JPH076230A

JPH076230A - Ｉｃ画像間のオフセット決定

Info

Publication number: JPH076230A
Application number: JP6044303A
Authority: JP
Inventors: Richard D Barnard; ディ．バーナードリチャード
Original assignee: Schlumberger Technologies Inc
Current assignee: Schlumberger Technologies Inc
Priority date: 1993-03-15
Filing date: 1994-03-15
Publication date: 1995-01-10
Also published as: EP0619551A2; DE69422539T2; EP0619551B1; DE69422539D1; US5604819A; EP0619551A3

Abstract

(57)【要約】【目的】信頼性があり且つノイズの影響を受けにくい
二つの画像の間のオフセットを決定する方法及び装置を
提供する。【構成】汎用デジタル直列プロセサにおいて並列処理
技術を使用して一対の画像の間のオフセットを決定す
る。各画像に対して、複数個の画素からなるパッチを選
択し且つラプラシアンカーネルで畳み込みを行なう。そ
の結果をｘ及びｙ方向の各々においてガウシアンカーネ
ルで畳み込みを行なってレジストレーション画像を形成
する。これらのレジストレーション画像を二値化し、ビ
ットパックし且つそれらの画像の複数個の相対的なオフ
セットの各々において各画素位置に対しＥＸＯＲ処理を
実施することによって互いに相関させる。このＥＸＯＲ
処理の結果を加算して各相対的オフセットに対し画像相
関値を発生する。最も高い相関を表わす画像相関がそれ
らの画像の相対的オフセットを決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、荷電粒子ビームシステ
ムの自動化操作において有用な集積回路装置の画像など
の画像間のオフセットを決定する技術に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】荷電粒子ビームシステムは、ＩＣなどの
装置の検証、特性化、設計デバッグ及び修正において使
用される。装置が励起される場合に装置の内部ノード上
の波形を採取し且つ観察し且つ電圧コントラスト画像を
発生させるために使用される。フォーカストイオンビー
ム（ＦＩＢ）システムは、通常、（１）例えばメタルラ
インを切断したり孔を穿設したりする場合のエッチング
／ミリング、（２）例えばメタルコネクタやパッドを形
成する場合の物質の付着、及び（３）走査イオン顕微鏡
（ＳＩＭ）観察を行なうために使用される。

【０００３】図１は、荷電粒子ビームシステム１１０の
三つの主要な構成要素、即ち電子ビーム乃至はＦＩＢプ
ローブ１１２と、回路励起器１１４と、ディスプレイタ
ーミナル１１８を具備するデータ処理システム１１６と
を示している。データ処理システム１１６はメモリＭ及
びデータ格納部Ｄを具備するプロセサＰを有している。
回路励起器１１４は、バス１２４を介して真空室１２８
内の装置１２６へテストベクトルパターンを印加する。
バス１２２を介してデータ処理システム１１６によって
プローブ１１２へ送られるデータ処理システムデータの
制御下においてビームが装置１２６の位置へ指向され
る。システム１１０はディスプレイターミナル１１８を
介して供給されるコマンドによって制御される。

【０００４】図２は表面２２５の上に三つの要素、即ち
ステージ２２６と、プローブカード２２８と、フォーカ
ストビームコラム２２９とを装着した従来のテストプロ
ーブ１１２を示している。コラム２２９は軸２３６に沿
って指向される荷電粒子ビームを発生する。そのビーム
は表面２２５及びプローブカード２２８における開口を
介して通過する。そのビームが装置１２６（ウエハとし
て示してある）に衝突する点は、コラム２２９の位置
（ｘｙステージ２４０によって制御可能）及びそのビー
ムの傾き（ｘｙ偏向コイル２４１によって制御可能）に
よって決定される。

【０００５】この様なシステムは、概略回路図の表示、
レイアウトマスクデータ、及びアナログ及び／又はデジ
タル波形と共に、チップの生の走査電子顕微鏡（ＳＥ
Ｍ）又は走査イオン顕微鏡（ＳＩＭ）画像を結合させ
る。ＳＥＭ（又はＳＩＭ）、レイアウト及び概略図のデ
ィスプレイは互いに結合されてＩＣチップの回りのナビ
ゲーションを簡単化させる。ユーザがリンクされている
ディスプレイのうちの一つをパン（即ち、横方向への移
動）又はズーム（即ち、倍率変化）させると、他のディ
スプレイもそれに従ってパン又はズームを行なう。ユー
ザがリンクされているディスプレイのうちの一つの上の
一点にプローブアイコンを配置させると、その点におい
ての予測される波形と実際の測定された波形とが比較の
ためにディスプレイ即ち表示させることが可能である。

【０００６】ＳＥＭ（又はＳＩＭ）画像とレイアウト画
像との関係は、同一の地域に対する航空写真図と地勢図
乃至はレリーフマップとの関係に類似している。ＳＥＭ
（又はＳＩＭ）画像はチップの「航空写真図」であり、
且つレイアウト画像は「地勢図」である。定性的差異は
因果性であり、地勢図は航空写真図から作成されるが、
ＩＣチップはレイアウトマスクに従って製造される。

【０００７】図３は、リンクされたスキマティック（概
略図）と、レイアウトと、広い視野に設定された倍率で
発生されたＳＥＭ画像とを示している。このディスプレ
イは、通常、例えば表示された特徴が属する層又はネッ
トなどの付加的な情報を示すために色付きで表示され
る。スキマティック即ち概略図の画像３１０は回路の一
部を表わしている。レイアウト画像３２０及びＳＥＭ画
像３３０はその回路のほぼ同一の部分を表わしている。
レイアウト画像３２０とＳＥＭ画像３３０との上に重畳
されて増加したレベルの倍率で与えられたステージ位置
に対してのプローブの視野の区画を決めるレイアウトウ
インド３４０及びＳＥＭウインド３５０を表わすボック
スが示されている。即ち、視野がズームされて拡大及び
縮少されると、ディスプレイされた画像はそれに対応し
てズームされ拡大及び縮少される。レイアウトウインド
３４０及びＳＥＭウインド３５０は、これらの画像がリ
ンクされると、装置のほぼ同一の視野を表わす。

【０００８】ビームは、視野内において装置上の任意の
位置に指向させることが可能である。典型的に、スキマ
ティック又はレイアウト画像上のアイコンの位置は、ビ
ームが指向される装置上の位置を表わしている。図４Ａ
はＩＣを記述するＣＡＤデータから発生された合成（レ
イアウト）画像４００を示している。図４Ｂは集積回路
の一部のＳＥＭ画像４０５を示している。図４Ａの視野
（ＦＯＶ）は図４ＢのＦＯＶに対応している。図４Ａに
おいて、アイコン４１０はビームが指向されている位置
を表わしている。アイコン４１５は図４Ｂにおける対応
する位置を表わしている。データ処理システム１１６は
リンクされたスキマティック／レイアウト画像情報の間
の関係を使用して、ｘｙステージ２２６及び／又は２４
０及びビーム偏向コイル２４１を制御して選択した位置
に対してビームを指向させる。

【０００９】１ミクロン以下の寸法を有する個々の装置
特徴に対してフォーカスしたビームを指向させること
は、精密ｘｙステージ及び位置決め用の干渉計を使用す
ることとなった。ビームの正確な位置決めは困難であり
且つ時間のかかる場合がある。回路の幾何学的形状がよ
り小さくなると、ＣＡＤレイアウト情報をＳＥＭ（又は
ＳＩＭ）画像と整合させておくことがより困難となる。
このことは、主に、ステージの移動におけるエラー及び
フィールド効果から発生する変換エラーに起因するもの
である。フィールド効果はグローバルなもの及び／又は
ローカルなものがある。グローバルなフィールド効果
は、例えば大きなリードフレーム又は接地面などの装置
の大きな面積に亘って電界が変化することに起因してビ
ームを偏向させる。ローカルなフィールド効果は、例え
ば、その区域がラッチしたデータを有するか又は電圧レ
ベルの間で迅速に遷移している場合に、局所化した区域
においての電界の変化に起因してビームを偏向させる。
この様なエラーは、自動的な位置決めが完了した後に、
選択した装置の特徴部に対してビーム位置の微調節を行
なうためにオペレータが付加的な入力を行なうことを必
要とする場合がある。この様なオペレータが関与するこ
との必要性は、自動的な繰返し動作の能力を制限するも
のである。

【００１０】画像のレジストレーション即ち位置決めを
行なう方法及び装置は当該技術分野において公知であ
る。集積回路のＳＥＭ画像の該集積回路の物理的接続を
記述するデータベースから発生される合成画像とのレジ
ストレーション即ち位置決めを行なうための双眼鏡−ス
テレオ−マッチング技術が提案されている。この技術
は、Ｍａｒｒ及びＰｏｇｇｉｏのゼロ交差理論によって
影響されているが、二つのステレオ画像の間の相違を決
定するために、自己相関関数とのガウシアン畳み込み符
号表示のラプラシアンを使用する。以下のステップが提
案されている。

【００１１】（イ）ラプラシアンオペレータのデジタル
近似でグレーレベル画像を畳み込み、次いでガウシアン
平滑化オペレータで畳み込みを行なう。

【００１２】（ロ）符号の畳み込みに関し二値化を行な
う。

【００１３】（ハ）ｘ及びｙにおける可能な変位値の範
囲に亘り画素毎の排他的ＯＲ（ＥＸＯＲ）関数を使用し
て二値化した画像の領域を相関させ、且つ最も高い面積
相関が測定された箇所における変位値を報告する。

【００１４】このアプローチは１９９２年４月２８日付
で発行された米国特許第５，１０９，４３０号（Ｈ．
Ｋ．Ｎｉｓｈｉｈａｒａｅｔａｌ．）及び１９９
１年７月１６日付で出願した米国特許出願第０７／７３
１，３７８号（Ｈ．Ｋ．Ｎｉｓｈｉｈａｒａｅｔ
ａｌ．）、及びＨ．Ｎｉｓｈｉｈａｒａ著「実際的な
実時間画像形成ステレオマッチャ（ＰＲＡＣＴＩＣＡＬ
ＲＥＡＬ−ＴＩＭＥＩＭＡＧＩＮＧＳＴＥＲＥＯ
ＭＡＴＣＨＥＲ）」、オプチカルエンジニアリング２３
（５）、１９８４年９月／１０月、ｐｐ．５３６−５４
５の文献に記載されている。これらの文献は、汎用デジ
タルプロセサを使用して画像のレジストレーションを行
なうために必要な計算時間は不所望に長いものであるた
めに、該技術を実現する場合の特別の画像処理ハードウ
エアについて記載している。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、例えばＩＣ
装置のＣＡＤレイアウト画像と該装置のＳＥＭ画像など
の二つの画像の間のオフセットを迅速に決定する方法及
び装置を提供することを目的とする。オフセットは、汎
用デジタル直列プロセサにおいて並列処理技術を使用し
て決定する。本発明方法及び装置は信頼性があり且つノ
イズに対して許容性がある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明方法によれば、一
対の画像の各々が、それぞれの複数個の画素を記述する
格納された画素データによって定義される。各画素は、
ｘｙ格子内の位置と強度値とによって定義される。各画
像に対して、複数個の画素からなるパッチが選択され且
つラプラシアンカーネル（核）で畳み込まれる。その結
果はｘ方向及びｙ方向の各々においてガウシアンカーネ
ルで畳み込まれてレジストレーション画像を発生する。
これらのレジストレーション画像は二値化され、ビット
パックされ、且つ該画像の複数個の相対的オフセットの
各々において各画素位置に対しＥＸＯＲ処理を実施する
ことにより互いに相関される。このＥＸＯＲ処理の結果
が加算されて各相対的なオフセットに対する画像相関値
を発生する。最も高い相関を表わす画像相関が該画像の
相対的オフセットを決定する。決定されたオフセット
は、該画像を互いにレジスタ即ち位置決めするために使
用することが可能であり、又他方の画像の選択した位置
に対応する一方の画像における位置を識別するために使
用することが可能である。

【００１７】本発明方法は、例えばＥビームプローブを
位置決めする場合のフィールド効果及びステージ位置決
めエラーの補償などの、Ｅビーム及びＦＩＢシステムの
自動制御においての多様な目的のために使用することが
可能である。例えば、ｘｙ座標などのプローブ位置はＩ
ＣのＣＡＤレイアウト画像から選択される。次いで、ｘ
ｙ座標を包含するレイアウト画像のパッチを処理して第
一レジストレーション画像を発生する。ＳＥＭ位置決め
ステージを移動させて選択した座標を包含する視野にお
いてＩＣのＳＥＭ画像を採取する。そのＳＥＭ画像を処
理して第二レジストレーション画像を発生する。これら
のレジストレーション画像を二値化し、ビットパックし
且つ相関させて、レイアウト画像とＳＥＭ画像との間の
オフセットを決定する。その様にして決定されたオフセ
ットを使用して、レイアウト画像から選択した位置に対
応するＩＣ上の位置においてＥビームプローブを配置さ
せるための補正座標を決定する。

【００１８】

【実施例】最初に、例えばシュルンベルジェ社の「ＩＤ
Ｓ５０００」システムなどのＥビームプローブシステム
の動作が関与する特定の例を参照して、本発明に基づく
画像レジストレーション方法について説明する。

【００１９】ＥビームプローブでＩＣの選択した物理的
位置をプローブ即ち探査する。その位置はレイアウト画
像を参照して選択される。図４Ａはレイアウト画像４０
０と選択した位置４１０とを示している。プローブシス
テムは、リンクされたレイアウトとＳＥＭデータとを使
用して、選択した位置を取囲む視野を決定する。視野が
セットされ、且つ選択した位置を取囲むＳＥＭ画像が採
取され、且つプローブビームが視野内に位置決めされ
る。図４ＢはＳＥＭ画像と所望のプローブ位置４１５と
を示している。従来のプローブシステムを使用してのプ
ローブの実際の配置状態は、ステージのエラー、フィー
ルド効果、又はその他の原因によって、所望の配置状態
とは一致しない場合がある。

【００２０】プローブ配置状態は、レイアウト画像とＳ
ＥＭ画像との間のオフセットを決定することによって人
間が介入することなしに補正することが可能である。図
５は本発明に基づくプローブビーム配置プロセスの主要
なステップを示している。

【００２１】５００：ＳＥＭ倍率を決定し且つセット
し、且つＳＥＭを位置決めするためにステージの運動を
開始させ、従ってＳＥＭ画像の視野が選択した位置を取
囲む。

【００２２】５１０：ステージが運動中に、例えばＣＡ
Ｄレイアウト画像を処理することにより又は以前に処理
したレイアウト画像をインデックスすることによって、
第一レジストレーション画像を用意する。

【００２３】５２０：ｘｙステージが運動を停止するの
を待機する。

【００２４】５３０：ステージが所望の位置に到達する
と、ＳＥＭ画像を採取する。

【００２５】５４０：ＳＥＭ画像のパッチを畳み込み且
つ二値化することによって新たに採取したＳＥＭ画像か
ら第二レジストレーション画像を用意する。

【００２６】５５０：自己相関プロセスを使用して第一
レジストレーション画像と第二レジストレーション画像
との間のオフセットを決定する。このオフセットはプロ
ーブビームを配置させる場合に印加されるべきものであ
る。

【００２７】５６０：決定したオフセットを考慮しなが
らプローブビームを配置させる。

【００２８】倍率の設定ビーム・光学コラムの磁界を制御することによって、光
学顕微鏡に類似した態様で、ＳＥＭ又はＳＩＭの倍率を
制御することが可能である。レジスタ即ち位置決めされ
るべき画像の倍率は、好適には、自己相関のための調査
面積を最小とし従って処理時間を最小とするように設定
される。自己相関期間中にマッチされるべき最も小さな
特徴寸法に関して倍率を選択することは、ステージエラ
ー及びフィールド効果を補償するために必要な調査面積
を制限する。このことは自己相関の速度を増加させ且つ
マッチされるべき視野内により多くの構造を持込む。

【００２９】この例においては、オフセットを決定する
ことによって、ＩＣの導体上にプローブビームを正確に
配置させることを可能としている。一般的に、導体のエ
ッジ即ち端部はプローブ即ち探査するのに良好な場所で
あるとは考えられていない。この例においては、プロー
ブを導体の幅の３分の１のマージン内に配置すべきであ
るものと仮定している（即ち、導体のエッジから導体の
幅の３分の１より小さなものではないもの）。処理した
画像の自己相関は画素毎に行なわれ、画像間のオフセッ
トが±１画素内に決定されることを確保する。

【００３０】この例においては、自己相関期間中にマッ
チされるべき最も小さな特徴部はほぼ幅が７個の画素で
あるように倍率をセットすることが可能である。図６を
参照すると、ＳＥＭ画像４０５内の導体６１０をプロー
ブする状態が示されている。７個の画素位置（正方形）
６２０の列によって示される如く、導体６１０がＳＥＭ
画像内において７個の画素の幅であるように倍率が設定
されると、ドット６３０によって示されるプローブビー
ムの中心を中央の画素位置６４０に対応した位置に配置
させることが望ましい。画像間のオフセットは±１画素
以内に決定されるので、プローブビームの配置状態は、
例えば列６２０の中央部分における矢印６５０で示した
三つの画素位置における一つにおいて、±１画素以内に
確保することが可能である。矢印６６０又は矢印６７０
によって示した画素位置のうちの一つにプローブビーム
を配置させることは望ましいことではない。なぜなら
ば、それらは導体のエッジ即ち端部を表わしているから
である。

【００３１】第一画像からの「パッチ」の選択ＳＥＭステージが運動している間に、第一画像（例え
ば、レイアウト画像）から第一レジストレーション画像
が用意される。図７は第一（レイアウト）画像７００を
示している。自動相関において使用するために画像７０
０全体を処理することが可能であるが、処理時間を最小
とするために該画像の一部（即ち、「パッチ」７１０）
のみを処理することが望ましい。このパッチはプローブ
配置位置に対する選択した位置を包含している。「パッ
チ」７１０は、例示の目的のために画像７００から切出
されたものとして図７において示されている。

【００３２】プローブされるべき選択したｘｙ位置は、
図７において点線で輪郭を示した領域７２０内に存在し
ている。領域７２０はプローブすべき導体の幅全体がそ
の領域内に存在することを確保するのに十分な大きさで
ある。例えば、プローブされるべき最も小さな特徴部
（例えば、１ミクロン幅の導体）が７個の画素分の幅で
あるように倍率が設定される場合には、領域７２０は１
００×１００画素の程度とすることが可能である。

【００３３】パッチ７１０の寸法は、領域７２０の寸法
及びｘ方向及びｙ方向の各々における最大の予測される
オフセットエラーから決定される。最大の予測されるオ
フセットエラー（例えば、ステージエラー及びフィール
ド効果に起因するもの）が±２ミクロン（尚、１ミクロ
ンは７個の画素によって表わされる）である場合には、
ｘ方向及びｙ方向の各々においてパッチ７２０がその最
大の予測されたオフセットエラーの２倍に等しい量（例
えば、２×２ミクロン、即ち２８個の画素）だけ領域７
１０よりも大きい場合には、それで十分である。従っ
て、領域７２０が１００×１００画素によって表示され
且つ最大の予測されるオフセットエラーが１４個の画素
によって表わされる場合には、パッチ７１０は１２８×
１２８個の画素の寸法を有することが可能である。

【００３４】第一レジストレーション画像は、以下に説
明する如く、パッチ７１０の画素を処理することによっ
て用意される。第一レジストレーション画像は自己相関
期間中「サーチエリア（調査面積）」として使用され
る。

【００３５】第二画像からの「パッチ」の選択ステージの運動が完了すると、新たなステージ位置にお
いて第二（例えば、ＳＥＭ）画像が採取される。図８は
この様なＳＥＭ画像８００を示している。ＳＥＭ画像８
００の視野は、上述した如く設定された倍率によって決
定される。例示的の目的のために切出されたものとして
示されたＳＥＭ画像の「パッチ」８１０は処理のために
選択される。パッチ８１０の寸法は、好適には、ほぼ図
７における領域７２０の寸法である。プローブを行なう
ために選択されるｘｙ座標位置はパッチ８１０内に存在
している。リンクしたレイアウト画像とＳＥＭ画像のそ
れぞれの座標系の間のオフセット（例えば、ステージ位
置決めエラー及びフィールド効果エラーに起因する）は
いまだに未知であるので、選択したｘｙ座標位置はプロ
ーブすべき特徴部を有するＳＥＭ画像上において一致し
ない場合がある。

【００３６】パッチ８１０は以下に説明する如くに処理
されて、以下に説明する如く、自動相関を実施する場合
に使用される第二レジストレーション画像を用意する。
ＳＥＭ画像全体を処理することが可能であるが、パッチ
のみを処理することによって第二レジストレーション画
像を作成し且つ自己相関を実施する時間が減少される。
自己相関結果の信頼性は、通常、レジストレーション画
像の寸法と共に増加するが、パッチ寸法が大きいとマッ
チさせるべき表面トポロジがより多くなるばかりか、ノ
イズもより多くなる。従って、パッチ寸法の選択は、処
理時間と信頼性との間の均衡によるものである。この例
においては、パッチ８１０は１００×１００個の画素か
らなり、それは処理時間と自己相関信頼性との間のバラ
ンスとして選択されている。例えば１２８×１２８又は
２５６×２５６などのより大きなパッチ寸法も有用に使
用することが可能であった。例えば精密なＦＩＢ処理な
どのある適用場面においては、高い倍率及び比較的大き
なパッチ寸法を選択することが望ましい場合がある。

【００３７】レジストレーション画像の用意第一及び第二画像パッチ（例えば、７１０及び８１０）
を処理して第一及び第二レジストレーション画像を発生
する。このことは、ラプラシアン畳み込みを実施し次い
でガウシアン平滑化（スムージング）を実施することに
よって本発明に基づいて行なわれる。

【００３８】図９Ａはラプラシアン畳み込みのためのラ
プラシアンカーネル９００の好適な係数を示している。
ラプラシアン畳み込みの利点としては、絶対的輝度の独
立性、及びガウシアン畳み込みを実施する場合の整数の
オーバーフローを防止するのに貢献するゼロ平均結果画
像などがある。

【００３９】図１０Ａはレイアウトパッチ７１０を示し
ている。図１０Ｂは図９Ａのラプラシアンカーネルでパ
ッチ７１０を畳み込んだ結果として得られるラプラシア
ン画像パッチ１０１０を示している。図１０Ａと１０Ｂ
とを比較すると、ラプラシアン畳み込みによって画像パ
ターンにおける「エッジ（端部）」が検知されることが
理解される。

【００４０】図１１ＡはＳＥＭ画像パッチ８１０を示し
ている。図１１Ｂは図９Ａのラプラシアンカーネルでパ
ッチ８１０を畳み込むことによって得られるラプラシア
ン画像パッチ１１１０を示している。図１１Ａと１１Ｂ
とを比較することによって、ＳＥＭ画像に対してラプラ
シアンを適用するとＳＥＭ画像内のノイズが強調される
ことが理解される。このノイズはガウシアン畳み込みに
よって平滑化される。ガウシアン畳み込みは、低コント
ラスト、ノイズを有するバックグラウンド、損傷された
パターン及びバックグラウンド欠陥を有する画像のトリ
ランス即ち許容度合を与える。ガウシアン畳み込みカー
ネルの幅は、相関されるべき特徴部の寸法に関する制御
を行なうことを可能とする。

【００４１】ラプラシアン畳み込みは、タイトな単一パ
ス処理ループで実行される。図９Ａを参照すると、元の
画像パッチの１個の画素の強度値に対して中央のカーネ
ルの係数９１０（「４」の値を有している）を乗算す
る。その隣の各北側、南側、東側、西側の画素に対して
対応するカーネルの係数（「−１」の値を有している）
を乗算する。これらの積の和を元の画像パッチの画素の
ｘｙ位置に対応するｘｙ位置においてのラプラシアンパ
ッチの画素に対する強度値としてとる。このプロセス
を、元の画像パッチの各画素について繰返し行なって、
ラプラシアンパッチを形成する。

【００４２】元の画像パッチは、好適には、メモリ内に
存在しており且つ乗算の代わりにシフト動作が使用され
る。隣の画素に対するオフセットが予め決定される。マ
イクロプロセサのデータ及びアドレスレジスタを使用し
て性能を最適化させる。図９Ｂは、画像をラプラシアン
カーネルで畳み込む本発明に基づく例示的な方法を示し
ている。畳み込むべき画像パッチの画素強度値はメモリ
９２０内に格納する。メモリ内の与えられた画素位置９
２５に対して、９３０，９３５，９４０，９４５（それ
ぞれ、北側、南側、東側、西側の位置）における隣の画
素の強度値をアキュムレータ９５０において加算し、且
つ位置９２５における画素強度値を左へ二つの位置シフ
トさせ且つアキュムレータ内の和から減算する。その結
果得られるアキュムレータ内の値をメモリ９６０内の位
置９５５内に格納する。位置９５０に格納した値は結果
的に得られるラプラシアン画像の１個の画素の強度値と
してとられる。次いで、画素のアドレスをインクリメン
トし、且つ上述したプロセスを繰返し行なう。

【００４３】図１２は好適なガウシアン畳み込みカーネ
ル１２００の係数を示している。ラプラシアンパッチを
ｘ方向及びｙ方向の各々においてカーネル１２００で畳
み込んでレジストレーション画像を発生する。概念的に
は、このレジストレーション画像の与えられた画素位置
に対する強度値は以下の如くにして決定する。ラプラシ
アンパッチの対応する位置における画素の強度値を中央
の係数１２１０（「２０」の値を有している）で乗算す
る。北側、南側、東側、西側の各方向におけるラプラシ
アンパッチの隣の画素の強度値に対して次の隣接する係
数１２２０，１２３０など（「１５」の値を有してい
る）を乗算させる。各北側、南側、東側、西側の方向に
おけるラプラシアンパッチの次の最も近い画素の強度値
に対して次のそれぞれの係数１２４０，１２５０など
（「６」の値を有している）を乗算する。各北側、南
側、東側、西側の方向におけるラプラシアンパッチの次
の最も近い画素の強度値に対して次のそれぞれの係数１
２６０，１２７０など（「１」の値を有している）を乗
算する。これらの積の和をレジストレーション画像の与
えられた画素位置に対する強度値としてとる。レジスト
レーション画像の各画素位置に対する強度値はこの様に
して決定することが可能である。

【００４４】しかしながら、本発明は、同一の結果を得
るより効率的な方法を提供している。計算時間を最小と
するために、ガウシアン畳み込みを二つの一次元畳み込
みとして各画素位置に対して実施する（例えば、ｘ方向
において畳み込みを行ない、次いでｙ方向について畳み
込みを行なう）。これは循環型ガウシアン平滑化関数を
近似するものである。これらの一次元畳み込みの各々
は、更に、数学的演算の数を減少させるべく構成された
二つのステップに分解される。

【００４５】図１３及び１４はｘ軸ガウシアン畳み込み
の第一ステップを示している。図１４を参照すると、ゼ
ロ平均ラプラシアン画像１４００を使用してマルチプラ
イヤ（乗算）画像１４１０，１４２０，１４３０を形成
し、これらのマルチプライヤ画像の各々はガウシアンカ
ーネル係数６，１５，２０のそれぞれの一つによって乗
算されたラプラシアン画像を表わしている。ラプラシア
ン画像１４００はガウシアンカーネル係数１で乗算され
たラプラシアン画像１４００を表わすマルチプライヤ画
像としてとることが可能である。

【００４６】マルチプライヤ画像を用意する場合に、画
素強度値をビットシフトさせ且つガウシアンカーネル値
を因数分解することにより繰返しの乗算演算を回避す
る。図１３を参照すると、１個の画素の強度値が一連の
シフト、加算演算及び減算演算を介して、ガウシアンカ
ーネル係数の各々によって実効的に乗算されることが示
されている。ラプラシアン画像１４００の１個の画素の
強度値がレジスタＡ内の二進値Ｖとして格納される。こ
の格納された値は一つの位置レフトシフト即ち左側へシ
フトされ、その結果２によって乗算され、且つ二進値２
ＶとしてレジスタＢ内に格納される。レジスタＢ内に格
納された値は一つの位置レフトシフト即ち左側へシフト
され、その結果２で乗算され、且つ二進値４Ｖとしてレ
ジスタＣ内に格納される。レジスタＣ内に格納された値
は二つの位置レフトシフト即ち左側へシフトされ、その
結果４で乗算され、それは二進値１６Ｖとしてレジスタ
Ｄ内に格納される。レジスタＢ及びＣ内に格納された値
は加算され且つ二進値６Ｖとしてハードウエアレジスタ
Ｅ内に格納される。レジスタＡ内に格納されている値Ｖ
がレジスタＤ内に格納された値１６Ｖから減算され、そ
の結果得られる値１５ＶがハードウエアレジスタＦ内に
格納される。ハードウエアレジスタＣ及びＤ内に格納さ
れている値が加算され且つハードウエアレジスタＧ内に
二進値２０Ｖとして格納される。レジスタＡ，Ｅ，Ｆ，
Ｇは、それぞれ、ガウシアンカーネル値１，６，１５，
２０で乗算されたラプラシアン画像画素の強度値Ｖを有
している。このプロセスがラプラシアン画像の各画素に
ついて繰返し行なわれ、ガウシアンカーネルの各値に対
してマルチプライヤ画像を形成する。

【００４７】図１５を参照して説明すると、必要とされ
るレジスタの数を最小とするために、マルチプライヤ画
像（１４００，１４１０，１４２０，１４３０）は単一
のデータ構造１５００として格納することが可能であ
る。該データ構造内のオフセットは各別々に乗算された
画像の開始点を示している。データ構造１５００はラプ
ラシアン画像の画素強度値（１４００）と、６で乗算し
たラプラシアン画像の画素値（１４１０）と、１５で乗
算したラプラシアン画像の画素値（１４２０）と、２０
で乗算したラプラシアン画像の画素値（１４３０）とを
有している。

【００４８】ｘ軸ガウシアン畳み込みの第二ステップも
図１５に示されている。合成画像１５１０の各画素に対
する強度値は、データ構造１５００から選択した画素強
度値を共に加算することによって派生される。即ち、合
成画像の与えられた画素位置１５２０に対する強度値は
以下のものを加算することによって決定される。

【００４９】（ア）１マルチプライヤラプラシアン画像
１４００からの二つの画素１５２５及び１５３０の値、
画素１５２５及び１５３０の位置は、画素位置１５２０
に対応するラプラシアン画像１４００の画素位置から３
個の画素位置分だけｘ方向にオフセットされている。

【００５０】（イ）６マルチプライヤ画像１４１０から
の二つの画素１５３５及び１５４０の値、画素１５３５
及び１５４０の位置は、画素位置１５２０に対応する６
マルチプライヤ画像１４１０の画素位置から２個の画素
位置分だけｘ方向にオフセットされている。

【００５１】（ウ）１５マルチプライヤ画像１４２０か
らの２個の画素１５４５及び１５５０の値、画素１５４
５及び１５５０の位置は、画素位置１５２０に対応する
１５マルチプライヤ画像１４２０の画素位置から１個の
画素位置分だけｘ方向にオフセットされている。

【００５２】（エ）２０マルチプライヤ画像１４３０か
らの画素１５６０の値、画素１５６０の位置は、画素位
置１５２０に対応している。

【００５３】これらの和を完成して合成画像１５１０の
各画素位置に対する強度値を形成し、従って合成画像１
５１０はｘ方向におけるガウシアンカーネル１２００で
のラプラシアン画像１４００の畳み込みを表わしてい
る。

【００５４】図１３及び１６はｙ軸ガウシアン畳み込み
の第一ステップを示している。図１６を参照して説明す
ると、合成画像１５１０を使用してマルチプライヤ画像
１６１０，１６２０，１６３０を形成し、これらの各マ
ルチプライヤ画像はガウシアンカーネル係数６，１５，
２０のそれぞれの一つによって乗算した合成画像を表わ
している。合成画像１５１０は、ガウシアンカーネル係
数１で乗算した合成画像１５１０を表わすマルチプライ
ヤ画像としてとることが可能である。これらのマルチプ
ライヤ画像は、図１３を参照して説明した方法を使用し
て用意される（但し、この場合には、ラプラシアン画像
の画素ではなく合成画像の画素を処理する）。これらの
マルチプライヤ画像（１５１０，１６１０，１６２０，
１６３０）は、必要とされるレジスタの数を最小とする
ために、単一のデータ構造内に格納することが可能であ
る。該データ構造内のオフセットは各別個のマルチプラ
イヤ画像の開始点を示している。図１７に示した如く、
データ構造１７００は１で乗算した合成画像の画素値
（１５１０）と、６で乗算した合成画像の画素値（１６
１０）と、１５で乗算した合成画像の画素値（１６２
０）と、２０で乗算した合成画像の画素値（１６３０）
とを有している。

【００５５】ｙ軸ガウシアン畳み込みの第二ステップ
は、ｘ軸ガウシアン畳み込みの第二ステップに類似して
いるが、異なる点としては、合成画像データ構造の画素
値を加算してレジストレーション画像の画素に対する値
を発生し、且つ加算されるべきデータ構造の選択した画
素値がレジストレーション画像の対応する画素位置から
ｙ方向にオフセットされていることである。

【００５６】ｘ軸ガウシアン畳み込みの第二ステップが
図１７に示されている。このステップにおいては、合成
画像の与えられた画素位置１７２０の値は以下のものを
加算することによって決定される。

【００５７】（ア）合成画像１５１０からの二つの画素
１７２５及び１７３０の値、画素１７２５及び１７３０
の位置は、画素位置１７２０に対応する合成画像１５１
０の画素位置から３個の画素位置分だけｙ方向にオフセ
ットされている。

【００５８】（イ）６マルチプライヤ画像１６１０から
の２個の画素１７３５及び１７４０の値、画素１７３５
及び１７４０の位置は、画素位置１７２０に対応する６
マルチプライヤ画像１６１０の画素位置から２個の画素
位置分だけｙ方向にオフセットされている。

【００５９】（ウ）１５マルチプライヤ画像１６２０か
らの２個の画素１７４５及び１７５０の値、画素１７４
５及び１７５０の位置は、画素位置１７２０に対応する
１５マルチプライヤ画像１４２０の画素位置から１個の
画素位置分だけｙ方向にオフセットされている。

【００６０】（エ）２０マルチプライヤ画像１６３０か
らの１個の画素１７６０の値、画素１７６０の位置は、
画素位置１７２０に対応している。

【００６１】これらの和を完成してレジストレーション
画像１７１０の各画素に対する値を形成し、従ってレジ
ストレーション画像１７１０はｙ軸ガウシアンカーネル
での合成画像１５１０の畳み込みを表わしている。

【００６２】図１８Ａはレイアウト画像パッチ７１０を
示している。図１８Ｂは上述した態様でラプラシアンオ
ペレータ及びガウシアンオペレータでレイアウト画像パ
ッチ７１０の畳み込みを行なった場合に得られるレジス
トレーション画像１８１０を示している。図１８Ａと１
８Ｂとを比較すると理解される如く、レイアウト画像パ
ッチのエッジ（端部）及びコーナ（角部）が畳み込み処
理によって平滑化即ち滑らかにされている。

【００６３】図１９ＡはＳＥＭ画像パッチ８１０を示し
ている。図１９Ｂは、上述した態様でラプラシアンオペ
レータ及びガウシアンオペレータでＳＥＭ画像パッチ８
１０の畳み込みを行ない、更に図２０に示した疎らなオ
ペレータ（演算子）を有する第二ガウシアンカーネル２
０００で畳み込みを行なうことによって得られるレジス
トレーション画像１９１０を示している。第一ガウシア
ン畳み込み（図１２のカーネルを使用する場合）は、高
周波数のショットノイズを平滑化即ち滑らかなものとさ
せ且つエイリアシングを防止する。第二ガウシアン畳み
込みは、ＳＥＭ画像パッチにおける電圧コントラストう
なりパターンを取除いている。電圧コントラストは、Ｓ
ＥＭで画像形成した集積回路装置の特徴部の上における
異なる電圧によって発生される画像輝度における差異で
ある。第二ガウシアン畳み込みは上述した態様で実施さ
れるが、各係数の間にゼロを使用すること（図２０）に
よって、ガウシアンカーネルは７個の画素からｘ方向及
びｙ方向の各々において１３個の画素へ拡大される。こ
のことは実効的なカーネル寸法を増加させ、例えば電圧
コントラストうなりパターンなどのより高い周波数のパ
ターンを平滑化させる。図１９Ａと１９Ｂとを比較する
と、ＳＥＭ画像の特徴部が強調されており且つ図１１Ｂ
において見られるノイズが平滑化されていることが理解
される。

【００６４】当業者にとって明らかな如く、第二ガウシ
アン畳み込みは全ての場合に必要とされるものではな
い。例えば、上述した如くレイアウトパッチ７１０を処
理するのに単一のガウシアン畳み込みが適切である。そ
の他のガウシアンカーネルも適宜使用することが可能で
ある。

【００６５】以上によりレジストレーション画像の準備
が完了する。レイアウトレジストレーション画像１８１
０は自己相関用の第一レジストレーション画像として機
能し、且つＳＥＭレジストレーション画像１９１０は自
己相関用の第二レジストレーション画像として機能す
る。

【００６６】自己相関レジストレーション画像１８１０及び１９１０の自己相
関を実行して、一つの画像と別の画像とを最もよくマッ
チさせるのに必要なｘ軸及びｙ軸オフセットを決定す
る。畳み込みの符号表示に関するマッチングは、安定性
を増加させ且つマッチングプロセスをノイズに対してよ
り許容性のものとする。簡単に説明すると、ガウシアン
平滑処理したラプラシアン画像がゼロ交差する点をマッ
チングする代わりに、第一レジストレーション画像の正
の区域を第二レジストレーション画像の正の区域とマッ
チさせ、且つ第一レジストレーション画像の負の区域を
第二レジストレーション画像の負の区域とマッチさせ
る。その目的のために、これらのレジストレーション画
像を相関の前に畳み込みの符号に関して二値化させる。
即ち、レジストレーション画像の各画素に対して、画素
値の符号（正又は負）に依存して二進値（０又は１）を
割当てる。この自己相関は排他的ＯＲ（ＥＸＯＲ）関数
を使用して画素毎の処理において同一符号（正は負）の
画素をマッチさせる。

【００６７】図２１は自己相関対象を示すために並置し
た種々の画像を示している。ＣＡＤレイアウト画像パッ
チ（ａ）は、上述した如くに畳み込みを行なって、１７
８×１７８画素からなるレイアウトレジストレーション
画像（ｂ）を形成し、且つ二値化を行なう。ＳＥＭ画像
パッチ（ｃ）を上述した如くに畳み込みを行なって１２
８×１２８画素からなるＳＥＭレジストレーション画像
（ｄ）を形成し、且つ二値化を行なう。画像（ｂ）はサ
ーチエリア（調査区域）として使用する。画像（ｄ）は
移動用パッチとして使用する。自己相関プロセスは、画
像（ｄ）が画像（ｂ）と最もよくマッチする箇所におい
てこれら画像の間の相対的なｘｙオフセット位置を見付
け出す。

【００６８】自己相関は、ＳＥＭレジストレーション画
像（ｄ）の左上画素をレイアウトレジストレーション
（ｂ）の左上画素と整合させることによって開始し、従
って画像（ｄ）の１２８×１２８画素位置がそれぞれ画
像（ｂ）の左上の１２８×１２８画素位置と整合され
る。１２８×１２８画素位置の各々に対して、画像
（ｄ）及び画像（ｂ）の二値化した強度値の間のＥＸＯ
Ｒ即ち排他的ＯＲ処理を実行する。その結果得られる１
２８×１２８二進（画素相関）値を加算し、且つその加
算値を画像（ｄ）及び（ｂ）の相対的なオフセット位置
に対する画像相関値としてとる。次いで、画像（ｄ）を
１個の画素位置分だけ画像（ｂ）と相対的にシフトさ
せ、ＥＸＯＲ処理を実施し、且つＥＸＯＲ処理した画素
の和を新たな相対的オフセット位置に対する相関値とし
てとる。このプロセスを繰返し行なってレイアウトレジ
ストレーション画像（ｂ）と相対的なＳＥＭレジストレ
ーション画像（ｄ）の各可能な位置に対する相関値を発
生する。

【００６９】これらの相関値の意味は図２２Ａから理解
することが可能であり、その場合には、画像（ｂ）に対
する画像（ｄ）の全ての可能なオフセット位置に対する
相関値がマッピングされて自己相関表面を形成してい
る。この自己相関表面の最も高いピーク（相関ピーク２
２００）は、これら二つの画像が最もよくマッチするこ
れらの画像の間の相対的ｘｙオフセットを表わしてい
る。

【００７０】図２１の画像（ｅ）は画像（ｄ）に最もよ
くマッチするものとして判別された画像（ｂ）からのパ
ッチである。画像（ｅ）は水平方向のマッチング特徴の
アライメント即ち整合状態を示すために画像（ｄ）の右
側に示してある。画像（ｇ）は画像（ｅ）と同一であり
且つ垂直方向のマッチング特徴のアライメント即ち整合
状態を示すために画像（ｄ）の下側に示してある。図２
２Ｂは相関ピーク２２００と交差するｘｚ面のｘ軸に沿
っての自動相関値を示している。図２２Ｃは相関ピーク
２２００と交差するｙｚ面を包含する複数個のｙｚ面の
ｙ軸に沿っての自己相関値を示している。偽の相関ピー
クが２２１０，２２２０，２２３０に存在している。

【００７１】１７８×１７８サーチエリア（調査区域）
及び１２８×１２８移動用パッチを使用するこの例にお
いては、画像の間のオフセットはｘ軸上においては±２
５画素内において決定され且つｙ軸上においては±２５
画素内において決定される。上述したような態様で自己
相関を実施する場合には、４２，６１４，７８４回（１
２８×１２８×５１×５１）の繰返しを完了することが
必要である。

【００７２】自己相関の最適化ステージがアライメント即ち整合状態の最もよい近似へ
移動する間に、第一レジストレーション画像を用意する
ことによって（例えば、レイアウト画像パッチ７１０を
畳み込み且つビットパックすることによって）かなりの
時間を節約することが可能である。（図５、ステップ５
００）更に、以下に説明する如く、自己相関を最適化す
ることによって更に時間を節約することが可能である。

【００７３】本発明方法を実施するのに好適なマイクロ
プロセサは３２ビットワード寸法を有するものである。
レジストレーション画像に対して必要なデータは、例え
ば、３２ビット／ワードの１２８×１２８ワードを有し
ている。レジストレーション画像を畳み込みの符号に関
して二値化すると、各二値化された強度値は３２ビット
ワードの１ビットとして表わすことが可能である。これ
は、図２３に示した如く、ビットパック処理として知ら
れている。レジストレーション画像を記述するデータ２
３００の１２８×１２８×３２ビットは、従って、１２
８×４×３２ビットの寸法のデータ２３１０へビットパ
ックされる。この様にデータをビットパックすると、自
己相関の３２個のＥＸＯＲ画素処理は単一のマイクロプ
ロセサ命令で実行することが可能である。ＥＸＯＲ処理
の結果は３２ビットワードである。従って、マッチした
ビット数を決定するためにルックアップテーブルを使用
する。この様な並列的な態様で直列マイクロプロセサを
使用することによって、１７８×１７８画像での１２８
×１２８移動用パッチの自己相関に対する繰返し数を４
２，６１４，７８４（１２８×１２８×５１×５１）か
ら１，３３１，７１２（１２８×４×５１×５１）へ減
少される。

【００７４】更に、ビット毎のシフト処理数を減少させ
ることによって更に時間を節約することが可能である。
この目的のために、ｘ又はｙ方向の何れかにおける各可
能なオフセットに対して、より大きな二値化したレジス
トレーション画像から別のビットシフトした画像ストリ
ップを抽出する。例えば、１２８×１２８移動用パッチ
を１７８×１７８画像で自己相関させるためには、１７
８×１７８画像から１２８×１７８画素からなるストリ
ップをｘ軸に沿った各可能なオフセットに対して抽出す
る。図２４はこの様な四つのストリップ２４１０，２４
２０，２４３０，２４４０を示しており、それらはレジ
ストレーション画像２４００から抽出したものである。
±２５画素位置内においてオフセットを決定するため
に、ｘ軸に沿ってビットシフトさせたこの様な５１個の
画像ストリップを形成する。これらの画像ストリップを
格納するのに必要なメモリは妥当なものである。なぜな
らば、該ストリップはビットパックされているからであ
る。この例におけるように移動経路寸法の妥当な選択を
することによって、画像ストリップを記述するデータは
３２ビット境界内に納まり、従って垂直方向にシフトし
た画像に対してのビットシフト動作は必要ではない。

【００７５】次に、図５のプローブビーム配置例につい
て説明する。レイアウト画像に対するＳＥＭ画像のオフ
セットを決定する場合に最適化した自己相関が使用され
る場合には、ビットシフトしたレイアウト画像ストリッ
プの準備が完了するとステージモータがチェックされ
る。該モータがステージをいまだに新たな座標へ向けて
移動している場合には、レジストレーションプロセスは
待機する。ステージ運動が完了すると（図５、ステップ
５２０）、ＳＥＭ画像が採取され且つ移動用パッチを用
意するために使用される。

【００７６】画像ストリップ及び移動用パッチの準備の
後に、最適化した自己相関が図２５に示した如くに実施
される。移動用パッチ２５００が、単一のマイクロプロ
セサ動作において１２８×１２８画素からなる全体的な
オーバーラップ領域に対してＥＸＯＲ関数を実施するこ
とによって第一位置（例えば、ｙオフセットがゼロに等
しい）第一画像ストリップと相関される。このＥＸＯＲ
処理の結果は、このオフセット（ｘ＝０，ｙ＝０）に対
する相関値を決定するために使用される。ＳＥＭレジス
トレーション画像が一つの行下側にシフトダウンされ
（例えば、ｙオフセットが１画素に等しい）、ＥＸＯＲ
機能を実行し、且つこのオフセット（０，１）に対して
相関値を決定する。このシーケンスを、５１個の画像ス
トリップの各々の５１個の可能なｙオフセットの各々に
対して繰返し実施する。この様にして実施された自己相
関は、ビットパッキングの速度から利点を得ているが、
自己相関期間中はビットシフト動作を実施する必要性を
取除いている。移動用パッチと最もよいマッチを有する
画像ストリップがｘ軸に沿ってのレイアウト画像と相対
的なＳＥＭ画像のオフセットを決定する。その画像スト
リップの長さに沿っての最もよいマッチはｙ軸に沿って
のオフセットを決定する。この最適化した自己相関プロ
セスは、図２２Ａ−２２Ｃに示したのと同一の相関値を
発生し、且つ汎用マイクロプロセサを使用して効率的に
実施される。

【００７７】解釈自己相関の一つの単位は相関係数である。図２２Ａを参
照すると、相関係数は相関表面に対する相関ピーク２２
００の高さの関係である。本発明に従って一つのＳＥＭ
画像を別のＳＥＭ画像に対してマッチングする場合に高
い相関係数が得られている。ＣＡＤレイアウト画像に対
してＳＥＭ画像をマッチングする場合に得られる相関係
数は、電圧コントラスト及び埋込み導体端部の不存在に
起因してより低いものとなる傾向がある。例えば、図７
のレイアウト画像に示した垂直の矩形区域７３０及び７
３５（ＩＣの電力面及び接地面）は図８の対応するＳＥ
Ｍ画像においては存在していない。又、図１９Ｂの畳み
込んだＳＥＭ画像において喪失しているものは図７のレ
イアウト画像に示されている二つの中央の水平導体７４
０及び７４５である。この様な特徴は画像におけるノイ
ズとして処置され、画像の十分のものが損なわれずに存
在する限り、正しいマッチングが行なわれる。

【００７８】これらのタイプの画像をマッチングする場
合に発生する別の問題は、繰返しの水平方向及び垂直方
向の特徴部から発生する。図２２Ｂに示した相関表面は
偽のピーク２２１０，２２２０，２２３０を示してい
る。これらは異なる垂直導体の部分的なマッチングに起
因するものである。ミスマッチによって発生される相関
表面のさらなる特性化が図２２Ｂに示してある。相関ピ
ーク２２００の相関係数（ｚ軸値）と次の最も高いピー
ク２２１０の相関係数との間の差異は点線２２４０で示
したピーク対ピークスレッシュホールドを決定する。偽
のピーク２２００のベーススレッシュホールドは点線２
２５０で示してあり、且つ相関ピーク２０００のベース
スレッシュホールドは点線２２６０で示してある。この
ピーク対ピークスレッシュホールド、及びこれらのピー
クの各々の集団は、レジストレーションの「良好性」を
決定するために使用することが可能である。

【００７９】自己相関は、更に、ＩＣ装置の製造プロセ
スを理解することによって向上させることが可能であ
る。再度、図２１を参照すると、画像（ｆ）はＳＥＭレ
ジストレーション画像（ｄ）とレイアウトレジストレー
ション画像パッチ（ｅ）との重ね合わせを示している。
黒と白との間の灰色区域は特徴寸法差に起因するもので
ある。図２１の画像（ｈ）はＳＥＭレジストレーション
画像（ｄ）とレイアウトレジストレーション画像パッチ
（ｅ）との重ね合わせを示しており、マッチする画素は
白で示してあり且つミスマッチしている画素は黒で示し
てある。特定の特徴部の輪郭が画像（ｈ）において明ら
かである。これは、半導体製造プロセスから発生するラ
イン幅の変動に起因するものである。

【００８０】適用例当業者にとって明らかな如く、本発明方法は例えばシュ
ルンベルジェ社の「ＩＤＳ５０００」及び「ＩＤＳ７０
００ＦＩＢステーション」システムなどの汎用プロセサ
を使用する荷電粒子ビームシステムに関連した多くの適
用場面において使用することが可能である。専用の処理
用ハードウエアを付加することなしに相対的な画像オフ
セットが決定されるので、従来繰返し人間の介入を必要
としていた動作を自動化することが可能である。本発明
の技術的範囲を制限することなしに、この様な適用例の
幾つかについて以下に説明する。

【００８１】１、欠陥性ＩＣの原因究明（レイアウト画
像に対するＳＥＭ画像のオフセット）図５に関して説明したプローブビーム配置方法は、欠陥
の原因を究明するために欠陥性ＩＣの原因究明において
使用することが可能である。従来のＥビームシステムを
使用する場合には、装置の欠陥性の出力ピンを、例え
ば、装置を励起させ且つ欠陥性の出力ピンにおいて予測
しなかった信号を検知することによって識別している。
ユーザ又は自動化した診断ソフトウエアパッケージがビ
ームでプローブするＩＣノードを推奨する。このノード
において測定した情報を使用して測定値を得るための相
継ぐ位置に関する決定を行なう。相継ぐ測定を行なうこ
とによって回路を介してバックトレーシング即ち逆追跡
することにより、究極的に、測定データが予測データと
マッチするプローブ位置に到達し、ＩＣにおける欠陥性
要素の位置に関する結論に到達する。プローブを行なう
ためのネットが選択される毎に、該システムはリンクし
たスキマティック／レイアウトデータを使用して該ネッ
トをＩＣの特定の導体上の特定の位置にマッピングす
る。ウインド／プローブロケータプログラムは、導体の
幅、露出及びクロストークを考慮して、ＣＡＤレイアウ
トデータにおけるｘ，ｙ座標としてプローブすべき最も
よい位置を決定する。対応する視野及びプローブ位置を
決定し且つそれに従ってプローブビームを位置決めす
る。従来のシステムの場合には、各プローブ位置におい
てのプローブビームの正確な配置を確保するためにステ
ージアライメントエラー及びフィールド効果がオペレー
タの介入を要求する場合がある。プローブビームが正確
に配置されない場合には、診断プロセスによってなされ
る測定は有効なものではない場合がある。本発明に基づ
いてこの様な繰返しのオペレータの介入を必要とするこ
とを回避することによって時間とコストとをかなり節約
することが可能である。

【００８２】２、ＩＣ欠陥差分画像形成（ＳＥＭ画像に
対するＳＥＭ画像のオフセット）本発明に基づく画像オフセットの決定は、図２６に示し
た如く、ＩＣ欠陥の検知を自動化するために使用するこ
とが可能である。従来の技術によると、例えばＳＥＭな
どの荷電粒子ビーム画像形成システムを使用して固定し
た視野においてとられる既知の良好なＩＣの一連の
（「スタック」２６００）電圧コントラスト画像を採取
する。循環するテストパターンをＩＣへ印加する期間中
の離散的時間において各画像がとられる。欠陥性ＩＣの
同様な電圧コントラスト画像の「スタック」２６１０を
ほぼ同一の視野において且つテストパターンサイクルの
同一の離散的時間において採取する。次いで差分画像の
スタックを用意するが、各差分画像は「良好な」スタッ
クの画像と「欠陥性の」スタックの対応する画像との間
のサイクルにおける与えられた時間における差を表わし
ている。導体上の電圧はテストサイクル期間中時間と共
にレベルが変化するので、欠陥が発生するサイクル中の
位置及び時間は「差分」スタックを検査することによっ
て容易に識別される。画素毎に画像の強度値を減算する
ことによって差分画像が用意されるので、画像は適切に
整合されねばならない。従来においては、アライメント
即ち整合を確保することはかなりの人間の介入を必要と
していた。

【００８３】本発明によれば、良好なスタックの参照画
像２６２０と欠陥性スタックの対応する参照画像２６３
０との間のオフセットが決定される。即ち、画像２６２
０及び２６３０の各々が検索され、畳み込みが行なわれ
且つ二値化画像としてビットパックされる。これらの二
値化された画像を自己相関させてオフセットを決定す
る。次いで、画像２６２０及び２６３０を決定したオフ
セットを使用して互いにレジスタ即ち位置決めさせ、第
一差分画像が用意される。良好なスタックの全ての画像
が固定した視野においてとられ且つ欠陥性スタックの全
ての画像が固定した視野においてとられる場合には、第
一画像２６２０及び対応する画像２６３０に対して決定
されるオフセットを使用して良好なスタックの各画像と
欠陥性スタックの対応する画像とをレジスタ即ち位置決
めさせることが可能である。本発明に基づくオフセット
の最適な決定のためには、良好なスタック及び欠陥性の
スタックのそれぞれの参照画像をＩＣへテストパターン
を印加する前又は後（印加期間中ではない）に採取す
る。

【００８４】３、バッチＩＣ修復（格納したＳＩＭ画像
に対する生のＳＩＭ画像のオフセット）選択した位置において物質を切断するか及び／又は付着
させることによってＩＣ装置を修復するために通常ＦＩ
Ｂシステムが使用される。一つのバッチの複数個のＩＣ
装置の各々に関して同一の修復を行なうことが所望され
ることが多々ある。その修復プロセスは、図２７に示し
た如く、本発明に従ってＩＣバッチの全てに対して自動
化することが可能である。

【００８５】例えば、第一のＩＣ装置をＦＩＢシステム
内に配置させる。第一操作を実施する選択した領域を包
含する視野に亘ってＳＩＭ画像を採取し、且つ例えばビ
ームパワー、ミリング時間、選択した領域の境界などの
動作パラメータを定義する（ステップ２７１０）。これ
らのパラメータを、視野に対するステージ座標及びＳＩ
Ｍ画像と共に記録する（ステップ２７２０）。これらの
ステップを所望の動作の各々に対して繰返し行なう（ス
テップ２７２５）。その結果は、動作を実施するための
ＦＩＢシステムを制御するための記録した「台本」であ
り、その台本は各ステージ位置に対する該装置の少なく
とも１個のＳＩＭ参照画像を包含している。該台本は、
バッチの第一の装置に関して修復動作を実施している間
に記録することが可能であり、且つ該バッチの他の装置
を処理する前にその修復の効果性を検証する。

【００８６】次いで、該台本を使用して該バッチの別の
装置を自動的に修復するためにＦＩＢシステムを制御す
ることが可能である。ステージを新たな座標位置へ移動
させる度に、対応するＳＩＭ参照画像が検索され、畳み
込まれ、且つビットパックされて二値化した第一画像を
形成する（ステップ２７３０）。ステージが停止すると
（ステップ２７４０）、該装置の生のＳＩＭ画像が採取
され、畳み込みが行なわれ且つビットパックされて二値
化された第二画像が形成される（ステップ２７５０）。
これらの二値化された第一画像及び第二画像を自己相関
させてＳＩＭ参照画像と生のＳＩＭ画像との間のオフセ
ットを決定する（ステップ２７６０）。次いで、その決
定したオフセットを前記台本に示される動作を実施する
場合に該装置と相対的にＦＩＢを位置決めする場合の補
正量として使用する（ステップ２７７０）。従って、ス
テージ位置決めエラー及びフィールド効果などの変数が
自動的に補償される。次いで、ＦＩＢミリング／付着操
作が台本に記載されているように実施される（ステップ
２７８０）。ステップ２７３０−２７８０は、台本に記
載されている操作を任意の回数繰返し実施することが可
能である（ステップ２７９０）。

【００８７】４、荷電粒子ビームシステムの自動較正
（ＳＥＭ画像対ＳＥＭ画像又はＳＩＭ画像対ＳＩＭ画像
のオフセット）画像間のオフセットを決定することはＥビーム及びＦＩ
Ｂシステムのキャリブレーション即ち較正において使用
することが可能である。例えば、種々のＦＩＢ操作にお
いて異なったビーム電流が使用される。一般的に、より
速い速度で物質を除去するためにミリングを行なうため
にはより高いビーム電流が使用され、一方より高い解像
度を得るために画像形成の場合にはより低いビーム電流
が使用される。ビーム電流が変化されると、通常、僅か
な画像のオフセットが発生し、それは例えば、ミリング
することを所望する区域から僅かにオフセットした区域
をミリングする場合に発生する場合がある。

【００８８】図２８は比較的低いビーム電流（例えば、
５０ｐＡ）と比較的高いビーム電流（例えば、２００ｐ
Ａ）との間でビーム電流を変化させる場合に画像オフセ
ットをキャリブレート即ち較正する方法を示している。
第一画像２８１０は第一ビーム電流（例えば、低電流）
で採取され、且つその画像又はその画像のパッチがサー
チエリア即ち調査区域として処理され、即ち、上述した
如くに第一レジストレーション画像を用意する（ステッ
プ２８１５）。ビーム電流が第二レベル（例えば、高電
流）へ変化されると、第二画像２８２０が採取され且つ
その画像又はその画像のパッチを処理して第二レジスト
レーション画像を用意する（ステップ２８２５）。これ
らの第一及び第二レジストレーション画像を自己相関さ
せ、且つこれらの画像の間のオフセットを上述した如く
に決定する（ステップ２８３０）。その様にして決定し
たオフセットは、メモリ内に格納し、且つビーム電流が
二つの値の間でスイッチされる毎にビームスキャンをオ
フセットさせるために使用することが可能であり（ステ
ップ２８３５）、又はビーム電流がスイッチされる毎に
該オフセットを新たに決定することが可能である。この
技術は、例えばビームスキャニングオフセット又はステ
ージ運動オフセットなどのその他の可変システムパラメ
ータに対する画像間のオフセットを較正するために使用
することも可能である。

【００８９】５、長期間波形採取（ＳＥＭ画像対ＳＥＭ
画像のオフセット）Ｅビームシステムは、通常、装置のＳＥＭ画像を採取す
るだけではなく、該装置の導体上の波形を採取するため
にも使用される。画像採取と波形採取とは多重化されて
おり、第一繰返し時間間隔の期間中に該装置のある領域
に亘ってビームをスキャニングさせることによって画像
を採取し、且つ第一時間間隔と交互の第二の繰返し時間
間隔の期間中に興味のある導体上のプローブ位置にビー
ムを指向させることによって波形が採取される。長い波
形（例えば、２秒を超えるもの）の採取は不完全又は不
正確なものである場合がある。なぜならば、電子銃のフ
ィラメントにおける変化及び／又はその他の原因によっ
て意図したプローブ位置からビームがドリフトする傾向
があるからである。

【００９０】本発明によれば、長い波形の完全且つ正確
な採取を確保するためにビームドリフトを補正すること
が可能である。波形の採取期間中において時々、ＳＥＭ
画像を採取し、最も最近のＳＥＭ画像と前のＳＥＭ画像
との間のオフセットを決定し、且つその場合に決定され
たオフセットを使用してプローブビーム位置決めを調節
する。例えば、長い波形の採取は次のようなステップに
よって行なうことが可能である。

【００９１】（ａ）例えば、装置の表示したＳＥＭ画像
に表われる導体の中心にプローブアイコンを配置させる
ことによって、意図したプローブ位置に対する初期座標
を確立する。

【００９２】（ｂ）該プローブ位置を包含する参照ＳＥ
Ｍ画像を採取する。

【００９３】（ｃ）該プローブ位置の初期座標を使用し
てプローブビームを指向させることによって波形採取を
開始する。

【００９４】（ｄ）アップデートしたＳＥＭ画像を得る
ためにＳＥＭ画像採取と波形採取とを多重化させる。

【００９５】（ｅ）画像を畳み込み且つ自己相関させる
ことによってアップデートしたＳＥＭ画像と参照ＳＥＭ
画像との間のオフセットを決定する。

【００９６】（ｆ）決定したオフセットを使用して初期
座標を調節することによってプローブ位置に対するアッ
プデートした座標を用意する。

【００９７】（ｇ）プローブ位置のアップデートした座
標を使用してプローブビームを指向させることによって
波形採取を継続して行なう。

【００９８】（ｈ）所望により、波形採取が完了するま
で時折ステップｄ乃至ｇを繰返し行なう。

【００９９】図２９は長い期間の波形採取の好適な方法
を示している。ＩＣの一部のＳＥＭ画像２９１０が採取
され且つ該画像の上にプローブアイコン２９０５が配置
される。該第一画像のパッチがサーチエリア即ち調査区
域として使用すべく第一レジストレーション画像として
処理される（ステップ２９１５）。ある時間の間波形採
取を実施した後に、第二ＳＥＭ画像２９２０を採取し且
つ移動用パッチとして使用すべく第二レジストレーショ
ン画像として処理する（ステップ２９２５）。これらの
第一及び第二レジストレーション画像を自己相関させ且
つプローブオフセットを決定する（ステップ２９３
０）。その様にして決定したオフセットを使用してプロ
ーブの位置を調節しビームドリフトを補償する（ステッ
プ２９３５）。新たに採取した第二画像を使用して新た
なオフセットを決定することにより適宜の時期にプロー
ブ位置決めをアップデートすることが可能である。

【０１００】以上、本発明の具体的実施の態様について
詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ限定
されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなしに種々の変形が可能であることは勿論であ
る。ほとんどのＦＩＢ動作の場合、ミリングすべき装置
構造とビームとの正確な整合が必要であるために、高い
倍率が選択される。所望により、比較的低い倍率で開始
し、オフセットを決定し（例えば、ミリングすべき区域
の印を付けたレイアウト画像と該装置のＳＥＭ画像との
間において）、次いでより高い倍率へ変化させ再度オフ
セットを決定することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の荷電粒子プローブシステムを示したブ
ロック図。

【図２】図１に示した種類のシステムの一部を形成す
る従来の電子ビームテストプローブを示した概略図。

【図３】スキマティック画像と、レイアウト画像と、
ＳＥＭ画像とをリンクした一例を示すと共にレイアウト
画像及びＳＥＭ画像上に視野ウインドを重畳させた状態
を示した説明図。

【図４Ａ】ＣＡＤデータから発生した集積回路の一部
の合成画像を示した説明図。

【図４Ｂ】図４Ａの合成画像に対応する集積回路の一
部のＳＥＭ画像を示した説明図。

【図５】本発明に基づくプローブ配置プロセスの主要
なステップを示したフローチャート図。

【図６】ＳＥＭ画像を示すと共に本発明に基づいて導
体と相対的に所望のプローブビーム配置状態を示した説
明図。

【図７】集積回路の一部のレイアウト画像を示した説
明図。

【図８】集積回路の一部のＳＥＭ画像を示した説明
図。

【図９Ａ】ラプラシアン畳み込み用の好適なカーネル
係数を示した説明図。

【図９Ｂ】ラプラシアンカーネルで画像を畳み込む方
法を示した説明図。

【図１０Ａ】図７のレイアウト画像のパッチを示した
説明図。

【図１０Ｂ】図９Ａのラプラシアンカーネルで図１０
Ａのパッチを畳み込むことによって得られるラプラシア
ン画像を示した説明図。

【図１１Ａ】図８のＳＥＭ画像のパッチを示した説明
図。

【図１１Ｂ】図９Ａのラプラシアンカーネルで図１１
Ａのパッチを畳み込むことによって得られるラプラシア
ン画像を示した説明図。

【図１２】ガウシアン畳み込みカーネル用の係数の一
例を示した説明図。

【図１３】ガウシアン畳み込みを実施する場合の因数
分解及びマルチプライヤ画像の形成のためのシフト動作
及び加算動作を示した説明図。

【図１４】ｘ軸ガウシアン畳み込みの第一ステップを
示した説明図。

【図１５】ｘ軸ガウシアン畳み込みの第二ステップを
示した説明図。

【図１６】ｙ軸ガウシアン畳み込みの第一ステップを
示した説明図。

【図１７】ｙ軸ガウシアン畳み込みの第二ステップを
示した説明図。

【図１８Ａ】レイアウト画像パッチを示した説明図。

【図１８Ｂ】本発明に基づいてラプラシアンオペレー
タ及びガウシアンオペレータで図１８Ａのレイアウト画
像パッチを畳み込むことによって形成されるレジストレ
ーション画像を示した説明図。

【図１９Ａ】ＳＥＭ画像パッチを示した説明図。

【図１９Ｂ】本発明に基づいてラプラシアンオペレー
タ及びガウシアンオペレータで図１９ＡのＳＥＭ画像パ
ッチを畳み込むことによって得られるレジストレーショ
ン画像を示した説明図。

【図２０】ガウシアン畳み込みカーネル用の係数の一
例を示した説明図。

【図２１】本発明の自己相関対象を示すために並置さ
れた一連の画像を示しており、（ａ）がＣＡＤレイアウ
ト画像パッチであり、（ｂ）が本発明に基づいて該レイ
アウト画像パッチから用意されたレジストレーション画
像であり、（ｃ）がＳＥＭ画像パッチであり、（ｄ）が
本発明に基づいて該ＳＥＭ画像パッチから用意したレジ
ストレーション画像であり、（ｅ）及び（ｇ）が該レイ
アウト画像パッチの一部であり、（ｆ）が該ＳＥＭレジ
ストレーション画像及びレイアウトレジストレーション
画像のオーバーレイ即ち重畳したものであり、（ｈ）が
ミスマッチの画素を黒で示し且つマッチングする画素を
白で示したＳＥＭレジストレーション画像とレイアウト
レジストレーション画像のオーバーレイ即ち重畳したも
のを示した説明図。

【図２２Ａ】図２１の画像（ｄ）及び（ｂ）の自己相
関に対する値をマッピングすることによって得られる自
己相関表面を示した説明図。

【図２２Ｂ】図２２Ａの表面の相関ピークと交差する
ｘｚ面のｘ軸に沿った自己相関値を示した説明図。

【図２２Ｃ】図２２Ａの表面と交差する複数個のｙｚ
面のｙ軸に沿っての自己相関値を示した説明図。

【図２３】レジストレーション画像のビットパックを
示した説明図。

【図２４】自己相関の最適化のためにレジストレーシ
ョン画像からの相関パッチの選択を示した説明図。

【図２５】最適化した自己相関方法を示した説明図。

【図２６】ＩＣ欠陥診断用の複数個の差分画像からな
るスタックを用意する方法を示した説明図。

【図２７】複数個のＩＣ装置からなるバッチの自動修
復方法を示した説明図。

【図２８】ビーム電流が変化した場合の画像オフセッ
トのキャリブレーション方法を示した説明図。

【図２９】長期間波形採取方法を示した説明図。

【符号の説明】

７００第一画像８００第二画像７１０第一パッチ８１０第二パッチ９００ゼロ平均ラプラシアンカーネル１０１０第一ラプラシアンパッチ１１１０第二ラプラシアンパッチ１２００ガウシアンカーネル１７２０画素１８１０第一レジストレーション画像１９１０第二レジストレーション画像

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第一画像に対して第二画像のオフセット
を決定するためにプロセサを動作させる方法において、
各画素がｘｙ格子内の位置及び強度値によって定義され
各画像がそれぞれの複数個の画素を表わす格納された画
素データによって定義されており、（ａ）前記格納されている画素データから第一画像（７
００）からのｎ×ｎ画素を構成する第一パッチ（７１
０）を記述する一組のデータを検索し、（ｂ）前記第一パッチの画素の強度値をゼロ平均ラプラ
シアンカーネル（９００）の値で畳み込みを行なって第
一ラプラシアンパッチ（１０１０）を定義するデータを
用意し、前記第一ラプラシアンパッチを定義するデータ
は各画素がｘｙ格子内の位置と符号を有する強度値とに
よって定義される複数個の画素を記述しており、（ｃ）ｘｙ格子の二つの軸に沿って前記第一ラプラシア
ンパッチの画素の強度値をガウシアンカーネル（１２０
０）で畳み込みを行なって第一レジストレーション画像
（１８１０）を定義するデータを用意し、前記ガウシア
ンカーネルはガウシアンシーケンス（例えば、１，６，
１５，２０，１５，６，１）を近似すべく配列させるこ
との可能な複数個のガウシアンカーネル値（例えば、
１，６，１５，２０）を有しており、前記第一レジスト
レーション画像を定義するデータは各画素がｘｙ格子内
の位置と符号を有する強度値とによって定義される複数
個の画素（例えば、１７２０）を記述しており、（ｄ）前記強度値の符号に依存して前記第一レジストレ
ーション画像の画素の強度値をそれぞれの二進値へ変換
することによって第一二値化画像を定義するデータを用
意し、前記第一二値化画像を定義するデータはｘｙ格子
内の複数個の画素位置及び各画素位置に対する二進値を
記述しており、（ｅ）ｍをｎより小さな値として、前記格納した画素デ
ータから第二画像（８００）からのｍ×ｍ画素からなる
第二パッチ（８１０）を記述する一組のデータを検索
し、（ｆ）前記第二パッチの画素の強度値をゼロ平均ラプラ
シアンカーネル（９００）の値で畳み込むことによって
第二ラプラシアンパッチ（１１１０）を定義するデータ
を用意し、前記第二ラプラシアンパッチを定義するデー
タは各画素がｘｙ格子内の位置と符号を有する強度値と
によって定義される複数個の画素を記述しており、（ｇ）ｘｙ格子の二つの軸に沿って前記第二ラプラシア
ンパッチの画素の強度値をガウシアンカーネル（１２０
０）で畳み込むことによって第二レジストレーション画
像（１９１０）を定義するデータを用意し、前記ガウシ
アンカーネルはガウシアンシーケンス（例えば、１，
６，１５，２０，１５，６，１）を近似するために配列
することの可能な複数個のガウシアンカーネル値（例え
ば、１，６，１５，２０）を有しており、前記第二レジ
ストレーション画像を定義するデータは各画素がｘｙ格
子内の位置と符号を有する強度値とによって定義される
複数個の画素を記述しており、（ｈ）前記強度値の符号に依存して前記第二レジストレ
ーション画像の画素の強度値をそれぞれの二進値へ変換
することによって第二二値化画像を定義するデータを用
意し、前記第二二値化画像を定義するデータはｘｙ格子
内の複数個の画素位置と各画素位置に対する二進値とを
記述しており、（ｉ）前記第二二値化画像のｍ×ｍ画素を前記第一二値
化画像のｍ×ｍ画素と整合させた場合に前記第一二値化
画像に対して前記第二二値化画像がオフセットされてい
る場合に、（１）前記二値化した第一レジストレーショ
ン画像の二進値と前記二値化した第二レジストレーショ
ン画像の二進値との間のｍ×ｍ画素位置の各々に対して
ＥＸＯＲ処理を実施して画素位置当たり二進画素相関値
を発生し、且つ（２）二進画素相関値の和を決定して画
像相関値を得、（ｊ）前記画像相関値を比較して前記第二二値化画像と
第一二値化画像との間の最大相関となる前記第一二値化
画像に対する前記第二二値化画像のオフセットを識別
し、（ｋ）前記識別されたオフセットの表示を格納し、前記
格納した表示が前記第一画像に対する前記第二画像のオ
フセットを表わしている、上記各ステップを有することを特徴とする方法。
【請求項２】請求項１において、前記ステップ（ｃ）
が、（１）各ガウシアンカーネル値に対して、前記第一
ラプラシアンパッチの強度値を前記ガウシアンカーネル
値で乗算させてそれぞれの第一マルチプライヤ画像（例
えば、１４００，１４１０，１４２０，１４３０）を定
義するデータを用意し、その場合に、ある与えられたガ
ウシアンカーネル値に対して第一マルチプライヤ画像を
定義するデータは、各画素がｘｙ格子内の位置と前記与
えられたガウシアンカーネル値と前記第一ラプラシアン
パッチの対応する強度値との積を有する強度値とによっ
て定義される複数個の画素を記述し、（２）前記第一マ
ルチプライヤ画像の画素（例えば、１５２５−１５６
０）から選択した強度値を加算して第一結果画像（１５
１０）を定義するデータを用意し、その場合に前記第一
結果画像は前記軸のうちの一つ（例えば、ｘ軸）に沿っ
ての前記ガウシアンカーネルとの前記第一ラプラシアン
画像の畳み込みを近似しており、前記第一結果画像を定
義するデータは各画素がｘｙ内の位置と強度値とによっ
て定義される複数個の画素（例えば、１５２０）を記述
しており、（３）各ガウシアンカーネル値に対して、前
記第一結果画像の強度値を前記ガウシアンカーネル値に
よって乗算してそれぞれの第二マルチプライヤ画像（例
えば、１５１０，１６１０，１６２０，１６３０）を定
義するデータを用意し、その場合にある与えられたガウ
シアンカーネル値に対する第二マルチプライヤ画像を定
義するデータは、各画素がｘｙ格子内の位置及び前記与
えられたガウシアンカーネル値と前記第一結果画像の対
応する強度値との積を有する強度値によって定義される
複数個の画素を記述しており、（４）前記第二マルチプ
ライヤ画像の画素（例えば、１７２５−１７６０）から
選択した強度値を加算して前記第一レジストレーション
画像（１８１０）を定義するデータを用意し、その場合
に前記第一レジストレーション画像が前記軸の他方（例
えば、ｙ軸）に沿って前記第一結果画像の前記ガウシア
ンカーネルとの畳み込みを近似する、上記各ステップを
有することを特徴とする方法。
【請求項３】請求項２において、前記第一ラプラシア
ンパッチの各画素は強度値Ｖを有しており、ステップｃ
（１）が、前記第一ラプラシアンパッチの各画素に対し
て、（ａ）第一レジスタ内に画素の強度値Ｖを表わす二
進数を格納し、（ｂ）前記第一レジスタ内に格納されて
いる前記二進数を左側へシフトさせて２Ｖの値を表わす
二進数を発生し且つ前記２Ｖの値を表わす二進数を第二
レジスタ内に格納し、（ｃ）前記第二レジスタ内に格納
した前記二進数を左側へシフトさせて４Ｖの値を表わす
二進数を発生し且つ前記４Ｖの値を表わす二進数を第三
レジスタ内へ格納し、（ｄ）前記第三レジスタ内に格納
した前記二進数を左側へシフトして１６Ｖの値を表わす
二進数を発生し且つ前記１６Ｖの値を表わす二進数を第
四レジスタ内に格納し、（ｅ）前記第二レジスタ及び第
三レジスタ内に格納した二進数を加算して６Ｖの値を表
わす二進数を発生し且つ前記６Ｖの値を表わす二進数を
第五レジスタ内に格納し、（ｆ）前記第一レジスタ内に
格納されている二進数を前記第四レジスタ内に格納した
二進数から減算して１５Ｖの値を表わす二進数を発生し
且つ前記１５Ｖの値を表わす二進数を第六レジスタ内に
格納し、（ｇ）前記第三レジスタ及び第四レジスタ内に
格納されている二進数を加算して２０Ｖの値を表わす二
進数を発生し且つ前記２０Ｖの値を表わす二進数を第七
レジスタ内に格納し、（ｈ）Ｖ，６Ｖ，１５Ｖ，２０Ｖ
の値を表わす二進数をデータ構造内に格納する、上記各
ステップを有しており、前記第一ラプラシアンパッチの
各画素に対してステップｃ．ｉ．（ａ）乃至ｃ．ｉ．
（ｈ）を完了すると、前記データ構造が各ガウシアンカ
ーネル値に対する第一マルチプライヤ画像を記述するデ
ータを有することを特徴とする方法。
【請求項４】請求項１において、ステップｃが、更
に、各デジタルワードが前記第一レジストレーション画
像のそれぞれの画素の強度値を有する２^pビットデジタ
ルワードのシリーズとして前記第一レジストレーション
画像を定義するデータを格納するステップを有してお
り、且つステップｄは更に前記第一二値化画像の各２^p
画素に対する単一の２^pビットデジタルワードとして前
記第一二値化画像を定義するデータの前記二進値を格納
するステップを有しており、ステップｇは、更に、各デ
ジタルワードが前記第二レジストレーション画像のそれ
ぞれの画素の強度値を有する２^p ビットデジタルワード
のシリーズとして前記第二レジストレーション画像を定
義するデータを格納するステップを有しており、且つス
テップｄは、更に、前記第二二値化画像の各２^p 画素に
対する単一の２^p ビットデジタルワードとして前記第二
二値化画像を定義するデータの前記二進値を格納するス
テップを有しており、ステップｉ．（１）は、２^p 画素
位置の各ブロックに対して、単一のプロセサ命令で２^p
画素位置の各々に対するＥＸＯＲ処理を実施してその際
に２^p 画素位置に亘っての前記第一二値化画像及び前記
第二二値化画像の相関を表わすデジタルマッチングワー
ドを発生し、且つステップｉ．（２）は、２^p 画素位置
の各ブロックに対して、前記デジタルマッチングワード
の各可能な値に対して２^p 画素位置の二進相関値の和が
与えられる格納したルックアップテーブル内において前
記デジタルマッチングワードをルックアップしその際に
２^p 画素位置に対し二進相関値の和を表わす部分相関値
を得、且つ２^p 画素位置の前記ブロックの全ての部分相
関値を加算して前記画像相関値を得ることを特徴とする
方法。
【請求項５】請求項１において、前記可能なオフセッ
トがｘ軸に沿っての第一複数個の可能なオフセットとｙ
軸に沿っての第二複数個の可能なオフセットとを有して
おり、本方法は、更に、第一二値化画像を定義する前記
データから、ｘ軸に沿っての各可能なオフセットに対し
て前記第一二値化画像のｍ×ｍ画素位置のストリップを
定義するデータを用意するステップを有しており、ステ
ップｉ．（１）は、前記第一二値化画像のｍ×ｍ画素位
置の前記各ストリップに対して且つｙ軸に沿っての各可
能なオフセットに対して、前記第一二値化画像の二進値
と前記第二二値化画像の二進値との間においてｎ×ｎ画
素位置の各々に対してＥＸＯＲ処理を実施することを特
徴とする方法。
【請求項６】請求項１において、前記第二画像がＩＣ
のＣＡＤレイアウト画像を有しており、且つ前記第一画
像がＩＣのＳＥＭ画像を有しており、且つステップｇ
が、更に、前記第二ラプラシアンパッチの画素の強度値
を複数個のガウシアンカーネルで畳み込むことによって
第二レジストレーション画像を定義するデータを用意す
ることを特徴とする方法。
【請求項７】請求項１において、前記第一画像がＩＣ
のレイアウト画像を有しており且つ前記第二画像がＩＣ
装置のＳＥＭ画像を有しており、本方法が、更に、前記
第一画像からプローブビームを配置させるべき前記ＩＣ
装置の選択した位置を表わす第一ｘｙ座標を選択し、前
記識別したオフセットだけ前記第一ｘｙ座標からシフト
した第二ｘｙ座標を用意し、前記第二ｘｙ座標に対応し
た方向で前記ＩＣ装置に対して電子ビームを照準させ、
第一時間期間中に電子ビームを前記ＩＣ装置へ照射させ
ることにより前記ＩＣから射出される二次電子を検知し
その際に前記ＩＣ装置の前記選択した位置において表わ
れる波形の第一部分を得、前記ＩＣのアップデートした
ＳＥＭ画像を得、前記第二画像を前記アップデートした
ＳＥＭ画像で置換し、ステップａ乃至ｋを繰返し行なっ
てアップデートしたオフセットを識別し、前記アップデ
ートしたオフセットだけ前記第一ｘｙ座標からシフトさ
れたアップデートした第二ｘｙ座標を用意し、前記アッ
プデートした第二ｘｙ座標に対応した方向において前記
ＩＣ装置において第二時間期間中に電子ビームを照準さ
せ、且つ前記第二時間期間中に前記ＩＣ装置に電子ビー
ムを照射した場合に前記ＩＣ装置から射出される二次電
子を検知しその際に前記ＩＣ装置の前記選択した位置に
表われる波形の第二部分を得る、上記各ステップを有す
ることを特徴とする方法。
【請求項８】請求項１において、前記第一画像がＩＣ
装置の正しい動作を表わす画像からなる第一スタックの
ＳＥＭ基準画像を有しており、且つ前記第二画像がＩＣ
装置の誤った動作を表わす画像からなる第二スタックの
ＳＥＭ基準画像を有しており、且つ前記第二スタックの
各画像は前記第一スタックの一つの画像に対応してお
り、本方法が、更に、前記識別したオフセットに等しい
量だけ前記第一スタックの対応する画像に対して前記第
二スタックの各画像をシフトさせ、且つ前記第一スタッ
クの各画像に対して、前記第一スタックの画像の画素の
強度値と前記第二スタックのシフトした画像の画素の強
度値との間の差をとることによって差分画像を用意す
る、上記各ステップを有することを特徴とする方法。
【請求項９】請求項１において、前記第一画像が第一
ＩＣ装置のＳＩＭ画像を有しており、且つ前記第二画像
が第二ＩＣ装置のＳＩＭ画像を有しており、本方法が、
更に、前記第一画像からＦＩＢを指向させるべき前記第
二ＩＣ装置の位置を表わす第一ｘｙ座標を選択し、前記
識別したオフセットだけ前記第一ｘｙ座標からシフトさ
せた第二ｘｙ座標を用意し、且つ前記第二ｘｙ座標に対
応する方向において前記ＩＣ装置に対してＦＩＢを照準
させる、上記各ステップを有することを特徴とする方
法。
【請求項１０】第一画像に対して第二画像のオフセッ
トを決定する装置において、（ａ）各画素がｘｙ格子内
の位置と強度値とによって定義されるそれぞれの複数個
の画素を記述する画素データとして第一画像（７００）
及び第二画像（８００）を格納する手段、（ｂ）前記格
納手段から前記第一画像のｎ×ｎ画素を有する第一パッ
チ（７１０）を記述する一組のデータを検索する手段、
（ｃ）前記第一パッチの画素の強度値をゼロ平均ラプラ
シアンカーネル（９００）の値で畳み込むことによって
第一ラプラシアンパッチ（１０１０）を定義するデータ
を用意する手段、尚前記第一ラプラシアンパッチを定義
するデータは各画素がｘｙ格子内の位置と符号を有する
強度値とによって定義される複数個の画素を記述してお
り、（ｄ）ｘｙ格子の二つの軸に沿って前記第一ラプラ
シアンパッチの画素の強度値をガウシアンカーネル（１
２００）で畳み込むことによって第一レジストレーショ
ン画像（１８１０）を定義するデータを用意する手段、
尚前記ガウシアンカーネルはガウシアンシーケンス（例
えば、１，６，１５，２０，１５，６，１）を近似すべ
く配列させることの可能な複数個のガウシアンカーネル
値（例えば、１，６，１５，２０）を有しており、前記
第一レジストレーション画像を定義するデータは各画素
がｘｙ格子内の位置と符号を有する強度値とによって定
義される複数個の画素（例えば、１７２０）を記述して
おり、（ｅ）前記強度値の符号に依存して前記第一レジ
ストレーション画像の画素の強度値をそれぞれの二進値
へ変換させることによって第一二値化画像を定義するデ
ータを用意する手段、尚前記第一二値化画像を定義する
データはｘｙ格子内の複数個の画素位置と各画素位置に
対する二進値とを記述しており、（ｆ）ｍをｎより小さ
な値として、前記格納した画素データから前記第二画像
からのｍ×ｍ画素の第二パッチ（８１０）を記述する一
組のデータを検索する手段、（ｇ）前記第二パッチの画
素の強度値をゼロ平均ラプラシアンカーネル（９００）
の値と畳み込みを行なうことによって第二ラプラシアン
パッチ（１１１０）を定義するデータを用意する手段、
尚前記第二ラプラシアンパッチを定義するデータは、各
画素がｘｙ格子内の位置と符号を有する強度値とによっ
て定義される複数個の画素を記述しており、（ｈ）ｘｙ
格子の二つの軸に沿って前記第二ラプラシアンパッチの
画素の強度値をガウシアンカーネル（１２００）で畳み
込むことによって第二レジストレーション画像（１９１
０）を定義するデータを用意する手段、尚前記ガウシア
ンカーネルはガウシアンシーケンス（例えば、１，６，
１５，２０，１５，６，１）を近似するために配列する
ことの可能な複数個のガウシアンカーネル値（例えば、
１，６，１５，２０）を有しており、前記第二レジスト
レーション画像を定義するデータは各画素がｘｙ格子内
の位置と符号を有する強度値とによって定義される複数
個の画素を記述しており、（ｉ）前記強度値の符号に依
存して前記第二レジストレーション画像の画素の強度値
をそれぞれの二進値へ変換させることにより第二二値化
画像を定義するデータを用意する手段、尚前記第二二値
化画像を定義するデータはｘｙ格子内の複数個の画素位
置及び各画素位置に対する二進値を記述しており、
（ｊ）前記第二二値化画像のｍ×ｍ画素を前記第一二値
化画像のｍ×ｍ画素と整合させた場合に前記第一二値化
画像に対しての前記第二二値化画像の複数個の可能なオ
フセットの各々に対して、画素位置当たりの二進画素相
関値を発生するために二値化した第一レジストレーショ
ン画像の二進値と二値化した第二レジストレーション画
像の二進値との間においてｍ×ｍ画素位置の各々に対し
てＥＸＯＲ処理を実施する手段、（ｋ）第二二値化画像
のｍ×ｍ画素を第一二値化画像のｍ×ｍ画素と整合させ
た場合に第一二値化画像に対しての第二二値化画像の可
能なオフセットの各々に対して、画像相関値を得るため
に二進画素相関値の和を決定する手段、（ｌ）前記第二
二値化画像と第一二値化画像との間の最大相関を発生す
る前記第一二値化画像に対しての前記第二二値化画像の
オフセットを識別するために前記画像相関値を比較する
手段、（ｍ）前記識別されたオフセットの表示を格納す
る手段、尚前記格納された表示は前記第一画像に対する
前記第二画像のオフセットを表わしている、を有するこ
とを特徴とする装置。
【請求項１１】ＩＣ装置を修正する方法において、（ａ）選択した視野においてＩＣ装置の第一ＳＩＭ画像
を採取し、（ｂ）前記第一画像を複数個の画素として格納し、尚各
画素はｘｙ格子内の位置と強度値とによって定義され、（ｃ）前記選択した視野を定義する第一座標を格納し、（ｄ）前記選択した視野内における選択した位置におい
てＩＣ装置上で実施されるべきＦＩＢ動作を定義する動
作パラメータを格納し、（ｅ）前記第一画像のｎ×ｎ画素からなる第一パッチを
検索し、（ｆ）前記第一パッチの画素の強度値をゼロ平均ラプラ
シアンカーネルの値で畳み込むことによって第一ラプラ
シアンパッチを用意し、尚前記第一ラプラシアンパッチ
は各画素がｘｙ格子内の位置と符号を有する強度値とに
よって定義される複数個の画素を有しており、（ｇ）前記第一ラプラシアンパッチの画素の強度値をｘ
ｙ格子の二つの軸に沿ってガウシアンカーネルで畳み込
みを行なうことによって第一レジストレーション画像を
用意し、尚前記第一レジストレーション画像は各画素が
ｘｙ格子内の位置と符号を有する強度値とによって定義
される複数個の画素を記述しており、（ｈ）強度値の符号に依存して前記第一レジストレーシ
ョン画像の画素の強度値をそれぞれの二進値へ変換させ
ることによって第一二値化画像を用意し、尚前記第一二
値化画像を定義するデータはｘｙ格子内の複数個の画素
位置及び各画素位置に対する二進値を記述しており、（ｉ）ほぼ前記選択した視野において修正すべきＩＣ装
置の第二ＳＩＭ画像を採取し、（ｊ）前記第二画像のｍ×ｍ画素からなる第二パッチを
選択し、（ｋ）前記第二パッチの画素の強度値をゼロ平均ラプラ
シアンカーネルの値で畳み込むことによって第二ラプラ
シアンパッチを用意し、前記第二ラプラシアンパッチは
各画素がｘｙ格子内の位置と符号を有する強度値とによ
って定義されている複数個の画素を有しており、（ｌ）前記第二ラプラシアンパッチの画素の強度値をｘ
ｙ格子の二つの軸に沿ってガウシアンカーネルで畳み込
むことによって第二レジストレーション画像を用意し、
尚前記第二レジストレーション画像は各画素がｘｙ格子
内の位置と符号を有する強度値とによって定義される複
数個の画素を有しており、（ｍ）強度値の符号に依存して前記第二レジストレーシ
ョン画像の画素の強度値をそれぞれの二進値へ変換させ
ることによって第二二値化画像を用意し、前記第一二値
化画像はｘｙ格子内の複数個の画素位置と各画素位置に
対する二進値とを有しており、（ｎ）前記第二二値化画像のｍ×ｍ画素と前記第一二値
化画像のｍ×ｍ画素とを整合させた場合に前記第一二値
化画像に対しての前記第二二値化画像の複数個の可能な
オフセットの各々に対して、（１）二値化した第一レジ
ストレーション画像の二進値と二値化した第二レジスト
レーション画像の二進値との間でｎ×ｍ画素位置の各々
に対してＥＸＯＲ処理を実施して画素位置当たりの二進
画素相関値を発生し、（２）画像相関値を得るために前
記二進画素相関値の和を決定し、（ｏ）前記第二二値化画像と前記第一二値化画像との間
の最大相関を発生する前記第一二値化画像に対する前記
第二二値化画像のオフセットを識別するために前記画像
相関値を比較し、（ｐ）前記識別したオフセットに従って前記格納した動
作パラメータを補正することによって補正した動作パラ
メータを用意し、（ｑ）前記補正した動作パラメータによって定義される
ＦＩＢ処理を実施する、上記各ステップを有することを
特徴とする方法。