(57)【要約】【課題】顕微鏡により撮像された画像の画質を効率的に向上させることが可能な画像処理装置、画像処理方法、および画像処理プログラムを提供する。【解決手段】一の実施形態によれば、画像処理装置は、顕微鏡により撮像された第１から第Ｎ（Ｎは３以上の整数）の画像を順番に取得する画像取得部を備える。前記装置はさらに、第Ｋ（Ｋは３〜Ｎの整数）の画像が取得された場合に、前記第１の画像から第Ｋ−１の画像を含む第Ｋ−１の重ね合わせ画像と、前記第Ｋの画像との重ね合わせ位置を調整する位置調整部を備える。前記装置はさらに、前記第Ｋ−１の重ね合わせ画像と前記第Ｋの画像との重ねあわせ位置の調整後に、前記第Ｋ−１の重ね合わせ画像と前記第Ｋの画像とを重ね合わせて、前記第１の画像から前記第Ｋの画像を含む第Ｋの重ね合わせ画像を生成する画像生成部を備える。【選択図】図１０
2017130263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
顕微鏡により撮像された第１から第Ｎ（Ｎは３以上の整数）の画像を順番に取得する画像取得部と、
第Ｋ（Ｋは３〜Ｎの整数）の画像が取得された場合に、前記第１の画像から第Ｋ−１の画像を含む第Ｋ−１の重ね合わせ画像と、前記第Ｋの画像との重ね合わせ位置を調整する位置調整部と、
前記第Ｋ−１の重ね合わせ画像と前記第Ｋの画像との重ねあわせ位置の調整後に、前記第Ｋ−１の重ね合わせ画像と前記第Ｋの画像とを重ね合わせて、前記第１の画像から前記第Ｋの画像を含む第Ｋの重ね合わせ画像を生成する画像生成部と、
を備える画像処理装置。
【請求項２】
さらに、第Ｎの重ね合わせ画像から輝度プロファイルを生成するプロファイル生成部を備える、請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
さらに、第Ｎの重ね合わせ画像から、撮像対象に含まれる第１および第２の層の界面を特定する界面特定部を備える、請求項１または２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記第１および第２の層はそれぞれ、第１および第２のアモルファス層である、請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記第Ｋの画像の重ね合わせ位置を調整する処理と、前記第Ｋの重ね合わせ画像を生成する処理の少なくとも一部は、前記第１から第Ｎの画像を取得する処理と並列的に実行される、請求項１から４のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記Ｎの値は、１００以上である、請求項１から５のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記顕微鏡は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）である、請求項１から６のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記顕微鏡は、走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）である、請求項１から６のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項９】
顕微鏡により撮像された第１から第Ｎ（Ｎは３以上の整数）の画像を順番に取得し、
第Ｋ（Ｋは３〜Ｎの整数）の画像が取得された場合に、前記第１の画像から第Ｋ−１の画像を含む第Ｋ−１の重ね合わせ画像と、前記第Ｋの画像との重ね合わせ位置を調整し、
前記第Ｋ−１の重ね合わせ画像と前記第Ｋの画像との重ねあわせ位置の調整後に、前記第Ｋ−１の重ね合わせ画像と前記第Ｋの画像とを重ね合わせて、前記第１の画像から前記第Ｋの画像を含む第Ｋの重ね合わせ画像を生成する、
ことを含む画像処理方法。
【請求項１０】
顕微鏡により撮像された第１から第Ｎ（Ｎは３以上の整数）の画像を順番に取得し、
第Ｋ（Ｋは３〜Ｎの整数）の画像が取得された場合に、前記第１の画像から第Ｋ−１の画像を含む第Ｋ−１の重ね合わせ画像と、前記第Ｋの画像との重ね合わせ位置を調整し、
前記第Ｋ−１の重ね合わせ画像と前記第Ｋの画像との重ねあわせ位置の調整後に、前記第Ｋ−１の重ね合わせ画像と前記第Ｋの画像とを重ね合わせて、前記第１の画像から前記第Ｋの画像を含む第Ｋの重ね合わせ画像を生成する、
ことを含む画像処理方法をコンピュータに実行させる画像処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、画像処理装置、画像処理方法、および画像処理プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置に含まれる層同士の界面をＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）により撮像し、撮像された画像から界面を特定する場合、例えば画像の輝度プロファイルの山や谷により界面を特定可能である。しかしながら、これらの層の種類によっては、画像から界面を特定することが難しい場合がある。例えば、アモルファス層同士の界面を輝度プロファイルから特定する場合には、これらのアモルファス層のグラニュラーパターンが画像に現れて画質を悪化させることで、界面の特定が難しくなる場合がある。この場合、半導体装置の同一箇所を撮像した複数の画像を重ね合わせることで、画像のランダム成分（ノイズ成分）を低減し、画質を向上させることが考えられる。しかしながら、複数の画像を重ね合わせることで、画像のデータ量や処理時間が増大することが問題となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平５−５００９４号公報
【特許文献２】特開２００７−１２８９１３号公報
【特許文献３】特開２００９−２５８９６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
顕微鏡により撮像された画像の画質を効率的に向上させることが可能な画像処理装置、画像処理方法、および画像処理プログラムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一の実施形態によれば、画像処理装置は、顕微鏡により撮像された第１から第Ｎ（Ｎは３以上の整数）の画像を順番に取得する画像取得部を備える。前記装置はさらに、第Ｋ（Ｋは３〜Ｎの整数）の画像が取得された場合に、前記第１の画像から第Ｋ−１の画像を含む第Ｋ−１の重ね合わせ画像と、前記第Ｋの画像との重ね合わせ位置を調整する位置調整部を備える。前記装置はさらに、前記第Ｋ−１の重ね合わせ画像と前記第Ｋの画像との重ねあわせ位置の調整後に、前記第Ｋ−１の重ね合わせ画像と前記第Ｋの画像とを重ね合わせて、前記第１の画像から前記第Ｋの画像を含む第Ｋの重ね合わせ画像を生成する画像生成部を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１実施形態の画像処理システムの構成を示す模式図である。
【図２】第１実施形態の画像処理方法について説明するための模式図である。
【図３】第１実施形態の撮像対象の例を示す断面図である。
【図４】第１実施形態の画像Ｐ１とその輝度プロファイルとを示す図である。
【図５】第１実施形態の重ね合わせ画像Ｐ１〜１０とその輝度プロファイルとを示す図である。
【図６】第１実施形態の重ね合わせ画像Ｐ１〜１０と画像Ｐ１１との重ね合わせ位置の調整について説明するための図である。
【図７】第１実施形態の撮像対象のモデルを示す断面図である。
【図８】第１実施形態の画像Ｐ１、Ｐ１〜１０、Ｐ１〜１００、Ｐ１〜１０００の例を示す模式図である。
【図９】第１実施形態における相関係数の導出結果を示すグラフである。
【図１０】第１実施形態の画像処理方法を示すフローチャートである。
【図１１】ドリフト補正なしの場合の第１実施形態の画像Ｐ１、Ｐ１〜１０、Ｐ１〜１００の例を示す模式図である。
【図１２】ドリフト補正ありの場合の第１実施形態の画像Ｐ１、Ｐ１〜１０、Ｐ１〜１００の例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【０００８】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の画像処理システムの構成を示す模式図である。
【０００９】
図１の画像処理システムは、顕微鏡の例であるＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）１と、画像処理装置の例であるＰＣ（パーソナルコンピュータ）２とを備えている。ＴＥＭ１とＰＣ２は、通信ライン３により互いに接続されている。通信ライン３の例は、通信ケーブルや通信ネットワークである。
【００１０】
ＰＣ２は、制御部１１と、記憶部１２と、通信Ｉ／Ｆ（interface）１３と、表示部１４と、操作部１５と、メモリＩ／Ｆ（interface）１６とを備えている。
【００１１】
制御部１１は、ＰＣ２の種々の動作を制御する。記憶部１２は、種々のデータを揮発性メモリや不揮発性メモリに記憶させる。通信Ｉ／Ｆ（interface）１３は、ＰＣ２の外部の装置との通信用のインタフェースである。表示部１４は、例えば液晶モニタである。操作部１５は、例えばキーボードやマウスである。メモリＩ／Ｆ（interface）１６は、ＰＣ２に種々の記録媒体を挿入するためのインタフェースである。
【００１２】
ＴＥＭ１は、半導体装置などの撮像対象を撮像し、撮像された画像（ＴＥＭ画像）を通信ライン３を介してＰＣ２に送信する。ＴＥＭ１は、撮像対象の同一箇所を繰り返し撮像し、撮像ごとに画像をＰＣ２に送信する。これにより、ＰＣ２は、ＴＥＭ１により撮像された複数の画像をＴＥＭ１から順番に取得することができる。これらの画像は、第１から第Ｎ（Ｎは３以上の整数）の画像の例である。なお、ＴＥＭ１の撮像処理や画像送信処理は、ＰＣ２により制御してもよい。また、ＴＥＭ１とＰＣ２との通信は、無線通信により行ってもよい。
【００１３】
図２は、第１実施形態の画像処理方法について説明するための模式図である。この画像処理方法は、ＴＥＭ１から取得された画像を対象にＰＣ２により行われる。以下、１枚目の画像、２枚目の画像などの用語は、これらの画像がＴＥＭ１から取得された順番を表すものとする。
【００１４】
図２(ａ)は、ＴＥＭ１から取得された１枚目の画像Ｐ１を示す。図２(ｂ)は、ＴＥＭ１から取得された２枚目の画像Ｐ２を示す。ＰＣ２は、２枚目の画像Ｐ２を取得すると、２枚目の画像Ｐ２を１枚目の画像Ｐ１に上書きする。すなわち、１枚目の画像Ｐ１と２枚目の画像Ｐ２とを重ね合わせる。その結果、画像Ｐ１およびＰ２を含む重ね合わせ画像Ｐ１＋２が生成される。
【００１５】
図２(ｃ)は、ＴＥＭ１から取得された３枚目の画像Ｐ３を示す。ＰＣ２は、３枚目の画像Ｐ３を取得すると、３枚目の画像Ｐ３を重ね合わせ画像Ｐ１＋２に上書きする。すなわち、重ね合わせ画像Ｐ１＋２と３枚目の画像Ｐ３とを重ね合わせる。その結果、画像Ｐ１〜Ｐ３を含む重ね合わせ画像Ｐ１〜３が生成される。
【００１６】
図２(ｄ)は、ＴＥＭ１から取得された４枚目の画像Ｐ４を示す。ＰＣ２は、４枚目の画像Ｐ４を取得すると、４枚目の画像Ｐ４を重ね合わせ画像Ｐ１〜３に上書きする。すなわち、重ね合わせ画像Ｐ１〜３と４枚目の画像Ｐ４とを重ね合わせる。その結果、画像Ｐ１〜Ｐ４を含む重ね合わせ画像Ｐ１〜４が生成される。
【００１７】
これらの処理は、Ｎ枚目の画像ＰＮまで繰り返される。ＰＣ２は例えば、Ｋ枚目（Ｋは３〜Ｎの整数）の画像ＰＫを取得すると、Ｋ枚目の画像ＰＫを重ね合わせ画像Ｐ１〜（Ｋ−１）に上書きする。すなわち、重ね合わせ画像Ｐ１〜（Ｋ−１）とＫ枚目の画像ＰＫとを重ね合わせる。その結果、画像Ｐ１〜ＰＫを含む重ね合わせ画像Ｐ１〜Ｋが生成される。
【００１８】
このようにして、重ね合わせ画像Ｐ１＋２、Ｐ１〜３、・・・Ｐ１〜Ｋ、・・・Ｐ１〜Ｎが生成される。重ね合わせ画像Ｐ１＋２〜Ｐ１〜Ｎはそれぞれ、第２から第Ｎの重ね合わせ画像の例である。重ね合わせ画像Ｐ１〜Ｋは、Ｋ枚の画像Ｐ１〜ＰＫを含んでいる。なお、第１の重ね合わせ画像に相当する画像は、１枚の画像Ｐ１を含むと表現可能な画像Ｐ１である。重ね合わせ画像Ｐ１〜Ｋの各画素の輝度は例えば、画像Ｐ１〜ＰＫの対応画素の輝度の合計値でもよいし、画像Ｐ１〜ＰＫの対応画素の輝度の平均値でもよい。
【００１９】
図３は、第１実施形態の撮像対象の例を示す断面図である。
【００２０】
図３に示す撮像対象は、３次元メモリを備える半導体装置である。図３(ａ)は、半導体装置の水平断面を示している。図３(ｂ)は、半導体装置の鉛直断面を示している。図３(ｂ)は、図３(ａ)のＡ−Ａ’線に沿った断面を示している。図３(ａ)は、図３(ｂ)のＢ−Ｂ’線に沿った断面を示している。
【００２１】
この半導体装置は、第１絶縁膜２１と、チャネル半導体層２２と、第２絶縁膜２３と、電荷蓄積層２４と、第３絶縁膜２５と、基板３１と、層間絶縁膜３２と、複数の電極層３３と、複数の絶縁層３４とを備えている。
【００２２】
基板３１の例は、シリコン基板などの半導体基板である。複数の電極層３３と複数の絶縁層３４は、基板３１上に層間絶縁膜３２を介して交互に形成されている。図３(ａ)と図３(ｂ)は、基板３１の表面に平行で互いに垂直なＸ方向およびＹ方向と、基板３１の表面に垂直なＺ方向とを示している。本明細書では、＋Ｚ方向を上方向として取り扱い、−Ｚ方向を下方向として取り扱う。本実施形態の−Ｚ方向は、重力方向と一致していてもよいし、重力方向と一致していなくてもよい。
【００２３】
第１絶縁膜２１の例は、シリコン酸化膜である。チャネル半導体層２２の例は、シリコン層である。第２絶縁膜２３の例は、シリコン酸化膜である。電荷蓄積層２４の例は、シリコン窒化膜である。第３絶縁膜２５の例は、シリコン酸化膜である。第３絶縁膜２５、電荷蓄積層２４、第２絶縁膜２３、チャネル半導体層２２、および第１絶縁膜２１は、複数の電極層３３と複数の絶縁層３４とを貫通する穴Ｈの側面および底面に順番に形成されている。
【００２４】
符号Ｓ１は、第２絶縁膜２３と電荷蓄積層２４との界面を示す。符号Ｓ２は、電荷蓄積層２４と第３絶縁膜２５との界面を示す。本実施形態の第２絶縁膜２３、電荷蓄積層２４、および第３絶縁膜２５、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜であるため、これらはいずれもアモルファス層である。よって、ＴＥＭ１により半導体装置を撮像すると、これらのアモルファス層のグラニュラーパターンがＴＥＭ画像に現れて画質を悪化させることで、界面Ｓ１、Ｓ２の特定が難しくなる場合がある。電荷蓄積層２４は第１の層の例であり、第２および第３絶縁膜２３、２５は第２の層の例である。
【００２５】
図４は、第１実施形態の画像Ｐ１とその輝度プロファイルとを示す図である。
【００２６】
図４(ａ)は、図３(ａ)に示す半導体装置をＴＥＭ１により撮像して得られた画像Ｐ１を示す。図４(ｂ)は、画像Ｐ１内の画素の座標と輝度との関係を示す輝度プロファイルであり、図３(ａ)に示すＩ−Ｉ’線上の輝度プロファイルを示す。
【００２７】
図４(ａ)は、第１絶縁膜２１、第２絶縁膜２３、電荷蓄積層２４、および第３絶縁膜２５（アモルファス層）のグラニュラーパターンＧを模式的に示している。図４(ａ)では、これらのグラニュラーパターンＧが画像Ｐ１に現れて画質を悪化させている。そのため、図４(ｂ)の輝度プロファイルの山や谷により界面Ｓ１、Ｓ２を特定することが難しくなっている。
【００２８】
図５は、第１実施形態の重ね合わせ画像Ｐ１〜１０とその輝度プロファイルとを示す図である。
【００２９】
図５(ａ)は、図３(ａ)に示す半導体装置をＴＥＭ１により撮像して得られた１０枚の画像Ｐ１〜Ｐ１０の重ね合わせ画像Ｐ１〜１０を示す。図５(ｂ)は、重ね合わせ画像Ｐ１〜１０内の画素の座標と輝度との関係を示す輝度プロファイルであり、図３(ａ)に示すＩ−Ｉ’線上の輝度プロファイルを示す。
【００３０】
図５(ａ)の重ね合わせ画像Ｐ１〜１０は、図４(ａ)の画像Ｐ１と同様に、グラニュラーパターンＧを有している。しかしながら、画像Ｐ１〜Ｐ１０を重ね合わせると、画像Ｐ１〜Ｐ１０のランダム成分が重ね合わせにより低減されるため、重ね合わせ画像Ｐ１〜１０のグラニュラーパターンＧは、画像Ｐ１のグラニュラーパターンＧよりも減少している。そのため、図５(ｂ)の輝度プロファイルの谷Ｖ１、Ｖ２により界面Ｓ１、Ｓ２を特定することが可能となっている。
【００３１】
なお、輝度プロファイルの谷Ｖ１により界面Ｓ１を特定する場合、谷Ｖ１の側面の上端と下端との中間点を界面Ｓ１として特定することが一般的である。中間点は、人間が目視で特定してもよいし、ＰＣ２が自動的に特定してもよい。後者の場合、ＰＣ２は例えば、輝度プロファイルを微分し、微分された輝度プロファイルの極大または極小を特定することで、中間点を特定可能である。これは、谷Ｖ２と界面Ｓ２についても同様である。
【００３２】
図６は、第１実施形態の重ね合わせ画像Ｐ１〜１０と画像Ｐ１１との重ね合わせ位置の調整について説明するための図である。
【００３３】
図６(ａ)は、図３(ａ)に示す半導体装置をＴＥＭ１により撮像して得られた１０枚の画像Ｐ１〜Ｐ１０の重ね合わせ画像Ｐ１〜１０を示す。図６(ｂ)は、図３(ａ)に示す半導体装置をＴＥＭ１により撮像して得られた画像Ｐ１１を示す。
【００３４】
画像Ｐ１〜１０と画像Ｐ１１とを重ね合わせる場合、画像Ｐ１〜１０の位置と画像Ｐ１１の位置とのずれが問題となる。理由は、半導体装置をＴＥＭ１により繰り返し撮像する間に、半導体装置の撮像箇所がずれていくからである。これは、画像Ｐ１〜（Ｋ−１）と画像ＰＫとを重ね合わせる場合にも同様である。
【００３５】
そこで、本実施形態においては、画像Ｐ１〜１０と画像Ｐ１１とを重ね合わせる前に、画像Ｐ１〜１０と画像Ｐ１１との重ね合わせ位置を調整する。これをドリフト補正と呼ぶ。図６(ｃ)は、ドリフト補正の例を示している。図６(ｃ)では、半導体装置の特徴点Ｆを利用してドリフト補正を行っている。具体的には、画像Ｐ１〜１０中の特徴点Ｆの位置と、画像Ｐ１１中の特徴点Ｆの位置とが一致するように、画像Ｐ１〜１０と画像Ｐ１１との重ね合わせ位置が調整されている。なお、ドリフト補正は、画像Ｐ１〜１０と画像Ｐ１１とをフーリエ変換し、フーリエ変換により生じた画像Ｐ１〜１０のピークと画像Ｐ１１のピークの位置を一致させることで行ってもよい。
【００３６】
本実施形態では、このようなドリフト補正が、画像Ｐ１〜（Ｋ−１）と画像ＰＫとを重ね合わせる前に行われる。よって、本実施形態によれば、画像Ｐ１〜（Ｋ−１）と画像ＰＫとを正しく重ね合わせることができ、界面Ｓ１、Ｓ２が重ね合わせにより特定しやすくなる。
【００３７】
また、本実施形態では、Ｋ枚の画像Ｐ１〜ＰＫを同時に重ね合わせずに、重ね合わせ画像Ｐ１〜（Ｋ−１）と画像ＰＫとを重ね合わせることで、重ね合わせ画像Ｐ１〜Ｋを生成する。すなわち、重ね合わせ画像Ｐ１＋２、Ｐ１〜３、・・・Ｐ１〜（Ｋ−１）を順番に生成することで、重ね合わせ画像Ｐ１〜Ｋを生成する。
【００３８】
ここで、１枚の画像のデータ量をＤとする。Ｋ枚の画像Ｐ１〜ＰＫを同時に重ね合わせる場合には、ＰＣ２は、Ｋ枚の画像Ｐ１〜ＰＫを保持する必要があり、データ量Ｄ×Ｋのデータを保持する必要がある。一方、本実施形態では、重ね合わせ画像Ｐ１＋２、Ｐ１〜３、・・・Ｐ１〜（Ｋ−１）を順番に生成するため、ＰＣ２は最低、１枚の重ね合わせ画像を保持すれば十分であり、データ量Ｄ×１のデータを保持すれば十分である。よって、本実施形態によれば、ＰＣ２が重ね合わせのために保持するデータ量を低減することが可能となる。
【００３９】
なお、本実施形態のＴＥＭ１は、ＴＥＭ１以外の顕微鏡に置き換えてもよい。例えば、ＳＴＥＭ（走査透過型電子顕微鏡）により半導体装置を繰り返し撮像する場合にも、ドリフト補正の問題が生じ得る。よって、本実施形態の画像処理システムは、ＳＴＥＭとＰＣ２により構成してもよい。
【００４０】
（１）モデルによる検証結果
以下、図７〜図９を参照し、第１実施形態の画像処理方法をモデルにより検証した結果について説明する。
【００４１】
図７は、第１実施形態の撮像対象のモデルを示す断面図である。
【００４２】
図７は、図３(ａ)に示す半導体装置の第２絶縁膜２３、電荷蓄積層２４、および第３絶縁膜２５に対応するモデルである。図３(ａ)の第２絶縁膜２３、電荷蓄積層２４、および第３絶縁膜２５は円形の断面を有しているが、図７の第２絶縁膜２３、電荷蓄積層２４、および第３絶縁膜２５は直線形の断面を有している。図７の断面は、図３(ａ)の断面の一部を拡大した断面に相当する。
【００４３】
図８は、第１実施形態の画像Ｐ１、Ｐ１〜１０、Ｐ１〜１００、Ｐ１〜１０００の例を示す模式図である。図８(ａ)〜図８(ｄ)はそれぞれ、画像Ｐ１、Ｐ１〜１０、Ｐ１〜１００、Ｐ１〜１０００を示している。
【００４４】
本実施形態の検証では、グラニュラーパターンＧを有する画像Ｐ１〜Ｐ１０００を人工的に作成し、これらの画像Ｐ１〜Ｐ１０００から画像Ｐ１〜１０、Ｐ１〜１００、Ｐ１〜１０００を重ね合わせにより作成した。その結果、画像の重ね合わせ枚数が増加するほど、重ね合わせ画像中のグラニュラーパターンＧの個数が減少することが分かった。なお、画像Ｐ１〜Ｐ１０００に含まれる第２絶縁膜２３、電荷蓄積層２４、および第３絶縁膜２５は、上記のモデルに含まれるそれらと同一形状を有している。
【００４５】
図９は、第１実施形態における相関係数の導出結果を示すグラフである。
【００４６】
図９の横軸は、重ね合わせ画像における画像の重ね合わせ枚数を示す。図９の縦軸は、重ね合わせ画像の相関係数を示す。相関係数は、上記のモデルと、人工的に作成した画像Ｐ１、Ｐ１〜１０、Ｐ１〜１００、Ｐ１〜１０００等との相関を取って計算した。
【００４７】
図９はさらに、相関関数σの導出式を示している。ｘｉは、モデルの各画素の画素値を示す。ｘＭは、モデルの全画素の画素値の平均値を示す。ｙｉは、重ね合わせ画像の各画素の画素値を示す。ｙＭは、重ね合わせ画像の全画素の画素値の平均値を示す。ｎは、モデルや重ね合わせ画像の画素数を示す。画素値の例は、輝度である。相関関数σは、０〜１の値を取り得る。モデルと重ね合わせ画像との相関が大きいほど、相関係数σの値が１に近づく。
【００４８】
図９は、画像の重ね合わせ枚数が増加するほど、相関係数σが増加することを示している。これは、画像の重ね合わせが、グラニュラーパターンＧの低減に有効であることを示している。相関係数σは例えば、０．９以上であることが望ましい。よって、本実施形態で重ね合わせ画像Ｐ１〜Ｎから輝度プロファイルを生成する場合には、図９の結果により、Ｎの値は１００以上に設定することが望ましい（Ｎ≧１００）。
【００４９】
（２）第１実施形態の画像処理方法の詳細
図１０は、第１実施形態の画像処理方法を示すフローチャートである。この画像処理方法は、ＴＥＭ１から取得された画像を対象にＰＣ２により行われる。
【００５０】
まず、ＴＥＭ１から画像Ｐ１を取得する（ステップＳ１）。次に、ＴＥＭ１から画像Ｐ２を取得する（ステップＳ２、Ｓ３）。次に、画像Ｐ１と画像Ｐ２との重ね合わせ位置を調整した後、画像Ｐ１と画像Ｐ２とを重ね合わせる（ステップＳ４、Ｓ５）。その結果、重ね合わせ画像Ｐ１＋２が生成される。
【００５１】
次に、ＴＥＭ１から画像Ｐ３を取得する（ステップＳ６、Ｓ７、Ｓ３）。画像Ｐ３の取得は、画像Ｐ２の取得後であれば、重ね合わせ画像Ｐ１＋２の生成前でもよい。次に、重ね合わせ画像Ｐ１＋２と画像Ｐ３との重ね合わせ位置を調整した後、重ね合わせ画像Ｐ１＋２と画像Ｐ３とを重ね合わせる（ステップＳ４、Ｓ５）。その結果、重ね合わせ画像Ｐ１〜３が生成される。
【００５２】
この処理は、重ね合わせ画像Ｐ１〜Ｎが生成されるまで繰り返される（ステップＳ６）。Ｎの値は例えば、ＰＣ２内において１００以上に設定されている。
【００５３】
ＰＣ２は例えば、ＴＥＭ１から画像ＰＫを取得する（ステップＳ６、Ｓ７、Ｓ３）。画像ＰＫの取得は、画像ＰＫ−１の取得後であれば、重ね合わせ画像Ｐ１〜（Ｋ−１）の生成前でもよい。次に、重ね合わせ画像Ｐ１〜（Ｋ−１）と画像ＰＫとの重ね合わせ位置を調整した後、重ね合わせ画像Ｐ１〜（Ｋ−１）と画像ＰＫとを重ね合わせる（ステップＳ４、Ｓ５）。その結果、重ね合わせ画像Ｐ１〜Ｋが生成される。
【００５４】
Ｋの値がＮに到達した場合、すなわち、重ね合わせ画像Ｐ１〜Ｎが生成された場合には、重ね合わせ画像Ｐ１〜Ｎを出力する（ステップＳ６、Ｓ８）。重ね合わせ画像Ｐ１〜Ｎは、表示部１４への表示、記憶部１２への格納、通信Ｉ／Ｆ１３からの送信、メモリＩ／Ｆ１６に挿入された記録媒体への格納などにより出力可能である。
【００５５】
次に、重ね合わせ画像Ｐ１〜Ｎから輝度プロファイルを生成する（ステップＳ９）。次に、輝度プロファイルから、半導体装置の界面Ｓ１、Ｓ２を特定する（ステップＳ１０）。こうして、本実施形態では、グラニュラーパターンＧが低減された重ね合わせ画像Ｐ１〜Ｎから界面Ｓ１、Ｓ２を特定することができる。なお、本実施形態では、重ね合わせ画像Ｐ１〜Ｎから輝度プロファイルを用いずに界面Ｓ１、Ｓ２を特定してもよい。
【００５６】
なお、ステップＳ１、Ｓ３の処理を行うブロックは、画像取得部の例である。ステップＳ４の処理を行うブロックは、位置調整部の例である。ステップＳ５の処理を行うブロックは、画像生成部の例である。ステップＳ９の処理を行うブロックは、プロファイル生成部の例である。ステップＳ１０の処理を行うブロックは、界面特定部の例である。
【００５７】
また、図２の説明では、Ｋの範囲をＫ＝３〜Ｎと定めたが、図１０の説明では、説明の便宜上、Ｋ＝２もＫの範囲に加えた。
【００５８】
本実施形態のＰＣ２は、画像ＰＫの重ね合わせ位置を調整する処理や、重ね合わせ画像Ｐ１〜Ｋを生成する処理の少なくとも一部を、ＴＥＭ１から画像Ｐ１〜ＰＮを取得する処理と並列的に実行することが望ましい。ＰＣ２は例えば、図１０に示すように、画像ＰＫ−１の取得、画像ＰＫ−１の位置調整、重ね合わせ画像Ｐ１〜（Ｋ−１）の生成、画像ＰＫの取得、画像ＰＫの位置調整、重ね合わせ画像Ｐ１〜Ｋの生成・・・というように取得、位置調整、生成を交互に実行してもよい。これにより、画像Ｐ１の取得から重ね合わせ画像Ｐ１〜Ｎの生成までの処理時間を短縮することが可能となる。
【００５９】
また、本実施形態では、図１０の画像処理方法用の画像処理プログラムを記憶部１２内に格納しておくことで、図１０の画像処理方法を実行するＰＣ２を実現してもよい。この場合、制御部１１は、記憶部１２から画像処理プログラムを読み出し、読み出したプログラムによりこの画像処理方法を実行する。
【００６０】
本実施形態では、画像処理プログラムを非一時的に記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を用意し、この記録媒体をメモリＩ／Ｆ１６に挿入し、この記憶媒体から記憶部１２内に画像処理プログラムをインストールしてもよい。また、本実施形態では、画像処理プログラムを外部機器から通信Ｉ／Ｆ１３を介してダウンロードして、記憶部１２内にインストールしてもよい。
【００６１】
次に、図１１と図１２を参照し、ステップＳ５の位置調整（ドリフト補正）について説明する。
【００６２】
図１１は、ドリフト補正なしの場合の第１実施形態の画像Ｐ１、Ｐ１〜１０、Ｐ１〜１００の例を示す模式図である。図１１(ａ)〜図１１(ｃ)はそれぞれ、画像Ｐ１、Ｐ１〜１０、Ｐ１〜１００を示している。
【００６３】
図１２は、ドリフト補正ありの場合の第１実施形態の画像Ｐ１、Ｐ１〜１０、Ｐ１〜１００の例を示す模式図である。図１２(ａ)〜図１２(ｃ)はそれぞれ、画像Ｐ１、Ｐ１〜１０、Ｐ１〜１００を示している。
【００６４】
図１２(ａ)の画像Ｐ１中の界面Ｓ１、Ｓ２は、図１１(ａ)の画像Ｐ１中の界面Ｓ１、Ｓ２と同じ鮮明度を有している。しかしながら、図１２(ｂ)の画像Ｐ１〜１０中の界面Ｓ１、Ｓ２は、図１１(ｂ)の画像Ｐ１〜１０中の界面Ｓ１、Ｓ２に比べて鮮明になっている。また、図１２(ｃ)の画像Ｐ１〜１００中の界面Ｓ１、Ｓ２は、図１１(ｃ)の画像Ｐ１〜１００中の界面Ｓ１、Ｓ２に比べてさらに鮮明になっている。理由は、ドリフト補正を行うと、画像間の界面Ｓ１同士の位置や界面Ｓ２同士の位置がそろい、各重ね合わせ画像内の界面Ｓ１、Ｓ２のボケが抑えられるからである。
【００６５】
以上のように、本実施形態では、Ｋ枚（Ｋは３〜Ｎの整数）の画像Ｐ１〜ＰＫを同時に重ね合わせずに、重ね合わせ画像Ｐ１〜（Ｋ−１）と画像ＰＫとを重ね合わせることで、重ね合わせ画像Ｐ１〜Ｋを生成する。すなわち、重ね合わせ画像Ｐ１＋２、Ｐ１〜３、・・・Ｐ１〜（Ｋ−１）を順番に生成することで、重ね合わせ画像Ｐ１〜Ｋを生成する。また、本実施形態では、重ね合わせ画像Ｐ１〜（Ｋ−１）と画像ＰＫとを重ね合わせる前に、重ね合わせ画像Ｐ１〜（Ｋ−１）と画像ＰＫとの重ね合わせ位置を調整する。
【００６６】
よって、本実施形態によれば、ＰＣ２が保持する画像のデータ量を低減しつつ、画像のランダム成分を重ね合わせにより低減することができ、重ね合わせ画像Ｐ１〜Ｎ等の画質を向上させることが可能となる。また、本実施形態によれば、画像間で撮像箇所のずれが生じる場合にも、重ね合わせ位置の調整により画質を向上させることが可能となる。また、本実施形態によれば、画像の取得、画像の位置調整、および重ね合わせ画像の生成を並列化することで、画像Ｐ１の取得から重ね合わせ画像Ｐ１〜Ｎの生成までの処理時間を短縮することが可能となる。
【００６７】
以上のように、本実施形態によれば、ＴＥＭ１などの顕微鏡により撮像された画像の画質を効率的に向上させることが可能となる。例えば、本実施形態によれば、画像のデータ量や処理時間を低減しつつ画質を向上させることが可能となる。
【００６８】
以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書で説明した新規な装置、方法、およびプログラムは、その他の様々な形態で実施することができる。また、本明細書で説明した装置、方法、およびプログラムの形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。添付の特許請求の範囲およびこれに均等な範囲は、発明の範囲や要旨に含まれるこのような形態や変形例を含むように意図されている。
【符号の説明】
【００６９】
１：ＴＥＭ、２：ＰＣ、３：通信ライン、
１１：制御部、１２：記憶部、１３：通信Ｉ／Ｆ、
１４：表示部、１５：操作部、１６：メモリＩ／Ｆ、
２１：第１絶縁膜、２２：チャネル半導体層、
２３：第２絶縁膜、２４：電荷蓄積層、２５：第３絶縁膜、
３１：基板、３２：層間絶縁膜、３３：電極層、３４：絶縁層
【図１】
2017130263.tif 000003
【図２】
2017130263.tif 000004
【図３】
2017130263.tif 000005
【図４】
2017130263.tif 000006
【図５】
2017130263.tif 000007
【図６】
2017130263.tif 000008
【図７】
2017130263.tif 000009
【図８】
2017130263.tif 000010
【図９】
2017130263.tif 000011
【図１０】
2017130263.tif 000012
【図１１】
2017130263.tif 000013
【図１２】
2017130263.tif 000014