observation visual field from the positional deviation D, and obtains the setting value of the imaging system electron deflection coil 16 necessary for the moving speed of the observation visual field to become zero. Adjust and correct coil 16.

【0052】試料ステージ18は移動速度を一定とした方
が試料ステージ18の位置設定精度が高くなるので、各解
析エリアの検査時間Tは一定としたい。つまり各解析エ
リアにおける撮影枚数は一定としたい。各解析エリア毎
に解析エリアの位置ずれ解析用の第3のTEM像を撮影す
ると位置ずれ補正精度及び焦点解析精度は向上するが、
検査の効率が劣化する。そこで試料ステージ18及び結像
系電子偏向コイル16を用いた観察視野移動の調整はウィ
ルス検査前の装置調整の段階で実行しておく。もしくは
ウィルス検査には不適当な解析エリアを予め指定し、該
解析エリアでは焦点補正は行わず、第1のTEM像と第3
のTEM像を撮影して観察視野移動の調整を行う。通常の
解析エリアでは観察視野はほぼ停止していると仮定し、
焦点補正のために第1のTEM像と第2のTEM像を撮影す
る。
Since the accuracy of setting the position of the sample stage 18 is higher when the moving speed of the sample stage 18 is constant, the inspection time T of each analysis area is desired to be constant. In other words, we want to keep the number of shots in each analysis area constant. If a third TEM image for analyzing the displacement of the analysis area is taken for each analysis area, the precision of the displacement correction and the accuracy of the focus analysis are improved,
Inspection efficiency deteriorates. Therefore, the adjustment of the observation visual field movement using the sample stage 18 and the imaging system electronic deflection coil 16 is executed at the stage of the apparatus adjustment before the virus inspection. Alternatively, an analysis area unsuitable for virus inspection is designated in advance and focus correction is not performed in the analysis area, and the first TEM image and the third
Take a TEM image of and adjust the observation field of view. Assuming that the observation field of view is almost stopped in the normal analysis area,
A first TEM image and a second TEM image are taken for focus correction.

【0053】検査中の表示項目は操作者が必要に応じて
選択する。例えば図15に示す表示項目が用意されてい
る。撮影したメッシュ22の像を解析エリアに分割した画
像を表示し、検査終了、検査中、未検査の解析エリアを
色分けして表示させ、現在の検査進行状態の把握や終了
時間の予測に利用する。また各解析エリアにおける検査
結果を順次表示させる表94や、検査結果の累積値を表示
するヒストグラム95も設けられている。また焦点解析結
果を表示するウィンドウも設けられており、画像ペアの
相関値や焦点解析結果を元に計算された試料の高さを表
示する。試料高さの基準点は検査前もしくは検査後に試
料内で適当な位置を選択し、resetボタン96を押す事に
よって指定される。またウィルス検査に用いられるTEM
像の表示には、特定されたウィルスの位置と大きさを示
す円97を表示するレイヤ−が設けられている。操作者は
これらのウィルス検査結果、焦点補正結果及びTEM像を
観察し、途中で異常が発見された場合は検査を中止させ
ることが出来る様になっている。また、ウィルス検査結
果、焦点補正結果及びTEM像の内、操作者が指定した項
目はメモリに記録されているので、検査終了後、相関値
や試料高さなどの情報から異常が予想される解析エリア
の検査結果を表示させ、検査状態を確認する事もでき
る。
The operator selects the display item during the inspection as required. For example, the display items shown in FIG. 15 are prepared. An image obtained by dividing the captured image of the mesh 22 into analysis areas is displayed, and the analysis areas that have been inspected, inspected, and uninspected are displayed in different colors, and are used to grasp the current examination progress status and predict the end time. . A table 94 for sequentially displaying the inspection results in each analysis area and a histogram 95 for displaying the cumulative value of the inspection results are also provided. A window for displaying the focus analysis result is also provided, and the height of the sample calculated based on the correlation value of the image pair and the focus analysis result is displayed. The reference point of the sample height is designated by selecting an appropriate position in the sample before or after the inspection and pressing the reset button 96. Also used for virus inspection TEM
The image display is provided with a layer that displays a circle 97 indicating the position and size of the identified virus. The operator can observe the virus inspection result, the focus correction result and the TEM image, and can stop the inspection when an abnormality is found on the way. Also, among the virus inspection results, focus correction results, and TEM images, the items specified by the operator are recorded in the memory, so after the inspection is completed, an analysis that is expected to be abnormal based on information such as correlation values and sample height. You can also check the inspection status by displaying the inspection results of the area.

【0054】検査終了後の解析結果の表示にもメッシュ
22を利用する。計測を行ったホールには解析エリアに分
割されており、表示項目を選択する事によって、各解析
エリアの解析結果をモノクロ若しくはカラーで色分けし
て表示する。例えば表示項目としてウィルス個数を選択
すると、図16(b)の様に個数に応じて各解析エリアが
色分けされる。撮影された各解析エリアのTEM像は解析
エリアの番号を指定、例えば解析エリアの位置をダブル
クリックすると表示される様になっている。メモリに記
録されている項目の内、操作者が指定した表示項目が画
面に表示される。例えばTEM像の表示と共に、その解析
エリアでのウィルス検査結果、試料の高さ、相関値が表
示される(図16(a))。
Mesh for displaying analysis results after inspection
Use 22. The measured hole is divided into analysis areas. By selecting display items, the analysis results of each analysis area are displayed in monochrome or color by color. For example, when the number of viruses is selected as a display item, each analysis area is color-coded according to the number as shown in FIG. 16 (b). The photographed TEM image of each analysis area is displayed by specifying the analysis area number, for example, by double-clicking the position of the analysis area. Of the items recorded in the memory, the display items specified by the operator are displayed on the screen. For example, together with the display of the TEM image, the virus inspection result in the analysis area, the sample height, and the correlation value are displayed (FIG. 16 (a)).

【0055】試料の高さ分布や相関値は検査状態の把握
や検査結果の信頼性評価に利用できる。生物試料は通常
数10nm厚さに薄片化されており、ほぼ平坦と仮定でき
る。試料高さの変化は試料をのせたメッシュのソリや傾
斜に起因するものであり、試料の高さ分布をプロットし
た場合、ほぼ滑らかな曲面となるはずである。従って試
料高さが極端に変化している解析エリアは焦点解析の誤
動作が発生した、若しくは何らかの原因で試料薄膜が捲
れ上がったと推定される。いずれにしてもその解析エリ
アの検査結果の信頼性は乏しいと言える。例えば図16
(c)に示す試料高さ分布では、領域25のみ試料高さが異
なっており、この領域での検査結果の信頼性の乏しいと
推定される。この領域の検査結果を除去するために、試
料高さが指定された範囲外となった解析エリアの検査結
果は用いない様にする事も出来る。つまり試料の高さ分
布を検査結果のフィルターとして用いる事が出来る。ま
た、試料の高さを基準にしたフィルターでは無く、高さ
分布から得られた曲率でフィルターを設定する事も出来
る。また図16(d)に示す相関値分布が得られたとす
る。相関値はTEM像のシャープネスの評価に利用でき
る。生物試料では試料作製状態、例えば試料が厚いとオ
プティマムフォーカスで観察してもボケた画像しか得ら
れない。画像がボケていると相関値が低下すると共に、
2値化の際の誤差が大きくなるため、ウィルス直径の測
定精度が低下する。試料の高さ分布と同様、相関値分布
をフィルターとして利用し、相関値が低かった領域26で
の解析結果を用いない様にする事もできる。また相関値
からウィルス直径の測定誤差を見積り、該測定誤差をウ
ィルス直径分布図作成の際の重み関数として使用するこ
とも出来る。 実施例3 図19は、本発明の実施例で使用する透過電子顕微鏡の
基本構成図である。電子銃11及びその制御回路11’、照
射レンズ12及びその制御回路12’、照射系電子偏向コイ
ル13及びその制御回路13’、対物レンズ14及びその制御
回路14’、投影レンズ15及びその制御回路15’、結像系
電子偏向コイル16及びその制御回路16’、電子線検出器
17及びその制御回路17’、試料ステージ18及びその制御
回路18’、制御ソフトと画像処理ソフトを搭載した計算
機19から構成される。各制御回路は計算機19の制御ソフ
トから送られる制御コマンドを受信し、制御が終了する
と計算機に返り値を送る。電子線検出器17はCCDカメラ
等、多数の画素から構成される電子線検出器17であり、
得られた画像信号は画像送信用のケーブルで計算機19の
記録装置もしくはフーリエ変換像の位相解析に基づく位
置ずれ解析用演算器20に高速に送信される。計算機19に
はフーリエ変換像の位相解析に基づく位置ずれ解析用演
算器20が接続されている。
The height distribution and the correlation value of the sample can be used to grasp the inspection state and evaluate the reliability of the inspection result. Biological samples are usually sliced to a thickness of several tens of nm, and it can be assumed that they are almost flat. The change in sample height is caused by the warp and inclination of the mesh on which the sample is placed, and when the height distribution of the sample is plotted, it should be an almost smooth curved surface. Therefore, in the analysis area where the sample height is extremely changed, it is estimated that a malfunction of the focus analysis occurs or the sample thin film is rolled up for some reason. In any case, it can be said that the reliability of the inspection result of the analysis area is poor. For example, in FIG.
In the sample height distribution shown in (c), the sample height is different only in the region 25, and it is estimated that the reliability of the inspection result in this region is poor. In order to remove the inspection result of this area, it is possible not to use the inspection result of the analysis area where the sample height is out of the specified range. That is, the height distribution of the sample can be used as a filter for the inspection result. Further, instead of the filter based on the height of the sample, the filter can be set by the curvature obtained from the height distribution. It is also assumed that the correlation value distribution shown in FIG. 16 (d) is obtained. The correlation value can be used to evaluate the sharpness of the TEM image. In the case of a biological sample, if the sample is prepared, for example, if the sample is thick, only a blurred image can be obtained even when the sample is observed with the optimal focus. When the image is blurred, the correlation value decreases and
Since the error in binarization becomes large, the accuracy of virus diameter measurement decreases. Similar to the height distribution of the sample, the correlation value distribution can be used as a filter so that the analysis result in the region 26 where the correlation value is low is not used. It is also possible to estimate the measurement error of the virus diameter from the correlation value and use the measurement error as a weighting function when creating the virus diameter distribution map. Example 3 FIG. 19 is a basic configuration diagram of a transmission electron microscope used in an example of the present invention. Electron gun 11 and its control circuit 11 ', irradiation lens 12 and its control circuit 12', irradiation system electron deflection coil 13 and its control circuit 13 ', objective lens 14 and its control circuit 14', projection lens 15 and its control circuit 15 ', imaging system electron deflection coil 16 and its control circuit 16', electron beam detector
17 and its control circuit 17 ', the sample stage 18 and its control circuit 18', and a computer 19 equipped with control software and image processing software. Each control circuit receives the control command sent from the control software of the computer 19, and when the control ends, sends a return value to the computer. The electron beam detector 17 is an electron beam detector 17 composed of a large number of pixels such as a CCD camera,
The obtained image signal is transmitted at high speed to the recording device of the computer 19 or the position shift analysis calculator 20 based on the phase analysis of the Fourier transform image by a cable for image transmission. The calculator 19 is connected to a calculator 20 for positional deviation analysis based on the phase analysis of Fourier transform images.

【0056】図3にTEM像撮影のフローチャートを示
す。まず電子銃11で発生し電子線に加速電圧を印加し、
電子ビームが光軸上を通過するように照射系電子線偏向
コイル13を用いて調整し、電子線検出器17に電子線が到
達する事を確認する。次に照射系レンズ12を調整した
後、試料21を挿入し、低倍で試料21のTEM像を確認した
後、TEM像コントラストを増加させるために光軸に対物
絞りを挿入する。投影レンズ15の倍率を増加させながら
観察視野を選択し、焦点補正を行い、必要なTEM像を撮
影する。
FIG. 3 shows a flowchart of TEM image photography. First, an accelerating voltage is applied to the electron beam generated by the electron gun 11,
The electron beam is adjusted using the irradiation system electron beam deflection coil 13 so that the electron beam passes on the optical axis, and it is confirmed that the electron beam reaches the electron beam detector 17. Next, after adjusting the irradiation system lens 12, the sample 21 is inserted, and after confirming the TEM image of the sample 21 at a low magnification, an objective aperture is inserted in the optical axis to increase the TEM image contrast. The observation visual field is selected while increasing the magnification of the projection lens 15, the focus is corrected, and a necessary TEM image is captured.

【0057】この焦点補正における焦点解析に、視差を
利用した焦点解析法を適用する。電子線を光軸とほぼ平
行な第1の角度から入射して撮影した第1のTEM像と、光
軸から角度αだけ傾斜させた第2の角度から入射して撮
影した第2のTEM像を用いる。図19図示の照射系電子偏
向コイル13を用いて故意に試料への電子線の照射角度を
変える機能をワブラーといい、これを用いることで焦点
ずれを視差に変換できる。そこでまず図24を用い、ワ
ブラーの動作原理と視差が生じるメカニズムを説明す
る。図24(a)には、試料が正焦点位置にあり(F=0)、電
子線が光軸に対し並行(α=0)に入射している場合の電子
光学図を示した。図中で電子線は紙面上方から矢印で示
した試料に入射している。試料中で電子線の一部は回折
され、例えば結晶性試料では図中に示したようにブラッ
グ条件を満たす特定の方向に散乱され、残りは方向を変
えずにそのまま透過する。試料下の対物レンズは通常の
光学凸レンズと同様の性質を持ち、電子線を収束する作
用を有する。従って、レンズ直下で同一散乱方向電子が
1点に収束する、いわゆる回折像面(後方焦点面)が形成
される。つぎに同一点で散乱・透過された電子が1点で
収束されるTEM像面が形成される。この時、レンズの投
影倍率Mに従い、試料はTEM像面ではM倍に拡大されて
いる。F=0、α=0の場合は、図24(a)のようにTEM像面
の矢印像は光軸からの位置ずれが起きていない(D=0)。
一方、試料は正焦点位置にあるものの(F=0)、ワブラー
機能で電子線が角度αで斜め入射した場合、図24(b)
のように電子線は対物レンズの中心軸からはずれた位置
で収束作用を受けるため、光学レンズ同様凸レンズ固有
の球面収差の影響を受け、視野ずれD=CsMα3が発生す
る。ここでCsはレンズの固有値である球面収差係数であ
る。最後に試料は正焦点位置になく、ワブラー機能で電
子線が角度αで斜め入射した場合、図24(c)のように
位置ずれは更に増大する。焦点ずれ量をFとしたとき、
光軸に対して横方向には試料位置はαFずれるため、TEM
像面ではレンズ倍率Mで拡大され、MαF視差が生じるこ
とになる。従って、球面収差によるずれ量と合わせ、視
差はD=Mα(F+Csα2) で表される量となる。この式か
ら明らかなように、試料が正焦点位置になくても、α=0
ならば視差Dはゼロである。従ってこのようにワブラー
機能を用いてαの異なる2種の画像ペアを撮影すること
により、画像ペアの位置ずれ量Dから焦点ずれFを特定
できる。なお、収差による視差(CsMα3)は焦点ずれで生
じる視差(MαF)より通常1桁以上小さいため、視差を最
小に抑えることで高精度な焦点補正が可能であり、ワブ
ラーでの焦点補正は視差がCsMα3以下に成れば完了と考
えて良い。
A focus analysis method using parallax is applied to the focus analysis in this focus correction. A first TEM image taken by injecting an electron beam from a first angle substantially parallel to the optical axis and a second TEM image taken by entering an electron beam at a second angle inclined by an angle α from the optical axis. To use. A function of intentionally changing the irradiation angle of the electron beam to the sample by using the irradiation system electron deflection coil 13 shown in FIG. 19 is called a wobbler. By using this, defocus can be converted into parallax. Therefore, first, the operating principle of the wobbler and the mechanism of causing parallax will be described with reference to FIG. FIG. 24 (a) shows an electron optical diagram when the sample is at the regular focal position (F = 0) and the electron beam is incident parallel to the optical axis (α = 0). In the figure, the electron beam is incident on the sample indicated by the arrow from above the paper. In the sample, a part of the electron beam is diffracted, and in the crystalline sample, for example, the electron beam is scattered in a specific direction satisfying the Bragg condition as shown in the figure, and the rest is directly transmitted without changing the direction. The objective lens under the sample has the same property as a normal optical convex lens and has an action of converging an electron beam. Therefore, a so-called diffractive image plane (rear focal plane) in which electrons in the same scattering direction converge to one point directly below the lens is formed. Next, a TEM image plane is formed in which electrons scattered and transmitted at the same point are converged at one point. At this time, according to the projection magnification M of the lens, the sample is magnified M times in the TEM image plane. When F = 0 and α = 0, the arrow image on the TEM image plane is not displaced from the optical axis as shown in FIG. 24 (a) (D = 0).
On the other hand, although the sample is in the normal focus position (F = 0), when the electron beam is obliquely incident at an angle α due to the wobbler function, FIG. 24 (b)
As described above, since the electron beam is converged at a position deviated from the central axis of the objective lens, it is affected by the spherical aberration peculiar to the convex lens like the optical lens, and the field shift D = CsMα 3 occurs. Here, Cs is a spherical aberration coefficient which is an eigenvalue of the lens. Finally, when the sample is not in the regular focus position and the electron beam obliquely enters at an angle α due to the wobbler function, the positional deviation further increases as shown in FIG. 24 (c). When the amount of defocus is F,
Since the sample position shifts αF laterally with respect to the optical axis, TEM
On the image plane, the magnification is increased by the lens magnification M, and MαF parallax occurs. Therefore, the parallax is an amount represented by D = Mα (F + Csα 2 ) together with the shift amount due to spherical aberration. As is clear from this equation, α = 0 even if the sample is not in the focal position.
Then the parallax D is zero. Therefore, by capturing two types of image pairs with different α using the wobbler function in this way, the focus shift F can be specified from the positional shift amount D of the image pair. Since the parallax due to aberration (CsMα 3 ) is usually one digit or more smaller than the parallax (MαF) caused by defocus, highly accurate focus correction is possible by minimizing the parallax. Can be considered complete if CsMα 3 or less.

【0058】画像ペアの位置ずれDはフーリエ変換の位
相成分を利用した解析法にて求める。この方法の説明図
を図5に示す。位置ずれD=(dx,dy)のある画像ペアS1(n,
m)=S2(n+dx,m+dy)を仮定し、S1(n,m), S2(n,m)の2次元
離散的フーリエ変換をS1’(k,l),S2’(k,l)とする。フ
ーリエ変換にはF{S(n+dx,m+dy)}=F{S(n,m)}exp(idxk+id
yl)の公式があるので、S1’(k,l)=S2'(k,l)exp(idxk+id
yl)と変形できる。つまりS1’(k,l)とS2’(k,l)の位置
ずれは位相差exp(idxk+idyl)=P’(k,l)で表現される。
P’(k,l)は周期が(dx,dy)の波でもあるので、位相差画
像P’(k,l)を逆フーリエ変換した画像P(n,m)には(dx,d
y)の位置にδ的なピークが発生する。画像P(n,m)にはδ
的なピークのみが存在すると仮定できるので、δ的なピ
ーク強度の重心を計算すれば、δ的なピークの位置が小
数点を含んでいても正しく位置が求められる。
The positional deviation D of the image pair is obtained by an analysis method using the phase component of Fourier transform. An explanatory diagram of this method is shown in FIG. Image pair S1 (n, with misregistration D = (dx, dy)
m) = S2 (n + dx, m + dy), the two-dimensional discrete Fourier transform of S1 (n, m), S2 (n, m) is converted into S1 '(k, l), S2' (k , l). F {S (n + dx, m + dy)} = F {S (n, m)} exp (idxk + id for Fourier transform
yl), so S1 '(k, l) = S2' (k, l) exp (idxk + id
yl) can be transformed. That is, the positional shift between S1 '(k, l) and S2' (k, l) is represented by the phase difference exp (idxk + idyl) = P '(k, l).
Since P '(k, l) is also a wave with a period of (dx, dy), the image P (n, m) obtained by inverse Fourier transform of the phase difference image P' (k, l) has (dx, d)
A δ-like peak occurs at the position of y). Image P (n, m) has δ
Since it can be assumed that only the peaks that are δ-like exist, the position of the δ-like peaks can be correctly calculated even if the position of the δ-like peaks includes a decimal point by calculating the center of gravity of the δ-like peaks.

【0059】画像P(n,m)全体の強度を規格化した後、δ
的なピークの強度を計算すると、雑音成分つまり画像ペ
ア間で一致しない部分が多い場合はピーク強度が弱くな
る。このピーク強度を相関値として明示すれば、画像ペ
アの一致度を評価する事ができる。
After normalizing the intensity of the entire image P (n, m), δ
When the peak intensity is calculated, the peak intensity becomes weaker when there are many noise components, that is, portions where image pairs do not match. If this peak intensity is indicated as a correlation value, the degree of coincidence between image pairs can be evaluated.

【0060】図に5に示した装置を用い、図9に示すフロ
ーチャートに従って焦点補正を実行する。まず試料ステ
ージ18に備えられた試料微動機構で焦点解析を行う視野
を選択する。この選択には観察倍率や対物絞り径などの
設定も含める。次にオプティマムフォーカス、相関値下
限、振り角α及び補正回数の設定を図2に示すモニタ画
面を用いて行う。パラメータ設定終了の後、電子線検出
器17を用いて画像ペアを撮影する。撮影した画像ペアか
ら解析画像P(n,m)を計算し、位置ずれに対応したピーク
を特定する。位置ずれに対応したピークが特定できた
ら、該ピークから位置ずれDを求め、算出されたD値を制
御ソフト及び画像処置ソフトを搭載した計算機19に転送
する。ここで、D=Mα(F+Csα2)の関係を用いて焦点Fを
計算し、焦点Fに対応した補正すべき対物電流値Iobjを
算出し、この値を対物レンズ制御回路14’へ転送し、対
物レンズ電流の調整を行う。
Using the apparatus shown in FIG. 5, focus correction is performed according to the flowchart shown in FIG. First, a field of view for focus analysis is selected by the sample fine movement mechanism provided on the sample stage 18. This selection also includes settings such as observation magnification and objective aperture diameter. Next, the optimum focus, the lower limit of the correlation value, the swing angle α, and the number of corrections are set using the monitor screen shown in FIG. After the parameter setting is completed, the electron beam detector 17 is used to capture an image pair. The analysis image P (n, m) is calculated from the captured image pair, and the peak corresponding to the positional deviation is specified. When the peak corresponding to the positional deviation can be specified, the positional deviation D is obtained from the peak, and the calculated D value is transferred to the computer 19 equipped with the control software and the image processing software. Here, the focus F is calculated using the relationship of D = Mα (F + Csα 2 ), the objective current value Iobj to be corrected corresponding to the focus F is calculated, and this value is transferred to the objective lens control circuit 14 ′. Then, the objective lens current is adjusted.

【0061】ここでは、上記の焦点補正を用いた電子顕
微鏡によるウィルスや半導体メモリの不良検査の実施例
を示す。電子顕微鏡は原子レベルの分解能を持ち、試料
構造に起因した様々なコントラストが得られるため、生
物・非生物を問わず様々な対象試料の観察が成されてい
る。そうした中で光学顕微鏡ではサイズが小さいため評
価できないエイズやインフルエンザといったウィルスに
ついては、多数の患者についての感染の有無をウィルス
の有無を高速に判定する必要がある。こうした要求に対
しては従来人間がマニュアルで動作する電子顕微鏡に試
料を挿入し、目視にて評価を行っていた。同様の例が、
半導体メモリにおける不良検査である。適宜抜き取り、
観察可能な形状に加工した試料は、電子顕微鏡にセット
され、観察される。しかし近年の高集積化に伴い、観察
視野は飛躍的に増大し、人間がマニュアルで不良を発見
するのは限界となってきている。加えて、多くの試料は
平坦でないこと、試料が常に電子線に垂直な面に設置さ
れるとは限らないことから、次々と観察視野を変えてい
くと、焦点が外れていってしまうため、その都度、焦点
補正が必要であり、検査工程の自動制御による観察のス
ループット向上がきわめて重要になってきている。そこ
で、本出願の自動焦点補正機能を活用し、初めに図20を
用い、ウィルスの検査の例を示す。撮影した2枚の画像
から実施例1同様位置ずれDが算出され、次いで焦点ず
れFと、これに対応した対物電流Iobjが算出される。こ
れらの値を元に、直ちに対物レンズ14に補正が掛けら
れ、再度画像が撮影される。画像撮影は、試料微動と焦
点補正を数回繰り返し、目的の視野が画像に写されるよ
うになってから検査用として改めて画像を撮影してもよ
い。その後、予め摘出すべきウィルスについての登録し
てあった画像との比較を行う。
Here, an example of a virus or semiconductor memory defect inspection by an electron microscope using the above focus correction will be described. Since electron microscopes have atomic-level resolution and can obtain various contrasts due to the sample structure, various target samples have been observed regardless of whether they are living or non-living. Among them, for viruses such as AIDS and influenza, which cannot be evaluated with an optical microscope because of their small size, it is necessary to quickly determine the presence or absence of infection in a large number of patients. In order to meet such requirements, humans have conventionally inserted a sample into an electron microscope that operates manually and evaluated it visually. Similar example
This is a defect inspection in a semiconductor memory. Pull out as appropriate,
The sample processed into an observable shape is set in an electron microscope and observed. However, with high integration in recent years, the field of view for observation has dramatically increased, and it has become a limit for humans to manually detect defects. In addition, many samples are not flat, and the samples are not always placed on a plane perpendicular to the electron beam, so when the observation field of view is changed one after another, the focus becomes out of focus. Focus correction is required each time, and improvement of observation throughput by automatic control of the inspection process is becoming extremely important. Therefore, utilizing the automatic focus correction function of the present application, first, referring to FIG. 20, an example of virus inspection will be described. The positional deviation D is calculated from the two captured images as in the first embodiment, and then the focal deviation F and the objective current I obj corresponding thereto are calculated. Based on these values, the objective lens 14 is immediately corrected and an image is captured again. In the image capturing, the sample fine movement and the focus correction may be repeated several times, and the image may be captured again for inspection after the desired visual field is captured in the image. After that, a comparison is made with the registered image of the virus to be extracted in advance.

【0062】ここでも位置ずれDを解析したとき同様、
2フーリエ変換像間の位相差解析に基づく画像処理によ
り形状の一致度を評価し、相関値を求め、設定された相
関値下限を上回った場合、ウィルスが発見されたものと
し、ウィルスの発見された試料ステージ18のx、y座標
を登録したり、試料番号を登録する。また、観察視野に
ウィルスが発見されなかった場合は視野を変更する。こ
の時、視野変更は試料ステージ18におけるx、y、z微動
機構を動作させるほか、結像系電子偏向コイル16により
電子線位置を移動させてもよい。また、電子線検出器17
の電子顕微鏡への取り付け部分に微動機能を設けること
により、電子線検出器17を移動させてもよい。このよう
に、試料位置の変化やドリフト補正は、試料を透過した
電子線の照射位置と電子線検出器の相対位置を変化させ
ることに他ならず、場合により使い分けることが可能で
ある。焦点補正についても同様に複数の方法が存在し、
前記実施例では、焦点補正は対物電流値を変化させ、焦
点距離を変えることで実施したが、位置ずれDを検出し
た結果、試料ステージ18を用い、試料の位置、例えば焦
点位置なら電子線入射軸方向に試料を微動することでも
焦点補正が可能である。これは図20中の焦点ずれF算出
後、試料ステージzを移動させたフローで示した通りで
ある。また試料ドリフトの場合、位置ずれDに対応し
て、電子線入射方向に垂直面内で試料ステージ18を移動
させてもよいし、電子線検出器17の設置位置を微動して
もよい。
Here as well, when the positional deviation D is analyzed,
The shape matching rate is evaluated by image processing based on the phase difference analysis between the two Fourier transform images, the correlation value is calculated, and if the set lower limit of the correlation value is exceeded, it is considered that a virus has been detected, and the virus has been detected. The x, y coordinates of the sample stage 18 and the sample number are registered. If no virus is found in the observation visual field, the visual field is changed. At this time, in order to change the field of view, the x, y, z fine movement mechanism in the sample stage 18 may be operated, and the electron beam position may be moved by the imaging system electron deflection coil 16. In addition, the electron beam detector 17
The electron beam detector 17 may be moved by providing a fine movement function in the portion attached to the electron microscope. As described above, the change of the sample position and the drift correction are nothing but changing the irradiation position of the electron beam transmitted through the sample and the relative position of the electron beam detector, and can be selectively used depending on the case. There are multiple methods for focus correction as well.
In the above-described embodiment, the focus correction is performed by changing the objective current value and changing the focal length.However, as a result of detecting the positional deviation D, the sample stage 18 is used, and if the position of the sample, for example, the focal position is electron beam incidence. The focus can also be corrected by slightly moving the sample in the axial direction. This is as shown in the flow in which the sample stage z is moved after the defocus F is calculated in FIG. In the case of sample drift, the sample stage 18 may be moved in a plane vertical to the electron beam incident direction in accordance with the positional deviation D, or the installation position of the electron beam detector 17 may be finely moved.

【0063】次ぎに半導体評価例を図21を用いて説明す
る。電子線検出器17から転送される典型的なメモリセル
の上から観察した像(いわゆる平面像)は図中下部のよ
うな状態である。半導体パターンは通常このように一定
形状のパターンが規則的な配列をしているものが多い。
そしてこの中の極一部に不良である欠陥や異物に起因す
るコントラストが混入している。図21中でも、パターン
周辺に線状の欠陥や、丸型異物が観察されている。初め
に既に記述してきた方法にて焦点を補正し、次に登録パ
ターンと比較をする。ここで比較法の一例を図22を用い
て説明する。検査すべきパターンが規則的に配列してい
ることを利用し、パターン間隔の視野サイズをトリミン
グして切り出すことにする。従って、登録画像も同一サ
イズの画像が適当である。ここでウィルス同様の形状の
一致度を評価し、相関値が設定下限値を上回った場合、
対応するメモリ番地を登録する。次ぎにトリミング位置
を変え、同様の形状一致度を評価していく。こうして撮
影した像全面の検査が終了したら、試料ステージ18や結
像系電子偏向コイル16により視野を変え、焦点を再度補
正した後同様の検査を行う。上記では、初めに電子線検
出器で撮影した像中には複数のメモリセルパターンが含
まれていたが、評価する欠陥が小さい場合や、コントラ
ストが弱いことも考えられ、観察倍率を十分に取る必要
があることもある。この時は電子顕微鏡倍率を高め、初
めからメモリセル1個分の像を撮影し、トリミングなし
に登録画像と1対1で比較しても良い。図22ではトリミ
ング位置は試料左から右に移動しているが、図23のよう
に、様々な検査順番がありえる。これは試料ステージの
微動性能や偏向コイルの偏向精度にあわせて設定すべき
である。
Next, a semiconductor evaluation example will be described with reference to FIG. An image (a so-called plane image) observed from above a typical memory cell transferred from the electron beam detector 17 is in a state as shown in the lower part of the figure. In many cases, the semiconductor patterns usually have regular patterns such as these.
Then, the contrast resulting from defective defects and foreign matter is mixed in a very small part of them. Also in FIG. 21, linear defects and round foreign matters are observed around the pattern. First, the focus is corrected by the method already described, and then it is compared with the registered pattern. Here, an example of the comparison method will be described with reference to FIG. Utilizing the fact that the patterns to be inspected are regularly arranged, the field size of the pattern interval is trimmed and cut out. Therefore, it is appropriate that the registered images have the same size. Here, the degree of coincidence of shapes similar to viruses is evaluated, and if the correlation value exceeds the set lower limit value,
Register the corresponding memory address. Next, the trimming position is changed and the same shape matching degree is evaluated. When the inspection of the entire surface of the image thus taken is completed, the visual field is changed by the sample stage 18 and the imaging system electron deflection coil 16, the focus is corrected again, and the same inspection is performed. In the above, the image taken by the electron beam detector initially contained a plurality of memory cell patterns, but it is possible that the defect to be evaluated is small or the contrast is weak, so take a sufficient observation magnification. It may be necessary. At this time, the electron microscope magnification may be increased, an image of one memory cell may be photographed from the beginning, and the image may be compared with the registered image on a one-to-one basis without trimming. In FIG. 22, the trimming position is moved from left to right of the sample, but as shown in FIG. 23, various inspection orders are possible. This should be set according to the fine movement performance of the sample stage and the deflection accuracy of the deflection coil.

【0064】更に、本明細書実施例は透過電子顕微鏡(T
EM)を用いた例について記述したが、走査電子顕微鏡(SE
M)、走査透過電子顕微鏡(STEM)、イオン顕微鏡(SIM)等
の電子、イオン等の荷電粒子線を用いた像観察装置に広
く応用可能である。 実施例4 試料台を連続移動して試料を観察又は検査する装置に於
いて、試料台が5m/S以上の高速となると振動、速度
ムラレールの精度による誤差により所定の速度で移動す
ることが相当難しくなる。このような場合本願発明の如
く、第1の荷電粒子線その物がプローブとなりこのプロ
ーブを試料に照射し試料からの第2の荷電粒子線を検出
して得られた複数の画像から目的の位置との誤差を位相
限定法により算出し次の検査する試料の画像を取得する
までの間に試料台又はプローブを偏向する偏向器にフィ
ードバックすることにより解決を図ることが可能であ
る。これにより連続して移動する試料の検査の誤判定を
減少することが可能となる。具体的には、プローブであ
る第1の荷電粒子線を収束し偏向器及び対物レンズを介
して試料の所定領域を走査し、試料からの第2の荷電粒
子線を検出器で検出しアナログ信号からデジタル信号に
変換したのち記憶手段に記憶する。記憶開始点は常に一
定とし、時間管理又はステージからの信号又は試料上の
マークにより動作させる。第1の画像を取り込んだ後所
定時間後第2の画像を取り込む。この第1と第2の画像
をフーリエ変換し位相差を求めて逆フーリエ変換して原
点位置からのズレを記憶手段のアドレス量から求め試料
台の制御部又は偏向器へ帰還する事により試料台の移動
時の誤動作による第1の画像と第2の画像との比較時誤
判定を減少させることが可能となる。 実施例5 実施例1では、撮像装置としてCCDカメラを用いた例
を記載した。ここで用いたCCDカメラの基本構成は図
6で説明したとおり、シンチレータ71、結合部分7
2、CCDカメラ73で構成されており、シンチレータ
71上で形成された像は常に一定の投影倍率でCCDカ
メラ73上に結像されていた。本実施例では、結合部分
72にズームレンズを用いることにより、投影倍率を位
置ずれ解析結果に合わせて自由に変更できる例を図27
を用いて説明する。電子顕微鏡の下部には、図19同様
電子線検出器17が取り付けられる。図中に構成の詳細
を示した。先ず真空中のシンチレータ101により、電
子線像は光増に変換される。シンチレータ101はガラ
ス基板103上に貼り付けられ、最適な厚さ、例えば10
0kV-400kVの加速電子線に対しては50-120μm程度の厚
さに研磨される。シンチレータ101で形成された光像
は光学レンズ105により撮像素子106上に結像され
る。光学レンズ105や撮像素子106はその微細構造
から大気中で使用されることが望まれる。従って、シン
チレータ101のみ真空シール102により真空中に設
置され、光像は真空と大気を遮断しているガラス基板1
03を通して大気中に取り出される。ここで撮像素子1
06はCCDの他、各種撮像管等の2次元検出器が広く
利用可能である。第1と第2の画像間の位置ずれDに対
応した焦点ずれFを求めるまでの手順は実施例1と同様
である。一般的に、焦点ずれ量が小さくなると2画像間
の位置ずれDも小さくなる。従って、高精度な位置ずれ
Dを算出するためには、位置ずれDがある程度以下にな
った場合、撮像倍率を拡大し、位置ずれを大きくする方
法が有効である。撮像倍率を大きくするためには、電子
顕微鏡の倍率を上げればよいが、視野範囲が変化するほ
か、電子光学系の条件が変化することは像コントラスト
が変化するなどの点で好ましくない場合が多い。従っ
て、電子顕微鏡側は一切変化させずに撮像倍率を変化さ
せるため、光学レンズ105のズーム倍率を変化させる
ことを考えた。ここでのズームレンズ105には、市販
のモータ駆動のレンズを用いることが可能である。図中
右下に図示したとおり、位置ずれDが小さくなり、位置
ずれを示すピークが原点に接近した場合、例えば光学レ
ンズ105のズーム倍率を1.5倍拡大する。この条件で
再度2枚の画像を撮影すると、新たな位置ずれD‘も1.
5倍拡大される。このように、解析画像結果を電子線検
出器17にフィードバックかけることにより、より高精
度な焦点補正やドリフト補正等が可能となる。 実施例6 実施例1では視差を利用した焦点補正装置について述べ
たが、視差を利用した非点補正装置も実現できる。非点
とは、図28に示す様に、対物レンズ14で発生する電磁
界が光軸(Z軸)回りに楕円分布を持つため、焦点が光軸
回りに楕円分布を持つ現象である。つまり焦点が方位角
βによってF(β)=F+Acos2(β−βA)の分布を持つ。こ
こでFはF(β)の平均値であり、一般に焦点ずれ量と呼ば
れる値である。Aは非点量と呼ばれる値であり、βAは非
点方向と呼ばれる。
Further, the examples in the present specification are based on the transmission electron microscope (T
Although an example using EM) was described, scanning electron microscope (SE
M), scanning transmission electron microscope (STEM), ion microscope (SIM), etc., and is widely applicable to an image observation apparatus using a charged particle beam of electrons, ions, etc. Example 4 In an apparatus for observing or inspecting a sample by continuously moving the sample stage, when the sample stage becomes a high speed of 5 m / S or more, it is equivalent that the sample stage moves at a predetermined speed due to an error due to vibration and speed irregularity rail accuracy It gets harder. In such a case, as in the present invention, the first charged particle beam itself serves as a probe to irradiate the sample with this probe, and the second charged particle beam from the sample is detected to detect the target position from a plurality of images. It is possible to solve the problem by calculating the error between and by the phase limiting method and feeding back to the deflector which deflects the sample stage or the probe until the image of the sample to be inspected next is acquired. This makes it possible to reduce erroneous determinations in the inspection of continuously moving samples. Specifically, a first charged particle beam which is a probe is converged, a predetermined area of the sample is scanned through a deflector and an objective lens, a second charged particle beam from the sample is detected by a detector, and an analog signal is obtained. Is converted into a digital signal and then stored in the storage means. The memory starting point is always fixed, and it is operated by time control or a signal from the stage or a mark on the sample. The second image is captured a predetermined time after the first image is captured. The first and second images are Fourier-transformed to find the phase difference, inverse-Fourier-transformed, the deviation from the origin position is obtained from the address amount of the storage means, and returned to the control unit of the sample stand or the deflector. It is possible to reduce the erroneous determination at the time of comparison between the first image and the second image due to the erroneous operation at the time of moving. Example 5 In Example 1, an example using a CCD camera as an imaging device was described. The basic configuration of the CCD camera used here is the scintillator 71 and the connecting portion 7 as described in FIG.
2. The CCD camera 73 is used, and the image formed on the scintillator 71 is always formed on the CCD camera 73 at a constant projection magnification. In the present embodiment, by using a zoom lens in the coupling portion 72, an example in which the projection magnification can be freely changed in accordance with the displacement analysis result is shown in FIG.
Will be explained. An electron beam detector 17 is attached to the lower part of the electron microscope as in FIG. Details of the configuration are shown in the figure. First, the electron beam image is converted into a light enhancement by the scintillator 101 in vacuum. The scintillator 101 is attached on the glass substrate 103 and has an optimum thickness, for example, 10
It is polished to a thickness of about 50-120 μm for 0 kV-400 kV accelerated electron beams. The optical image formed by the scintillator 101 is formed on the image sensor 106 by the optical lens 105. The optical lens 105 and the image sensor 106 are preferably used in the atmosphere due to their fine structure. Therefore, only the scintillator 101 is placed in a vacuum by the vacuum seal 102, and the optical image shields the vacuum from the atmosphere.
It is taken out into the atmosphere through 03. Image sensor 1
As for 06, other than CCD, two-dimensional detectors such as various image pickup tubes can be widely used. The procedure until obtaining the focus shift F corresponding to the positional shift D between the first and second images is the same as in the first embodiment. Generally, when the defocus amount decreases, the positional deviation D between the two images also decreases. Therefore, in order to calculate the positional deviation D with high accuracy, a method of enlarging the imaging magnification and increasing the positional deviation when the positional deviation D becomes a certain amount or less is effective. In order to increase the imaging magnification, it is sufficient to increase the magnification of the electron microscope, but in addition to changing the field of view range, changing the conditions of the electron optical system is often not preferable in terms of changing the image contrast. . Therefore, it was considered to change the zoom magnification of the optical lens 105 in order to change the imaging magnification without changing the electron microscope side at all. A commercially available motor-driven lens can be used as the zoom lens 105 here. As shown in the lower right of the figure, when the positional deviation D becomes small and the peak indicating the positional deviation approaches the origin, the zoom magnification of the optical lens 105 is increased by 1.5 times, for example. If two images are taken again under this condition, the new misalignment D'is 1.
Expanded 5 times. In this way, by feeding back the analysis image result to the electron beam detector 17, it becomes possible to perform more accurate focus correction, drift correction and the like. Sixth Embodiment In the first embodiment, the focus correction device using parallax has been described, but an astigmatism correction device using parallax can also be realized. Astigmatism is a phenomenon in which the focus has an elliptical distribution around the optical axis because the electromagnetic field generated in the objective lens 14 has an elliptical distribution around the optical axis (Z axis) as shown in FIG. That is, the focal point has a distribution of F (β) = F + Acos2 (β−βA) depending on the azimuth angle β. Here, F is an average value of F (β), which is a value generally called a defocus amount. A is a value called astigmatism, and βA is called an astigmatic direction.

【0065】図29に示す装置及びフローを用い、光軸
回りの焦点分布を視差を利用した焦点解析法によって求
め、非点量及び方向を解析し、非点補正コイル141にフ
ィードバックする。光軸つまりZ軸とほぼ平行な第1の
方向から電子線を入射して撮影した第1のTEM像を撮影
し、Z軸から角度αだけ傾斜させた第2の方向から電子
線を入射して撮影した第2のTEM像を撮影する。第2の
方向のX軸に対する方位角をβ2とする。第1のTEM像と
第2のTEM像の間の位置ずれD(β2)をフーリエ変換像の
位相差解析に基づく位置ずれ解析用演算器20を用いて解
析し、解析された位置ずれD(β2)は計算機19に送られ、
方位角β2に置ける焦点ずれF(β2)が計算される。次にZ
軸から角度αだけ傾斜させた、X軸との方位角がβ3であ
る第3の方向から電子線を入射して撮影した第3のTEM
像を撮影し、第1のTEM像と第3のTEM像との位置ずれD
3)を解析し、X軸との方位角β3に置ける焦点ずれF
3)を解析する。同様の解析を複数の方位角βnで実行
し、焦点の方位角分布を求める。
Using the apparatus and flow shown in FIG. 29, the focus distribution around the optical axis is obtained by the focus analysis method using parallax, the astigmatism amount and direction are analyzed, and the result is fed back to the astigmatism correction coil 141. A first TEM image was taken by injecting an electron beam from a first direction substantially parallel to the optical axis, that is, the Z-axis, and the electron beam was incident from a second direction tilted by an angle α from the Z-axis. The second TEM image taken by The azimuth angle of the second direction with respect to the X axis is β 2 . The positional shift D (β 2 ) between the first TEM image and the second TEM image is analyzed using the positional shift analysis calculator 20 based on the phase difference analysis of the Fourier transform image, and the analyzed positional shift D (β 2 ) is sent to computer 19,
The defocus F (β 2 ) at the azimuth β 2 is calculated. Then Z
A third TEM imaged by injecting an electron beam from a third direction inclined by an angle α from the axis and having an azimuth angle of β 3 with the X axis.
Image is taken, and the positional deviation D between the first TEM image and the third TEM image
3 ) is analyzed and the defocus F at the azimuth β 3 with the X axis is
Analyze (β 3 ). The same analysis is performed for a plurality of azimuth angles β n to obtain the azimuth angle distribution of the focus.

【0066】最少二乗法等のフィッティング法を用い、
各方位における焦点F(βn)より焦点ずれ量、非点量及び
非点方向を特定する。なお、非点方向に関しては、電子
レンズ内で発生する像回転の影響により、入射電子線の
方位角と位置ずれベクトルの方向が平行にならない場合
もある。入射電子線の方位と位置ずれベクトルの方向の
差は、倍率などのレンズ条件が決定すれば特定できるの
で、各レンズ条件における前記差を計算機に記録してお
き、該記録を用いて、非点方向の修正を行う。
Using a fitting method such as the least squares method,
The defocus amount, the astigmatism amount, and the astigmatism direction are specified from the focus F (β n ) in each direction. Regarding the astigmatic direction, the azimuth angle of the incident electron beam and the direction of the position shift vector may not be parallel due to the influence of the image rotation generated in the electron lens. The difference between the azimuth of the incident electron beam and the direction of the position shift vector can be specified if the lens conditions such as the magnification are determined. Correct the direction.

【0067】上記非点解析の結果を元に、非点量Aが0
になるために必要な非点補正コイル141の電流値Isx、Is
yを計算し、非点補正コイル制御回路141’を介し、非点
補正コイル141を調整する。
Astigmatism A is 0 based on the result of the astigmatism analysis.
Current value Isx, Is of the astigmatism correction coil 141 required to be
The y is calculated, and the astigmatism correction coil 141 is adjusted via the astigmatism correction coil control circuit 141 ′.

【0068】非点解析では焦点ずれ解析よりも2桁上の
精度が求められる。位置ずれ解析に相互相関を利用した
従来の焦点解析システムでは、非点補正に必要な精度を
満たす事は非常に困難である。また非点解析とは焦点分
布の解析であり、多数回の位置ずれ解析が必要である。
本システムではデジタルシグナルプロセッサであるフー
リエ変換像の位相差解析に基づく位置ずれ解析用演算器
20を搭載しているので、1回の焦点解析時間は1秒以下
になっており、数秒での非点補正が可能となっている。
The astigmatism analysis requires accuracy of two digits higher than that of the defocus analysis. It is very difficult to meet the accuracy required for astigmatism correction with a conventional focus analysis system that uses cross-correlation for position shift analysis. Further, the astigmatism analysis is an analysis of the focus distribution, and it is necessary to analyze the displacements many times.
This system is a digital signal processor, which is a calculator for misalignment analysis based on phase difference analysis of Fourier transform image.
Since the 20 is installed, the focus analysis time per time is less than 1 second, and astigmatism correction is possible within a few seconds.

【0069】[0069]

【発明の効果】視差を利用した焦点解析等、電子顕微鏡
像間の位置ずれから電子顕微鏡を補正する装置の性能
は、位置ずれ解析法に大きく依存する。従来補正システ
ムに用いられてきた位置ずれ解析法では、解析精度は原
理的に電子線検出器17の1画素のサイズ以下にはならな
いが、本解析法の採用により画素サイズ以下の解析精度
が得られるようになるので、熟練したオペレータと同等
の精度での焦点補正が可能となる。なお、焦点解析精度
を向上させるために位置ずれ解析に解析に用いる画像を
細かくする等の装置性能向上を行うと、解析時間や装置
コストが増加してしまうが、位置ずれ解析法変更により
位置ずれ解析精度を向上させる本発明では、解析時間や
装置コストを維持したまま、焦点解析精度を向上させる
事ができる。
The performance of the apparatus for correcting the electron microscope from the positional deviation between the electron microscope images, such as focus analysis utilizing parallax, largely depends on the positional deviation analysis method. In the displacement analysis method that has been used in the conventional correction system, the analysis accuracy does not become smaller than the size of one pixel of the electron beam detector 17 in principle, but by adopting this analysis method, the analysis accuracy less than the pixel size can be obtained. As a result, the focus can be corrected with the same accuracy as that of a skilled operator. It should be noted that if the performance of the device is improved, for example, by making the image used for analysis in the position shift analysis smaller in order to improve the focus analysis accuracy, the analysis time and device cost will increase, but the position shift analysis method changes In the present invention that improves the analysis accuracy, it is possible to improve the focus analysis accuracy while maintaining the analysis time and the apparatus cost.

【0070】更に画像ペアの一致度が相関値として明示
されるので、操作者は出力された解析結果の信頼性を確
認する事ができる。相関値の下限を設定し、計算された
相関値が前記下限値以下であればレンズ調整は行わない
様にすれば、誤動作防止になる。また自動検査装置にお
いて、焦点解析における相関値及び焦点解析結果を記録
しておけば自動補正が正常に実行されているかを後で検
証する事ができるので、無人で動作させる事も可能にな
る。
Furthermore, since the degree of coincidence of the image pairs is clearly indicated as a correlation value, the operator can confirm the reliability of the output analysis result. If the lower limit of the correlation value is set and the calculated correlation value is less than or equal to the lower limit value, the lens adjustment is not performed to prevent malfunction. Further, in the automatic inspection apparatus, if the correlation value in the focus analysis and the focus analysis result are recorded, it can be verified later whether the automatic correction is normally executed, so that it can be operated unmanned.

【0071】更に本発明で用いた位置ずれ解析法は画像
の位相成分を用いる方法であるので、バックグラウンド
の変化の影響を受け難く、絞りの影が混入したとしても
画像ペアに十分な共通部分があれば解析可能である。TE
M調整が多少不備であっても動作可能であるので、TEM操
作に不慣れな操作者の利用も可能となる。
Further, since the position shift analysis method used in the present invention is a method using the phase component of the image, it is not easily affected by the change in the background, and even if the shadow of the aperture is mixed, a sufficient common part can be obtained for the image pair. If there is, it can be analyzed. TE
Since it is possible to operate even if the M adjustment is a little inadequate, it is possible to use an operator who is unfamiliar with TEM operation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】視差を利用した自動焦点補正工程を示す説明
図。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an automatic focus correction process using parallax.

【図2】焦点補正におけるパラメータ設定及び解析結果
表示用画面の概略図。
FIG. 2 is a schematic diagram of a screen for parameter setting and analysis result display in focus correction.

【図3】TEM像撮影の工程を示すフローチャート。FIG. 3 is a flowchart showing steps of TEM image photography.

【図4】視差を利用した焦点解析法の原理説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram of the principle of a focus analysis method using parallax.

【図5】位置ずれ解析の計算過程を示す説明図。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a calculation process of displacement analysis.

【図6】TEM用電子線検出器17の基本構成図。FIG. 6 is a basic configuration diagram of an electron beam detector 17 for TEM.

【図7】解析画像におけるピークの位置及び強度を示す
説明図であり、(a)は試料構造のコントラストが高い場
合、(b)は試料構造のコントラストが低い場合、(c)は試
料構造の位置ずれが小さい場合を示す。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the positions and intensities of peaks in an analysis image, where (a) shows a case where the sample structure has a high contrast, (b) shows a case where the sample structure has a low contrast, and (c) shows the sample structure. The case where the displacement is small is shown.

【図8】解析画像から位置ずれに対応したピークを特定
する工程を示すフローチャートであり、(a)は原点マス
クを利用する工程、(b)は2つのピークを出力させる工
程である。
8A and 8B are flowcharts showing a step of identifying a peak corresponding to a positional deviation from an analysis image, wherein FIG. 8A is a step of using an origin mask, and FIG. 8B is a step of outputting two peaks.

【図9】焦点補正の工程を示すフローチャート。FIG. 9 is a flowchart showing steps of focus correction.

【図10】TEMを用いた自動検査工程を示すフローチャ
ート。
FIG. 10 is a flowchart showing an automatic inspection process using TEM.

【図11】メッシュ22の方向と形状を解析し、解析エリ
アを指定する工程を示す説明図であり、(a)低倍で撮影
されたメッシュ22のTEM像、(b)2値化、ラベル付けした
画像、(c)ホール23の重心24の位置関係とメッシュ22の
方向を示す図、(d)指定されたホール23が解析エリアに
分割された状態を示す図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a step of analyzing the direction and shape of the mesh 22 and designating an analysis area, (a) a TEM image of the mesh 22 photographed at a low magnification, (b) binarization, and a label. The attached image, (c) a diagram showing the positional relationship of the center of gravity 24 of the hole 23 and the direction of the mesh 22, and (d) a diagram showing a state in which the designated hole 23 is divided into analysis areas.

【図12】メッシュの方向と形状を解析する工程を示す
フローチャート。
FIG. 12 is a flowchart showing a process of analyzing the direction and shape of a mesh.

【図13】TEM像内の試料の有無を判定する方法を示す
説明図であり、(a)は試料が存在する場合の、(b)は試料
が存在しない場合のTEM像とその画像強度ヒストグラム
である。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing a method for determining the presence or absence of a sample in a TEM image, where (a) is a TEM image in the presence of the sample and (b) is a TEM image in the absence of the sample and its image intensity histogram. Is.

【図14】解析エリア内でのウィルス検査の工程を示す
フローチャート。
FIG. 14 is a flowchart showing the steps of virus inspection in the analysis area.

【図15】自動検査におけるパラメータ設定及び検査経
過の表示に用いる画面の概略図。
FIG. 15 is a schematic view of a screen used for parameter setting and display of inspection progress in automatic inspection.

【図16】自動検査の結果を表示する画面の概略図。FIG. 16 is a schematic view of a screen displaying the result of automatic inspection.

【図17】TEM像内の試料の有無を判定する方法を示す
説明図であるり、(a)は試料が存在する場合の、(b)は試
料が存在しない場合のTEM像と、そのフーリエ変換像に
おける高周波成分割合を示す説明図。
FIG. 17 is an explanatory diagram showing a method for determining the presence / absence of a sample in a TEM image. Explanatory drawing which shows the high frequency component ratio in a conversion image.

【図18】解析エリアの移動を(a)試料ステージ18によ
る試料移動で、(b)結像系電子偏向コイル16によるイメ
ージシフトで、(c)試料移動とイメージシフトで行う場
合の、観察視野の位置、イメージシフトの設定位置及び
試料ステージの設定位置の時間経過を示す説明図であ
る。
FIG. 18 is an observation field of view when the analysis area is moved by (a) sample movement by the sample stage 18, (b) image shift by the imaging system electron deflection coil 16, and (c) sample movement and image shift. FIG. 3 is an explanatory diagram showing the lapse of time at the position, the image shift setting position, and the sample stage setting position.

【図19】本発明で用いる電子顕微鏡の概略図。FIG. 19 is a schematic view of an electron microscope used in the present invention.

【図20】TEMを用いたウィルス検査の検査工程を示す
説明図。
FIG. 20 is an explanatory view showing an inspection process of virus inspection using TEM.

【図21】TEMを用いた半導体評価の評価工程を示す説
明図。
FIG. 21 is an explanatory diagram showing an evaluation process of semiconductor evaluation using TEM.

【図22】TEM像から検査対象パターンをトリミング
し、各パターンを比較する工程を示す説明図。
FIG. 22 is an explanatory view showing a process of trimming an inspection target pattern from a TEM image and comparing each pattern.

【図23】試料ステージ18や結像系偏向コイル16にによ
る検査視野を変える際の、検査順序を示す説明図。
FIG. 23 is an explanatory diagram showing an inspection sequence when the inspection field of view is changed by the sample stage 18 and the imaging system deflection coil 16.

【図24】視差を利用した焦点解析法の原理説明図であ
り、(a)正焦点位置にある試料に入射電子線を並行照射
した場合、(b)正焦点位置にある試料に入射電子線を斜
め照射した場合、(b)正焦点から外れた位置にある試料
に入射電子線を斜め照射した場合の電子光学図である。
FIG. 24 is a diagram for explaining the principle of a focus analysis method using parallax, where (a) the sample at the positive focus position is irradiated with the incident electron beam in parallel, (b) the incident electron beam to the sample at the normal focus position. FIG. 3B is an electron optical diagram when (b) is obliquely irradiated with an incident electron beam, when (b) is obliquely irradiated to a sample at a position deviated from the regular focus.

【図25】視差を利用した自動焦点補正工程を示す説明
図。
FIG. 25 is an explanatory diagram showing an automatic focus correction process using parallax.

【図26】試料の位置ずれを結像系電子偏向コイル16で
自動補正する工程を示す説明図。
FIG. 26 is an explanatory diagram showing a process of automatically correcting the position shift of the sample by the imaging system electron deflection coil 16.

【図27】ズームレンズを用いて試料の位置ずれ解析精
度を向上させる工程を示す説明図
FIG. 27 is an explanatory diagram showing a process of improving the positional deviation analysis accuracy of a sample using a zoom lens.

【図28】非点のある電子レンズにおける光軸回りの焦
点分布を示す説明図。
FIG. 28 is an explanatory diagram showing a focus distribution around an optical axis in an electron lens having astigmatism.

【図29】電子顕微鏡における非点補正の工程を示す説
明図。
FIG. 29 is an explanatory diagram showing a step of astigmatism correction in the electron microscope.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…電子銃、11’…電子銃制御回路、12…照射レンズ、
12’…照射レンズ制御回路、13…照射系電子偏向コイ
ル、13’…照射系電子偏向コイル制御回路、14…対物レ
ンズ、14’…対物レンズ制御回路、141…非点補正コイ
ル、141’…非点補正コイル制御回路、15…投影レン
ズ、15’…投影レンズ制御回路、16…結像系電子偏向コ
イル、16’…結像系電子偏向コイル制御回路、17…電子
線検出器、17’…電子線検出器制御回路、18…試料ステ
ージ、18’…試料ステージ制御回路、19…制御ソフト及
び画像処理ソフトを搭載した計算機、20…フーリエ変換
像の位相差解析に基づく位置ずれ解析用演算器、21…薄
膜化した試料、22…メッシュ、23…ホール、24…ホール
の重心、25…試料高さが指定範囲外の領域、26…相関値
が一定値以下の領域、31…位置ずれに対応する第1ピー
ク、32…検出器固定パターンによる第2ピーク、33…原
点マスク適用前の強度最大のピーク、34…原点マスク適
用後の強度最大のピーク、35…雑音成分、71…シンチレ
ータ、72…結合部分、73…CCDカメラ、91…連続焦点補
正実行ボタン、92…自動焦点補正用パラメータ初期化ボ
タン、93…焦点補正実行ボタン、94…検査結果表、95…
検査結果ヒストグラム、96…試料高さresetボタン、97
…検出されたウィルスの位置及び大きさを示す円。
11 ... Electron gun, 11 '... Electron gun control circuit, 12 ... Irradiation lens,
12 '... Irradiation lens control circuit, 13 ... Irradiation system electronic deflection coil, 13' ... Irradiation system electronic deflection coil control circuit, 14 ... Objective lens, 14 '... Objective lens control circuit, 141 ... Astigmatism correction coil, 141' ... Astigmatism correction coil control circuit, 15 ... Projection lens, 15 '... Projection lens control circuit, 16 ... Imaging system electron deflection coil, 16' ... Imaging system electron deflection coil control circuit, 17 ... Electron beam detector, 17 ' ... Electron beam detector control circuit, 18 ... Sample stage, 18 '... Sample stage control circuit, 19 ... Computer equipped with control software and image processing software, 20 ... Calculation for positional deviation based on phase difference analysis of Fourier transform image Container, 21 ... Thinned sample, 22 ... Mesh, 23 ... Hole, 24 ... Center of gravity of hole, 25 ... Region where sample height is outside specified range, 26 ... Region where correlation value is below a certain value, 31 ... Misalignment Corresponding to the first peak, 32 ... the second peak due to the fixed pattern of the detector, 33 ... the original Maximum intensity peak before applying mask, 34 ... Maximum intensity peak after applying origin mask, 35 ... Noise component, 71 ... Scintillator, 72 ... Coupling part, 73 ... CCD camera, 91 ... Continuous focus correction execution button, 92 ... Auto focus correction parameter initialization button, 93 ... Focus correction execution button, 94 ... Inspection result table, 95 ...
Inspection result histogram, 96 ... Specimen height reset button, 97
... A circle indicating the position and size of the detected virus.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長沖 功 茨城県ひたちなか市市毛882番地 株式会 社日立製作所計測器グループ内 (72)発明者 小林 弘幸 茨城県ひたちなか市市毛882番地 株式会 社日立製作所計測器グループ内 Fターム(参考) 5C001 AA03 CC03 5C033 EE06 LL03 SS01 SS02    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Isao Nagaoki             882 Ichimo, Hitachinaka City, Ibaraki Stock Association             Company Hitachi Ltd. measuring instrument group (72) Inventor Hiroyuki Kobayashi             882 Ichimo, Hitachinaka City, Ibaraki Stock Association             Company Hitachi Ltd. measuring instrument group F-term (reference) 5C001 AA03 CC03                 5C033 EE06 LL03 SS01 SS02

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】レンズ用いて第1の電子線を集束し前記集
束した電子線を試料に照射し、前記試料から透過した第
2の電子線を検出する検出器と、試料を保持する試料ス
テージを備えた電子顕微鏡において、第1の時刻から撮
影した第1の電子顕微鏡像と第2の時刻から撮影した第
2の電子顕微鏡像を記録する手段と、第1及び第2の電
子顕微鏡像の直交変換像の合成画像に直交変換若しくは
逆直交変換を施した解析画像に発生するピークから第1
の電子顕微鏡像と第2の電子顕微鏡像の位置ずれを解析
する手段と、試料移動速度を表示若しくは記録する手段
と、前記試料の移動を相殺する手段を具備したことを特
徴する電子顕微鏡。
1. A detector for focusing a first electron beam using a lens, irradiating the focused electron beam onto a sample, and detecting a second electron beam transmitted from the sample, and a sample stage for holding the sample. And a means for recording a first electron microscope image photographed from a first time and a second electron microscope image photographed from a second time, and an electron microscope of the first and second electron microscope images. The first from the peak generated in the analysis image obtained by performing orthogonal transformation or inverse orthogonal transformation on the composite image of orthogonal transformation images
2. An electron microscope comprising: a means for analyzing the positional deviation between the electron microscope image and the second electron microscope image, a means for displaying or recording the sample moving speed, and a means for canceling the movement of the sample.
【請求項2】前記試料の移動を相殺する手段は、前記検
出器に取り込まれる試料位置を像シフト偏向手段によっ
て移動させることを特徴する請求項1記載の電子顕微
鏡。
2. The electron microscope according to claim 1, wherein the means for canceling the movement of the sample moves the position of the sample taken into the detector by an image shift deflecting means.
【請求項3】前記試料の移動を相殺する手段は、電子レ
ンズに対する試料位置を試料ステージによって移動させ
ることを特徴する請求項1記載の電子顕微鏡。
3. The electron microscope according to claim 1, wherein the means for offsetting the movement of the sample moves the sample position with respect to the electron lens by a sample stage.
【請求項4】電子源と前記電子源からの電子線を集束す
るレンズと、前記レンズで集束された電子線を試料に照
射し、試料からの透過電子像を検出するカメラ手段と、
透過電子像を偏向する偏向器と、試料ステージとを備え
た電子顕微鏡において、前記レンズに対する試料位置を
試料ステージによって移動させる手段と、前記透過電子
像を前記カメラ手段に取り込まれる試料位置を前記偏向
器によって移動させる手段を持ち、第1の時刻から撮影
した第1の電子顕微鏡像と第2の時刻から撮影した第2
の電子顕微鏡像を記録する手段と、第1及び第2の電子
顕微鏡像のフーリエ変換像の合成画像にフーリエ変換若
しくは逆フーリエ変換を施した解析画像に発生するピー
クから第1の電子顕微鏡像と第2の電子顕微鏡像の位置
ずれを解析する手段と、試料ステージによって前記レン
ズの試料位置が移動しても、前記カメラ手段に取り込ま
れる試料位置が変化しないように前記偏向器を用いて調
整することを特徴する電子顕微鏡。
4. An electron source, a lens that focuses an electron beam from the electron source, and camera means that irradiates the sample with the electron beam focused by the lens to detect a transmission electron image from the sample.
In an electron microscope equipped with a deflector for deflecting a transmission electron image and a sample stage, means for moving the sample position with respect to the lens by the sample stage, and deflection of the sample position for capturing the transmission electron image by the camera means. A first electron microscope image taken from the first time and a second electron microscope image taken from the second time.
And a first electron microscope image from a peak generated in an analysis image obtained by performing Fourier transform or inverse Fourier transform on a composite image of Fourier transform images of the first and second electron microscope images. Means for analyzing the position shift of the second electron microscope image and adjustment using the deflector so that the sample position taken in by the camera means does not change even if the sample position of the lens moves by the sample stage. An electron microscope characterized by that.
【請求項5】荷電粒子源と、前記荷電粒子源からの第1
の荷電粒子線を制御するレンズ手段と、試料を保持する
試料台と、前記試料台を制御する制御手段と、前記第1
の荷電粒子線による試料への照射によつて発生した第2
の荷電粒子線像を検出する検出器と、前記第2の荷電粒
子線像を偏向する偏向手段とから成る荷電粒子線装置に
おいて、前記検出器からの像信号で複数画像を取得し記
憶する記憶手段と、前記複数の画像に対しフーリエ変換
した後、該画像間の位相差を求めて逆フーリエ変換もし
くはフーリエ変換をする演算手段と、前記検出器に取り
込まれる前記荷電粒子線像の位置を制御する前記偏向手
段又は前記制御手段又は前記検出手段のいずれかに帰還
することを特徴する荷電粒子線装置。
5. A charged particle source and a first from said charged particle source.
Lens means for controlling the charged particle beam of the sample, a sample stage for holding a sample, a control means for controlling the sample stage, the first
Generated by irradiation of a charged particle beam on a sample
In a charged particle beam apparatus comprising a detector for detecting the charged particle beam image of 1 and a deflection means for deflecting the second charged particle beam image, a memory for acquiring and storing a plurality of images by an image signal from the detector. Means, Fourier transform for the plurality of images, computing means for obtaining the phase difference between the images and performing inverse Fourier transform or Fourier transform, and controlling the position of the charged particle beam image captured by the detector. The charged particle beam device, wherein the charged particle beam device returns to any one of the deflection unit, the control unit, and the detection unit.
【請求項6】電子線装置と、前記電子線装置内に配置さ
れたカメラ手段と、前記カメラ手段に接続された画像処
理手段を用いられ、前記電子線装置で第1の荷電粒子線
を試料に照射して、試料からの第2の荷電粒子線から第
1の画像取得信号を前記画像処理手段に送出する工程
と、前記画像処理手段から第1の取得完了信号を受ける
工程と、前記画像処理手段へ第2の画像取得信号を送出
する工程と、前記画像処理手段から前記第1と第2の画
像の相関値と位置ずれ量が出力され、前記位置ずれを補
正する補正信号を出力するか否かを前記相関値より判定
する工程と、該判定工程に基づいて前記電子線装置へ補
正信号を出力するプログラムを内蔵した記録媒体。
6. An electron beam apparatus, a camera means arranged in the electron beam apparatus, and an image processing means connected to the camera means are used, and the first charged particle beam is sampled by the electron beam apparatus. The first image acquisition signal from the second charged particle beam from the sample to the image processing means, receiving the first acquisition completion signal from the image processing means, and the image. A step of sending a second image acquisition signal to a processing means, and a correlation value and a positional deviation amount of the first and second images are output from the image processing means, and a correction signal for correcting the positional deviation is output. A recording medium incorporating a step of determining whether or not it is based on the correlation value, and a program for outputting a correction signal to the electron beam apparatus based on the determination step.
【請求項7】試料を保持する試料ステージと、前記試料
を連続移動させるステージ制御手段を有し、第1の荷電
粒子線の試料への入射角を偏向する角度偏向手段と、試
料を透過した第2の荷電粒子線を検出する検出手段と、
前記検出手段から前記角度偏向手段による試料への第1
の入射角信号による第1の画像と、試料への第2の入射
角信号による第2の画像と、前記第1の画像と前記第2
の画像より画像のズレ量を求め焦点を補正する手段と、
前記補正する手段からの信号をステージ制御部へ帰還す
ることを特徴する透過電子線装置。
7. A sample stage for holding a sample and a stage control means for continuously moving the sample, an angle deflecting means for deflecting an incident angle of the first charged particle beam to the sample, and a sample transmitting means. Detection means for detecting the second charged particle beam;
First from the detection means to the sample by the angle deflection means
A second image based on a second incident angle signal on the sample, the first image and the second image
Means for correcting the focus by obtaining the image shift amount from the image of
A transmission electron beam apparatus, wherein the signal from the correcting means is returned to the stage control unit.
【請求項8】試料を保持する試料ステージと、前記試料
ステージを移動させる制御手段を有し、第1の荷電粒子
線を試料に照射し、試料からの第2の荷電粒子線を検出
する検出手段と、前記第2の荷電粒子線から画像を形成
する手段と、前記画像形成する手段で複数枚の画像を取
得し試料が所定の位置よりずれていることを算出する手
段とを有し前記第1の電子線を偏向する偏向器へ帰還す
ることを特徴する電子線装置。
8. A detection method, comprising: a sample stage for holding a sample; and a control means for moving the sample stage, irradiating the sample with a first charged particle beam and detecting a second charged particle beam from the sample. And means for forming an image from the second charged particle beam, and means for acquiring a plurality of images by the image forming means and calculating that the sample is displaced from a predetermined position. An electron beam apparatus for returning a first electron beam to a deflector for deflecting the first electron beam.
【請求項9】前記算出する手段として30ミリ秒以下で
算出することを特徴する請求項8記載の電子線装置。
9. The electron beam apparatus according to claim 8, wherein the calculating means calculates in 30 milliseconds or less.
【請求項10】荷電粒子源と、前記荷電粒子源からの第
1の荷電粒子線を制御するレンズ手段と、試料を保持す
る試料台と、前記第1の荷電粒子線による試料への照射
によつて発生した第2の荷電粒子線像を検出する検出器
と前記検出器からの第2の荷電粒子像を表示する表示手
段とから成る荷電粒子線装置において、前記試料台を連
続移動制御する制御手段と、前記試料台の第1の試料へ
前記第1の荷電粒子線を照射して焦点の合っていない第
2の荷電粒子像が第2の試料の第2の荷電粒子像を得る
迄に焦点の合った第2の荷電粒子像を得ることを特徴と
する荷電粒子線装置。
10. A charged particle source, lens means for controlling a first charged particle beam from the charged particle source, a sample stage for holding a sample, and irradiation of the sample with the first charged particle beam. In a charged particle beam apparatus including a detector for detecting a second charged particle beam image generated by the detector and display means for displaying the second charged particle image from the detector, continuous movement control of the sample stage is performed. The control means and the first sample on the sample stage are irradiated with the first charged particle beam until the out-of-focus second charged particle image obtains the second charged particle image of the second sample. A charged particle beam device for obtaining a second charged particle image focused on the.
【請求項11】試料を試料ステージに設定する工程と、
前記試料ステージを移動させる工程と、第1の電子線を
試料に照射する工程と、前記試料からの第2の電子線の
像を撮像する工程と、前記撮像した像を複数取得し記憶
する工程と、前記複数の像から画像処理により画像間の
相関を求める工程と、画像間のズレ量を求める工程と、
前記相関値に基づき前記試料ステージまたは前記偏向器
へ帰還をする工程とを有する電子線顕微方法。
11. A step of setting a sample on a sample stage,
A step of moving the sample stage, a step of irradiating the sample with a first electron beam, a step of capturing an image of a second electron beam from the sample, and a step of acquiring and storing a plurality of the captured images. And a step of obtaining a correlation between images from the plurality of images by image processing, and a step of obtaining a deviation amount between the images,
And a step of returning to the sample stage or the deflector based on the correlation value.
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