JPH0419665B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は走査型電子顕微鏡（SEM）の画像の
改善方法に関する。

（従来の技術） SEMから得られる二次電子または反射電子に
よる画像は多くの雑音を含んでいる。そこで、こ
れを除去しＳ／Ｎ比を向上させるために、SEM
画像の各種の改善方法が従来から行なわれてい
る。

第１の方法は、試料に対するビーム走査を多数
回繰り返し行なつて加算平均をとる方法である。
この方法によれば、加算平均回数を多くすること
がＳ／Ｎ比向上のために望ましい。しかし、通常
行われている例れば32回という回数ではデータの
入力時間が長くかかり、また、試料に対してチヤ
ージアツプ、コンタミネーシヨン等の悪影響を引
き起こす。

一方、加算平均回数を減らすと、ランダムノイ
ズ等による二次電子画像の画質低下を防ぐことが
できない。

入力時間を長くせずに済むためには画像処理技
術を用いる方法がある。つまりこれに含まれる第
２の方法にはSEMからの画像に空間フイルタリ
ング処理と画像強調とを行なう方法がある。また
第３の方法としてはフーリエ変換による高周波成
分を除去した後、逆フーリエ変換により画像復元
（reconstruction）を行なう方法がある。しかし、
ノイズを完全に除去しようと強度の空間フイルタ
リングまたはフーリエ級数項の除去を行なえば、
ノイズばかりでなく信号も高周波成分が必要以上
に除去されてしまい、パターンエツジの不正確な
画像となつてしまう。

（発明が解決しようとする問題点） このような、従来行なわれていた方法はそれぞ
れ一長一短を有しいずれも完全とは言い難い。

本発明は、SEM画像を少ない加算平均回数で
ランダムノイズ等の影響が少なくパターンエツジ
の検出精度の高い良好な画像を得ることができる
画像改善方法を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は、走査型電子顕微鏡から得られる二次
電子又は反射電子画像の指定された領域内の濃淡
値データに対して、原画像のパターンエツジを変
動させることなくその濃淡値のノイズ分を低減す
るためのの空間フイルタリング処理と、その濃淡
値の最大・最小値を所定の濃淡値に変換する画像
強調処理とを、交互に複数回行なうことを特徴と
するものである。

（作用） SEMからの入力画像に対して空間フイルタリ
ング処理と画像強調処理とを行なうため、加算平
均回数を増さなくてもランダムノイズ等の影響を
除去することができる。その結果、入力時間が短
縮でき、チヤージアツプ、コンタミネーシヨン等
の試料への悪影響を防げる。さらに、空間フイル
タリング処理と画像強調処理とを複数回繰り返す
ため、各回毎の空間フイルタリング処理は高周波
除去能の高いものである必要はない。従つて、本
来の信号のプロフアイルは損わずに主にノイズ分
だけを回を重ねながら段々と除去して行くことが
できる。こうして最終的にはＳ／Ｎ比が高くパタ
ーンエツジ検出精度の高い画像が得られる。

（実施例） 以下、実施例により本発明を説明する。

第１図は本発明の画像改善方法の一実施例を示
すフローチヤートである。

まず、SEMから画像処理装置へ二次電子信号
を入力する（ステツプＳ１）。この場合、従来で
あれば同じ試料に対し例えば32回の入力を繰り返
すが、本実施例では４回にする。次に、入力され
た４回分の画像データ（濃淡値）の加算平均を求
める（ステツプＳ２）。尚、このステツプＳ２以
下の破線で囲んだステツプは全て画像処理装置内
で行なわれる。次いで、この加算平均された濃淡
値に空間フイルタリング処理を施す（ステツプＳ
３）。この処理は周知のように、空間フイルタリ
ングを施すべき画素を中心とする指定された領
域、例えば３×３画素領域に所定の空間フイルタ
リングマトリツクスを作用させることにより中心
画素の濃淡値を周囲の濃淡値で補正するものであ
る。

空間フイルタリングマトリツクスの採用に当た
つては、濃淡値のプロフアイルにおける最大値、
最小値を与える画素アドレスを空間フイルタリン
グ処理前後で変動させてしまうような強度なもの
は避け、そのような変動の生じない比較的軽度な
ものであつてなるべく高周波を良く除去できる組
合せを選ぶ。このような条件を満たすマトリツク
スを使用すれば、１回の空間フイルタリング処理
により除去できるノイズ分は多くはないが原画像
のパターンエツジまでも変動させて不正確にして
しもう虞れも無い。従つてこのような空間フイル
タリングを複数回繰り返せば本来の信号プロフア
イルを正確に残しつつノイズ分だけを除去するこ
とが可能となる。このようなマトリツクスとし
て、 １ １ １ ２ ４ ２ １ １ １ を本実施例では採用した。

空間フイルタリング処理を行なつた後の濃淡画
像データは、原画像に比べて濃淡値の振幅が減少
し、観察が困難な場合がある。そこで空間フイル
タリング処理の後に画像強調処理を行なう（ステ
ツプＳ４）。即ち、例えば256階調システムなら
ば、濃淡値の最大値が255、最小値が１となるよ
うに濃淡値の振幅を拡張する。

こうした「空間フイルタリング処理＋画像強調
処理」を複数回繰り返す（ステツプＳ５）。この
繰り返し回数は本実施例では４回である。この繰
り返しにより前述したようにノイズ分だけを回を
重ねながら段々と除去して行き最終的にＳ／Ｎ比
の高いパターンエツジの正確な画像が得られる
（ステツプＳ６）。

第２図、第３図は実測により得られた本実施例
の各段階における二次電子信号プロフアイルを示
す。この両図において、横軸は画素アドレス、縦
軸は濃淡値を示す。尚、第２図と第３図とが波形
が異なるのは試料が異なるためである。

第２図ａはSEMの４回分の出力から加算平均
（ステツプＳ２）をとつたときの信号プロフアイ
ルである。因みに第４図は同一試料に対し従来の
32回分の加算平均をとつた場合のプロフアイルで
あるが、この段階では加算平均回数の多い従来の
方がノイズ分が少ないことがわかる。第２図ｂは
同図ａのデータに空間フイルタリング処理（ステ
ツプＳ３）を１回施した後のプロフアイルを、ま
た同図ｃは同図ｂのデータに画像強調（ステツプ
Ｓ４）をかけた後のプロフアイルを示す。これら
の図と第４図とを比較してみればわかるように、
１回の空間フイルタリング処理を施すだけでも加
算平均回路の少なさを十分補なえる程度のノイズ
分除去効果が得られることがわかる。

第３図は「空間フイルタリング処理＋画像強調
処理の回数を増加して行つたときの信号プロフア
イルで、ａは処理回数１回目、ｂは２回目、ｃは
４回目のプロフアイルを示す。これらの図からわ
かるように、処理回数が増加するに従い、本来の
信号プロフアイルは損なわれずにランダムノイズ
だけが有効に減少して行きパターンエツジの検出
が容易になることがわかる。

第５図は加算平均回数と「空間フイルタリング
処理＋画像強調」の回数とを変化させたときの、
立体形状測定から求めた半導体素子表面のレジス
タのテーパ角度値の19回測定結果のσ値（単位
DEG）を示したものである。因みにこのパター
ンのテーパ角度は75°である。

この図表から、加算平均回数を少なくしても、
空間フイルタリング処理と画像強調を交互に複数
回かけることにより、加算平均回数を多くした場
合と同程度のパターンエツジ検出精度が得られる
ことがわかる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、走査型電子顕
微鏡からの二次電子信号入力の際に加算平均回数
を少なくしても、空間フイルタリング処理と画像
強調を交互に複数回かけることによりランダムノ
イズを減少させることができ、良好な画像が得ら
れる。しかも、測定精度をそこなうことなく、加
算平均回数を減らすことができるので、入力時間
を短縮すると同時に、試料のチヤージアツプ及び
コンタミネーシヨンを防ぐことができ、その効果
は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る画像改善方法の一実施例
を示すフローチヤート、第２図、第３図は同実施
例の各段階における二次電子信号プロフアイルを
示す図、第４図は加算平均回数が32回の従来方法
による二次電子プロフアイルを示す図、第５図は
本発明において加算平均回数と「空間フイルタリ
ング処理＋画像強調処理」の回数とを変化させた
ときの検出精度の相違を示す図表である。 Ｓ１……二次電子画像入力ステツプ、Ｓ２……
加算平均算出ステツプ、Ｓ３……空間フイルタリ
ング処理ステツプ、Ｓ４……画像強調処理ステツ
プ、Ｓ５……繰り返し判断ステツプ、Ｓ６……出
力ステツプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 走査型電子顕微鏡から得られる二次電子また
   は反射電子による画像の指定された領域内の濃淡
   値のデータに対して、原画像のパターンエツジを
   変動させることなくその濃淡値のノイズ分を低減
   するための空間フイルタリング処理と、その濃淡
   値の最大・最小値を所定の濃淡値に変換する画像
   強調処理とを、交互に複数回行なうことを特徴と
   する画像改善方法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の方法において、
   各回の空間フイルタリング処理は、前記濃淡値の
   最大・最小値を与える画像位置が空間フイルタリ
   ング処理の前後において変動しないようにして行
   なうことを特徴とする画像改善方法。