CN1267981C - 图形计测方法、使用其的半导体器件制造方法和图形计测装置 - Google Patents
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Abstract
提供以高速且高精度计测图形的装置、方法等。取得含有图像数据的多个图形(HP2、HP4)的图形数据,对这些图形数据进行处理检测图形(HP2、HP4)的轮廓点,在各个图形间组合轮廓点对,对每一个轮廓点对计算构成各个轮廓点对的轮廓点间的距离,和把这些轮廓点彼此间连接起来的直线与任意的轴线之间的角度,制作成本身为所计算的上述轮廓点对的上述距离和上述角度的分布图的DAD图,抽取该DAD图的特征点(A、B、B’、C、D、D’),根据这些特征点,对在图形(HP2、HP4)间的形状的关系、图形(HP2、HP4)间的尺寸的关系和图形(HP2、HP4)间的相对位置关系中的至少之一进行评价。
Description
技术领域
本发明涉及图形计测方法、使用该图形计测方法的半导体器件的制造方法、程序和计算机可读取的记录媒体以及图形计测装置,特别是把使用图像数据处理的图形一般的定量性的解析作为对象。
背景技术
作为图形一般的计测方法,人们提出了各种各样的方案并一直不断地进行改善。例如,在半导体集成电路的领域中,为了评价半导体的微细图形,人们在实施使用CDSEM(Critical Dimension Scanning ElectronMicroscope,关键尺寸扫描电子显微镜)的尺寸计测。在该尺寸计测的情况下,仅仅求图形的轮廓线上的2点间的距离,要想根据所得到的尺寸计测的结果对图形的形状进行评价,就必须计测图形的多个部位的尺寸,并根据它们的计测结果计算作为图形形状所定义的量。以图25所示的椭圆图形为例对这种情况进行说明。另外,在以下的各个图中,对于相同的部分都赋予同一参考标号而适宜省略其说明。
在图25所示的例子中,分别计测椭圆图形HP50的纵向尺寸a和横向尺寸b,把这些值或根据这些值按照一定的运算规则进行计算的值作为图形输出。运算规则,例如有可用A=πab、e=a/b等给出的椭圆图形的面积或扁平率。在像这样地把1个或几个的量作为图形进行定义的情况下,对于测定者来说,具有易于直觉性地理解图形形状的优点。
但是,若使用上述的图形计测方法,在测定对象的图形的形状不能用一定的数学式表现的情况下,就会存在着不能表现正确的形状的问题。例如,就如图26的图形HP52、HP54那样,虽然分别具有与图25的椭圆图形HP50相同的扁平率e,但是也存在着面积彼此不同的图形。此外,在图25所示的情况下,椭圆图形HP50的短轴和长轴虽然分别与图像的X轴和Y轴方向一致,但是,在并非如此的情况下,也存在着不能用X轴方向、Y轴方向的尺寸计测测定椭圆图形的短径和长径这样的问题。
为了解决这样的问题,在图形直径的尺寸计测中,除去0度、90度方向的测定方向之外,例如对于±45度方向等也必须实施尺寸计测。但是,尽管计测工序变得烦杂起来,图形形状的计测精度却不能像所期待的那样提高工序变得烦杂起来的比率那么大的量。例如,在从0度开始用22.5度的刻度一直到180度为止在8个地方计测直径的尺寸的情况下,计测的工夫虽然变成为8倍,但是结果却变成为把图形形状近似为16角形形状,这样的话,作为一般的孔图形的近似就变成为极其粗糙的计测。此外,还存在着这样的问题:为了对图形形状进行评价,作为等效地表现图形形状的参数对于8个计测值必须分别实施特别检查。
再有,例如要想进行例如实际的半导体的制造工艺中的微细图形评价,比起借助于例如孔图形的直径等数值性地进行记述形状来,在大多数的情况下,仅仅以正常地形成的图形,或邻接的别的孔图形为基准,以其差异的程度为指标表示出来就是必要和充分的。特别是在为了进行图形复制的研究曝光装置的像差的影响的情况下,对与邻接的图形之间的形状差进行评价是重要的。若使用上述的现有的方法,为了计测与邻接的图形之间的形状差,除因要在8个方向上进行计测而产生的计测时间的增加外,还需要2倍的计测时间。
这样的问题,将增加对实施计测的计算机的CPU(中央处理器)的负荷,增大计测管理工夫和计测时间,因而将成为增大形状计测的成本的一个原因。
发明内容
本发明就是鉴于上述事情而发明的,目的在于对于广泛的图形,提供以高速而且高精度计测图形的图形计测方法、使用该图形计测方法的半导体器件的制造方法、程序和计算机可读取的记录媒体以及图形计测装置。
本发明借助于以下的手段解决上述课题。
就是说,倘根据本发明的第1侧面,则可以提供具有如下步骤的图形计测方法:取得包括图像数据在内的多个图形的图形数据的数据取得步骤;对上述图形数据进行处理检测上述图形的轮廓点的坐标的轮廓点检测步骤;在上述图形彼此间组合轮廓点对,对于各个轮廓点对,计算构成各个轮廓点对的上述轮廓点间的距离,和把上述轮廓点彼此间连接起来的直线与任意的轴线之间的角度,制作成本身为所计算的上述轮廓点对的上述距离与上述角度的分布图的距离角度分布图的距离角度分布图制作步骤;根据所制作的上述距离角度分布图,对在上述图形间的形状的关系、上述图形间的尺寸的关系和上述图形间的相对位置关系中的至少之一进行评价的评价步骤。
倘采用上述第1侧面的图形计测方法,由于在上述图形彼此间组合轮廓点对以制作上述距离角度分布图,故可以精度良好而且高速地计测计测对象图形的形状。
在上述图形计测方法的一个实施形态中,上述评价步骤,包括抽取上述距离角度分布图的特征点的特征点抽取步骤,可以根据所抽取的上述特征点,对上述图形间的形状的关系、上述图形间的尺寸的关系和上述图形间的相对位置关系中的至少之一进行评价。
上述评价步骤,理想的是包括作为表现上述图形间的形状的关系、上述图形间的尺寸的关系和上述图形间的相对位置关系中的至少之一的量,计算上述的图形的特定部分间的尺寸的步骤。借助于此,就可以定量地评价图形的形状。
在上述图形计测方法中,上述多个图形,包括计测对象图形,和作为该计测对象图形的评价基准的基准图形,上述距离角度分布图制作步骤,包括对用每一者都含有共同的基准图形的多个图形构成一组的多组的图形来说,对每一组都制作上述距离角度分布图的步骤,上述评价步骤,可以包括根据从所制作的多个上述距离角度分布图抽取的上述特征点,对各组中的上述基准图形与上述计测对象图形间的形状的关系、各组中的上述基准图形与上述计测对象图形间的尺寸的关系和各组中的上述基准图形与上述计测对象图形间的相对位置关系中的至少之一进行评价的步骤。
借助于此,采用对各组中的每一组比较例如上述距离角度分布图的特征点的办法,就可以计测对计测对象图形的基准图形的相对位置偏差。
上述多个图形,包括计测对象图形、和作为该计测对象图形的评价基准的基准图形,上述距离角度分布图制作步骤,是对用每一者都含有共同的基准图形的多个图形构成一组的多组的图形来说,对每一组都制作上述距离角度分布图的步骤,上述评价步骤,可以包括采用在所制作的上述距离角度分布图中的分布区域彼此间进行运算处理的办法,计算上述距离角度分布图的特征量,根据所计算的上述特征量,对各组中的上述基准图形与上述计测对象图形间的形状的关系、各组中的上述基准图形与上述计测对象图形间的尺寸的关系和各组中的上述基准图形与上述计测对象图形间的相对位置关系中的至少之一进行评价的步骤。
借助于此,就可以例如把某一组合的图形当作基准对别的组合的图形进行评价。
此外,根据本发明的第2侧面,则可以提供具备如下步骤的图形计测方法:取得包括图像数据在内的多个图形的图形数据的数据取得步骤;对上述图形数据进行处理检测上述图形的轮廓点的坐标的轮廓点检测步骤;对于上述每一个图形,在上述图形的上述轮廓点彼此间组合轮廓点对,对于各个轮廓点对,计算构成各个轮廓点对的上述轮廓点间的距离,与把上述轮廓点彼此间连接起来的直线和任意的轴线之间的角度,制作成本身为所计算的上述轮廓点对的上述距离与上述角度的分布图的距离角度分布图的距离角度分布图制作步骤;分别抽取上述距离角度分布图的特征点,根据所抽取的上述特征点,对在上述图形间的形状的关系、上述图形间的尺寸的关系和上述图形间的相对位置关系中的至少之一进行评价的评价步骤。
倘采用上述第2侧面的图形计测方法,由于将对上述每一个图形都制作上述距离角度分布图并抽取其特征点,故可以通过上述图形间的相对评价精度良好且高速地计测计测对象图形的形状。
此外,根据本发明的第3侧面,则可以提供具备如下步骤的图形计测方法:取得包括图像数据在内的多个图形的图形数据的数据取得步骤;对上述图形数据进行处理检测上述图形的轮廓点的坐标的轮廓点检测步骤;对于上述每一个图形,在上述图形的上述轮廓点彼此间组合轮廓点对,对于各个轮廓点对,计算构成各个轮廓点对的上述轮廓点间的距离,与把上述轮廓点彼此间连接起来的直线和任意的轴线之间的角度,制作成本身为所计算的上述轮廓点对的上述距离与上述角度的分布图的距离角度分布图的距离角度分布图制作步骤;计算各个距离角度分布图的特征量,并根据所计算的上述特征量,对在上述图形间的形状的关系、上述图形间的尺寸的关系和上述图形间的相对位置关系中的至少之一进行评价的评价步骤。
倘采用上述第3侧面的图形计测方法,由于对上述每一个图形制作上述距离角度分布图并计算其特征量,故可以通过上述图形间的相对评价,精度良好且高速地计测计测对象图形的形状。
在上述图形计测方法中,理想的是:上述多个图形包括将成为计测的对象的计测对象图形,而且还具备从上述多个图形中选择并设定成为上述计测对象图形的评价基准的基准图形的基准图形设定步骤。采用像这样地设定基准图形的办法,就可以借助于与基准图形之间的对比,精度良好且高速地计测图形形状。例如,在作为基准图形设定彼此相邻的图形之中的一个的情况下,就可以定量地评价在这些图形间的形状等的不同。
上述图像数据,包括对合格品的图形得到的图像数据,也可以设定为把上述合格品的图形作为上述基准图形。
如上所述,在把上述合格品的图形作为上述基准图形设定的情况下,就可以精度良好且高速地计测产品的图形形状的良否。
在上述的图形计测方法的一个优选实施形态中,上述多个图形,包括计测对象图形、成为该计测对象图形的评价基准的基准图形,上述基准图形的图像数据,是在取得上述计测对象图形的图形数据之前预先制作成的数据。
上述评价步骤,也可以规定为包括作为上述图形间的形状的关系,根据上述特征点或上述特征量计算表现上述图形间的形状的差异的量的步骤。借助于此,例如,就可以根据基准图形定义对各种各样的计测对象图形合适的参数,而且,可以用这些参数精度良好且高速地计测计测对象图形的形状。
在上述图形计测方法的另一优选实施形态中,上述基准图形的图像数据,是CAD数据或模拟计算结果的数据。这样一来,在把CAD数据作为基准图形的图形数据进行设定的情况下,例如,就可以定量地评价产品对设计数据的畸变。此外,在把模拟计算结果的数据作为基准图形的图形数据进行设定的情况下,例如,采用定量地评价产品对模拟结果的畸变的办法,也可以定量地评价模拟的性能本身。
此外,根据本发明的第4侧面,则可以提供使用上述的图形计测方法的半导体器件的制造方法。
此外,根据本发明的第5和第6侧面,则可以提供使计算机执行上述的图形计测方法的程序和记录有该程序的计算机可读取的记录媒体。
根据本发明的第7侧面,可以提供具备如下装置的图形计测装置:接受含有图像数据的多个图形的图形数据的供给,对上述图形数据进行处理检测上述图形的轮廓点的坐标的轮廓点检测装置;在上述图形的上述轮廓点彼此间组合轮廓点对,对于各个轮廓点对,计算构成各个轮廓点对的上述轮廓点间的距离,与把上述轮廓点彼此间连接起来的直线和任意的轴线之间的角度,制作成本身为所计算的上述轮廓点对的上述距离与上述角度的分布图的距离角度分布图的距离角度分布图制作装置;根据所制作的距离角度分布图,对在上述图形间的形状的关系、上述图形间的尺寸的关系和上述图形间的相对位置关系中的至少之一进行评价的评价装置。
根据本发明的第8侧面,可以提供具备如下装置的图形计测装置:接受包括图像数据在内的多个图形的图形数据的供给,对上述图形数据进行处理检测上述图形的轮廓点的坐标的轮廓点检测装置;对于上述每一个图形,在上述图形的上述轮廓点彼此间组合轮廓点对,对于各个轮廓点对,计算构成各个轮廓点对的上述轮廓点间的距离,与把上述轮廓点彼此间连接起来的直线和任意的轴线之间的角度,制作成本身为所计算的上述轮廓点对的上述距离与上述角度的分布图的距离角度分布图的距离角度分布图制作装置;分别抽取上述距离角度分布图的特征点,根据所抽取的上述特征点,对在上述图形间的形状的关系、上述图形间的尺寸的关系和上述图形间的相对位置关系中的至少之一进行评价的评价装置。
此外,根据本发明的第9侧面,则可以提供具备如下装置的图形计测装置:接受包括图像数据在内的多个图形的图形数据的供给,对上述图形数据进行处理检测上述图形的轮廓点的坐标的轮廓点检测装置;对于上述每一个图形,在上述图形的上述轮廓点彼此间组合轮廓点对,对于各个轮廓点对,计算构成各个轮廓点对的上述轮廓点间的距离,与把上述轮廓点彼此间连接起来的直线和任意的轴线之间的角度,制作成本身为所计算的上述轮廓点对的上述距离与上述角度的分布图的距离角度分布图的距离角度分布图制作装置;计算各个距离角度分布图的特征量,并根据所计算的特征量,对在上述图形间的形状的关系、上述图形间的尺寸的关系和上述图形间的相对位置关系中的至少之一进行评价的评价装置。
上述图像数据,包括用光学设备或电荷束装置得到的数据。
附图说明
图1的框图示出了本发明的图形计测装置的一个实施形态。
图2示出了对于彼此相邻的2个孔图形的一个例子取得的图像。
图3示出了对图2所示的2个孔图形制作成的DAD图。
图4的说明图示出了从图3所示的DAD图抽取来的特征点与实际的图形之间的关系。
图5示出了对在图形形状上存在着大小的差的2个孔图形所取得的图像。
图6示出了对图5所示的2个孔图形制作成的DAD图。
图7示出了沿着图6内的箭头的强度分布。
图8示出了对具有完全相同的形状的2个孔图形所取得的图像。
图9示出了对图8所示的2个孔图形制作成的DAD图。
图10示出了沿着图9内的箭头的强度分布。
图11示出了对于正圆形的基准图形和畸变后的形状的圆图形取得的图像。
图12示出了对图11所示的2个孔图形制作的DAD图。
图13示出了沿着图12内的箭头的强度分布。
图14示出了作为CAD数据预先注册下的矩形形状的基准图形,和配置在其内部中央的圆图形。
图15示出了作为CAD数据预先注册下的矩形形状的基准图形,和配置在从其内部中央偏离开来的场所上的圆图形。
图16(a)示出了在图14所示的矩形图形和圆图形间得到的DAD图,(b)示出了在图15所示的矩形图形和圆图形间得到的DAD图。
图17与各自的DAD图一起示出了基准图形、对基准图形实施了形状变换后的图形。
图18示出了具有彼此不同的直径,而且被配置为构成同心圆的2个圆图形的例子。
图19示出了在图18所示的圆图形间用成对的轮廓点对制作成的DAD图。
图20示出了具有彼此不同的直径,而且被配置为中心不一致的2个圆图形的例子。
图21示出了在图20所示的圆图形间用成对的轮廓点对制作成的DAD图。
图22示出了从图21的分布边界线内的区域中减去图19的分布边界线内的区域后的剩余部分的区域。
图23(a)示出了由设计数据得到的基准图像的一个例子,(b)到(f)示出了根据设计数据制造的产品的具体的图形。
图24分别示出了图23(a)到(f)所示的图形的DAD图。
图25是用来说明现有的技术的图形计测方法的椭圆图形的一个例子。
图26是用来说明现有的技术的图形计测方法的问题点的椭圆图形的另一个例子。
具体实施方式
以下,边参看附图边说明本发明的若干实施形态。在以下的实施形态中,虽然也要对计测半导体的微细图形的情况进行说明,但是,本发明并不限定于该情况,作为图形计测的一般的新的手法可以在各种各样的工业领域被应用。此外,在以下的说明中,作为本身为计测对象的图形的图像数据,虽然适宜举出从CDSEM供给的SEM图像数据的例子进行说明,但是这不过是一个例子,例如,对于由数字照象机或扫描仪等的光学设备取得的图像数据,本发明当然也可以应用。
(A)图形计测装置的一个实施形态
图1的框图示出了本发明的图形计测装置的一个实施形态。同图所示的图形计测装置2,具备工作站(EWS)12、图像处理装置20、存储器16、输出装置18和输入装置14。
存储器16存放已写入了本发明的图形计测方法的算法的接收文件。
工作站12,在本实施形态中,除去构成评价装置,从存储器16中读出接收文件,根据该接收文件对整个装置进行控制,同时,从后边讲述的距离角度分布图(以下,叫做DAD图)抽取与计测目的对应的特征点或特征量等的信息之外,还要执行后边讲述的种种的运算处理。此外,工作站12,在本实施形态中,还构成基准图形设定装置,根据上述的接收文件或通过后边讲述的输入装置14的操作者的指定等,设定成为计测对象图形的评价基准的基准图形。输出装置18,用显示器等与用工作站12抽取的上述特征点或特征量一起显示通过工作站12从图形计测装置20供给的DAD图等。另外,在本实施形态中,虽然作成为用输出装置18显示DAD图,但是DAD图等仅仅限于把这些信息存放在后述的图形计测装置20的图像存储器28内即可,而没有特别必要进行显示。输入装置14,是键盘或鼠标等的输入装置。
图形计测装置20,包括CPU22、图像处理部分24、图像存储器26和图像存储器28。
图像处理部分24,在本实施形态中,构成轮廓点检测装置和距离角度分布图制作装置,例如接受从CDSEM或光学设备(未画出来)供给的图像数据进行DAD图的制作等的后述的图像处理。图像存储器28,具有多个存储区,借助于图像存储器控制部分26的控制,分别把计测对象图形或后述的将成为基准图像的合格品图形的图像数据、将成为基准图像的CAD数据或模拟结果的图形数据以及DAD图的数据存放到不同的存储区内。图像存储器控制部分26,对于后述的每一个轮廓点对,都根据轮廓点间距离,和对把构成轮廓点对的轮廓点彼此间连接起来的直线的X轴方向的角度,构成为排列数据,然后再给各DAD图的数据附加上存储器地址。
作为本发明的图形计测方法的实施形态,边参看附图边对图1所示的图形计测装置2的工作进行说明。
(B)图形计测方法的实施形态
(1)实施形态1
以计测图2所示的彼此相邻的2个孔图形的情况为例,对本发明的图形计测方法的实施形态1进行说明。
首先,向图形计测装置2的图像处理部分24供给图2所述的孔图形HP2、HP4的图像数据。其次,根据通过工作站12的接收文件的设定把任何一个孔图形选做基准图形。在本实施形态中,例如,把纸面左侧的孔图形HP2决定为基准图形,把纸面右侧的孔图形HP4决定为计测对象图形。另外,作为基准图形选择哪一个图形都可,例如,当然也可以把孔图形HP4选做基准图形。基准图形的设定,可以规定为在进行了由输出装置18的画面显示之后,操作者从输入装置14选择输入,并由工作站12根据该输入进行设定。这些点,在后述的各个实施形态中也都是同样的。但是,在本实施形态中,说起来并不需要拘泥于基准图形的选定。
其次,图像计测装置20,对于各个图形分别检测构成轮廓线的轮廓点的坐标,在孔图形HP2和HP4之间取轮廓点彼此间的所有的组合,计算各个组合中的孔图形HP2的轮廓点与孔图形HP4的轮廓点之间的距离,和对把这些轮廓点连接起来的直线的任意的轴线、例如,对X轴的角度,制作成距离角度分布图(以下,叫做DAD图),通过图像存储器控制部分26存放到图像存储器28内,同时,还向工作站12供给。至于DAD图的详细的制作方法,请参看特愿2001-89731号。
图3示出了图2所示的对于孔图形HP2和HP4制作成的DAD图。图3虽然用工作站12在借助于显示装置18在未画出来的显示器上进行显示的形态下示出了DAD图,但是,从实用上说没有必要对于计测者明示该DAD图,DAD图的数据,如上所述,可借助于图像存储器控制部分26送往图像计测装置20的图像存储器28内进行展开。
其次,工作站12从所制作的DAD图中抽取特征点,从该特征点解析输出表明2个孔图形HP2和HP4之间的相对位置关系和这些孔图形间的形状的差异的指标。在本实施形态中,作为特征点,如图3所示,可以抽取A、B、B’、C、D、D’。特征点A,在DAD图上的分布点(轮廓点对)之中,是其距离成分(以下,简称为‘d成分’)取最小值的点,特征点B、B’,是在DAD图上d成分成为极大值的点。此外,特征点C,是DAD图上的最大强度点,而特征点D、D’,是在DAD图内的θ>0和θ<0的各个区域中,角度成分(以下,简称为‘θ成分’)的绝对值成为最大值的点。
图4的说明图示出了特征点A、B、B’、C、D、D’与实际的图形之间的关系。如同图所示,特征点A的d成分,在实际图形中,与2个孔图形间的最小距离对应。特征点B、B’的各个d成分,分别与2个孔图形间的最大距离和以之为准的距离对应,这些距离,成为表明2个孔图形的形状的差异的指标。此外,DAD图上的特征点C的d成分,与计测对象图形HP4对基准图形HP2的相对位置,就是说所谓的步距对应。此外,DAD图上的特征点D、D’的各个θ成分θD、θD′,若设逆时针旋转为正方向,则分别在对2个孔图形所共同的2个切线与X轴之间所构成的夹角对应。
工作站12,根据这些特征点A、B、B’、C、D、D’,计算2个孔图形HP2和HP4间的最小距离、步距以及2个孔图形所共同的2条切线的交叉角度,作为表明2个图形间的相对位置关系的指标输出,而且,计算2个孔图形HP2和HP4间的最大距离和以之为准的距离,作为表现这些孔图形间的形状的差异的指标输出。
如上所述,倘采用本实施形态的图形计测方法,则可以简单而且以高精度定量地测定表明2个图形间的相对位置关系的指标和表现这些图形间的形状的差异的指标。特别是在这些指标之中测定孔图形的步距在以往是非常困难的,但是,倘采用本实施形态的图形计测方法,则可以简单且高精度地进行计测。再有,如果例如作为上述的任意的轴线设定沿着配置2个孔图形时的设计上的方向的线,究竟是否已如设计的方向那样地配置了2个孔图形,在未进行如设计方向那样地行配置的情况下,究竟从所设计的方向向哪一个方向移位配置,这也可以根据DAD图上的特征点C的θ成分或DAD图上的特征点D、D’的各个θ成分θD、θD′严密地进行计算。此外,2个孔图形共同的切线的交叉角度的测定,若使用现有的方法则是非常烦杂的计算,但是若使用本实施形态,则就连这也可以极其简单且高精度地进行测定。
如上所述,倘采用本实施形态,则可以以低价格迅速且高精度地测定以往由于需要非常长的计测时间故计测成本高CPU的负担也大的2个图形间的形状差或从所希望的相对位置关系求解的位置偏差量。
(2)实施形态2
在以下的实施形态2到7中,把‘图形形状’这个术语定义为包括图形的大小和形状的意义。
在上述的实施形态1中,虽然是以左右的图形形状没有大小的差的情况为例进行的说明,但是,在本实施形态中,举出的是彼此相邻的左右的图形形状存在着大的差异的情况。
对于图5所述的2个孔图形HP6和HP8来说,如设纸面右侧的孔图形HP8为基准图形,则纸面左侧的计测对象图形HP6比基准图形HP8大。在本实施形态中,为了便于理解,虽然举出的是2个孔图形HP6和HP8都是正圆图形,彼此处于相似的关系的图形的例子进行说明,但是,就如要在以下说明的实施形态3中所说的那样,即便是以除去大小以外形状也发生了变化的情况为例也可以得到同样的结果。
图形计测装置2的图像处理部分24,接受2个孔图形HP6和HP8的图像的供给,在图形HP6和HP8彼此间制作DAD图。图6对于图5所示的孔图形HP6、HP8示出了用与上述的实施形态1同样的步骤得到的DAD图。在这里,在图6所示的DAD图中,请着眼于在中央的部分处空着的孔。该空着的孔起因于孔图形HP6和HP8之间的大小的不同。图7示出了沿着图6中的箭头AR2的强度分布。由于在本实施形态中以理想的正圆为例进行说明,故分布的孔的d轴方向的直径,与孔图形HP6的直径和孔图形HP8的直径之差相等。
作为参考例图8示出了左右的孔图形具有完全相同的形状的情况。图9示出了示出了对于这些孔图形HP10、HP12制作成的DAD图,图10示出了沿着图9的箭头AR4的强度分布。孔图形HP10、HP12的DAD图,如图10所示,在其中央分布强度变成为极大,也是极大值的最大值,就如在实施形态1中上述的那样,与孔图形HP10、HP12间的步距的大小(d成分)和步距的方向(θ成分)对应。
如上所述,倘采用本实施形态,则可以迅速且简单地取得表明2个孔图形间的大小的差异的量。
在本实施形态中,使2个孔图形分别变成为另一个的图形,以这些图形中的任何一者为基准图形,以另一图形为计测对象图形说明评价其形状的方法,但是,作为除此之外的形态,也可以作成为把左右的2个孔图形看作是单一的图形来评价其左右对称性。
(3)实施形态3
本实施形态,对上述的实施形态2进行扩张,以便使得作为计测对象图形可以在更为现实的图形中应用。
图11示出了对于正圆图形HP14和随机地畸变的圆图形HP16所取得的图像。在这里圆图形HP16,例如是作为产品实际上制造的计测对象图形,正圆图形HP14,例如是合格品的图形,是被工作站12设定为基准图形的图形。
图12示出了用图像处理部分24制作成的、图形HP14、HP16彼此间的DAD图。如同图所示,在作为轮廓点对含有畸变的圆图形的轮廓点的情况下,分布的边界对于d轴将变成为非对称,由此可以判断在2个孔图形的形状上是否存在不同点。图13是沿着图12内的箭头AR6的强度分布图。即便是根据与图10之间的对比,也可以知道在图13中极大点附近的强度分布已钝化,在该点处已出现了计测对象图形HP16的畸变。工作站12,计算例如DAD图的分布边界的长度或分布边界内的面积等,使这些数值作为计测对象图形HP16的定量的形状指标输出。说得更为具体点,作为记述形状的定量的计测量,可以定义例如图13的极大点的半值宽度。
(4)实施形态4
在实施形态1和2中,说明的是基准图形和计测对象图形含于同一图像内的情况,在本实施形态中,与这种情况不同,要说明的是把基准图形作为另一个的数据预先存放在存储器16内的情况。
图14和图15,示出了本身为计测对象的圆图形HP18和作为CAD数据预先存放在存储器16中的矩形形状的基准图形RP2。作为CAD数据示出的图形RP2,在例如半导体器件的制造领域中,既可以是在与计测对象图形同一层上形成的图形,也可以是在不同的层上形成的图形。在是在不同的层上形成的图形的情况下,例如,在是处于不可见的下层上的图形或是此后要加工的上层的图形的情况下,例如即便是使用电子束也不可能取得其图形的图像。为此,计测对象图形与CAD数据的图形的位置对准是困难的。在这里,前提就变成为可以在计测的前阶段,执行低倍,就是说,可以在更广的范围内取得图像的特征性的可见图形,和可用CAD数据表示的图形之间的位置对准。
图14示出了在矩形图形RP2的内部中央配置有圆图形HP18的情况,图15示出了虽然是在矩形图形RP2的内部但是却从其中央偏离开来的场所处配置圆图形HP18的情况,图16示出了在这些矩形图形RP2和圆图形HP18间使轮廓点形成对的情况下的DAD图。这些DAD图,可以借助于图像处理部分24对通过工作站12从存储器16供给的矩形图形RP2的CAD数据和通过图像存储器控制部分26从图像存储器28供给的圆图形HP18的图像数据进行处理的办法制作。图16(a)示出了在图14所示的矩形图形RP2和圆图形HP18彼此间得到的DAD图,图16(b)示出了在图15所示的矩形图形RP2和圆图形HP18彼此间得到的DAD图。可以根据这些DAD图间的不同检测对圆图形HP18的CAD数据图形的相对位置偏差。例如,图16(b)的特征点E和F的d成分分别与圆图形HP18和CAD数据图形RP2的内周的Y轴方向的距离(图15的E)和X轴方向的距离(图15的F)对应。工作站12,把特征点E、F的d成分定义为表示从CAD数据图形到计测对象图形为止的距离的、计测对象图形的图形形状的指标。
(5)实施形态5
在上述的实施形态中,采用在多个图形间、特别是基准图形和计测对象图形之间形成轮廓点对的办法制作DAD图,在本实施形态中,则对用基准图形和计测对象图形分别单独地制作DAD图,在所制作的多个DAD图间对特征点·特征量进行比较的图形计测方法进行说明。
图17与各自的DAD图一起示出了基准图形、对该基准图形实施了形状变化后的图形。在同图中,(a)示出了本身为基准图形的矩形图形SP2,(b)示出了使矩形图形SP2向纸面右侧倾斜20度的计测对象图形SP4,(c)示出了对矩形图形SP2使宽度展宽10%的计测对象图形SP6,(d)示出了使矩形图形SP2向纸面的右上方移位10%后的计测对象图形SP8。此外,图17的(e)到(h)是分别对(a)到(d)所示的各个图形用图形计测装置20的图像处理部分24制作成的DAD图。
在本实施形态中,工作站12在各个DAD图中作为特征点抽取d轴方向的极大值。这些极大值分别与在(a)到(d)所示的各个图形中彼此交叉的2条对角线的长度及其角度对应。例如,在(e)所示的DAD图中,在圆框G和H内所示的的2个极大值,其d成分表示基准图形SP2的各条对角线的长度,此外,其θ成分,表示如把各个图形SP2到SP8的轴线设为在(a)到(d)中所示的X轴,则基准图形SP2的各条对角线分别表示与X轴方向之间的夹角。因此,采用先用工作站12从基准图形SP2的DAD图求2个极大点的各坐标(d成分、θ成分),其次,求在计测对象图形的DAD图中与这些极大点对应的2个极大点的坐标,使这些极大点的坐标成分相互比较的办法,就可以检测图形的畸变或与基准图形的差异。
借助于与用现有的技术进行直接计测的方法进行比较说明本实施形态的图形计测方法的优点。倘采用现有的技术,特别是即便是计测对象图形是在本实施形态中所示的整齐的图形的情况下,例如,也必须对仅仅畸变任意的角度的四角形的各个顶点进行识别,并借助于这些的位置坐标计算对角线的长度。倘采用本实施形态,通过取得DAD图上d轴方向的极大点的坐标,则无须执行以往那样的烦杂的处理就可以用远为短的计算时间求得对角线的长度或角度,而且,还可以远为减轻CPU22的负荷。
此外,倘采用本实施形态的图形计测方法,则不论在所取得的图像的画面内计测对象图形位于什么位置上,只要是同一图形,就必然会得到同一DAD图。就是说,当进行形状的测定时,与图形的平行移动有关的信息被丢掉。例如,在半导体的制造领域中,在用CDSEM等计测用曝光装置形成的图形的情况下,出于检查装置的位置产生精度的限制,在所取得的画面内的图形的位置上常常会发生参差。在本实施形态的图形计测方法中,完全不会受这样的参差的影响。此外,即便计测的对象是动图像而不是静止图像,此外,即便是边使形状变化边在画面内自由地平行移动下去的图形,只要可以在该动画的1个帧内制作成DAD图,就可以瞬时地测定对象图形的形状而与静止图像没有任何不同。
(6)实施形态6
本实施形态的特征,在于这一点:作为表现计测对象图形对基准图形的相对位置关系和形状的差异的特征量,使用DAD图的面积。一般地说,在数字图像处理技术的领域中,面积被定义为对象区域内的总像素数。但是,在本实施形态中,也可以不使用总像素数,而代之以使用在区域内存在的分布点数或给之加上次数的加权的轮廓点对的个数。
图18示出了具有彼此不同的直径,而且被配置为构成同心圆的2个圆图形HP22和HP24的例子。图19示出了借助于图像计测装置24,在这些圆图形间用成对的轮廓点对制作成的DAD图。图19中的标号BDN2,表式DAD图中的分布的边界线,被该边界线BDR2围起来的矩形区域与图18所示的一组的图形等效。
图20示出了在图18所示的图形之中借助于使圆图形HP22的中心偏离的办法被配置为使得中心与外侧的圆图形HP24不一致的一组的图形。图21示出了对图20所示的一组图形制作成的DAD图。在这里,如果从用图21中的分布的边界线BDR4围起来的区域减去用图19的BDR2围起来的区域,则就会剩下图22所示的区域TR21-19。得到这样的区域的差的处理,说的更具体点,可以采用图像计测装置24使各个DAD图的分布区域内的全部像素都具有1以执行2值化,工作站12在这些已2值化的2个图像间执行图像减法处理的办法实现。图22所示的区域TR21-19的面积,表示图18的图形和图20的图形之间的差异,采用计算图22所示的区域TR21-19的面积的办法,就可以以图18的一组的图形为基准对图20的一组的图形形状进行评价。只要减法运算的结果中残存的区域的面积为0,则结果就变成为2组的图形彼此一致。在本实施形态的情况下,由于在图21的分布区域内含有图19的分布区域,故虽然结果变成为其差都具有正的值,但是,在取决于所取得的区域的差的结果,发生了负的值(-)的情况下,既可以取其绝对值,也可以向每一者输出或显示具有正的值的面积(像素)和具有负的值的面积(像素)这么2个值。
(7)实施形态7
本实施形态的图形计测方法的特征在于对2个以上的图形进行比较评价这些图形彼此间的相似度这一点。图23示出了成为这样的评价对象的多个图形的例子。同图中的(a)示出了由设计数据得到的基准图形OP,(b)到(f)分别示出了根据设计数据制造的产品的图形TP2到TP12。另外,在这里。‘产品’包括半导体器件,但是并不限定于此,请理解为表现一般产品的含义。
图24(a)到(f)分别示出了对于图23(a)到(f)所示的各个图形由图像处理部分24制作成的DAD图。工作站12采用在这些DAD图彼此间计算2维相关值的办法评价原来的图形彼此的相似度。设以图24(a)的DAD图为基准的图24(b)到(f)的2维相关值为R在图23的各个图形中进行了图示。在图23中,与各个2维相关值R一起对各个图形进行比较后得知,随着产品的形状从设计数据不断畸变下去,R的值从1开始逐渐变小。在这里,为了对从设计数据的畸变进行监视,例如把R=0.7定为阈值进行选择后预先存放在存储器16内的接收文件内,工作站12把阈值以下的图形判定为不合格品,这样,就可以进行产品的容易而且迅速的形状检查。在图23所示的例子中,(a)如设计数据那样地制造的产品自不待言可以被判断为合格品,(b)和(c)所示的图形TP2、TP4可以被判断为合格品,分别在(d)到(f)所示的图形TP8、TP10、TP12则可以被判断为不合格品。在本实施形态中,计测对象物的形状本身虽然不能详细地把握,但是,却可以定量地而且高速地评价产品的形状的偏离设计图形的畸变度。
此外,与把设计数据设定为基准图形,定量地评价产品对设计数据的畸变的做法相反,也可以采用把模拟的结果设定为基准图形,定量地评价产品对模拟结果的畸变的办法,定量地评价模拟的性能本身。
在在DAD图间计算相关值的情况下,例如,也可以借助于图像处理部分24执行DAD图的标准化处理。就是说,把在DAD图内表示轮廓点对的点的总数规定为例如1000个,在在DAD图中存在着超过该个数的数量的轮廓点对的点的情况下,就可以采用随机地对之进行抽掉的办法制作成总是用恒定个数的轮廓点对构成的DAD图。通常,DAD图虽然由轮廓点对大大超过1000个的点形成,但是,假定点的个数在1000个以下的情况下,工作站12就借助于例如报警信息等通过输出装置18,把不能进行标准化的情况告诉计测者。在该情况下,计测者既可以减小阈值以再次执行标准化处理,也可以预先把这样的步骤组装到接收文件内,含于图像处理内自动地执行。另外,也可以按一定的规则而不是随机地抽掉点。例如,也可以从点的密度低的地方开始依次抽掉,采用进行用这样的规则实施的标准化的办法,就可以进一步强调DAD图的强度分布。
不使用DAD图而用实际图像直接计算2维的相关当然也是可能的,但是,由于其值大大依赖于图形的位置,故不会成为具有实用性的值。倘采用本实施形态,则可以计算出各个图形间的相关值而不会归因于使用DAD图的图形计测方法而依赖于图像内的图形的位置。
(C)半导体器件的制造方法
由于在半导体器件的制造中可以采用上述图形计测方法,高速·高精度而且定量地评价·计测半导体微细图形的形状,故除去可以缩短TAT(Turn Around Time,周转时间)之外,还可以进一步提高产品的成品率。
(D)程序和记录媒体
上述的图形计测方法的一连串的步骤,也可以组装到程序内使可进行图像数据处理的计算机读入进来后执行。借助于此,就可以用通用计算机实现本发明的图形计测方法。此外,作为使计算机执行上述的图形计测方法的一连串的步骤的程序,也可以收纳于软盘或CD-ROM等的记录媒体中,使计算机读入进来后执行。借助于此,就可以用通用计算机实现本发明的图形计测方法。记录媒体并不限定于磁盘或光盘等可携带的记录媒体,也可以是硬盘或存储器等的固定式的记录媒体。此外,也可以通过互连网等的通信线路(包括无线通信)颁布已组装有上述的图形计测方法的一连串的步骤的程序。再有,也可以在使已组装有上述的图形计测方法的一连串的步骤的程序加密化,或者加以调制,或进行压缩的状态下,通过互连网等的有线线路或无线线路,或者收纳于记录媒体中后进行颁布。
就如在以上所详述的那样,本发明具有以下的效果。
就是说,倘采用本发明,则可以以高的精度而且高速地测定图形的形状。此外,在作为基准图形设定CAD数据或合格品的图形的情况下,可以以高的精度而且高速地评价产品的图形形状的良否。再有,在作为基准图形使用模拟结果的情况下,可以根据产品的图形形状定量地评价模拟的性能。
Claims (25)
1.一种图形计测方法,具有如下步骤:
取得包括图像数据的多个图形的图形数据的数据取得步骤;
对上述图形数据进行处理检测上述图形的轮廓点的坐标的轮廓点检测步骤;
在上述图形彼此间组合轮廓点对,对于各个轮廓点对,计算构成各个轮廓点对的上述轮廓点间的距离,和把上述轮廓点彼此间连接起来的直线与任意的轴线之间的角度,制作所计算出的上述轮廓点对的上述距离与上述角度的分布图的距离角度分布图制作步骤;
根据所制作的距离角度分布图,对在上述图形间的形状的关系、上述图形间的尺寸的关系和上述图形间的相对位置关系中的至少之一进行评价的评价步骤。
2.根据权利要求1所述的图形计测方法,其特征在于:上述评价步骤,包括抽取上述距离角度分布图的特征点的特征点抽取步骤,
根据所抽取的上述特征点,对上述图形间的形状的关系、上述图形间的尺寸的关系和上述图形间的相对位置的关系中的至少之一进行评价。
3.根据权利要求1所述的图形计测方法,其特征在于:上述评价步骤,包括作为表现上述图形间的形状的关系、上述图形间的尺寸的关系和上述图形间的相对位置关系中的至少之一的量,计算上述的图形的特定部分间的尺寸的步骤。
4.根据权利要求2所述的图形计测方法,其特征在于:
上述多个图形,包括计测对象图形,和作为该计测对象图形的评价基准的基准图形,
上述距离角度分布图制作步骤,包括对于用每一者都含有共同的基准图形的多个图形构成一组的多组的图形,对每一组制作上述距离角度分布图的步骤,
上述评价步骤,包括根据从所制作的多个上述距离角度分布图抽取的上述特征点,对各组中的上述基准图形与上述计测对象图形的形状的关系、各组中的上述基准图形与上述计测对象图形的尺寸的关系和各组中的上述基准图形与上述计测对象图形的相对位置关系中的至少之一进行评价的步骤。
5.根据权利要求1所述的图形计测方法,其特征在于:
上述多个图形,包括计测对象图形、和作为该计测对象图形的评价基准的基准图形,
上述距离角度分布图制作步骤中,对于多组的图形的每一组制作上述距离角度分布图,其中,该多组的图形以分别含有共同的基准图形的多个图形为一组而构成,
上述评价步骤,包括通过在所制作的上述距离角度分布图中的分布区域彼此间进行运算处理,计算上述距离角度分布图的特征量,根据所计算的上述特征量,对各组中的上述基准图形与上述计测对象图形的形状的关系、各组中的上述基准图形与上述计测对象图形的尺寸的关系和各组中的上述基准图形与上述计测对象图形的相对位置关系中的至少之一进行评价的步骤。
6.一种图形计测方法,具备如下步骤:
取得包括图像数据的多个图形的图形数据的数据取得步骤;
对上述图形数据进行处理检测上述图形的轮廓点的坐标的轮廓点检测步骤;
对于上述每一个图形,在上述图形的上述轮廓点彼此间组合轮廓点对,对于各个轮廓点对,计算构成各个轮廓点对的上述轮廓点间的距离,和把上述轮廓点彼此间连接起来的直线与任意的轴线之间的角度,制作所计算的上述轮廓点对的上述距离与上述角度的分布图的距离角度分布图制作步骤;
分别抽取上述距离角度分布图的特征点,根据所抽取的上述特征点,对在上述图形间的形状的关系、上述图形间的尺寸的关系和上述图形间的相对位置关系中的至少之一进行评价的评价步骤。
7.一种图形计测方法,具备如下步骤:
取得包括图像数据的多个图形的图形数据的数据取得步骤;
对上述图形数据进行处理检测上述图形的轮廓点的坐标的轮廓点检测步骤;
对于上述每一个图形,在上述图形的上述轮廓点彼此间组合轮廓点对,对于各个轮廓点对,计算构成各个轮廓点对的上述轮廓点间的距离,和把上述轮廓点彼此间连接起来的直线与任意的轴线之间的角度,制作所计算的上述轮廓点对的上述距离与上述角度的分布图的距离角度分布图制作步骤;
计算各个距离角度分布图的特征量,并根据所计算的特征量,对在上述图形间的形状的关系、上述图形间的尺寸的关系和上述图形间的相对位置关系中的至少之一进行评价的评价步骤。
8.根据权利要求1到3、6和7中的任何一项所述的图形计测方法,
其中上述多个图形包括成为计测的对象的计测对象图形,
还具备从上述多个图形中选择并设定成为上述计测对象图形的评价基准的基准图形的基准图形设定步骤。
9.根据权利要求8所述的图形计测方法,
其中上述图像数据,包括对合格品的图形得到的图像数据,
把上述合格品的图形设定为上述基准图形。
10.根据权利要求1到3、6和7中的任何一项所述的图形计测方法,
其中上述多个图形,包括计测对象图形、和成为该计测对象图形的评价基准的基准图形,
上述基准图形的图像数据,是在取得上述计测对象图形的图形数据之前预先制作成的数据。
11.根据权利要求2到7中的任何一项所述的图形计测方法,其特征在于:
上述评价步骤,包括作为上述图形间的形状的关系,根据上述特征点或上述特征量计算表现上述图形间的形状的差异的量的步骤。
12.根据权利要求4到7中的任何一项所述的图形计测方法,其中
上述基准图形的图形数据,是CAD数据或模拟计算结果的数据。
13.一种半导体器件的制造方法,使用权利要求1到7中的任何一项所述的图形计测方法。
14.一种图形计测装置,具备如下装置:
接受含有图像数据的多个图形的图形数据的供给,对上述图形数据进行处理检测上述图形的轮廓点的坐标的轮廓点检测装置;
在上述图形彼此间组合轮廓点对,对于各个轮廓点对,计算构成各个轮廓点对的上述轮廓点间的距离,和把上述轮廓点彼此间连接起来的直线与任意的轴线之间的角度,制作所计算的上述轮廓点对的上述距离与上述角度的分布图的距离角度分布图制作装置;
根据所制作的距离角度分布图,对在上述图形间的形状的关系、上述图形间的尺寸的关系和上述图形间的相对位置关系中的至少之一进行评价的评价装置。
15.根据权利要求14所述的图形计测装置,其特征在于:上述评价装置,抽取上述距离角度分布图的特征点,根据所抽取的上述特征点,对上述图形间的形状的关系、上述图形间的尺寸的关系和上述图形间的相对位置关系中的至少之一进行评价。
16.根据权利要求14所述的图形计测装置,其特征在于:上述评价装置,作为表现上述图形间的形状的关系、上述图形间的尺寸的关系和上述图形间的相对位置关系中的至少之一的量,计算上述图形的特定部分间的尺寸。
17.根据权利要求15所述的图形计测装置,其特征在于:
上述多个图形,包括计测对象图形,和作为该计测对象图形的评价基准的基准图形,
上述距离角度分布图制作装置,包括对用每一者含有共同的基准图形的多个图形构成一组的多组的图形,对每一组制作上述距离角度分布图,
上述评价装置,根据从所制作的多个上述距离角度分布图抽取的上述特征点,对各组中的上述基准图形与上述计测对象图形的形状的关系、各组中的上述基准图形与上述计测对象图形的尺寸的关系和各组中的上述基准图形与上述计测对象图形的相对位置关系中的至少之一进行评价。
18.根据权利要求14所述的图形计测装置,其特征在于:
上述多个图形,包括计测对象图形、和作为该计测对象图形的评价基准的基准图形,
上述距离角度分布图制作装置,是对用每一者含有共同的基准图形的多个图形构成一组的多组的图形,对每一组制作上述距离角度分布图,
上述评价装置,通过在所制作的上述距离角度分布图中的分布区域彼此间进行运算处理,计算上述距离角度分布图的特征量,根据所计算的上述特征量,对各组中的上述基准图形与上述计测对象图形的形状的关系、各组中的上述基准图形与上述计测对象图形的尺寸的关系和各组中的上述基准图形与上述计测对象图形的相对位置关系中的至少之一进行评价。
19.一种图形计测装置,具备如下装置:
接受包括图像数据在内的多个图形的图形数据的供给,对上述图形数据进行处理检测上述图形的轮廓点的坐标的轮廓点检测装置;
对于上述每一个图形,在上述图形的上述轮廓点彼此间组合轮廓点对,对于各个轮廓点对,计算构成各个轮廓点对的上述轮廓点间的距离,和把上述轮廓点彼此间连接起来的直线与任意的轴线之间的角度,制作所计算的上述轮廓点对的上述距离与上述角度的分布图的距离角度分布图制作装置;
分别抽取上述距离角度分布图的特征点,根据所抽取的上述特征点,对在上述图形间的形状的关系、上述图形间的尺寸的关系和上述图形间的相对位置关系中的至少之一进行评价的评价装置。
20.一种图形计测装置,具备如下装置:
接受包括图像数据在内的多个图形的图形数据的供给,对上述图形数据进行处理检测上述图形的轮廓点的坐标的轮廓点检测装置;
对于上述每一个图形,在上述图形的上述轮廓点彼此间组合轮廓点对,对于各个轮廓点对,计算构成各个轮廓点对的上述轮廓点间的距离,和把上述轮廓点彼此间连接起来的直线和任意的轴线之间的角度,制作所计算的上述轮廓点对的上述距离与上述角度的分布图的距离角度分布图制作装置;
计算各个距离角度分布图的特征量,并根据所计算的上述特征量,对在上述图形间的形状的关系、上述图形间的尺寸的关系和上述图形间的相对位置关系中的至少之一进行评价的评价装置。
21.根据权利要求14到16、19和20中的任何一项所述的图形计测装置,
其中上述多个图形包括成为计测的对象的计测对象图形,
还具备从上述多个图形中选择并设定成为上述计测对象图形的评价基准的基准图形的基准图形设定装置。
22.根据权利要求21所述的图形计测装置,其中上述图像数据,包括对合格品的图形得到的图像数据,
把上述合格品的图形设定为上述基准图形。
23.根据权利要求14到16、19和20中的任何一项所述的图形计测装置,
其中上述多个图形,包括计测对象图形、和成为该计测对象图形的评价基准的基准图形,
上述基准图形的图形数据,是在取得上述计测对象图形的图像数据之前预先制作成的数据。
24.根据权利要求15到20中的任何一项所述的图形计测装置,其特征在于:
上述评价装置,作为上述图形间的形状的关系,根据上述特征点或上述特征量计算表现上述图形间的形状的差异的量。
25.根据权利要求17到20中的任何一项所述的图形计测装置,其中
上述基准图形的图形数据,是CAD数据或模拟计算结果的数据。
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