(57)【要約】【課題】  本発明の課題は微細なパターンが消失してしまう場合でも、正しく、かつ安定的に（誤報と区別して）マッチングできる手法及びそれを実装した検査装置を提供することである。【解決手段】  本発明による検査装置は、通常のテンプレートの他に微細なパターンが消失した状態を模する縮退テンプレートを持ち、複数のテンプレートでマッチングを行い、それぞれのマッチングで得られた候補をマージすることで、実ウェーハ上で微細なパターンが消失している場合においても、正しく、安定的にマッチング位置を得ることができる。【効果】  ＣＡＤデータに存在しているパターンが実ウェーハ上では消失してしまっている場合にも、失敗せず、安定的にマッチングを行うことができる。【選択図】図２５
2010009437.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
探索画像を取得し、該探索画像に対してＣＡＤデータから作成されたテンプレートを用いてテンプレート・マッチングを施す検査装置において、
通常のテンプレートの他に微細なパターンが消失した状態を模する縮退テンプレートを持ち、
複数のテンプレートでマッチングを行い、それぞれのマッチングで得られた候補をマージすることを特徴とする検査装置。
【請求項２】
請求項１の検査装置において、
縮退の程度を判定する臨界膨張度判定部とその結果を受けてマッチングの制御を行う探索制御部を持つことを特徴とする検査装置。
【請求項３】
請求項１の検査装置において、
複数のテンプレートを比較してそれらの異なる度合いを計るテンプレート比較部とその結果を受けてマッチングの制御を行う探索制御部を持つことを特徴とする検査装置。
【請求項４】
請求項１の検査装置において、
過去のマッチングにおける候補の履歴を参照することを特徴とする検査装置。
【請求項５】
請求項１の検査装置において、
膨張度をユーザが設定するインタフェースを有することを特徴とする検査装置。
【請求項６】
請求項２の検査装置において、
縮退度をユーザが設定するインタフェースを有することを特徴とする検査装置。
【請求項７】
請求項４の検査装置において、
履歴の範囲、及びその履歴における最上位候補と第２候補のスコアの差をユーザが設定するインタフェースを有することを特徴とする検査装置。
【請求項８】
探索画像を取得し、該探索画像に対してＣＡＤデータから作成されたテンプレートを用いてテンプレート・マッチングを施す検査方法において、
通常のテンプレートの他に微細なパターンが消失した状態を模する縮退テンプレートを求めること、
複数のテンプレートでマッチングを行い、それぞれのマッチングで得られた候補をマージして、テンプレート・マッチングを行うことを特徴とする検査方法。
【請求項９】
請求項８の検査方法において、
縮退の程度を判定するし、該判定結果からマッチングの制御を行うことを特徴とする検査方法。
【請求項１０】
請求項８の検査方法において、
複数のテンプレートを比較してそれらの異なる度合いを計ること、該比較結果を受けてマッチングの制御を行うことを特徴とする検査方法。
【請求項１１】
請求項８の検査方法において、
過去のマッチングにおける候補の履歴を参照することを特徴とする検査方法。
【請求項１２】
請求項８の検査方法において、
膨張度をユーザが設定することを特徴とする検査方法。
【請求項１３】
請求項９の検査方法において、
縮退度をユーザが設定することを特徴とする検査方法。
【請求項１４】
請求項４の検査方法において、
履歴の範囲、及びその履歴における最上位候補と第２候補のスコアの差をユーザが設定することを特徴とする検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体検査装置などテンプレート・マッチングを行い検査をする装置一般に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、対象画像の中から、与えられた特定の形状（テンプレート）を探索する技術はテンプレート・マッチングとして広く用いられていた。
【０００３】
走査式電子顕微鏡を用いた半導体ウェーハ上のパターンの計測においても、計測位置を求めるためにテンプレート・マッチングが行われている。計測位置の大まかな位置合わせはウェーハを載せたステージの移動によって行われるが、ステージの位置決め精度では電子顕微鏡の高い倍率で撮影された画像上で大きなズレが生じる。このズレを補正して正確な位置での計測を行うためにテンプレート・マッチングが行われる。具体的には計測位置に近いユニークなパターンをテンプレートとして登録して、テンプレートから見た計測位置の相対座標を記憶しておく。撮影した画像から計測位置を求める時は、撮影した画像においてテンプレート・マッチングを行いマッチング位置を求め、そこから記憶しておいた相対座標分移動したところが計測位置となる。
【０００４】
図１は従来の走査式電子顕微鏡におけるテンプレート・マッチングを説明したものである。まず、対象物（ａ）の計測位置を撮影してその中に含まれるユニークなパターンをテンプレートとして登録する。このとき撮影された画像（ｂ）をテンプレート選択画像といい、テンプレート選択画像から選ばれたユニークなパターン（ｃ）をテンプレートという。
【０００５】
次に、別の対象物（ａ′）（（ａ′）は（ａ）と同じウェーハ上の同一パターンを持った別の場所、例えば同じウェーハ上に繰り返し形成されているダイの同一部分であってもよいし、異なるウェーハ上の同一パターンを持った場所でもよい。）を撮影した時に、撮影画像の中からテンプレートとマッチするパターンを探す。この撮影画像（ｂ′）を探索画像という。テンプレート選択画像（ｂ）と探索画像（ｂ′）の間には、ステージの位置決め誤差分のズレがある。このズレをテンプレート・マッチングで補正する。テンプレート・マッチングの結果、テンプレートとの類似度が高い箇所がマッチング位置の候補となるが、これらの候補の中から最もマッチング位置に相応しい箇所が最終的なマッチング位置となる。
【０００６】
しかし、これではマッチングのために実際のウェーハが必要であり、しかも撮影及び諸条件の登録を行うために一時的に走査式電子顕微鏡システムを占有してしまう。そこで、〔特許文献１〕に開示してあるような設計（ＣＡＤ）データを用いたマッチングを行うことが考案された。
【０００７】
図２にＣＡＤデータを用いたマッチングを実現する装置構成を示す。テンプレート登録部はＣＡＤデータからテンプレート画像を作成するテンプレート画像描画部とその画像を保存する通常テンプレート記憶部からなる。マッチング実行部は該画像を用いて探索画像をマッチングしながら探索する画像探索部とマッチングのスコアが高かった（より良くマッチした）位置の情報をスコア順に記憶する候補テーブルからなり、最上位候補の位置をマッチング位置として出力する。
【０００８】
走査式電子顕微鏡を用いた半導体ウェーハ上のパターンの計測では、ＣＡＤデータに対して歪みのあるパターンをテンプレート・マッチングする必要が生じてくる。これは半導体加工の微細化が進み、設計通りにパターンを形成することが難しくなってきているためである。このような場合はテンプレートのパターンと探索画像中の目的のパターンの間に多少歪みがあってもテンプレート・マッチングでこの歪みを許容する必要がある。
【０００９】
ＣＡＤデータは線分による閉図形の集合として構成されているが、テンプレート画像描画部ではこれらの閉図形の輪郭（エッジ）を描画したＣＡＤ画像が作成される。
【００１０】
半導体ウェーハ上のパターンを走査式電子顕微鏡で撮影した探索画像もエッジによって構成されている。
【００１１】
エッジ画像のテンプレート・マッチングにおいてエッジ画像を太らせる（膨張及び平滑化させる）ことでスケーリングなどの歪みを許容し安定したマッチングが図れることが例えば〔非特許文献１〕で開示してある。
【００１２】
また、〔特許文献１〕においてもＣＡＤデータを用いたマッチングにおいてテンプレートと電子顕微鏡で撮影した探索画像のエッジの平滑化が開示してある。
【００１３】
図２のテンプレート画像描画部においてもエッジを太らせる処理が行われる。また、探索画像も予めエッジを抽出して太らせる処理が施された画像であるとする。
【００１４】
【特許文献１】特開２００７−５８１８号公報
【非特許文献１】「輪郭点情報を用いた高速テンプレートマッチングアルゴリズム」電子情報通信学会論文誌Vol.J74-D2 No.10 pp.1419-1427の2.2節
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上述のように、エッジを太らせることである程度歪みを許容したテンプレート・マッチングが出来るが、最近の半導体の微細化により、ＣＡＤデータには存在するがウェーハ上に解像されていないパターンが生じる現象が起きてきた。つまり、あるパターンがテンプレートにはあるが探索画像にはないということが起こりうる。
【００１６】
図３はＣＡＤデータを描画した画像の例である。膨張処理は施されていない。パターンが非常に密な連続領域が存在する。図４は図３のＣＡＤデータに対応した実ウェーハ上のパターンを撮影した探索画像である。この探索画像にはテンプレートには存在するパターンが非常に密な連続領域は解像されていない。この探索画像からエッジを抽出して太らせた画像が図５である。実際のマッチングは図３の画像を太らせた画像をテンプレート、図５の画像を探索画像として行われるが、パターンが非常に密な連続領域の有無が悪影響を及ぼして、本来成功すれば図６のようにマッチするはずであるが、実際は図７のように失敗してしまう。
【００１７】
また、成功した場合でもパターンが非常に密な連続領域の有無が影響してマッチングのスコアが非常に低くなり、誤報（マッチする箇所が存在しないのもかかわらず、異なるパターンの箇所をマッチング位置として出力するケース）と区別できなくなってしまう。
【００１８】
このように微細なパターンが消失してしまう場合にも正しく、安定的にマッチングするには至っていない。
【００１９】
本発明の課題は微細なパターンが消失してしまうような場合でも、正しく、かつ安定的に（誤報と区別して）マッチングできる手法及びその検査装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記課題を解決するために、本発明は探索画像を取得し、該探索画像に対してＣＡＤデータから作成されたテンプレートを用いてテンプレート・マッチングを施す検査装置において、通常のテンプレートの他に微細なパターンが消失した状態を模する縮退テンプレートを持ち、複数のテンプレートでマッチングを行い、それぞれのマッチングで得られた候補をマージすることを特徴とするものである。
【００２１】
更に、本発明は検査装置において、縮退の程度を判定する臨界膨張度判定部とその結果を受けてマッチングの制御を行う探索制御部を持つことを特徴とするものである。
【００２２】
更に、本発明は検査装置において、複数のテンプレートを比較してそれらの異なる度合いを計るテンプレート比較部とその結果を受けてマッチングの制御を行う探索制御部を持つことを特徴とするものである。
【００２３】
更に、本発明は検査装置において、過去のマッチングにおける候補の履歴を参照することを特徴とするものである。
【００２４】
更に、本発明は検査装置において、膨張度をユーザが設定するインタフェースを有することを特徴とするものである。
【００２５】
更に、本発明は検査装置において、縮退度をユーザが設定するインタフェースを有することを特徴とするものである。
【００２６】
更に、本発明は検査装置において、履歴の範囲、及びその履歴における最上位候補と第２候補のスコアの差をユーザが設定するインタフェースを有することを特徴とするものである。
【００２７】
また、上記課題を解決するために、本発明は探索画像を取得し、該探索画像に対してＣＡＤデータから作成されたテンプレートを用いてテンプレート・マッチングを施す検査方法において、通常のテンプレートの他に微細なパターンが消失した状態を模する縮退テンプレートを求めること、複数のテンプレートでマッチングを行い、それぞれのマッチングで得られた候補をマージして、テンプレート・マッチングを行うことを特徴とするものである。
【００２８】
更に、本発明は検査方法において、縮退の程度を判定するし、該判定結果からマッチングの制御を行うことを特徴とするものである。
【００２９】
更に、本発明は検査方法において、複数のテンプレートを比較してそれらの異なる度合いを計ること、該比較結果を受けてマッチングの制御を行うことを特徴とするものである。
【００３０】
更に、本発明は検査方法において、過去のマッチングにおける候補の履歴を参照することを特徴とするものである。
【００３１】
更に、本発明は検査方法において、膨張度をユーザが設定することを特徴とするものである。
【００３２】
更に、本発明は検査方法において、縮退度をユーザが設定することを特徴とするものである。
【００３３】
更に、本発明は検査方法において、履歴の範囲、及びその履歴における最上位候補と第２候補のスコアの差をユーザが設定することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の検査装置、又は検査方法によれば、通常のテンプレートの他に微細なパターンが消失した状態を模する縮退テンプレートを持ち、複数のテンプレートでマッチングを行い、それぞれのマッチングで得られた候補をマージすることで、実ウェーハ上で微細なパターンが消失している場合においても、正しく、安定的にマッチング位置を得ることを実現したものである。
【００３５】
また、縮退の程度を判定する臨界膨張度判定を行い、その結果を受けてマッチングの制御を行うことで、予めどれ位の微細なパターンが消失するかが分かっていない場合においても、自動的に最適な度合いの縮退を施した最適数のテンプレートでマッチングを行うことを実現したものである。
【００３６】
また、複数のテンプレートを比較してそれらの異なる度合いを計るテンプレート比較を行い、その結果を受けてマッチングの制御を行うことで、不要なマッチングを避けることを実現したものである。
【００３７】
また、過去のマッチングにおける候補の履歴を参照することで、不要なマッチングを避けることを実現したものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。
【００３９】
図８は本発明に係わる画像処理方法の１つの実施例を示している。
【００４０】
テンプレート登録部のテンプレート画像描画部にＣＤＡデータが入力される。テンプレート画像描画部はＣＡＤデータに含まれる閉図形のエッジを描画して、その画像をテンプレート縮退処理部に出力すると共に、その画像に対してエッジを太らせる処理を施した画像を通常テンプレート記憶部に出力して、通常テンプレート記憶部はこれを格納する。
【００４１】
テンプレート縮退処理部はテンプレート画像描画部から受け取った画像に対して、微細なパターンを消す縮退処理を行って縮退テンプレート記憶部に出力し、縮退テンプレート記憶部はこれを格納する。
【００４２】
画像探索部は各テンプレート記憶部に格納されたテンプレートを用いて、カメラや電子顕微鏡などで撮影された画像、或いはそれを一旦保存しておいた画像に対して予めエッジ抽出及びエッジを太らせる処理を施した探索画像としてテンプレート・マッチングを行い、その結果（マッチング候補の位置とスコア）を通常テンプレートにおける候補テーブル、及び縮退テンプレートにおける候補テーブルに出力し、各候補テーブルはそれを格納する。候補テーブルマージ部は各候補テーブルの候補情報をマージして、最大スコアの候補のマッチング位置を出力する。
【００４３】
図９はテンプレート登録部の処理動作を示している。（ａ）の画像はテンプレート画像描画部でＣＡＤデータに含まれる閉図形のエッジを描画したものの一例で、これがテンプレート縮退処理部に出力される。（ｂ）は（ａ）に対してエッジを太らせる処理を施したものでこれが通常テンプレート記憶部に格納される。（ｃ）以降の画像の作成はテンプレート縮退処理部で行われる。（ｃ）は（ａ）をある膨張度で膨張させたものである。（ｄ）は（ｃ）を同じ膨張度で収縮させたものである。（ｅ）は（ｃ）に対してエッジ抽出したものである。（ｆ）は（ｅ）を上記膨張度で膨張させたものである。（ｇ）は（ｄ）と（ｆ）のＡＮＤを取った処理を表している。この結果が（ｈ）である。つまり（ｄ）と（ｆ）共に白の画素が（ｈ）で白となる。（ｈ）では（ａ）にあった密集パターンが縮退している。最後にこの縮退テンプレート（ｈ）に対して、エッジを太らせる処理を行い、縮退テンプレート記憶部に格納する。この最後のエッジを太らせる処理はパターンを縮退させるためではなく、歪みを許容するための処理である。よってガウシャンなどの平滑化でも構わないし、異なる膨張度の膨張処理でも構わない。
【００４４】
次にマッチング実行部が行うテンプレート・マッチングについて図１０を用いて説明する。（１）が探索画像を（２）がテンプレート（参照画像）を表している。テンプレート・マッチングとは探索画像中でテンプレートと同じ部分を検出する処理である。具体的には、例えば探索画像にテンプレートをずらしながら重ね合わせて正規化相関を計算して、最も高い相関値が得られた場所をテンプレートと同じパターンを持った場所と判断する、といった処理が挙げられる。
【００４５】
ＣＤ−ＳＥＭは半導体ウェーハ上の特定箇所を走査式電子顕微鏡を用いて測長する検査装置であるが、測長すべきウェーハ上の箇所を特定するために、測長箇所の付近でユニークなパターンを持つ部分をテンプレートとして登録しておき、測長時はテンプレート・マッチングで得られた座標を基に測長箇所を特定するということが行われる。図１０の場合には（３）のａの位置でテンプレートと同じパターンを持っている。また、同じパターンではないが次に相関値が高くなるところは（４）のｂ，ｃ，ｄ，ｅの４箇所である。更に、その次に相関値が高くなるのは（５）のｆ，ｇである。それ以外の場所では相関は殆どなく、相関値は０に近い値となる。
【００４６】
（６）は正規化相関マップといって座標ごとの相関値を画素値とする画像である。ａにおいて値ａ′を取りこれは１に近い値となる。ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇでも値ｂ′，ｃ′，ｄ′，ｅ′，ｆ′，ｇ′を取るが、これはａ′に比べたら低い値となる。相関値をスコアとすると、ａが最大スコアの最上位候補となりｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇはこれに次ぐ候補となる。これらは候補テーブルに登録される。
【００４７】
図１０の場合は探索画像がテンプレートより大きい例を示したが、マッチングでは探索画像のテンプレートに対する相対位置が分かれば良いだけなので、大きさは逆でも構わない。サーチ（探索）の処理はテンプレートと探索画像を入れ替えたのと同じである。
【００４８】
図１１は正規化相関マップからマッチング位置を決定する一例を挙げている。横軸はｘ−ｙ座標、縦軸は相関値を表している。最も相関値が大きいところがテンプレートと最もよくマッチングした位置である。相関値の最大値ｖ１が所定の閾値ｔｈ１よりも小さくなっている場合はテンプレートと一致する箇所はなかったと考えるのが妥当である。しかしパターンの消失が生じている場合はマッチングの正解位置であっても相関値が低くなり、一致する箇所がない場合との区別が出来なくなる。また、２番目に大きい相関値ｖ２とｖ１の差ｖ１−ｖ２が所定の閾値ｔｈ２よりも小さくなっている場合は、ノイズなどの影響で正解位置の相関値が次候補と逆転している可能性が高いと考えられるが、パターンが消失している場合は、正解位置の相関値が下がるため、他の候補の相関値との差がなくなりマッチングに失敗する場合が多い。そのためにパターンが消失している場合には消失したパターンに対応したテンプレートを作成して、正解位置での相関値を高くキープすることで失敗や誤報との混同が避けられる。
【００４９】
次に縮退テンプレートの作成方法について詳細に説明する。
【００５０】
図１２はＣＡＤデータを描画した画像に対して膨張を施したものである。（ａ）がＣＡＤデータを描画した画像とする。これに各膨張度の違いに応じた膨張フィルタをしたものが（ｂ）〜（ｄ）になる。
【００５１】
膨張フィルタについて図１３を用いて説明する。膨張フィルタには正方形のフィルタ領域（カーネル）があり中心の画素が注目画素である。図１３では５×５の正方形の領域がカーネルとなっている。現在の注目画素に対してカーネル内に白画素が１つでもあれば注目画素を新たに白とする。ここで膨張度とは注目画素からカーネル最外周の画素まで何画素あるかの値を示している。計算式としては
（カーネルサイズ−１）／２
となる。
【００５２】
図１３の場合はカーネルサイズが５なので膨張度は２となる。
【００５３】
図１２では（ａ）に対して（ｂ）は膨張度１、（ｃ）は膨張度２、（ｄ）は膨張度３の膨張フィルタを施したものである。
【００５４】
図１４は図１２の各膨張画像に対して、同じ膨張度の収縮フィルタを施したものである。
【００５５】
収縮フィルタについても図１３を用いて説明する。収縮フィルタの場合は現在の注目画素に対してフィルタ領域に黒画素が１つでもあれば注目画素を新たに黒とする。収縮の場合は膨張度ではなく収縮度とでも表現すべきであろうが、簡単のためここではどちらにも膨張度という言葉を使用する。
【００５６】
図１４の（ａ）〜（ｄ）は図１２の（ａ）〜（ｄ）の夫々に対して、膨張時と同じ膨張度で収縮フィルタを施したものである。図１２（ｄ）と図１４の（ｄ）を比較すると膨張時に周りのパターンとくっついてしまったパターンは収縮しても元には戻らず、大きな領域を構成するが、くっつかなかった所は元に戻ることが分かる。この場合はくし型の微細なパターンは膨張度２までは縮退しなかったが、膨張度３で縮退してしまった。縮退した部分は図１４では白い領域となっている。
【００５７】
図１５は図１２のそれぞれの画像に対してエッジ抽出を施したものである。ここではエッジ抽出としてソーベルフィルタを施している。但しソーベルフィルタを施した場合、画素値が２値とはならないが黒以外は全て白として２値にしている。これを見ると膨張３で縮退していた（ｄ）のエッジ画像はそれより小さい膨張度の（ａ）〜（ｃ）に比べて白画素が非常に少ないことが分かる。（ｄ）では縮退した微細パターンの部分が黒くなっている。
【００５８】
図１６は図１５の夫々に対して膨張度０〜３の膨張フィルタを施したものである。図１６は縮退している部分が黒で表される縮退マスク情報となっている。
【００５９】
図１４の（ａ）〜（ｄ）に対して、図１６の（ａ）〜（ｄ）をマスクとして施す、つまり共に白の画素のみ新たに白とするような処理（ＡＮＤ）を施すと膨張度２までは現画像の図１２の（ａ）に戻るが、膨張度３で縮退してしまった微細なくし型の部分はくし型には戻らず図９の（ｈ）のように縮退領域の輪郭が残る形となっている。
【００６０】
図１７の（ａ）〜（ｄ）は図１２の（ａ）〜（ｄ）に対して別の形のエッジ抽出フィルタを施したものである。このフィルタを図１８で説明する。このフィルタは注目画素をカーネルの中心持つ３×３画素サイズの正方形のフィルタで、注目画素が白で注目画素以外に少なくとも１つ黒画素が存在する時のみ注目画素を新たに白とし、それ以外は黒とするというものである。
【００６１】
図１５のソーベルフィルタの時とは形状が違うが、図１７の（ａ）〜（ｄ）に膨張度０〜３の膨張フィルタを施した図１９の（ａ）〜（ｄ）も縮退している部分が黒で表される縮退マスク情報となっている。
【００６２】
図１４の（ａ）〜（ｄ）に対して、図１９の（ａ）〜（ｄ）をマスクとして施す、つまり共に白の画素のみ新たに白とするような処理（ＡＮＤ）を施した場合も図１６の時と同様に膨張度２までは現画像の図１２の（ａ）に戻るが、膨張度３で縮退してしまった微細なくし型の部分はくし型には戻らず図９の（ｈ）のように縮退領域の輪郭が残る形となっている。
【００６３】
図１５や図１７では膨張度が大きくなり縮退が起こると白画素の数が急激に減少している。図２０は膨張度によるエッジ抽出画像の白画素数の推移を表している。
【００６４】
また、図１４の膨張後の収縮画像を見ると、膨張度が大きくなり縮退が起こると白画素の数が急激に増加している。図２１は膨張度による膨張後の収縮画像の白画素数の推移を表している。
【００６５】
ある微細なパターンの領域で縮退がはじめて起こる時の膨張度を臨界膨張度と呼ぶことにすると、この場合は膨張度３が臨界膨張度ということになる。縮退テンプレートを作成する際には、この臨界膨張度以上の膨張度で膨張及び収縮を施さなければ通常のテンプレートとの差異が現れない。テンプレートを作成する際の膨張度はシステム内で固定にしても良いが、外部から与えることが出来るようなインタフェースを用意しておくと汎用性が高まる。また、図２０及び図２１の画素数の変化を見て白画素数が何割変化したら臨界膨張度を超えたとみなすというように自動で膨張度を設定することも出来る。
【００６６】
図２２及び図２３は実際の半導体パターンのＣＡＤデータを用いて縮退テンプレートを作成した例である。（ａ）はＣＡＤデータを描画して膨張させた画像、（ｂ）はそれを同じ膨張度で収縮させた画像、（ｃ）は（ａ）に対してソーベルフィルタを施した画像、（ｄ）は（ｃ）を同じ膨張度で膨張させた画像、（ｅ）は（ｂ）と（ｄ）をＡＮＤした画像、（ｆ）は歪みを許容するために（ｅ）を膨張度１で膨張させた画像である。図２２と図２３が違うのは図２２が膨張度１であるのに対して図２３は膨張度２であるところである。
【００６７】
それぞれの縮退テンプレートを比較してみると膨張度１くし型の微細なパターンは縮退しているが、膨張度２にした時も規模は小さいが更に幾つかの箇所で縮退が生じていることが分かる。実際のパターンでは同じくし型でも密度が異なるパターンが近くに存在することも考えられる。
【００６８】
図２１に示した白画素数の変化も、実際には単一の臨界膨張度を持つのではなく、図２４のように複数の臨界膨張度を持つのが一般的である。
【００６９】
図２５はこのように複数の臨界膨張度を持つ場合に対応した別の実施例である。
【００７０】
図８の装置が縮退テンプレートの処理系統を１系統しか持っていないのに対し、図２５の装置は縮退テンプレートの処理系統を２系統持っている。このように縮退テンプレートの処理系統を複数系統持つことで複数の臨界膨張度に対応することが出来る。縮退テンプレートの処理系統を何系統使用するかは固定でも構わないが、外部から与えることが出来るようなインタフェースを用意しておくと汎用性が高まる。
【００７１】
図２６はテンプレート登録部に臨界膨張度判定部をマッチング実行部に探索制御部を有した別の実施例である。臨界膨張度判定部は図２４等の画素数の変化によって、縮退テンプレートの処理系統を何系統使用するのが効率が良いか、それぞれの系統にはどの膨張度を設定すると最適かを判定してそれぞれの系統に対して使用／不使用、及びそれぞれの膨張度を設定する。それと同時に探索制御部に対してどの系統が使われているかを通知して不必要な系統でのマッチングは行わない。また使われていない候補テーブルもマージしない。
【００７２】
このような最適化は図２０などのグラフを利用し、膨張度を画素数でクラスタリングすることで行うことができる。使用できる最大リソースの縮退テンプレートの処理系統数で実行したい場合や、ユーザが指定した系統数で実行したいなど固定のｋ系統で実行する場合にはｋ平均法を使って膨張度をクラスタリングしてそれぞれのクラスタの代表値の膨張度を各系統に設定すればよい。
【００７３】
また、クラスタ内の距離の閾値を設けて制限付きのクラスタリングを行うこともできる。余った系統が出た場合はその系統は不使用とすることもできる。
【００７４】
図２７はテンプレート登録部にテンプレート比較部を有した別の実施例である。テンプレート記憶部に格納されているテンプレートが互いに大きな差異がない場合は、それらでマッチングを行った結果も同様になることが予想されるため、テンプレート比較部は各テンプレート記憶部に格納されているテンプレートを比較して差異がない場合は使用するテンプレートの数を減らすべく、探索制御部に使用する系統を伝え、不必要なマッチングを減らす。
【００７５】
図２８は探索制御部が候補テーブルマージ部によってマージされた候補の過去の履歴を参照して、不必要なマッチング処理を削減する別の実施例である。これまで継続的にある系統のマッチング候補が常に最上位となっていれば、そのプロセスで最適な膨張度が特定できる。どれ位継続されれば最適とみなすか、或いはどれ位第２候補と差があればよいかなども、固定としてもよいが外部から与えることが出来るようなインタフェースを用意しておくと汎用性が高まる。
【００７６】
これまで、ＣＡＤデータの輪郭（エッジ）を描画した画像を基に縮退テンプレートを作成する説明を行ってきたが、ＣＡＤデータに含まれる閉図形を塗り潰した画像を基に縮退テンプレートを作成することも可能である。図２９と図３０はこのような塗り潰し画像を基に縮退テンプレートを作成する方法を示している。図２９と図３０は黒と白の配置が逆になっている。（ａ）は塗り潰しを行った画像、（ｂ）はそれにある膨張度で膨張を施したもの、（ｃ）は同じ膨張度で（ｂ）に収縮を施したもの、（ｄ）は図１８で示したエッジ抽出フィルタでエッジを抽出したものである。このように白と黒の配置を替えることで高密度なパターンの連続領域の輪郭部が現れる場合と現れない場合が起こる。ＣＡＤデータのエッジを描画した画像を基にした場合は常にこの輪郭が現れるため、図４に示したようなくし型の連続領域の輪郭が現れないようなパターンに対して使用する場合は、塗り潰し画像を基にした方がより適切な場合がある。
【００７７】
また、塗り分けの白黒の配置が異なったものを、別系統で処理させることも可能である。
【００７８】
尚、ここまで主にテンプレート・マッチングを行う装置について説明してきたが検査／計測システム全体としては特開２００７−５８１８号公報に開示してあるものと同様であり、このシステム全体を適用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、半導体検査装置などテンプレート・マッチングを行い検査を行う装置一般に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】従来の走査式電子顕微鏡におけるテンプレート・マッチングの説明図。
【図２】ＣＡＤデータを用いたマッチングを実現する装置構成例。
【図３】ＣＡＤデータを描画した画像例。
【図４】実ウェーハ上のパターンを撮影した探索画像。
【図５】探索画像からエッジを抽出して太らせた画像。
【図６】マッチング結果図（成功例）。
【図７】マッチング結果図（失敗例）。
【図８】本発明に係わる画像処理方法の１つの実施例。
【図９】テンプレート登録部の処理動作を示した図。
【図１０】テンプレート・マッチングの説明図。
【図１１】正規化相関マップからマッチング位置を決定する一例。
【図１２】ＣＡＤデータを描画した画像の膨張例。
【図１３】膨張フィルタを施した例。
【図１４】収縮フィルタを施した例。
【図１５】画像に対してエッジ抽出を施した例。
【図１６】膨張フィルタを施した例。
【図１７】エッジ抽出フィルタを施した例。
【図１８】エッジ抽出フィルタの説明図。
【図１９】膨張フィルタを施した例。
【図２０】膨張度によるエッジ抽出画像の白画素数の推移例。
【図２１】膨張度による膨張後の収縮画像の白画素数の推移例。
【図２２】実際の半導体パターンのＣＡＤデータを用いて縮退テンプレートを作成した例。
【図２３】実際の半導体パターンのＣＡＤデータを用いて縮退テンプレートを作成した例。
【図２４】複数の臨界膨張度を持つ例。
【図２５】別の実施例。
【図２６】別の実施例。
【図２７】テンプレート登録部にテンプレート比較部を有した別の実施例。
【図２８】不必要なマッチング処理を削減した実施例。
【図２９】ＣＡＤデータに含まれる閉図形の画像を基に縮退テンプレートを作成した例。
【図３０】ＣＡＤデータに含まれる閉図形の画像を基に縮退テンプレートを作成した例。
【図１】
2010009437.tif 000003
【図２】
2010009437.tif 000004
【図３】
2010009437.tif 000005
【図４】
2010009437.tif 000006
【図５】
2010009437.tif 000007
【図６】
2010009437.tif 000008
【図７】
2010009437.tif 000009
【図８】
2010009437.tif 000010
【図９】
2010009437.tif 000011
【図１０】
2010009437.tif 000012
【図１１】
2010009437.tif 000013
【図１２】
2010009437.tif 000014
【図１３】
2010009437.tif 000015
【図１４】
2010009437.tif 000016
【図１５】
2010009437.tif 000017
【図１６】
2010009437.tif 000018
【図１７】
2010009437.tif 000019
【図１８】
2010009437.tif 000020
【図１９】
2010009437.tif 000021
【図２０】
2010009437.tif 000022
【図２１】
2010009437.tif 000023
【図２２】
2010009437.tif 000024
【図２３】
2010009437.tif 000025
【図２４】
2010009437.tif 000026
【図２５】
2010009437.tif 000027
【図２６】
2010009437.tif 000028
【図２７】
2010009437.tif 000029
【図２８】
2010009437.tif 000030
【図２９】
2010009437.tif 000031
【図３０】
2010009437.tif 000032