(57)【要約】【目的】本発明は、測長対象のパターンのエッジを検出するエッジ検出方法およびエッジ検出装置に関し、測長対象領域から取得した画像について、複数方向に所定量だけずらしてその差分を算出してこれらを合成し、ずらした量の太さをもつ輪郭線を自動生成し、画像から迅速かつ精度良好にパターンの輪郭線を生成して自動計測することを目的とする。【構成】  測長対象のパターンを含む画像を取得するステップと、取得した画像について、複数方向に所定量だけずらしてその差分をそれぞれ算出するステップと、算出した複数の差分画像を合成し、パターンの輪郭線を生成するステップとを有する。【選択図】        図１
2007192752.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測長対象のパターンのエッジを検出するエッジ検出方法において、
前記測長対象のパターンを含む画像を取得するステップと、
前記取得した画像について、複数方向に所定量だけずらしてその差分をそれぞれ算出するステップと、
前記算出した複数の差分画像を合成し、パターンの輪郭線を生成するステップと
を有するエッジ検出方法。
【請求項２】
前記複数方向として、３６０°を４分割した４方向としたことを特徴とする請求項１記載のエッジ検出方法。
【請求項３】
前記所定量だけずらすとして、前記画像の所定整数ビット分だけずらすとしたことを特徴とする請求項１あるいは請求項２記載のエッジ検出方法。
【請求項４】
前記差分画像として、前記差分をそれぞれ算出した後、当該算出した差分の絶対値を算出して生成した差分画像とした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エッジ検出方法。
【請求項５】
前記パターンの輪郭線の内あるいは外あるいは両者を、設計データ上のパターンをもとに一致する明るさあるいは色を付与し、パターンマッチングし易くすることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のエッジ検出方法。
【請求項６】
測長対象のパターンのエッジを検出するエッジ検出装置において、
前記測長対象のパターンを含む画像を取得する手段と、
前記取得した画像について、複数方向に所定量だけずらしてその差分をそれぞれ算出する手段と、
前記算出した複数の差分画像を合成し、パターンの輪郭線を生成する手段と
を備えたことを特徴とするエッジ検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測長対象のパターンのエッジを検出するエッジ検出方法およびエッジ検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、走査型電子顕微鏡などで取得したマスクやＬＳＩ上のパターンの測長は、画像上で当該パターンの左端、右端の位置をそれぞれ決めて両者の間の距離を測長し、当該パターンの幅の寸法を自動計測している。
【０００３】
この際、パターンの左端、右端の位置は、ラインプロファイル（パターンを横切る走査について、そのときの横軸を距離、縦軸を輝度としたときのラインプロファイル）の中点の位置（あるいは所定閾値０２．と０．８を横切るときのその中点の位置）を決めて、当該位置（エッジ位置（左端、右端））を複数求めてこれらを直線近似してパターンの輪郭線（アウトライン）を算出し、当該輪郭線をもとにパターンの幅などを自動計測していた。
【０００４】
また、ラインプロファイルの端（パターンの端）の部分について、予め１次、２次などの曲線を決めておき、当該曲線がラインプロファイルと一致する点をエッジ位置（左端、右端）として複数求め、これら求めた複数のエッジ位置を直線近似してパターンの輪郭線（アウトライン）を算出し、当該輪郭線をもとにパターンの幅などを自動計測していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述した従来の手法では、パターンのラインプロファイルから複数のエッジ位置を求めてこれらエッジ位置を直線近似して当該パターンの輪郭線（アウトライン）を算出し、当該輪郭線をもとにパターンの幅などを自動計測していたため、パターンの輪郭線を生成するのに多くの処理が必要となってしまうという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、これらの問題を解決するため、測長対象領域から取得した画像について、複数方向に所定量だけずらしてその差分を算出してこれらを合成し、ずらした量の太さをもつ輪郭線を自動生成するようにしている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、測長対象領域から取得した画像について、複数方向に所定量だけずらしてその差分を算出してこれらを合成し、ずらした量の太さをもつ輪郭線を自動生成することにより、画像から迅速かつ精度良好にパターンの輪郭線を生成して自動計測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】
【０００８】
本発明は、測長対象領域から取得した画像について、複数方向に所定量だけずらしてその差分を算出してこれらを合成し、ずらした量の太さをもつ輪郭線を自動生成し、画像から迅速かつ精度良好にパターンの輪郭線を生成して自動計測することを実現した。
【実施例１】
【０００９】
図１は、本発明のシステム構成図を示す。
図１において、電子光学系１は、走査型電子顕微鏡などの電子光学系であって、電子線ビームを発生する電子銃、発生された電子線ビームを集束する集束レンズ、集束された電子線ビームを試料３の上で細く絞る対物レンズ、試料３の上で細く絞られた電子線ビームを平面走査（Ｘ方向およびＹ方向に走査）するための２段の偏向系、更に、細く絞った電子線ビームで試料３の上を平面走査したときに放出された２次電子、光、反射された反射電子を検出する検出器２などから構成され、試料３の表面の画像（２次電子画像、反射電子画像）などを生成するものである。
【００１０】
検出器２は、細く絞った電子線ビームを試料３の表面に照射しつつ平面走査したときに放出された２次電子、反射された反射電子を検出するものである。検出した信号をもとに、表示装置１８の画面上に画像（２次電子画像、反射電子画像）を表示する。
【００１１】
試料３は、測長対象の試料であって、例えばマスクやＬＳＩなどの測長対象のパターンの形成されたものである。
【００１２】
ステージ４は、試料３を搭載して任意の位置に移動させるものである。位置は、図示外のレーザ干渉計で精密に測定しつつ当該ステージ４で試料３を移動させる。
【００１３】
ＰＣ１１は、パソコンであって、プログラムに従い各種処理を実行するものであり、ここでは、画像取得手段１２、エッジ生成手段１３、測長手段１４、表示手段１５、設計データ１６、結果ファイル１７、表示装置１８、および入力装置１９などから構成されるものである。
【００１４】
画像取得手段１２は、図示外の制御系に指示を発し、電子光学系１を動作させて試料３の表面の画像（例えばマスクのパターンの画像（２次電子画像、反射電子画像））を取得する公知のものである。
【００１５】
エッジ生成手段１３は、画像取得手段１２で取得した画像を、任意の複数方向に所定量だけずらして差分を算出し、算出した差分の画像を合成してパターンの輪郭線（エッジに相当）からなる画像を生成するものである（図２から図４参照）。
【００１６】
測長手段１４は、エッジ生成手段１３によって画像から生成されたパターンの輪郭線の画像をもとに、パターンの幅などを測長するものである（図２から図４参照）。
【００１７】
表示手段１５は、画像、パターンの輪郭線の画像などを表示装置１８の画面上に表示するものである。
【００１８】
設計データ１６は、マスクの設計データ（ＣＡＤデータ）である。
結果ファイル１７は、パターンの輪郭線の画像から当該パターンの寸法を測定した結果などを保存するものである。
【００１９】
表示装置１８は、画像などを表示するものである。
入力装置１９は、データや指示を入力するものであって、マウスやキーボードなどの入力装置である。
【００２０】
次に、図２のフローチャートに従い、図１の構成の動作を詳細に説明する。
図２の（ａ）は、本発明のエッジ生成フローチャートを示す。
【００２１】
図２の（ａ）において、Ｓ１は、元画像を右上に所定量移動させる。
Ｓ２は、元画像と移動画像との差の絶対値を算出する。これらＳ１、Ｓ２は、後述する図３の（ａ）に示すように、図３の（ａ−１）の元画像（細く絞った電子線ビームを試料３であるマスクに照射しつつ平面走査し、そのときに放出された２次電子を検出器２で検出して表示装置１８上に表示した画像（２次電子画像））を、右上に所定量（例えば３画素分）だけ移動させ、元画像と移動画像との差の絶対値を算出した画像（図３の（ａ−３））を生成する。尚、元画像と移動画像との差を算出した画像を生成するようにしてもよい。
【００２２】
以上のＳ１、Ｓ２によって、図３の（ａ−１）の元画像を右上に所定量（例えば３画素分）移動させた移動画像を生成し、元画像と移動画像との差の絶対値を算出した画像（図３の（ａ−３）であって、右上方向に移動させたときにパターンの輪郭線を表す画像）を自動生成することが可能となる。
【００２３】
Ｓ３は、左上、左下、右下へ同様に繰り返す。これらにより、後述する図３の（ａ−２）．（ａ−５），（ａ−４）の画像（左上、左下、右下に移動させたときのパターンの輪郭線を表す画像）を自動生成することが可能となる。
【００２４】
Ｓ４は、各算出結果の総和を求める。これは、Ｓ１からＳ３で算出した後述する図３の（ｂ−２）から（ｂ−５）（図３の（ａ−２）から（ａ−５）と同じ）の各方向に移動させたときの元画像と移動画像の差の絶対値の画像を全て合成（左上、左下、右上、右下の４方向に移動させたときの結果を合成）したパターンの輪郭線（太さは移動量であって、例えば６画素分）を表す画像（図３の（ｂ−１））を自動生成することが可能となる。
【００２５】
Ｓ５は、エッジ画像を生成する。これは、Ｓ４で総和（合成）した画像をエッジ画像、あるいは更に、設計データを参照して当該設計データ上の該当パターンと同じ明るさあるいは色を輪郭線の内あるいは外あるいは両者に付与し、パターンマッチング（輪郭線で表される画像中のパターンと、設計データ上のパターンとのパターンマッチング）をし易くしたエッジ画像を生成する。
【００２６】
以上のように、図１の試料３であるマスク上を、細く絞った電子線ビームで照射しつつ平面走査し、そのときに放出された２次電子あるいは反射された反射電子を検出器２で検出して生成した画像（２次電子画像、反射電子画像）を元画像（図３の（ａ−１））とし、右上、右下、左上、左下に所定量（例えば３画素分）移動させて元画像と移動画像との差の絶対値を算出（図３の（ａ−２）から（ａ−５））し、それらを合成したパターンを輪郭線で表した画像（図３の（ｂ−１））を簡単な処理かつ高精度に自動生成することが可能となる。
【００２７】
図２の（ｂ）は、本発明の測長フローチャートを示す。
図２の（ｂ）において、Ｓ１１は、測長対象のＣＡＤデータ（設計データ１６）を取得する。
【００２８】
Ｓ１２は、ＣＡＤ画像とＳＥＭ画像の位置を合わせる。これらＳ１１、Ｓ１２は、測長対象のＣＡＤデータとして図１の設計データ１６を取得し、当該設計データ１６中の測長対象の領域と、試料３であるマスクの測長する領域との位置を合わせる。位置合わせは、マスク上のアライメント用に予め作成されている３つのアライメントパターン（位置は予め決めてある）の画像を取得し、当該取得した画像をもとにＣＡＤデータ上の測長対象の領域とを一致させる。
【００２９】
Ｓ１３は、ＳＥＭ画像（マスク画像）を取得する。これは、画像取得手段１２がＳ１２で設計データ１６上の測長対象の領域と、マスクの領域とをステージ４を移動させて一致させた状態で、細く絞った電子線ビームをマスク上に照射しつつ平面走査し、そのときに放出された２次電子を検出器２で検出し、検出した信号をもとに生成した画像（２次電子画像）を取得する。
【００３０】
Ｓ１４は、画像を所定の方向に所定量シフトする。これは、Ｓ１３で取得した画像（元画像、図３の（ａ−１））を所定の方向に所定量シフト（例えば右上、右下、左上、左下に３画素分シフト）する。
【００３１】
Ｓ１５は、エッジ生成する。これは、Ｓ１４で所定の方向に所定量シフトした移動画像と、元画像との差の絶対値を算出した画像を生成（図３の（ａ−２）から（ａ−５））し、これら画像を合成してエッジ（エッジ画像、図３の（ｂ−１））を生成する。
【００３２】
Ｓ１６は、測長する。これは、Ｓ１５で生成されたエッジ画像（パターンの輪郭線からなる画像）をもとに測長する。例えばパターンの輪郭線の幅を、当該パターンの幅として測長する。
【００３３】
Ｓ１７は、ＳＥＭ画像上に測長結果を表示する。これは、Ｓ１６で測長した結果を、ＳＥＭ画像上に表示あるいは並べて表示したエッジ画像上に表示する。
【００３４】
以上のように、測長対象のマスクの画像を取得し、当該画像を所定の方向に所定量シフトしてその差の絶対値を算出した画像をそれぞれ生成し、これら生成した各画像を合成してエッジ画像（パターンが輪郭線で表される画像）を自動生成し、当該エッジ画像上でパターンの測長を行うことにより、画像上のパターンのエッジを表す輪郭線を簡単な処理かつ高精度に算出して測長することが可能となる。
【００３５】
図３は、本発明の説明図（その１）を示す。
図３の（ａ）は、差分を算出する様子を示す。
【００３６】
図３の（ａ−１）は、元画像の例を示す。元画像は、既述したように、細く絞った電子線ビームを試料３であるマスク上に照射しつつ平面走査したときに放出された、ここでは、２次電子を検出器２で検出して生成した画像（パターンの２次電子画像）の例を示す。
【００３７】
図３の（ａ−２）から（ａ−５）は、元画像を左上、右上、右下、左下にそれぞれ移動させた移動画像と元画像との差の絶対値をそれぞれ算出した画像の例を示す。
【００３８】
以上のように、元画像を左上、右上、右下、左上に所定量（例えば３画素分）移動させた移動画像と、元画像との差の絶対値とした画像をそれぞれ生成することにより、各移動方向のエッジを表す画像をそれぞれ生成することが可能となる。
【００３９】
図３の（ｂ）は、合成する様子を示す。
図３の（ｂ−１）は、合成した後の画像の例を示す。合成した画像は、既述したように、図３の（ａ−２）から（ａ−５）の画像（図３の（ｂ−２）から（ｂ−５）と同一の画像）を合成した画像であって、図示の例では、左上、右上、右下、左下の各移動方向のエッジを表す画像を合成した画像の例を示す。
【００４０】
図３の（ｂ−２）から（ｂ−５）は、元画像を左上、右上、右下、左下にそれぞれ移動させた移動画像と元画像との差の絶対値をそれぞれ算出した画像（図３の（ａ−２）から（ａ−５）と同一画像）の例を示す。
【００４１】
以上のように、元画像を左上、右上、右下、左上に所定量（例えば３画素分）移動させた移動画像と、元画像との差の絶対値とした画像をそれぞれ生成し、当該生成した各移動方向の画像を合成し、当該合成した画像を生成することにより、各移動方向のエッジを表す画像をそれぞれ合成した画像（図３の（ｂ−１））を自動生成することが可能となる。
【００４２】
尚、移動方向は、ここでは、３６０°を４分割した左上、右上、右下、左下の各方向を移動方向としたが、これに限られることなく、３分割した各方向、更に４分割以上した各方向を移動方向としてそれらを合成して図３の（ｂ−１）の合成画像とするようにしてもよい。
【００４３】
図４は、本発明の説明図（その２）を示す。
図４の（ａ）は、矩形のパターンの例を示す。
【００４４】
図４の（ａ−１）は、元画像の例を示す。元画像は、既述したように、２次電子画像（あるいは反射電子画像）として取得したマスクの画像であって、ここでは、図示のように矩形のパターンからなる画像である。
【００４５】
図４の（ａ−２）は、合成画像の例を示す。合成画像は、既述した図３の（ａ−１）の元画像から図３の（ｂ−１）の合成画像と同じようにして生成した画像の例を示す。ここでは、元画像を中心に内側および外側に左上、右上、右下、左下にシフトしたシフト量を幅としてそれぞれ持つ輪郭線を含む画像である。例えばシフト量を３画素分とした場合には幅はそれぞれ３画素分となり、当該幅の部分（合計６画素分）を全部輪郭線とする。また、輪郭線の内側および外側は、設計データを参照して当該設計データ上の対応するパターンの明るさあるいは色を付与し、画像上の輪郭線で表されるパターンと、設計データ上のパターンとのパターンマッチングをし易くする。尚、シフト量は、３画素分に限られず、実験で最適な任意の値に設定する。
【００４６】
図４の（ｂ）は、円形のパターンの例を示す。
図４の（ｂ−１）は、元画像の例を示す。元画像は、既述したように、２次電子画像（あるいは反射電子画像）として取得したマスクの画像であって、ここでは、図示のように円形のパターンからなる画像である。
【００４７】
図４の（ｂ−２）は、合成画像の例を示す。合成画像は、既述した図３の（ａ−１）の元画像から図３の（ｂ−１）の合成画像と同じようにして生成した画像の例を示す。ここでは、元画像を中心に内側および外側に左上、右上、右下、左下にシフトしたシフト量を幅としてそれぞれ持つ輪郭線を含む画像である。例えばシフト量を３画素分とした場合には幅はそれぞれ３画素分となり、当該幅の部分（合計６画素分）を全部輪郭線とする。また、輪郭線の内側および外側は、設計データを参照して当該設計データ上の対応するパターンの明るさあるいは色を付与し、画像上の輪郭線で表されるパターンと、設計データ上のパターンとのパターンマッチングをし易くする。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、測長対象領域から取得した画像について、複数方向に所定量だけずらしてその差分を算出してこらを合成し、ずらした量の太さをもつ輪郭線を自動生成し、画像から迅速かつ精度良好にパターンの輪郭線を生成して自動計測するエッジ検出方法およびエッジ検出装置に関するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【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（その１）である。
【図４】本発明の説明図（その２）である。
【符号の説明】
【００５０】
１：電子光学系
２：検出器
３：試料
４：ステージ
１１：ＰＣ（パソコン）
１２：画像取得手段
１３：エッジ生成手段
１４：測長手段
１５：表示手段
１６：設計データ
１７：結果ファイル
１８：表示装置
１９：入力装置
【図１】
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【図２】
2007192752.tif 000004
【図３】
2007192752.tif 000005
【図４】
2007192752.tif 000006