JP5389766B2 - Scanning electron microscope - Google Patents
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Description
本発明は、走査型電子顕微鏡に関するものである。 The present invention relates to a scanning electron microscope.
走査型電子顕微鏡は、試料の観察部位を荷電粒子ビームでスキャンし、試料から放出される電子を用いて、2次元観察画像を生成する。一般的には、荷電粒子ビームを用いて試料を直線状に走査し、得られる検出信号に垂直同期信号(V−Sync)と水平同期信号(H−Sync)を重畳し、試料上の2次元座標を特定した上で画像を生成する。 A scanning electron microscope scans an observation site of a sample with a charged particle beam, and generates a two-dimensional observation image using electrons emitted from the sample. In general, a sample is scanned linearly using a charged particle beam, and a vertical synchronization signal (V-Sync) and a horizontal synchronization signal (H-Sync) are superimposed on the obtained detection signal to obtain a two-dimensional image on the sample. An image is generated after the coordinates are specified.
下記特許文献1には、試料を同一方向の直線状に走査するラスタースキャンを用いて観察画像を生成する例が記載されている。
The following
一方近年では、計測対象の微細化や観察対象の電子ビームによるダメージを低減する要求から、高精度化や高速化(単位面積当たりのビーム照射量の減少)が求められている。これら要求に応えるためには、上記特許文献1に記載されているラスタースキャンだけではなく、観察領域周辺から中心に向かってのスキャンを実施して試料帯電等による悪影響を排除する、観察領域内にある観察対象のみをスキャンする部分スキャンを実施する、などの手法を用いる必要がある。
On the other hand, in recent years, high precision and high speed (decrease in the amount of beam irradiation per unit area) have been demanded due to the demand for miniaturization of measurement objects and reduction of damage due to electron beams of observation objects. In order to meet these demands, not only the raster scan described in the above-mentioned
しかし、上述の垂直同期信号や水平同期信号を用いる手法では、ラスタースキャンのみにしか対応することができない。そこで、多様なスキャン種別に対応するため、ランダムアクセスが高速なメモリ(SRAM:Static Random Access Memory等)に、画像データおよびその各画素の2次元座標を一時格納しておき、1フレームについてのスキャンが終了した時点で垂直同期信号や水平同期信号を用いて2次元画像を生成する手法が用いられている。 However, the method using the vertical synchronizing signal and the horizontal synchronizing signal described above can deal only with raster scanning. Therefore, in order to support various scan types, image data and the two-dimensional coordinates of each pixel are temporarily stored in a memory (SRAM: Static Random Access Memory, etc.) that can be accessed at high speed, and a scan for one frame is performed. A method of generating a two-dimensional image using a vertical synchronization signal or a horizontal synchronization signal at the time when is finished.
上述の、メモリ上に画像データとその2次元座標を一時格納する手法では、画像データそのものに加え、各画素の2次元座標を表すためのデータをメモリ上に格納しておく必要がある。そのため、必要なメモリ容量が非常に大きくなってしまう。 In the above-described method for temporarily storing image data and its two-dimensional coordinates on the memory, it is necessary to store data for representing the two-dimensional coordinates of each pixel on the memory in addition to the image data itself. Therefore, the required memory capacity becomes very large.
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、観察画像を生成するために必要なデータ容量を削減することのできる走査型電子顕微鏡を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a scanning electron microscope that can reduce the data volume necessary for generating an observation image.
本発明に係る走査型電子顕微鏡は、試料を1以上の直線状に走査し、走査線の開始位置と終了位置を特定する情報を、試料上の走査位置を示すアドレス情報として、1走査線毎の検出信号に付与する。 The scanning electron microscope according to the present invention scans a sample in one or more straight lines, and sets information for specifying the start position and end position of the scan line as address information indicating the scan position on the sample. To the detection signal.
本発明に係る走査型電子顕微鏡によれば、画素毎ではなく1走査線毎にアドレス情報を付与するので、アドレス情報をメモリ上に格納するために必要なデータ容量を削減することができる。 According to the scanning electron microscope of the present invention, the address information is given not for each pixel but for each scanning line, so that the data capacity necessary for storing the address information on the memory can be reduced.
<従来の画像データ生成手法>
以下では、本発明と比較するため、まず始めに画像データを生成する従来の手法について説明する。その後、本発明に係る走査型電子顕微鏡が採用する、画像データ生成手法について説明する。
<Conventional image data generation method>
Hereinafter, for comparison with the present invention, first, a conventional method for generating image data will be described. Thereafter, an image data generation method employed by the scanning electron microscope according to the present invention will be described.
図12は、特許文献1に記載されているラスタースキャンを用いて観察画像を生成する手法を説明する図である。同文献では、検出器から得られる1次元の輝度信号に、垂直同期信号と水平同期信号を重畳し、2次元画像を生成する。
FIG. 12 is a diagram illustrating a method for generating an observation image using a raster scan described in
図13は、ラスタースキャン以外のスキャン種別を用いて試料を走査し、観察画像を生成する手法を説明する図である。本図に示す手法では、試料を螺旋状に走査し、各画素の画像データと2次元座標を組にしてメモリ上に一時的に格納しておく。その後、1フレームについてのスキャンが終了した時点で、垂直同期信号や水平同期信号を用いて2次元画像を生成する。 FIG. 13 is a diagram for explaining a method of scanning a sample using a scan type other than the raster scan and generating an observation image. In the method shown in this figure, a sample is scanned in a spiral shape, and image data of each pixel and a two-dimensional coordinate are paired and temporarily stored in a memory. Thereafter, when scanning for one frame is completed, a two-dimensional image is generated using a vertical synchronization signal or a horizontal synchronization signal.
一般に、メモリに画像データと2次元座標を格納する手法では、X座標とY座標を連結して1次元列とし、これをメモリ上のアドレスとして利用し、そのアドレスに画像データを格納する。この手法では、画素データ毎に独立してアドレスを付与するため、画素単位でメモリへアクセスすることが必要となり、ランダムアクセスが必須となる。すなわち、本手法で用いるメモリは、画素表示を更新する速度以上のランダムアクセス速度が必要となる。このランダムアクセス速度は、以下の式によって与えられる。 In general, in a method of storing image data and two-dimensional coordinates in a memory, the X coordinate and the Y coordinate are connected to form a one-dimensional column, which is used as an address on the memory, and the image data is stored at the address. In this method, since an address is assigned independently for each pixel data, it is necessary to access the memory in units of pixels, and random access is essential. That is, the memory used in this method requires a random access speed that is higher than the speed at which pixel display is updated. This random access rate is given by:
例えば、20ms毎に1フレームを取得することとした場合、以下のように200Gbps以上のランダムアクセス速度が必要となる。そのため、bit単価の安いDRAM(Dynamic Random Access Memory)などのメモリ装置は使用することができず、より高価なSRAMを用いる必要がある。 For example, when one frame is acquired every 20 ms, a random access speed of 200 Gbps or more is required as follows. For this reason, a memory device such as a DRAM (Dynamic Random Access Memory) having a low bit unit price cannot be used, and a more expensive SRAM must be used.
図14は、画素データ毎に試料上の2次元座標を付与してメモリ上に格納する手法を説明する図である。スキャン速度が30フレーム/s以上になると、人が識別可能な画像書き換え速度を超える。そのため、1画像毎に画面表示を更新する必要はない。この場合、表示装置の垂直同期信号および水平同期信号と画素データを厳密に対応付ける必要性は少なくなる。 FIG. 14 is a diagram for explaining a method of storing two-dimensional coordinates on a sample for each pixel data and storing them on a memory. When the scanning speed is 30 frames / s or more, the image rewriting speed that can be identified by humans is exceeded. Therefore, it is not necessary to update the screen display for each image. In this case, the necessity of strictly associating the vertical synchronization signal and horizontal synchronization signal of the display device with the pixel data is reduced.
そこで、図14に示す手法では、図2に示した手法をさらに発展させ、画素データ毎に試料上の2次元座標を付与してメモリ上に格納することとしている。ただし、本手法を用いると、画素データに加えて2次元座標データをメモリ上に格納することになるため、観察画像を生成するために要するメモリ容量が増加する。このメモリ容量は、以下の式で求めることができる。 Therefore, in the method shown in FIG. 14, the method shown in FIG. 2 is further developed, and two-dimensional coordinates on the sample are assigned to each pixel data and stored in the memory. However, when this method is used, two-dimensional coordinate data is stored in the memory in addition to the pixel data, so that the memory capacity required for generating the observation image increases. This memory capacity can be obtained by the following equation.
すなわち、本手法を用いる場合、各画素データについてデータ量が少なくともlog2(m・n)だけ余分に必要となる。さらには、一般的なコンピュータは8ビット(1バイト)単位でデータを処理するため、画素データを格納するために要するメモリ容量は8ビットの倍数となる。そのため、各画素データおよびその2次元座標のデータ量が8ビットの倍数とならない場合は、8で割り切れない部分について余分な空き領域が生じ、全体としてさらに多くのデータ容量を要する。1例として、縦横16384画素の画像データを格納する場合に必要となるデータ容量を以下に示す。 That is, when this method is used, an extra data amount of at least log 2 (m · n) is required for each pixel data. Furthermore, since a general computer processes data in units of 8 bits (1 byte), the memory capacity required to store pixel data is a multiple of 8 bits. For this reason, when the amount of data of each pixel data and its two-dimensional coordinates is not a multiple of 8 bits, an extra free area is generated in a portion that cannot be divided by 8, and a larger amount of data is required as a whole. As an example, the data capacity required for storing image data of 16384 pixels in the vertical and horizontal directions is shown below.
<実施の形態1>
図1は、本発明の実施形態1に係る走査型電子顕微鏡100の構成図である。走査型電子顕微鏡100は、照射部101、スキャンエンジン102、X偏向器103、Y偏向器104、検出器105、アドレス付与部106、画像処理部107を備える。
<
FIG. 1 is a configuration diagram of a
照射部101は、観察対象である試料に荷電粒子ビームを照射する。荷電粒子ビームの例として、電子ビーム、イオンビームなどが挙げられる。X偏向器103とY偏向器104は、試料上の直交する2軸(ここではX軸とY軸)方向にそれぞれ荷電粒子ビームを偏向させる。スキャンエンジン102は、X偏向器103とY偏向器104を用いて荷電粒子ビームを偏向させ、試料に対する荷電粒子ビームの照射位置を制御する。検出器105は、試料に荷電粒子ビームを照射することによって生じる電子を検出し、輝度情報を含む検出信号に変換してアドレス付与部106に出力する。
The
アドレス付与部106は、後述の図3で説明するアドレス割付信号110をスキャンエンジン102から受け取り、荷電粒子ビームを照射している試料上の2次元座標を示すアドレス情報を生成する。アドレス付与部106は、検出器105から受け取った検出信号120にアドレス情報を付与し、走査線画素データ130として画像処理部107に出力する。
The
画像処理部107は、アドレス付与部106から受け取った走査線画素データ130に含まれる2次元座標(アドレス情報)を用いて、検出信号120に含まれる輝度情報を2次元画像に変換し、2次元観察画像を生成する。
The
本発明における「偏向制御部」は、スキャンエンジン102が相当する。アドレス付与部106および画像処理部107は、これらの機能を実現する回路デバイスなどのハードウェアを用いて構成することもできるし、CPU(Central Processing Unit)などの演算装置とその動作を規定するソフトウェアを用いて構成することもできる。
The “deflection control unit” in the present invention corresponds to the
図2は、アドレス付与部106の内部構成を示す図である。アドレス付与部106は、アドレス付与内部ブロック1061、データ一時バッファ1062を備える。アドレス付与内部ブロック1061は、アドレス割付信号110を受信し、後述の図5で説明する処理フローを実行する。データ一時バッファ1062は、処理中のアドレス情報などを一時的に保持するバッファとして機能するメモリ装置である。アドレス割付信号110は、フレーム番号111、X偏向器信号112、Y偏向器信号113、ブランク信号114を有する。
FIG. 2 is a diagram illustrating an internal configuration of the
図3は、アドレス割付信号110の1例を示す図である。スキャンエンジン102は、X偏向器103またはY偏向器104を用いて荷電粒子ビームを偏向させて試料を走査している区間では、ブランク信号114をOFFにする。その他の区間では、ブランク信号114をONにする。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the address assignment signal 110. The
また、スキャンエンジン102は、X偏向器103を用いてX軸方向に試料を走査しているときはX偏向器信号112の値を変化させ、Y偏向器104を用いてY軸方向に試料を走査しているときはY偏向器信号113の値を変化させる。
The
すなわち、X偏向器信号112とY偏向器信号113の境界部分で、スキャンエンジン102が試料を走査している方向が切り替わることになる。また、ブランク信号114がONになっている区間では、試料の走査が行われていないことになる。
That is, the direction in which the
図4は、アドレス付与部106が出力する走査線画素データ130の構成を示す図である。走査線画素データ130は、荷電粒子ビームを用いて試料を走査した際の1つの走査線から得られる画素データを保持するデータである。走査線画素データ130は、フレーム番号131、Y偏向始点132、X偏向始点133、Y移動量134、X移動量135、画素データ136を有する。
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the scanning
フレーム番号131は、試料の観察画像の時系列番号を保持する。ある時点における試料の観察画像は1つの走査線のみでは得られず、複数の走査線から得られる画素データを合成して1つの観察画像を得る。そこで、各走査線画素データ130がいずれの時点の画素データを保持するものであるか示すため、本番号を保持することとした。
The
Y偏向始点132とX偏向始点133は、当該走査線画素データ130が画素データを保持する走査線のXY軸方向それぞれの開始点を、試料上の走査範囲の2次元座標として記述したデータである。
The Y deflection start point 132 and the X deflection start point 133 are data describing the start points in the X and Y axis directions of the scanning line in which the scanning
Y移動量134とX移動量135は、当該走査線画素データ130が画素データを保持する走査線の走査位置が各始点から移動した量を示すデータである。移動量に代えて各軸方向の終点位置を保持するようにしてもよい。すなわち、当該走査線がいずれの位置で終了したかを特定することができる情報であれば、移動量以外の情報を用いてもよい。
The
画素データ136は、当該走査線画素データ130が画素データを保持する走査線上の画素データを、輝度値分布として保持するデータである。画素データ136内には、当該走査線上の各走査位置から得られる検出信号120を輝度値に置き換えたデータが、走査方向の順に配置されている。すなわち、画素データ136は、検出信号120をコンピュータ上で画像処理する都合上、画素データとして再構成したものであり、実質的には検出信号120と等価である。
The
図5は、アドレス付与部106がアドレス割付信号110を処理する手順を説明する図である。以下、図5にしたがってアドレス割付信号110の処理手順を説明する。
(図5:ステップS500)
アドレス付与部106は、スキャンエンジン102が試料を走査する際の1つの走査線毎に、本動作フローを実行する。
(図5:ステップS501)
アドレス付与部106は、ブランク信号114がONであるか否かを判定する。ONである場合はスキャンエンジン102が走査を実行していないと判断し、本ステップを継続する。OFFである場合はスキャンエンジン102が走査を実行中であると判断し、ステップS502へ進む。
FIG. 5 is a diagram illustrating a procedure in which the
(FIG. 5: Step S500)
The
(FIG. 5: Step S501)
The
(図5:ステップS502)
アドレス付与部106は、X偏向器信号112またはY偏向器信号113が変化しているか否かを判断する。X偏向器信号112が変化していればステップS503へ進み、Y偏向器信号113が変化していればステップS506へ進む。いずれの偏向器信号も変化していない場合は、エラーとして取り扱う。
(図5:ステップS503)
アドレス付与部106は、ブランク信号114がOFF、X偏向器信号112が変化あり、Y偏向信号113が変化なしであるため、スキャンエンジン102がX軸方向に荷電粒子ビームを走査していると判断する。アドレス付与部106は、検出器105からの検出信号120を、X軸方向の検出信号、すなわちX軸方向の画素データ136としてデータ一時バッファ1062に格納する。
(図5:ステップS503:補足)
データ一時バッファ1062の容量は、必要とする最大画像サイズの最大直線距離、すなわち、X座標側またはY座標側の最大画素数に画素bit数を乗算した値以上のサイズが必要となる。
(FIG. 5: Step S502)
The
(FIG. 5: Step S503)
The
(FIG. 5: Step S503: Supplement)
The capacity of the data temporary buffer 1062 needs to be larger than the maximum linear distance of the required maximum image size, that is, the value obtained by multiplying the maximum number of pixels on the X coordinate side or the Y coordinate side by the number of pixel bits.
(図5:ステップS504)
アドレス付与部106は、試料上の走査位置がX軸方向に移動した量をカウントし、X移動量135としてデータ一時バッファ1062に格納しておく。また、試料上における当該走査線の開始位置を、X偏向始点133としてデータ一時バッファ1062に格納しておく。
(図5:ステップS505)
アドレス付与部106は、Y偏向器信号113が変化し始めたか、またはブランク信号114がONになっているかを判断する。すなわち、図3のX信号変化ブロックとY信号変化ブロックの境界部分に到達したか、または走査が停止しているかを判断する。これらに該当する場合はステップS509へ進み、該当しない場合はステップS503へ戻って同様の処理を繰り返す。
(FIG. 5: Step S504)
The
(FIG. 5: Step S505)
The
(図5:ステップS506〜S508)
アドレス付与部106は、ステップS503〜S505と同様の処理を、Y軸方向についても同様に実行する。ただし、使用する信号およびデータフィールドなどが、Y偏向器信号113、Y偏向始点132、Y移動量134である点は、ステップS503〜S505とは異なる。
(図5:ステップS509)
アドレス付与部106は、データ一時バッファ1062に格納しているフレーム番号131、Y偏向始点132、X偏向始点133、Y移動量134、X移動量135を組み合わせ、図4に示すアドレス情報として整形する。
(図5:ステップS510〜S511)
アドレス付与部106は、アドレス情報を当該走査線に対応する画素データ136に付与し、走査線画素データ130として整形する(S510)。アドレス付与部106は、走査線画素データ130を画像処理部107に出力する(S511)。
(FIG. 5: Steps S506 to S508)
The
(FIG. 5: Step S509)
The
(FIG. 5: Steps S510 to S511)
The
図6は、試料を周辺部から中心に向かって螺旋状にスキャンする場合の走査線画素データ130のデータ例を示す図である。ここでは、XY軸ともに512画素のサイズを有する領域をスキャンする例を示す。
FIG. 6 is a diagram illustrating a data example of the scanning
アドレス付与部106は、最初のスキャンを、(Y偏向座標,X偏向座標)=(0,0)から開始する。X偏向器信号112がX偏向座標140の方向に増加していくため、アドレス付与部106はステップS502において、X軸方向の走査が実施されていると判定する。
The
アドレス付与部106は、X偏向器信号112が増加していくにともない、X移動量135の値をインクリメントする。また、検出信号120から画素データ136を取得し、データ一時バッファ1062に蓄積する。
The
(Y偏向座標,X偏向座標)が、(0,511)から(1,511)に変化したとき、アドレス付与部106は、ステップS505においてX軸方向の走査が終了したと判断する。
When (Y deflection coordinate, X deflection coordinate) changes from (0,511) to (1,511), the
アドレス付与部106は、フレーム番号131、Y偏向始点132、X偏向始点133、Y移動量134、X移動量135を組み合わせてアドレス情報を生成する。また、X移動量135の絶対値を画素データ保存量として、データ一時バッファ1062に蓄積されている画素データ136と組み合わせ、走査線画素データ130を生成する。以上の手順により、図6の1つ目の走査線画素データ130が生成される。
The
アドレス付与部106は、次のスキャンを、(Y偏向座標,X偏向座標)=(1,511)から開始する。アドレス付与部106は、上記と同じようにスキャンを実行するが、この場合はY偏向器信号113が変化するため、アドレス付与部106はステップS502において、Y軸方向の走査が実施されていると判定する点が異なる。
The
(Y偏向座標,X偏向座標)が、(511,511)から(511,510)に変化したとき、アドレス付与部106は、ステップS505においてY軸方向の走査が終了したと判断する。アドレス付与部106は、同様に図6の2つ目の走査線画素データ130を生成する。
When (Y deflection coordinate, X deflection coordinate) changes from (511,511) to (511,510), the
<実施の形態1:まとめ>
以上のように、本実施形態1に係る走査型電子顕微鏡100は、複数の直線状の走査線を用いて試料を走査し、1走査線毎に、当該走査線の開始位置と終了位置を特定する情報を、アドレス情報として画素データ136に付与する。このアドレス情報は、当該走査線が試料上のどの位置を走査して得たものかを示している。すなわち、試料上の走査位置を示す座標情報を画素毎に保持するのではなく、走査線毎に保持しているので、座標情報を格納するために要するデータ一時バッファ1062などのメモリ装置のデータ容量を削減することができる。また、走査線毎に連続したデータ列となるため、バースト転送でデータ帯域を確保するDRAMのようなbit単価が安価な不揮発性メモリを使用することができる。
<Embodiment 1: Summary>
As described above, the
本実施形態1において走査線画像データ130のデータ量は、フレーム番号131を除くと、以下の計算式で求めることができる。
In the first embodiment, the data amount of the scanning
フレーム番号131を付与する場合、上記式の第2項のカッコ内にその分のデータ長(走査線数×フレーム番号131のデータ長)が加算される。
When the
<実施の形態2>
実施形態1において、1つのフレームについてスキャンが終了した後、同じ走査位置について改めてスキャンを実施して走査線画素データ130を2重生成することもできる。この場合、Y偏向始点132、X偏向始点133、Y移動量134、X移動量135は先に実施したスキャンと同じ値となる。そこで、フレーム番号131を用いて、いずれの時点におけるスキャンによって得られた走査線画素データ130であるかを識別するようにしてもよい。
<
In the first embodiment, after the scanning of one frame is completed, the scanning
また、各フレームにおけるスキャン範囲がそれぞれ異なるような場合でも、フレーム番号131を走査線画素データ130内に記述しておけば、何回目のスキャンで取得した走査線画素データ130であるかを識別することができる。何回目のスキャンで取得した走査線画素データ130であるかが分かれば、その回においてどの範囲でスキャンを実施したかの記録と照らし合わせることにより、当該走査線画素データ130がいずれのスキャン範囲から得たものであるかを容易に識別することができる。
Further, even when the scan range in each frame is different, if the
また、試料上の同一箇所について時系列に複数回スキャンし、各スキャンで得た観察画像を重ね合わせてもよい。これにより、明確な観察画像を得ることができる。各画素データがどの時点のスキャンで得たものであるかを識別する際にも、フレーム番号131を用いることができる。
Alternatively, the same location on the sample may be scanned a plurality of times in time series, and the observation images obtained in each scan may be superimposed. Thereby, a clear observation image can be obtained. The
一方、同じ走査位置について時系列に単一のスキャンのみを実施する場合は、フレーム番号131を省略することもできる。以下の実施形態でも同様である。
On the other hand, when only a single scan is performed in time series for the same scanning position, the
<実施の形態3>
図7は、本発明の実施形態3に係る走査型電子顕微鏡100の偏向器構成を示す図である。実施形態1では、X偏向器103とY偏向器104を用いてXY軸方向に荷電粒子ビームを偏向させる構成を例示したが、XY軸以外の軸方向について新たに偏向器を設け、より細かく荷電粒子ビームを偏向制御するようにしてもよい。その他の構成は、実施形態1〜2と同様である。
<
FIG. 7 is a diagram showing a deflector configuration of the
図7では、X軸方向とY軸方向の間の中間角(本実施形態3では45°だがこれに限られるものではない)方向を向いた中間軸方向に、中間軸偏向器150を設けた例を示したが、これに限らず任意の方向に荷電粒子ビームを偏向させる偏向器を設けることができる。また、偏向器および偏向方向の数も、任意に設けることができる。
In FIG. 7, an
図8は、本実施形態3における走査線画素データ130の構成を示す図である。図7に例示するように、XY軸方向以外の軸方向について偏向軸を設けた場合、その軸方向について試料上の座標情報を保持する必要がある。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of the scanning
そこで本実施形態3では、図4で説明したデータ構成に加え、新たに中間偏向始点137と中間移動量138を走査線画素データ130内に保持することとした。これにより、中間軸方向に荷電粒子ビームを偏向させたときの走査位置を、走査線画素データ130内に保持することができる。
Therefore, in the third embodiment, in addition to the data configuration described in FIG. 4, the intermediate deflection start point 137 and the intermediate movement amount 138 are newly held in the scanning
<実施の形態4>
一般に、走査型電子顕微鏡100の画像処理部107は、走査型電子顕微鏡100に組み込まれているが、必ずしもこれに限られるものではなく、走査型電子顕微鏡100の本体部分から離れた位置に画像処理部107を配置し、通信ネットワークを介して走査線画素データ130を送受信するように構成することもできる。この形態によれば、画像処理部107として高性能なコンピュータ等を用いることができるので、走査型電子顕微鏡100をより柔軟に構成することができる点で有利である。
<
In general, the
ただし、走査線画素データ130は大量なデータとなるため、通信ネットワークがボトルネックとなって画像処理パフォーマンスを低下させる可能性がある。そこで本発明の実施形態4では、走査線画素データ130を通信に適した形式に整形することとする。
However, since the scanning
図9は、本実施形態4に係る走査型電子顕微鏡100が生成する走査線画素データ130の構成例を示す図である。実施形態1〜3では、1つの走査線毎にフレーム番号131〜画素データ136を組にして走査線画素データ130を生成する構成を説明したが、本実施形態4では、複数の走査線についてのフレーム番号131〜画素データ136を組にして1つのデータパッケージとして構成する。具体的には、例えばデータパケットのペイロード部など、データ本体部分を格納するフィールドに、複数の走査線についてのフレーム番号131〜画素データ136を組にして格納すればよい。
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of the scanning
図9に示すデータ構成によれば、通信パケットのヘッダ部分などの通信に係るオーバーヘッドを低減することができるので、通信ネットワークを介して走査線画素データ130を送受信する際に、処理パフォーマンスの観点で有利である。
According to the data configuration shown in FIG. 9, overhead related to communication such as a header portion of a communication packet can be reduced. Therefore, when scanning
<実施の形態5>
図10は、走査型電子顕微鏡100が試料上の複数の走査範囲201〜203を走査する様子を示す図である。走査型電子顕微鏡100の偏向器が荷電粒子ビームを偏向することのできる範囲は限られているので、試料上の観察対象領域を全て走査するためには、1画面分の走査を複数回実施しなければならない場合がある。図10では、その様子を走査範囲201〜203で示した。
<
FIG. 10 is a diagram showing how the
新たな走査範囲を走査するとき、走査位置の2次元座標は、改めて初期値から開始することになるのが通常である。このとき、いずれの走査範囲について走査線画素データ130を取得したかを後に識別できるようにしておけば、任意の走査範囲の走査線画素データ130を即座に読み出すことができるので、便宜である。そこで本発明の実施形態5では、走査線画素データ130内に走査範囲識別番号を新たに保持しておくこととする。
When scanning a new scanning range, the two-dimensional coordinates of the scanning position usually start from the initial value again. At this time, if the scanning
図11は、本実施形態5における走査線画素データ130の構成を示す図である。本実施形態5において、走査線画素データ130は、図4または図8で説明した構成に加え、新たに走査範囲識別番号139を保持する。
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of the scanning
アドレス付与部106は、走査線画素データ130を生成する際に、アドレス情報が記述する試料上の走査範囲毎に、走査範囲識別番号139を付与する。必ずしも、アドレス情報が記述することのできる最大走査範囲毎に走査範囲識別番号139を付与する必要はない。いずれの走査範囲について取得した走査線画素データ130であるかを識別できればよい。
When the scanning
画像処理部107は、走査線画素データ130に含まれるアドレス情報と走査範囲識別番号139を用いて、試料の観察画像を生成する。例えば、走査範囲識別番号139が0〜10の走査線画素データ130は1行目の左から右に向かって順に表示し、走査範囲識別番号139が11〜20の走査線画素データ130は2行目の左から右に向かって順に表示する、といった表示規則をあらかじめ定めておくことができる。これにより、アドレス情報が示す2次元座標が同一であっても、いずれの走査範囲から得た走査線画素データ130であるかを容易に識別することができる。
The
また、走査型電子顕微鏡100のオペレータは、画像処理部107に対して、走査範囲識別番号139を指定してその走査範囲の観察画像を画面表示するように指示することもできる。画像処理部107は、指定された走査範囲識別番号139を有する走査線画素データ130を取得し、観察画像を生成して画面表示することができる。
The operator of the
100:走査型電子顕微鏡、101:照射部、102:スキャンエンジン、103:X偏向器、104:Y偏向器、105:検出器、106:アドレス付与部、1061:アドレス付与内部ブロック、1062:データ一時バッファ、107:画像処理部、110:アドレス割付信号、111:フレーム番号、112:X偏向器信号、113:Y偏向器信号、114:ブランク信号、120:検出信号、130:走査線画素データ、131:フレーム番号、132:Y偏向始点、133:X偏向始点、134:Y移動量、135:X移動量、136:画素データ、137:中間偏向始点、138:中間移動量、139:走査範囲識別番号。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100: Scanning electron microscope, 101: Irradiation part, 102: Scan engine, 103: X deflector, 104: Y deflector, 105: Detector, 106: Address assignment part, 1061: Address assignment internal block, 1062: Data Temporary buffer, 107: Image processing unit, 110: Address assignment signal, 111: Frame number, 112: X deflector signal, 113: Y deflector signal, 114: Blank signal, 120: Detection signal, 130: Scan line pixel data 131: Frame number 132: Y deflection start point 133: X deflection start point 134: Y movement amount 135: X movement amount 136: Pixel data 137: Intermediate deflection start point 138: Intermediate movement amount 139: Scanning Range identification number.
Claims (7)
前記試料から放出される電子を検出して検出信号に変換する検出器と、
前記検出信号と前記試料上の走査位置との対応関係を示すアドレス情報を前記検出信号に付与するアドレス付与部と、
前記検出信号および前記アドレス情報を用いて前記試料の観察画像を生成する画像処理部と、
を備え、
前記偏向制御部は、
前記荷電粒子ビームを用いて前記試料を1以上の直線状に走査し、
前記アドレス付与部は、
前記偏向制御部が前記試料を走査する1走査線毎に、当該走査線の前記試料上における開始位置を特定する情報、および当該走査線の前記試料上における終了位置を特定する情報を、前記アドレス情報として、当該走査線によって得られた前記検出信号に付与する
ことを特徴とする走査型電子顕微鏡。 A deflection controller that controls the direction in which the sample is irradiated with the charged particle beam;
A detector that detects electrons emitted from the sample and converts them into detection signals;
An address assigning unit for assigning address information indicating the correspondence between the detection signal and a scanning position on the sample to the detection signal;
An image processing unit that generates an observation image of the sample using the detection signal and the address information;
With
The deflection control unit
Scanning the sample in one or more lines using the charged particle beam;
The address assigning unit
Information for specifying the start position of the scan line on the sample and information for specifying the end position of the scan line on the sample for each scan line scanned by the deflection controller As information, it gives to the said detection signal obtained with the said scanning line. The scanning electron microscope characterized by the above-mentioned.
前記観察画像の時系列番号を示すフレーム番号を、前記アドレス情報として前記検出信号に付与する
ことを特徴とする請求項1記載の走査型電子顕微鏡。 The address assigning unit
The scanning electron microscope according to claim 1, wherein a frame number indicating a time series number of the observation image is given to the detection signal as the address information.
前記試料上の同一箇所について時系列に取得した複数の前記観察画像を重ね合わせて単一の前記観察画像を生成する
ことを特徴とする請求項2記載の走査型電子顕微鏡。 The image processing unit
The scanning electron microscope according to claim 2, wherein a plurality of the observation images acquired in time series for the same portion on the sample are superimposed to generate a single observation image.
前記荷電粒子ビームを、前記試料上の直交する2軸方向、および前記2軸の間の方向を向いた中間軸方向に偏向させ、
前記アドレス付与部は、
前記試料上の直交する2軸、および前記2軸の間の方向を向いた中間軸それぞれについて、前記偏向制御部が前記試料を走査する1走査線毎に、前記アドレス情報を前記検出信号に付与する
ことを特徴とする請求項1記載の走査型電子顕微鏡。 The deflection control unit
Deflecting the charged particle beam in two orthogonal directions on the sample and in an intermediate axial direction facing the direction between the two axes;
The address assigning unit
For each of two orthogonal axes on the sample and an intermediate axis facing the direction between the two axes, the deflection control unit assigns the address information to the detection signal for each scanning line that scans the sample. The scanning electron microscope according to claim 1, wherein:
複数の前記走査線についての前記検出信号および前記アドレス情報を、1つのデータブロック内にパッケージ化し、ネットワーク回線を介して前記走査型電子顕微鏡の外部に送信する
ことを特徴とする請求項1記載の走査型電子顕微鏡。 The address assigning unit
The detection signal and the address information for a plurality of the scanning lines are packaged in one data block and transmitted to the outside of the scanning electron microscope via a network line. Scanning electron microscope.
前記アドレス情報が記述する前記試料上の走査範囲毎に識別番号を割り当てて前記アドレス情報とともに前記識別番号を前記検出信号に付与する
ことを特徴とする請求項1記載の走査型電子顕微鏡。 The address assigning unit
The scanning electron microscope according to claim 1, wherein an identification number is assigned to each scanning range on the sample described by the address information, and the identification number is given to the detection signal together with the address information.
前記識別番号を指定する指示を受け取ってその識別番号に対応する前記検出信号および前記アドレス情報を取得し、前記識別番号が指定する前記試料上の走査範囲の観察画像を生成する
ことを特徴とする請求項6記載の走査型電子顕微鏡。 The image processing unit
Receiving an instruction designating the identification number, obtaining the detection signal and the address information corresponding to the identification number, and generating an observation image of a scanning range on the sample designated by the identification number The scanning electron microscope according to claim 6.
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