DE3887810T2

DE3887810T2 - Verfahren zur Bildherstellung durch Verwendung der vom Objekt emittierten Sekundärelektronen.

Info

Publication number: DE3887810T2
Application number: DE3887810T
Authority: DE
Inventors: Fumio Komatsu
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-10-14
Filing date: 1988-10-14
Publication date: 1994-07-14
Anticipated expiration: 2008-10-15
Also published as: US4894540A; EP0312082B1; KR890007052A; KR920002370B1; JPH01102841A; EP0312082A2; EP0312082A3; JPH0550094B2; DE3887810D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Bildherstellungsverfahren und insbesondere ein Bildherstellungsverfahren, bei dem mit einem Rasterelektronenmikroskop ein Elektronenstrahl auf ein Objekt gestrahlt wird und sekundäre Elektronen von dem Objekt zur Herstellung eines Bildes des Objektes verwendet werden.

Stand der Technik

Beim Messen einer Struktur einer integrierten Halbleiterschaltung wird ein Bild der Struktur unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops (im folgenden als SEM bezeichnet) hergestellt. Es ist bekannt, daß verschiedene Rauscharten während der Herstellung eines Bildes mit einem SEM erzeugt werden, so daß das Bild mit Rauschkomponenten überlagert ist. Derartige Rauschkomponenten umfassen Verteilungsrauschkomponenten eines Primärstrahls von dem SEM und Rauschkomponenten, die während der Emission von sekundären Elektronen erzeugt werden. Die ersten Rauschkomponenten werden erzeugt, da Bruchteile eines von einer Kathode emittierten und innerhalb der Spalte eines SEM laufenden Elektronenstrahls mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit von einer Zwischenöffnung abgefangen werden, bevor sie die Oberfläche eines Objektes erreichen. Die letzteren Rauschkomponenten werden erzeugt, da das physikalische Phänomen der sekundären Elektronenemission im wesentlichen ein Phänomen ist, welches statistisch auftritt. Andere Rauschkomponenten können von Komponenten wie beispielsweise einem Photomultiplizierer, einem A/D-Wandler und ähnlichen Bauteilen in dem Meßsystem erzeugt werden.
Um ein Bild herzustellen, welches für derartige Rauschkomponenten nicht anfällig ist, sind die folgenden Verfahren bis jetzt verwendet worden:
(1) Beseitigen von Hochfrequenz-Rauschkomponenten eines Bildes mittels eines Tiefpaßfilters;
(2) mehrmaliges Abtasten eines Objektes unter Verwendung eines Additions- und Mittelungsprozesses;
(3) Glätten eines Bildes mit Verarbeitung durch ein räumliches Filter;
(4) Verwenden eines Medianwertes von Bildpunktintensitäten eines Bildes innerhalb eines vorgegebenen Gebiets durch eine Median-Filterverarbeitung; und
(5) Durchführen einer Frequenzanalyse eines Bildes durch eine schnelle Fourier-Transformation.
Zur Herstellung eines klaren Bildes können mit den obigen Verfahren Rauschkomponenten wegen der folgenden Gründe nicht ausreichend beseitigt werden:
Zur Bildung eines klaren Bildes können mit den obigen Verfahren Rauschkomponenten wegen der folgenden Gründe nicht ausreichend beseitigt werden:
(1) Zunächst bringt das Verfahren der Verwendung eines Tiefpaßfilters ein Problem mit sich, nämlich daß es sehr schwierig ist, eine optimale Grenzfrequenz einzustellen. Die Frequenz von Rauschkomponenten auf einem SEM-Bild verändert sich von Objekt zu Objekt. Da eine integrierte Halbleiterschaltung eine Vielzahl von Bildobjekten aufweist, ist es sehr schwierig für alle Bildobjekte eine optimale Grenzfrequenz einzustellen.
(2) Mit einem herkömmlichen Verfahren unter Verwendung einer Additions- und Mittelungsverarbeitung ist eine geeignete Rauschbeseitigung für den Fall nicht möglich, bei dem Rauschkomponenten kontinuierlich bei einer bestimmten festen Frequenz erzeugt werden.
(3) Das Glättungsverfahren bringt das Problem mit sich, daß die Bildqualität nach der Glättung von den Werten der räumlichen Filtermatrix abhängt und die quantitative Auswertung eines Bildes beeinflußt wird. Es weist außerdem das Problem auf, daß der Kontrast eines Bildes verkleinert wird.
(4) Das Verfahren unter Verwendung einer Medianfilterverarbeitung ist als eine Technik verwendet worden, um Informationen an der Strukturkante zu erhalten. Dieses Verfahren ist nicht so effektiv für ein Bildherstellungssystem, bei den Informationen, deren Dimensionen im wesentlichen die gleichen sind wie der Strahldurchmesser des SEM, auf Rauschkomponenten überlagert sind.
(5) Eine Fourier-Transformation kann Rauschkomponenten ausreichend beseitigen. Jedoch ist ein derzeit zur Bildverarbeitung verfügbarer Prozessor nicht so schnell, daß er eine Fourier-Transformation zufriedenstellend durchführt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bildherstellungsverfahren vorzusehen, weiches ein klares Bild mit besser beseitigten Rauschkomponenten herstellen kann.
Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 dadurch gelöst, daß ein Bildherstellungsverfahren die folgenden Schritte umfaßt
einen ersten Schritt eines Strahlens eines Primärstrahls mit einem Strahldurchmesser auf ein Objekt und Verwenden einer sekundären Strahlungsintensität entsprechend einem Bildbereich, auf den der Primärstrahl gestrahlt wurde als eine Intensität eines Bildpunktes in der Mitte des Bildbereichs und Abtasten des Untersuchungsbereichs des Objektes mit dem Primärstrahl, um ein Bild in dem Untersuchungsbereich als eine Ansammlung von Bildpunkten zu bestimmen, die in Intervallen kleiner als der Strahldurchmesser angeordnet sind; und
einen zweiten Schritt eines Zuordnens von Koeffizienten gemäß der entsprechenden Werte der entsprechenden Primärstrahl-Intensitätsverteilung zu einem Bildpunkt der Ansammlung von zu verarbeitenden Bildpunkten und zu benachbarten Bildpunkten, wobei das Maximum dieser Primärstrahl-Intensitätsverteilung bei dem zu verarbeitenden Bildpunkt liegt, Multiplizieren der Intensität jedes Bildpunktes mit jedem zugeordneten Koeffizienten, Bestimmen einer neuen Intensität des zu verarbeitenden Bildpunktes gemäß der Summe der jeweiligen Produkte und Wiederholen des Prozesses für die Bestimmung der neuen Intensität für alle Bildpunkte, für die eine Verarbeitung erforderlich ist.
Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 7 aufgeführt.
Das Bildherstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung ist auf ein System anwendbar, bei dem ein Objekt unter der Bedingung abgetastet wird, daß ein Strahldurchmesser größer als der Durchmesser jedes Bildpunktes ist. Bei einer derartigen Bedingung kann der Strahl auf eine Vielzahl von Bildpunktbereichen gestrahlt werden. Das Hauptmerkmal dieser Erfindung liegt darin, daß die Intensität jedes beim Strahlabtasten erhaltenen Bildpunktes gemäß der benachbarten Bildpunktintensitäten korrigiert wird, um ein klares Bild zu erhalten. Eine derartige Korrektur wird mit gewichteten benachbarten Bildpunkten durchgeführt. Die Gewichtung wird gemäß einer Strahlintensitätsverteilung bestimmt. Mit einer derartigen Korrektur wird die Herstellung eines klaren Bildes ermöglicht, dessen Rauschkomponenten beseitigt sind.
Die Gewichtung kann nicht nur unter Berücksichtigung der Strahlintensitätsverteilung, sondern auch unter Berücksichtigung der Strahlabtastrichtung bestimmt werden. Dies basiert auf dem experimentellen Ergebnis, daß ein gutes Bild erhalten werden kann, indem der Grad der Gewichtung von benachbarten Bildpunkten, die nicht auf der Strahlabtastrichtung liegen, verkleinert wird.
Es können drei Bildverarbeitungsschritte durchgeführt werden, nämlich eine Additions/Mittelungsverarbeitung, eine räumliche Filterverarbeitung und eine lineare Bildverbesserungsverarbeitung. Bei der Additions/Mittelungsverarbeitung wird das Mittel von bei mehreren Abtastungen erhaltenen Intensitäten als die Intensität jedes Bildpunktes verwendet. Die räumliche Filterverarbeitung ist ein Korrekturprozeß gemäß der benachbarten Bildpunktintensitäten, wobei der Prozeß den Hauptgegenstand der ersten und zweiten Aspekte darstellt. Die lineare Bildverbesserungsverarbeitung ist ein Prozeß, um die Intensität so linear zu transformieren, daß jeweilige Bildpunktintensitäten innerhalb eines vorgegebenen Bereichs verteilt werden. Mit den obigen drei Verarbeitungsverfahren ist es möglich, Rauschkomponenten wirksam zu beseitigen und ein klares Bild mit hohem Kontrast herzustellen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

In den Zeichnungen zeigen
Fig. 1 ein Flußdiagramm, das die Vorgehensweise einer Ausführungsform des Bildherstellungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2A und 2B das Abtastverfahren eines Objekts gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 die Speicheranordnung, die im Schritt A des Bildherstellungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 4A und 4B und Fig. 5A und 5B Kurvendarstellungen, die das Leistungsspektrum von Intensitäten vor und nach der Additions/Mittelungsverarbeitung im Schritt A des Bildherstellungsverfahrens dieser Erfindung zeigen;
Fig. 6A bis 6E eine Illustration des Schrittes B des Bildherstellungsverfahrens dieser Erfindung;
Fig. 7A und 7B Kurvendarstellungen, die die Bildpunktintensitätsverteilung vor und nach der räumlichen Filterverarbeitung im Schritt B des Bildherstellungsverfahrens dieser Erfindung zeigen;
Fig. 8 eine Kurvendarstellung, die die Bildpunktintensitätsverteilung an den jeweiligen Schritten des Bildherstellungsverfahrens dieser Erfindung zeigen; und
Fig. 9 einen Querschnitt eines Objektes, von dem die in Fig. 8 gezeigte Kurvendarstellung erhalten wurde.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die bei liegenden Zeichnungen beschrieben. Fig. 1 ist ein Flußdiagramm, welches eine Ausführungsform der Vorgehensweise des Bildherstellungsverfahrens zeigt. Wie in dem Flußdiagramm dargestellt, besteht diese Ausführungsform aus ersten bis dritten Schritten, nämlich einer Additions/Mittelungsverarbeitung A, einer räumlichen Filterverarbeitung B und einer linearen Bildverbesserungsverarbeitung C. Die obigen Schritte werden im folgenden in dieser Reihenfolge unter Verwendung eines SEM beschrieben.

Erster Schritt

Der erste Schritt der Additions/Mittelungsverarbeitung A beginnt mit der Abtastung eines Objektes mit einem Strahl. Die Fig. 2A und 2B zeigen eine derartige Strahlabtastung. Wie in Fig. 2A gezeigt, wird der Untersuchungsbereich 1 des Objektes in der mit einem Pfeil angezeigten Richtung mit einem Primärelektronenstrahl von einem SEM abgetastet. Die Abtastrichtung ist in der Zeichnung horizontal und es wird angenommen, daß die horizontale Richtung in der folgenden Beschreibung verwendet wird. Nach Beenden der Abtastung einer ersten Zeile wird eine zweite Zeile in der gleichen Weise abgetastet und alle Zeilen werden genauso abgetastet. Sekundäre Elektronen werden bei Bestrahlung eines Primärelektronenstrahls auf das Objekt von dem Objekt emittiert. Die Menge der sekundären Elektronen wird mit vorgegebenen Abtastzeiten so gemessen, daß die bei diesen Abtastzeiten in einem Matrixbereich angeordneten Bildpunkte wie in Fig. 2B ermittelt werden. Die Menge von Sekundärelektronen, die zu diesen Abtastzeiten gemessen werden, entsprechen der Intensität eines betreffenden Bildpunktes. Sobald die Abtastung für alle Zeilen beendet ist, kann ein aus einer Ansammlung von Bildpunkten in einer m·n zweidimensionalen Matrix erzeugtes Bild erhalten werden. In dieser Ausführungsform sind sechs Speicher M1 bis M6 vorgesehen, um das in Fig. 3 gezeigte Bild zu speichern. Jeder Speicher besitzt Speicherzellen, die in einer m·n zweidimensionalen Matrix angeordnet sind, die der in Fig. 2B gezeigten Bildpunktanordnung entspricht. Jede Speicherzelle besitzt eine Tiefe von 8 Bits. Somit wird die Bildpunktintensität durch einen Wert von 0 bis 255 ausgedrückt und in der entsprechenden Speicherzelle gespeichert.
Unter Bezugnahme auf das in Fig. 1 gezeigte Flußdiagramm wird zunächst im Schritt S1 dem Speicher M1 ein Bild eingegeben. Nach der vollständigen Abtastung des gesamten Untersuchungsbereiches 1 werden nämlich die Intensitäten aller Bildpunkte, wie in Fig. 2B gezeigt, dem Speicher M1 eingegeben. Dies wird durchgeführt, indem in den Speicher M1 an bestimmte adressierte Bereiche digitale Signale geschrieben werden, die durch eine A/D-Wandlung von Ausgangssignalen von dem SEM erhalten werden. In dieser Ausführungsform werden die von der SEM-Abtastung direkt ermittelten Daten immer dem Speicher M1 eingegeben.
Bei Beendigung der ersten Abtastung werden die Daten des Speichers M1 im Schritt S2 in den Speicher M2 kopiert. Die zweite Abtastung wird in der ähnlichen Weise wie im Schritt S1 ausgeführt, um die ermittelten Daten in den Speicher M1 zu schreiben. Im Schritt S3 werden die Daten der Speicher M1 und M2 zusammenaddiert und die Summe wird im Speicher M3 eingegeben. Insbesondere werden die Daten in einer Speicherzelle des Speichers M1 zu den Daten in einer entsprechenden Speicherzelle des Speichers M2 addiert und das Additionsergebnis wird in einer entsprechenden Speicherzelle des Speichers M3 gespeichert. Wenn ein Überlauf des Additionsergebnisses auftritt, werden die Daten in einer entsprechenden Speicherzelle im Speicher M4 um 1 inkrementiert. Falls ein Überlauf des Additionsergebnisses auftritt, werden ferner die Daten in einer entsprechenden Speicherzelle im Speicher M5 um 1 inkrementiert. Mit anderen Worten dient der Speicher M4 für die oberen Bits des Speichers M3, wohingegen der Speicher M3 für die oberen Bits des Speichers M4 dient. Somit kann ein akkumulierter Wert bis zu 24 Bits gespeichert werden.
Nach der Addition im Schritt S3 wird überprüft, ob die vorgegebene Anzahl von Additionen ausgeführt worden ist oder nicht. Mit steigender Anzahl von Additionen kann ein zuverlässigeres Mittel bestimmt werden. Jedoch sollte die Anzahl von Additionen so eingestellt werden, daß sie der tatsächlichen Meßbedingung angepaßt ist, weil es erforderlich ist, die Abtastung des Objektes genauso oft wie die Anzahl der Additionen zu wiederholen.
Falls eine vorgegebene Anzahl von Additionen durchgeführt wurde, werden dann im Schritt S5 die Daten des Speichers M3 direkt in den Speicher M2 kopiert. Im Schritt S6 wird dem Speicher M1 ein Bild eingegeben. Diese Operation im Schritt 56 ist genau die gleiche wie in den Schritten S1 und S2, wobei die Intensitätsdaten von Bildpunkten, die beim Abtasten des Untersuchungsbereiches 1 ermittelt werden, dem Speicher M1 eingegeben werden. Nach der dritten Abtastung wie der im Schritt S3 werden die Daten der Speicher M1 und M2 zusammenaddiert, um das Additionsergebnis in den Speicher M3 zu schreiben. Die Schleifenverarbeitung in den Schritten S4, S5, S6 und S3 wird für eine vorgegebene Anzahl von Malen wiederholt. Nachdem der Untersuchungsbereich 1 für eine vorgegebene Anzahl von Malen abgetastet worden ist, wird das Ergebnis in Echtzeit in den Speichern M3 bis M5 akkumuliert. Danach wird im Schritt S7 der akkumulierte Wert jeder Pixelintensität durch die Anzahl von Akkumulationen geteilt, um so eine Durchschnitts- oder Mittelungsintensität zu bestimmen, die in dem Speicher M6 gespeichert wird. Somit kann das letzte ausgegebene Bild beider Additions/Mittelungsverarbeitung A im Speicher M6 ermittelt werden.
Hochfrequente Rauschkomponenten, die charakteristisch für ein SEM sind, können durch die oben beschriebene Additions/Mittelungsverarbeitung beseitigt werden. Eine derartige Rauschbeseitigung ist in den Fig. 4A und 4B und in den Fig. 5A und 5B dargestellt. Fig. 4A zeigt ein Leistungsspektrum einer Intensität eines abgetasteten Bildes (entsprechend demjenigen, das in Fig. 2B gezeigt ist) relativ zu der Abtastrichtung (der horizontalen Richtung in Fig. 2A). Fig. 4B zeigt ein Leistungsspektrum relativ zu der Richtung senkrecht zu der Abtastrichtung (der vertikalen Richtung in Fig. 2A). In den Fig. 4A und 4B und den Fig. 5A und 5B ist auf der Abszisse eine Frequenz (Kx, Ky) mit einer durch 0 angezeigten Mittenfrequenz aufgetragen und die Frequenz verschiebt sich davon um + und - in die rechte beziehungsweise linke Richtung und auf der Ordinate ist eine Intensität der Frequenzkomponenten aufgetragen. Beide Kurvendarstellungen zeigen eine DC-Komponentenspitze an der Mittenfrequenz und hochfrequente Komponenten (Rauschkomponenten) auf beiden Seiten. Die Fig. 5A und 5B zeigen die Leistungsspektren relativ zu der Abtastrichtung und zu der dazu senkrechten Richtung, nachdem die Abtastung eines Objektes beendet wurde und nachdem die Additions/Mittelungsverarbeitung acht mal durchgeführt wurde. Aus dem Vergleich der Fig. 4A und 4B und der Fig. 5A und 5B ist ersichtlich, daß wesentliche Rauschkomponenten durch die Additions/Mittelungsverarbeitung beseitigt worden sind.

Zweiter Schritt

Der zweite Schritt einer räumlichen Filterverarbeitung B stellt einen Schritt dar, um jede Bildpunktintensität eines in dem ersten Schritt ausgegebenen Bildes (das Bild im Speicher M6) gemäß der Intensitäten von benachbarten Bildpunkten zu korrigieren. Das Hauptprinzip davon wird zunächst unter Bezugnahme auf Fig. 6A beschrieben. Der Durchmesser eines Strahlflecks, der durch eine strichpunktierte Linie dargestellt ist, ist größer als der Durchmesser jedes Bildpunktes, der mit einer durchgezogenen Linie angedeutet ist. Ein Strahl wird somit auf insgesamt 21 Bildpunkte gestrahlt, das heißt auf einen mittleren Bildpunkt P0 benachbart zu 8 Bildpunkten P1 und 12 Bildpunkten P2 außerhalb der benachbarten Bildpunkte. Die Menge von sekundären Elektronen, die an diesem Bestrahlungsbereich des Strahls gemessen wird, wird als die Intensität des mittleren Bildpunktes P0 verwendet und in dem oben beschriebenen ersten Schritt im Speicher M1 gespeichert. Die Intensität eines nächsten Bildpunktes auf der rechten Seite des Bildpunktes P0 entspricht der Menge von sekundären Elektronen, die gemessen werden, wenn der Strahlfleck 2 um einen Bildpunktbetrag nach rechts verschoben wird. Der Durchmesser eines Strahlflecks wird relativ groß, wenn das SEM bei einer niedrigen Beschleunigungsspannung betrieben wird. In dieser Ausführungsform wurden der Strahldurchmesser von 85 nm (850 Å) und ein Bildpunktdurchmesser von 17,4 nm (174 Å) verwendet.
Allgemein weist der primäre Elektronenstrahl eines SEM eine Strahl-Stromintensitätsverteilung (normalerweise eine Gauss-Verteilung) auf, wie mit einer strichpunktierten Linie in Fig. 6B angedeutet. Das Strahlintensitätsverhältnis zwischen jeweiligen Bildpunkten P0 bis P2 kann durch einen Vergleich der Positionen der Bildpunkte und der in Fig. 6B gezeigten Strahl-Stromintensitätsverteilung ermittelt werden. In diesem Beispiel ist das Strahlintensitätsverhältnis zwischen Bildpunkten P0, P1 und P2 ungefähr 10 : 5:1. Entsprechend dem Strahlintensitätsverhältnis werden jeweiligen Bildpunkten Koeffizienten zugeordnet, wie in Fig. 6C gezeigt. Die Intensität jedes Bildpunktes wird mit dem Koeffizienten multipliziert. Alle Produkte werden zusammenaddiert, um eine neue Intensität des Bildpunktes P0 zu ermitteln. Dies bedeutet, daß die Intensität des Bildpunktes P0 gemäß der Intensitäten von benachbarten Bildpunkten korrigiert worden ist.
In der vorliegenden Ausführungsform sind nur die acht Bildpunkte (die in Fig. 6C gezeigten Bildpunkte P1) benachbart zu dem zu korrigierenden Bildpunkt bei einem derartigen Korrekturprozeß verwendet worden und die Gewichtungswerte der Koeffizienten der Bildpunkte, die nicht auf der Abtastrichtung liegen, sind verkleinert worden. Die tatsächlichen Koeffizienten, so wie sie verwendet werden, werden somit wie in Fig. 6D gezeigt. Die Koeffizienten des Bildpunktes P0 und P1 sind 4 bzw. 2 gemäß der strahl-Stromintensitätsverteilung und die Koeffizienten von benachbarten Bildpunkten P1', die nicht auf der Abtastrichtung liegen, sind auf 1 anstelle von 2 verkleinert. Wie aus dem Vergleich zwischen den Fig. 4A und 4B ersichtlich ist, ist die Menge von Rauschkomponenten in der Abtastrichtung und in der dazu senkrechten Richtung unterschiedlich. Aus den Experimenten wurde bestätigt, daß eine gute Bildherstellung möglich ist, indem die Werte der Koeffizienten von benachbarten Pixeln, die nicht auf der Abtastrichtung liegen, verkleinert werden.
Die oben beschriebene räumliche Filterverarbeitung wird gemäß der Prozedur ausgeführt, die im Flußdiagramm aus Fig. 1 gezeigt ist. Zunächst werden im Schritt S8 ein zu verarbeitender Bildpunkt und 8 benachbarte Bildpunkte extrahiert. Beispielsweise werden die in den Fig. 6A bis 6E gezeigten Bildpunkte P0 und P1 extrahiert. Danach werden im Schritt S10 die Koeffizienten und Intensitäten von jeweiligen Bildpunkten miteinander multipliziert.
Die Intensitäten F1 bis F9 die, wie in Fig. 6E gezeigt, charakteristisch für jeweilige Bildpunkte sind, werden nämlich mit den in Fig. 6D gezeigten entsprechenden Koeffizienten multipliziert. Im Schritt S10 werden die Produkte zusammenaddiert und die sich ergebende Summe wird durch die Summe der Koeffizientenwerte dividiert. Das Divisionsergebnis wird als eine neue Intensität für den Bildpunkt P0 verwendet. Insbesondere wird die Summe S von Produkten folgendermaßen ausgedrückt
S = F1+F2+F3+2F4+4F5+2F6+F7+F8+F9.
Die Summe S, die durch die Summe von Koeffizientenwerten, das heißt 14, geteilt wurde, wird eine neue Intensität S/14 des Bildpunktes P0 nach der Korrektur. Ein derartiger Korrekturprozeß wird für alle Bildpunkte (S11) durchgeführt. Dieser Korrekturprozeß kann für am Umfang liegende Bildpunkte nicht ausgeführt werden, da sie keine derartigen benachbarten Bildpunkte aufweisen. Jedoch besitzt der Umfangsabschnitt eines Bildes normalerweise keine wesentlichen Informationen, wodurch sich kein Problem ergibt.
Die oben beschriebene räumliche Filterverarbeitung B kann hochfrequente Rauschkomponenten wesentlich beseitigen, was in den Kurvendarstellungen der Fig. 7A und 7B dargestellt ist. Fig. 7A ist eine Kurvendarstellung, die die Intensitäten der Bildpunkte auf der Abtastrichtung vor der räumlichen Filterverarbeitung B zeigt, und Fig. 7B ist eine Kurvendarstellung nach der räumlichen Filterverarbeitung B. Auf der Abszisse ist die Position der Bildpunkte aufgetragen und auf der Ordinate ist die Intensität der Bildpunkte aufgetragen. Durch einen Vergleich der Kurvendarstellungen von den Fig. 7A und 7B ist ersichtlich, daß die Rauschkomponenten wirksam beseitigt sind.

Dritter Schritt

In dem dritten Schritt oder der linearen Bildverbesserungsverarbeitung C wird ein bis zum oben beschriebenen zweiten Schritt verarbeitetes Bild linear transformiert, um den Bildkontrast zu verbessern. Insbesondere wird im Schritt S12, der in Fig. 1 gezeigt ist, ein Maximumwert Fmax und ein Minimumwert Fmin von allen Bildpunktintensitäten ermittelt. Als nächstes wird im Schritt S13 ein zu verarbeitender Bildpunkt extrahiert, dessen Intensität F der folgenden Berechnung unterzogen wird, um eine neue Intensität X zu ermitteln:
X = C(F - Fmin )/(Fmax - Fmin)
wobei C eine beliebige Konstante ist.
Der obige Prozeß wird für alle Bildpunkte (Schritt S15) durchgeführt, so daß sich die Intensitäten von jeweiligen Bildpunkten in dem Bereich von 0 bis C verteilen. Beispielsweise wird unter der Annahme von C = 255 die Intensität jedes Bildpunktes durch einen der Werte 0 bis 255 in 256 Schritten ausgedrückt. Falls eine logarithimische Berechnung im Schritt S14 durchgeführt wird, kann die Kontrasthervorhebung ebenfalls bewirkt werden.
Die Kurvendarstellung aus Fig. 8 zeigt die Ergebnisse, die gemäß der von dem Flußdiagramm in Fig. 1 gezeigten Prozedur ermittelt wurden, während ein Bild eines auf einem in Fig. 9 gezeigten Halbleitersubstrat gebildeten Schichtmusters hergestellt wurde. Ein in Fig. 9 gezeigtes Lochmuster mit einem Lochdurchmesser von L1 = 1,2 Mikrometer und einer Tiefe von L2 = 3,6 Mikrometer wurde mit dem SEM abgetastet und die erhaltenen Bildpunktintensitäten des Bildes sind in der Kurvendarstellung in Fig. 8 gezeigt. Die Abszisse von Fig. 8 bezeichnet eine Bildpunktposition entsprechend der horizontalen Position in Fig. 9 und die Ordinate bezeichnet eine Bildpunktintensität (ausgedrückt durch einen 8 Bit-Digitalwert). Die Kurvendarstellung A bezeichnet die Intensitäten nach der in Fig. 1 gezeigten Additions/Mittelungsverarbeitung A, die Kurvendarstellung B bezeichnet die Intensitäten nach der räumlichen Filterverarbeitung B und die Kurvendarstellung C bezeichnet die Intensitäten nach der linearen Bildverbesserungsverarbeitung. Es wird darauf hingewiesen, daß die in der Kurvendarstellung A gezeigten Rauschkomponenten in der Kurvendarstellung B reduziert sind und der Kontrast in der Kurvendarstellung C im Vergleich mit der Kurvendarstellung B hervorgehoben ist.
Es ist ersichtlich, daß nach Durchlaufen der drei Verarbeitungsschritte ein klares Bild mit beseitigten Rauschkomponenten erhalten wird. Gemäß dem anhand der obigen Ausführungsform beschriebenen Verfahren kann ein Bild eines Lochmusters sogar in der Größenordnung von einigen Sub-Mikrometern und mit einem relativ großen Aspektverhältnis allgemein klar erhalten werden. Somit eignet sich die Erfindung insbesondere zur Herstellung eines Bildes eines winzigen unebenen Musters auf einer integrierten Halbleiterschaltung. Natürlich ist die Erfindung auf irgendeine Art von Objekten anwendbar, vorausgesetzt, daß das Bildherstellungsverfahren unter Verwendung einer Strahlabtastung angewendet wird. Der Strahl ist nicht auf einen Elektronenstrahl begrenzt, sondern ein optischer Strahl kann ebenso verwendet werden.
Wie aus der obigen Beschreibung des Bildherstellungsverfahrens ersichtlich ist, wird die Intensität eines Bildpunktes unter Verwendung einer räumlichen Filterverarbeitung gemäß der Intensitäten von benachbarten Bildpunkten korrigiert. Deshalb kann ein klares mild erreicht werden, dessen Rauschkomponenten wesentlich beseitigt worden ist. Außerdem wird ein abgetastetes Bild drei Verarbeitungsschritten einschließlich einer Additions/Mittelungsverarbeitung, einer räumlichen Filterverarbeitung und einer linearen Bildverbesserungsverarbeitung unterzogen, so daß ein klareres Bild erhalten werden kann.

Claims

1. Bildherstellungsverfahren, umfassend die folgenden Schritte:

einen ersten Schritt eines Strahlens eines Primärstrahls mit einem Strahldurchmesser auf ein Objekt und Verwenden einer sekundären Strahlungsintensität entsprechend einem Bildbereich, auf den der Primärstrahl gestrahlt wurde als eine Intensität eines Bildpunktes in der Mitte des Bildbereichs und Abtasten des Untersuchungsbereichs des Objektes mit dem Primärstrahl, um ein Bild in dem Untersuchungsbereich als eine Ansammlung von Bildpunkten zu bestimmen, die in Intervallen kleiner als der Strahldurchmesser angeordnet sind; und

einen zweiten Schritt eines Zuordnens von Koeffizienten gemäß der entsprechenden Werte der entsprechenden Primärstrahl-Intensitätsverteilung zu einem Bildpunkt der Ansammlung von zu verarbeitenden Bildpunkten und zu benachbarten Bildpunkten, wobei das Maximum dieser Primärstrahl-Intensitätsverteilung bei dem zu verarbeitenden Bildpunkt liegt, Multiplizieren der Intensität jedes Bildpunktes mit jedem zugeordneten Koeffizienten, Bestimmen einer neuen Intensität des zu verarbeitenden Bildpunktes gemäß der Summe der jeweiligen Produkte und Wiederholen des Prozesses für die Bestimmung der neuen Intensität für alle Bildpunkte, für die eine Verarbeitung erforderlich ist.

2. Bildherstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schritt außerdem einen Schritt umfaßt, in dem der Wert der zugeordneten Koeffizienten an diesen benachbarten Bildpunkten, außer derjenigen, die auf der Abtastrichtung liegen, verkleinert wird, bevor die Intensität jedes Bildpunktes mit jedem zugeordneten Koeffizienten multipliziert wird.

3. Bildherstellungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schritt außerdem einen Schritt einer mehrmaligen Wiederholung der Primärstrahlabtastung umfaßt, einer Mittelung einer Vielzahl von Intensitäten eines gleichen Bildpunktes, die durch die mehrmaligen Strahlabtastungen erhalten werden, um ein Bild des Objektes innerhalb des Untersuchungsgebiets als eine Ansammlung von Bildpunkten mit gemittelten Intensitäten zu bestimmen.

4. Bildherstellungsverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, außerdem umfassend einen dritten Schritt eines linearen Transformierens der Intensitäten der jeweiligen Bildpunkte, derart, daß die Intensitäten Intensitäten in einem vorgegebenen Bereich sind.

5. Bildherstellungsverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem dritten Schritt ein Maximumwert Fmax und ein Minimumwert Fmin der Intensitäten F von jeweiligen zu verarbeitenden Bildpunkten ermittelt werden und die Intensität jedes Bildpunktes der folgenden Berechnung unterzogen wird, um einen neuen Intensitätswert X zu ermitteln:

X = C(F - Fmin)·/ (Fmax - Fmin)

wobei C eine vorgegebene Konstante ist.

6. Bildherstellungsverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strahlen und Abtasten des Primärstrahls und eine Ermittlung der sekundären Strahlungsintensitäten unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops ausgeführt werden.

7. Bildherstellungsverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärstrahl-Intensitätsverteilung eine Gauss-Verteilung ist.