(57)【要約】【課題】エッジを検出するための精密なシステム、方法、及びコンピュータ可読媒体を提供するニーズが高まっている。【解決手段】パターンのパラメータを検出するためのシステム、非一時的コンピュータ可読媒体、及び方法であって、本方法は、荷電粒子ビームを用いてパターンを走査することによって生成されるパターン画像を取得する段階と、画像を処理してエッジ強調画像を提供する段階と、エッジ強調画像を処理してパターンのパラメータを決定する段階とを含み、画像を処理する段階は、画像の最初のｎ個（ｎ＞２）のスペクトル成分の総エネルギーを計算する段階を含む。【選択図】図１２
2014183306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターンのパラメータを検出する方法であって、
荷電粒子ビームを用いてパターンを走査することによって前記パターンの画像を取得する段階と、
前記画像を処理して、エッジ強調画像を提供する段階と、
前記エッジ強調画像を更に処理して前記パターンのパラメータを決定する段階と、
を含み、
前記エッジ強調画像を提供する段階は、前記画像の最初のｎ個のスペクトル成分の総エネルギーを計算する段階を含み、ｎは２を超えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記画像にスペクトル関数を適用して前記総エネルギーを計算する段階を更に含み、前記スペクトル関数は、前記荷電粒子ビームにおける荷電粒子の分布に応じて選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記スペクトル関数は、離散直交関数である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記計算する段階は、前記画像にｎ次の多項式フィルタを適用する段階を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記パターンの前記エッジの主方向を見出す段階を更に含み、前記ｎ次の多項式フィルタを適用する段階は主方向に応答する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ｎ次の多項式フィルタは、一次からｎ次までのｎ個の直交多項式の組み合わせを備える、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記ｎ次の多項式フィルタは、一次からｎ次までのｎ個の正規直交多項式の組み合わせを備える、請求項４に記載の方法。
【請求項８】
前記更なる処理は、前記パターンエッジの主方向に応答する動的計画法処理を適用することによって、前記エッジ強調画像の経路を検出する段階を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記更なる処理は、
動的計画法処理を適用することによって最適経路を見出す段階と、
次の最適経路を見出す前に前記最適経路の影響を緩和する段階と、
を繰り返すことによって、前記エッジ強調画像の経路を検出する段階を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記更なる処理は、各経路に関連するスコアに従って経路をクラスタ化する段階と、最低のスコアクラスタに属する経路を無視する段階とを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
荷電粒子ビームを用いて前記パターンを走査することによって、複数の線を備えるパターン画像を取得する段階を更に含み、前記複数の線のうちの少なくとも１つの幅は、前記荷電粒子ビームの幅よりも小さい、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
荷電粒子ビームを用いてパターンを走査することによって生成されるパターン画像を取得する段階と、
前記画像を処理してエッジ強調画像を提供する段階であって、前記処理が前記画像の最初のｎ個のスペクトル成分の総エネルギーを計算する段階を含み、ｎは２を超える段階と、
前記エッジ強調画像を更に処理して、前記パターンのパラメータを決定する段階と、
を実行するための命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１３】
荷電粒子ビームを用いてパターンを走査することによって生成されるパターンの画像を記憶するように配置されるメモリモジュールと、
前記画像の最初のｎ個のスペクトル成分の総エネルギーを計算することによって、前記画像を処理してエッジ強調画像を提供するように構成され、ｎは２を超える、エッジ強調回路と、
前記エッジ強調画像を処理して前記パターンのパラメータを決定するように構成される検出回路と、
を備えるシステム。
【請求項１４】
前記検出回路は、前記エッジ強調画像の経路を検出することによって、前記パターンのエッジを見出すように構成される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
パターンのエッジを検出する方法であって、
エッジが主方向を有する前記パターンの画像を取得する段階と、
前記画像にエッジ強調操作を行ってエッジ強調画像を提供する段階と、
（ａ）動的計画法処理を適用することによって最適経路を見出す段階と、（ｂ）次の最適経路を見出す前に前記最適経路の影響を緩和する段階と、を繰り返すことによって、前記エッジ強調画像の経路を検出する段階と、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターンエッジを検出するためのシステム、方法、及びコンピュータ可読媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィーにおいて、臨界寸法（ＣＤ）は、ウェハ上にパターニングされる最小の特徴要素寸法又は隣接する形状間の最小距離である。特徴要素とは、線分、矩形、楕円、又は、例えば、垂直、水平等の任意の方向性を有する他の形状とすることができる。
【０００３】
臨界寸法走査型電子顕微鏡（ＣＤ−ＳＥＭ）は、かかる特徴要素を含むウェハ領域を電子ビームで走査してＳＥＭ画像を提供することにより、かかる特徴要素の臨界寸法を測定するために使用される。その場合、ＳＥＭ画像は、特徴要素のエッジを検出してこれらのエッジ間の距離を検出するために、エッジ検出処理を適用して処理される。
【０００４】
多くの従来のエッジ検出処理は、電子ビームが走査される線幅よりも狭いので、生成される相互作用による体積寸法は、各線が２つの明瞭なエッジによって表される必要があるという仮定に基づいている。
【０００５】
最新の製造プロセスは特徴要素寸法を縮小するように管理されており、電子ビームは、もはや走査される線幅よりもさほど狭くない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
エッジを検出するための精密なシステム、方法、及びコンピュータ可読媒体を提供するニーズが高まっている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施形態によれば、パターンのパラメータを検出する方法が提供され、本方法は、荷電粒子ビームを用いてパターンを走査することによって生成されるパターンの画像を取得する段階と、画像を処理してエッジ強調画像を提供する段階であって、該画像の処理は画像の最初のｎのスペクトル成分の総エネルギーを計算する段階を含み、ｎは２を超える段階と、更に、エッジ強調画像を処理してパターンのパラメータを決定する段階と、を含むことができる。
【０００８】
本方法は、画像にスペクトル関数を適用して総エネルギーを計算する段階を含むことができ、スペクトル関数は荷電粒子ビームの荷電粒子の分布に応じて選択される。スペクトル関数は、離散正規直交関数とすることができる。
【０００９】
計算する段階は、画像にｎ次の多項式フィルタを適用する段階を含むことができる。
【００１０】
本方法は、パターンエッジの主方向を見出す段階を含むことができ、ｎ次の多項式フィルタを適用する段階は主方向に応答する。
【００１１】
本方法は、主方向に対して略垂直な方向にｎ次の多項式フィルタを適用する段階を含むことができる。
【００１２】
本方法は、主方向に対して略平行な方向に平均化関数を適用する段階を含むことができる。
【００１３】
ｎ次の多項式フィルタは、一次からｎ次までのｎ個の直交又は正規直交多項式の組み合わせを含むことができる。
【００１４】
本方法は、パターンエッジの主方向に応答する動的計画法処理を適用することによって、エッジ強調画像の経路を検出する段階を含むことができる。
【００１５】
本方法は、動的計画法処理を適用することにより最適経路を見出す段階、及び次の最適経路を見出す前に最適経路の影響を緩和する段階を繰り返すことによって、エッジ強調画像の経路を検出する段階を含むことができる。
【００１６】
本方法は、各経路に関連するスコアに応じて経路をクラスタ化する段階と、最低のスコアクラスタに属する経路を無視する段階とを含むことができる。
【００１７】
経路のクラスタ化は、同じクラスタに属する経路の何らかのスコアの間の最大差分が、別のクラスタに属する経路のスコアの間の何らかの差分よりも小さいように、経路をクラスタ化する段階を含むことができる。
【００１８】
本方法は、荷電粒子ビームを用いてパターンを走査することによって複数の線を含むパターンの画像を取得する段階を含むことができ、複数の線のうち少なくとも１つの幅は荷電粒子ビームの幅よりも小さい。
【００１９】
荷電粒子ビームを用いてパターンを走査することによって生成されるパターンの画像を取得し、画像を処理してエッジ強調画像を提供し、該画像処理は画像の最初のｎ（ｎ＞２）のスペクトル成分の総エネルギーを計算することを含み、更に、エッジ強調画像を処理してパターンのパラメータを決定するための命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体を備えることができる。本方法は、エッジ強調画像で経路を検出することによってパターンのエッジを見出すことを含むことができる。
【００２０】
非一時的コンピュータ可読媒体は、荷電粒子ビームを用いてパターンを走査することによって生成されるパターンの画像を取得し、画像を処理してエッジ強調画像を提供し、該画像処理は画像の最初のｎ（ｎ＞２）のスペクトル成分の総エネルギーを計算することを含み、更に、エッジ強調画像を処理してパターンのパラメータを決定するための命令を記憶する。
【００２１】
計算は、画像にｎ次の多項式フィルタを適用することを含むことができる。
【００２２】
非一時的コンピュータ可読媒体は、パターンエッジの主方向を見出すための命令を記憶することができ、ｎ次の多項式フィルタを適用することは主方向に応答する。
【００２３】
非一時的コンピュータ可読媒体は、主方向に対して略垂直な方向にｎ次の多項式フィルタを適用するための命令を含むことができる。
【００２４】
非一時的コンピュータ可読媒体は、主方向に対して略平行な方向に平均化関数を適用するための命令を含むことができる。
【００２５】
ｎ次の多項式フィルタは、一次からｎ次までのｎ個の直交又は正規直交多項式の組み合わせを含むことができる。
【００２６】
非一時的コンピュータ可読媒体は、パターンエッジの主方向に応答する動的計画法処理を適用することによって、エッジ強調画像の経路を検出するための命令を含むことができる。
【００２７】
非一時的コンピュータ可読媒体は、動的計画法処理を適用することによって最適経路を見出して、次の最適経路を見出す前に最適経路の影響を緩和することを繰り返すことによって、エッジ強調画像の経路を検出するための命令を含むことができる。
【００２８】
非一時的コンピュータ可読媒体は、各経路に関連するスコアに応じて経路をクラスタ化すること、及び最低のスコアクラスタに属する経路を無視することのための命令を含むことができる。
【００２９】
経路のクラスタ化は、同じクラスタに属する経路の何らかのスコアの間の最大差分が、別のクラスタに属する経路のスコアの間の何らかの差分よりも小さいように、経路をクラスタ化することを含むことができる。
【００３０】
非一時的コンピュータ可読媒体は、荷電粒子ビームを用いてパターンを走査することによって複数の線を含むパターンの画像を取得するための命令を含むことができ、複数の線のうちの少なくとも１つの幅は、荷電粒子ビームの幅よりも小さい。
【００３１】
荷電粒子ビームを用いてパターンを走査することによって生成されるパターンの画像を記憶するように構成されるメモリモジュールと、画像の最初のｎ個（ｎ＞２）のスペクトル成分の総エネルギーを計算することによって画像を処理してエッジ強調画像を提供するように構成されるエッジ強調回路と、エッジ強調画像を処理してパターンのパラメータを決定するように配置された検出回路とを含むことのできるシステムを提供する。検出回路は、エッジ強調画像で経路を検出することによってパターンのエッジを見出すように構成することができる。
【００３２】
本システムは、画像にスペクトル関数を適用して総エネルギーを計算するように構成することができ、スペクトル関数は荷電粒子ビームの荷電粒子の分布に応じて選択される。スペクトル関数は、離散正規直交関数とすることができる。
【００３３】
計算は、画像にｎ次の多項式フィルタを適用することを含むことができる。
【００３４】
本システムは、パターンエッジの主方向を見出すように構成することができ、ｎ次の多項式フィルタを適用することは主方向に応答する。
【００３５】
本システムは、主方向に対して略垂直な方向にｎ次の多項式フィルタを適用するように構成することができる。
【００３６】
本システムは、主方向に対して略平行な方向に平均化関数を適用するように構成することができる。
【００３７】
ｎ次の多項式フィルタは、一次からｎ次までのｎの直交又は正規直交多項式の組み合わせを含むことができる
【００３８】
本システムは、パターンエッジの主方向に応答する動的計画法処理を適用することにより、エッジ強調画像の経路を検出するように構成することができる。
【００３９】
本システムは、動的計画法処理を適用することにより最適経路を見出して、次の最適経路を見出す前に最適経路の影響を緩和することを繰り返すことによって、エッジ強調画像の経路を検出するように構成することができる。
【００４０】
本システムは、各経路に関連するスコアに応じて経路をクラスタ化して、最低のスコアクラスタに属する経路を無視するように構成することができる。
【００４１】
経路のクラスタ化は、同じクラスタに属する経路の何らかのスコアの間の最大差分が、別のクラスタに属する経路のスコアの間の何らかの差分よりも小さいように、経路をクラスタ化することを含むことができる。
【００４２】
本システムは、荷電粒子ビームを用いてパターンを走査することによって複数の線を含むパターンの画像を取得するように構成することができ、複数の線のうちの少なくとも１つの幅は、荷電粒子ビームの幅よりも小さい。
【００４３】
パターンのエッジを検出する方法を提供することができ、本方法は、パターンのエッジが主方向を有するようなパターン画像を取得する段階と、該画像にエッジ強調操作を行ってエッジ強調画像を提供する段階と、（ａ）動的計画法処理を適用することにより最適の経路を見出して、（ｂ）次の最適の経路を見出す前に最適の経路の影響を緩和することを繰り返して、エッジ強調画像の経路を検出する段階とを含むことができる。
【００４４】
パターンのエッジが主方向を有するパターン画像を取得し、該画像にエッジ強調操作を行ってエッジ強調画像を提供し、（ａ）動的計画法処理を適用することによって最適経路を見出し、及び（ｂ）次の最適経路を見出す前に最適経路の影響を緩和することを繰り返して、エッジ強調画像の経路を検出するための命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体を提供することができる。
【００４５】
パターンのエッジが主方向を有するパターン画像を取得し、エッジ強調回路によって該画像にエッジ強調操作を行ってエッジ強調画像を提供し、（ａ）動的計画法処理を適用することにより最適経路を見出し、及び（ｂ）次の最適経路を見出す前に最適経路の影響を緩和することを繰り返して、エッジ強調画像の経路を検出するように構成されるシステムを提供することができる。
【００４６】
本発明と見なされる主題は、本明細書の結論部分で特に指摘され明確に主張されている。しかしながら、本発明は、構成及び動作方法、並びにその目的、特徴、及び利点に関して、添付図面を参照して以下の詳細な説明を読むことで最良に理解できるはずである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】エッジの形状、点別収率関数、及び検出信号を示す。
【図２】本発明の実施形態による、パターン成分及びノイズ成分を有する検出信号の多項式スペクトル成分を示す。
【図３】本発明の実施形態による、検出信号とエッジ強調信号を示す。
【図４】本発明の実施形態による、検出信号とエッジ強調信号を示す。
【図５】本発明の実施形態による、垂直線の画像に適用される一次元の三次多項式フィルタを示す。
【図６】本発明の実施形態による、垂直線の画像に適用される二次元のフィルタを示す。
【図７】本発明の実施形態による、エッジ強調画像の画素群の動的処理表現を示す。
【図８Ａ】本発明の実施形態による、最強経路に適用される緩和プロセスを示す。
【図８Ｂ】本発明の実施形態による、最強経路に適用される緩和プロセスを示す。
【図９】本発明の実施形態による、最強経路に適用される緩和プロセスを示す。
【図１０】本発明の実施形態による、クラスタリングプロセスを示す。
【図１１】本発明の実施形態による方法を示す。
【図１２】本発明の実施形態によるシステムを示す。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
説明を単純化して明瞭にするために、図示の要素は必ずしも縮尺通りには描かれてはいないことを理解されたい。例えば、要素のいくつかの寸法は、明瞭化のために他の要素に対して相対的に誇張される場合がある。更に、適切と見なされる場合、対応する要素又は類似の要素を示すために、参照数字が各図の間で繰り返し使用される場合がある。
【００４９】
以下の詳細な説明において、本発明を完全に理解できるように多くの特定の詳細内容が説明される。しかしながら、当業者であれば、本発明はこれら特定の詳細内容がなくても実施できることを理解できるはずである。場合によっては、公知の方法、手順、及び構成要素は、本発明を不明瞭にしないように詳細には記載されていない。
【００５０】
本発明の例示的な実施形態の大部分は、当業者に公知の電子部品及び回路を利用して実施することができるので、本発明の根本的な概念の理解及び評価のために、及び本発明の教示を不明瞭にしないように、又は教示が曖昧にならないように、前述のように必要と見なされる以上には詳細に説明しないものとする。
【００５１】
ｎ次多項式フィルタを使用したエッジ強調
パターンの画像を取得する。パターンは、限定されるものではないが、相互に実質的に平行な線のような複数の特徴要素を含むことができる。画像は、パターンを有する対象物を走査電子ビームのような走査荷電粒子ビームで走査することにより取得することができる。説明を簡単にするために、例示的に、本発明は、本明細書ではエッジ（線、狭い矩形又は楕円形のエッジのような）を有するパターンを担持する半導体ウェハの電子ビーム顕微鏡による検出に関連して説明される。本発明は、説明される実施例に限定されず、種々の形状及び寸法で種々のパターンタイプに対して実施され、種々のタイプの対象物により実行され、種々の荷電粒子技術で検出できることに留意されたい。
【００５２】
特定の相互作用体積において走査対象物に対する荷電粒子の相互作用の結果として、二次電子が相互作用体積から放出されて収集される。パターンから散乱又は反射される電子の一部が検出される場合もある。電子は、画像を形成する検出信号を提供する１つ又はそれ以上の検出器によって収集される。
【００５３】
１つ又はそれ以上の検出器は、二次電子検出器、反射電子検出器等とすることができる。検出信号は、走査される特徴要素の形状、走査される特徴要素の予想収率、及び電子ビームの形状及び寸法に対応する。一般的に、検出信号は、例えば、電子機器、電子ビーム源、カラム光学系、検出器、及び公知の理由及び作用によってもたらされるノイズ成分を含む。従って、検出信号はパターン成分及びノイズ成分を含む。
【００５４】
多くの従来の計測技術（例えば、エッジ検出プロセス等）は、線の各エッジの間で効果的に識別を行い（「粗いエッジ検出」として知られている）、電子ビームよりも幅広い臨界寸法（例えば、線幅）を有するパターンに対しては適切である。この条件下では、各線は、検出信号において２つの明瞭なエッジにより表す必要がある。特徴要素の寸法を縮小するように管理された最新の製造プロセス及び電子ビームは、もはや走査される線幅よりもそれほど狭くはない。一次粒子ビームの走査対象物との相互作用体積は、測定されるパターンと同じスケールである場合（例えば、電子ビームがもはや走査される線幅よりもそれほど狭くない場合）、先行技術のエッジ検出プロセスは、線の２つのエッジの間を有効に識別できない。その結果、検出信号において、２つのエッジの重ね合わせ（エッジ・クロストーク）に相当する、１本の線につき１つのエッジが受信される。エッジ・クロストークは、特徴要素の物理的寸法（例えば、線幅）、特徴要素の粗さ、エッジの傾き、特徴要素の高さ、及び特徴要素の材質といったパラメータを正確に測定する能力を低下させる。本発明は、所望のパラメータを決定するために処理される前に、検出信号に対して画像処理操作を行うことでこの問題を解消する。本発明は、特徴要素の物理的寸法（例えば、線幅）、特徴要素の粗さ、エッジの傾き、特徴要素の高さ、及び特徴要素の材質といった特徴要素パラメータを決定するための公知の手法と一緒に使用すること、並びに一体化することができる。
【００５５】
以下に説明するように、提案される方法、システム、及びコンピュータ可読媒体は、パターン及び電子ビームのパラメータ、特にパターンエッジの形状及び寸法との関連で電子ビームの形状及び寸法を考慮するものである。
【００５６】
図１は、エッジ１０の形状、点別収率関数３０、及びエッジの走査によって生じる検出信号２０を説明する。エッジは線形の形状を有し、点Ｘ１  １１及び点Ｘ２  １２により範囲が定められている。
【００５７】
点別収率関数３０は、ゼロサイズの電子ビームで走査した場合にエッジ１０から放出される電子の総量を近似する。数学用語では、検出信号は、点別収率関数３０とエッジ１０の形状との間の畳み込みと見なすことができる。三次（又はそれよりも高次）多項式が検出信号２０を近似できること、及び検出信号のｎ次多項式（ｎ＞２）がパターンの信号成分（「クリーン信号」）をノイズ成分から分離する際の助けになることが示されている。
【００５８】
異なるノイズの多項式スペクトル成分は比較的に均一であるのに対し、クリーン信号の多項式エネルギーの大部分は、一次からｎ次までの（例えば、一次から三次までの）多項式スペクトル成分に集中する。このことは、多項式スペクトル成分５１‐５３及びクリーン検出信号の残差成分５５（図２の上側）、及びノイズの多項式スペクトル成分４５（図２の下側）によって示されている。検出信号の一次多項式スペクトル成分の信号対ノイズ比は、ノイズの多い検出信号の高次の多項式スペクトル成分の信号対ノイズ比より高い。検出信号はエッジ情報を含む。エッジ強調プロセスは、多重検出信号を含む画像にｎ次の多項式フィルタを適用することを含むことができる。
【００５９】
図３は、本発明の実施形態による、検出信号６０及びエッジ強調信号８０を説明する。検出信号６０は画像からの一連の画素であり、パターンの主方向に垂直な方向に沿って取得される。
【００６０】
検出信号の各ピークは（各線）、エッジ強調画像８０の２つの隣接するピークにより表される。例えば、ピーク６１により表される線は、エッジ強調信号８０の２つのピーク８１及び８２により表される。図３は、各線がその幅に関係なく１対のピークで表されることを示す。
【００６１】
図４は、本発明の実施形態による、検出信号９０及びエッジ強調画像１００を示す。検出信号９０は画像からの一連の画素であり、パターンの主方向に垂直な方向に沿って取得される。図４は、同様に各線がその幅に関係なく１対のピークで表されることを示す。
【００６２】
多項式スペクトル成分は三次多項式フィルタを適用することにより計算される。三次多項式フィルタを適用することは、一次から三次までの多項式セットによる画像画素の乗算と等化である。これらの多項式は相互に直交とすることができるが、このことは必須ではない。かかる多項式セットは離散チェビシェフ直交多項式である。
【００６３】
三次多項式フィルタは、一次元又は二次元とすることができる。一次元の三次多項式フィルタは一連の画像画素に作用する。これは、画像のエッジの主方向に垂直な方向とすることができる方向に適用すること、さもなければ主方向に対して向きを定めることができる。
【００６４】
図５は、画像２２０の線２３０のエッジの主方向２０２に垂直なフィルタ処理方向２０４に沿って適用される、一次元の三次フィルタ２１０（一次元カーネル）を説明する。
【００６５】
以下の式は、零次から三次までの直交多項式セットＰ０．．．Ｐ３の例を提示する。Ｎは三次多項式フィルタの長さを表し、インデックスｉはフィルタ処理方向に沿った画素の位置を表す。変数ｔ０−ｔ３は説明を簡潔にするためにのみ使用される。
2014183306.tif 000003
【００６６】
図６は、画像２２０の線２３０のエッジの主方向２０２に対して方向づけられた（例えば、垂直）多項式フィルタ処理方向２０４に沿って、三次多項式フィルタ処理を適用する、二次元の三次フィルタ２２０を示す。また、二次元の三次フィルタ２２０は、主方向２０２に沿って（又は、多項式フィルタ処理方向とは異なる方向に沿って）、別のノイズ低減プロセス（平均化又は他のノイズ低減プロセス等の）を適用することができる。
【００６７】
ブロッキングを伴う動的処理
前述のエッジ強調処理は、多数の画素を含むエッジ強調画像を可能にする。この処理段階は、ブロッキングを伴う動的処理を適用することによりエッジ強調画像のエッジを見出す。
【００６８】
動的計画法とは、複雑な問題をより単純な部分問題に分解することにより複雑な問題を解決する手法である。これは、僅かに小さく最適な部分構造である、重複する部分問題の特性を呈する問題に対して適用可能である。適用可能な場合、この手法は、ナイーブ法よりもずっと少ない時間しか必要としない。動的計画法に潜むキーとなるアイデアは非常に単純である。一般的に、与えられた問題を解くために、問題の異なる部分（部分問題）を解いた後に、部分問題の解を組み合わせて全体的な解に到達する必要がある。多くの場合、これらの部分問題の多くは実際には同一である。動的計画法のアプローチは、各部分問題を１度だけ解こうとするので、結果として計算回数が低減する。このことは、反復部分問題の数が指数関数的に大きい場合に特に有用である。トップダウン型動的計画法は、特定の計算結果を保存する単純な方法であり、完了した計算はより大きな計算の部分問題なので、この計算結果は後で再度利用される。ボトムアップ型動的計画法は、複雑な計算を再帰的な一連の単純計算として定式化することを含む。
【００６９】
本発明の本実施形態の内容において、動的計画法はエッジを表す最適の経路を見出すことを含む。本発明の実施形態によれば、エッジ強調画像の各画素は、ノードメトリック（画素値であるか又は画素値を表す）を有し、１つの画素から別の画素への移行には、パターンエッジの主方向からの偏差を表す重み（経路メトリック）が割り当てられる。
【００７０】
主方向に沿った移行に割り当てられる重みは、主方向から外れた移行に割り当てられる重みよりも高くすること、さもなければ高い確率を表すことができる。重みは、重みと、移行方向と主方向の偏差との間の線形又は非線形写像の下で割り当てることができる。
【００７１】
図７を参照すると、エッジ強調画像の画素配列はノード配列を形成する。図７の画素配列はＫ行６列を含み、エッジ強調画像全体のごく一部だけを表している。画素の最上行は、画素３００（Ｊ，Ｋ）−３００（Ｊ＋５，Ｋ）を含む。画素の上から２行目は、画素３００（Ｊ，Ｋ−１）から始まる。配列の下から３行目までは、それぞれ画素３００（Ｊ，１）、３００（Ｊ，２）、及び３００（Ｊ，３）で始まる。
【００７２】
各画素は、垂直移行、４５°移行、及び１３５°移行といった３つの可能性のある移行によって、３つの画素と接続する。例えば、画素３００（Ｊ＋１，Ｋ−１）は、（ａ）画素３００（Ｊ＋１，Ｋ）への垂直移行、（ｂ）画素３００（Ｊ＋２，Ｋ）への４５°移行、及び（ｃ）画素３００（Ｊ，Ｋ）への１３５°移行によって接続される。
【００７３】
これらの移行の各々に割り当てられる重みは、主方向に応答する。例えば、主方向が垂直と仮定すると、垂直方向に最も高い確率が割り当てられ、他の２つの移行にはより低い確率が割り当てられる。
【００７４】
各動的処理の繰り返しは、画素値及び移行値を考慮して複数の経路のスコアを計算することを含む。各繰り返しの終了時に、各経路に対してスコアを与えることができる。図８Ｂは、異なる経路に割り当てられるスコア４１０のグループを含む。
【００７５】
本発明の実施形態によれば、動的計画法が複数回繰り返される。これら動的計画法の１回又はそれ以上の繰り返しの後に、ブロッキング、つまりその状况での最強の経路の影響を緩和することができる。（動的計画法処理の繰り返しによって）最強の経路を見出した後で、最強の経路の隣接画素への影響を緩和する。この緩和処理の後で、動的計画法処理の別の繰り返しを実行することによって、次に強い経路をサーチする。
【００７６】
図９の上側（グラフ９０２）は３つのピーク９１０、９２０、及び９３０を示す。ピーク９１０、９２０、及び９３０の各々は、ピーク９２０の主ピーク９２２及び二次ピーク９２４といった主ピーク及び二次ピークを含む。主ピーク９２２は最強経路を表すので、その影響はグラフ９０４（図９の下側）に示すように緩和され、より小さい値の二次ピーク９２４だけが残ることになる。
【００７７】
図８Ａは最強経路４０２を含む複数の経路４００を示す。各経路は線の組み合わせによって示され、各線の幅はその経路に割り当てられたスコアを表す。図８Ａの最下部は、経路４００に割り当てられたスコア４１２を示す。これらのスコアは最強経路４０２に与えられたスコア４１４を含む。
【００７８】
図８Ｂは別の経路（図８Ａの経路４００及び図８Ａに示されていない付加的な経路）に割り当てられたスコア４１０を示す。また、この図は、スコア４１０を（ａ）閾値未満のスコアと（ｂ）閾値を超えるスコア４１２とに分ける閾値４２０を示す。
【００７９】
ブロッキング処理は、最強経路の影響を受ける経路に割り当てられたスコアを低減させることになる関数を適用することを含む。これらの所謂影響を受ける経路（例えば、最強経路を除く全ての経路４００）は、最強経路に対する近接度（例えば、経路の各側からＮ画素）によって決定することができ、又は最強経路の任意のノードから始まる移行シーケンスをサーチすることで決定することができる。
【００８０】
図７に説明される実施例を参照すると、後者は、最強経路の画素への垂直移行、４５°移行、及び１３５°移行シーケンスで接続することができる任意の画素をサーチすることを含むことができる。影響を受ける経路は画素を含むことができ、これらの画素のスコアは緩和処理の間に小さくすることができる。
【００８１】
緩和関数は、画素（ノード）のスコアをゼロにすること、又はスコアを所定値にリセットすることができる。緩和処理は、最強経路の画素までの距離といったパラメータに応答できる線形又は非線形関数を適用することができる。
【００８２】
クラスタ化
前述の段階の結果は、経路群及びこれらのスコアである。これらの経路の一部は無視することができる。エッジを表すことが見込まれる経路と、無視できる経路との間の選択は、スコアをクラスタ化すること、及び１つ又はそれ以上の最低スコアクラスタに属するスコアを有する経路を無視することで促進できる。このことは、スコアが最低のスコアクラスタに属する経路を無視することを含むことができる。
【００８３】
図１０は、３つのクラスタ、つまり、第１のクラスタ１０１０（スコア１０１１−１０１４を含む）、第２のクラスタ１０２０（スコア１０２１−１０２３を含む）、及び第３のクラスタ１０３０（多くのスコアを含む）を示す。これらのクラスタ間の距離（経路スコアの差分）は、同じクラスタの各スコアの間の差分よりも大きい。
【００８４】
本発明の実施形態によれば、経路のクラスタ化は、同じクラスタに属する経路の何らかのスコアの間の最大の差分が、別のクラスタに属する経路のスコアの間の何らかの差分よりも小さくなるように経路をクラスタ化することを含む。他のクラスタ化規則を適用できることに留意されたい。
【００８５】
全体プロセス
図１１は、本発明の実施形態による方法１１００を示す。方法１１００は、パターン画像を取得する（受け取る又は生成する）段階１１１０から始まる。画像は、電子ビームのような荷電粒子ビームでパターンを走査することによって生成される。
【００８６】
パターンは、線幅を有する線のような複数の特徴要素を含むことができる。線は（パターンに衝突する際の）荷電粒子ビームの幅よりそれほど大きくない距離だけ相互に接近することができる。距離は、荷電粒子ビームの幅よりも小さくてもよく、又は僅かに大きくてもよい。
【００８７】
パターンは主方向を有することができる。主方向はパターンの種々のエッジの方向を表すことができる。これはパターンの種々のエッジの方向の平均値、さもなければパターンの別な支配的な方向とすることができる。例えば、パターンが垂直な線の配列を形成する複数の線を含む必要がある場合、主方向は垂直方向である。
【００８８】
段階１１１０の次に段階１１２０及び１１３０が続く。段階１１３０は段階１１２０に含まれることができ、段階１１２０の後に続くこと又は段階１１２０より前とすることができることに留意されたい。段階１１２０は、パターンエッジの主方向を見出す段階を含むことができる。段階１１２０は、画像のエッジを見出して、それからこれらのエッジの主方向を見出す（例えば、エッジに関する方向情報を平均化することにより）段階を含むことができる。
【００８９】
段階１１３０は、画像を処理してエッジ強調画像を提供する段階を含むことができる。段階１１３０は、画像の最初のｎ個（ｎ＞２）のスペクトル成分の総エネルギーを計算する段階１１４０を含むことができる。段階１１４０は、画像にｎ次（ｎ＞２）の多項式フィルタを適用することにより画像を処理する段階１１４１を含むことができる。段階１１４０は、画像にスペクトル関数を適用することにより総エネルギーを計算する段階１１４２を含むことができ、スペクトル関数は、荷電粒子ビームにおける荷電粒子の分布に応じて選択される。これらは、図１に示すようにエッジの再構成を可能とするように選択できる。スペクトル関数は離散直交正規関数とすることができる。
【００９０】
段階１１４０は、主方向に応答するｎ次多項式フィルタを適用する段階１１４４を含むことができる。段階１１４４は、主方向に対して略垂直な方向にｎ次多項式フィルタを適用する段階を含むことができる。また、段階１１４４は、主方向に対して略平行な方向に平均化関数を適用する段階を含むことができる。
【００９１】
ｎ次多項式フィルタは、一次からｎ次までのｎ個の直交多項式の組み合わせを含むことができる。直交多項式は正規化されて、一次からｎ次までの正規直交多項式をもたらすことができる。
【００９２】
段階１１３０及び１１２０には、エッジ強調画像の経路を検出することによってパターンエッジを見出す段階１１５０が続く。段階１１５０は、動的計画法処理を適用する段階１１５２を含むことができる。段階１１５０は、パターンエッジの主方向に応答する動的計画法処理を適用する段階１１５４を含むことができる。段階１１５０は、ブロッキング処理を伴う動的計画法処理を適用する段階１１５６を含むことができる。段階１１５６は、動的計画法処理を適用して最適経路を見出し、次の最適経路を見出す前に最適経路の影響を緩和することを繰り返すことで、エッジ強調画像の経路を検出する段階を含むことができる。
【００９３】
段階１１５０の次には、経路を検証する段階１１６０が続くことができる。段階１１６０は、各経路に関連するスコアに応じて経路をクラスタ化して、これらのスコアに基づいて一部の経路を無視する段階１１６２を含むことができる。段階１１６０は、最低スコアのクラスタに属する経路を無視する段階１１６４を含むことができる。段階１１６０は、同じクラスタに属する経路の任意のスコア間の最大差分が、別のクラスタに属する経路のスコア間の何らかの差分よりも小さくなるように、経路をクラスタ化する段階を含むことができる。
【００９４】
段階１１６０の次には、検証された経路に応答するエッジ情報を生成する段階１１７０が続くことができる。この段階は画像を生成することを含むことができるが、これは必須ではない。段階１１７０は、段階１１６０で検証されたエッジを含むが、段階１１６０に従って無視すべきエッジを含まない出力画像を生成する段階を含むことができる。エッジ情報は処理されて、パターン特徴要素の臨界寸法といった計測学的情報を提供することができる。
【００９５】
図１２は、本発明の実施形態によるシステム１２００を示す。システム１２００は、前述の何らかの方法、又は前述の何らかの方法の段階の任意の組み合わせを実行することができる。
【００９６】
図１２は、（ａ）荷電粒子ビームでパターンを走査することによって生成されるパターン画像を保存するように構成されたメモリモジュール１２１０、（ｂ）画像にｎ次（ｎ＞２）の多項式フィルタを適用することにより、画像を処理してエッジ強調画像を提供するように構成されたエッジ強調回路１２２０、及び（ｃ）エッジ強調画像の経路を検出することによってパターンのエッジを見出すように構成されたエッジ検出回路１２３０を含むシステム１２００を示す。構成要素１２１０、１２２０、及び１２３０のいずれか１つは、ハードウェア構成要素とすること、又はサーバー、コンピュータ、専用ＡＳＩＣ、プロセッサ、デジタル信号プロセッサ等のハードウェア構成要素により実行すること（又は、ホストすること）ができる。
【００９７】
また、図１２は、荷電粒子ビームでパターンを走査することにより画像を取得するための画像取得モジュール１２４０を含むようなシステム１２００を示す。システム１２００は画像取得モジュール１２４０なしで実装でき、かかるモジュール又は別のモジュールから画像を受け取ることができることに留意されたい。
【００９８】
また、本発明は、コンピュータシステム等のプログラム可能装置上で実行される場合に本発明による方法のステップを実行するためのコード部分を少なくとも含む、コンピュータシステム上で実行するための、又はプログラム可能装置が本発明によるデバイス又はシステムの機能を実行することを可能にしるための、コンピュータプログラムに組み込むことができる。
【００９９】
コンピュータプログラムは、特定のアプリケーションプログラム及び／又はオペレーティングシステム等の命令リストである。コンピュータプログラムは。例えば、サブルーチン、関数、処理手続き、オブジェクト法、オブジェクト実行、実行可能アプリケーション、アプレット、サーブレット、ソースコード、オブジェクトコード、共有ライブラリ／ダイナミックロードライブラリ、及び／又はコンピュータシステム上で実行するために設計された他の命令シーケンスのうちの１つ又はそれ以上を含むことができる。
【０１００】
コンピュータプログラムは、非一時的コンピュータ可読媒体に内部に格納することができる。コンピュータプログラムの全て又はいくらかは、コンピュータ可読媒体に常駐的に設ける、削除可能に設ける、又は情報処理システムに遠隔的に結合することができる。コンピュータ可読媒体は、例えば、限定されるものではないが、ディスク及びテープ記憶媒体を含む磁気記憶媒体、コンパクトディスク媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ等）及びデジタルビデオディスク記憶媒体のような光学記憶媒体、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＲＯＭ等の半導体ベースのメモリユニットを含む不揮発性メモリ記憶媒体、強磁性体デジタルメモリ、ＭＲＡＭ、レジスタ、バッファ、又はキャッシュ、メインメモリ、ＲＡＭ等を含む揮発性記憶媒体等を任意の数だけ含むことができる。
【０１０１】
一般的にコンピュータ処理は、実行（動作）プログラム又はプログラムの一部、プログラムの現在値及び状態情報、並びに処理の実行を管理するためにオペレーティングシステムにより使用されるリソースを含む。オペレーティングシステム（ＯＳ）は、コンピュータのリソースの共有を管理し、これらのリソースにアクセスするために使用されるインターフェースをプログラマーに提供するソフトウェアである。オペレーティングシステムは、システムデータ及びユーザ入力を処理し、システムのユーザ及びプログラムに対するサービスとしてタスク及び内部システムリソースを割り当てて管理することによって応答する。
【０１０２】
コンピュータシステムは、例えば、少なくとも１つの処理ユニット、関連するメモリ、及び複数の入力／出力（Ｉ／Ｏ）デバイスを含むことができる。コンピュータプログラムを実行する場合に、コンピュータシステムは、コンピュータプログラムに従って情報を処理し、結果として得られる出力情報をＩ／Ｏ装置を介して出力する。
【０１０３】
前述では、本発明は、本発明に実施形態の特定の実施例を参照して説明した。しかしながら、特許請求の範囲に記載の本発明の幅広い広範囲な精神及び範囲から逸脱することなく、種々の修正及び変更を加えることができることは明白であろう。
【０１０４】
さらに、本明細書及び特許請求範囲における「前部」、「後部」、「上部」、「下部」、「上方」、「下方」等の用語は、いずれかが存在する場合に説明目的で用い、必ずしも不変的な相対位置を表すために用いない。このように用いる用語は、本明細書に記載される本発明の実施形態が、例えば、本明細書に例示又はさもなければ説明するもの以外の方向に作動できるように、適切な状况下では交換可能であることを理解される。
【０１０５】
本明細書に説明する接続は、それぞれのノード、ユニット、又はデバイスから、又はこれらに、例えば、中間デバイスを経由して信号を転送するために適する任意のタイプの接続とすることができる。従って、別途示唆又は記述しない限り、接続は、例えば直接接続又は間接接続とすることができる。接続は、単一の接続、複数の接続、単方向接続、又は双方向接続に関連して例示又は説明することができる。しかしながら、異なる実施形態では、接続の実施形態を変更することができる。例えば、双方向接続の代わりに別個の単方向接続を使用することができ、逆もまた同様である。また、複数の接続は、複数の信号を順次に又は時間多重化方式で転送する単一の接続に置き換えることができる。同様に、複数の信号を伝達する単一の接続は、これらの信号のサブセットを伝達する種々の異なる接続に分離することができる。従って、信号を転送するために多くの選択肢がある。
【０１０６】
特定の導電タイプ又は電位極性を説明したが、導電タイプ及び電位極性は逆転させることができることを理解されたい。
【０１０７】
本明細書に説明する各信号は、正論理又は負論理として設計することができ、負論理信号の場合、信号は論理的に真の状態が論理レベル０に対応するアクティブローである。正論理信号の場合、信号は論理的に真の状態が論理レベル１に対応するアクティブハイである。本明細書に説明する任意の信号は、負論理又は正論理のどちらかの信号として設計することが可能であることに留意されたい。従って、別の実施形態では、正論理信号として説明した信号は負論理信号として実行することができ、負論理信号として説明した信号は正論理信号として実行することができる。
【０１０８】
更に、本明細書では、信号、ステータスビット、又は同様な機構が論理的に真又は論理的に偽の状態にすることに言及する場合、それぞれ「アサート」又は「セット」及び「ネゲート」(又は、「デアサート」又は「クリア」）を使用する。論理的に真の状態が論理レベル１である場合、論理的に偽の状態は論理レベル０である。論理的に真の状態が論理レベル０である場合、論理的に偽の状態は論理レベル１である。
【０１０９】
当業者であれば、論理ブロック間の境界は単に例示的なものであり、別の実施形態では、論理ブロック又は回路要素を結合すること、又は種々の論理ブロック又は回路要素に対して別の機能分解を負わせることができることを理解できるはずである。従って、本明細書に示すアーキテクチャは単に例示的であり、実際には同じ機能を実現する多くの他のアーキテクチャを実施できることを理解されたい。
【０１１０】
同じ機能を実現するための構成要素の任意の構成は、所望の機能が実現するように有効に「関連付け」される。従って、特定の機能を実現するように組み合わされた本明細書の任意の２つの構成要素は、アーキテクチャ又は中間的な構成要素に関係なく、所望の機能を実現するように相互に関連付けされると見なすことができる。同様に、このように関連付けされた任意の２つの構成要素は、所望の機能を実現するために相互に「動作可能に接続される」又は「動作可能に結合される」と見なすこともできる。
【０１１１】
更に、当業者であれば、前述の動作の間の境界は単に例示的であることを理解できるはずである。複数の動作を単一の動作に組み合わせることができ、単一の動作を追加の動作に分けることができ、複数の動作を、時間的に少なくとも部分的に重畳して実行することができる。更に、別の実施形態では、特定の動作の複数のインスタンスを含むことができ、種々の他の実施形態において、動作の順序を変えることができる。
【０１１２】
また、例えば、１つの実施形態において、例示した実施例は、単一の集積回路、又は同じデバイス内に配置された回路として実装することができる。もしくは、本実施例は、適切な方式で互いに相互接続された任意の数の別個の集積回路又は別個のデバイスとして実装することができる。
【０１１３】
また、例えば、各実施例又はその一部分は、物理的回路又は物理的回路に変換可能な論理表現のソフト又はコード表現として、任意の適切な種類のハードウェア記述言語等の中に実装することができる。
【０１１４】
また、本発明は、非プログラミング可能ハードウェアの物理デバイス又はユニットに限定されるものではなく、本出願において共通して「コンピュータシステム」として表しているメインフレーム、ミニコンピュータ、サーバー、ワークステーション、パーソナルコンピュータ、ノートパッド、携帯情報端末、電子ゲーム、自動車システム、及び他の組み込みシステム、セル電話、及び種々の他の無線デバイス等の、適切なプログラムコードに従って動作することによって所望のデバイス機能を実行することができる、プログラミング可能なデバイス又はユニットで適用することができる。
【０１１５】
しかしながら、他の修正物、変更物、及び代替物も可能である。従って、本明細書及び図面は、限定的ではなく例示的と見なすべきである。
【０１１６】
請求項においては、括弧中の何らかの参照符号は、請求項を限定するものと解釈すべきではない。用語「備える」「含む」は、請求項に記載するもの以外の他の要素又は段階の存在を除外しない。更に、本明細書で用いる数詞を伴わない用語は、１つ又はそれ以上のものとして定義する。また、請求項の「少なくとも１つ」及び「１つ又はそれ以上」等の導入句の使用は、同じ請求項が「１つ又はそれ以上」又は「少なくとも１つ」等の導入句及び数詞を伴わない用語を含む場合であっても、数詞を伴わない用語による別の請求項の要素の導入が、この導入された請求項の要素を含む何らかの特定の請求項を、この要素を１つしか含まない発明に限定することを意味すると解釈すべきではない。指示語を伴う用語に対しても同じことが成り立つ。別途記載しない限り、「第１」及び「第２」という用語は、この用語が表す要素の間で任意に区別をつけるために用いる。従って、これらの用語は、必ずしも各要素の時間又は他の優先順位を示すことを意図していない。特定の測定が互いに異なる請求項に列挙されているというだけのことで、これらの測定の組み合わせを有利に利用できないことを示すものではない。
【０１１７】
本発明の特定の特徴は、本明細書に例示及び説明されるが、当業者であれば、多くの修正物、代替物、変更物、及び均等物を考えることができる。従って、添付の特許請求は、本発明の真の精神の範囲の全ての修正物及び変更物を網羅することを意図することを理解されたい。
【符号の説明】
【０１１８】
１２４０：画像取得モジュール
１２１０：メモリモジュール
１２２０：エッジ強調回路
１２３０：エッジ検出回路
【図２】
2014183306.tif 000004
【図５】
2014183306.tif 000005
【図６】
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【図７】
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【図１１】
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【図１２】
2014183306.tif 000009
【図１】
2014183306.tif 000010
【図３】
2014183306.tif 000011
【図４】
2014183306.tif 000012
【図８Ａ】
2014183306.tif 000013
【図８Ｂ】
2014183306.tif 000014
【図９】
2014183306.tif 000015
【図１０】
2014183306.tif 000016
【外国語明細書】
2014183306000001.pdf