(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走査顕微鏡の顕微鏡画像の処理方法であって、
前記顕微鏡画像の各ドットの画像情報として、ドットの画像検出信号強度と周辺ドットの画像検出信号強度との間の差情報を求め、
複数ドットの前記差情報の内から、マスクの点穴の認識は０以上の値の中で最小値のドットを着目画像の画像情報として採用し、
マスクのパターンの輪郭認識は０以上の値の中でその最大値のドットを着目画像の画像情報として採用する着目画像抽出方法。
【請求項２】
前記顕微鏡画像は荷電粒子走査顕微鏡像であって、
前記差情報の演算に用いる前記ドットと前記周辺ドットとは走査ビーム径分離間する請求項１に記載の着目画像抽出方法。
【請求項３】
前記差情報は前記ドットの画像検出信号強度から一方向に沿って前記ドットを挟む両側周辺ドットの画像検出信号強度の平均値を引いたものである請求項１または２に記載の着目画像抽出方法。
【請求項４】
前記差情報は、前記ドットの画像検出信号強度から、一方向に沿って前記ドットを挟む両側周辺ドットの画像検出信号強度の平均値と前記一方向に対して直交する両側周辺ドットの画像検出信号強度の平均値の差の絶対値を引いたものである請求項１または２に記載の着目画像抽出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マトリックス状の画素情報として把握される画像における着目画像抽出のための画像処理技術であって、特に半導体チップ用のフォトマスクのマスクリペアにおいて有効な着目画像抽出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体回路素子の製作に際して用いられるフォトマスクに図２に例示したような遮蔽物質の付着（黒欠陥１）や欠落（白欠陥２）が存在すると設計した半導体回路素子が得られないため、マスクにおけるそれらの欠陥を集束イオンビームを用いたアシストデポジションやエッチングによって補修するマスクリペアが慣行されている。その際、欠陥の位置を正確に把握してないと精度のよい修正は実行出来ないため、欠陥位置把握にはパターン３の輪郭認識とドリフト誤差を少なくするためにマスク内に設ける基準位置（点穴５）の正確な認識がまず必要となり、その上で基板上に形成されたマスクパターン３の実際の輪郭を該点穴５に対する相対位置として正確に把握することが必要となる。そこで走査イオン顕微鏡等の顕微鏡によりマスクの顕微鏡像をとってマスクの状態を観察するのであるが、その際、マスク上のパターンと基板との境界認識をどのしきい値でとるかにより、パターンの輪郭がずれて表示されるという問題がある。図３Ａにガラス基板４上のパターン３の境界部断面を示し、Ｂにその二次電子検出信号を例示する。例えば、このケースにおいてＢ１に図示したように二次イオン検出量と比較するしきい値を高く（ｌ1）した場合と低く（ｌ2）した場  合とではその像（輪郭位置a1,a2）が変わってしまう。パターン３の場合、クロム等の遮蔽物質の肩部分を検出して境界と認識して欲しいわけであるが、Ｂ２に示したように信号中のバックグランド成分BGが大きく基板部分と遮蔽物質部分の信号差が小さい場合などは、しきい値の適正な設定（ｌ1）は厳しくなる。しかもそのバックグランド成分は、常にコンスタントというものではなく場所や時間によって変化するものであり、変化するバックグランドの影響によりしきい値がパターン部信号より高く（ｌ3）なってパターンを認識しないことも、反対に低く（ｌ2）なってガラス基板部分をもパターン部分と認識してしまうことも起こってしまう。また、検出二次イオンを基板側物質のものとした場合と遮蔽物質のものとした場合とでも境界に位置ずれを生じてしまうという問題もあり、クロム等の遮蔽物質の肩部分を検出して境界と認識して精度よく画像表示させることは容易ではない。
従来この境界線の識別に輪郭強調手段として微分処理法が適用されてきたが、微分処理法によると境界部に対応しない細かい信号変動についても微分処理がなされピーク値が多く取れてしまうという問題があり、後処理が厄介で必ずしも適正な処理法とはいえなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的課題は、上記した従来技術の問題点を解決すること、すなわち、フォトマスクの基板と遮蔽物質との境界を正確に認識して表示する技術の提供、ひいてはその正確な位置認識に基づくフォトマスク上の欠陥の修正の実現にある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、マトリックス状の走査位置（ドット）毎の画像検出信号（画素）を
当該画像検出信号並びに周辺走査位置の画像検出信号間の信号強度の差情報を求めることでまずバックグランドノイズを消去し、複数の該差情報の内から０以上の値で最大値若しくは最小値の走査位置（ドット）を当該走査位置の着目画像の画像情報として採用することで、孤立領域の点穴や連続境界部であるパターンの輪郭といった画像中の着目部分を明示する画像処理手法である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
走査イオン顕微鏡等の顕微鏡によりマスクの顕微鏡像を得る場合、マトリックスの各ドットの当初検出画素信号はランダムノイズが重畳しているため、画像の前処理として周辺値との平均を求めスムージングを施すことがよくなされる。それを実行すると一般に特異点が減縮された滑らかな画像が得られる。この画像を元にピーク度を検知して行くことになるが、ここでは本発明の画像処理原理を理解しやすくするため、各走査位置を示すマトリックスの１区画は集束イオンビームの径に相当するものとして考えるものとする。基準位置を示す点穴５の場合、これは小さな孤立領域であり、中心部に遮蔽物質が小領域存在し周辺はガラス基板が露出した形態となり、検出信号は図１Ａに示すように１ドットの信号として示せるものと考える。直線状のパターンの境界である場合は遮蔽物質が存在する領域とガラス基板が露出する領域が一方向に連続する土手状の形態となり、Ｂに示すようなドット信号のマップになるものと考える。まず、Ａに図示したように極近傍の３×３ドット間で中心ドットと周囲の８ドットとの検出値の差を演算する。点穴５が中心にある場合１ドットの孤立領域であるから８つの差情報はいずれも大きな値となるが、パターン境界を３×３ドット領域に含む場合の差情報は周辺ドットの検出値には差があるので、ある差信号は大きな値に、またある差信号は小さな値となるはずである。
【０００６】
ここで、８つの差情報の内０以上の値で最小のものをそのドットの新たな値として採用したとすると、周辺に中心ドットと同じレベルの信号が存在するときは零に近い低値となり周辺に中心ドットと同じレベルの信号が存在しないときときにのみその値は高くなる。したがって、この処理を施した新たな画像は図１ＡからイメージできるようにＡと同じような小さな孤立領域が残り、パターン領域については図１ＢのＩ,IIからイメージできるように一方向に土手状に連続する境界部も図１ＢのIIIからイメージできるように中心部も低レベルの信号となって画像から消去される。したがって、基準位置を示す点穴５だけが画像上に明示されることになる。パターン部３が消えて点穴５だけが画面上に残るこの処理手法は、半導体集積回路のパターン密度が高くなって基準位置を広い場所にとることが困難になっている現在の状況に好適な画像処理である。
【０００７】
また、８つの差情報の内０以上の値で最大のものをそのドットの新たな値として採用したとすると、周辺に中心ドットと異なるレベルの信号が存在するときは高い値となり周辺に中心ドットと同じレベルの信号しか存在しないときにのみその値は低くなる。したがって、この処理がなされた画像からは図１Ａからイメージできるように小さな孤立領域である点穴はその周辺ドットに拡大されて表示されると共に、図１ＢのＩ,IIからイメージできるように一方向に土手状に連続するパターンの境界部が２ドット幅の線として残り、図１ＢのIIIから分かるようにパターン内部もまた周囲がすべて同レベルとなるため、消去される。すなわち、この場合は点穴５が拡大表示されてしまうが、パターン３の境界部の輪郭が画面上に線画表示されることになる。本発明は周辺画素との差演算によって得た値を基礎として採用することにより、位置や時間によって変化してしまうバックグランドノイズをまず消去している点に意義がある。そしてピーク度を当初の検出画像から絶対値として得るのではなく、周辺画素との相対値として得ているのでＳＮ比が高くなり、しきい値の設定が容易である。
【０００８】
以上の説明は画像処理原理の説明を簡単にするため、１ドットの大きさを集束イオンビーム径程度としたが、実際は更に細かい走査を実行してもよい。ただしその場合、隣接するドットはビームスポットの多くが共通となるため、その検出信号には大きな差がでないことになる。したがって、隣接する３×３ドット領域での演算は比較情報として技術的に意義が低く、また反対にビーム径以上離れたドットは画素情報としての相関が低くなりこれも比較情報としては技術的に意義が低くなる。したがって、比較すべきドットはビーム径分離れた位置の画素が適当であり、ビーム径だけ離れた例えば５×５または７×７を周辺ドットとして選択するのが最適となる。図１Ｃから分かるように５×５の場合１６組の差演算が、７×７の場合２４組の差演算がなされる。また、顕微鏡画像は集束イオンビームを用いた走査イオン顕微鏡像を例に説明したが、本発明はこれに限らず、電子顕微鏡像や光学顕微鏡像であってもマトリックス状の画素情報からなる画像であれば適用できることは理解されよう。
【０００９】
（実施例１）
次に周辺ドットとの単純差演算ではない処理の例を示す。この例は着目ドットを中心に一方向に並ぶ両側のドットの平均値と着目ドットの値の差を演算するものであり、そのドット間距離はやはりビ−ム径程度とする。３×３ドット領域の場合は縦横右斜め左斜めの４組の演算に、５×５の場合８組の差演算が、７×７の場合１２組の差演算がなされることになる。この演算の意味は一方向に信号が変化しない場合または連続的に変化（単調増加若しくは単調減少）する場合には低い値となり、間にピーク値があるような変曲部を有するときに高い値となるようになっている。したがって、点穴のような微小孤立領域は全方位で大きな値となり、一方向の土手状のパターン境界部については土手とクロスする方向では高く、また土手に沿った方向では低い値となる。複数組のこの値の内０以上の値の最小値をそのドットの新たな情報として採用するとすれば、点穴の場合は全方位で大きな値となるため最小値を取ってもそれなりに大きな値として残るが、パターンについてはまず境界部では土手に沿った方向で小さな値となるため低い値となり、中央部では全方位で連続値となるためこれも低い値となる。したがって、この処理がなされた画像は点穴だけが表示されることになる。また０以上の値の中で最大値をそのドットの新たな情報として採用するとすれば、点穴の場合は全方位で大きな値となるため最大値を取れば大きな値として残り、パターンについてはまず境界部では土手にクロスした方向で大きな値となり、中央部では全方位で連続値となるためこれは低い値となって、パターンの輪郭が線画の形態で表示されることになる。
【００１０】
（実施例２）
続いて周辺ドットとの単純差演算ではない処理の別の例を示す。この例は着目ドットを中心に一方向に並ぶ両側のドットの平均値とそれとは直交する方向に並ぶ両側のドットの平均値の差の絶対値と、着目ドットの値との差を演算するものであり、そのドット間距離はやはりビ−ム径程度とするものである。３×３ドット領域の場合は縦横と右斜め左斜めの２組の演算に、５×５の場合４組の差演算が、７×７の場合６組の差演算がなされることになる。この演算の意味は直交する方向の信号の変化に差がある時この値は低くなるようになっている。したがって、点穴のような微小孤立領域は全方位で信号変化に差がでないため大きな値となり、一方向の土手状のパターン境界部については土手に沿った方向とそれに直交する方向の演算では高い値となり、その他の演算では低い値となる。複数組のこの値の内０以上の値の最小値をそのドットの新たな情報として採用するとすれば、点穴の場合は全方位で大きな値となるため最小値を取ってもそれなりに大きな値として残るが、パターンについてはまず境界部では土手に沿った方向とそれに直交する方向以外の演算では小さな値となるため低い値となり、中央部では全方位で連続値となるためこれも低い値となる。したがって、この処理がなされた画像は点穴だけが表示されることになる。また０以上の値の中で最大値をそのドットの新たな情報として採用するとすれば、点穴の場合は全方位で大きな値となるため最大値を取れば大きな値として残り、パターンについてはまず境界部では土手に沿った方向とそれに直交する方向の演算では高い値となるので大きな値となり、中央部では全方位で連続値となるためこれは低い値となって、この処理によってもパターンの輪郭が線画の形態で表示されることになる。
【００１１】
本発明は、基本的には各ドットの情報を周辺ドットの信号情報を差演算して加味した形とするものであり、必ずしも上記した例に限定されるものではない。一方向の両側信号情報ではなく例えば、所定角度の位置関係にある２つの周辺ドットの平均値と当該ドットとの差を演算し、０以上の値の中でその最大値と最小値を新たなドット情報とすることなども考えられる。
【００１２】
【発明の効果】
本発明は、マトリックス状のドット毎の画像検出信号を当該画像検出信号並びに周辺ドットの画像検出信号間の差情報を求め、複数の該差情報の内から０以上の値の中で最大値若しくは最小値を当該ドットの新たな画像情報として採用することで、孤立領域の点穴や連続境界部であるパターンの輪郭といった画像中の着目部分を明示する画像処理手法であるから、時間や位置によって異なった値となるバックグランド成分の影響を除去することができ、厳しいしきい値の設定からも開放される。また０以上の値の中で最小値を採用する画像ではパターン部分が消去されるので、基準点となる点穴が確認しやすく、特に集積度が高くなっている昨今の半導体回路においては点穴近傍に存在するパターン部分が消去されるので点穴が確認しやすく有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】画素マトリックス上で点穴とパターンそして周辺ドットの状況を説明する図。
【図２】フォトマスク上の白欠陥と黒欠陥を説明する図。
【図３】パタ−ン境界部の断面とその画像信号を示す図。
【符号の説明】
１  黒欠陥
２  白欠陥
４  ガラス基板
３  パターン（遮蔽物質）
５  点穴
BG  バックグランド
【図１】
0004430179.tif 000002
【図２】
0004430179.tif 000003
【図３】
0004430179.tif 000004