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JP2867664B2 - Position reproduction device for electron beam micro analyzer - Google Patents
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JP2867664B2 - Position reproduction device for electron beam micro analyzer - Google Patents

Position reproduction device for electron beam micro analyzer

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JP2867664B2
JP2867664B2 JP2236693A JP23669390A JP2867664B2 JP 2867664 B2 JP2867664 B2 JP 2867664B2 JP 2236693 A JP2236693 A JP 2236693A JP 23669390 A JP23669390 A JP 23669390A JP 2867664 B2 JP2867664 B2 JP 2867664B2
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JP
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image data
electron beam
sample
pattern
movement
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一憲 北島
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Shimazu Seisakusho KK
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、電子線プローブマイクロアナライザに適し
た位置再現装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a position reproducing apparatus suitable for an electron probe microanalyzer.

(従来の技術) 電子線プローブマイクロアナライザは、試料表面に集
束された電子ビームを照射して、試料表面から放射され
た二次電子やX線等を検出することにより、試料表面近
傍の性状を観察する装置で、同一試料の異なる位置を比
較観察したい場合には、試料を移動させることがある。
(Prior art) An electron probe microanalyzer irradiates a focused electron beam onto a sample surface and detects secondary electrons, X-rays, and the like radiated from the sample surface, thereby changing properties near the sample surface. When the observer wants to compare and observe different positions of the same sample, the sample may be moved.

このような場合、元の位置に復帰するために原位置か
らの駆動機構の座標値をメモリに格納しておき、原位置
に復帰する場合には、メモリのデータに基づいて試料台
駆動機構を操作するようにしている。
In such a case, the coordinate value of the drive mechanism from the original position is stored in the memory in order to return to the original position, and when returning to the original position, the sample stage drive mechanism is operated based on the data in the memory. I try to operate.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、駆動機構に使用されている歯車等にバ
ックラッシュが存在するため、操作量に誤差が残り、ミ
クロンオーダでの位置再現が極めて困難であるという問
題がある。
(Problems to be Solved by the Invention) However, since there is a backlash in a gear or the like used in the drive mechanism, an error remains in the operation amount, and there is a problem that it is extremely difficult to reproduce the position in the order of microns. .

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであっ
て、その目的とするところは、駆動機構の精度に関わり
なく高い精度で位置データを得ることができる電子線プ
ローブマイクロアナライザに適した位置再現装置を提供
することにある。
The present invention has been made in view of such a problem, and an object thereof is to provide a position suitable for an electron beam probe microanalyzer capable of obtaining position data with high accuracy regardless of the accuracy of a driving mechanism. An object of the present invention is to provide a reproduction device.

(課題を解消するための手段) このような問題を解消するために本発明においては、
電子ビームを走査しながら照射して試料からの放射線を
前記走査に同期させてフレームメモリに格納する電子線
マイクロアナライザにおいて、原位置における画像デー
タ、及び試料の水平方向への移動後の画像データを格納
した前記フレームメモリ内の画像データを2値化してバ
ッファメモリに格納する2値化画像変換手段と、前記バ
ッファメモリ内の画像データの特異パターンにラベルを
付ける手段と、同一ラベルのパターンの面積を比較する
手段と、面積が一致するパターンの形状を比較するパタ
ーンマッチング手段と、移動量を演算する手段を備える
ようにした。
(Means for Solving the Problem) In order to solve such a problem, in the present invention,
In an electron beam microanalyzer that irradiates an electron beam while scanning and stores the radiation from the sample in a frame memory in synchronization with the scanning, the image data at the original position, and the image data after moving the sample in the horizontal direction, A binarized image conversion unit for binarizing the stored image data in the frame memory and storing the binarized image data in a buffer memory; a unit for labeling a unique pattern of the image data in the buffer memory; , Pattern matching means for comparing the shapes of patterns having the same area, and means for calculating the movement amount.

(発明の作用) 原位置、および移動後の画像データのコントラストを
高めて2値化し、各パターンに対してラベルを付けてお
く。原位置に復帰するときには同一ラベルのパターンの
面積を比較して、同一性の粗ふるいを行ない、ついで面
積が一致したパターンについてパターンマッチング法に
より同一性を判定する。これにより収差などにより変形
を起こしたパターン同士の比較作業を未然に防止して演
算速度の向上を図ることができる。次いで、一致するパ
ターン同士の距離を算出すれば、試料台の移動量を知る
ことができる。
(Effect of the Invention) The contrast of the original position and the image data after the movement is enhanced and binarized, and a label is attached to each pattern. When returning to the original position, the areas of the patterns of the same label are compared, coarse sieving of the same is performed, and then the patterns having the same area are determined by the pattern matching method. As a result, it is possible to prevent a comparison operation between patterns deformed due to aberrations or the like, thereby improving the calculation speed. Next, if the distance between the matching patterns is calculated, the moving amount of the sample stage can be known.

(実施例) そこで、以下に本発明の詳細を図示した実施例に基づ
いて説明する。
(Embodiment) Therefore, the details of the present invention will be described below based on an illustrated embodiment.

第1図は、本発明の一実施例を示すものであって、図
中符号1は電子ビーム発生器で、フィラメント2からの
熱電子を集束レンズ3により集束させ、対物絞りレンズ
4を介して対物レンズ5に入射させ、試料台6の試料を
照射するようになっている。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. In the drawing, reference numeral 1 denotes an electron beam generator, which focuses thermoelectrons from a filament 2 by a focusing lens 3 and passes through an objective aperture lens 4. The sample is made incident on the objective lens 5 to irradiate the sample on the sample stage 6.

6は試料台で、微動駆動機構7により試料を平面内で
の移動と、電子ビーム照射軸方向に移動されるようにな
っている。8は放射線検出器で、この実施例においては
試料表面から放射された放射線の内、X線を検出対象と
しているため、X線分光器9を介してX線を受け、検出
信号を後述する信号処理装置10に出力するものである。
Reference numeral 6 denotes a sample stage, which moves the sample in a plane and in the direction of the electron beam irradiation axis by a fine movement driving mechanism 7. Numeral 8 denotes a radiation detector, which in this embodiment receives X-rays through an X-ray spectrometer 9 because X-rays are to be detected among the radiations emitted from the sample surface. This is output to the processing device 10.

10は前述のマイクロコンピュータからなる信号処理装
置で、放射線検出器9からの信号に基づいて画像信号を
発生させてメモリー11にするとともに、ブラウン管等の
表示器12に画像信号し、さらに焦点調整時に微動駆動機
構7のX−Y軸駆動回路13に信号を出力するように構成
されている。
Reference numeral 10 denotes a signal processing device including the above-described microcomputer, which generates an image signal based on a signal from the radiation detector 9 and stores the image signal in the memory 11, and also outputs an image signal to a display 12 such as a cathode ray tube, and further performs a focus adjustment. It is configured to output a signal to the XY axis drive circuit 13 of the fine movement drive mechanism 7.

第2図は、マイクロコンピュータが奏すべき機能を示
すものであって、メモリ11により構成されているフレー
ムメモリ21内の画像データの各画素の濃度と、それの頻
度を計算して濃度ヒストグラムを作成するヒストグラム
演算手段22と、濃度ヒストクグラムから濃度変換曲線を
作成する濃度変換手段23と、濃度変換曲線のデータに基
づいてフレームメモリ21内の画像データを2値化してバ
ッファメモリ25に格納する2値化画像変換手段24と、バ
ッファメモリ25内の画像データのマーカとなるパターン
にラベルを付けるラベリング手段26と、ラベリングされ
た図形の面積を算出する面積演算手段27と、原位置での
画像データのラベリングされた図形と、移動後の図形と
の面積を比較する面積比較手段28と、パターンマッチン
グ手段29と、原位置の画像データと移動後の画像データ
との距離を算出する距離演算手段30とを備えるようにプ
ログラムされている。
FIG. 2 shows the functions to be performed by the microcomputer, and calculates the density of each pixel of the image data in the frame memory 21 constituted by the memory 11 and the frequency thereof to create a density histogram. A histogram calculating means 22, a density converting means 23 for creating a density conversion curve from a density histogram, and a binary value for binarizing image data in the frame memory 21 based on the data of the density conversion curve and storing the image data in the buffer memory 25. Image conversion means 24, labeling means 26 for labeling a pattern serving as a marker of the image data in the buffer memory 25, area calculating means 27 for calculating the area of the labeled figure, and image data at the original position. An area comparing means 28 for comparing the area of the labeled figure with the figure after the movement, a pattern matching means 29, and an image data at the original position. It is programmed to include a distance calculation unit 30 for calculating the distance between the image data after movement and data.

次に、このように構成した装置の動作を第3図に示し
たフローチャートに基づいて説明する。
Next, the operation of the apparatus configured as described above will be described based on the flowchart shown in FIG.

試料台6に試料を載置して装置を作動させると、電子
ビーム発生器1からの電子ビームは、集束レンズ系3、
4、5に導かれて試料表面を2次元に走査しながら照射
し、各照射点からX線を放射させる。このX線は、検出
器8により検出され、電子ビームの走査に同期してフレ
ームメモリ21に格納される。
When the apparatus is operated with a sample placed on the sample stage 6, the electron beam from the electron beam generator 1 is focused on the focusing lens system 3,
The sample surface is irradiated while being guided to 4 and 5 two-dimensionally, and X-rays are emitted from each irradiation point. This X-ray is detected by the detector 8 and stored in the frame memory 21 in synchronization with the scanning of the electron beam.

一方、ヒストグラム演算手段22はフレームメモリ21に
格納されている画像データの各画素の濃度を検出して画
素濃度についてのヒストグラム(第4図)を算出する。
濃度変換手段23は、ヒストグラムに基づいて最低濃度の
頻度から順番に積分した濃度変換曲線(第5図)を算出
して、コントラストの強調された画像データを作成し、
このデータをバッファメモリ24に出力する。
On the other hand, the histogram calculating means 22 detects the density of each pixel of the image data stored in the frame memory 21 and calculates a histogram of the pixel density (FIG. 4).
The density conversion means 23 calculates a density conversion curve (FIG. 5) integrated in order from the lowest density frequency based on the histogram to create image data with enhanced contrast.
This data is output to the buffer memory 24.

この段階で特異的な図形、この実施例では円形や矩形
などのパターンa、b、cに対してラベリング手段26に
よりラベル付けを行なっておく(第6図イ)。
At this stage, labeling is performed by a labeling means 26 on a unique figure, in this embodiment, a pattern a, b, c such as a circle or a rectangle (FIG. 6A).

次いで、試料台6を駆動して目的の観察点を視野内に
移動させる。この移動操作による座標値は従来装置と同
様にメモリに格納されている。
Next, the sample stage 6 is driven to move the target observation point into the field of view. The coordinate values obtained by this moving operation are stored in the memory as in the conventional device.

移動の画像データに対しても前述と同様に、フレーム
メモリ21内の画像データに対して2値化処理を行なった
後、前回ラベリングを行なったマーカとなるパターンに
同一のラベルa、b、cを付けを実行し、このデータを
バッファメモリ25に格納する(第6図ロ)。
In the same manner as described above, the moving image data is subjected to the binarization processing on the image data in the frame memory 21, and then the same label a, b, c as the marker pattern which was previously labeled. The data is stored in the buffer memory 25 (FIG. 6B).

移動後の観測が終了して原位置に復帰する場合には、
従来と同様に移動後の座標値に基づいて元の位置に復帰
させる。もとより、この段階での復帰動作においては、
微動駆動機構7のバックラッシュ等により位置決め誤差
が発生している。
When the observation after moving is completed and it returns to the original position,
Return to the original position based on the coordinate values after the movement as in the conventional case. Of course, in the return operation at this stage,
A positioning error has occurred due to backlash or the like of the fine movement drive mechanism 7.

この状態で、原画像データと同一ラベルの図形の面積
を比較し、面積が一致する場合には、2つのパターンに
対してパターンマッチング法を適用してその同一性を判
定する。また同一ラベル同士の図形の面積が一致しない
場合には、別のラベルのパターンについての面積を比較
し、一致する場合にはこの新たなパターンに対してパタ
ーンマッチング法を適用する。これにより、収差などに
より変形を起こしたパターンを比較対象から除外して、
時間を要するパターンマッチング法の無駄な適用を防止
することができる。
In this state, the areas of the original image data and the figure of the same label are compared, and if the areas match, the pattern matching method is applied to the two patterns to determine their identity. If the areas of the figures of the same label do not match, the areas of the patterns of different labels are compared, and if they match, the pattern matching method is applied to this new pattern. As a result, patterns deformed due to aberrations and the like are excluded from comparison targets,
Useless application of the time-consuming pattern matching method can be prevented.

このようにして、一致するパターン同士のX座標、Y
座標を演算して試料台の移動量を算出する。
In this way, the X coordinate, Y
The movement of the sample stage is calculated by calculating the coordinates.

なお、この実施例においては、原位置と第二の位置と
の2点間の移動について説明したが、フレームメモリに
余裕が有れば、3箇所以上の移動に対しても同様の作用
を奏することは明らかである。
In this embodiment, the movement between two points, the original position and the second position, has been described. However, if there is enough room in the frame memory, the same effect can be obtained for three or more movements. It is clear.

また、この実施例においては、原位置のパターンと移
動後のパターンから移動量を演算するようにしている
が、復帰時の画像データを2値化処理しつつ原位置のパ
ターンと一致するまで移動させるようにしても同様の作
用を奏することは明らかである。
Further, in this embodiment, the movement amount is calculated from the pattern at the original position and the pattern after the movement. However, the image data at the time of restoration is binarized and moved until it matches the pattern at the original position. Obviously, the same effect is obtained even if the control is performed.

さらに、この実施例においては試料からのX線を検出
して画像データとする場合について説明したが、反射電
子や二次電子等他の放射線を検出して画像データとする
ものに適用しても同様の作用を奏することは明らかであ
る。
Further, in this embodiment, the case where X-rays from the sample are detected and converted into image data has been described. However, the present invention is also applicable to a case where other radiations such as reflected electrons and secondary electrons are detected and converted into image data. Obviously, it has a similar effect.

さらにこの実施例においては目的の位置に移動した時
点でラベルを付けているが、メモリの座標値により凡そ
の位置に復帰した段階で、ラベルを付けるようにしても
同様の作用を奏することは明らかである。
Further, in this embodiment, the label is attached at the time of moving to the target position. However, it is obvious that the same effect can be obtained even if the label is attached at the stage of returning to the approximate position by the coordinate value of the memory. It is.

さらに、この実施例においてはヒストグラム法により
コントラストを強調した画像データを得るようにしてい
るが、他のコントラスト強調手法を適用することもでき
る。
Further, in this embodiment, the image data in which the contrast is enhanced by the histogram method is obtained, but other contrast enhancement methods can be applied.

(発明の効果) 以上、説明したように本発明においては、電子ビーム
を走査しながら照射して試料からの放射線を前記走査に
同期させてフレームメモリに格納する電子線マイクロア
ナライザにおいて、原位置における画像データ、及び試
料の水平方向への移動後の画像データを格納したフレー
ムメモリ内の画像データを2値化してバッファメモリに
格納する2値化画像変換手段と、バッファメモリ内の画
像データの特異パターンにラベルを付ける手段と、同一
ラベルのパターンの面積を比較する手段と、面積が一致
するパターンの形状を比較するパターンマッチング手段
と、移動量を演算する手段を備えるようにしたので、原
位置における画像と移動後の画像の距離を図形データに
基づいて距離計算ができて、試料台を駆動する機構のバ
ックラッシュ等の影響を受けることなく2点間の距離を
高い精度で知ることができる。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, in an electron beam microanalyzer that irradiates an electron beam while scanning and stores radiation from a sample in a frame memory in synchronization with the scanning, Binarized image conversion means for binarizing image data in a frame memory storing image data and image data after the sample has been moved in the horizontal direction and storing the binarized image data in a buffer memory; A means for attaching a label to a pattern, a means for comparing the area of a pattern with the same label, a pattern matching means for comparing the shape of a pattern having the same area, and a means for calculating a movement amount are provided. The distance between the image at the point and the moved image can be calculated based on the figure data, and the back of the mechanism that drives the sample stage The distance between two points can be known with high accuracy without being affected by rush or the like.

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

第1図は本発明の一実施例を示す装置の構成図、第2図
は第1図におけるマイクロコンピュータが奏する機能で
もって表わしたブロック図、第3図は同上装置の動作を
示すフローチャート、第4図、第5図はそれぞれヒスト
グラムと画像変換曲線の一例を示す図、第6図(イ)
(ロ)は、それぞれ原位置と移動後の画像データを表す
模式図である。 1……電子ビーム発生器、6……試料台 7……微動駆動機構、8……放射線検出器
FIG. 1 is a block diagram of an apparatus showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing functions performed by the microcomputer in FIG. 1, FIG. 4 and 5 show examples of a histogram and an image conversion curve, respectively, and FIG. 6 (a).
(B) is a schematic diagram showing the original position and the image data after the movement, respectively. 1 ... Electron beam generator, 6 ... Sample stand 7 ... Fine movement drive mechanism, 8 ... Radiation detector

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】電子ビームを走査しながら照射して試料か
らの放射線を前記走査に同期させてフレームメモリに格
納する電子線マイクロアナライザにおいて、原位置にお
ける画像データ、及び試料の水平方向への移動後の画像
データを格納した前記フレームメモリ内の画像データを
2値化してバッファメモリに格納する2値化画像変換手
段と、前記バッファメモリ内の画像データの特異パター
ンにラベルを付ける手段と、同一ラベルのパターンの面
積を比較する手段と、面積が一致するパターンの形状を
比較するパターンマッチング手段と、移動量を演算する
手段を備えてなる電子線マイクロアナライザ用位置再現
装置。
1. An electron beam microanalyzer which irradiates an electron beam while scanning and stores radiation from a sample in a frame memory in synchronization with the scanning, wherein image data at an original position and movement of the sample in a horizontal direction are provided. Binary image conversion means for binarizing image data in the frame memory storing the subsequent image data and storing the image data in the buffer memory, and means for labeling a unique pattern of the image data in the buffer memory are the same. A position reproducing apparatus for an electron beam microanalyzer, comprising: means for comparing the area of a label pattern; pattern matching means for comparing the shapes of patterns having the same area; and means for calculating the amount of movement.
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