(57)【要約】【課題】本発明はエッジ品質の悪い画像であってもエッジを高精度に検出する画像解析装置を提供する。【解決手段】画像解析装置１は、複数の周期的なパターンを有する画像データの画像領域のうち選択指定された関心領域の画像データを処理対象画像データとして、当該処理対象画像データに対して定量的な画像処理を施してパターンのエッジを検出するに際して、処理対象画像データに対して、所定の画像特性を有する複数のエッジ候補の中から所定の規則に基づいて代表的なパターンである代表エッジを検出する代表エッジ検出処理をエッジ検出処理の第１処理ステップとして行う。したがって、従来では自動解析処理が不可能であったエッジ品質の悪い画像を定量化することができ、エッジを高精度に検出することができる。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の周期的なパターンを有する画像データの画像領域のうち選択指定された関心領域の画像データを処理対象画像データとして、当該処理対象画像データに対して定量的な画像処理を施して前記パターンのエッジを検出する画像解析装置において、前記処理対象画像データに対して、所定の画像特性を有する複数のエッジ候補の中から所定の規則に基づいて代表的なパターンである代表エッジを検出する代表エッジ検出処理を前記エッジ検出処理の第１処理ステップとして行うことを特徴とする画像解析装置。
【請求項２】
前記画像解析装置は、前記代表エッジ検出処理で検出した前記代表エッジに基づいて詳細なエッジ検出処理を前記エッジ検出処理の第２処理ステップとして行ってエッジを検出し、当該検出したエッジを前記処理対象画像に重畳して所定の表示部に表示することを特徴とする請求項１記載の画像解析装置。
【請求項３】
前記画像解析装置は、前記代表エッジ検出処理で処理する前記処理対象画像を画像鮮明領域と画像不鮮明領域に分離して、当該画像鮮明領域の画像データと当該画像不鮮明領域の画像データをそれぞれ格納する画像データ格納手段を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の画像解析装置。
【請求項４】
前記画像解析装置は、前記代表エッジ検出処理で、前記パターンの設計値に合致するラインのみを抽出して、前記代表エッジを検出することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の画像解析装置。
【請求項５】
前記画像解析装置は、前記処理対象画像を複数の領域に分割し、当該分割した各分割領域に対して画像濃度情報を解析し、前記パターンの設計値との合致度を判定して、前記代表エッジを検出することを特徴とする請求項４記載の画像解析装置。
【請求項６】
前記画像解析装置は、前記分割した各分割領域に対して２次元的な明暗階調量の平均値を特徴量として、当該特徴量の最大値の位置と前記設計上のエッジ位置との合致度に基づいて前記代表エッジの検出を行うことを特徴とする請求項５記載の画像解析装置。
【請求項７】
前記画像解析装置は、前記分割した各分割領域に対して１次元的な明暗階調量を逐次フーリエ変換して、特定の設計周波数帯域において合致する領域を有する走査ラインのみを代表エッジとして検出することを特徴とする請求項５記載の画像解析装置。
【請求項８】
前記画像解析装置は、前記分割した各分割領域に対して１次元的な明暗階調量を逐次フーリエ変換して、特定の設計周波数帯域において合致しない領域を有する走査ラインに対して、所定の高周波領域をカットしたフーリエスペクトル情報を創成して設計周波数近傍の明暗情報を強調し、当該強調された明暗情報に基づいて前記代表エッジを検出することを特徴とする請求項７記載の画像解析装置。
【請求項９】
前記画像解析装置は、前記代表エッジ検出処理で、前記パターンの設計値との合致度の判断において、所定のテンプレートとのマッチング度を判定するテンプレートマッチング処理を用い、画像の明暗階調分布が当該テンプレートの配列との間の相対的なずれが最小値となる位置を選定して、当該位置を代表エッジとして検出することを特徴とする請求項４記載の画像解析装置。
【請求項１０】
前記画像解析装置は、前記検出した代表エッジを基準として、所定の特定範囲内にあり、かつ、画像の明暗階調量の閾値幅内にある画像ピクセル座標をエッジと判定する処理を連続的に逐次行って、エッジの２次元的な形状プロファイルを求める処理を行うことを特徴とする請求項６から請求項９のいずれかに記載の画像解析装置。
【請求項１１】
前記画像解析装置は、前記各分割領域毎に、前記検出した代表エッジを基準として、所定の特定範囲内にあり、かつ、画像の明暗階調量の閾値幅内にある画像ピクセル座標をエッジと判定する処理を連続的に逐次行って、エッジの２次元的な形状プロファイルを求める処理を行い、各分割領域で検出したエッジが不連続である領域間の前記形状プロファイルを、最近接点の座標情報を用いて直線補完して、各領域間の前記形状プロファイルを連続させることを特徴とする請求項６から請求項９のいずれかに記載の画像解析装置。
【請求項１２】
前記画像解析装置は、前記代表エッジ検出処理で用いるテンプレートマッチング処理での前記画像設計値のパターンとして、前記エッジ検出処理の過程で抽出された実測のパターンを用いることを特徴とする請求項９記載の画像解析装置。
【請求項１３】
前記画像解析装置は、前記代表エッジ検出処理で検出した前記代表エッジの複数の候補を所定の表示部に表示し、当該表示した複数の代表エッジの候補から選択された候補を代表エッジとして採用することを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれかに記載の画像解析装置。
【請求項１４】
前記画像解析装置は、前記画像鮮明領域の画像データと前記画像不鮮明領域の画像データを、並列処理及び統合処理して前記代表エッジ検出処理を行うことを特徴とする請求項３記載の画像解析装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像解析装置に関し、詳細には、電子顕微鏡画像、原子間力顕微鏡画像、複写画像及びスキャナ画像等の画像であってレジストパターン等の複数の周期的なパターンを有する各種多値画像の指定された関心領域の画像、特に、エッジ品質の悪い画像からエッジを高精度に検出する画像解析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開２０００−１６３５９１号公報
【特許文献２】
特開平１１−２５１２２４号公報
近年、ますます高密度なメモリ素子や実装回路の需要に伴って半導体製造技術や磁気ディスク、光ディスク製造技術等の分野で、１００ｎｍ以下の微小パターンの形成が要望されてきており、このような微小パターンの形成の要望に伴って製品開発及び製造現場では、数ｎｍオーダの測定精度での品質保証技術も要望されてきている。さらに、製造技術では、レジストパターンにおいても、１００ｎｍ以下の厚みのものを取り扱うようになってきている。
【０００３】
このように微細化、薄膜化が進むに伴って、製造検査においても、このような微細化、薄膜化してきた検査対象を高精度に検査することが困難となってきている。
【０００４】
従来、製造検査においては、表面の高さ方向（Ｚ情報）においてｎｍという圧倒的な分解能を有していることから、ＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：原子間力顕微鏡）が広く用いられてきているが、ＡＦＭにおいても、探針の先端形状の制約から、近時、ＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：電子顕微鏡）が再認識されつつある。
【０００５】
ＳＥＭは、比較的簡易に広範囲な観察が可能であるという長所を有しているが、被観察物の凹凸が小さいと、像のコントラストを得にくいという欠点を有している。
【０００６】
このような検査技術の現状において、ＳＥＭ画像を解析するうえで、新たな画像解析技術が望まれている。
【０００７】
特に、書換型光ディスクは、その溝深さが、３０ｎｍ（蛇行溝タイプ）〜８０ｎｍ（ＲＯＭピット）であり、ＳＥＭ観察を行う上で極めて厳しい被測定物である。
【０００８】
例えば、図１１と図１２に、レジストパターンの画像としては、従来レベルの厚み（３００ｎｍ）を有する鮮明なＳＥＭ画像例（図１１）と、不鮮明なＳＥＭ画像例（図１２）として、超薄膜領域（２５ｎｍ）の画像を比較して示すように、図１１に比べ、図１２の画像では、ＳＥＭ像特有のエッジ効果が顕れていない。なお、図１１及び図１２では、画像を図面として表示している。
【０００９】
精巧なメカニズムを有する目視観察では、エッジを識別することができても、各画素の明暗情報だけでは不足であり、従来の画像解析装置や解析ソフトでは、解析不能な場合が頻発していた。
【００１０】
図１３は、エッジに囲まれた領域内（ランド）に、エッジ部相当の輝度を有する微少な凹凸が有る場合を示しており、図１４は、更に、パターンが局部的に分離しておらずエッジ検出が非常に艱難な場合を示している。
【００１１】
そして、ＳＥＭを用いた場合、図１５にその信号対応として示すことができる。図１５（ａ）は、上記図１１に対応する検査対象の画像濃度分布が信号対応で示されており、図１５（ｂ）は、図１２から図１４の検査対象の画像濃度分布が信号対応で示されている。そして、図１５（ｃ）は、図１５（ａ）のＳＥＭでの検出後のエッジラインを示しており、図１５（ｄ）は、図１５（ｂ）のＳＥＭでの検出後のエッジラインを示している。
【００１２】
図１５（ｃ）では、真のエッジライン１、２が正確に検出されているが、図１５（ｄ）では、真のエッジライン３と誤検出された３つの誤検出エッジライン１〜３が検出されており、この誤検出エッジライン１〜３が複雑に絡み合うと、本来のエッジとは異なるジグザグ状の軌跡が発生する。
【００１３】
そして、従来、画像解析において、特許文献１及び特許文献２に記載されているような技術が開示されている。
【００１４】
これらの従来技術は、いずれも鮮明なパターンを前提にして、定量解析を行い、また、パターン寸法の測定を行うものである。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような公報記載の従来技術にあっては、いずれも鮮明なパターンを前提にして、定量解析を行い、また、パターン寸法の測定を行っており、不鮮明なパターンエッジを如何に抽出するかという課題に関しては、何ら考慮されておらず、課題として残っている。
【００１６】
このような不鮮明な元画像を解析するためには、おおまかなエッジ検出が困難であるだけでなく、図１５に示したように、パターン内部の濃淡度によって検出されたエッジが迷走することを防止するアルゴリズムが必要となる。
【００１７】
すなわち、コントラストの低い画像データ、複雑な形状のエッジ形状、表面荒れによるエッジ部以外のコントラスト（濃淡像）によってエッジの誤検出が発生しやすい。
【００１８】
ところが、近年、厚みの薄膜化に伴い、基本情報である傾き、うねり及びピッチ等の比較的低周波の主成分に、付加された周波数の高い凹凸パターンの情報がノイズ成分として大きな影響を与えやすい画像、いわゆる低コントラスト画像が多くなってきている。
【００１９】
また、近年、微細パターンが多くなってきており、像の拡大倍率を高くする必要性が生じ、結果的に、起伏が大きく複雑なエッジ形状データを処理する必要性が生じてきている。
【００２０】
このような従来技術の問題点を解決し、近年要望されている微細化、薄膜化に対応したエッジ検出処理と定量化処理を適切に行うことのできる技術が必要となってきている。
【００２１】
そこで、請求項１記載の発明は、複数の周期的なパターンを有する画像データの画像領域のうち選択指定された関心領域の画像データを処理対象画像データとして、当該処理対象画像データに対して定量的な画像処理を施してパターンのエッジを検出するに際して、処理対象画像データに対して、所定の画像特性を有する複数のエッジ候補の中から所定の規則に基づいて代表的なパターンである代表エッジを検出する代表エッジ検出処理をエッジ検出処理の第１処理ステップとして行うことにより、従来では自動解析処理が不可能であったエッジ品質の悪い画像を定量化し、エッジを高精度に検出することのできる画像解析装置を提供することを目的としている。
【００２２】
請求項２記載の発明は、代表エッジ検出処理で検出した代表エッジに基づいて詳細なエッジ検出処理をエッジ検出処理の第２処理ステップとして行ってエッジを検出し、当該検出したエッジを処理対象画像に重畳して所定の表示部に表示することにより、ガイドラインとしての代表エッジを用いることで、従来困難であったエッジを最終的に容易にかつ精度よく決定し、エッジを高精度に検出することのできる画像解析装置を提供することを目的としている。
【００２３】
請求項３記載の発明は、代表エッジ検出処理で処理する処理対象画像を画像鮮明領域と画像不鮮明領域に分離して、当該画像鮮明領域の画像データと当該画像不鮮明領域の画像データをそれぞれ画像データ格納手段に格納することにより、画像処理効率を向上させ、エッジを速やかにかつ高精度に検出することのできる画像解析装置を提供することを目的としている。
【００２４】
請求項４記載の発明は、代表エッジ検出処理で、パターンの設計値に合致するラインのみを抽出して、代表エッジを検出することにより、代表エッジの検出に設計値を反映して、代表エッジの誤検出を低減し、処理効率を向上させて、エッジを速やかにかつより一層高精度に検出することのできる画像解析装置を提供することを目的としている。
【００２５】
請求項５記載の発明は、処理対象画像を複数の領域に分割し、当該分割した各分割領域に対して画像濃度情報を解析し、パターンの設計値との合致度を判定して、代表エッジを検出することにより、ＳＥＭ観察時のコンタミ等に代表される画像全体の濃度むらに起因する誤検出を低減し、処理効率を向上させて、エッジを速やかにかつより一層高精度に検出することのできる画像解析装置を提供することを目的としている。
【００２６】
請求項６記載の発明は、分割した各分割領域に対して２次元的な明暗階調量の平均値を特徴量として、当該特徴量の最大値の位置と設計上のエッジ位置との合致度に基づいて代表エッジの検出を行うことにより、設計値との合致度をエッジ粗検出である代表エッジの検出の判定基準として用いて、信頼性を向上させるとともに、誤検出を未然にかつ効率的に防止し、処理効率をより一層向上させて、エッジを速やかにかつより一層高精度に検出することのできる画像解析装置を提供することを目的としている。
【００２７】
請求項７記載の発明は、分割した各分割領域に対して１次元的な明暗階調量を逐次フーリエ変換して、特定の設計周波数帯域において合致する領域を有する走査ラインのみを代表エッジとして検出することにより、設計値との合致度をエッジ粗検出である代表エッジの検出の判定基準として用いて、信頼性を向上させるとともに、誤検出を未然にかつ効率的に防止し、処理効率をより一層向上させて、エッジを速やかにかつより一層高精度に検出することのできる画像解析装置を提供することを目的としている。
【００２８】
請求項８記載の発明は、分割した各分割領域に対して１次元的な明暗階調量を逐次フーリエ変換して、特定の設計周波数帯域において合致しない領域を有する走査ラインに対して、所定の高周波領域をカットしたフーリエスペクトル情報を創成して設計周波数近傍の明暗情報を強調し、当該強調された明暗情報に基づいて代表エッジを検出することにより、設計値との合致度をエッジ粗検出である代表エッジの検出の判定基準として用いて、信頼性を向上させるとともに、誤検出を未然にかつ効率的に防止し、処理効率をより一層向上させて、エッジを速やかにかつより一層高精度に検出することのできる画像解析装置を提供することを目的としている。
【００２９】
請求項９記載の発明は、代表エッジ検出処理で、パターンの設計値との合致度の判断において、所定のテンプレートとのマッチング度を判定するテンプレートマッチング処理を用い、画像の明暗階調分布が当該テンプレートの配列との間の相対的なずれが最小値となる位置を選定して、当該位置を代表エッジとして検出することにより、設計値との合致度をエッジ粗検出である代表エッジの検出の判定基準として用いて、信頼性を向上させるとともに、誤検出を未然にかつ効率的に防止し、処理効率をより一層向上させて、エッジを速やかにかつより一層高精度に検出することのできる画像解析装置を提供することを目的としている。
【００３０】
請求項１０記載の発明は、検出した代表エッジを基準として、所定の特定範囲内にあり、かつ、画像の明暗階調量の閾値幅内にある画像ピクセル座標をエッジと判定する処理を連続的に逐次行って、エッジの２次元的な形状プロファイルを求める処理を行うことにより、最終的に検出するエッジの確定性を向上させ、エッジをより一層高精度に検出することのできる画像解析装置を提供することを目的としている。
【００３１】
請求項１１記載の発明は、各分割領域毎に、検出した代表エッジを基準として、所定の特定範囲内にあり、かつ、画像の明暗階調量の閾値幅内にある画像ピクセル座標をエッジと判定する処理を連続的に逐次行って、エッジの２次元的な形状プロファイルを求める処理を行い、各分割領域で検出したエッジが不連続である領域間の形状プロファイルを、最近接点の座標情報を用いて直線補完して、各領域間の形状プロファイルを連続させることにより、局部的な誤検出を防止するとともに、複数の代表エッジの候補の乱立することを防止し、エッジをより一層高精度に検出することのできる画像解析装置を提供することを目的としている。
【００３２】
請求項１２記載の発明は、代表エッジ検出処理で用いるテンプレートマッチング処理での画像設計値のパターンとして、エッジ検出処理の過程で抽出された実測のパターンを用いることにより、局部的な誤検出を防止するとともに、複数の代表エッジの候補の乱立することを防止し、エッジをより一層高精度に検出することのできる画像解析装置を提供することを目的としている。
【００３３】
請求項１３記載の発明は、代表エッジ検出処理で検出した代表エッジの複数の候補を所定の表示部に表示し、当該表示した複数の代表エッジの候補から選択された候補を代表エッジとして採用することにより、代表エッジの誤検出をより適切に防止し、エッジをより一層高精度に検出することのできる画像解析装置を提供することを目的としている。
【００３４】
請求項１４記載の発明は、画像鮮明領域の画像データと画像不鮮明領域の画像データを、並列処理及び統合処理して代表エッジ検出処理を行うことにより、画像データの処理時間を短縮し、エッジをより一層速やかにかつ精度よく検出することのできる画像解析装置を提供することを目的としている。
【００３５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明の画像解析装置は、複数の周期的なパターンを有する画像データの画像領域のうち選択指定された関心領域の画像データを処理対象画像データとして、当該処理対象画像データに対して定量的な画像処理を施して前記パターンのエッジを検出する画像解析装置において、前記処理対象画像データに対して、所定の画像特性を有する複数のエッジ候補の中から所定の規則に基づいて代表的なパターンである代表エッジを検出する代表エッジ検出処理を前記エッジ検出処理の第１処理ステップとして行うことにより、上記目的を達成している。
【００３６】
上記構成によれば、複数の周期的なパターンを有する画像データの画像領域のうち選択指定された関心領域の画像データを処理対象画像データとして、当該処理対象画像データに対して定量的な画像処理を施してパターンのエッジを検出するに際して、処理対象画像データに対して、所定の画像特性を有する複数のエッジ候補の中から所定の規則に基づいて代表的なパターンである代表エッジを検出する代表エッジ検出処理をエッジ検出処理の第１処理ステップとして行うので、従来では自動解析処理が不可能であったエッジ品質の悪い画像を定量化することができ、エッジを高精度に検出することができる。
【００３７】
この場合、例えば、請求項２に記載するように、前記画像解析装置は、前記代表エッジ検出処理で検出した前記代表エッジに基づいて詳細なエッジ検出処理を前記エッジ検出処理の第２処理ステップとして行ってエッジを検出し、当該検出したエッジを前記処理対象画像に重畳して所定の表示部に表示するものであってもよい。
【００３８】
上記構成によれば、代表エッジ検出処理で検出した代表エッジに基づいて詳細なエッジ検出処理をエッジ検出処理の第２処理ステップとして行ってエッジを検出し、当該検出したエッジを処理対象画像に重畳して所定の表示部に表示するので、ガイドラインとしての代表エッジを用いることで、従来困難であったエッジを最終的に容易にかつ精度よく決定することができ、エッジを高精度に検出することができる。
【００３９】
また、例えば、請求項３に記載するように、前記画像解析装置は、前記代表エッジ検出処理で処理する前記処理対象画像を画像鮮明領域と画像不鮮明領域に分離して、当該画像鮮明領域の画像データと当該画像不鮮明領域の画像データをそれぞれ格納する画像データ格納手段を備えているものであってもよい。
【００４０】
上記構成によれば、代表エッジ検出処理で処理する処理対象画像を画像鮮明領域と画像不鮮明領域に分離して、当該画像鮮明領域の画像データと当該画像不鮮明領域の画像データをそれぞれ画像データ格納手段に格納するので、画像処理効率を向上させることができ、エッジを速やかにかつ高精度に検出することができる。
【００４１】
さらに、例えば、請求項４に記載するように、前記画像解析装置は、前記代表エッジ検出処理で、前記パターンの設計値に合致するラインのみを抽出して、前記代表エッジを検出するものであってもよい。
【００４２】
上記構成によれば、代表エッジ検出処理で、パターンの設計値に合致するラインのみを抽出して、代表エッジを検出するので、代表エッジの検出に設計値を反映して、代表エッジの誤検出を低減することができ、処理効率を向上させて、エッジを速やかにかつより一層高精度に検出することができる。
【００４３】
また、例えば、請求項５に記載するように、前記画像解析装置は、前記処理対象画像を複数の領域に分割し、当該分割した各分割領域に対して画像濃度情報を解析し、前記パターンの設計値との合致度を判定して、前記代表エッジを検出するものであってもよい。
【００４４】
上記構成によれば、処理対象画像を複数の領域に分割し、当該分割した各分割領域に対して画像濃度情報を解析し、パターンの設計値との合致度を判定して、代表エッジを検出するので、ＳＥＭ観察時のコンタミ等に代表される画像全体の濃度むらに起因する誤検出を低減することができ、処理効率を向上させて、エッジを速やかにかつより一層高精度に検出することができる。
【００４５】
さらに、例えば、請求項６に記載するように、前記画像解析装置は、前記分割した各分割領域に対して２次元的な明暗階調量の平均値を特徴量として、当該特徴量の最大値の位置と前記設計上のエッジ位置との合致度に基づいて前記代表エッジの検出を行うものであってもよい。
【００４６】
上記構成によれば、分割した各分割領域に対して２次元的な明暗階調量の平均値を特徴量として、当該特徴量の最大値の位置と設計上のエッジ位置との合致度に基づいて代表エッジの検出を行うので、設計値との合致度をエッジ粗検出である代表エッジの検出の判定基準として用いて、信頼性を向上させることができるとともに、誤検出を未然にかつ効率的に防止することができ、処理効率をより一層向上させて、エッジを速やかにかつより一層高精度に検出することができる。
【００４７】
また、例えば、請求項７に記載するように、前記画像解析装置は、前記分割した各分割領域に対して１次元的な明暗階調量を逐次フーリエ変換して、特定の設計周波数帯域において合致する領域を有する走査ラインのみを代表エッジとして検出するものであってもよい。
【００４８】
上記構成によれば、分割した各分割領域に対して１次元的な明暗階調量を逐次フーリエ変換して、特定の設計周波数帯域において合致する領域を有する走査ラインのみを代表エッジとして検出するので、設計値との合致度をエッジ粗検出である代表エッジの検出の判定基準として用いて、信頼性を向上させることができるとともに、誤検出を未然にかつ効率的に防止することができ、処理効率をより一層向上させて、エッジを速やかにかつより一層高精度に検出することができる。
【００４９】
さらに、例えば、請求項８に記載するように、前記画像解析装置は、前記分割した各分割領域に対して１次元的な明暗階調量を逐次フーリエ変換して、特定の設計周波数帯域において合致しない領域を有する走査ラインに対して、所定の高周波領域をカットしたフーリエスペクトル情報を創成して設計周波数近傍の明暗情報を強調し、当該強調された明暗情報に基づいて前記代表エッジを検出するものであってもよい。
【００５０】
上記構成によれば、分割した各分割領域に対して１次元的な明暗階調量を逐次フーリエ変換して、特定の設計周波数帯域において合致しない領域を有する走査ラインに対して、所定の高周波領域をカットしたフーリエスペクトル情報を創成して設計周波数近傍の明暗情報を強調し、当該強調された明暗情報に基づいて代表エッジを検出するので、設計値との合致度をエッジ粗検出である代表エッジの検出の判定基準として用いて、信頼性を向上させることができるとともに、誤検出を未然にかつ効率的に防止することができ、処理効率をより一層向上させて、エッジを速やかにかつより一層高精度に検出することができる。
【００５１】
また、例えば、請求項９に記載するように、前記画像解析装置は、前記代表エッジ検出処理で、前記パターンの設計値との合致度の判断において、所定のテンプレートとのマッチング度を判定するテンプレートマッチング処理を用い、画像の明暗階調分布が当該テンプレートの配列との間の相対的なずれが最小値となる位置を選定して、当該位置を代表エッジとして検出するものであってもよい。
【００５２】
上記構成によれば、代表エッジ検出処理で、パターンの設計値との合致度の判断において、所定のテンプレートとのマッチング度を判定するテンプレートマッチング処理を用い、画像の明暗階調分布が当該テンプレートの配列との間の相対的なずれが最小値となる位置を選定して、当該位置を代表エッジとして検出するので、設計値との合致度をエッジ粗検出である代表エッジの検出の判定基準として用いて、信頼性を向上させることができるとともに、誤検出を未然にかつ効率的に防止することができ、処理効率をより一層向上させて、エッジを速やかにかつより一層高精度に検出することができる。
【００５３】
さらに、例えば、請求項１０に記載するように、前記画像解析装置は、前記検出した代表エッジを基準として、所定の特定範囲内にあり、かつ、画像の明暗階調量の閾値幅内にある画像ピクセル座標をエッジと判定する処理を連続的に逐次行って、エッジの２次元的な形状プロファイルを求める処理を行うものであってもよい。
【００５４】
上記構成によれば、検出した代表エッジを基準として、所定の特定範囲内にあり、かつ、画像の明暗階調量の閾値幅内にある画像ピクセル座標をエッジと判定する処理を連続的に逐次行って、エッジの２次元的な形状プロファイルを求める処理を行うので、最終的に検出するエッジの確定性を向上させることができ、エッジをより一層高精度に検出することができる。
【００５５】
また、例えば、請求項１１に記載するように、前記画像解析装置は、前記各分割領域毎に、前記検出した代表エッジを基準として、所定の特定範囲内にあり、かつ、画像の明暗階調量の閾値幅内にある画像ピクセル座標をエッジと判定する処理を連続的に逐次行って、エッジの２次元的な形状プロファイルを求める処理を行い、各分割領域で検出したエッジが不連続である領域間の前記形状プロファイルを、最近接点の座標情報を用いて直線補完して、各領域間の前記形状プロファイルを連続させるものであってもよい。
【００５６】
上記構成によれば、各分割領域毎に、検出した代表エッジを基準として、所定の特定範囲内にあり、かつ、画像の明暗階調量の閾値幅内にある画像ピクセル座標をエッジと判定する処理を連続的に逐次行って、エッジの２次元的な形状プロファイルを求める処理を行い、各分割領域で検出したエッジが不連続である領域間の形状プロファイルを、最近接点の座標情報を用いて直線補完して、各領域間の形状プロファイルを連続させるので、局部的な誤検出を防止することができるとともに、複数の代表エッジの候補の乱立することを防止することができ、エッジをより一層高精度に検出することができる。
【００５７】
さらに、例えば、請求項１２に記載するように、前記画像解析装置は、前記代表エッジ検出処理で用いるテンプレートマッチング処理での前記画像設計値のパターンとして、前記エッジ検出処理の過程で抽出された実測のパターンを用いるものであってもよい。
【００５８】
上記構成によれば、代表エッジ検出処理で用いるテンプレートマッチング処理での画像設計値のパターンとして、エッジ検出処理の過程で抽出された実測のパターンを用いるので、局部的な誤検出を防止することができとともに、複数の代表エッジの候補の乱立することを防止することができ、エッジをより一層高精度に検出することができる。
【００５９】
また、例えば、請求項１３に記載するように、前記画像解析装置は、前記代表エッジ検出処理で検出した前記代表エッジの複数の候補を所定の表示部に表示し、当該表示した複数の代表エッジの候補から選択された候補を代表エッジとして採用するものであってもよい。
【００６０】
上記構成によれば、代表エッジ検出処理で検出した代表エッジの複数の候補を所定の表示部に表示し、当該表示した複数の代表エッジの候補から選択された候補を代表エッジとして採用するので、代表エッジの誤検出をより適切に防止することができ、エッジをより一層高精度に検出することができる。
【００６１】
さらに、例えば、請求項１４に記載するように、前記画像解析装置は、前記画像鮮明領域の画像データと前記画像不鮮明領域の画像データを、並列処理及び統合処理して前記代表エッジ検出処理を行うものであってもよい。
【００６２】
上記構成によれば、画像鮮明領域の画像データと画像不鮮明領域の画像データを、並列処理及び統合処理して代表エッジ検出処理を行うので、画像データの処理時間を短縮することができ、エッジをより一層速やかにかつ精度よく検出することができる。
【００６３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００６４】
図１〜図９は、本発明の画像解析装置の一実施の形態を示す図であり、図１は、本発明の画像解析装置の一実施の形態を適用した画像解析装置１の機能ブロック構成図である。
【００６５】
図１において、画像解析装置１は、第１データ格納部２、操作部３、処理パラメータ格納部４、第１データ処理部５、第２データ処理部６、第２データ格納部７、モニター８及び記録出力部９等を備えているとともに、処理対象の画像データを入力するデータ入力部（図示略）等を備えている。
【００６６】
画像解析装置１は、データ入力部から第１データ格納部２に処理対象の電子画像データが入力され、第１データ格納部２に格納された画像データをモニター８に表示して、当該画像データの画像うち処理対象として操作部３で領域指定された関心領域の画像データを処理対象画像データとして、当該処理対象画像データに対して、処理パラメータ格納部４の処理パラメータＡ、Ｂを利用して、第１データ処理部５及び第２データ処理部６で画像処理を行って、エッジ検出を行う。
【００６７】
第１データ格納部２及び第２データ格納部７としては、例えば、ハードディスク等の大容量記憶装置が用いられ、第１データ格納部２は、処理対象の画像データを格納し、また、第２データ格納部７は、処理結果の画像データを格納する。
これらの第１データ格納部２と第２データ格納部７は、代表エッジ検出処理で処理する処理対象画像を画像鮮明領域と画像不鮮明領域に分離して、当該画像鮮明領域の画像データと当該画像不鮮明領域の画像データをそれぞれ格納する画像データ格納手段としても用いられる。
【００６８】
操作部３は、キーボード、マウス、タッチパネル等が用いられ、操作部３では、画像解析装置１を利用して画像解析する上で必要な各種操作、例えば、第１データ格納部２に格納されている画像データの画像の処理対象の画像領域の指定操作、処理パラメータ格納部４に格納されている各種パラメータのうち画像処理に使用するパラメータの指定操作、画像処理結果に対する修正操作等の各種操作がオペレータにより行われる。
【００６９】
処理パラメータ格納部４は、画像のエッジ検出に必要な各種パラメータ、例えば、溝幅画素数、段差対応の階調差、パラメータ間隔対応の画素数、画像分割モード、代表エッジ検出方式の種別とその組み合わせ、代表エッジからのＸ方向許容誤差範囲の画素数、最大階調ピークからの許容誤差範囲、フィルタの種類、積分処理の有無、微分処理の有無、平均化処理の有無等を格納している。
【００７０】
第１データ処理部５は、第１データ格納部２に格納された画像データに対して、操作部３で指定された処理パラメータ格納部４の処理パラメータを使用して、代表エッジ及び詳細エッジの検出処理と当該エッジ検出評価処理を行い、エッジ検出が適切に行われた処理結果のラインデータを第２データ格納部７に格納する。
【００７１】
第２データ処理部６は、第１データ格納部２でエッジ検出が適切に行うことのできなかった画像データに対して、さらに詳細な処理を施してエッジ検出し、処理結果のラインデータを第２データ格納部７に格納する。第２データ処理部６は、エッジ検出の完了したラインデータ特徴量を参考値とするテンプレートを用いてエッジ検出処理を行えるようになっている。
【００７２】
モニター（表示部）８としては、例えば、ＣＲＴ（陰極線管：Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）等が用いられ、各種情報、特に、処理対象の画像と処理結果の画像を表示出力する。
【００７３】
記録出力部９は、エッジ検出した画像データのエッジ座標等の情報を用紙に記録出力する。
【００７４】
そして、画像解析装置１は、画像鮮明領域の画像データと画像不鮮明領域の画像データを、並列処理及び統合処理して代表エッジ検出処理を行う。
【００７５】
次に、本実施の形態の作用を説明する。画像解析装置１は、図１１に示したような鮮明な画像データだけでなく、図１２〜図１４に示したような不鮮明な画像データも入力され、特に、不鮮明な画像データに対しても適切にエッジ検出を行う。
【００７６】
すなわち、画像解析装置１は、データ入力部から第１データ格納部２に処理対象の画像データ、例えば、図１１〜図１４に示したような画像データが入力されて、第１データ格納部２に、例えば、図２に示すように、画像データＤ１〜Ｄ４として格納される。
【００７７】
画像解析装置１は、図２に示すように、操作部３の指示に応じて、第１データ格納部２に格納されている画像データのうち、選択された画像データの画像をモニター８に表示する（ステップＳ１０１）。
【００７８】
オペレータが、このモニター８に表示されている画像を見て、当該画像のうちエッジ検出の対象領域を、操作部３で関心領域として指定し（ステップＳ１０２）、誤検出防止のための補助ポイントを操作部３で指定操作し（ステップＳ１０３）、さらに、エッジ検出条件を設定入力する（ステップＳ１０４）。
【００７９】
画像解析装置１に入力される画像は、例えば、図３に示すように、２次元座標（Ｘｉ，Ｙｊ）の画素値（単位：ピクセル）と明暗情報（輝度データ／２５６階調）を有しており、図３において、薄い（明るい）ハッチング部分は、凸部（ランド）を示し、濃い（暗い）ハッチング部分は、凹部（グルーブ）を示している。本実施の形態の画像解析装置１は、黒の星印で示した座標を逐次、検出／確定していくことで、凸部と凹部との段差が低い場合にも、画像ノイズ成分を低減させて、エッジ検出を高精度に行う。すなわち、従来技術では、例えば、段差が１００ｎｍ以上の画像では、画像コントラスト（明暗）が十分に確保でき容易にエッジ検出を行うことができたが、段差が低くなると表面粗さの影響度も無視できなくなり、いわゆるエッジ検出に対する画像ノイズ成分が大幅に増大して、エッジ検出を正確に行うことができなかった。本実施の形態の画像解析装置１は、このような段差が低く画像コントラストが十分に確保することのできない画像のエッジをも、高精度に検出する。
【００８０】
例えば、図１１に示したような凹凸の段差が大きい観察対象の画像では、図１５の画像濃度分布（ａ）に示したように、モデル化することができ、凸部と凹部の平均階調に十分な差があるため、エッジ検出のための閾値の設定を容易に行うことができる。
【００８１】
ところが、図１２〜図１４に示したような凹凸の段差が小さい観察対象の画像では、図１５の画像分布濃度（ｂ）に示したように、コントラストが低く、表面起伏の明るい輝度部と凸部の輝度との間に差がなくなり、信号処理を行う際に、エッジ検出不能または誤検出、さらには、多数のエッジ候補の検出が発生する。
特に、図１５（ｄ）に示したように、観察対象が網目状のマトリックスを有する高分子材料（例えば、フォトレジスト等）の場合には、誤検出エッジラインがジグザグの経路をたどり、あたかも迷路に入り込んだような結果となり、正確なエッジ検出ができない。
【００８２】
そこで、本実施の形態の画像解析装置１は、上記ステップＳ１０３で、誤検出防止のための補助ポイントをオペレータが操作部３で指定する。例えば、図３の場合、黒星印で示す補助ポイントをオペレータが指定する。
【００８３】
そして、画像解析装置１は、関心領域の指定、補助ポイントの指定及びエッジ検出条件の設定が行われると、第１データ処理部５がエッジ検出処理を行い（ステップＳ１０５）、検出したエッジと関心領域画像のプロファイルの合致度判定を行って（ステップＳ１０６）、修正が必要か否かの判定を行う（ステップＳ１０７）。画像解析装置１は、このエッジ検出処理を図３において左右方向であるＸ方向にライン毎に行って、順次Ｙ方向にサンプリングしながら処理を行う。
【００８４】
そして、第１データ処理部５は、ステップＳ１０７で、修正が必要であると判断すると、修正に必要な情報をモニター８に表示して、オペレータによる手操作による修正を促し、手操作による修正が行われると、当該修正に基づいて、再度エッジ検出処理を行って、当該検出したエッジと関心領域画像のプロファイルの合致度判定を行い、再度、修正が必要か否かの判定を行う（ステップＳ１０５〜Ｓ１０７）。
【００８５】
ステップＳ１０７で、修正が必要でないときには、エッジ情報を確定して（ステップＳ１０９）、エッジラインデータを第２データ格納部７に格納し、元の画像と確定したエッジラインのデータをモニター８に表示し、また、確定したエッジ座標データをＣＶＳ（Ｃｏｎｃｕｒｒｅｎｔ  Ｖｅｒｓｉｏｎｓ  Ｓｙｓｔｅｍ）ファイルとして、所望の統計処理、例えば、ばらつき算出処理、平均値算出処理、周波数解析処理等の解析処理を行って、有益な情報として、利用する（ステップＳ１１０〜Ｓ１１２）。
【００８６】
そして、第１データ処理部５は、エッジ検出処理においては、まず、図３に一点鎖線で示すガイドライン（代表エッジ）を求める代表エッジ検出処理をエッジ検出処理の第１処理ステップとして行い、この求めたガイドラインをガイドとして詳細な信号補正処理、例えば、明度補正、イコライズ処理、メディアンフィルタリング処理、積分処理等の一般的な定型処理を施した後、上記ステップＳ１０４でエッジ認定のために設定されたエッジ検出条件を画像情報に対して適用してエッジ座標を逐次確定する詳細なエッジ検出処理をエッジ検出処理の第２処理ステップとして行う。
【００８７】
第１データ処理部５は、上記ガイドラインを求める場合、代表エッジを求めることでガイドラインを求めるが、このガイドライン、すなわち、代表エッジを求める方法としては、種々の方法を用いることができる。例えば、第１の方法としては、複数領域中での２次元的な明暗階調量の平均値を特徴量として採用して、最大値となる位置と設計位置との合致度で判断して代表エッジとして抽出（検出）する方法を用いることができる。第２の方法としては、複数領域中での１次元的な明暗階調量を逐次フーリエ変換し、特定の設計周波数帯域に関して合致する領域を有する走査ラインのみを代表エッジとして抽出する方法を用いることができる。第３の方法として、複数領域中での１次元的な明暗階調量を逐次フーリエ変換し、特定の設計周波数帯域に関して合致しない領域を有する走査ラインに関しても高周波領域をカットしたフーリエスペクトル情報を創成して、設計周波近傍の明暗情報を強調することで代表エッジを抽出する方法を用いることができる。第４の方法として、パターンの設計値との合致度を判定する方法として、１次元的なテンプレートマッチング法を用い明暗階調分布がテンプレート間の配列との相対的なずれが最小値になるような位置を選定して代表エッジとして抽出する方法を用いることができる。
【００８８】
また、第１データ処理部５は、上記エッジ検出処理での画像濃度情報の解析においては、画像領域（関心領域）を複数の領域、例えば、図４に示すように領域１から領域３までの３つの領域に分割して画像濃度情報を解析してもよい。この関心領域の分割においては、画像ムラ等を考慮して、画像品質に応じた領域数に分割する。
【００８９】
例えば、図４の場合、関心領域をＹ方向（図４の上下方向）に３分割して領域１から領域３として予め処理パラメータを設定する。
【００９０】
図４において、領域１のＧ１〜Ｇ３は、バックグラウンドであり、いま、図４の画像が図１５の画像濃度分布（ｂ）の画像であるとすると、図１５の面荒れ部１、２に相当し、図４のＬ１、Ｒ１、Ｌ２、Ｒ２は、目標の代表エッジを示している。
【００９１】
第１データ処理部５は、関心領域を上述のように複数領域に分割して画像濃度情報を解析する場合、まず、領域１について、各画素の階調データを走査方向（図４の左から右方向）に走査しながら逐次Ｙ方向へサンプリングして、各ラインの明暗プロファイル（形状プロファイル）を重ねながら平均化処理を施す。そして、第１データ処理部５は、この明暗プロファイルに対して、輝度が最大値になる複数のＸ座標候補の中から設計値位置と合致するか否かで判定して、代表エッジとして抽出する。第１データ処理部５は、この代表エッジの抽出処理を各領域１〜３に対して行うことで、代表エッジ、すなわち、ガイドラインを求める。
【００９２】
ところが、各領域毎に代表エッジの抽出を行うと、図４に示すように、各領域の代表エッジの間で微妙に位置ずれが発生するが、この場合、最近接点の座標情報を用いて直線補完して、各領域間の代表エッジを連続させる。
【００９３】
このようにして、複数領域に分割して代表エッジの検出を行うと、元々の画像が複雑な形状を有するラインエッジ群からなる画像であるため、複数領域に分割して代表エッジを抽出することで、逆に、関心領域全体を一括して平均化処理する場合の不具合を解消することができる。
【００９４】
また、第１データ処理部５は、抽出したエッジの設計値とのマッチングを行って、エッジ検出を行っているが、上述のように明暗階調量をフーリエ変換した結果と設計値とのマッチングを行う場合には、以下のように処理する。
【００９５】
すなわち、いま、ある画像の任意のライン（Ｙｊ固定）のＸ方向の階調データ群が、図５（ａ）に示すような１次元輝度プロファイル（原画像）の場合、この原画像の１次元輝度プロファイルをフーリエ変換すると、図６に示すような画素周波数（原画像の１次元フーリエ変換図）となる。図６の原画像の１次元フーリエ変換図において、設計周波数２３０（画素周波数）付近に振幅値１０００程度のピークが認められる。そして、このピークを明瞭にするために、振幅７００以下のデータを削除して補正すると、図５（ｂ）に示すような１次元輝度プロファイル（補正画像）となる。図５（ｂ）から分かるように、ノイズ成分が大幅に削減されて、３４０画素ピッチ（倍率６万倍換算で、０．５ｕｍ）の明瞭な４本が検出される。
【００９６】
そこで、第１データ処理部５は、複数領域中での１次元的な明暗階調量を逐次フーリエ変換し、特定の設計周波数帯域に関して合致する領域を有する走査ラインのみを代表エッジとして抽出し、また、複数領域中での１次元的な明暗階調量を逐次フーリエ変換しても、特定の設計周波数帯域に関して合致しない領域を有する走査ラインに関しては、高周波領域をカットしたフーリエスペクトル情報を創成して、設計周波近傍の明暗情報を強調することで代表エッジを抽出する。このようにすることで、面荒れ等のノイズ成分が多い画像においても、適切に代表エッジを抽出することができる。
【００９７】
さらに、第１データ処理部５は、上述のように、パターンの設計値との合致度を判定する方法として、１次元的なテンプレートマッチング法を用い明暗階調分布がテンプレート間の配列との相対的なずれが最小値になるような位置を選定して代表エッジとして抽出する場合には、以下のように処理する。
【００９８】
すなわち、図７には、ラインテンプレートが示されているが、図７（ｂ）の実線で示すラインテンプレートが、設計値に基づいて作成されたテンプレートであり、このような設計値に基づいて作成されたテンプレートでは、コントラストの悪い画像を処理する場合には、階調度の一致を検出することが困難となって、精度よく代表エッジを抽出することができない場合が発生するおそれがある。
【００９９】
そこで、本実施の形態の画像解析装置１では、例えば、図１４（ｂ）に示した画像濃度分布の面荒れ部に相当する暗い部分（バックグラウンド）からの階調プロファイルの立ち上がり挙動（ａ）と、立ち上がった直後の挙動（ｂ）と、を特徴量として組み合わせて採用する。すなわち、凸部への傾斜部分においては比較的ノイズが少ないという事実に着目して、図７（ａ）と図７（ｃ）のパターンの箇所を選択して、パターンマッチングを行う。この場合、２個以上の隣接する凹凸パターンの組み合わせのマッチングを行う。
【０１００】
このようにすると、周期性のあるパターンのエッジ検出となり、一定間隔のピッチ量（図７（ａ）のΔＬｂと図７（ｃ）のΔＬａ）が特徴量となる。
【０１０１】
そして、ラインテンプレートを用いる場合、第１データ処理部５は、上述のようにして代表エッジを借り決めしてエッジ検出パラメータに沿って逐次個別のエッジ座標（Ｘｉ、Ｙｊ）を確定するが、このとき、局部的な誤検出に起因する迷走現象が発生するおそれがある。
【０１０２】
例えば、図８には、エッジラインＬ１〜Ｌｎ、エッジラインＣ１〜Ｃｎ及びエッジラインＲ１〜Ｒｎがエッジ検出された場合を示しており、いま、処理対象のエッジラインがエッジラインＣ１〜Ｃｎであるとすると、隣接するエッジラインＬ１〜ＬｎとエッジラインＲ１〜Ｒｎの直線式または曲線式を参考にすることで、処理対象のエッジラインがＣ１〜Ｃｅｒｒｏｒとなることを防止して、適切にＣ１〜Ｃｎとなるように選択することができる。
【０１０３】
また、処理対象の画像が、ピットのように孤立パターンが特定の規則性を有する場合、例えば、図９（ａ）〜（ｄ）に示すように、孤立パターンがＹ方向ではランダムであるが、Ｘ方向では規則性（設計ピッチ等）を有する場合には、当該規則性を有することに着目して、画像内の代表的なパターンを特徴量とするために、画像の周辺に、図９（ａ）、（ｂ）にそれぞれ星印等で示すように、マークを付与して、画像の幅、長さ及び間隔の情報を取り込んで、テンプレートとして利用し、また、図９（ｃ）、（ｄ）に破線で示すように、領域指定や中心線指定をテンプレートとして利用する。
【０１０４】
そして、画像解析装置１は、エッジ検出処理において、例えば、図１０に示すように、鮮明な画像を、バッファメモリに保存して、不鮮明画像を解析する際に利用するようにしてもよい。
【０１０５】
このように、本実施の形態の画像解析装置１は、複数の周期的なパターンを有する画像データの画像領域のうち選択指定された関心領域の画像データを処理対象画像データとして、当該処理対象画像データに対して定量的な画像処理を施してパターンのエッジを検出するに際して、処理対象画像データに対して、所定の画像特性を有する複数のエッジ候補の中から所定の規則に基づいて代表的なパターンである代表エッジを検出する代表エッジ検出処理をエッジ検出処理の第１処理ステップとして行っている。
【０１０６】
したがって、従来では自動解析処理が不可能であったエッジ品質の悪い画像を定量化することができ、エッジを高精度に検出することができる。
【０１０７】
また、本実施の形態の画像解析装置１は、代表エッジ検出処理で検出した代表エッジに基づいて詳細なエッジ検出処理をエッジ検出処理の第２処理ステップとして行ってエッジを検出し、当該検出したエッジを処理対象画像に重畳してモニター８に表示している。
【０１０８】
したがって、ガイドラインとしての代表エッジを用いることで、従来困難であったエッジを最終的に容易にかつ精度よく決定することができ、エッジを高精度に検出することができる。
【０１０９】
さらに、本実施の形態の画像形成装置１は、代表エッジ検出処理で処理する処理対象画像を画像鮮明領域と画像不鮮明領域に分離して、当該画像鮮明領域の画像データと当該画像不鮮明領域の画像データをそれぞれ第１データ格納部２及び第２データ格納部７に格納している。
【０１１０】
したがって、画像処理効率を向上させることができ、エッジを速やかにかつ高精度に検出することができる。
【０１１１】
また、本実施の形態の画像解析装置１は、代表エッジ検出処理で、パターンの設計値に合致するラインのみを抽出して、代表エッジを検出している。
【０１１２】
したがって、代表エッジの検出に設計値を反映して、代表エッジの誤検出を低減することができ、処理効率を向上させて、エッジを速やかにかつより一層高精度に検出することができる。
【０１１３】
さらに、本実施の形態の画像解析装置１は、処理対象画像を複数の領域に分割し、当該分割した各分割領域に対して画像濃度情報を解析し、パターンの設計値との合致度を判定して、代表エッジを検出している。
【０１１４】
したがって、ＳＥＭ観察時のコンタミ等に代表される画像全体の濃度むらに起因する誤検出を低減することができ、処理効率を向上させて、エッジを速やかにかつより一層高精度に検出することができる。
【０１１５】
また、本実施の形態の画像解析装置１は、分割した各分割領域に対して２次元的な明暗階調量の平均値を特徴量として、当該特徴量の最大値の位置と設計上のエッジ位置との合致度に基づいて代表エッジの検出を行っている。
【０１１６】
したがって、設計値との合致度をエッジ粗検出である代表エッジの検出の判定基準として用いて、信頼性を向上させることができるとともに、誤検出を未然にかつ効率的に防止することができ、処理効率をより一層向上させて、エッジを速やかにかつより一層高精度に検出することができる。
【０１１７】
さらに、本実施の形態の画像解析装置１は、分割した各分割領域に対して１次元的な明暗階調量を逐次フーリエ変換して、特定の設計周波数帯域において合致する領域を有する走査ラインのみを代表エッジとして検出している。
【０１１８】
したがって、設計値との合致度をエッジ粗検出である代表エッジの検出の判定基準として用いて、信頼性を向上させることができるとともに、誤検出を未然にかつ効率的に防止することができ、処理効率をより一層向上させて、エッジを速やかにかつより一層高精度に検出することができる。
【０１１９】
また、本実施の形態の画像解析装置１は、分割した各分割領域に対して１次元的な明暗階調量を逐次フーリエ変換して、特定の設計周波数帯域において合致しない領域を有する走査ラインに対して、所定の高周波領域をカットしたフーリエスペクトル情報を創成して設計周波数近傍の明暗情報を強調し、当該強調された明暗情報に基づいて代表エッジを検出している。
【０１２０】
したがって、設計値との合致度をエッジ粗検出である代表エッジの検出の判定基準として用いて、信頼性を向上させることができるとともに、誤検出を未然にかつ効率的に防止することができ、処理効率をより一層向上させて、エッジを速やかにかつより一層高精度に検出することができる。
【０１２１】
さらに、本実施の形態の画像解析装置１は、代表エッジ検出処理で、パターンの設計値との合致度の判断において、所定のテンプレートとのマッチング度を判定するテンプレートマッチング処理を用い、画像の明暗階調分布が当該テンプレートの配列との間の相対的なずれが最小値となる位置を選定して、当該位置を代表エッジとして検出している。
【０１２２】
したがって、設計値との合致度をエッジ粗検出である代表エッジの検出の判定基準として用いて、信頼性を向上させることができるとともに、誤検出を未然にかつ効率的に防止することができ、処理効率をより一層向上させて、エッジを速やかにかつより一層高精度に検出することができる。
【０１２３】
また、本実施の形態の画像解析装置１は、検出した代表エッジを基準として、所定の特定範囲内にあり、かつ、画像の明暗階調量の閾値幅内にある画像ピクセル座標をエッジと判定する処理を連続的に逐次行って、エッジの２次元的な形状プロファイルを求める処理を行っている。
【０１２４】
したがって、最終的に検出するエッジの確定性を向上させることができ、エッジをより一層高精度に検出することができる。
【０１２５】
さらに、本実施の形態の画像解析装置１は、各分割領域毎に、検出した代表エッジを基準として、所定の特定範囲内にあり、かつ、画像の明暗階調量の閾値幅内にある画像ピクセル座標をエッジと判定する処理を連続的に逐次行って、エッジの２次元的な形状プロファイルを求める処理を行い、各分割領域で検出したエッジが不連続である領域間の形状プロファイルを、最近接点の座標情報を用いて直線補完して、各領域間の形状プロファイルを連続させている。
【０１２６】
したがって、局部的な誤検出を防止することができるとともに、複数の代表エッジの候補の乱立することを防止することができ、エッジをより一層高精度に検出することができる。
【０１２７】
また、本実施の形態の画像解析装置１は、代表エッジ検出処理で用いるテンプレートマッチング処理での画像設計値のパターンとして、エッジ検出処理の過程で抽出された実測のパターンを用いている。
【０１２８】
したがって、局部的な誤検出を防止することができとともに、複数の代表エッジの候補の乱立することを防止することができ、エッジをより一層高精度に検出することができる。
【０１２９】
さらに、本実施の形態の画像解析装置１は、代表エッジ検出処理で検出した代表エッジの複数の候補を所定の表示部に表示し、当該表示した複数の代表エッジの候補から選択された候補を代表エッジとして採用している。
【０１３０】
したがって、代表エッジの誤検出をより適切に防止することができ、エッジをより一層高精度に検出することができる。
【０１３１】
また、本実施の形態の画像解析装置１は、画像鮮明領域の画像データと画像不鮮明領域の画像データを、並列処理及び統合処理して代表エッジ検出処理を行っている。
【０１３２】
したがって、画像データの処理時間を短縮することができ、エッジをより一層速やかにかつ精度よく検出することができる。
【０１３３】
以上、本発明者によってなされた発明を好適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【０１３４】
【発明の効果】
請求項１記載の発明の画像解析装置によれば、複数の周期的なパターンを有する画像データの画像領域のうち選択指定された関心領域の画像データを処理対象画像データとして、当該処理対象画像データに対して定量的な画像処理を施してパターンのエッジを検出するに際して、処理対象画像データに対して、所定の画像特性を有する複数のエッジ候補の中から所定の規則に基づいて代表的なパターンである代表エッジを検出する代表エッジ検出処理をエッジ検出処理の第１処理ステップとして行うので、従来では自動解析処理が不可能であったエッジ品質の悪い画像を定量化することができ、エッジを高精度に検出することができる。
【０１３５】
請求項２記載の発明の画像解析装置によれば、代表エッジ検出処理で検出した代表エッジに基づいて詳細なエッジ検出処理をエッジ検出処理の第２処理ステップとして行ってエッジを検出し、当該検出したエッジを処理対象画像に重畳して所定の表示部に表示するので、ガイドラインとしての代表エッジを用いることで、従来困難であったエッジを最終的に容易にかつ精度よく決定することができ、エッジを高精度に検出することができる。
【０１３６】
請求項３記載の発明の画像解析装置によれば、代表エッジ検出処理で処理する処理対象画像を画像鮮明領域と画像不鮮明領域に分離して、当該画像鮮明領域の画像データと当該画像不鮮明領域の画像データをそれぞれ画像データ格納手段に格納するので、画像処理効率を向上させることができ、エッジを速やかにかつ高精度に検出することができる。
【０１３７】
請求項４記載の発明の画像解析装置によれば、代表エッジ検出処理で、パターンの設計値に合致するラインのみを抽出して、代表エッジを検出するので、代表エッジの検出に設計値を反映して、代表エッジの誤検出を低減することができ、処理効率を向上させて、エッジを速やかにかつより一層高精度に検出することができる。
【０１３８】
請求項５記載の発明の画像解析装置によれば、処理対象画像を複数の領域に分割し、当該分割した各分割領域に対して画像濃度情報を解析し、パターンの設計値との合致度を判定して、代表エッジを検出するので、ＳＥＭ観察時のコンタミ等に代表される画像全体の濃度むらに起因する誤検出を低減することができ、処理効率を向上させて、エッジを速やかにかつより一層高精度に検出することができる。
【０１３９】
請求項６記載の発明の画像解析装置によれば、分割した各分割領域に対して２次元的な明暗階調量の平均値を特徴量として、当該特徴量の最大値の位置と設計上のエッジ位置との合致度に基づいて代表エッジの検出を行うので、設計値との合致度をエッジ粗検出である代表エッジの検出の判定基準として用いて、信頼性を向上させることができるとともに、誤検出を未然にかつ効率的に防止することができ、処理効率をより一層向上させて、エッジを速やかにかつより一層高精度に検出することができる。
【０１４０】
請求項７記載の発明の画像解析装置によれば、分割した各分割領域に対して１次元的な明暗階調量を逐次フーリエ変換して、特定の設計周波数帯域において合致する領域を有する走査ラインのみを代表エッジとして検出するので、設計値との合致度をエッジ粗検出である代表エッジの検出の判定基準として用いて、信頼性を向上させることができるとともに、誤検出を未然にかつ効率的に防止することができ、処理効率をより一層向上させて、エッジを速やかにかつより一層高精度に検出することができる。
【０１４１】
請求項８記載の発明の画像解析装置によれば、分割した各分割領域に対して１次元的な明暗階調量を逐次フーリエ変換して、特定の設計周波数帯域において合致しない領域を有する走査ラインに対して、所定の高周波領域をカットしたフーリエスペクトル情報を創成して設計周波数近傍の明暗情報を強調し、当該強調された明暗情報に基づいて代表エッジを検出するので、設計値との合致度をエッジ粗検出である代表エッジの検出の判定基準として用いて、信頼性を向上させることができるとともに、誤検出を未然にかつ効率的に防止することができ、処理効率をより一層向上させて、エッジを速やかにかつより一層高精度に検出することができる。
【０１４２】
請求項９記載の発明の画像解析装置によれば、代表エッジ検出処理で、パターンの設計値との合致度の判断において、所定のテンプレートとのマッチング度を判定するテンプレートマッチング処理を用い、画像の明暗階調分布が当該テンプレートの配列との間の相対的なずれが最小値となる位置を選定して、当該位置を代表エッジとして検出するので、設計値との合致度をエッジ粗検出である代表エッジの検出の判定基準として用いて、信頼性を向上させることができるとともに、誤検出を未然にかつ効率的に防止することができ、処理効率をより一層向上させて、エッジを速やかにかつより一層高精度に検出することができる。
【０１４３】
請求項１０記載の発明の画像解析装置によれば、検出した代表エッジを基準として、所定の特定範囲内にあり、かつ、画像の明暗階調量の閾値幅内にある画像ピクセル座標をエッジと判定する処理を連続的に逐次行って、エッジの２次元的な形状プロファイルを求める処理を行うので、最終的に検出するエッジの確定性を向上させることができ、エッジをより一層高精度に検出することができる。
【０１４４】
請求項１１記載の発明の画像解析装置によれば、各分割領域毎に、検出した代表エッジを基準として、所定の特定範囲内にあり、かつ、画像の明暗階調量の閾値幅内にある画像ピクセル座標をエッジと判定する処理を連続的に逐次行って、エッジの２次元的な形状プロファイルを求める処理を行い、各分割領域で検出したエッジが不連続である領域間の形状プロファイルを、最近接点の座標情報を用いて直線補完して、各領域間の形状プロファイルを連続させるので、局部的な誤検出を防止することができるとともに、複数の代表エッジの候補の乱立することを防止することができ、エッジをより一層高精度に検出することができる。
【０１４５】
請求項１２記載の発明の画像解析装置によれば、代表エッジ検出処理で用いるテンプレートマッチング処理での画像設計値のパターンとして、エッジ検出処理の過程で抽出された実測のパターンを用いるので、局部的な誤検出を防止することができとともに、複数の代表エッジの候補の乱立することを防止することができ、エッジをより一層高精度に検出することができる。
【０１４６】
請求項１３記載の発明の画像解析装置によれば、代表エッジ検出処理で検出した代表エッジの複数の候補を所定の表示部に表示し、当該表示した複数の代表エッジの候補から選択された候補を代表エッジとして採用するので、代表エッジの誤検出をより適切に防止することができ、エッジをより一層高精度に検出することができる。
【０１４７】
請求項１４記載の発明の画像解析装置によれば、画像鮮明領域の画像データと画像不鮮明領域の画像データを、並列処理及び統合処理して代表エッジ検出処理を行うので、画像データの処理時間を短縮することができ、エッジをより一層速やかにかつ精度よく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像解析装置の一実施の形態を適用した画像解析装置の機能ブロック構成図。
【図２】図１の画像解析装置による画像解析処理を示すフローチャート。
【図３】図１の画像解析装置に入力される処理対象画像の一例を示す図。
【図４】図３の処理対象画像を複数領域に分割して処理する場合の分割画像の一例を示す図。
【図５】図３の処理対象画像をフーリエ変換して処理する場合の原画像の輝度プロファイルの一例（ａ）と当該原画像のプロファイルを１次元フーリエ変換した後に補正した輝度プロファイルの一例（ｂ）を示す図。
【図６】図５（ａ）の原画像の輝度プロファイルを１次元フーリエ変換した変換図の一例を示す図。
【図７】図３の処理対象画像をテンプレートマッチングで処理する場合のラインテンプレートの説明図。
【図８】図３の処理対象画像をテンプレートマッチングで処理する場合の誤検出を防止するラインテンプレートの説明図。
【図９】図３の処理対象画像が規則性を有する場合のマーク付与を手操作で行う場合の一例を示す図。
【図１０】図３の不鮮明画像を鮮明画像を利用して処理する場合の説明図。
【図１１】鮮明なＳＥＭ画像の一例を示す図。
【図１２】不鮮明なＳＥＭ画像の一例を示す図。
【図１３】エッジに囲まれた領域内にエッジ部相当の輝度を有する微少な凹凸が有る被検物の画像の一例を示す図。
【図１４】パターンが局部的に分離しておらずエッジ検出が非常に困難な場合の画像の一例を示す図。
【図１５】図１１の鮮明画像に対応する画像濃度分布（ａ）、図１２〜図１４の不鮮明画像に対応する画像濃度分布（ｂ）、鮮明画像の画像濃度分布に基づくエッジ検出結果のエッジライン（ｃ）及び不鮮明画像の画像分布濃度に基づくエッジ検出結果のエッジライン（ｄ）を示す図。
【符号の説明】
１  画像解析装置
２  第１データ格納部
３  操作部
４  処理パラメータ格納部
５  第１データ処理部
６  第２データ処理部
７  第２データ格納部
８  モニター
９  記録出力部
１０  バッファメモリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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