JP4658756B2 - 画像処理装置、画像処理方法および走査型電子顕微鏡 - Google Patents
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Description
また、本発明の走査型顕微鏡は、前記本発明の画像処理装置を用いて観測画像と登録パターンとの位置照合を行うことを特徴とする。
SC=exp(−d) (1)
式(1)により、マッチングスコアSCが大きいほど登録パターンの重心位置と観測画像の重心位置が近いと判断することができる。
図3は、CAD画像の登録パターンから重心分布画像を生成する例を示した図である。図3において、CAD画像301は、例えば、矩形の登録パターン305を含む。このとき、登録パターン305は、通常、線分または点などの座標データの並びとして表現されるが、ビットマップ画像データで表現してもよい。このとき、座標データの並びの情報からビットマップ画像データへの変換は、容易に行うことができる。また、登録パターン305の中心位置304は、矩形の線分の座標データから容易に算出することができる。なお、登録パターン305の横方向中心線302および縦方向中心線303は、以下の説明の便宜のために図示したものであり、実際にはCAD画像301上には描画されない。
図4は、露光シミュレーションに基づき重心分布画像を生成する例を示した図である。例えば、半導体集積回路などの製造工程においては、半導体ウェーハなどに回路素子の層を形成するために露光工程が何回も適用されるが、露光工程に際しては、露光の光学的な条件などを定めるために露光シミュレーションが行われている。この露光シミュレーションにおいて重心分布画像に相当する光強度画像405が得られるので、ここでは、光強度画像405を重心分布画像として利用する。
図5は、SEMによる観測画像に基づき重心分布画像を生成する第1の例を示した図である。図5において、SEMによる観測画像501では、構造物502がホワイトバンドと呼ばれる明るい輪郭線で囲まれているのが観察される。これは、平坦な部分よりも構造物の角から電子がより多く検出されるという物理現象の反映であり、半導体製造の検査工程などで得られるSEMの観測画像でよく見られる現象である。
図6は、SEMによる観測画像に基づき重心分布画像を生成する第2の例を示した図である。本例の場合にも、観測画像601には構造物602を囲むホワイトバンドが観察される。画像処理装置4は、まず、ホワイトバンドの画素値を持つ画素を周辺の画素値で埋める処理を行い、このホワイトバンドを消去し、領域画像605を生成する。
図7は、CAD画像から輪郭線線分群を生成する例を示した図である。図7に示すように、CAD画像701に含まれる矩形702などのパターンは、通常、その形状を表す外形線で表現される。すなわち、矩形702などのパターンは、画像処理装置4においては、線分または点などの座標データの並びとして表現される。そこで、画像処理装置4は、その線分または点などの座標データの並びから輪郭線線分の座標データを取得し、輪郭線線分群703を生成する。
図8は、SEMによる観測画像から輪郭線線分群を生成する例を示した図である。画像処理装置4は、観測画像801に対してソーベルフィルタやラプラシアンフィルタなどの微分フィルタを適用し、構造物802の輪郭線情報を強調する。そして、画像処理装置4は、二値化処理により画素値が高い画素を抽出し、細線化を行い、輪郭線線分群803を生成する。このとき、輪郭線線分群803の線分は、その始点と終点との座標データで表現する。
図9は、重心分布画像に輪郭線線分群を重ね合わせ、マッチングスコアを算出する第1の例を示した図である。図9には、輪郭線線分群を2通りの位置に変えて重ね合わせた重心分布画像901,911が示されているが、まず、重心分布画像901を用いて、マッチングスコアを算出する例につい説明する。
図10は、重心分布画像に輪郭線線分群を重ね合わせ、マッチングスコアを算出する第2の例を示した図である。画像処理装置4は、重心分布画像1001の上に輪郭線線分1002,1004,1006,1008を重ね合わせ、輪郭線線分ごとに重心分布画像1001に重なる位置の画素値を得る。すなわち、輪郭線線分1002に対しては画素値1003(a1=1)、輪郭線線分1004に対しては画素値1005(a2=3)、輪郭線線分1006に対しては画素値1007(a3=2)、輪郭線線分1008に対しては画素値1009(a4=2)を得る。
図11は、輪郭線線分群と重心分布画像から生成される等高線画像とのパターンマッチングの例を示した図である。画像処理装置4は、まず、重心分布画像1102を所定の画素値を閾値として二値化し、その二値化画像から輪郭線を抽出し、等高線画像1103,1105,1107を生成する。ここでは、重心分布画像1102に対して高い閾値で二値化することによって、等高線画像1103を生成し、中間の閾値で二値化することによって、等高線画像1105を生成し、低い閾値で二値化することによって、等高線画像1107を生成する。この場合、高い閾値で二値化した等高線画像1103には、小さい矩形1104が生成され、中間の閾値で二値化した等高線画像1105には、中間の大きさの矩形1106が生成され、低い閾値で二値化した等高線画像1107には、大きい矩形1108が作成される。
図12は、重心分布画像どうしでパターンマッチングを行う例を示した図である。本例においては、画像処理装置4は、観測画像1201から重心分布画像1202を生成する。その生成は、図5または図6に示した方法によって行うことができる。また、画像処理装置4は、CAD画像1203から重心分布画像1204を生成する。その生成は、図3または図4に示した方法によって行うことができる。
2 電子線走査制御部
3 観測画像生成部
4 画像処理装置
10 SEM
11 電子銃
12 電子レンズ
13 偏向器
14 電子線
15 試料
16 放出電子
17 電子検出器
18 増幅器
41 塗り分け画像生成部
42 重心分布画像生成部
43 輪郭線線分群生成部
44 マッチングスコア算出部
45 最大スコア位置検出部
46 登録画像記憶部
47 観測画像記憶部
48 表示装置
Claims (15)
- 第1の画像と第2の画像とのパターンマッチングを行う画像処理装置であって、
前記第1の画像に基づき、各画素がその画像に含まれる図形の重心位置からの距離に応じて徐々に減少または増加する画素値を有する画像である重心分布画像を生成する重心分布画像生成手段と、
前記第2の画像に基づき輪郭線線分群を生成する輪郭線線分群生成手段と、
前記重心分布画像と前記輪郭線線分群とに基づきマッチングスコアを算出するマッチングスコア算出手段と、
前記マッチングスコアが最大になる位置を検出する最大スコア位置検出手段と、
を含んで構成されることを特徴とする画像処理装置。 - 第1の画像と第2の画像とのパターンマッチングを行う画像処理装置であって、
前記第1の画像に基づき、各画素がその画像に含まれる図形の重心位置からの距離に応じて徐々に減少または増加する画素値を有する画像である重心分布画像を生成する重心分布画像生成手段と、
前記重心分布画像に基づき複数の等高線パターンからなる等高線画像を生成する等高線画像生成手段と、
前記第2の画像に基づき輪郭線線分群を生成する輪郭線線分群生成手段と、
前記複数の等高線パターンと輪郭線線分群を構成する輪郭線線分とのパターンマッチングを行うパターンマッチング手段と、
を含んで構成されることを特徴とする画像処理装置。 - 第1の画像と第2の画像とのパターンマッチングを行う画像処理装置であって、
前記第1の画像および前記第2の画像のそれぞれに基づき、各画素がそのそれぞれの画像に含まれる図形の重心位置からの距離に応じて徐々に減少または増加する画素値を有する画像である第1の重心分布画像および第2の重心分布画像を生成する重心分布画像生成手段と、
前記第1の重心分布画像と前記第2の重心分布画像とのパターンマッチングを行うパターンマッチング手段と、
を含んで構成されることを特徴とする画像処理装置。 - 前記重心分布画像生成手段が、
前記第1の画像および前記第2の画像の少なくとも一方の画像に基づき塗り分け画像を生成する手段と、
前記生成された塗り分け画像を平滑化する手段と、
を含むことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 前記重心分布画像生成手段が、
前記第1の画像および前記第2の画像の少なくとも一方の画像に基づく露光用マスクを用いて露光シミュレーションを行う露光シミュレーション手段
を含むことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - コンピュータによって第1の画像と第2の画像とのパターンマッチングを行う画像処理方法であって、
前記コンピュータが、
前記第1の画像に基づき、各画素がその画像に含まれる図形の重心位置からの距離に応じて徐々に減少または増加する画素値を有する画像である重心分布画像を生成する重心分布画像生成ステップと、
前記第2の画像に基づき輪郭線線分群を生成する輪郭線線分群生成ステップと、
前記重心分布画像と前記輪郭線線分群とに基づきマッチングスコアを算出するマッチングスコア算出ステップと、
前記マッチングスコアが最大になる位置を検出する最大スコア位置検出ステップと、
を含むステップを実行することを特徴とする画像処理方法。 - コンピュータによって第1の画像と第2の画像とのパターンマッチングを行う画像処理方法であって、
前記コンピュータが
前記第1の画像に基づき、各画素がその画像に含まれる図形の重心位置からの距離に応じて徐々に減少または増加する画素値を有する画像である重心分布画像を生成する重心分布画像生成ステップと、
前記重心分布画像に基づき複数の等高線パターンからなる等高線画像を生成する等高線画像生成ステップと、
前記第2の画像に基づき輪郭線線分群を生成する輪郭線線分群生成ステップと、
前記複数の等高線パターンと輪郭線線分群を構成する輪郭線線分とのパターンマッチングを行うパターンマッチングステップと、
を含むステップを実行することを特徴とする画像処理方法。 - コンピュータによって第1の画像と第2の画像とのパターンマッチングを行う画像処理方法であって、
前記コンピュータが、
前記第1の画像および前記第2の画像のそれぞれに基づき、各画素がそのそれぞれの画像に含まれる図形の重心位置からの距離に応じて徐々に減少または増加する画素値を有する画像である第1の重心分布画像および第2の重心分布画像を生成する重心分布画像生成ステップと、
前記第1の重心分布画像と前記第2の重心分布画像とのパターンマッチングを行うパターンマッチングステップと、
を含むステップを実行することを特徴とする画像処理方法。 - 前記重心分布画像生成ステップは、
前記第1の画像および前記第2の画像の少なくとも一方の画像に基づき塗り分け画像を生成するステップと、
前記生成された塗り分け画像を平滑化するステップと、
を含むことを特徴とする請求項6ないし請求項8のいずれか1項に記載の画像処理方法 - 前記重心分布画像生成ステップは、
前記第1の画像および前記第2の画像の少なくとも一方の画像に基づく露光用マスクを用いて露光シミュレーションを行う露光シミュレーションステップ
を含むことを特徴とする請求項6ないし請求項8のいずれか1項に記載の画像処理方法。 - 電子線の照射部位が試料の所定の領域を走査するように前記電子線を走査制御する電子線走査制御手段と、
前記試料に電子線が照射されたとき、前記試料の前記電子線が照射された部位から放出される電子を検出し、その検出した電子の量に基づき、前記電子線が走査した前記試料の領域の観測画像を生成する観測画像生成手段と、
少なくとも一方を前記観測画像とする第1の画像と第2の画像とのパターンマッチングを行う画像処理手段と、
を備えた走査型電子顕微鏡であって、
前記画像処理手段が、
前記第1の画像に基づき、各画素がその画像に含まれる図形の重心位置からの距離に応じて徐々に減少または増加する画素値を有する画像である重心分布画像を生成する重心分布画像生成手段と、
前記第2の画像に基づき輪郭線線分群を生成する輪郭線線分群生成手段と、
前記重心分布画像と前記輪郭線線分群とに基づきマッチングスコアを算出するマッチングスコア算出手段と、
前記マッチングスコアが最大になる位置を検出する最大スコア位置検出手段と、
を含むことを特徴とする走査型電子顕微鏡。 - 電子線の照射部位が試料の所定の領域を走査するように前記電子線を走査制御する電子線走査制御手段と、
前記試料に電子線が照射されたとき、前記試料の前記電子線が照射された部位から放出される電子を検出し、その検出した電子の量に基づき、前記電子線が走査した前記試料の領域の観測画像を生成する観測画像生成手段と、
少なくとも一方を前記観測画像とする第1の画像と第2の画像とのパターンマッチングを行う画像処理手段と、
を備えた走査型電子顕微鏡であって、
前記画像処理手段が、
前記第1の画像に基づき、各画素がその画像に含まれる図形の重心位置からの距離に応じて徐々に減少または増加する画素値を有する画像である重心分布画像を生成する重心分布画像生成手段と、
前記重心分布画像に基づき複数の等高線パターンからなる等高線画像を生成する等高線画像生成手段と、
前記第2の画像に基づき輪郭線線分群を生成する輪郭線線分群生成手段と、
前記複数の等高線パターンと輪郭線線分群を構成する輪郭線線分とのパターンマッチングを行うパターンマッチング手段と、
を含むことを特徴とする走査型電子顕微鏡。 - 電子線の照射部位が試料の所定の領域を走査するように前記電子線を走査制御する電子線走査制御手段と、
前記試料に電子線が照射されたとき、前記試料の前記電子線が照射された部位から放出される電子を検出し、その検出した電子の量に基づき、前記電子線が走査した前記試料の領域の観測画像を生成する観測画像生成手段と、
少なくとも一方を前記観測画像とする第1の画像と第2の画像とのパターンマッチングを行う画像処理手段と、
を備えた走査型電子顕微鏡であって、
前記画像処理手段が、
前記第1の画像および前記第2の画像のそれぞれに基づき、各画素がそのそれぞれの画像に含まれる図形の重心位置からの距離に応じて徐々に減少または増加する画素値を有する画像である第1の重心分布画像および第2の重心分布画像を生成する重心分布画像生成手段と、
前記第1の重心分布画像と前記第2の重心分布画像とのパターンマッチングを行うパターンマッチング手段と、
を含むことを特徴とする走査型電子顕微鏡。 - 前記重心分布画像生成手段が、
前記第1の画像および前記第2の画像の少なくとも一方の画像に基づき塗り分け画像を生成する手段と、
前記生成された塗り分け画像を平滑化する手段と、
を含むことを特徴とする請求項11ないし請求項13のいずれか1項に記載の走査型電子顕微鏡。 - 前記重心分布画像生成手段が、
前記第1の画像および前記第2の画像の少なくとも一方の画像に基づく露光用マスクを用いて露光シミュレーションを行う露光シミュレーション手段
を含んで構成されることを特徴とする請求項11ないし請求項13のいずれか1項に記載の走査型電子顕微鏡。
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