JPH02300865A

JPH02300865A - 画像処理装置

Info

Publication number: JPH02300865A
Application number: JP12092489A
Authority: JP
Inventors: Minoru Ito; 稔伊藤; Toshibumi Watanabe; 俊文渡辺
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1989-05-15
Filing date: 1989-05-15
Publication date: 1990-12-13

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、画像処理装置に関し、特に、■、ＳＩウェハ
上のパターンの走査電子顕微鏡（以下、ＳＥＭという）
画像を参照パターンと比較照合するＳＥＭパターン検査
において、画像の補正、変換を行う画像処理装置に関す
るものである。

〔従来技術〕

ＬＳＩウェハ」二のパターンのＳＥＭ画像は、電子ビー
ム照射条件により、バックグランドレベルや、明暗コン
トラストが変動し、かつ分布をもつ場合が多い。

このため、ＳＥＭ画像から２値化又は多値化のパターン
を得る精度が低い。また、実際の画像には歪みや、回転
が含まれ、それらはフォーカス等電子光学系の調整によ
り変動し、又ウェハ材質、観測位置によっても変動する
ことがある。さらにまた、Ｌ　Ｓ　Ｉパターンは、周期
的なこまかいパターンで構成され、局所的な画像では、
参照パターンとの対応付けができない場合がある。

また、局所的画像にはパターンが存在しない場合、ある
いはパターン領域の面積が画像面積に比べて著しく小さ
い場合もある。この時は、雑音がパターンの１部とみな
されてしまったり、パターン領域が雑音と区別できない
ことが生じ、正しいしきい値を求めることができず、２
値化の信頼性が著しく低下することになる。

以上の理由により、大局的画像と局所的画像との両面か
ら処理を進める必要がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来の画像処理装置では、この両面から
の処理を行うことができなかった。敢えて両面からの処
理を実現するには汎用コンピュータ（以下、ＣＰＵとい
う）を使う方法が可能であるが、高速なＣＰＵの大容量
メモリを要するため、大型で高価となる。また、この方
法では、画像処理時間が長くかかる。一方、小画面を扱
う画像処理装置には専用ハード化したボードを使う高速
なものが多く市販されているが、大画面を扱う高速画像
処理装置は未だない。

本発明は、前記問題点を解決するためになされたもので
ある。

本発明の目的は、大画面全体の処理と小画面処理を迅速
、かつ、柔軟性を失なうことなく実行することができる
画像処理装置を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するために、本発明は、画像信号を入力
する画像入力累積加算回路と、該画像入力累積加算回路
により得られた画像に対して倍率補正、歪補正、回転補
正および雑音除去のうち少なくとも１つの処理を施す画
像補正変換回路と、画像のヒストグラムを算出し、該ヒ
ストグラムから２値化しきい値又は多値化しきい値の候
補値を算出する濃度変換パラメータ算出回路と、該濃度
変換パラメータ算出回路の出力画像を複数の領域に分割
し記録する画像分割回路と、該画像分割回路の出力であ
る小画面に対して倍率補正、回転補正の微ｙＡ整および
雑音除去のうち少なくとも１つの処理を施す小画面画像
補正変換回路と５小画面のヒストグラムを算出し、該ヒ
ストグラムから２値化しきい値又は多値化しきい値を算
出し、前記濃度変換パラメータ算出回路で得たしきい値
の候補値と比較してしきい値を決定する１度変換パラメ
ータ算定回路と、該濃度変換パラメータ算定回路で決定
した２値化しきい値又は多値化しきい値に基づき画像を
２値化又は多値化する濃度変換回路を備えたことを最も
主要な特徴とする。

また、前記１項又は２項に記載の画像処理装置にタイミ
ング制御回路を付加し、画像入力累積加算回路、画像補
正変換回路、濃度変換パラメータ算出回路、濃度変換パ
ラメータ算定回路及び濃度変換回路の１部又はすべてを
、パイプライン処理又は並列処理する手段を備えたこと
を特徴どする。

〔作　用〕

前述した手段によれば、画像処理を大画面処理と小画面
処理とに分離した装置構成とし、大画面処理では、入力
画像全体の回転、歪等の粗調整。

及び２値化又は多値化しきい値レベルの候補値を決め、
小画面処理では、局所画像特性に応じた回転型等の微調
整としきい値レベルの決定を行うようにしたので、大画
面全体の処理と小画面処理を迅速、かつ、柔軟性を失な
うことなく実行することができる。

また、本発明は、大画面処理と小画面処理の内容を並列
パイプライン処理するので、大画面全体の処理と小画面
処理をさらに高速化することができる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を用いて具体的に説明す
る。

なお、実施例を説明するだめの全図において、同一機能
を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は
省略する。

〔実施例■〕

第１図は、本発明の画像処理装置の実施例■の概略構成
を説明するためのブロック図である。

第１図において、１はＳＥＭ、２は画像処理装置、３は
大画面処理回路、４は小画面処理回路、５は参照画像、
６はデータ記録回路である。

３１は画像入力累積加算回路、３２は画像補正変換回路
であり、画像スケーリング補正、回転補正及び歪補正を
行うためのものである。３３は濃度変換パラメータ算出
回路であり、ヒストグラムを算出し、しきい値の候補値
を算出するためのものである。３４は画像分割回路であ
り、大画面から小雨１「１を切出し、小画面処理回路へ
画像を渡す役割を持つものである。そして１分割された
画像を逐一記録し、出力する場合と、分割された画像を
一括して記録し、それぞれ−分割画像を逐一出力する場
合がある。

４１は小画面画像補正変換回路であり、空間フィルタリ
ング及び回転微調を行うためのものである。

４２は濃度変換パラメータ算定回路であり、小画面のヒ
ストグラムを算出して２値化しきい値を算出し、この算
出結果を大画面処理回路３の中の濃度変換パラメータ算
出回路３３のしきい値の候補値と比較して、しきい値を
決定するためのものである。

４３は濃度変換回路であり、濃度変換パラメータ算定回
路４２で求めたしきい値を使って２値画像に変換するた
めのものである。４４は位置ずれ補正回路であり、２値
画像と参照画像５とを比較し位置ずれを算出し、２値画
像を補正するためのものである。４５は比較照合回路で
あり、２値画像から参照画像５を引き算し、不一致領域
を抽出するためのものである。量子化誤差や雑音により
、生じる不一致回路分を除去するため、不一致回路分の
拡大・縮小と縮小・拡大を行って最終的に不一致回路分
を決め、その回路分をパターン欠陥とする。４６はデー
タ出力回路である。

次に１本実施例Ｉの画像処理装置の動作を説明する。

第１図において、ＳＥＭｌにより得られた試材の特定領
域の画像信号を、画像処理装置２の大画面処理回路３の
画像入力累積加算回路３１に入力し、入力画像を累積す
る。画像入力累積加算回路３１の出力画像は、画像補正
変換回路３２に送られ、前記入力画像に対して倍率補正
、歪補正、回転補正および雑音除去のうち少なくとも１
つの処理が施される。例えば１画像スケーリング補正、
回転補正及び歪補正が行われる。該補正された画像は、
濃度変換パラメータ算出回路３３に送られ、該補正され
た画像のヒストグラムが算出され、該ヒストグラムから
２値化しきい値又は多値化しきい値の候補値が算出され
る。該、震度変換パラメータ算出回路３３の出力画像は
５画像分割回路３４に送られ、複数の領域に分割し記録
される。該画像分割回路３４の出力画像は、小画面処理
回路４の小画面画像補正変換回路４１に送られ、分割さ
れた画像の小画面に対して倍率補正１回転補正の微ｍ整
および雑音除去のうち少なくとも１つの処理が施される
。該補正された画像は、濃度変換パラメータ算定回路４
２に送られ、該補正された画像のヒストグラ１１が算出
され、小画面の２値化しきい値を算出し、この算出結果
を大画面処理回路３の中の濃度変換パラメータ算出回路
３３で求められたしきい値の候補値と比較して、しきい
値が決定される。該濃度変換パラメータ算定回路４ｚの
出力画像は、濃度変換回路４３に送られ、前記決定され
た２値化又は多値化しきい値に基づき２値画像又は多値
画像に変換される。濃度変換回路４３の出力画像は、位
置ずれ補正回路４４に送られ、２値画像又は多値画像と
参照画像５とを比較し位置ずれが算出され、２値画像又
は多値画像が補正される。位置ずれ補正回路４４の出力
画像は、比較照合回路４５に送られ、２値画像又は多値
画像から参照画像５が引き算され、不一致領域が抽出さ
れる。量子化誤差や雑音により、生じる不一致回路分が
除去されるため、不一致回路分の拡大・縮小又は縮小・
拡大が行われて最終的に不一致回路分が決められ、その
回路分をパターン欠陥とされる。比較照合回路４５の出
力画像は、データ出力回路４６を通してデータ記録回路
６に送られ１て記録される。

なお、前記本実施例Ｉでは、大画面処理の画像サイズは
、４に画素Ｘ４に画素、小画面処理の画像サイズは５１
２画素×５１２画素である。また、大画面処理回路３と
小画面処理回路４とも画像処理専用ハードを作って構成
したが、小画面処理の方が高速性、制御性、コス１−の
面で有利であったため、局所的画像処理でも構わない処
理については、第１図のようにできるだけ小画面処理回
路に含めた。

以上の説明かられかるように、本実施例■の画像処理装
置にＪ：れば、大画面処理回路３と小画面処理回路４と
から構成されていることにより、大両面処理の方が効率
がよい処理は大画面処理回路３で処理され、小画面処理
で扱える局所的画像は小画面処理回路４で処理されるの
で、大局的処理においては、小画面を並べる際に画像境
界領域で重ねる等により境界処理を行っていた従来のわ
ずられしさをさけることができる。これにより、処理ア
ルゴリズムが簡単になる。

また、回転、歪を検出し、補正するには大局的処理が精
度、効率の面から有利である。局所的処理においては、
小さいメモリ空間を使うので、メモリアクセスの際のオ
ーバヘッドを小さくでき、高速性の面から優れている。

また、メモリ回路の占める空間は小さくなり、且つ、安
価となる。局所的処理を行う高速な専用ＬＳＩチップは
現在世の中に多く市販されており、その市販品を容易に
利用することができる。

このように大局的処理と局所的処理には夫々利点があり
５本発明では、夫々の利点を十分生かすことができる。

また、ＳＥＭ画像の２値化、あるいは多値化を行う場合
には、チャージアップ効果や材質効果等によるＳＥＭ画
像特有のバックグランド変動を考慮する必要がある。こ
の変動は、局所的なものが多いため、小画面処理を要す
る。しかし、パターンの分布密度はＬＳＩチップ内で大
きなバラツキがあるため、小画面の中にパターンが存在
しないか、もしくは極くわずかな場合があり、必ずしも
小画面処理では２値化、あるいは多値化しきい値を正し
く算出できない。このため大画面での扱いも不可欠とな
る。

本発明では、大画面処理と小画面処理の各々で、しきい
値の評価を行い、その結果に基づき、しきい値を判定で
きるので、２値化又は、多値化しきい値の精度を向上さ
せることができる。

〔実施例■〕

第２図は、本発明の画像処理装置の実施例Ｈの概略構成
を説明するためのブロック図である。

本実施例Ｈの画像処理装置は、第２図に示すように、基
本的には前記実施例■を改造したものである。

第２図において、３５はタイミング制御回路Ａ。

４７はタイミング制御回路Ｂ−１０１はＳＥＭ制御用通
信ライン、１０２は２つのタイミング制御回路量制御用
通信ライン、１３１〜１３４はそれぞれ制御用通信ライ
ン、１４１〜１４Ｇはそれぞれ制御用通信ラインである
。タイミング制御回路Ａ３５は、画像入力累積加算回路
３１の処理が終了するとＳＥＭ制御用通信ライン１０１
を経由し、ＳＥＭｌ＆起動する６画像入力累積加算回路
３１は、画像補正変換回路３２へのデータ転送が終了す
るとＯＮになり、処理が開始する。画像補正変換回路３
２は、濃度変換パラメータ算出回路３３へのデータ転送
と画像入力累積加算回路３１の処理が終了次第ＯＮとな
り、画像入力累積加算回路３１からデータを受取って処
理を開始する。濃度変換パラメータ算出回路３３も同様
である。画像分割回路３４は、小画面画像補正変換回路
４１がレディになり、目、つ濃度変換パラメータ算出回
路３３が終了するとＯＮになり、濃度変換パラメータ算
出回路３３からデータを受取って処理を開始する。これ
らの処理タイミングは、タイミング制御器Ａ３５により
行われる。小画面処理回路４（４１〜４６）についても
同様にタイミング制御回路Ｂ４７により行われる。タイ
ミング制御回路Ａ３５．　Ｂ４７は各処理回路の自動処
理フラグをＯＮにすることにより、処理終了と同時に次
のデータを入力して処理を開始するように制御すること
もできる。画像は大画面処理回路３では、４枚、小画面
処理回路４では、６枚が並列処理されている。

このように構成することにより、画像入力累積加算回路
３１、画像補正変換回路３２、ａ度変換パラメータ算出
回路３３及び濃度変換回路４３の１部又はすべてをパイ
プライン処理又は並列処理するので、さらに高速で柔軟
性を失なうことなく処理を行うことができる。

以上、本発明を実施例にもとづき具体的に説明したが、
本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であること
は言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上、説明したにうに、本発明によれば、大画面全体の
処理と小画面処理を迅速、かつ、柔軟性を失なうことな
く実行することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の画像処理装置の実施例Ｉの概略構成
を説明するためのブロック図、第２図は、本発明の画像
処理装置の実施例ＩＩの概略構成を説明するためのブロ
ック図である。図中、１・・・ＳＥＭ、２・・・画像処理装置、３・・
・大画面処理回路、４・・・小画面処理回路、５・・参
照画像、６・・・データ記録回路、３１・・・画像入力
累積加算回路、３ｚ・・・画像補正変換回路、３３・・
・濃度変換パラメータ算出回路、３４・・・画像分割回
路、４１・・・小画面画像補正変換回路、４２・・・濃
度変換パラメータ算定回路、４３・・・濃度変換回路、
４４・・・位置ずれ補正回路、４５・・・比較照合回路
、４６・・・データ出力回路、３５・・・タイミング制
御回路Ａ、４７・・・タイミング制御回路Ｂ、１０１・
・・ＳＥＭ制御用通信ライン、１０２・・・タイミング
制御回路量制御用通信ライン、１３１〜１３４．１４１
−１４６・・・制御用通信ライン。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）画像信号を入力する画像入力累積加算回路と、該
画像入力累積加算回路により得られた画像に対して倍率
補正、歪補正、回転補正および雑音除去のうち少なくと
も１つの処理を施す画像補正変換回路と、画像のヒスト
グラムを算出し、該ヒストグラムから２値化しきい値又
は多値化しきい値の候補値を算出する濃度変換パラメー
タ算出回路と、該濃度変換パラメータ算出回路の出力画
像を複数の領域に分割し記録する画像分割回路と、該画
像分割回路の出力である小画面に対して倍率補正、回転
補正の微調整および雑音除去のうち少なくとも１つの処
理を施す小画面画像補正変換回路と、小画面のヒストグ
ラムを算出し、該ヒストグラムから２値化しきい値又は
多値化しきい値を算出し、前記濃度変換パラメータ算出
回路で得たしきい値の候補値と比較してしきい値を決定
する濃度変換パラメータ算定回路と、該濃度変換パラメ
ータ算定回路で決定した２値化しきい値又は多値化しき
い値に基づき画像を２値化又は多値化する濃度変換回路
を備えたことを特徴とする画像処理装置。
（２）前記１項又は２項に記載の画像処理装置にタイミ
ング制御回路を付加し、画像入力累積加算回路、画像補
正変換回路、濃度変換パラメータ算出回路、濃度変換パ
ラメータ算定回路及び濃度変換回路の１部又はすべてを
、パイプライン処理又は並列処理する手段を備えたこと
を特徴とする画像処理装置。