(57)【要約】【目的】本発明は、画像上でパターンの測長を行う画像位置測定方法および画像位置測定装置に関し、取得した複数毎の画像について注目するラインの所定数本の前後のラインの積を当該注目ラインに置き換えることを繰り返した画像を生成し、当該画像をもとに測長し、より再現性の高い測長を実現することを目的とする。【構成】  同一の測長対象領域から複数の画像を取得するステップと、取得した各画像中の注目するラインについて前後所定ラインの積を算出し、注目ラインに置き換えることを繰り返して画質を改善するステップと、画質を改善した各画像中の測定対象のパターンの寸法を測長するステップと、測長した各画像のパターンの寸法をもとに当該パターンの寸法を決定するステップとを有する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像上でパターンの測長を行う画像位置測定方法において、
同一の測長対象領域から複数の画像を取得するステップと、
前記取得した各画像中の注目するラインについて前後所定ラインの積を算出し、当該注目ラインに置き換えることを繰り返して画質を改善するステップと、
前記画質を改善した各画像中の測定対象のパターンの寸法を測長するステップと、
前記測長した各画像のパターンの寸法をもとに当該パターンの寸法を決定するステップと
を有する画像位置測定方法。
【請求項２】
前記各画像中の測定対象のパターンの寸法をもとに再現誤差を算出して当該再現誤差が所定閾値、あるいは前記積の代わりに和を用いて算出した値の再現誤差よりも小さいときに、前記決定したパターンの寸法を出力することを特徴とする請求項１記載の画像位置測定方法。
【請求項３】
画像上でパターンの測長を行う画像位置測定装置において、
同一の測長対象領域から複数の画像を取得する手段と、
前記取得した各画像中の注目するラインについて前後所定ラインの積を算出し、当該注目ラインに置き換えることを繰り返して画質を改善する手段と、
前記画質を改善した各画像中の測定対象のパターンの寸法を測長する手段と、
前記測長した各画像のパターンの寸法をもとに当該パターンの寸法を決定する手段と
を備えたことを特徴とする画像位置測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像上でパターンの測長を行う画像位置測定方法および画像位置測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、走査電子顕微鏡などでマスクやＬＳＩのパターンの画像を取得し、そのパターンの寸法などを測定する場合、複数枚の画像を取得して総和を算出し、算出した総和の画像中のパターンを測長し、測定値の再現性を高めるようにしていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特に、走査型電子顕微鏡などで取得したマスクやＬＳＩなどのパターンの画像では、上述した複数枚の画像を取得して総和を算出した画像からパターンを測長していたのでは、充分は再現性が得られないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、これらの問題を解決するため、取得した複数毎の画像について注目するラインの所定数本の前後のラインの積を当該注目ラインに置き換えることを繰り返した画像を生成し、当該画像をもとに測長し、より再現性の高い測長を実現することを目的としている。
【発明の効果】
【０００５】
本発明は、取得した複数毎の画像について注目するラインの所定数本の前後のラインの積を当該注目ラインに置き換えることを繰り返した画像を生成し、当該画像をもとに測長することにより、より再現性の高い測長を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明は、取得した複数毎の画像について注目するラインの所定数本の前後のラインの積を当該注目ラインに置き換えることを繰り返した画像を生成し、当該画像をもとに測長し、より再現性の高い測長を実現した。
【実施例１】
【０００７】
図１は、本発明のシステム構成図を示す。
図１において、処理装置１は、プログラムに従い各種処理を行うものであって、ここでは、画像取得手段２、積算出手段３、和算出手段４、測長手段５、比較・決定手段６、画像ファイル７、結果ファイル８、表示装置９、および入力装置１０などから構成されるものである。
【０００８】
画像取得手段２は、図示外の走査型電子顕微鏡などから同一視野の複数枚の画像１１を取得するものである。
【０００９】
積算出手段３は、各画像の注目する走査線（ライン）の前後所定数の走査線の積を算出し、当該注目走査線と置き換えることを繰り返して画質改善するものである。
【００１０】
和算出手段４は、各画像の注目する走査線の前後所定数の走査線の和を算出し、当該注目走査線と置き換えることを繰り返して画質改善するものである。
【００１１】
測長手段５は，積算出手段３によって画質改善した後の複数の各画像中の測長対象のターンを測長したり、和算出手段３によって画質改善した後の複数の各画像中の測長対象のパターンを測長したりするものである。
【００１２】
比較・決定手段６は、積算出手段３で画質改善された複数の画像中のパターンを測長手段５で測長した寸法の再現誤差（例えばσ、３σ）が、所定の再現誤差の閾値、あるいは和算出手段４で画質改善された複数の画像中のパターンを測長手段５で測長した寸法の再現誤差（例えばσ、３σ）とを比較し、前者が後者よりも小さいときに、前者の寸法を出力したりなどするものである（図２〜図４参照）。
【００１３】
画像ファイル７は、取得した複数の画像１１を格納するものである。
結果ファイル８は、画像中のパターンを測長した寸法、再現誤差（例えばσ、３σ）を保存するものである。
【００１４】
表示装置９は、画像や測長結果などを表示するものである。
入力装置１０は、各種指示やデータを入力するものであって、キーボードやマウスなどである。
【００１５】
画像１１は、走査型電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡、あるいは光学顕微鏡などによって生成した測定対象のパターンを含む同一視野から順次取得した複数の画像である。
【００１６】
次に、図２のフローチャートの順番に従い図１の構成の動作を詳細に説明する。
図２は、本発明の動作説明フローチャートを示す。
【００１７】
図２において、Ｓ１は、画像を取得する。これは、例えば走査型電子顕微鏡でマスクあるいはＬＳＩ中のパターンのある測定対象の同一領域から、例えば３０枚の画像（５１２画素×５１２画素の画像）を取得し、画像ファイル７に格納し、以降の処理に使えるようにする。尚、画像は、走査型電子顕微鏡でマスクなどから取得した２次電子画像（反射電子画像）に限られず、透過型電子顕微鏡、光学顕微鏡などで同一領域から、例えば３０枚の画像を取得してもよい。
【００１８】
Ｓ２は、走査線１本Ｓｉに注目し、前後ｋ本（例えば２０本）の積を規格化する。これは、後述する図３の（ｂ）に示すように、注目したＳｉ本目のラインの前後の２０本について順次積を求め、当該求めた総積を規格化（例えば総積の走査線の最大ピークと、元の走査線の最大ピークとがほぼ等しくなるように規格化）する。ここで、前の走査線に対して、次の走査線をいわば重みとして乗算して積を求めることを所定本数（ここでは、２０本）繰り返すことにより、信号の強い部分をより強調した走査線の波形にして画質を改善して後述する偏差３σをより小さくし、複数画像間の測長値の再現性を高めることが可能となる。
【００１９】
Ｓ３は、Ｌｉとする。これは、Ｓ２で総積を求めて規格化した後の走査線を、元の走査線と置き換える。
【００２０】
Ｓ４は、終わりか判別する。これは、１つの画像について、全ての走査線（あるいは画像中の測定対象のパターンが存在する領域内の走査線）についてＳ２、Ｓ３を実行したか判別する。ＹＥＳの場合には、Ｓ５に進む。ＮＯの場合には、次の走査線についてＳ２、Ｓ３を繰り返す。
【００２１】
以上のＳ２〜Ｓ４のＹＥＳによって、画像中の走査線について前後所定本数の総積を求めて規格化し元の走査線を置き換えることを繰り返し、画質を改善した画像を生成することが可能となる（図３の（ｂ）参照）。
【００２２】
Ｓ５は、最小二乗法でエッジを決定する。これは、Ｓ２〜Ｓ４のＹＥＳで画像中の注目する走査線の前後所定本数の走査線の総積を求めて規格化して画質を改善した画像について、当該画像中のパターンのエッジの点を走査線毎に求め、当該求めた全てのエッジの点について最小二乗法で直線近似した直線（パターンのエッジ）を決定する（図３の（ｃ）の直線を決定する）。
【００２３】
Ｓ６は、Ｓ２〜Ｓ５を３０回繰り返す。これは、Ｓ２〜Ｓ５について、Ｓ１で取得した画像の枚数、ここでは、３０枚に相当する３０回繰り返し、各画像についてそれぞれ最小二乗法で直線近似した線分（パターンのエッジ）を決定する。
【００２４】
Ｓ７は、両端エッジを基に寸法を計測する。これは、Ｓ５で決定した画像中のパターンのエッジ（図３の（ｃ）の最小二乗法で直線近似した直線）の寸法（距離）Ｘ１（〜Ｘｎ）を計測する。
【００２５】
Ｓ８は、寸法値の３σを算出する。これは、Ｓ７で各画像でエッジの寸法をＸ１〜Ｘｎとそれぞれ算出したので、当該算出した寸法Ｘ１〜Ｘｎをもとに、公知の偏差３σ（再現誤差）を算出する（図４参照）。
【００２６】
以上のＳ２からＳ８によって、各画像中の注目する走査線の前後所定本数の走査線の総積を求めて規格化した後に元の走査線を置き換えることを繰り返し、画質の改善した画像を順次生成し、当該生成した画像中のパターンのエッジの点を算出して最小二乗法により直線近似した線分（エッジ）を求め、当該線分（エッジ）の寸法（間隔）をＸ１〜Ｘｎとして順次測長すると共にこれら寸法Ｘ１〜Ｘｎの偏差３σ（再現誤差）を算出することが可能となる。
【００２７】
同様にして、Ｓ１２からＳ１８によって、和の場合の寸法Ｘ１〜Ｘｎおよびその偏差３σ（再現誤差）を算出する。以下説明する。
【００２８】
Ｓ１２は、走査線１本Ｓｉに注目し、前後ｋ本（例えば２０本）の和を規格化する。これは、後述する図３の（ｂ）に示すように、注目したＳｉ本目のラインの前後の２０本について順次和を求め、当該求めた総和を規格化（例えば総和した走査線の数で除算して規格化）する。
【００２９】
Ｓ２３は、Ｌｉとする。これは、Ｓ２２で総和を求めて規格化した後の走査線を、元の走査線と置き換える。
【００３０】
Ｓ１４は、終わりか判別する。これは、１つの画像について、全ての走査線についてＳ１２、Ｓ１３を実行したか判別する。ＹＥＳの場合には、Ｓ１５に進む。ＮＯの場合には、次の走査線についてＳ１２、Ｓ１３を繰り返す。
【００３１】
以上のＳ１２〜Ｓ１４のＹＥＳによって、画像中の走査線について前後所定本数の総和を求めて規格化し元の走査線を置き換えることを繰り返し、画質を改善した画像を生成することが可能となる（図３の（ｂ）参照）。
【００３２】
Ｓ１５は、最小二乗法でエッジを決定する。これは、Ｓ１２〜Ｓ１４のＹＥＳで画像中の注目する走査線の前後所定本数の走査線の総和を求めて規格化して画質を改善した画像について、当該画像中のパターンのエッジの点を走査線毎に求め、当該求めた全てのエッジの点について最小二乗法で直線近似した直線を決定する（図３の（ｃ）の直線を決定する）。
【００３３】
Ｓ１６は、Ｓ１２〜Ｓ１５を３０回繰り返す。これは、Ｓ１２〜Ｓ１５について、Ｓ１で取得した画像の枚数、ここでは、３０枚に相当する３０回繰り返し、各画像についてそれぞれ最小二乗法で直線近似した線分（パターンのエッジ）を決定する。
【００３４】
Ｓ１７は、両端エッジを基に寸法を計測する。これは、Ｓ１５で決定した画像中のパターンのエッジ（図３の（ｃ）の最小二乗法で直線近似した直線）の寸法（距離）Ｘ１（〜Ｘｎ）を計測する。
【００３５】
Ｓ１８は、寸法値の３σを算出する。これは、Ｓ７１で各画像でエッジの寸法をＸ１〜Ｘｎとそれぞれ算出したので、当該算出した寸法Ｘ１〜Ｘｎをもとに、公知の偏差３σ（再現誤差率）を算出する（図４参照）。
【００３６】
以上のＳ１２からＳ１８によって、各画像中の注目する走査線の前後所定本数の走査線の総和を求めて規格化した後に元の走査線を置き換えることを繰り返し、画質の改善した画像を順次生成し、当該生成した画像中のパターンのエッジの点を算出して最小二乗法により直線近似した線分（エッジ）を求め、当該線分（エッジ）の寸法（間隔）をＸ１〜Ｘｎとして順次測長すると共にこれら寸法Ｘ１〜Ｘｎの偏差３σ（再現誤差率）を算出することが可能となる。
【００３７】
Ｓ２１は、比較する。これは、Ｓ２から８で算出した積の場合の偏差３σと、基準値あるいはＳ１２からＳ１８で算出した和の場合の偏差３σを比較する。
【００３８】
Ｓ２２は、３σの小さい方に決定する。
Ｓ２３は、決定した方の測定値を出力する。これらＳ２２、Ｓ２３は、Ｓ２１で比較した結果、Ｓ２からＳ８で算出した積の場合の偏差３σ（再現誤差）が基準値あるいはＳ１２からＳ１８で算出した和の場合の偏差３σ（再現誤差）よりも小さいときには、小さい方の当該Ｓ２からＳ８で算出した積の場合の測定値Ｘ１〜Ｘｎ（更に、平均値Ｘａ）を出力する。一方、Ｓ１２からＳ１８で算出した和の場合の偏差３σ（再現誤差）がＳ２からＳ８で算出した積の場合の偏差３σ（再現誤差）よりも小さいときには、小さい方の当該Ｓ１２からＳ１８で算出した和の場合の測定値Ｘ１〜Ｘｎ（更に、平均値Ｘａ）を出力する。
【００３９】
以上によって、複数の画像について各画像中のある走査線に注目してその前後の所定本数の走査線の総積を求めて規格化して元の走査線を置き換えることを繰り返し、画質を改善した画像を順次生成、および各画像中のある走査線に注目してその前後の所定本数の走査線の総和を求めて規格化して元の走査線を置き換えることを繰り返し、画質を改善した画像を順次生成した後、画質を改善した後の積および和の画像について測長対象のパターンのエッジの点をそれぞれ求め、これらの点をもとに最小二乗法により直線近似した線分（パターンのエッジ）を求めてその寸法（距離）Ｘ１〜Ｘｎを順次それぞれ算出し、これら両者の寸法Ｘ１〜Ｘｎについて偏差３σ（再現誤差率）をそれぞれ求め、偏差３σの小さい方の寸法Ｘ１〜Ｘｎおよび平均Ｘａを出力することにより、より再現性の高い寸法を出力することが可能となる。
【００４０】
実験では、走査型電子顕微鏡で生成した３０枚の画像について上記積の場合と、上記和の場合とを比較して、上記積の場合の方が偏差３σで約２６％良い寸法Ｘ１〜Ｘｎが得られた。
【００４１】
図３は、本発明の説明図（手順）を示す。
図３の（ａ）は、画像を取得する例を示す。これは、例えば走査型電子顕微鏡でパターンを細く絞った電子線ビームで走査（ここでは、１走査線が５１２画素相当で走査し、全体の走査線数が５１２本で走査）し、そのときに発生した２次電子（あるいは反射電子）を検出して生成した画像を順次取得する様子を示す。順次取得した画像（ここでは、同一視野の順次取得した３０枚の画像）は、図１の画像ファイル７に格納する。
【００４２】
図３の（ｂ）は、走査波形を取得する。ここで、左側の走査波形は、図３の（ａ）で図１の画像ファイル７に格納した画像から走査波形（横方向を走査線方向（５１２画素相当）、縦軸をそのときの明るさとした走査波形）を取得する。そして、左側の走査波形のある走査波形に注目し、その前後所定本数（例では、２０本の走査線）を順次積の演算あるいは和の演算を行い、更に、正規化した後に右側に示すように、元の走査線を置き換える態様で格納することを繰り返し、右側に示す画質を改善した画像（積の画像、および和の画像）をそれぞれ生成する。
【００４３】
図３の（ｃ）は、エッジポイントを決める例を示す。図中の●のエッジポイントは、図３の（ｂ）の右側の画質を改善した後の画像（積の場合、および和の場合）について、走査線毎にパターンのエッジに相当する当該走査線の最大ピークの点（あるいは走査線が所定閾値を横切る２点の中点）をエッジポイントとして決める。これら決めた●のエッジポイントについて、公知の最小二乗法によって直線近似した直線（パターンのエッジ）を図示の直線として生成する。そして、生成した直線の距離（寸法）をＸ１（〜Ｘｎ）として測長する。
【００４４】
図４は、本発明の説明図（再現性）を示す。図示の曲線は、既述した図３の（ｃ）の最小二乗法によって直線近似した線分（パターンのエッジ）の距離（寸法）Ｘ１〜Ｘｎについて、公知の偏差σ（含まれる確率が約６８％）、偏差３σ（含まれる確率が約９９．８％）を算出する様子を示す。σは、図示の下記の公知の式によって算出する。
【００４５】
・σ＝√Ｓ
・Ｓ＝１／（ｎΣ（Ｘｍ−Ｘａ)2  )
（ｍ＝１〜ｎ，Ｘａ＝Ｘ１〜Ｘｎの平均）
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、取得した複数毎の画像について注目するラインの所定数本の前後のラインの積を当該注目ラインに置き換えることを繰り返した画像を生成し、当該画像をもとに測長し、より再現性の高い測長を実現する画像位置測定方法および画像位置測定装置に関するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明のシステム構成図である。
【図２】本発明の動作説明フローチャートである。
【図３】本発明の説明図（手順）である。
【図４】本発明の説明図（再現性）である。
【符号の説明】
【００４８】
１：処理装置
２：画像取得手段
３：積算出手段
４：和算出手段
５：測長手段
６：比較・決定手段
７：画像ファイル
８：結果ファイル
９：表示装置
１０：入力装置
１１：画像
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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