JP2000268764A - 電子線自動分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 分析点のビーム中心への位置合わせをマニュ
アル操作を要することなく自動で行い、該分析点の分析
を自動で行う。 【解決手段】 自動分析装置１は、電子ビーム１２に対
して分析試料を移動するステージ７と、電子ビーム１２
の照射で得られる分析試料の画像データを異なる視野倍
率で取得し、各視野倍率における分析点の位置データを
算出する画像データ処理手段４とを備え、電子線分析に
よる試料の分析条件下において、分析点の自動認識を行
うことによって、マニュアル操作を要することのない、
分析点のビーム中心への自動位置合わせを可能とし、こ
れによって自動分析を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＥＰＭＡやＳＥＭ
等の電子像やＸ線像による分析装置に関し、特に、試料
中の分析位置をＸ線ビーム等のビーム中心への位置合わ
せ及び分析を自動で行う電子線自動分析装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＥＰＭＡやＳＥＭ等の電子線を用いた分
析装置では、試料上の分析点に電子線のビームを照射
し、これによって放出される二次電子線、反射電子線、
Ｘ線等を検出することによって試料の表面分析を行って
いる。このような分析装置による試料分析では分析条件
の設定を行う必要がある。分析条件の設定において、照
射ビームが分析点に精度よく照射されるように、分析点
の位置合わせを行う必要がある。従来、分析点の位置合
わせは、試料を支持するステージを移動することによっ
て試料上の分析点をビーム中心に位置合わせしている。

【０００３】従来、電子線分析装置は、光学顕微鏡等で
得た光学像や、ビーム照射で取得した二次電子線像，反
射電子線像，あるいはＸ線像を観察し、マニュアル操作
によって分析点の位置合わせを行った後に分析を行って
いる。分析点が多数ある場合には、各分析点ごとにマニ
ュアル操作による位置合わせと分析とを逐次繰り返して
行っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の電子線分析装置
は、分析点の位置合わせをマニュアル操作で行っている
ため自動分析への適用が困難であるという問題がある。
現在、分析装置においては、多数の微小分析点を短時間
で自動分析することが求められている。しかしながら、
従来の電子線分析装置は、分析点の位置合わせをマニュ
アル操作で行うため自動分析が困難である。自動分析を
行うには分析点の位置合わせを自動化することが必要で
ある。特に、電子線分析装置において試料中の微小な分
析点を特定して分析を行うには、試料中から分析点を選
択し、選択した分析点とビーム中心とを正確に位置合わ
せする必要がある。

【０００５】自動分析において、一般的に用いられてい
る位置決め技術として、あらかじめ登録しておいた分析
位置に対して対象物を移動させることによって位置決め
を行うものが知られている。しかしながら、登録位置に
単に移動するだけでは、登録位置に含まれる誤差や、位
置登録における試料状態と実際の分析条件下での試料状
態との状態の違いによる誤差などのために位置ずれが生
じる場合があるため、分析点をビーム中心に正確に位置
合わせすることは困難である。

【０００６】特に、電子線分析装置では、低倍率で取得
される画像データは広い視野が得られるが、像が小さい
ため微小分析点の選出が難しいという問題がある。逆
に、高倍率で取得される画像データは大きな像が得られ
るが、視野が狭いため観察視野の中に分析点を確実に入
れることが難しいという問題がある。そのため、電子線
分析装置では、分析点をビーム中心に自動で位置合わせ
し、分析データを取得する自動分析が困難となってい
る。

【０００７】そこで、本発明は前記した従来の問題点を
解決し、分析点のビーム中心への位置合わせをマニュア
ル操作を要することなく自動で行い該分析点の分析を自
動で行うことができる、自動分析装置を提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、電子線分析に
よる試料の分析条件下において、分析点の自動認識を行
うことによって、マニュアル操作を要することがなく、
分析点のビーム中心への自動位置合わせを可能とし、こ
れによって自動分析を行うものである。

【０００９】本発明の自動分析装置は、電子ビームに対
して分析試料を移動するステージと、電子ビームの照射
で得られる分析試料の画像データを異なる視野倍率で取
得し、各視野倍率における分析点の位置データを算出す
る画像データ処理手段とを備える。

【００１０】ステージは、試料を支持するととも移動を
行う機構であり、ｚ軸方向を電子ビームのビーム軸方向
とするとき、ｘ，ｙ軸方向の移動によって電子ビームの
ビーム中心に対する試料の位置合わせを行う。ステージ
の移動は、画像データ処理手段で算出した分析点の位置
データに基づいて行う。

【００１１】また、ステージは、ｚ軸方向の移動によっ
て電子ビームの焦点位置に対する試料の位置合わせを行
うことができる。ｚ軸方向の移動による焦点合わせは、
光学顕微鏡等の光学的検出装置で得られた合焦信号を用
いたオートフォーカス機能によって行うことができる。

【００１２】画像データ処理手段は、電子ビームを試料
に照射することによって試料から放出される二次電子
線，反射電子線やＸ線を検出して、二次電子線像，反射
電子線像やＸ線像等の画像データを求め、この画像デー
タをデータ処理することによって背景やパターンから異
物等の分析点を識別し、分析点の位置データを求める。
本発明の画像データ処理手段は、分析試料の画像データ
を異なる視野倍率で取得し、各視野倍率における分析点
の位置データを算出する。低い視野倍率によれば、試料
中の広範囲に存在する分析点を検索することができる。
また、高い視野倍率によれば、分析点の拡大像を得るこ
とができ、高精度の位置データを求めることができる。

【００１３】本発明の自動分析装置において、画像デー
タ処理手段は低い視野倍率で画像データを取得し、該画
像データによって試料中の広範囲の中から分析点を検索
し、位置データを算出する。ステージは、算出した位置
データに基づいて移動を行って、分析点をビーム中心に
位置合わせする。低い視野倍率で位置合わせした後、再
び画像データ処理手段によって高い視野倍率で画像デー
タを取得する。高い視野倍率による画像データによれば
分析点の拡大像を得ることができるため、位置データを
高精度で求めることができる。したがって、ステージ
は、算出した高精度の位置データに基づいて移動を行う
ことによって、分析点をビーム中心に高い精度で位置合
わせを行うことができる。

【００１４】本発明は位置データの取得と該取得位置に
基づくステージの移動とを、視野倍率を順に高めながら
自動で繰り返すことによって、電子ビームと分析点との
自動位置合わせを行うことができる。

【００１５】また、マニュアル操作による分析点の位置
合わせは、分析条件の設定において最も時間を要する操
作であるが、本発明によれば、この操作を自動化しかつ
短時間化することによって分析装置の操作性が向上する
ことが期待される。特に、分析点が多数である場合に
は、分析時間の短縮及び操作性について顕著な効果が期
待される。

【００１６】本発明の第１の形態は、試料上に複数の分
析点が存在する場合、分析点の位置データの算出処理を
一括して行った後、各分析点の分析を行う。これによっ
て、位置データ算出時の装置設定と分析時の装置設定と
の切換操作の回数を減少させることができ、自動分析全
体の測定時間を短縮することができる。

【００１７】本発明の第２の形態は、画像データを用い
た分析点の位置の特定を、分析点の領域の抽出処理と、
分析点領域の中心位置の算出処理とによって行う。分析
点の領域の抽出処理は、画像データにおいて抽出処理を
行う領域を設定する工程と、該処理領域内で分散を小さ
くする平均化処理の工程と、背景部分を分離する二値化
処理の工程と、パターンのエッジを除去する工程と、画
像データの濃度勾配強度から分析点の境界を抽出する工
程と、分析点の内外を識別する分析点の領域を判定する
工程とを含む。処理領域の設定工程の前処理として、処
理領域のブロックサイズを設定する工程を含む。ブロッ
クサイズは、画像データの分散と、分析点の濃度とそれ
以外の部分の濃度平均差とから設定することができる。

【００１８】また、分析点領域の中心位置の算出処理
は、抽出した分析点の領域を収縮処理する工程を含み、
さらに、収縮処理工程の前処理として分析点の領域内の
存在する空白領域を除去する工程を含む。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の自動分
析装置の一構成例の概略図である。図１において、自動
分析装置１は、電子ビーム１２の照射によって試料の分
析を行う電子線分析装置１０を備える。電子線分析装置
１０は、電子ビーム１２を照射する電子線源１１と、電
子ビーム１２を制御して視野倍率を変更する偏向コイル
（図示していない）や電子レンズ等１３と、試料から放
出される二次電子，反射電子，Ｘ線を検出する二次電子
検出器１４，反射電子検出器１５，及びＸ線検出器１６
を備え、さらに、試料を支持するとともに、ｘ，ｙ，ｚ
軸方向に移動可能とするステージ１７を備える。

【００２０】電子レンズ１３等は、電子ビーム１２の試
料上での走査範囲を制御することによって視野倍率を変
更する。電子レンズ１３等の制御は電子光学系制御手段
３によって行うことができ、例えば偏向コイルや電磁レ
ンズに供給する電流を制御することによって行うことが
できる。二次電子検出器１４，反射電子検出器１５，及
びＸ線検出器１６で検出された検出信号はデータ収集手
段２で収集され、画像データ処理手段４及びデータ分析
手段６に送られる。

【００２１】画像データ処理手段４は、データ収集手段
２から送られた検出信号に基づいて画像データを生成
し、画像データも用いて分析点を選出して登録したり、
該登録分析点を特定して位置座標データを算出する。登
録分析点のデータ５ａ及びその位置座標データ５ｂは、
記憶手段５に格納することができる。なお、登録分析点
のデータ５ａは、試料全体における分析点の概略の位置
データであり、異物検査装置等によってウェハ上に存在
する異物の位置を求めて登録しておく。この登録分析点
のデータ５ａを分析装置上の座標に変換し補正を加えた
後、ステージ１７を移動する。この状態で低倍率で画像
データを取り込み、異物を確認した後、更に高倍率に切
換えて異物に位置を確認し、高い視野倍率で選られた高
精度の位置座標データ５ｂを求める。高精度の位置座標
データ５ｂを用いて分析点を電子ビーム１２の中心に位
置合わせすることによって、高精度の分析データを得る
ことができる。

【００２２】分析データは、画像データと同様に、二次
電子検出器１４，反射電子検出器１５，及びＸ線検出器
１６で検出され、検出信号はデータ収集手段２を介して
データ分析手段６に送られ分析が行われる。なお、検出
信号を画像データ処理手段４に送るかあるいはデータ分
析手段６に送るかの切換えは、画像データ処理手段４か
らの切換制御信号によって行うことができる。

【００２３】また、画像データ処理手段４は、電子光学
系制御手段３に対して倍率変更信号を送って、視野倍率
の変更を行う。記憶手段５は視野倍率の変更する毎に分
析点の位置座標データを算出して更新を行い、ステージ
制御手段７は更新された位置座標データに基づいて位置
合わせを行う。なお、ステージ１７のｚ軸方向の制御
は、図示しない光学的検出装置で得られた合焦信号を用
いたオートフォーカス機能によって行うことができ、電
子ビームの焦点を試料面に合わせることができる。

【００２４】本発明の自動分析装置の動作例を図２，３
のフローチャート及び図４の概略画像例を用いて説明す
る。はじめに、異物検査装置等によってウェハ上にある
異物を検出し（ステップＳ１）、異物等の分析対象を分
析点として抽出して記憶手段５に登録しておく（ステッ
プＳ２）。図４（ａ）は視野内に表示される全体像を示
しており、図中の矩形で示した複数のパターン部分と分
析点ａ，ｂ，ｃとを含んでいる。全体像を観察して分析
点を選出し、概略位置を登録する。登録した分析点ａ，
ｂ，ｃから１つの分析点ａを選択する。（ステップＳ
４）。

【００２５】ステップＳ２で登録しておいた位置データ
を分析装置上の座標に変換し補正を加え、この位置デー
タを用いてステージ１７を駆動して選択した分析点ａに
移動させ（ステップＳ５）、電子光学系制御手段３を制
御して視野倍率を低倍率に設定し、画像データを取得す
る。図４（ａ）は低倍率の視野倍率で得られた検出信号
に基づいて形成される画像データ像であり、矩形の視野
領域は図４（ｂ）中の破線で示される矩形部分に対応し
ている。

【００２６】なお、この段階において異物が発見されな
い場合には、低倍率で周囲数面をスキャンし、視野から
外れていた異物を見つける（ステップＳ６，７）。

【００２７】設定した視野倍率で得られた画像データを
画像処理して、選択した分析点の位置を特定し、その位
置座標（ｘａ，ｙａ）を求める（ステップＳ８）。求め
た位置座標（ｘａ，ｙａ）を用いてステージを駆動し、
分析点を電子ビームのビーム中心に移動する（図４
（ｃ））（ステップＳ９）。

【００２８】分析点の大きさと視野の大きさとを比較し
て、視野倍率が十分な倍率であるかを判定する（ステッ
プＳ１０）。分析点の大きさが、分析点を電子ビームの
ビーム中心に位置合わせするのに十分な大きさであり、
高精度の位置座標が算出できる場合には、この位置座標
データを記憶手段５に記憶する（ステップＳ１２）。

【００２９】一方、ステップＳ１０の判定において、分
析点の大きさが、分析点を電子ビームのビーム中心に位
置合わせするのに不十分な大きさであり、高精度の位置
座標が算出できない場合には、電子光学系制御手段３を
制御して視野倍率を高倍率に変更し（ステップＳ１
１）、前記ステップＳ７〜ステップＳ１０を繰り返し、
高精度の位置座標データを取得する。図４（ｄ）は、高
倍率の視野倍率で得た画像データを用いて、分析点をビ
ーム中心に位置合わせした状態を示している。なお、低
倍率としては例えば５００倍程度、高倍率としては１０
０００倍程度を選択することができる。また、図４
（ｃ），（ｄ）において、矩形表示する視野の中心にビ
ーム中心がある場合を示している。

【００３０】ステップＳ４〜ステップＳ１２の工程を登
録した全分析点について行うことによって、登録分析点
の位置座標データを取得することができる（ステップＳ
３）。登録分析点の位置座標データを取得した後、図３
に示すフローチャートにしたがって分析を行う。登録し
た分析点から分析を行う分析点を選択し（ステップＳ２
１）、その位置座標データを読み出す（ステップＳ２
２）。ステージ制御手段７は、読み出した位置座標デー
タを用いてステージ１７を駆動して、分析点をビーム中
心に移動させる（ステップＳ２３）。分析点の位置合わ
せが終了した後、データ分析手段６は分析データを取得
する。このとき、データ収集手段２は切換制御信号によ
ってデータ分析手段６側に切換え、分析データをデータ
分析手段６に送る（ステップＳ２４）。ステップＳ２１
からステップＳ２４の工程を登録した分析点について繰
り返すことによって、登録した全分析点の分析データを
自動で取得することができる。

【００３１】次に、分析点位置の特定処理について、図
５のフローチャート及び図６〜図１７を用いて説明す
る。分析点位置の特定処理は、分析点の領域抽出の工程
（ステップＳ８０〜ステップＳ８５）と中心位置の算出
工程（ステップＳ８６，８７）とを含み、分析点の領域
抽出の工程によって画像データから分析点が存在する領
域を抽出し、抽出した領域の中心位置を算出することに
よって分析点の中心位置を求める。

【００３２】ウェハ等の試料上に存在する異物等の分析
点を抽出し、分析を行うような場合、ウェハの画像デー
タにおいて、背景部分と分析点との濃度差の違いや形状
の特徴の違いを利用することが一般的である。図６に示
す背景部分と分析点との濃度差の図において、図６
（ａ）に示すように、分析点Ａとその他の領域（背景部
分やパターン部分Ｂ）との間で濃度差が顕著である場合
には、しきい値処理によって分析点の領域を抽出するこ
とができる。また、図６（ｂ）に示すように、分析点Ａ
とその他の領域との間で濃度差が顕著でない場合であっ
ても、その形状的特徴から分析点Ａとパターン部分Ｂと
を識別して、分析点Ａの領域を抽出することができる。
これに対して、図６（ｃ）に示すように、分析点Ａとパ
ターン部分Ｂとの濃度差が小さくかつ重なり合っている
場合には、二値化処理によっては分析点Ａはその他の部
分（背景部分やパターン部分Ｂ）の一部として抽出され
るため、分析点Ａの抽出は困難である。

【００３３】一般に、分析点の境界では、程度の違いは
あっても、周囲よりも大きな濃度勾配強度となる部分が
存在する。そこで、濃度勾配強度の強いところに沿って
局所領域を設定し、この局所領域の中で濃度しきい値処
理を行う。濃度勾配強度の大きい部分は分析点の境界候
補であるが、濃度差が小さい場合、分析点の境界が閉曲
線として得られない場合がある。このような場合に、局
所濃度しきい値処理によって欠けた境界付近を抽出し補
うことによって、分析点の領域を閉領域として抽出する
ことができる。

【００３４】本発明の分析点位置の特定処理では、分析
点領域の抽出処理を行う前処理として平均化処理を行う
ことによって、雑音の影響を除去する。分析点領域と非
分析点領域がそれぞれＶ_T ，Ｖ_B の単一濃度分布を示す
ような、最も単純な分析点画像のモデルを想定した場
合、一般に雑音の存在によって分布は幅を持つことにな
る。このとき、雑音が分散σ² の正規分布に従う白色雑
音であれば、非分析点領域の濃度は平均がＶ_B で分散が
σ² の正規分布となり、分析点領域の濃度は平均がＶ_T
で分散がσ² の正規分布となる。通常、これらの分布を
完全に分離するには、｜Ｖ_B −Ｖ_T ｜＞６σの条件が成
り立たなければならない。この条件が満足していない場
合、σの大きさを小さくすることによってこの条件を成
立させることができる。

【００３５】図７は分散と平均濃度との関係を示す図で
ある。図７（ａ）に示す関係では、｜Ｖ_B −Ｖ_T ｜＜６
σの関係にあり、２つの分布を分離することはできな
い。一方、図７（ｂ）に示す関係では、σを小さくする
ことによって、｜Ｖ_B −Ｖ_T ｜＞６σの関係とし、２つ
の分布を分離することができる。

【００３６】たとえば、（２Ｎ＋１）×（２Ｎ＋１）の
ブロックサイズの平均化処理を行うと、標準偏差σは１
／（２Ｎ＋１）となる。なお、このＮが大きくなると、
画素間の独立性が小さくなるためこの関係は成り立たな
くなる。本発明の自動分析装置の分析点位置の特定処理
において、Ｎがほぼ６程度まで適用することができ、分
析点の抽出に対する処理ブロックの大きさは１３×１３
のブロックサイズが上限である。

【００３７】したがって、処理ブロックのブロックサイ
ズを定めるＮの値は、ステップＳ８０の工程によって｜
Ｖ_B −Ｖ_T ｜＞６σの条件を満たすものの中で最も小さ
なもの（最大のＮは６とする）を設定し、以下の式によ
って設定する。

【００３８】 Ｎ＝ｍｉｎ（６，６σ／｜Ｖ_B −Ｖ_T ｜−１）／２） 上記式において、標準偏差σ（分散σ² ）はステップＳ
８０ａで求め、濃度平均差｜Ｖ_B −Ｖ_T ｜は所定の固定
値を用いる。

【００３９】通常、画像データ中には、分析点領域と非
分析点領域とが混在しており、画像全体の濃度分布は、
雑音と同じ分散σ² を持ち平均値が異なる正規分布の重
ねあわせとみなすことができる。この重ねあわせによる
画像全体の分散値はσ² よりも大きくなるが、画像の平
坦な領域に限れば分散値はσ² となることが期待され
る。ステップＳ８０ａでは、この性質を利用して、画像
全体を例えば８×８サイズ等の適当な大きさのブロック
に分割し、この分割ブロック内において、３×３サイズ
の平均化を行う。

【００４０】分析点領域と非分析点領域とが重なってい
ない領域では、平均化によってσは１／３（Ｎが１の場
合の１／（２Ｎ＋１））となるため、この平均化の前後
のσの値が１／３となる領域を抽出し、この領域の平均
的分散値を求めることによってσを求めることができ
る。図８（ａ）は平均化前の各分割ブロックのσを示
し、図８（ｂ）は平均化後の各分割ブロックのσ_m を示
している。平均化後のσ_mの内で、平均化によってその
値が１／３となる分割ブロックを選出し、この分割ブロ
ックの平均的分散値をσ² として定める。

【００４１】また、各濃度Ｖ_B ，Ｖ_T の値は未知である
が、Ｎが６の場合には、濃度差が１０未満の境界は平坦
化されて、境界として検出することが困難となるため、
この限界の濃度差を識別することを保証するために、濃
度平均差｜Ｖ_B −Ｖ_T ｜は固定値１０とする。

【００４２】ステップＳ８０ｂでは、ステップＳ８０ａ
で求めたσの値と固定値｜Ｖ_B −Ｖ _T ｜＝１０の値を、
前記式Ｎ＝ｍｉｎ（６，６σ／｜Ｖ_B −Ｖ_T ｜−１）／
２）に適用して、ブロックサイズ（２Ｎ＋１）を定める
（ステップＳ８０）。

【００４３】次に、ステップＳ８０ｂで求めたブロック
サイズを使って平均化処理を行う。図９，１０は平均化
処理を説明するための図である。図９において、平均化
処理は、画像の各画素（ｉ，ｊ）において、画素（ｉ，
ｊ）を中心とする領域の平均画素濃度を求め、この平均
画素濃度を新たに画素ｉにおける濃度とする処理であ
る。平均化前の画素（ｉ，ｊ）の濃度をｆ（ｉ，ｊ）と
し、平均化後の画素（ｉ，ｊ）の濃度をｆnew（ｉ，
ｊ）とすると、ｆnew（ｉ，ｊ）は以下の式で表され
る。

【００４４】

【数１】

【００４５】平均化処理によって雑音が除去され、分析
点領域の濃度分布と非分析点領域の濃度分布とを濃度分
布的に分離することができる。図１０は、平均化による
分析点領域と非分析点領域の分離を説明する図である。
図１０（ａ）の平均化前の濃度分布では、分析点領域と
非分析点領域は重なる部分があるため分離することがで
きない。これに対して、図１０（ｂ）の平均化後の濃度
分布では、分析点領域と非分析点領域は重なる部分がな
いため分離することができ、識別することが可能とな
る。（ステップＳ８１）。

【００４６】雑音を除去した後、しきい値を用いた単純
２値化処理によって、画像データにおいてパターンと背
景の分離を行う。この単純２値化処理は、ステップＳ８
２で得た平均化処理された画像データについて、所定の
しきい値と比較することによって行うことができる。

【００４７】通常、濃度分布ではパターン部分と背景部
分が占める面積が支配的であるため、しきい値は例えば
画像データのヒストグラムから判別分析法により求める
ことができる。

【００４８】図１１，１２は単純２値化処理を説明する
ための図である。図１２は、図１１中の縦方向位置がｋ
の画素データについて横方向に単純２値化処理を行う処
理例を区間Ａの部分について示している。図１２（ａ）
は区間Ｃ内での濃度変化を示し、この濃度について一点
鎖線で示すしきい値と比較することによって、図１２
（ｂ）に示す単純２値化処理後のデータを得ることがで
きる。これによって、分析点を含むパターン部分と背景
部分との分離を行うことができる。なお、図１１におい
て、部分Ａは分析点部分を示し、部分Ｂはパターン部分
を示している（ステップＳ８２）。

【００４９】背景からパターンを分離して得られた画像
データにおいて、パターンのエッジ部分は通常強い濃度
勾配を含んでいる。濃度勾配によって、分析点の境界を
識別する場合、このパターンのエッジ部分は分析点の境
界と混同される可能性があるため、事前にパターンのエ
ッジを除去しておく。パターンエッジを除いた部分は、
一様な勾配を持つ場合を含めて、ほぼ平坦であると期待
される。したがって、２値化処理で抽出したパターン領
域の周辺を徐々に取り除いていくと、パターンエッジが
取り除かれた時点で濃度勾配強度の平均値の変化は減少
する。

【００５０】この除去処理は、濃度勾配の強度変化が所
定値（例えばヒストグラムの１レンジ幅）よりも小さく
なるまで繰り返す。図１２（ｃ）は濃度勾配強度を示し
ており、この濃度勾配強度を用いてパターンエッジ部分
を取り除くことにより、図１２（ｄ）に示すようなパタ
ーンエッジ部分を除去した濃度分布を得ることができる
（ステップＳ８３）。

【００５１】次に、分析点の境界を抽出する処理を行
う。パターンエッジを取り除いた後も濃度勾配強度が大
きな部分があれば、この部分は分析点である可能性が高
い。このときの濃度勾配強度の分布を正規分布と仮定す
ると、その強度の上限Ｇ_max はおよそＧ_ave ＋３σとな
る。このとき、分析点が存在すると濃度勾配強度が大き
な部分が含まれ、その平均に比べて分散が大きくなり、
Ｇ_{ave ’} ＋３σ’≫Ｇ_{ma x ’} となる。図１３は濃度勾配
強度の分布を説明するための図である。図１３（ａ）は
正規分布と仮定した場合の濃度勾配強度の分布を示し、
図１３（ｂ）は分析点が存在する場合の濃度勾配強度の
分布を示している。

【００５２】ここで、濃度分布のヒストグラムの上限の
要素を徐々に取り除いていくと、Ｇ _{ave ’} ＋３σ’→Ｇ
_{max ’} となり、分析点による濃度勾配が大きな部分が完
全に除去された時点で、Ｇ_{ave ’}＋３σ’はＧ_{max ’}より
も小さくなる。図１４は分析点の境界抽出を説明するた
めの図である。図１４（ａ）は濃度状態を示し、図１４
（ｂ）は濃度勾配の変化を示し、図１４（ｃ）は濃度勾
配強度分布を示している。図１４（ｂ）において濃度勾
配強度の大きな部分を取り除くと、図１４（ｃ）に示す
ように、濃度勾配強度分布は破線で示す分布曲線から実
線で示す分布曲線となり、Ｇ_{ave ’} ＋３σ’はＧ_{max ’}
以下となる。濃度勾配強度の強い部分を抽出した後、該
抽出点の各々を中心に処理領域を設定し、その領域の中
でしきい値処理を行って、分析点の境界を抽出する。

【００５３】分析領域から非分析領域への変化が滑らか
な場合には、濃度勾配強度が小さく、境界を識別するに
十分な濃度勾配強度が得られない場合がある。この場合
には、分析領域の境界を定めることができない。このよ
うな場合においても分析領域の境界を定めるために、分
析領域の境界である濃度勾配強度の強い画素の集合の中
の各画素について、該画素を中心とする狭い処理領域を
設定し、該設定領域内で濃度しきい値処理を行なって領
域の境界を求め、求めた境界を用いて既知の境界を補完
する（ステップＳ８４）。

【００５４】局所領域における濃度しきい値は、その領
域の分離基準値とはなるが、分離された領域のいずれの
側が分析点側であるかを判定することができない。一般
に、分析点の濃度が周囲よりも高い場合には境界のプロ
ファイルは上に凸であり、分析点の濃度が周囲よりも低
い場合には境界のプロファイルは下に凸であることが、
経験則から知られている。図１５は分析点のプロファイ
ルの境界を説明するための図である。図１５（ａ）は、
分析点の濃度が周囲よりも高い場合であり、この場合に
は境界のプロファイルは上に凸となる。また、図１５
（ｂ）は、分析点の濃度が周囲よりも低い場合であり、
この場合には境界のプロファイルは下に凸となる。

【００５５】そこで、この経験則を用いて、境界周辺の
平均濃度と境界の平均濃度とを比較し、境界周辺の平均
濃度が境界の平均濃度よりも低い場合には分析点の濃度
は周囲より高いと判定し、境界周辺の平均濃度が境界の
平均濃度よりも高い場合には分析点の濃度は周囲より低
いと判定する（ステップＳ８５）。

【００５６】上記した判断基準で抽出されなかった領域
は非分析点領域である可能性が高い。抽出された領域に
おいて、この領域の濃度分布に含まれる部分は、濃度勾
配強度が尤も強い領域を除いて非分析点領域を誤って抽
出したものとみなして取り除く。この処理をパターン部
分と背景部分の両方について行い、その和を最終的な分
析点の領域とする（ステップＳ８６）。

【００５７】次に、ステップＳ８７において、抽出した
分析点の中心位置の算出を行う。この算出で得られた位
置座標データを用いることによって、ビーム中心への分
析点（分析点）の位置合わせを行うことができる。中心
位置の算出は重心の算出によって行うことができるが、
凹形状の場合には、重心が分析点の外側に位置する場合
がある。

【００５８】そこで、本発明では収縮処理によって、凹
形状の場合であっても、分析点の内部であって重心に近
い中心点を算出する。図１６は中心位置の算出を行う収
縮処理を説明するための図である。

【００５９】収縮処理の一方法として、分析点の輪郭を
内部に向かって段階的に取り除いていき、最終的に残っ
た一点を中心位置として選択する方法がある。この方法
では、局所的な幅が一様である場合には、最終的には複
数の点が残ることになる。この場合には、残った点の中
から元の重心に最も近い点を中心位置として選択する。

【００６０】より実際的な収縮処理方法では、上記収縮
処理の過程において元の面積に対する残った領域の面積
の割合が所定の割合以下となった段階で収縮処理を中断
し、残った領域の重心が領域の内部に含まれている場合
にはその点を中心位置として選択し、内部に含まれてい
ない場合には元の重心に最も近い点を中心位置として選
択する。図１６は収縮処理を用いた中心位置の算出を説
明するための図であり、図１６（ｂ）の領域は、図１６
（ａ）の領域を収縮処理した状態を示している。図１６
（ｂ）の領域において残った領域の重心を求めると、図
１６（ｃ）中のＰで示す位置となる。なお、図１６
（ａ）に示す元の領域から重心位置を求めると、図１６
（ｃ）中のＱで示す位置となり、この場合には点Ｑは元
の領域から外れた位置となる。

【００６１】この収縮処理方法による中心位置の算出に
よれば、残った領域の点はすでに分析点の局所的な中心
点の集まりであることが保証されているので、ほぼ妥当
な選択となる。

【００６２】上記収縮処理は、分析点の内部に微小な穴
や細い裂け目のような空白の領域が存在する場合には、
この空白領域を避けた中心位置を算出する。しかしなが
ら、この空白領域の幅がビーム径に比べて非常に小さい
場合には、この空白領域を無視した方が、適切な中心位
置の選択ができる場合がある。

【００６３】この場合には、ステップＳ８８の工程の前
に、ステップＳ８７において、空白領域を除去する処理
を行う。この空白領域を除去する処理は、ビーム径を考
慮した幅だけ分析点の輪郭を拡張して穴や裂け目等の空
白領域を除去し、その後において拡張したと同程度を縮
小することによって空白領域を除去した領域を形成す
る。

【００６４】図１７は図１７（ａ）に示す空白領域を備
えた領域において、図１７（ｂ）に示すような空白領域
を除去した領域を形成し、該領域について中心位置を求
めると、該中心位置は図１７（ｃ）に示すように空白領
域を無視したものとなる。

【００６５】一方、空白領域除去の処理を行わずに、空
白領域を含んだままで中心位置を算出すると、算出され
た中心位置は図１７（ｄ）に示すように全体形状からは
ずれた位置となる。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の自動分析
装置によれば、分析点のビーム中心への位置合わせをマ
ニュアル操作を要することなく自動で行い該分析点の分
析を自動で行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自動分析装置の一構成例の概略図であ
る。

【図２】本発明の自動分析装置の動作例を説明するため
のフローチャートである。

【図３】本発明の自動分析装置の動作例を説明するため
のフローチャートである。

【図４】本発明の自動分析装置の動作例を説明するため
の概略画像である。

【図５】分析点位置の特定処理を説明するためのフロー
チャートである。

【図６】背景部分と分析点との濃度差を示す図である。

【図７】分散と平均濃度との関係を示す図である。

【図８】画像データの分散値を求める手順を説明するた
めの図である。

【図９】平均化処理を説明するための図である。

【図１０】平均化処理を説明するための図である。

【図１１】単純２値化処理を説明するための図である。

【図１２】単純２値化処理を説明するための図である。

【図１３】濃度勾配強度の分布を説明するための図であ
る。

【図１４】分析点の境界抽出を説明するための図であ
る。

【図１５】分析点のプロファイルの境界を説明するため
の図である。

【図１６】収縮処理を用いた中心位置の算出を説明する
ための図である。

【図１７】空白領域除去の処理を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１…自動分析装置、２…データ収集手段、３…電子光学
系制御手段、４…画像データ処理手段、５…記憶手段、
６…データ分析手段、７…ステージ制御手段、８…表示
手段、１０…電子線分析装置、１１…電子線源、１２…
電子ビーム、１３…電子レンズ、１４…２次電子検出
器、１５…反射電子検出器、１６…Ｘ線検出器、１７…
ステージ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢作 栄司 京都府京都市中京区西ノ京桑原町１番地 株式会社島津製作所内 Ｆターム(参考） 2G001 AA03 BA05 BA07 CA01 CA03 FA06 GA01 GA04 GA06 GA11 HA01 HA13 JA02 JA03 JA13 KA01 KA03 LA11 MA05 PA11 5C033 MM02 MM07 PP01 PP02 PP06 UU01 UU04 UU06

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子ビームに対して分析試料を移動する
   ステージと、電子ビームの照射で得られる分析試料の画
   像データを異なる視野倍率で取得し、各視野倍率におけ
   る分析点の位置データを算出する画像データ処理手段と
   を備え、前記画像データ処理手段及びステージは、位置
   データの取得と該取得位置に基づくステージの移動とを
   視野倍率を順に高めながら繰り返すことによって電子ビ
   ームと分析点との自動位置合わせを行い、位置合わせし
   た分析点における分析データを取得する電子線自動分析
   装置。