JP6859944B2

JP6859944B2 - Scanning electron microscope and control program

Info

Publication number: JP6859944B2
Application number: JP2017247219A
Authority: JP
Inventors: 大越　暁; 暁大越
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2017-12-25
Filing date: 2017-12-25
Publication date: 2021-04-14
Anticipated expiration: 2037-12-25
Also published as: JP2019114426A

Description

本発明は、荷電粒子線を試料表面上で走査させることにより画像を取得する走査型荷電粒子顕微鏡、及び、当該走査型荷電粒子顕微鏡の制御プログラムに関するものである。 The present invention relates to a scanning charged particle microscope that acquires an image by scanning a charged particle beam on the surface of a sample, and a control program for the scanning charged particle microscope.

走査型荷電粒子顕微鏡では、荷電粒子線が試料表面上で走査されて、試料表面から発せられる二次電子やＸ線などが検出され、その検出結果に基づいて、試料表面の形状や元素分布が測定される。
この種の走査型荷電粒子顕微鏡として、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）が利用されている。 In a scanning charged particle microscope, charged particle beams are scanned on the sample surface to detect secondary electrons and X-rays emitted from the sample surface, and the shape and element distribution of the sample surface are determined based on the detection results. Be measured.
An electron probe microanalyzer (EPMA) is used as this type of scanning charged particle microscope.

電子線マイクロアナライザを用いて試料表面の形状を測定する場合には、電子線が試料表面上で走査されるとともに、所定の時間間隔で試料表面から発せられる二次電子が検出器で検出される。そして、試料表面上の複数の測定点から得られた検出信号に基づいて、試料表面の二次電子像が作成される。 When measuring the shape of the sample surface using an electron probe microanalyzer, the electron beam is scanned on the sample surface, and secondary electrons emitted from the sample surface are detected by the detector at predetermined time intervals. .. Then, a secondary electron image of the sample surface is created based on the detection signals obtained from the plurality of measurement points on the sample surface.

一方、電子線マイクロアナライザを用いて試料表面の元素分布を測定する場合には、電子線が、二次電子像を作成する場合に比べて低速で試料表面上で走査される。そして、試料表面から発せられるＸ線が検出器で検出され、検出信号に基づいて試料表面の元素分布が測定される（Ｘ線像が作成される）。このように、電子線を試料表面上で低速で走査させることにより、試料表面から発せられるＸ線の強度が低くても、十分な強度の検出信号を得ることができる。 On the other hand, when the element distribution on the sample surface is measured using an electron probe microanalyzer, the electron beam is scanned on the sample surface at a lower speed than in the case of creating a secondary electron image. Then, the X-ray emitted from the sample surface is detected by the detector, and the element distribution on the sample surface is measured based on the detection signal (an X-ray image is created). By scanning the electron beam on the sample surface at a low speed in this way, it is possible to obtain a detection signal having sufficient intensity even if the intensity of the X-ray emitted from the sample surface is low.

電子線マイクロアナライザにおいて、電子線を低速で走査させると、その走査にかかる時間が長くなる。そして、電子線マイクロアナライザにおいて、電子線を試料表面上で長時間走査し続けると、電子線源の安定性や磁場変動などの影響を受けて、電子線の走査位置がずれることがある。このような不具合を解消するため、電子線を試料表面上で長時間走査する際に、電子線の走査位置を補正する電子線マイクロアナライザが提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。 In an electron probe microanalyzer, when an electron beam is scanned at a low speed, the time required for the scanning becomes long. If the electron beam microanalyzer continues to scan the electron beam on the sample surface for a long time, the scanning position of the electron beam may shift due to the influence of the stability of the electron beam source and the fluctuation of the magnetic field. In order to solve such a problem, an electron probe microanalyzer that corrects the scanning position of the electron beam when the electron beam is scanned on the sample surface for a long time has been proposed (see, for example, Patent Document 1 below).

特許文献１に記載の電子線マイクロアナライザでは、まず、測定前に補正の基準画像となる二次電子像が作成される。このとき、電子線の走査は、高速で行われる。その後、電子線が試料表面上で低速で走査され、Ｘ線像とともに二次電子像が作成される。そして、低速走査の際に作成される二次電子像が基準画像と比較され、２つの像の間でずれがある場合には、そのずれを直すように、電子線の走査位置が補正される。 In the electron probe microanalyzer described in Patent Document 1, first, a secondary electron image serving as a reference image for correction is created before measurement. At this time, the scanning of the electron beam is performed at high speed. After that, the electron beam is scanned at a low speed on the sample surface, and a secondary electron image is created together with the X-ray image. Then, the secondary electron image created during low-speed scanning is compared with the reference image, and if there is a deviation between the two images, the scanning position of the electron beam is corrected so as to correct the deviation. ..

特開２０１７−７６５５９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-76559

しかしながら、上記の電子線マイクロアナライザでは、走査位置の補正の精度が低いという不具合があった。具体的には、上記の電子線マイクロアナライザでは、低速走査の際に作成される二次電子像を複数の領域（テンプレート）に分割し、それらの各領域と、基準画像における対象領域とを比較（マッチング）している。一方で、分割したテンプレート領域や基準画像における対象領域には、画像の変化が少ない領域（輝度変化が少ない領域）などのように、他の領域と類似する画像を有する領域が複数存在することがある。この場合、基準画像において、ある領域と他の領域とを区別することが困難となる。そして、二次電子像のあるテンプレート領域を、基準画像における正しい領域とは異なる領域と比較することがある。そのため、誤った比較結果に基づいて、電子線の走査位置を補正することがある。 However, the above-mentioned electron probe microanalyzer has a problem that the accuracy of correction of the scanning position is low. Specifically, in the above-mentioned electron probe microanalyzer, the secondary electron image created during low-speed scanning is divided into a plurality of regions (templates), and each region is compared with the target region in the reference image. (Matching). On the other hand, in the divided template area and the target area in the reference image, there may be a plurality of areas having an image similar to other areas, such as an area where the image change is small (a region where the brightness change is small). is there. In this case, it becomes difficult to distinguish one area from another in the reference image. Then, the template region with the secondary electron image may be compared with a region different from the correct region in the reference image. Therefore, the scanning position of the electron beam may be corrected based on an erroneous comparison result.

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、荷電粒子線を走査させる位置を補正する際のドリフト量を精度よく算出できる走査型荷電粒子顕微鏡、及び、当該走査型荷電粒子顕微鏡の制御プログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a scanning charged particle microscope capable of accurately calculating a drift amount when correcting a position for scanning a charged particle beam, and a control of the scanning charged particle microscope. The purpose is to provide a program.

（１）本発明に係る走査型荷電粒子顕微鏡は、荷電粒子線照射部と、基準画像取得処理部と、測定画像取得処理部と、テンプレート抽出処理部と、ドリフト量算出処理部とを備える。前記荷電粒子線照射部は、荷電粒子線を試料に照射する。前記基準画像取得処理部は、試料表面上の測定領域内に荷電粒子線を走査させることにより基準画像を取得する。前記測定画像取得処理部は、前記基準画像取得後に、前記測定領域内に荷電粒子線を走査させることにより測定画像を取得する。前記テンプレート抽出処理部は、前記基準画像の中から特徴点を含む複数の領域をテンプレートとして抽出する。前記ドリフト量算出処理部は、前記テンプレート抽出処理部により抽出された複数のテンプレートを測定画像中の対応する各注目領域と比較することにより、各注目領域における基準画像に対する測定画像のドリフト量を算出する。 (1) The scanning charged particle microscope according to the present invention includes a charged particle beam irradiation unit, a reference image acquisition processing unit, a measurement image acquisition processing unit, a template extraction processing unit, and a drift amount calculation processing unit. The charged particle beam irradiation unit irradiates the sample with the charged particle beam. The reference image acquisition processing unit acquires a reference image by scanning a charged particle beam in the measurement region on the sample surface. After acquiring the reference image, the measurement image acquisition processing unit acquires a measurement image by scanning a charged particle beam in the measurement region. The template extraction processing unit extracts a plurality of regions including feature points from the reference image as a template. The drift amount calculation processing unit calculates the drift amount of the measured image with respect to the reference image in each attention area by comparing the plurality of templates extracted by the template extraction processing unit with the corresponding attention regions in the measurement image. To do.

このような構成によれば、テンプレート抽出処理部は、基準画像の中から特徴点を含む複数の領域をテンプレートとして抽出する。すなわち、テンプレート抽出処理部は、基準画像の中から、他の領域と区別が容易な領域をテンプレートとして抽出する。そして、ドリフト量算出処理部は、抽出された複数のテンプレートを測定画像中の対応する各注目領域と比較することにより、各注目領域における基準画像に対する測定画像のドリフト量を算出する。 According to such a configuration, the template extraction processing unit extracts a plurality of areas including feature points from the reference image as a template. That is, the template extraction processing unit extracts an area that can be easily distinguished from other areas as a template from the reference image. Then, the drift amount calculation processing unit calculates the drift amount of the measured image with respect to the reference image in each attention region by comparing the extracted plurality of templates with the corresponding attention regions in the measurement image.

そのため、比較対象のテンプレートを正確に判別し、そのテンプレートを測定画像中の注目領域と比較して、測定画像のドリフト量を算出できる。
その結果、測定画像のドリフト量、すなわち、荷電粒子線を走査させる位置を補正する際のドリフト量を精度よく算出できる。
なお、特徴点とは、固有の画像情報を有する点であって、他の画像と容易に区別できる点（誤認識が生じにくい点）である。特徴点は、例えば、基準画像に含まれるコーナー部や、エッジ部など、複数方向に画像の変化がある（輝度変化がある）点である。 Therefore, the template to be compared can be accurately determined, and the template can be compared with the region of interest in the measurement image to calculate the drift amount of the measurement image.
As a result, the drift amount of the measured image, that is, the drift amount when correcting the position where the charged particle beam is scanned can be calculated accurately.
The feature point is a point having unique image information and can be easily distinguished from other images (a point at which erroneous recognition is unlikely to occur). The feature points are points where the image changes (there is a change in brightness) in a plurality of directions, such as a corner portion and an edge portion included in the reference image.

（２）また、前記走査型荷電粒子顕微鏡は、走査位置補正処理部をさらに備えてもよい。前記走査位置補正処理部は、算出されたドリフト量に基づいて、前記測定画像取得処理部により荷電粒子線を走査させる位置を補正する。 (2) Further, the scanning type charged particle microscope may further include a scanning position correction processing unit. The scanning position correction processing unit corrects the position at which the charged particle beam is scanned by the measurement image acquisition processing unit based on the calculated drift amount.

このような構成によれば、精度よく算出されたドリフト量に基づいて、荷電粒子線を走査させる位置を補正できる。
そのため、荷電粒子線を走査させる位置を精度よく補正できる。 According to such a configuration, the position where the charged particle beam is scanned can be corrected based on the drift amount calculated accurately.
Therefore, the position where the charged particle beam is scanned can be corrected with high accuracy.

（３）また、前記走査位置補正処理部は、前記測定画像取得処理部による測定画像の取得中に、荷電粒子線を走査させる位置を補正してもよい。
このような構成によれば、走査型荷電粒子顕微鏡における測定時間が長くなることを抑制できる。 (3) Further, the scanning position correction processing unit may correct the position where the charged particle beam is scanned during the acquisition of the measurement image by the measurement image acquisition processing unit.
According to such a configuration, it is possible to suppress a long measurement time in the scanning charged particle microscope.

（４）また、前記基準画像取得処理部及び前記測定画像取得処理部は、主走査方向への荷電粒子線の走査を１ラインずつ副走査方向にずらしながら繰り返すことにより、前記測定領域内に荷電粒子線を走査させてもよい。前記走査位置補正処理部は、主走査方向の各ラインにおけるドリフト量に基づいて、次に走査させるラインの位置を補正してもよい。 (4) Further, the reference image acquisition processing unit and the measurement image acquisition processing unit are charged in the measurement region by repeating scanning of charged particle beams in the main scanning direction while shifting each line in the sub-scanning direction. The particle beam may be scanned. The scanning position correction processing unit may correct the position of the line to be scanned next based on the drift amount in each line in the main scanning direction.

このような構成によれば、走査型荷電粒子顕微鏡における測定時間が長くなることを抑制できる。 According to such a configuration, it is possible to suppress a long measurement time in the scanning charged particle microscope.

（５）また、前記走査位置補正処理部は、主走査方向の荷電粒子線の走査が複数ライン完了した後、複数のテンプレートと各注目領域との比較により算出されるドリフト量の平均値に基づいて、次に走査させるラインの位置を補正してもよい。 (5) Further, the scanning position correction processing unit is based on the average value of the drift amount calculated by comparing the plurality of templates with each region of interest after the scanning of the charged particle beams in the main scanning direction is completed for a plurality of lines. Then, the position of the line to be scanned next may be corrected.

このような構成によれば、荷電粒子線を走査させる位置を精度よく補正できる。 According to such a configuration, the position where the charged particle beam is scanned can be corrected with high accuracy.

（６）また、前記走査型荷電粒子顕微鏡は、テンプレート選択処理部をさらに備えてもよい。前記テンプレート選択処理部は、前記テンプレート抽出処理部により抽出された複数のテンプレートの中から、各テンプレートにおける各画素の輝度に基づいて特定のテンプレートを選択する。前記ドリフト量算出処理部は、前記テンプレート選択処理部により選択された複数のテンプレートを測定画像中の対応する各注目領域と比較することにより、各注目領域における基準画像に対する測定画像のドリフト量を算出してもよい。 (6) Further, the scanning type charged particle microscope may further include a template selection processing unit. The template selection processing unit selects a specific template from a plurality of templates extracted by the template extraction processing unit based on the brightness of each pixel in each template. The drift amount calculation processing unit calculates the drift amount of the measured image with respect to the reference image in each attention area by comparing a plurality of templates selected by the template selection processing unit with the corresponding attention areas in the measurement image. You may.

このような構成によれば、テンプレート選択処理部により、比較対象として適したテンプレートを選択できる。そして、ドリフト量算出処理部により、その選択されたテンプレートを測定画像中の注目領域と比較して、測定画像のドリフト量を算出できる。
そのため、荷電粒子線を走査させる位置を補正する際のドリフト量を一層精度よく算出できる。 According to such a configuration, the template selection processing unit can select a template suitable as a comparison target. Then, the drift amount calculation processing unit can compare the selected template with the region of interest in the measurement image to calculate the drift amount of the measurement image.
Therefore, the amount of drift when correcting the position where the charged particle beam is scanned can be calculated more accurately.

（７）本発明に係る制御プログラムは、荷電粒子線を試料表面上で走査させることにより画像を取得する走査型荷電粒子顕微鏡の制御プログラムである。前記制御プログラムは、基準画像取得処理部と、測定画像取得処理部と、テンプレート抽出処理部と、ドリフト量算出処理部としてコンピュータを機能させる。前記基準画像取得処理部は、試料表面上の測定領域内に荷電粒子線を走査させることにより基準画像を取得する。前記測定画像取得処理部は、前記基準画像取得後に、前記測定領域内に荷電粒子線を走査させることにより測定画像を取得する。前記テンプレート抽出処理部は、前記基準画像の中から特徴点を含む複数の領域をテンプレートとして抽出する。前記ドリフト量算出処理部は、前記テンプレート抽出処理部により抽出された複数のテンプレートを測定画像中の対応する各注目領域と比較することにより、各注目領域における基準画像に対する測定画像のドリフト量を算出する。 (7) The control program according to the present invention is a control program of a scanning charged particle microscope that acquires an image by scanning a charged particle beam on a sample surface. The control program causes the computer to function as a reference image acquisition processing unit, a measurement image acquisition processing unit, a template extraction processing unit, and a drift amount calculation processing unit. The reference image acquisition processing unit acquires a reference image by scanning a charged particle beam in the measurement region on the sample surface. After acquiring the reference image, the measurement image acquisition processing unit acquires a measurement image by scanning a charged particle beam in the measurement region. The template extraction processing unit extracts a plurality of regions including feature points from the reference image as a template. The drift amount calculation processing unit calculates the drift amount of the measured image with respect to the reference image in each attention area by comparing the plurality of templates extracted by the template extraction processing unit with the corresponding attention regions in the measurement image. To do.

（８）また、前記制御プログラムは、走査位置補正処理部としてコンピュータを機能させてもよい。前記走査位置補正処理部は、算出されたドリフト量に基づいて、前記測定画像取得処理部により荷電粒子線を走査させる位置を補正する。 (8) Further, the control program may cause the computer to function as a scanning position correction processing unit. The scanning position correction processing unit corrects the position at which the charged particle beam is scanned by the measurement image acquisition processing unit based on the calculated drift amount.

（９）また、前記走査位置補正処理部は、前記測定画像取得処理部による測定画像の取得中に、荷電粒子線を走査させる位置を補正してもよい。 (9) Further, the scanning position correction processing unit may correct the position where the charged particle beam is scanned while the measurement image is acquired by the measurement image acquisition processing unit.

（１０）また、前記基準画像取得処理部及び前記測定画像取得処理部は、主走査方向への荷電粒子線の走査を１ラインずつ副走査方向にずらしながら繰り返すことにより、前記測定領域内に荷電粒子線を走査させてもよい。前記走査位置補正処理部は、主走査方向の各ラインにおけるドリフト量に基づいて、次に走査させるラインの位置を補正してもよい。 (10) Further, the reference image acquisition processing unit and the measurement image acquisition processing unit are charged in the measurement region by repeating scanning of charged particle beams in the main scanning direction while shifting each line in the sub-scanning direction. The particle beam may be scanned. The scanning position correction processing unit may correct the position of the line to be scanned next based on the drift amount in each line in the main scanning direction.

（１１）また、前記走査位置補正処理部は、主走査方向の荷電粒子線の走査が複数ライン完了した後、複数のテンプレートと各注目領域との比較により算出されるドリフト量の平均値に基づいて、次に走査させるラインの位置を補正してもよい。 (11) Further, the scanning position correction processing unit is based on the average value of the drift amount calculated by comparing the plurality of templates with each region of interest after the scanning of the charged particle beams in the main scanning direction is completed for a plurality of lines. Then, the position of the line to be scanned next may be corrected.

（１２）また、前記制御プログラムは、テンプレート選択処理部としてコンピュータを機能させてもよい。前記テンプレート選択処理部は、前記テンプレート抽出処理部により抽出された複数のテンプレートの中から、各テンプレートにおける各画素の輝度に基づいて特定のテンプレートを選択する。前記ドリフト量算出処理部は、前記テンプレート選択処理部により選択された複数のテンプレートを測定画像中の対応する各注目領域と比較することにより、各注目領域における基準画像に対する測定画像のドリフト量を算出してもよい。 (12) Further, the control program may make a computer function as a template selection processing unit. The template selection processing unit selects a specific template from a plurality of templates extracted by the template extraction processing unit based on the brightness of each pixel in each template. The drift amount calculation processing unit calculates the drift amount of the measured image with respect to the reference image in each attention area by comparing a plurality of templates selected by the template selection processing unit with the corresponding attention areas in the measurement image. You may.

本発明によれば、テンプレート抽出処理部は、基準画像の中から、他の領域と区別が容易な領域をテンプレートとして抽出する。ドリフト量算出処理部は、抽出された複数のテンプレートを測定画像中の対応する各注目領域と比較することにより、各注目領域における基準画像に対する測定画像のドリフト量を算出する。そのため、比較対象のテンプレートを正確に抽出し、そのテンプレートを測定画像中の注目領域と比較して、測定画像のドリフト量を算出できる。その結果、測定画像のドリフト量、すなわち、荷電粒子線を走査させる位置を補正する際のドリフト量を精度よく算出できる。 According to the present invention, the template extraction processing unit extracts a region that can be easily distinguished from other regions as a template from the reference image. The drift amount calculation processing unit calculates the drift amount of the measured image with respect to the reference image in each attention region by comparing the extracted plurality of templates with the corresponding attention regions in the measurement image. Therefore, it is possible to accurately extract the template to be compared and compare the template with the region of interest in the measurement image to calculate the drift amount of the measurement image. As a result, the drift amount of the measured image, that is, the drift amount when correcting the position where the charged particle beam is scanned can be calculated accurately.

本発明の一実施形態に係る電子線マイクロアナライザの構成例を示した概略図である。It is the schematic which showed the structural example of the electron beam microanalyzer which concerns on one Embodiment of this invention. 制御部及びその周辺の部材の電気的構成を示したブロック図である。It is a block diagram which showed the electrical structure of the control part and the member around it. 電子線マイクロアナライザにおける電子線の走査方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the scanning method of an electron beam in an electron probe microanalyzer. 制御部の制御動作の一例を示したフローチャートである。It is a flowchart which showed an example of the control operation of a control part. 電子線マイクロアナライザにおいて取得された基準画像のイメージを示した図である。It is a figure which showed the image of the reference image acquired by the electron probe microanalyzer. 電子線マイクロアナライザにおいて抽出されたテンプレートのイメージを示した図である。It is a figure which showed the image of the template extracted by the electron probe microanalyzer. 電子線マイクロアナライザにおいて選択されたテンプレートのイメージを示した図である。It is a figure which showed the image of the template selected in the electron probe microanalyzer.

１．電子線マイクロアナライザの全体構成
図１は、本発明の一実施形態に係る電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）１の構成例を示した概略図である。
電子線マイクロアナライザ１は、電子線（荷電粒子線）を試料Ｓの表面上で走査させることにより画像を取得するための装置である。電子線マイクロアナライザ１は、試料ステージ２と、電子線照射部３と、駆動部４と、電子検出器５と、Ｘ線検出器６とを備えている。
試料ステージ２は、水平面上に拡がる平板状に形成されている。試料ステージ２の上面には、試料Ｓが載置されている。 1. 1. Overall configuration of electron probe microanalyzer FIG. 1 is a schematic view showing a configuration example of electron probe microanalyzer (EPMA) 1 according to an embodiment of the present invention.
The electron probe microanalyzer 1 is a device for acquiring an image by scanning an electron beam (charged particle beam) on the surface of the sample S. The electron beam microanalyzer 1 includes a sample stage 2, an electron beam irradiation unit 3, a drive unit 4, an electron detector 5, and an X-ray detector 6.
The sample stage 2 is formed in a flat plate shape that extends on a horizontal plane. Sample S is placed on the upper surface of the sample stage 2.

電子線照射部３は、電子線を試料Ｓに照射するためのものであって、試料ステージ２と対向する位置に設けられている。電子線照射部３は、電子源３１と、集束レンズ３２と、走査コイル３３と、対物レンズ３４とを備えている。 The electron beam irradiating unit 3 is for irradiating the sample S with an electron beam, and is provided at a position facing the sample stage 2. The electron beam irradiation unit 3 includes an electron source 31, a focusing lens 32, a scanning coil 33, and an objective lens 34.

電子源３１は、試料ステージ２と間隔を隔てて設けられている。電子源３１は、電子線を出射するように構成されている。集束レンズ３２、走査コイル３３及び対物レンズ３４は、電子源３１と試料ステージ２との間に設けられており、かつ、電子源３１から試料ステージ２に向かう方向において、この順で配置されている。 The electron source 31 is provided at a distance from the sample stage 2. The electron source 31 is configured to emit an electron beam. The focusing lens 32, the scanning coil 33, and the objective lens 34 are provided between the electron source 31 and the sample stage 2, and are arranged in this order in the direction from the electron source 31 toward the sample stage 2. ..

駆動部４は、走査コイル３３に駆動力を付与するように構成されている。走査コイル３３は、駆動部４から駆動力が付与されることにより、電子線の照射位置を移動させるように動作する。 The drive unit 4 is configured to apply a driving force to the scanning coil 33. The scanning coil 33 operates so as to move the irradiation position of the electron beam by applying a driving force from the driving unit 4.

電子検出器５及びＸ線検出器６は、試料ステージ２と間隔を隔てて設けられている。電子検出器５は、試料Ｓの表面から発生する二次電子を検出する。Ｘ線検出器６は、試料Ｓの表面から発生するＸ線を検出する。 The electron detector 5 and the X-ray detector 6 are provided at intervals from the sample stage 2. The electron detector 5 detects secondary electrons generated from the surface of the sample S. The X-ray detector 6 detects X-rays generated from the surface of the sample S.

電子線マイクロアナライザ１を用いて試料Ｓの表面の形状を測定する場合には、電子源３１から試料ステージ２に向けて電子線が出射される。電子源３１からの電子線は、集束レンズ３２により集束された後、対物レンズ３４により小さいスポット状となって試料Ｓの表面に照射される。このとき、試料Ｓの表面に照射される電子線は、走査コイル３３の動作により、試料Ｓの表面上の測定領域内で水平方向（Ｘ方向及びＹ方向）に走査される。そして、電子線が照射された試料Ｓの表面から二次電子が発生し、発生した二次電子は、電子検出器５で検出される。電子検出器５の検出信号に基づいて、試料Ｓの表面の二次電子像が作成されて、試料Ｓの表面の凹凸情報が測定される。 When the shape of the surface of the sample S is measured by using the electron probe microanalyzer 1, the electron beam is emitted from the electron source 31 toward the sample stage 2. After being focused by the focusing lens 32, the electron beam from the electron source 31 forms a smaller spot on the objective lens 34 and irradiates the surface of the sample S. At this time, the electron beam irradiated on the surface of the sample S is scanned in the horizontal direction (X direction and Y direction) within the measurement region on the surface of the sample S by the operation of the scanning coil 33. Then, secondary electrons are generated from the surface of the sample S irradiated with the electron beam, and the generated secondary electrons are detected by the electron detector 5. Based on the detection signal of the electron detector 5, a secondary electron image on the surface of the sample S is created, and the unevenness information on the surface of the sample S is measured.

また、電子線マイクロアナライザ１を用いて元素分布を測定する場合には、二次電子像の作成の場合と同様に、電子源３１から電子線が出射され、その電子線が試料Ｓの表面に照射される。このとき、電子線は、走査コイル３３の動作により、二次電子像の作成の場合に比べて低速で、試料Ｓの表面上の測定領域内で水平方向（Ｘ方向及びＹ方向）に走査される。そして、電子線が照射された試料Ｓの表面からＸ線が発生し、発生したＸ線は、Ｘ線検出器６で検出される。Ｘ線検出器６の検出信号に基づいて、試料Ｓの表面のＸ線像が作成されて、試料Ｓの表面の元素分布が測定される。 Further, when the element distribution is measured using the electron probe microanalyzer 1, the electron beam is emitted from the electron source 31 and the electron beam is emitted to the surface of the sample S as in the case of creating the secondary electron image. Be irradiated. At this time, the electron beam is scanned in the horizontal direction (X direction and Y direction) in the measurement region on the surface of the sample S at a lower speed by the operation of the scanning coil 33 than in the case of creating the secondary electron image. To. Then, X-rays are generated from the surface of the sample S irradiated with the electron beam, and the generated X-rays are detected by the X-ray detector 6. Based on the detection signal of the X-ray detector 6, an X-ray image of the surface of the sample S is created, and the element distribution on the surface of the sample S is measured.

このように、電子線マイクロアナライザ１を用いて元素分布を測定する場合（Ｘ線像を作成する場合）には、試料Ｓの表面の凹凸情報を測定する場合（二次電子像を作成する場合）に比べて、電子像が低速で走査されるため、長時間にわたって電子線が走査されることとなる。そのため、測定中において、電子線の走査位置がずれることがある。このような電子線の走査位置のずれを精度よく補正するため、電子線マイクロアナライザ１では、以下の構成を備え、また、以下の制御を行っている。 In this way, when measuring the element distribution using the electron probe microanalyzer 1 (when creating an X-ray image), when measuring the unevenness information on the surface of the sample S (when creating a secondary electron image). ), Since the electron image is scanned at a lower speed, the electron beam is scanned for a long time. Therefore, the scanning position of the electron beam may shift during the measurement. In order to accurately correct such a deviation in the scanning position of the electron beam, the electron probe microanalyzer 1 has the following configuration and also performs the following control.

２．制御部及びその周辺の部材の電気的構成
図２は、制御部２０及びその周辺の部材の電気的構成を示したブロック図である。
電子線マイクロアナライザ１は、上記した駆動部４、電子検出器５及びＸ線検出器６に加えて、記憶部１０及び制御部２０などを備えている。
記憶部１０は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びハードディスクなどにより構成されている。記憶部１０は、基準画像１０１を記憶している。 2. Electrical configuration of the control unit and its peripheral members FIG. 2 is a block diagram showing the electrical configuration of the control unit 20 and its peripheral members.
The electron beam microanalyzer 1 includes a storage unit 10, a control unit 20, and the like in addition to the drive unit 4, the electron detector 5, and the X-ray detector 6 described above.
The storage unit 10 is composed of, for example, a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a hard disk, and the like. The storage unit 10 stores the reference image 101.

基準画像１０１は、電子線の走査位置を補正する際の基準となる画像情報である。詳しくは後述するが、基準画像１０１は、制御部２０（基準画像取得処理部２０１）が電子検出器５からの検出信号に基づいて取得する二次電子像の画像や反射電子像である。制御部２０（基準画像取得処理部２０１）が二次電子像の画像を取得すると、その情報が基準画像１０１として記憶部１０に格納される。 The reference image 101 is image information that serves as a reference when correcting the scanning position of the electron beam. As will be described in detail later, the reference image 101 is an image of a secondary electron image or a backscattered electron image acquired by the control unit 20 (reference image acquisition processing unit 201) based on the detection signal from the electron detector 5. When the control unit 20 (reference image acquisition processing unit 201) acquires an image of the secondary electron image, the information is stored in the storage unit 10 as the reference image 101.

制御部２０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を含む構成である。制御部２０には、駆動部４、電子検出器５、Ｘ線検出器６及び記憶部１０などが電気的に接続されている。制御部２０は、ＣＰＵがプログラムを実行することにより、基準画像取得処理部２０１、測定画像取得処理部２０２、テンプレート抽出処理部２０３、テンプレート選択処理部２０４、ドリフト量算出処理部２０５、走査位置補正処理部２０６及びＸ線像取得処理部２０７などとして機能する。 The control unit 20 is configured to include, for example, a CPU (Central Processing Unit). A drive unit 4, an electronic detector 5, an X-ray detector 6, a storage unit 10, and the like are electrically connected to the control unit 20. The control unit 20 has a reference image acquisition processing unit 201, a measurement image acquisition processing unit 202, a template extraction processing unit 203, a template selection processing unit 204, a drift amount calculation processing unit 205, and a scanning position correction when the CPU executes a program. It functions as a processing unit 206, an X-ray image acquisition processing unit 207, and the like.

基準画像取得処理部２０１は、駆動部４の動作を制御するとともに、電子検出器５からの検出信号に基づいて、二次電子像（基準画像１０１）を取得する。
測定画像取得処理部２０２は、駆動部４の動作を制御するとともに、電子検出器５からの検出信号に基づいて、二次電子像（測定画像）を取得する。
テンプレート抽出処理部２０３は、記憶部１０が記憶する基準画像１０１に基づいて、複数のテンプレート（後述する）を抽出する。 The reference image acquisition processing unit 201 controls the operation of the drive unit 4 and acquires a secondary electron image (reference image 101) based on the detection signal from the electron detector 5.
The measurement image acquisition processing unit 202 controls the operation of the drive unit 4 and acquires a secondary electron image (measured image) based on the detection signal from the electron detector 5.
The template extraction processing unit 203 extracts a plurality of templates (described later) based on the reference image 101 stored in the storage unit 10.

テンプレート選択処理部２０４は、テンプレート抽出処理部２０３が抽出した複数のテンプレートの中から、特定のテンプレートを選択する。
ドリフト量算出処理部２０５は、測定画像取得処理部２０２が取得した測定画像、及び、テンプレート選択処理部２０４が選択したテンプレートに基づいて、走査位置の補正のためのドリフト量を算出する。 The template selection processing unit 204 selects a specific template from a plurality of templates extracted by the template extraction processing unit 203.
The drift amount calculation processing unit 205 calculates the drift amount for correcting the scanning position based on the measurement image acquired by the measurement image acquisition processing unit 202 and the template selected by the template selection processing unit 204.

走査位置補正処理部２０６は、ドリフト量算出処理部２０５が算出したドリフト量に基づいて、駆動部４の動作を制御して、走査コイル３３の動作を制御する（電子線の走査位置を補正する）。
Ｘ線像取得処理部２０７は、Ｘ線検出器６からの検出信号に基づいて、Ｘ線像を取得する。 The scanning position correction processing unit 206 controls the operation of the drive unit 4 based on the drift amount calculated by the drift amount calculation processing unit 205 to control the operation of the scanning coil 33 (corrects the scanning position of the electron beam). ).
The X-ray image acquisition processing unit 207 acquires an X-ray image based on the detection signal from the X-ray detector 6.

３．電子線の走査
図３は、電子線マイクロアナライザ１における電子線の走査方法を説明するための図である。
電子線マイクロアナライザ１では、試料Ｓの表面上の測定領域に電子線を走査させることにより、二次電子像及びＸ線像を取得する。図３では、試料Ｓの測定領域である領域Ｓ１が示されている。領域Ｓ１は、矩形状の測定対象範囲である。図３のＸ方向が主走査方向であり、Ｙ方向が副走査方向である。 3. 3. Scanning of electron beam FIG. 3 is a diagram for explaining a method of scanning an electron beam in the electron probe microanalyzer 1.
The electron probe microanalyzer 1 acquires a secondary electron image and an X-ray image by scanning the measurement region on the surface of the sample S with an electron beam. In FIG. 3, a region S1 which is a measurement region of the sample S is shown. The area S1 is a rectangular measurement target range. The X direction in FIG. 3 is the main scanning direction, and the Y direction is the sub-scanning direction.

電子線マイクロアナライザ１では、試料Ｓの領域Ｓ１（測定領域）において、主走査方向の各測定点に順次電子線を照射し、それらの各点から発生する二次電子及びＸ線の強度を検出する。領域Ｓ１において主走査方向の最終の測定点での電子線の照射が終了すると、電子線の走査位置が副走査方向に１ラインずらされる。そして、領域Ｓ１において主走査方向の最初の測定点での電子線の照射が開始され、その後は、主走査方向の各測定点に順次電子線が照射される（電子線が主走査方向に走査される）。 In the electron probe microanalyzer 1, in the region S1 (measurement region) of the sample S, each measurement point in the main scanning direction is sequentially irradiated with an electron beam, and the intensities of secondary electrons and X-rays generated from each of these points are detected. To do. When the irradiation of the electron beam at the final measurement point in the main scanning direction is completed in the region S1, the scanning position of the electron beam is shifted by one line in the sub-scanning direction. Then, in the region S1, irradiation of the electron beam at the first measurement point in the main scanning direction is started, and thereafter, the electron beam is sequentially irradiated to each measurement point in the main scanning direction (the electron beam scans in the main scanning direction). Will be).

このように、電子線マイクロアナライザ１では、試料Ｓの領域Ｓ１において、主走査方向において電子線を走査させる動作と、副走査方向に１ライン走査位置をずらす動作とが交互に行われる。 As described above, in the electron probe microanalyzer 1, in the region S1 of the sample S, the operation of scanning the electron beam in the main scanning direction and the operation of shifting the one-line scanning position in the sub-scanning direction are alternately performed.

具体的には、電子線マイクロアナライザ１において、試料Ｓの領域Ｓ１に電子線を走査させる場合には、まず、副走査方向における最初のラインであり、かつ、主走査方向において最初の測定点である点Ａ１に電子線が照射される。そして、副走査方向における走査位置を保ったまま（点Ａ１と同じラインで）、主走査方向の各測定点に順次電子線が照射される。また、点Ａ１と同じラインに位置し、かつ、主走査方向において最後の測定点である点Ａ２に電子線が照射された後、電子線の走査位置が副走査方向に１ラインずらされる。そして、そのラインにおいて、主走査方向で最初の測定点である点Ａ３に電子線が照射される。その後は、このような電子線の走査が繰り返される。そして、副走査方向における最後のラインに位置し、かつ、主走査方向において最後の測定点である点Ａ４に電子線が照射されると、電子線の走査が終了する。 Specifically, in the electron probe microanalyzer 1, when scanning the electron beam in the region S1 of the sample S, it is first the first line in the sub-scanning direction and the first measurement point in the main scanning direction. An electron beam is applied to a certain point A1. Then, while maintaining the scanning position in the sub-scanning direction (on the same line as the point A1), each measurement point in the main scanning direction is sequentially irradiated with an electron beam. Further, after the point A2, which is located on the same line as the point A1 and is the last measurement point in the main scanning direction, is irradiated with the electron beam, the scanning position of the electron beam is shifted by one line in the sub-scanning direction. Then, in that line, the electron beam is irradiated to the point A3 which is the first measurement point in the main scanning direction. After that, such scanning of the electron beam is repeated. Then, when the electron beam is irradiated to the point A4 which is located at the last line in the sub-scanning direction and is the last measurement point in the main scanning direction, the scanning of the electron beam is completed.

４．制御部の制御動作
以下では、図４〜図７を用いて、電子線マイクロアナライザ１で試料Ｓを測定する際における制御部２０の制御動作について説明する。図４は、制御部２０の制御動作の一例を示したフローチャートである。図５は、電子線マイクロアナライザ１において取得された基準画像１０１のイメージを示した図である。図６は、電子線マイクロアナライザ１において抽出されたテンプレートのイメージを示した図である。図７は、電子線マイクロアナライザ１において選択されたテンプレートのイメージを示した図である。 4. Control operation of the control unit The control operation of the control unit 20 when measuring the sample S with the electron probe microanalyzer 1 will be described below with reference to FIGS. 4 to 7. FIG. 4 is a flowchart showing an example of the control operation of the control unit 20. FIG. 5 is a diagram showing an image of the reference image 101 acquired by the electron probe microanalyzer 1. FIG. 6 is a diagram showing an image of a template extracted by the electron probe microanalyzer 1. FIG. 7 is a diagram showing an image of the template selected in the electron probe microanalyzer 1.

電子線マイクロアナライザ１において、試料ＳのＸ線像を作成する際には、まず、ユーザによって、操作部（図示せず）が操作されて、測定開始のための入力が行われる。すると、基準画像取得処理部２０１は、駆動部４からの駆動力を走査コイル３３に付与させて、電子線を試料Ｓの測定領域（領域Ｓ１）内で走査させる。このとき、基準画像取得処理部２０１は、電子線を高速で走査させる。そのため、このときの電子線の走査は、短時間で終了する。そして、基準画像取得処理部２０１は、電子検出器５からの検出信号に基づいて、二次電子像（基準画像）を取得する（ステップＳ１０１）。基準画像取得処理部２０１は、この二次電子像を基準画像１０１として、記憶部１０に格納する。 When creating an X-ray image of the sample S in the electron probe microanalyzer 1, the user first operates an operation unit (not shown) to perform input for starting measurement. Then, the reference image acquisition processing unit 201 applies the driving force from the driving unit 4 to the scanning coil 33 to scan the electron beam in the measurement region (region S1) of the sample S. At this time, the reference image acquisition processing unit 201 scans the electron beam at high speed. Therefore, the scanning of the electron beam at this time is completed in a short time. Then, the reference image acquisition processing unit 201 acquires a secondary electron image (reference image) based on the detection signal from the electron detector 5 (step S101). The reference image acquisition processing unit 201 stores the secondary electron image as the reference image 101 in the storage unit 10.

図５には、この基準画像１０１のイメージが示されている。この例では、基準画像１０１には、第１画像１０２と、第２画像１０３とが含まれている。
第１画像１０２及び第２画像１０３のそれぞれは、矩形状に表示される画像である。この基準画像１０１では、第１画像１０２の各頂点１０２ａ、及び、第２画像１０３の各頂点１０３ａが特徴点として表れている。特徴点とは、固有の画像情報を有する点であって、他の画像と容易に区別できる点（誤認識が生じにくい点）である。特徴点は、例えば、基準画像１０１に含まれるコーナー部や、エッジ部など、複数方向に画像の変化がある（輝度変化がある）点である。 FIG. 5 shows an image of the reference image 101. In this example, the reference image 101 includes the first image 102 and the second image 103.
Each of the first image 102 and the second image 103 is an image displayed in a rectangular shape. In the reference image 101, each vertex 102a of the first image 102 and each vertex 103a of the second image 103 appear as feature points. A feature point is a point that has unique image information and can be easily distinguished from other images (a point at which erroneous recognition is unlikely to occur). The feature points are points where the image changes (there is a change in brightness) in a plurality of directions, such as a corner portion and an edge portion included in the reference image 101.

また、テンプレート抽出処理部２０３は、記憶部１０の基準画像１０１を読出し、その基準画像１０１からテンプレートを抽出する（ステップＳ１０２）。テンプレート抽出処理部２０３が抽出するテンプレートは、基準画像１０１中に含まれる複数の画像領域であって、特徴点を含む領域である。図５では、テンプレート抽出処理部２０３によって、基準画像１０１から抽出されるテンプレートが領域Ｂとして示されている。 Further, the template extraction processing unit 203 reads the reference image 101 of the storage unit 10 and extracts the template from the reference image 101 (step S102). The template extracted by the template extraction processing unit 203 is a plurality of image areas included in the reference image 101, and is an area including feature points. In FIG. 5, the template extracted from the reference image 101 by the template extraction processing unit 203 is shown as the area B.

テンプレート抽出処理部２０３は、まず、基準画像１０１を所定のＸＹピクセル数で分割する。そして、テンプレート抽出処理部２０３は、その分割した画像に特徴点が含まれるか否かを判定し、特徴点があると判定された分割画像のみをテンプレートとして抽出する。例えば、テンプレートにおけるＸ方向の画素数は、２０ピクセルであり、Ｙ方向の画素数は、８ピクセルである。具体的には、テンプレート抽出処理部２０３は、二次微分によるエッジ抽出や、ＳＵＳＡＮオペレータやＨａｒｒｉｓオペレータなどの特徴点抽出アルゴリズムを用いて特徴点を抽出し、その特徴点に基づいてテンプレートを抽出する。 First, the template extraction processing unit 203 divides the reference image 101 by a predetermined number of XY pixels. Then, the template extraction processing unit 203 determines whether or not the divided image includes feature points, and extracts only the divided image determined to have the feature points as a template. For example, the number of pixels in the X direction in the template is 20 pixels, and the number of pixels in the Y direction is 8 pixels. Specifically, the template extraction processing unit 203 extracts feature points by using edge extraction by quadratic differentiation or a feature point extraction algorithm such as a SUSAN operator or Harris operator, and extracts a template based on the feature points. ..

図６には、基準画像１０１から抽出された複数のテンプレートを含む第１テンプレート画像３０１が示されている。図５では図示しないが、基準画像１０１には、第１画像１０２及び第２画像１０３に加えて、特徴点を有する複数の画像が含まれている。そして、テンプレート抽出処理部２０３によって、これらの画像の特徴点を含むテンプレートが抽出された結果、図６に示す第１テンプレート画像３０１が取得される。図６では、テンプレートの部分を斜線で示している。このように、テンプレート抽出処理部２０３は、基準画像１０１を複数の領域に分割し、その領域に特徴点が含まれる場合に、特徴点を含む領域をテンプレートとして抽出する処理を行っている。そのため、第１テンプレート画像３０１において画像がある領域の全てには、各領域を容易に判別できる固有の画像情報（特徴点）が含まれることとなる。 FIG. 6 shows a first template image 301 including a plurality of templates extracted from the reference image 101. Although not shown in FIG. 5, the reference image 101 includes a plurality of images having feature points in addition to the first image 102 and the second image 103. Then, as a result of extracting the template including the feature points of these images by the template extraction processing unit 203, the first template image 301 shown in FIG. 6 is acquired. In FIG. 6, the template portion is shown by diagonal lines. In this way, the template extraction processing unit 203 divides the reference image 101 into a plurality of regions, and when the regions include feature points, the template extraction processing unit 203 performs a process of extracting the region including the feature points as a template. Therefore, in the first template image 301, all the regions where the image is located include unique image information (feature points) that can easily identify each region.

そして、テンプレート選択処理部２０４は、テンプレート抽出処理部２０３が抽出した複数のテンプレートの中から、テンプレートにおける各画素の輝度に基づいて、特定のテンプレートを選択する（ステップＳ１０３）。具体的には、テンプレート選択処理部２０４は、テンプレート抽出処理部２０３が抽出した複数のテンプレートの中から、輝度変化の値が閾値以下となるテンプレートを削除する処理を行う。具体的には、テンプレート選択処理部２０４は、テンプレートにおける画素の輝度値の標準偏差や、テンプレートにおける画素輝度値の最大値と最小値との差の値などに基づいて、これらの値が閾値以下となる場合に、テンプレートを削除する処理を行う。 Then, the template selection processing unit 204 selects a specific template from the plurality of templates extracted by the template extraction processing unit 203 based on the brightness of each pixel in the template (step S103). Specifically, the template selection processing unit 204 performs a process of deleting a template whose brightness change value is equal to or less than a threshold value from the plurality of templates extracted by the template extraction processing unit 203. Specifically, the template selection processing unit 204 sets these values below the threshold value based on the standard deviation of the pixel luminance values in the template, the value of the difference between the maximum and minimum pixel luminance values in the template, and the like. If, the template is deleted.

図７には、第１テンプレート画像３０１から特定のテンプレートが選択された後の画像である第２テンプレート画像３０２が示されている。第２テンプレート画像３０２では、第１テンプレート画像３０１に含まれる複数のテンプレート（斜線部分）の一部が削除されている。このように、第２テンプレート画像３０２では、輝度変化の大きい領域がテンプレートとして存在している。 FIG. 7 shows a second template image 302, which is an image after a specific template is selected from the first template image 301. In the second template image 302, a part of the plurality of templates (hatched portion) included in the first template image 301 is deleted. As described above, in the second template image 302, a region having a large change in brightness exists as a template.

このようにしてテンプレートが作成されると、測定画像取得処理部２０２は、駆動部４からの駆動力を走査コイル３３に付与させて、低速での電子線の走査を開始させる（ステップＳ１０４）。このときの電子線の走査は、長時間にわたって行われる。この長時間での電子線の走査の際に、Ｘ線像取得処理部２０７は、Ｘ線検出器６からの検出信号に基づいて、Ｘ線像を取得し、測定画像取得処理部２０２は、電子検出器５からの検出信号に基づいて、二次電子像（測定画像）を取得する。すなわち、長時間での電子線の走査の際には、Ｘ線像取得処理部２０７によるＸ線像の取得と、測定画像取得処理部２０２による測定画像の取得が並行して行われる。 When the template is created in this way, the measurement image acquisition processing unit 202 applies the driving force from the driving unit 4 to the scanning coil 33 to start scanning the electron beam at a low speed (step S104). The scanning of the electron beam at this time is performed for a long time. During the scanning of the electron beam for a long time, the X-ray image acquisition processing unit 207 acquires an X-ray image based on the detection signal from the X-ray detector 6, and the measurement image acquisition processing unit 202 causes the measurement image acquisition processing unit 202 to acquire the X-ray image. A secondary electron image (measured image) is acquired based on the detection signal from the electron detector 5. That is, when scanning the electron beam for a long time, the X-ray image acquisition processing unit 207 acquires the X-ray image and the measurement image acquisition processing unit 202 acquires the measurement image in parallel.

そして、主走査方向での電子線の走査が所定回数繰り返されて、所定数のラインの走査が終了すると（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、測定画像取得処理部２０２は、その所定数のラインに対応する二次電子像を測定画像として取得する。この測定画像は、試料Ｓの測定領域を副走査方向に複数に分割したときの画像であって、部分的な二次電子像である。 Then, when the scanning of the electron beam in the main scanning direction is repeated a predetermined number of times and the scanning of a predetermined number of lines is completed (YES in step S105), the measurement image acquisition processing unit 202 corresponds to the predetermined number of lines. The secondary electron image is acquired as a measurement image. This measurement image is an image when the measurement region of the sample S is divided into a plurality of areas in the sub-scanning direction, and is a partial secondary electron image.

また、ドリフト量算出処理部２０５は、測定画像取得処理部２０２が取得した測定画像と、テンプレート選択処理部２０４が選択したテンプレート（第２テンプレート画像３０２）とを比較し、測定画像のドリフト量（補正量）を算出する（ステップＳ１０６）。 Further, the drift amount calculation processing unit 205 compares the measurement image acquired by the measurement image acquisition processing unit 202 with the template (second template image 302) selected by the template selection processing unit 204, and compares the drift amount of the measurement image (second template image 302). The correction amount) is calculated (step S106).

具体的には、ドリフト量算出処理部２０５は、テンプレート選択処理部２０４が選択したテンプレート（第２テンプレート画像３０２）のうち、走査が終了した部分に対応するテンプレートと、測定画像取得処理部２０２が取得した測定画像中の対応する注目領域とを比較してドリフト量を算出する。 Specifically, the drift amount calculation processing unit 205 includes a template corresponding to a portion of the template (second template image 302) selected by the template selection processing unit 204 that has been scanned, and the measurement image acquisition processing unit 202. The drift amount is calculated by comparing with the corresponding region of interest in the acquired measurement image.

例えば、この例では、ドリフト量算出処理部２０５は、第２テンプレート画像３０２のうち、走査が終了した部分に対応するテンプレートＣ，Ｄを、測定画像中の注目領域と照合する。測定画像中の注目領域とは、測定画像中において、各テンプレートに対応する領域であって、各テンプレートと同様の画像が表示される領域である。そして、ドリフト量算出処理部２０５は、測定画像中の各注目領域と各テンプレート（テンプレートＣ，Ｄ）との間でずれがある場合には、各注目領域におけるずれ量（Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれでのずれ量）を、ドリフト量（Ｘ方向のドリフト量、及び、Ｙ方向のドリフト量）として算出する。ドリフト量算出処理部２０５は、各注目領域で算出したドリフト量に基づいて、ドリフト量の平均値（Ｘ方向のドリフト量の平均値、及び、Ｙ方向のドリフト量の平均値）を算出する。 For example, in this example, the drift amount calculation processing unit 205 collates the templates C and D corresponding to the portion of the second template image 302 where the scanning is completed with the region of interest in the measurement image. The region of interest in the measurement image is an region corresponding to each template in the measurement image, and is an region in which an image similar to each template is displayed. Then, when there is a deviation between each attention region and each template (templates C and D) in the measurement image, the drift amount calculation processing unit 205 determines the deviation amount (in the X direction and the Y direction) in each attention region. The amount of deviation in each case) is calculated as the amount of drift (the amount of drift in the X direction and the amount of drift in the Y direction). The drift amount calculation processing unit 205 calculates the average value of the drift amount (the average value of the drift amount in the X direction and the average value of the drift amount in the Y direction) based on the drift amount calculated in each region of interest.

このような画像の照合において、上記したように、各テンプレートには、特徴点が含まれる。そのため、比較対象であるテンプレートが正しく判別されて、そのテンプレートを用いて照合が行われる。 In such image matching, as described above, each template contains feature points. Therefore, the template to be compared is correctly determined, and the collation is performed using the template.

また、走査位置補正処理部２０６は、ドリフト量算出処理部２０５が算出したドリフト量の平均値（Ｘ方向のドリフト量の平均値、及び、Ｙ方向のドリフト量の平均値）に基づいて、駆動部４からの駆動力を走査コイル３３に付与させて、電子線の走査位置（次に電子線を走査させるラインの位置）を補正する（ステップＳ１０７）。 Further, the scanning position correction processing unit 206 is driven based on the average value of the drift amount calculated by the drift amount calculation processing unit 205 (the average value of the drift amount in the X direction and the average value of the drift amount in the Y direction). The driving force from the unit 4 is applied to the scanning coil 33 to correct the scanning position of the electron beam (the position of the line for scanning the electron beam next) (step S107).

その後は、電子線マイクロアナライザ１における試料Ｓの測定が完了するまで、ステップＳ１０４からステップＳ１０７までの処理が繰り返される。すなわち、主走査方向での電子線の走査が所定回数繰り返されて、所定数のラインの走査が終了するたびに、新たに走査が終了した部分に対応するテンプレートと、測定画像中の新たな注目領域とを照合し、電子線の走査位置を補正する処理が行われる。そして、試料Ｓの測定が完了すると（ステップＳ１０８でＹＥＳ）、制御部２０による一連の制御動作が終了する。 After that, the processes from step S104 to step S107 are repeated until the measurement of the sample S in the electron probe microanalyzer 1 is completed. That is, the scanning of the electron beam in the main scanning direction is repeated a predetermined number of times, and each time the scanning of a predetermined number of lines is completed, the template corresponding to the newly scanned portion and the new attention in the measurement image are obtained. A process of collating with the region and correcting the scanning position of the electron beam is performed. Then, when the measurement of the sample S is completed (YES in step S108), a series of control operations by the control unit 20 are completed.

このように、電子線マイクロアナライザ１における試料Ｓの測定中（Ｘ線画像の取得中）は、電子線の走査位置の補正が並行して行われる。また、その補正は、特徴点の画像を含むテンプレートと、測定画像の注目領域との照合結果に基づいて行われる。そのため、テンプレートと測定画像との照合を正確に行って、電子線の走査位置を精度よく補正できる。 As described above, during the measurement of the sample S by the electron probe microanalyzer 1 (during the acquisition of the X-ray image), the scanning position of the electron beam is corrected in parallel. Further, the correction is performed based on the collation result between the template including the image of the feature point and the region of interest of the measurement image. Therefore, the template and the measured image can be accurately collated to accurately correct the scanning position of the electron beam.

なお、測定画像との照合が最初に行われるテンプレートを位置決め用テンプレートとし、位置決め用テンプレートと測定画像とを照合した結果のずれ量を基準量とし、この基準量を用いて走査位置を補正してもよい。この場合には、テンプレートを測定画像と照合し、基準量からさらにずれている量が、ドリフト量として算出される。そして、算出したドリフト量に基づいて、走査位置が補正される。
また、輝度差のあるテンプレートが少なく、テンプレートの位置が分散している場合には、照合されない領域が多く発生するため、テンプレートサイズを大きくしてテンプレート間の隙間を小さくしてもよい。 The template in which the collation with the measurement image is first performed is used as the positioning template, the deviation amount as a result of collating the positioning template with the measurement image is used as the reference amount, and the scanning position is corrected using this reference amount. May be good. In this case, the template is collated with the measurement image, and the amount further deviated from the reference amount is calculated as the drift amount. Then, the scanning position is corrected based on the calculated drift amount.
Further, when there are few templates having a difference in brightness and the positions of the templates are dispersed, many areas are not matched. Therefore, the template size may be increased to reduce the gap between the templates.

５．作用効果
（１）本実施形態によれば、図２に示すように、電子線マイクロアナライザ１の制御部２０は、テンプレート抽出処理部２０３及びテンプレート選択処理部２０４を備える。テンプレート抽出処理部２０３は、基準画像１０１から特徴点を含む複数の領域をテンプレートとして抽出する。すなわち、テンプレート抽出処理部２０３は、基準画像１０１の中から、他の領域と区別が容易な領域（判別が容易な領域）をテンプレートとして抽出する。そして、ドリフト量算出処理部２０５は、抽出された複数のテンプレートを測定画像中の対応する各注目領域と比較（照合）することにより、各注目領域における基準画像に対する測定画像のドリフト量を算出する（図４のステップＳ１０６）。 5. Action / Effect (1) According to the present embodiment, as shown in FIG. 2, the control unit 20 of the electron probe microanalyzer 1 includes a template extraction processing unit 203 and a template selection processing unit 204. The template extraction processing unit 203 extracts a plurality of regions including feature points from the reference image 101 as templates. That is, the template extraction processing unit 203 extracts from the reference image 101 a region that can be easily distinguished from other regions (a region that can be easily discriminated) as a template. Then, the drift amount calculation processing unit 205 calculates the drift amount of the measured image with respect to the reference image in each attention region by comparing (collating) the extracted plurality of templates with the corresponding attention regions in the measurement image. (Step S106 of FIG. 4).

そのため、比較対象のテンプレートを正確に判別し、そのテンプレートを測定画像中の注目領域と比較（照合）して、測定画像のドリフト量を算出できる。
その結果、測定画像のドリフト量、すなわち、電子線の走査位置を補正する際のドリフト量を精度よく算出できる。 Therefore, the template to be compared can be accurately determined, and the template can be compared (matched) with the region of interest in the measurement image to calculate the drift amount of the measurement image.
As a result, the drift amount of the measured image, that is, the drift amount when correcting the scanning position of the electron beam can be calculated accurately.

（２）また、本実施形態によれば、図２に示すように、電子線マイクロアナライザ１の制御部２０は、走査位置補正処理部２０６を備える。走査位置補正処理部２０６は、ドリフト量算出処理部２０５により算出されたドリフト量に基づいて、電子線の走査位置を補正する（図４のステップＳ１０７）。 (2) Further, according to the present embodiment, as shown in FIG. 2, the control unit 20 of the electron probe microanalyzer 1 includes a scanning position correction processing unit 206. The scanning position correction processing unit 206 corrects the scanning position of the electron beam based on the drift amount calculated by the drift amount calculation processing unit 205 (step S107 in FIG. 4).

そのため、精度よく算出されたドリフト量に基づいて、電子線の走査位置を補正できる。
その結果、電子線の走査位置を精度よく補正できる。 Therefore, the scanning position of the electron beam can be corrected based on the drift amount calculated with high accuracy.
As a result, the scanning position of the electron beam can be corrected with high accuracy.

（３）また、本実施形態によれば、電子線マイクロアナライザ１において、走査位置補正処理部２０６は、測定画像取得処理部２０２による測定画像の取得中（試料Ｓの測定中）に、電子線の走査位置を補正する（図４のステップＳ１０７）。 (3) Further, according to the present embodiment, in the electron probe microanalyzer 1, the scanning position correction processing unit 206 uses the electron beam while the measurement image acquisition processing unit 202 is acquiring the measurement image (during the measurement of the sample S). (Step S107 in FIG. 4).

そのため、電子線マイクロアナライザ１における測定時間が一連の補正処理によって長くなることを抑制できる。 Therefore, it is possible to prevent the measurement time in the electron probe microanalyzer 1 from becoming long due to a series of correction processes.

（４）また、本実施形態によれば、電子線マイクロアナライザ１において、基準画像取得処理部２０１及び測定画像取得処理部２０２は、主走査方向への電子線の走査を１ラインずつ副走査方向にずらしながら繰り返すことにより、試料Ｓの測定領域内に電子線を走査させる。走査位置補正処理部２０６は、主走査方向における電子線の走査が所定回数繰り返されて、所定数のラインの走査が終了すると、ドリフト量算出処理部２０５が算出したドリフト量に基づいて、次に走査させるラインの位置を補正する（図４のステップＳ１０７）。 (4) Further, according to the present embodiment, in the electron probe microanalyzer 1, the reference image acquisition processing unit 201 and the measurement image acquisition processing unit 202 scan the electron beam in the main scanning direction one by one in the sub-scanning direction. The electron beam is scanned in the measurement region of the sample S by repeating the process while shifting the sample S. When the scanning position correction processing unit 206 repeats scanning of the electron beam in the main scanning direction a predetermined number of times and the scanning of a predetermined number of lines is completed, the scanning position correction processing unit 206 then repeats scanning of the electron beam based on the drift amount calculated by the drift amount calculation processing unit 205. The position of the line to be scanned is corrected (step S107 in FIG. 4).

（５）また、本実施形態によれば、走査位置補正処理部２０６は、ドリフト量算出処理部２０５が算出したドリフト量の平均値（Ｘ方向のドリフト量の平均値、及び、Ｙ方向のドリフト量の平均値）に基づいて、駆動部４からの駆動力を走査コイル３３に付与させて、次に電子線を走査させるラインの位置を補正する（図４のステップＳ１０７）。 (5) Further, according to the present embodiment, the scanning position correction processing unit 206 uses the drift amount calculation processing unit 205 to calculate the average value of the drift amount (the average value of the drift amount in the X direction and the drift in the Y direction). Based on the average value of the amount), the driving force from the driving unit 4 is applied to the scanning coil 33, and then the position of the line for scanning the electron beam is corrected (step S107 in FIG. 4).

そのため、電子線を走査させる主走査方向のラインを精度よく補正できる。 Therefore, the line in the main scanning direction in which the electron beam is scanned can be corrected with high accuracy.

（６）また、本実施形態によれば、電子線マイクロアナライザ１の制御部２０は、テンプレート選択処理部２０４を備える。テンプレート選択処理部２０４は、テンプレート抽出処理部２０３により抽出された複数のテンプレートの中から、各テンプレートにおける各画素の輝度に基づいて特定のテンプレートを選択する。そして、ドリフト量算出処理部２０５は、テンプレート選択処理部２０４により選択された複数のテンプレートを測定画像中の対応する各注目領域と比較することにより、各注目領域における基準画像に対する測定画像のドリフト量を算出する。 (6) Further, according to the present embodiment, the control unit 20 of the electron probe microanalyzer 1 includes a template selection processing unit 204. The template selection processing unit 204 selects a specific template from a plurality of templates extracted by the template extraction processing unit 203 based on the brightness of each pixel in each template. Then, the drift amount calculation processing unit 205 compares the plurality of templates selected by the template selection processing unit 204 with the corresponding attention areas in the measurement image, so that the drift amount of the measurement image with respect to the reference image in each attention area Is calculated.

そのため、テンプレート選択処理部２０４により、比較対象として適したテンプレートを選択できる。そして、ドリフト量算出処理部２０５により、その選択されたテンプレートを測定画像中の注目領域と比較して、測定画像のドリフト量を算出できる。
その結果、電子線の走査位置を補正する際のドリフト量を一層精度よく算出できる。 Therefore, the template selection processing unit 204 can select a template suitable as a comparison target. Then, the drift amount calculation processing unit 205 can compare the selected template with the region of interest in the measurement image and calculate the drift amount of the measurement image.
As a result, the drift amount when correcting the scanning position of the electron beam can be calculated more accurately.

６．変形例
上記した実施形態では、走査位置補正処理部２０６は、主走査方向における電子線の走査が所定回数繰り返された後に、ドリフト量算出処理部２０５が算出したドリフト量に基づいて、次に走査させるラインの位置を補正するとして説明した。しかし、走査位置補正処理部２０６は、主走査方向における電子線の走査が１ライン終了するたびに、ドリフト量算出処理部２０５が算出したドリフト量に基づいて、次に走査させるラインの位置を補正してもよい。 6. Modification Example In the above-described embodiment, the scanning position correction processing unit 206 scans the electron beam in the main scanning direction a predetermined number of times, and then scans the electron beam next based on the drift amount calculated by the drift amount calculation processing unit 205. It was explained as correcting the position of the line to be made. However, each time the scanning position correction processing unit 206 finishes scanning one line of the electron beam in the main scanning direction, the scanning position correction processing unit 206 corrects the position of the next line to be scanned based on the drift amount calculated by the drift amount calculation processing unit 205. You may.

また、上記した実施形態では、ドリフト量算出処理部２０５は、テンプレート選択処理部２０４により選択された複数のテンプレートを測定画像中の対応する各注目領域と比較することにより、各注目領域における基準画像に対する測定画像のドリフト量を算出するとして説明した。しかし、制御部２０にテンプレート選択処理部２０４が含まれない構成であって、ドリフト量算出処理部２０５が、テンプレート抽出処理部２０３により抽出されたテンプレートを測定画像中の対応する各注目領域と比較してドリフト量を算出する構成であってもよい。 Further, in the above-described embodiment, the drift amount calculation processing unit 205 compares a plurality of templates selected by the template selection processing unit 204 with the corresponding attention areas in the measurement image, so that the reference image in each attention area is obtained. It was explained as calculating the drift amount of the measured image with respect to. However, the control unit 20 does not include the template selection processing unit 204, and the drift amount calculation processing unit 205 compares the template extracted by the template extraction processing unit 203 with each corresponding region of interest in the measurement image. The drift amount may be calculated.

また、上記した実施形態では、制御プログラムが組み込まれた電子線マイクロアナライザ１について説明したが、上記した制御動作を実施するための制御プログラム自体を提供することも可能である。この場合、制御プログラムは、記憶媒体に記憶された状態で提供される構成であってもよいし、制御プログラム自体が提供されるような構成であってもよい。 Further, in the above-described embodiment, the electron probe microanalyzer 1 in which the control program is incorporated has been described, but it is also possible to provide the control program itself for carrying out the above-mentioned control operation. In this case, the control program may be provided in a state of being stored in the storage medium, or the control program itself may be provided.

１電子線マイクロアナライザ
３電子線照射部
２０制御部
３１電子源
３２集束レンズ
３３走査コイル
３４対物レンズ
１０１基準画像
２０１基準画像取得処理部
２０２測定画像取得処理部
２０３テンプレート抽出処理部
２０４テンプレート選択処理部
２０５ドリフト量算出処理部
２０６走査位置補正処理部
Ｓ１領域 1 Electron microanalyzer 3 Electron beam irradiation unit 20 Control unit 31 Electron source 32 Condensing lens 33 Scanning coil 34 Objective lens 101 Reference image 201 Reference image acquisition processing unit 202 Measurement image acquisition processing unit 203 Template extraction processing unit 204 Template selection processing unit 205 Drift amount calculation processing unit 206 Scanning position correction processing unit S1 area

Claims

A charged particle beam irradiation unit that irradiates a sample with a charged particle beam,
A reference image acquisition processing unit that acquires a reference image by scanning a charged particle beam in the measurement area on the sample surface, and a reference image acquisition processing unit.
After acquiring the reference image, a measurement image acquisition processing unit that acquires a measurement image by scanning a charged particle beam in the measurement region, and a measurement image acquisition processing unit.
A template extraction processing unit that extracts a plurality of areas including feature points from the reference image as a template, and a template extraction processing unit.
A drift amount calculation processing unit that calculates the drift amount of the measured image with respect to the reference image in each attention area by comparing the plurality of templates extracted by the template extraction processing unit with the corresponding attention regions in the measurement image. A scanning charged particle microscope characterized by being provided.

The scanning charged particle microscope according to claim 1, further comprising a scanning position correction processing unit that corrects a position at which the charged particle beam is scanned by the measurement image acquisition processing unit based on the calculated drift amount. ..

The scanning charged particle microscope according to claim 2, wherein the scanning position correction processing unit corrects a position in which a charged particle beam is scanned during acquisition of a measurement image by the measurement image acquisition processing unit.

The reference image acquisition processing unit and the measurement image acquisition processing unit scan the charged particle beam in the measurement region by repeating scanning of the charged particle beam in the main scanning direction while shifting the charged particle beam line by line in the sub-scanning direction. Is a thing
The scanning charged particle microscope according to claim 3, wherein the scanning position correction processing unit corrects the position of the line to be scanned next based on the amount of drift in each line in the main scanning direction.

After the scanning of a plurality of charged particle beams in the main scanning direction is completed, the scanning position correction processing unit then scans based on the average value of the drift amount calculated by comparing the plurality of templates with each region of interest. The scanning charged particle microscope according to claim 4, wherein the position of the line to be caused is corrected.

A template selection processing unit that selects a specific template based on the brightness of each pixel in each template from a plurality of templates extracted by the template extraction processing unit is further provided.
The drift amount calculation processing unit calculates the drift amount of the measured image with respect to the reference image in each attention area by comparing a plurality of templates selected by the template selection processing unit with the corresponding attention regions in the measurement image. The scanning charged particle microscope according to any one of claims 1 to 5, wherein the scanning charged particle microscope is characterized.

A control program for a scanning charged particle microscope that acquires an image by scanning a charged particle beam on the sample surface.
A reference image acquisition processing unit that acquires a reference image by scanning a charged particle beam in the measurement area on the sample surface, and a reference image acquisition processing unit.
After acquiring the reference image, a measurement image acquisition processing unit that acquires a measurement image by scanning a charged particle beam in the measurement region, and a measurement image acquisition processing unit.
A template extraction processing unit that extracts a plurality of areas including feature points from the reference image as a template, and a template extraction processing unit.
A computer as a drift amount calculation processing unit that calculates the drift amount of the measured image with respect to the reference image in each attention area by comparing a plurality of templates extracted by the template extraction processing unit with each corresponding region of interest in the measurement image. A control program characterized by the functioning of.

The control program according to claim 7, wherein the computer functions as a scanning position correction processing unit that corrects a position where the measured image acquisition processing unit scans a charged particle beam based on the calculated drift amount.

The control program according to claim 8, wherein the scanning position correction processing unit corrects a position for scanning a charged particle beam during acquisition of a measurement image by the measurement image acquisition processing unit.

The reference image acquisition processing unit and the measurement image acquisition processing unit scan the charged particle beam in the measurement region by repeating scanning of the charged particle beam in the main scanning direction while shifting the charged particle beam line by line in the sub-scanning direction. Is a thing
The control program according to claim 9, wherein the scanning position correction processing unit corrects the position of the line to be scanned next based on the drift amount in each line in the main scanning direction.

After the scanning of the charged particle beam in the main scanning direction is completed for a plurality of lines, the scanning position correction processing unit then scans based on the average value of the drift amount calculated by comparing the plurality of templates with each region of interest. The control program according to claim 10, wherein the position of the line to be caused is corrected.

A computer is made to function as a template selection processing unit that selects a specific template based on the brightness of each pixel in each template from a plurality of templates extracted by the template extraction processing unit.
The drift amount calculation processing unit calculates the drift amount of the measured image with respect to the reference image in each attention area by comparing a plurality of templates selected by the template selection processing unit with the corresponding attention areas in the measurement image. The control program according to any one of claims 7 to 11, wherein the control program is to be used.