JPH01102841A - 画像形成方法 - Google Patents
画像形成方法Info
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- JPH01102841A JPH01102841A JP62259208A JP25920887A JPH01102841A JP H01102841 A JPH01102841 A JP H01102841A JP 62259208 A JP62259208 A JP 62259208A JP 25920887 A JP25920887 A JP 25920887A JP H01102841 A JPH01102841 A JP H01102841A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
- H01J37/28—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
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- Image Processing (AREA)
- Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Facsimile Image Signal Circuits (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
(産業上の利用分野)
本発明は画像形成方法、特に走査型電子顕微鏡を用いて
対象物にビームを照射し、対象物からの二次電子を観測
して画像を形成する方法に関する。
対象物にビームを照射し、対象物からの二次電子を観測
して画像を形成する方法に関する。
(従来の技術)
半導体集積回路のパターンなどを測定するために、走査
型電子顕微鏡(以下、SEMと略す)を用いてパターン
の画像を形成することが行われている。このようなSE
Mを用いた測定では、種々のノイズが発生し、形成され
た画像に7ノイズがのってしまうことが知られている。
型電子顕微鏡(以下、SEMと略す)を用いてパターン
の画像を形成することが行われている。このようなSE
Mを用いた測定では、種々のノイズが発生し、形成され
た画像に7ノイズがのってしまうことが知られている。
このノイズの発生原因の第1は、SEMの一次ビームの
もつ分配雑音である。これは陰極から出たビーム電流が
SEMの鏡筒内を走行し、試料面に到達する前に途中の
絞りに一定の確立で捕えられるために生じるノイズであ
る。第2に二次電子放出に伴う雑音がある。これは二次
電子の放出という物理現象がもともと確立的現象である
ために生じるノイズである。このほか、光電子増倍管や
A/Dコンバータといった測定系からもノイズが発生す
る。
もつ分配雑音である。これは陰極から出たビーム電流が
SEMの鏡筒内を走行し、試料面に到達する前に途中の
絞りに一定の確立で捕えられるために生じるノイズであ
る。第2に二次電子放出に伴う雑音がある。これは二次
電子の放出という物理現象がもともと確立的現象である
ために生じるノイズである。このほか、光電子増倍管や
A/Dコンバータといった測定系からもノイズが発生す
る。
このようなノイズの影響を受けない画像を形成するため
に、従来次のような方法が行われている。
に、従来次のような方法が行われている。
(1) 低域フィルタによって、画像に含まれている
高周波ノイズを除去する。
高周波ノイズを除去する。
(2) 対象物に対する走査を複数回行い、その積分
値または平均値を用いる。
値または平均値を用いる。
(3) 空間フィルタを用いて平滑化を行う。
(4) メデイアンフィルタを用い、一定領域内の画
素の濃度値の中央値を用いる。
素の濃度値の中央値を用いる。
(5) 高速フーリエ変換によって画像の周波数解析
を行う。
を行う。
(発明が解決しようとする問題点)
しかしながら上述の各方法では、以下のように、ノイズ
を十分除去した画像形成を行うことができない。
を十分除去した画像形成を行うことができない。
(1) まず、低域フィルタを用いる方法であるが、
カットオフ周波数の設定が非常に困難であるという問題
がある。SEM画像に発生するノイズの周波数は、対象
物によって異なるが、半導体集積回路では対象物は多数
あり、これらすべてに最適なカットオフ周波数を定める
ことは非常に困難である。
カットオフ周波数の設定が非常に困難であるという問題
がある。SEM画像に発生するノイズの周波数は、対象
物によって異なるが、半導体集積回路では対象物は多数
あり、これらすべてに最適なカットオフ周波数を定める
ことは非常に困難である。
(2) 積分値または平均値を用いる従来の方法では
、ある一定の周波数のノイズが常に発生しているような
場合には、十分なノイズ除去ができない。
、ある一定の周波数のノイズが常に発生しているような
場合には、十分なノイズ除去ができない。
(3) 平滑化を行う方法では、空間フィルタのフィ
ルタマトリックスの値の選び方によって平滑後の画像が
左右され、定量的な評価に悪影響を与えるという問題が
ある。また、平滑化によって画像のコントラストが低下
するという問題もある。
ルタマトリックスの値の選び方によって平滑後の画像が
左右され、定量的な評価に悪影響を与えるという問題が
ある。また、平滑化によって画像のコントラストが低下
するという問題もある。
(4) メデイアンフィルタを用いる方法は、一般に
画像の辺縁の情報を保存するための技術として用いられ
てきたが、SEMのようにビーム径とほぼ同程度の大き
さの情報がノイズに混在するような画像形成システムで
は、十分な効果が得られない。
画像の辺縁の情報を保存するための技術として用いられ
てきたが、SEMのようにビーム径とほぼ同程度の大き
さの情報がノイズに混在するような画像形成システムで
は、十分な効果が得られない。
(5) 高速フーリエ変換によれば、十分なノイズ対
策を行うことができるが、現在の画像処理プロセッサで
はフーリエ変換を行う処理速度がまだまだ遅く、実用上
問題がある。
策を行うことができるが、現在の画像処理プロセッサで
はフーリエ変換を行う処理速度がまだまだ遅く、実用上
問題がある。
そこで本発明は、ノイズを十分除去した鮮明な画像を得
ることのできる画像形成方法を提供することを目的とす
る。
ることのできる画像形成方法を提供することを目的とす
る。
(問題点を解決するための手段)
本願箱1の発明は、対象物にビームを照射し、ビーム照
射部分の像に対応した濃度値を、このビーム照射部分中
央位置に定義した画素の濃度値として取込むようにしな
がら、対象物の検査領域内でビームを走査し、検査領域
の画像をビーム径より小さなピッチで配された画素の集
合として得る第1の段階と、 前記第1の段階で得られた画像の画素のうち処理対象と
なる画素およびその周辺の画素について、ビームの強度
分布に比例した係数を割当て、各画素のもつ濃度値と割
当てられた係数とをそれぞれ乗じ、得られた積の合計に
基づいて処理対象となる画素の新たな濃度値を決定する
という処理を、必要なすべての画素について行う第2の
段階と、を行い、鮮明な画像を得るようにしたものであ
る。
射部分の像に対応した濃度値を、このビーム照射部分中
央位置に定義した画素の濃度値として取込むようにしな
がら、対象物の検査領域内でビームを走査し、検査領域
の画像をビーム径より小さなピッチで配された画素の集
合として得る第1の段階と、 前記第1の段階で得られた画像の画素のうち処理対象と
なる画素およびその周辺の画素について、ビームの強度
分布に比例した係数を割当て、各画素のもつ濃度値と割
当てられた係数とをそれぞれ乗じ、得られた積の合計に
基づいて処理対象となる画素の新たな濃度値を決定する
という処理を、必要なすべての画素について行う第2の
段階と、を行い、鮮明な画像を得るようにしたものであ
る。
本願箱2の発明は、前述の第1の発明の第2の段階にお
いて、処理対象となる画素およびその周辺の画素につい
て、ビームの強度分布に比例した係数を割当てた後、更
に処理対象となる画素に対して走査方向上にある画素以
外の周辺画素について割当てた係数を減少させる補正を
施すようにし、より効率良いノイズ除去を可能にしたも
のである。
いて、処理対象となる画素およびその周辺の画素につい
て、ビームの強度分布に比例した係数を割当てた後、更
に処理対象となる画素に対して走査方向上にある画素以
外の周辺画素について割当てた係数を減少させる補正を
施すようにし、より効率良いノイズ除去を可能にしたも
のである。
本願箱3の発明は、対象物にビームを照射し、ビーム照
射部分の像に対応した濃度値を、このビーム照射部分中
央位置に定義した画素の濃度値として取込むようにしな
がら、対象物の検査領域内でビームを走査し、検査領域
の画像をビーム径より小さなピッチで配された画素の集
合として得る作業を複数回繰返して行い、複数回の走査
においてそれぞれ対応する走査位置にある画素について
取込まれた複数の濃度値の平均を求め、この平均濃度値
をもった画素の集合として検査領域の画像を表現する第
1の段階と、 この第1の段階で得られた画像の画素のうち処理対象と
なる画素およびその周辺の画素について、ビームの強度
分布に比例した係数を割当て、各画素のもつ濃度値と割
当てられた係数とをそれぞれ乗じ、得られた積の合計に
基づいて処理対象となる画素の新たな濃度値を決定する
という処理を、必要なすべての画素について行う第2の
段階と、各画素のもつ濃度値が所定の範囲内に分布する
ように、濃度値を線形変換する第3の段階と、を行い、
鮮明な画像を得るようにしたものである。
射部分の像に対応した濃度値を、このビーム照射部分中
央位置に定義した画素の濃度値として取込むようにしな
がら、対象物の検査領域内でビームを走査し、検査領域
の画像をビーム径より小さなピッチで配された画素の集
合として得る作業を複数回繰返して行い、複数回の走査
においてそれぞれ対応する走査位置にある画素について
取込まれた複数の濃度値の平均を求め、この平均濃度値
をもった画素の集合として検査領域の画像を表現する第
1の段階と、 この第1の段階で得られた画像の画素のうち処理対象と
なる画素およびその周辺の画素について、ビームの強度
分布に比例した係数を割当て、各画素のもつ濃度値と割
当てられた係数とをそれぞれ乗じ、得られた積の合計に
基づいて処理対象となる画素の新たな濃度値を決定する
という処理を、必要なすべての画素について行う第2の
段階と、各画素のもつ濃度値が所定の範囲内に分布する
ように、濃度値を線形変換する第3の段階と、を行い、
鮮明な画像を得るようにしたものである。
(作 用)
本願節1の発明は、ビームの径よりも各画素の径の方が
小さいという条件の下に対象物の走査が行われるシステ
ムで用いることのできる画像形成方法である。このよう
な条件下では、ビームは一度に複数の画素領域を照射す
ることができる。そこで、ビーム走査で得られた各画素
の濃度値を、その周辺の画素の濃度値に基づいて修正し
鮮明な画像形成を行おうというのが発明のポイントであ
る。この修正は、各周辺画素について重みづけがなされ
たうえ行われる。重みづけは、ビームの強度分布に応じ
て決定される。このような周辺画素の濃度値による修正
により、ノイズ成分を除去した鮮明な画像形成が可能に
なる。
小さいという条件の下に対象物の走査が行われるシステ
ムで用いることのできる画像形成方法である。このよう
な条件下では、ビームは一度に複数の画素領域を照射す
ることができる。そこで、ビーム走査で得られた各画素
の濃度値を、その周辺の画素の濃度値に基づいて修正し
鮮明な画像形成を行おうというのが発明のポイントであ
る。この修正は、各周辺画素について重みづけがなされ
たうえ行われる。重みづけは、ビームの強度分布に応じ
て決定される。このような周辺画素の濃度値による修正
により、ノイズ成分を除去した鮮明な画像形成が可能に
なる。
本願節2の発明は、上記第1の発明において、重みづけ
をビームの強度分布だけでなくビームの走査方向をも考
慮して決定する点に特徴がある。
をビームの強度分布だけでなくビームの走査方向をも考
慮して決定する点に特徴がある。
これは、ビームの走査方向上にない周辺画素については
、重みを減らすようにするとより良い結果が得られるこ
とが実験的に確認できたことに基づく。
、重みを減らすようにするとより良い結果が得られるこ
とが実験的に確認できたことに基づく。
本願節3の発明は、3つの画像処理段階からなる。すな
わち、加算平均処理、空間フィルタ処理、線形画像強調
処理の3段階である。加算平均処理は、複数回の走査に
よって得られた濃度値の平均を求め、この平均値を各画
素の濃度値とする処理であり、空間フィルタ処理は前述
の第1および第2の発明の要旨となる周辺画素濃度によ
る修正処理であり、線形画像強調処理は、各画素のもつ
濃度値が所定の範囲内に分布するように、濃度値を線形
変換する処理である。この3つの処理を行うことにより
、ノイズを効率良く除去することができ、しかもコント
ラストの高い鮮明な画像形成が可能となる。
わち、加算平均処理、空間フィルタ処理、線形画像強調
処理の3段階である。加算平均処理は、複数回の走査に
よって得られた濃度値の平均を求め、この平均値を各画
素の濃度値とする処理であり、空間フィルタ処理は前述
の第1および第2の発明の要旨となる周辺画素濃度によ
る修正処理であり、線形画像強調処理は、各画素のもつ
濃度値が所定の範囲内に分布するように、濃度値を線形
変換する処理である。この3つの処理を行うことにより
、ノイズを効率良く除去することができ、しかもコント
ラストの高い鮮明な画像形成が可能となる。
(実施例)
以下本発明を図示する実施例に基づいて詳述する。第1
図はこの実施例に係る方法の手順を示す流れ図である。
図はこの実施例に係る方法の手順を示す流れ図である。
この流れ図に示すように、この実施例は第1の段階であ
る加算平均処理段階A、第2の段階である空間フィルタ
処理段階B、第3の段階である線形画像強調処理段階C
という3つの段階からなり、本願節3の発明の一態様に
相当する。なお、本願節1および第2の発明は、この3
つの段階の中の空間フィルタ処理段階Bに関してのもの
である。以下、この3つの段階を、SEMを用いて行う
実施例について、それぞれ順に説明することにする。
る加算平均処理段階A、第2の段階である空間フィルタ
処理段階B、第3の段階である線形画像強調処理段階C
という3つの段階からなり、本願節3の発明の一態様に
相当する。なお、本願節1および第2の発明は、この3
つの段階の中の空間フィルタ処理段階Bに関してのもの
である。以下、この3つの段階を、SEMを用いて行う
実施例について、それぞれ順に説明することにする。
く第1の段階〉
第1の段階である加算平均処理段階Aは、対象物をビー
ムで走査するところから始まる。第2図はこのビーム走
査を示す図である。第2図(a)に示すように、対象物
の検査領域1を図の矢印で示す方向にSEMの一次電子
ビームで走査してゆく。
ムで走査するところから始まる。第2図はこのビーム走
査を示す図である。第2図(a)に示すように、対象物
の検査領域1を図の矢印で示す方向にSEMの一次電子
ビームで走査してゆく。
走査方向は図の水平方向であり、以下の説明ではこのよ
うに常に図の水平方向を走査方向とする。
うに常に図の水平方向を走査方向とする。
−行目の走査が左から右へと終了すると、二行目の走査
が同様に行われ、以下すべての行について同様の走査が
行われてゆく。対象物からは一次電子ビームの照射によ
って二次電子が放出されるが、この二次電子量を一定の
サンプリング周期で観測すれば、第2図(b)に示すよ
うに、このサンプリング周期で配列された画素を定義す
ることができ、各サンプリング時に観測された二次電子
量がその画素の濃度値ということになる。このように1
回の走査によって、mxnの二次元マトリックス状に配
された画素の集合からなる画像が得られることになる。
が同様に行われ、以下すべての行について同様の走査が
行われてゆく。対象物からは一次電子ビームの照射によ
って二次電子が放出されるが、この二次電子量を一定の
サンプリング周期で観測すれば、第2図(b)に示すよ
うに、このサンプリング周期で配列された画素を定義す
ることができ、各サンプリング時に観測された二次電子
量がその画素の濃度値ということになる。このように1
回の走査によって、mxnの二次元マトリックス状に配
された画素の集合からなる画像が得られることになる。
本実施例では、このような画像を記憶するメモリとして
、第3図に示すようにメモリMl−M6までの6つのメ
モリを用意している。
、第3図に示すようにメモリMl−M6までの6つのメ
モリを用意している。
いずれのメモリも第2図(b)に示された画素の配列に
対応するmXnの二次元マトリックス状に配されたメモ
リセルを有し、本実施例の場合、各メモリセルは8ビツ
トの記憶容量をもつ。したがって、各画素の濃度値は0
〜255まてのデジタル量で表現されて、各メモリセル
に記憶されることになる。
対応するmXnの二次元マトリックス状に配されたメモ
リセルを有し、本実施例の場合、各メモリセルは8ビツ
トの記憶容量をもつ。したがって、各画素の濃度値は0
〜255まてのデジタル量で表現されて、各メモリセル
に記憶されることになる。
さて、第1図の流れ図において、まずステップSlにお
いてメモリMlに対して画像入力が行われる。すなわち
、検査領域1を完全に走査し、第2図(b)に示すよう
な全画素の濃度値をメモリM1に入力する作業である。
いてメモリMlに対して画像入力が行われる。すなわち
、検査領域1を完全に走査し、第2図(b)に示すよう
な全画素の濃度値をメモリM1に入力する作業である。
これはSEMからの出力信号をA/D変換したデジタル
値をメモリM1の所定のアドレスに書込めばよい。この
実施例では、SEMの走査によって直接得られたデータ
は、常にメモリM1に入力される。
値をメモリM1の所定のアドレスに書込めばよい。この
実施例では、SEMの走査によって直接得られたデータ
は、常にメモリM1に入力される。
1回目の走査が終了すると、ステップS2において、メ
モリM の内容をそのままメモリM2にコピーし、ステ
ップS1と同様の作業で2回目の走査を行ってその結果
をメモリMtに人力する。
モリM の内容をそのままメモリM2にコピーし、ステ
ップS1と同様の作業で2回目の走査を行ってその結果
をメモリMtに人力する。
そしてステップS3において、メモリM1とM2の内容
を加算して、その和をメモリM3に入れる。
を加算して、その和をメモリM3に入れる。
この場合、メモリセル内の任意のメモリセル内のデータ
と、メモリセル内のこれに対応するメモリセル内のデー
タとが加算され、メモリセル内のこれに対応するメモリ
セルに加算結果がストアされることになる。なお、この
加算結果がオーバーフローした場合には、メモリセル内
の対応するメモリセル内のデータが1だけインクリメン
トされる。
と、メモリセル内のこれに対応するメモリセル内のデー
タとが加算され、メモリセル内のこれに対応するメモリ
セルに加算結果がストアされることになる。なお、この
加算結果がオーバーフローした場合には、メモリセル内
の対応するメモリセル内のデータが1だけインクリメン
トされる。
更に、メモリM4がオーハーフ10−した場合には、メ
モリセル内の対応するメモリセル内のデータが1だけイ
ンクリメントされる。別言すれば、メモリM はメモリ
M3の上位桁に相当し、メモリM5はメモリM4の更に
上位桁に相当する。このようにして24ビツトまでの積
算値を保持することが可能である。
モリセル内の対応するメモリセル内のデータが1だけイ
ンクリメントされる。別言すれば、メモリM はメモリ
M3の上位桁に相当し、メモリM5はメモリM4の更に
上位桁に相当する。このようにして24ビツトまでの積
算値を保持することが可能である。
ステップS3による加算が終了したら、ステップS4で
所定回数の加算が行われたか判断される。
所定回数の加算が行われたか判断される。
加算回数を大きく設定する程、信頼すべき平均値が得ら
れるが、1回の加算を行うごとに対象物の走査を繰返さ
ねばならないため、実際の測定に即した加算回数を設定
する必要がある。
れるが、1回の加算を行うごとに対象物の走査を繰返さ
ねばならないため、実際の測定に即した加算回数を設定
する必要がある。
所定回数に達していなければ、ステップS5において、
メモリM3の内容をそのままメモリM2にコピーする。
メモリM3の内容をそのままメモリM2にコピーする。
そしてステップS6で、メモリM、への画像入力を行う
。このステップS6の画像入力は、ステップS1および
S2の画像人力と全く同様であり、検査領域1を走査し
て得られた画素の濃度データをメモリM1に入れる作業
となる。この3回目の走査が終了すると、再びステップ
S3において、メモリM1とM2の内容が加算され、そ
の結果がメモリM3に入れられる。以下、ステップS4
,5,6.3というループ処理が所定回数繰返されるこ
とになる。結局、検査領域1が複数回走査され、走査結
果がリアルタイムで積算され、積算結果がメモリM3〜
M5に保存されることになる。このあと、ステップS7
において、各画素濃度の積算値が積算回数で割算され、
平均濃度値がメモリM6に出力される。したがって、こ
の加算平均処理段階Aによる最終的な出力画像はメモリ
M6に得られることになる。
。このステップS6の画像入力は、ステップS1および
S2の画像人力と全く同様であり、検査領域1を走査し
て得られた画素の濃度データをメモリM1に入れる作業
となる。この3回目の走査が終了すると、再びステップ
S3において、メモリM1とM2の内容が加算され、そ
の結果がメモリM3に入れられる。以下、ステップS4
,5,6.3というループ処理が所定回数繰返されるこ
とになる。結局、検査領域1が複数回走査され、走査結
果がリアルタイムで積算され、積算結果がメモリM3〜
M5に保存されることになる。このあと、ステップS7
において、各画素濃度の積算値が積算回数で割算され、
平均濃度値がメモリM6に出力される。したがって、こ
の加算平均処理段階Aによる最終的な出力画像はメモリ
M6に得られることになる。
このような加算平均処理を施すことによって、SEM固
有の高周波ノイズ成分の除去ができる。
有の高周波ノイズ成分の除去ができる。
この結果を第4図および第5図に示す。第4図(a)は
走査によって得られた画像(第2図(b)に相当)の走
査方向(第2図の横方向)に関する濃度値の空間分布周
波数スペクトルを示す図であり、同図(b)は走査方向
に直角な方向(第2図の縦方向)に関する周波数スペク
トルを示す図である。
走査によって得られた画像(第2図(b)に相当)の走
査方向(第2図の横方向)に関する濃度値の空間分布周
波数スペクトルを示す図であり、同図(b)は走査方向
に直角な方向(第2図の縦方向)に関する周波数スペク
トルを示す図である。
横軸は周波数値をOを中心として右を+、左を−で示し
、縦軸は各周波数成分の強度値を示す。いずれも中央部
に直流成分を表わすピークがあり、その両脇に高周波成
分(ノイズ成分)が存在する。
、縦軸は各周波数成分の強度値を示す。いずれも中央部
に直流成分を表わすピークがあり、その両脇に高周波成
分(ノイズ成分)が存在する。
これに対し、第5図(a)および(b)は、8回の画像
走査に基づく加算平均処理を行った後の画像についての
、それぞれ走査方向およびこれに直角な方向に関する周
波数スペクトルである。第4図と第5図とを比較すると
、加算平均処理によってかなりのノイズ成分除去がなさ
れていることがわかる。
走査に基づく加算平均処理を行った後の画像についての
、それぞれ走査方向およびこれに直角な方向に関する周
波数スペクトルである。第4図と第5図とを比較すると
、加算平均処理によってかなりのノイズ成分除去がなさ
れていることがわかる。
く第2の段階〉
第2の段階である空間フィルタ処理段階Bは、第1の段
階の出力画像(メモリセル内の画像)の各画素の濃度値
を、その周辺画素の濃度値に基づいて修正する処理を行
う。まず、その基本原理を第6図(a)で説明する。こ
の図で破線で示したビームスポット2は、実線で示した
画素PO〜P2の径よりも大きく、ビーム照射時にはこ
の例では、中央の画素PO1これに隣接する8個の画素
P1、そしてその周囲の12個の画素P2という合計2
1個の画素に対してビームが照射されることになる。そ
してこのビーム照射位置において観測された二次電子量
が、中央位置にある画素POの濃度値として前述した第
1の段階において取込まれているわけである。図で画素
POの右隣の画素についての濃度値は、ビーム走査によ
りビームスポット2が1画素ピッチ分右へずれた状態で
観測される二次電子量ということになる。通常、SEM
を低加速電圧で使用すると、ビームスポットの径は比較
的大きくなるが、この実施例では、ビーム径850A、
1画素の径174八である。
階の出力画像(メモリセル内の画像)の各画素の濃度値
を、その周辺画素の濃度値に基づいて修正する処理を行
う。まず、その基本原理を第6図(a)で説明する。こ
の図で破線で示したビームスポット2は、実線で示した
画素PO〜P2の径よりも大きく、ビーム照射時にはこ
の例では、中央の画素PO1これに隣接する8個の画素
P1、そしてその周囲の12個の画素P2という合計2
1個の画素に対してビームが照射されることになる。そ
してこのビーム照射位置において観測された二次電子量
が、中央位置にある画素POの濃度値として前述した第
1の段階において取込まれているわけである。図で画素
POの右隣の画素についての濃度値は、ビーム走査によ
りビームスポット2が1画素ピッチ分右へずれた状態で
観測される二次電子量ということになる。通常、SEM
を低加速電圧で使用すると、ビームスポットの径は比較
的大きくなるが、この実施例では、ビーム径850A、
1画素の径174八である。
一般にSEMの一次電子ビームは、第6図(b)に破線
で示すようなビーム電流強度分布(通常ガウス分糸)を
もつ。同図に示す画素PO〜P2の位置とこのビーム電
流強度分布とを参照すれば、各画素に照射されるビーム
強度比がわかる。この例では、画素PO,Pi、P2へ
のビーム強度比は約10:5:1である。そこで、この
比に応じて第6図(e)に示すように各画素に係数を割
当てる。そして各画素のもつ濃度値にこの係数をそれぞ
れ乗じて積を求め、すべての積の加算結果に応じて画素
POの新たな濃度値を定めるのである。
で示すようなビーム電流強度分布(通常ガウス分糸)を
もつ。同図に示す画素PO〜P2の位置とこのビーム電
流強度分布とを参照すれば、各画素に照射されるビーム
強度比がわかる。この例では、画素PO,Pi、P2へ
のビーム強度比は約10:5:1である。そこで、この
比に応じて第6図(e)に示すように各画素に係数を割
当てる。そして各画素のもつ濃度値にこの係数をそれぞ
れ乗じて積を求め、すべての積の加算結果に応じて画素
POの新たな濃度値を定めるのである。
結局、画素POの濃度値をその周辺画素の濃度値によっ
て修正したことになる。
て修正したことになる。
なお、本実施例では、修正に用いる画素は、修正対象と
なる画素に隣接した8個の画素のみ(第6図(e)での
画素Pi)とし、かつ、走査方向上にない画素について
の係数を減じるような補正を施すようにした。すなわち
、実際の係数は第6図(d)のように定義される。画素
POの係数とPlの係数は、ビーム電流強度の比に応じ
てそれぞれ4と2に定義し、かつ、走査方向上にない隣
接画素P1′は係数2であるべきところを1に減じてい
る。第4図(a)と(b)とを比較すればわかるように
、走査方向とこれに直角な方向とでは、ノイズ成分が異
なり、実験的に走査方向上にない隣接画素の係数を減じ
ると良好な結果が得られることが確認できている。
なる画素に隣接した8個の画素のみ(第6図(e)での
画素Pi)とし、かつ、走査方向上にない画素について
の係数を減じるような補正を施すようにした。すなわち
、実際の係数は第6図(d)のように定義される。画素
POの係数とPlの係数は、ビーム電流強度の比に応じ
てそれぞれ4と2に定義し、かつ、走査方向上にない隣
接画素P1′は係数2であるべきところを1に減じてい
る。第4図(a)と(b)とを比較すればわかるように
、走査方向とこれに直角な方向とでは、ノイズ成分が異
なり、実験的に走査方向上にない隣接画素の係数を減じ
ると良好な結果が得られることが確認できている。
この空間フィルタ処理の実際の手順は、第1図の流れ図
に示すとおりとなる。まず、ステップS8において、処
理対象となる1つの画素およびその周囲の8画素を抽出
する。たとえば、第6図での画素POおよびPlが抽出
される。続いて、ステップSIOで、これらの画素につ
いて定められた係数と濃度値との乗算が行われる。第6
図(c)に示すように、各画素はそれぞれ固有の濃度値
F1〜F9を有するが、この例では、第6図(d)に示
す係数と同図(e)に示す濃度値との積が求められる。
に示すとおりとなる。まず、ステップS8において、処
理対象となる1つの画素およびその周囲の8画素を抽出
する。たとえば、第6図での画素POおよびPlが抽出
される。続いて、ステップSIOで、これらの画素につ
いて定められた係数と濃度値との乗算が行われる。第6
図(c)に示すように、各画素はそれぞれ固有の濃度値
F1〜F9を有するが、この例では、第6図(d)に示
す係数と同図(e)に示す濃度値との積が求められる。
更に、ステップS10でこの積の合計が求められ、この
合計値が係数の合計値で割算され、その結果が画素PO
の新たな濃度値となる。具体的には、積の合計値Sは、 5−F1+F2+F3+2F4+4F5十2F6+F7
+F8+F9 であり、これを係数の合計値14で割った値S/14が
画素POの修正後の新たな濃度値となる。
合計値が係数の合計値で割算され、その結果が画素PO
の新たな濃度値となる。具体的には、積の合計値Sは、 5−F1+F2+F3+2F4+4F5十2F6+F7
+F8+F9 であり、これを係数の合計値14で割った値S/14が
画素POの修正後の新たな濃度値となる。
このような修正作業をすべての画素について行う(ステ
ップ511)。なお、辺縁の画素については、周辺画素
がないためこの作業を行うことができないが、通常、画
像の辺縁部には重要な情報は含まれていないため問題は
生じない。
ップ511)。なお、辺縁の画素については、周辺画素
がないためこの作業を行うことができないが、通常、画
像の辺縁部には重要な情報は含まれていないため問題は
生じない。
以上の空間フィルタ処理Bによって、高周波のノイズ成
分をかなり除去することができる。この様子を第7図の
グラフに示す。第7図(a)は、この空間フィルタ処理
Bを施す前の一走査線上に並んだ画素の濃度値を示すグ
ラフ、同図(b)は処理後の同グラフである。いずれも
横軸は画素の位置を示し、縦軸は各画素の濃度値を示す
。同図(a)1(b)の比較かられかるように、ノイズ
成分が効率良く除去されている。
分をかなり除去することができる。この様子を第7図の
グラフに示す。第7図(a)は、この空間フィルタ処理
Bを施す前の一走査線上に並んだ画素の濃度値を示すグ
ラフ、同図(b)は処理後の同グラフである。いずれも
横軸は画素の位置を示し、縦軸は各画素の濃度値を示す
。同図(a)1(b)の比較かられかるように、ノイズ
成分が効率良く除去されている。
く第3の段階〉
第3の段階である線形画像強調処理Cは、前述の第2の
段階までで処理されてきた画像についてコントラストを
上げるための線形処理を行う。すなわち、第1図のステ
ップS12において、まず、すべての画素の濃度値の中
から最大値FIIaxと最小値F 1nとを求める。続
いて、ステップ813において処理対象となる1画素を
抽出し、この抽出した画素のもつ濃度値Fに対して次式
の演算を行い、新たな濃度値Xを得る。
段階までで処理されてきた画像についてコントラストを
上げるための線形処理を行う。すなわち、第1図のステ
ップS12において、まず、すべての画素の濃度値の中
から最大値FIIaxと最小値F 1nとを求める。続
いて、ステップ813において処理対象となる1画素を
抽出し、この抽出した画素のもつ濃度値Fに対して次式
の演算を行い、新たな濃度値Xを得る。
X−C(F−FIllin ) / (Fmax −F
Ilin )ここで、Cは任意の定数である。
Ilin )ここで、Cは任意の定数である。
このような処理をすべての画素について行えば(ステッ
プ515)、各画素の濃度値は0〜Cの範囲内に分布す
るようになる。たとえば、C−255とすれば、各画素
は0〜255までの256段階の濃度値で表されること
になる。
プ515)、各画素の濃度値は0〜Cの範囲内に分布す
るようになる。たとえば、C−255とすれば、各画素
は0〜255までの256段階の濃度値で表されること
になる。
〈実施例の効果〉
第8図に示すグラフは、第9図に示すような半導体基板
上に形成されたレジストパターンについて、第1図の流
れ図に示す手順で画像形成をおこなった結果を示すもの
である。第9図に示すように、開口径L ml、2μ
m、深さL2−3.6μmの凹状部に対してSEMによ
る走査を行った結果得られた画像の各画素の濃度値を第
8図のグラフに示す。ここで横軸は画素位置、すなわち
第9図の横方向の位置に相当し、縦軸は各画素の濃度値
(8ビットのデジタル量で表す)を示す。グラフAは第
1図の加算平均処理段階Aを終えた後の濃度値、グラフ
Bは空間フィルタ処理段階Bを終えた後の濃度値、グラ
フCは線形画像強調処理段階Cを終えた後の濃度値を、
それぞれ示す。グラフAに比べてグラフBはノイズ成分
が少なくなっており、グラフBに比べてグラフCはコン
トラストが強調されていることがわかる。
上に形成されたレジストパターンについて、第1図の流
れ図に示す手順で画像形成をおこなった結果を示すもの
である。第9図に示すように、開口径L ml、2μ
m、深さL2−3.6μmの凹状部に対してSEMによ
る走査を行った結果得られた画像の各画素の濃度値を第
8図のグラフに示す。ここで横軸は画素位置、すなわち
第9図の横方向の位置に相当し、縦軸は各画素の濃度値
(8ビットのデジタル量で表す)を示す。グラフAは第
1図の加算平均処理段階Aを終えた後の濃度値、グラフ
Bは空間フィルタ処理段階Bを終えた後の濃度値、グラ
フCは線形画像強調処理段階Cを終えた後の濃度値を、
それぞれ示す。グラフAに比べてグラフBはノイズ成分
が少なくなっており、グラフBに比べてグラフCはコン
トラストが強調されていることがわかる。
このように3つの処理段階を経ることによって、ノイズ
を除去した鮮明な画像が得られることがわかるであろう
。このように、本実施例に係る方法では、μmオーダー
の微小なしかもアスペクト比のかなり大きな凹状パター
ンの画像もかなり鮮明に得ることができるのである。し
たがって、本発明は半導体集積回路の微小な凹凸公ター
ンの画像形成に特に有効である。勿論、本発明はビーム
走査を用いた画像形成方法であれば、対象物はどのよう
なものであっても適用可能であり、ビームも電子ビーム
に限らず、光ビームを用いた測定にも適用可能である。
を除去した鮮明な画像が得られることがわかるであろう
。このように、本実施例に係る方法では、μmオーダー
の微小なしかもアスペクト比のかなり大きな凹状パター
ンの画像もかなり鮮明に得ることができるのである。し
たがって、本発明は半導体集積回路の微小な凹凸公ター
ンの画像形成に特に有効である。勿論、本発明はビーム
走査を用いた画像形成方法であれば、対象物はどのよう
なものであっても適用可能であり、ビームも電子ビーム
に限らず、光ビームを用いた測定にも適用可能である。
以上のとおり本発明の画像形成方法によれば、1つの画
素の濃度値をその周辺画素の濃度値に基づいて修正する
ような空間フィルタ処理を行うようにしたため、ノイズ
を十分除去した鮮明な画像を得ることができるようにな
る。また、走査した画像に対して、加算平均処理、空間
フィルタ処理、線形画像強調処理の3つの処理を施すよ
うにしたため、更に鮮明な画像を得ることができるよう
になる。
素の濃度値をその周辺画素の濃度値に基づいて修正する
ような空間フィルタ処理を行うようにしたため、ノイズ
を十分除去した鮮明な画像を得ることができるようにな
る。また、走査した画像に対して、加算平均処理、空間
フィルタ処理、線形画像強調処理の3つの処理を施すよ
うにしたため、更に鮮明な画像を得ることができるよう
になる。
第1図は本発明の一実施例に係る画像形成方法の手順を
示す流れ図、第2図は本発明に係る方法における画像走
査の方法を示す図、第3図は本発明に係る方法の段階A
の処理に用いるメモリ構成を示す図、第4図および第5
図は本発明に係る方法における段階Aの加算平均処理を
施す前および施した後の濃度値の空間分布周波数スペク
トルを示すグラフ、第6図は本発明に係る方法における
段階Bの処理を示す図、第7図は本発明に係る方法にお
ける段階Bの空間フィルタ処理を施す前後の画素濃度分
布を示すグラフ、第8図は本発明に係る方法の各段階の
画素濃度分布を示すグラフ、第9図は第8図のグラフを
得るのに用いた対象物の断面図である。 1・・・検査領域、2・・・ビームスポット、PO〜P
2・・・画素、F1〜F9・・・濃度値。 出願人代理人 佐 藤 −雄 項部 ′頃轢
1卆 派 j!1lLi懲馴 %秘曙 画素ffi! 第9図 手続補正書坊式) 1、事件の表示 昭和62年 特許願 第259208号2、発明の名称 画像形成方法 3、補正゛をする者 事件との関係 特許出願人 (307) 株式会社東芝 4、代 理 人 (郵便番号100) 昭 和 62年 12月 24日 (発送日 昭和63年1月26日) 66補正の対象
示す流れ図、第2図は本発明に係る方法における画像走
査の方法を示す図、第3図は本発明に係る方法の段階A
の処理に用いるメモリ構成を示す図、第4図および第5
図は本発明に係る方法における段階Aの加算平均処理を
施す前および施した後の濃度値の空間分布周波数スペク
トルを示すグラフ、第6図は本発明に係る方法における
段階Bの処理を示す図、第7図は本発明に係る方法にお
ける段階Bの空間フィルタ処理を施す前後の画素濃度分
布を示すグラフ、第8図は本発明に係る方法の各段階の
画素濃度分布を示すグラフ、第9図は第8図のグラフを
得るのに用いた対象物の断面図である。 1・・・検査領域、2・・・ビームスポット、PO〜P
2・・・画素、F1〜F9・・・濃度値。 出願人代理人 佐 藤 −雄 項部 ′頃轢
1卆 派 j!1lLi懲馴 %秘曙 画素ffi! 第9図 手続補正書坊式) 1、事件の表示 昭和62年 特許願 第259208号2、発明の名称 画像形成方法 3、補正゛をする者 事件との関係 特許出願人 (307) 株式会社東芝 4、代 理 人 (郵便番号100) 昭 和 62年 12月 24日 (発送日 昭和63年1月26日) 66補正の対象
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、対象物にビームを照射し、ビーム照射部分の像に対
応した濃度値を、このビーム照射部分中央位置に定義し
た画素の濃度値として取込むようにしながら、前記対象
物の検査領域内でビームを走査し、前記検査領域の画像
を前記ビーム径より小さなピッチで配された画素の集合
として得る第1の段階と、 前記第1の段階で得られた画像の画素のうち処理対象と
なる画素およびその周辺の画素について、前記ビームの
強度分布に比例した係数を割当て、各画素のもつ濃度値
と割当てられた前記係数とをそれぞれ乗じ、得られた積
の合計に基づいて前記処理対象となる画素の新たな濃度
値を決定するという処理を、必要なすべての画素につい
て行う第2の段階と、 を有することを特徴とする画像形成方法。 2、走査型電子顕微鏡を用いて、ビームの照射、走査、
および濃度値の取込みを行うことを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の画像形成方法。 3、ビームの強度分布としてガウス分布を用いることを
特徴とする特許請求の範囲第2項記載の画像形成方法。 4、対象物にビームを照射し、ビーム照射部分の像に対
応した濃度値を、このビーム照射部分中央位置に定義し
た画素の濃度値として取込むようにしながら、前記対象
物の検査領域内でビームを走査し、前記検査領域の画像
を前記ビーム径より小さなピッチで配された画素の集合
として得る第1の段階と、 前記第1の段階で得られた画像の画素のうち処理対象と
なる画素およびその周辺の画素について、前記ビームの
強度分布に比例した係数を割当て、更に前記処理対象と
なる画素に対して走査方向上にある画素以外の周辺画素
について割当てた前記係数を減少させる補正を施し、各
画素のもつ濃度値と割当てられた前記係数とをそれぞれ
乗じ、得られた積の合計に基づいて前記処理対象となる
画素の新たな濃度値を決定するという処理を、必要なす
べての画素について行う第2の段階と、を有することを
特徴とする画像形成方法。 5、走査型電子顕微鏡を用いて、ビームの照射、走査、
および濃度値の取込みを行うことを特徴とする特許請求
の範囲第4項記載の画像形成方法。 6、ビームの強度分布としてガウス分布を用いることを
特徴とする特許請求の範囲第5項記載の画像形成方法。 7、対象物にビームを照射し、ビーム照射部分の像に対
応した濃度値を、このビーム照射部分中央位置に定義し
た画素の濃度値として取込むようにしながら、前記対象
物の検査領域内でビームを走査し、前記検査領域の画像
を前記ビーム径より小さなピッチで配された画素の集合
として得る作業を複数回繰返して行い、複数回の走査に
おいてそれぞれ対応する走査位置にある画素について取
込まれた複数の濃度値の平均を求め、この平均濃度値を
もった画素の集合として前記検査領域の画像を表現する
第1の段階と、 前記第1の段階で得られた画像の画素のうち処理対象と
なる画素およびその周辺の画素について、前記ビームの
強度分布に比例した係数を割当て、各画素のもつ濃度値
と割当てられた前記係数とをそれぞれ乗じ、得られた積
の合計に基づいて前記処理対象となる画素の新たな濃度
値を決定するという処理を、必要なすべての画素につい
て行う第2の段階と、 各画素のもつ濃度値が所定の範囲内に分布するように、
濃度値を線形変換する第3の段階と、を有することを特
徴とする画像形成方法。 8、走査型電子顕微鏡を用いて、ビームの照射、走査、
および濃度値の取込みを行うことを特徴とする特許請求
の範囲第7項記載の画像形成方法。 9、ビームの強度分布としてガウス分布を用いることを
特徴とする特許請求の範囲第8項記載の画像形成方法。 10、第3の段階において、各画素のもつ濃度値の最大
値Fmax最小値Fminを求め、所定の係数Cを定め
、各画素のもつ濃度値Fに対して、X=C(F−Fmi
n)/(Fmax−Fmin)なる演算を行って濃度値
Fを新たな濃度値Xに線形変換することを特徴とする特
許請求の範囲第7項乃至第9項のいずれかに記載の画像
形成方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62259208A JPH01102841A (ja) | 1987-10-14 | 1987-10-14 | 画像形成方法 |
| KR1019880013430A KR920002370B1 (ko) | 1987-10-14 | 1988-10-14 | 화상형성방법 |
| US07/257,557 US4894540A (en) | 1987-10-14 | 1988-10-14 | Image forming method using secondary electrons from object for noise elimination |
| DE3887810T DE3887810T2 (de) | 1987-10-14 | 1988-10-14 | Verfahren zur Bildherstellung durch Verwendung der vom Objekt emittierten Sekundärelektronen. |
| EP88117110A EP0312082B1 (en) | 1987-10-14 | 1988-10-14 | Image forming method using secondary electrons from object |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62259208A JPH01102841A (ja) | 1987-10-14 | 1987-10-14 | 画像形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01102841A true JPH01102841A (ja) | 1989-04-20 |
| JPH0550094B2 JPH0550094B2 (ja) | 1993-07-28 |
Family
ID=17330893
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62259208A Granted JPH01102841A (ja) | 1987-10-14 | 1987-10-14 | 画像形成方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4894540A (ja) |
| EP (1) | EP0312082B1 (ja) |
| JP (1) | JPH01102841A (ja) |
| KR (1) | KR920002370B1 (ja) |
| DE (1) | DE3887810T2 (ja) |
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| JPH07122624A (ja) * | 1993-10-28 | 1995-05-12 | Nec Corp | ウェハのプリアライメント装置 |
Families Citing this family (18)
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| US5065147A (en) * | 1989-05-17 | 1991-11-12 | Hewlett-Packard Company | Method and apparatus for simulating analog display in digital display test instrument |
| JP2707346B2 (ja) * | 1990-01-12 | 1998-01-28 | 富士写真フイルム株式会社 | 放射線画像情報読取装置 |
| JP2768548B2 (ja) * | 1990-11-09 | 1998-06-25 | シャープ株式会社 | パネルディスプレイ表示装置 |
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| JP2980789B2 (ja) * | 1993-05-06 | 1999-11-22 | 株式会社東芝 | パターン寸法測定装置及びその方法 |
| JP3230911B2 (ja) * | 1993-11-04 | 2001-11-19 | 株式会社日立製作所 | 走査電子顕微鏡及びその画像形成方法 |
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| TWI494824B (zh) * | 2010-08-24 | 2015-08-01 | 廣達電腦股份有限公司 | 光學觸控系統及方法 |
| US8669524B2 (en) * | 2010-10-25 | 2014-03-11 | The Reseach Foundation of State University of New York | Scanning incremental focus microscopy |
| CN113759412B (zh) * | 2020-06-03 | 2023-08-22 | 上海联影医疗科技股份有限公司 | 获取束流形状和能量探测单元响应特征的方法、装置 |
Family Cites Families (8)
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|---|---|---|---|---|
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| DE3016655C2 (de) * | 1980-04-30 | 1983-12-15 | Günter Hermann Dipl.-Ing. 4544 Ladbergen Heeke | Verfahren zur Ortsfrequenzfilterung von Bildern |
| JPS57208132A (en) * | 1981-06-17 | 1982-12-21 | Toshiba Corp | Electron-beam exposure apparatus |
| JPS59112217A (ja) * | 1982-11-29 | 1984-06-28 | Toshiba Corp | 寸法測定方法 |
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| JPH069061B2 (ja) * | 1986-03-26 | 1994-02-02 | 富士写真フイルム株式会社 | 画像デ−タの平滑化方法 |
| US4768156A (en) * | 1986-05-06 | 1988-08-30 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Imaging system |
-
1987
- 1987-10-14 JP JP62259208A patent/JPH01102841A/ja active Granted
-
1988
- 1988-10-14 DE DE3887810T patent/DE3887810T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1988-10-14 US US07/257,557 patent/US4894540A/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-10-14 EP EP88117110A patent/EP0312082B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-10-14 KR KR1019880013430A patent/KR920002370B1/ko not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07122624A (ja) * | 1993-10-28 | 1995-05-12 | Nec Corp | ウェハのプリアライメント装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0550094B2 (ja) | 1993-07-28 |
| EP0312082B1 (en) | 1994-02-16 |
| DE3887810D1 (de) | 1994-03-24 |
| DE3887810T2 (de) | 1994-07-14 |
| US4894540A (en) | 1990-01-16 |
| KR920002370B1 (ko) | 1992-03-23 |
| EP0312082A2 (en) | 1989-04-19 |
| KR890007052A (ko) | 1989-06-17 |
| EP0312082A3 (en) | 1990-01-31 |
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