JP2000124281A - パターンサーチ方法及びパターンサーチ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 テンプレートが極細の形状や極小の形状を持
っていて縮小が困難な場合でも処理の高速化を図れるよ
うにする。 【解決手段】テンプレート全体を縮小せず、テンプレー
ト１０６を分割し、その中でも特にテンプレートの特徴
をあらわしている代表領域１０７を選択し、その代表領
域１０７を用いてパターンサーチを行う。また、テンプ
レートの分割された領域において、各領域毎にマッチン
グ処理を行うが、分割されたテンプレートが観察画像上
よりはみ出す位置にある場合、領域毎にマッチング対象
に含めるか否かを判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、予め定められたパ
ターンを観察画像中からサーチするパターンサーチ方法
及びパターンサーチ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェハ等に形成したデバイスパタ
ーンが設計通りのものであるかどうかを検査するため
に、形成したデバイスパターンの所定箇所の寸法を走査
電子顕微鏡等で計測することが行われる。このとき、計
測位置に対して既知の位置関係にあるデバイスパターン
中の特徴のあるパターンをテンプレートとして予め登録
しておき、観察画像の中でそのテンプレートをパターン
マッチングによりサーチして計測位置を特定することが
行われる。また、電子線描画装置等のパターン形成装置
においても、デバイスパターン中の特徴のあるパターン
あるいは位置合わせ専用のパターンをテンプレートとし
て予め登録しておき、既に形成されているデバイスパタ
ーンに重ね合わせて次の層のパターンを形成する際にそ
のテンプレートの位置をサーチして位置合わせをするこ
とが行われる。

【０００３】このようなテンプレートを用いたパターン
サーチ処理を高速化するための手法として、テンプレー
トと観察画像の両方を同一倍率で縮小し、縮小した画像
同士を用いて粗く高速に第１のパターンサーチを行い、
第１のパターンサーチで検出された位置近辺にサーチ領
域を限定し縮小しないもとのテンプレートと観察画像を
用いて詳細な第２のパターンサーチを行う２段階のパタ
ーンサーチ方法が知られている。

【０００４】特開昭６２−２１０５６９号公報には、テ
ンプレートをモザイク状に分割し、各々分割されたテン
プレートでパターンマッチング処理を行い、各々の結果
を合成することにより、テンプレート全体で行う処理と
等価な処理を可能とすることが記載されている。また、
分割されたテンプレートのうち特徴のある部分を複数選
択することにより、テンプレート全体でパターンマッチ
ングを行う時とほぼ等価な処理を短い処理時間で行うこ
とを可能にしている。

【０００５】また、入力された観察画像よりテンプレー
トがはみ出している時にテンプレートと一致する位置を
サーチする方法が、特開平６−１２０３１０号公報に記
載されている。特開平６−１２０３１０号公報の方法
は、サーチのために入力された画像中で検出すべきパタ
ーンの一部が入力画像からはみ出て途切れていた場合、
その入力画像を用いた第１のサーチではパターンサーチ
が失敗するが、倍率の低い画像を再入力して第２のサー
チを行うことにより、最初の入力画像上よりはみ出して
いたパターンの検索を可能とするものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】パターンサーチ処理の
高速化のためにテンプレートを縮小する方法において
は、テンプレートが例えば縦方向又は横方向の極細な線
状の形状や極小の点状の形状を持っていた場合、縮小処
理によってこれらの形状が欠落して別の形状として認識
され、マッチング処理を行ってもサーチ不能になる場合
がある。このような場合には縮小率を小さくするか、縮
小を中止しなければならず、パターンサーチ処理を高速
化することができない。

【０００７】図１５に、縮小できないテンプレートの一
例を示す。このテンプレート１５０３は、縦方向及び横
方向の微細な線を含む微細構造１５０１と極小の点状構
造１５０２からなる。テンプレート又は観察画像の縮小
は、主に画素の間引き処理によって行われる。このた
め、縮小によって垂直又は水平方向の極細構造や極小の
点状構造が欠落する可能性がある。更に、欠落する構造
の位置は間引きする位置や縮小する倍率によって変わる
ため、同じ倍率で縮小してもテンプレートと観察画像に
おいて構造の欠落部位が変わってしまう。図示したテン
プレート１５０３は、このような欠落しやすい極細構造
１５０１や点状構造１５０２を持った画像であるため、
縮小することができない。

【０００８】図１６は、図１５に示した縮小不能なテン
プレート１５０３を無理に縮小した場合の様子を示す説
明図である。テンプレート１６０３は、テンプレート１
５０３の画素を間引き処理して縮小したものであり、テ
ンプレート１５０３が持つ欠落しやすい極細構造１５０
１は画素の間引きによりその構造の一部が欠落し、欠落
した極細構造１６０１となる。更に、点状構造１５０２
は、画素の間引きによりその構造の一部が欠落し、欠落
した点状構造１６０２となる。テンプレート１５０３と
縮小されたテンプレート１６０３とでは形状が異なって
しまうため、縮小されたテンプレート１６０３を用いて
パターンサーチを行うことはできない。

【０００９】特開昭６２−２１０５６９号公報に記載さ
れた方法は、テンプレート全体で処理を行う場合には処
理時間の短縮は望めず、また、特徴のある部分を複数選
択する場合でも誤認識の可能性が高い。また、サーチを
行うべきパターンの一部が観察画像からはみ出している
場合に、特開平６−１２０３１０号公報に記載された方
法では、条件を変更して観察画像を再取得し、その再取
得した観察画像に対して再度パターンサーチを行わなけ
ればならない。

【００１０】本発明の目的は、テンプレートが極細の形
状や極小の形状を持っている場合であっても処理の高速
化を図ることの出来るパターンサーチ方法及び装置を提
供することにある。また、本発明の他の目的は、サーチ
すべきパターンの一部が観察画像からはみ出している場
合においても、観察画像を再入力することなく、パター
ンサーチを行うことの出来る方法及び装置を提供するこ
とにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明においては、テン
プレート全体を縮小する方法によってではなく、テンプ
レート領域の中で特にテンプレートの特徴を表している
一部の領域を用いてマッチング処理を行うことにより処
理すべきデータ量を減らし、前記目的を達成する。テン
プレートの一部を用いて観察画像とのマッチングをとる
ことにより、単純に縮小を行うと欠落してしまうような
形状をもったテンプレートに対しても処理の高速化を図
ることが可能となる。このテンプレートの一部を用いる
処理高速化の手法は画像を縮小することによる処理高速
化の手法と対立するものではなく、両者を併用してさら
に処理の高速化を図ることも可能である。

【００１２】また、分割されたテンプレート領域におい
て、各領域毎にマッチング処理を行うが、分割されたテ
ンプレートが観察画像上よりはみ出す位置にある場合、
領域毎にマッチング対象に含めるか否かを判定すること
により、サーチ対象パターンの一部が観察画像よりはみ
出しているような場合でも、パターンサーチを可能とす
る。

【００１３】すなわち、本発明は、テンプレートを用い
てパターンサーチを行うパターンサーチ方法において、
最初にテンプレートの一部の領域のパターンを用いて第
１のパターンマッチングを行う。その後、第１のパター
ンマッチングで検出された位置において、テンプレート
全体を用いて第２のパターンマッチングを行ことを特徴
とする。

【００１４】本発明は、また、観察画像からテンプレー
トと同じパターンをサーチするパターンサーチ方法にお
いて、テンプレートを複数の領域に分割し、分割された
複数の領域の中から選択された領域のパターンを用いて
観察画像とのパターンマッチングを行う第１のステップ
と、第１のステップで検出された観察画像上の位置にお
いて、前記テンプレート全体を用いてパターンマッチン
グを行う第２のステップとを含むことを特徴とする。第
２のステップを経ることにより、テンプレートの一部を
用いてサーチした位置が本来検出すべき位置であるかを
確認し、サーチの確度を高めることが出来る。

【００１５】前記第２のステップにおいて、テンプレー
トによりサーチしようとするパターンの一部が観察画像
からはみ出す場合、分割されたテンプレートの複数の領
域のうち観察画像内にある領域によって構成されるパタ
ーンを用いてパターンマッチングを行うようにすること
が出来る。この処理方法によると、サーチ対象パターン
の一部が観察画像よりはみ出しているような場合でも、
パターンサーチが可能となる。

【００１６】また、前記第２のステップにおいて、テン
プレートによりサーチしようとするパターンの一部が観
察画像からはみ出す場合、分割されたテンプレートの複
数の領域のうち観察画像内にある領域によって構成され
るパターンを用いてパターンマッチングを行い、テンプ
レートのうち第２のステップのパターンマッチングで用
いた領域の割合を表示するようにしてもよい。第２のス
テップのパターンマッチングで用いた領域の面積がテン
プレート全体の面積に対してどの程度の割合であるかを
表示することで、サーチ結果の確からしさを確認するこ
とが出来る。

【００１７】本発明は、また、観察画像を入力するため
の画像入力手段と、サーチすべきパターンをテンプレー
トして入力するためのテンプレート入力手段と、画像入
力手段によって入力された観察画像中よりテンプレート
パターンをサーチするための演算を行う演算手段とを備
えるパターンサーチ装置において、テンプレートを複数
の領域に分割する手段と、複数の領域から１つの領域を
選択する選択手段とを備え、演算手段は選択手段によっ
て選択された領域のパターンを観察画像中よりサーチす
る機能を有することを特徴とする。画像入力手段はテン
プレート入力手段を兼用してもよい。テンプレートを複
数の領域に分割する手段や、複数の領域から１つの領域
を選択する選択手段は、指示入力手段としてマウス等の
ポインティングデバイスを用いてソフト的に実現するこ
とが出来る。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図６は、本発明によるパターンサ
ーチ装置の装置構成の一例を示すブロック図である。電
子顕微鏡６０１は、観察画像又はテンプレートとなる画
像を取得するための計測装置であり、一般に走査式電子
顕微鏡が用いられる。電子顕微鏡６０１は、光学顕微鏡
やＣＣＤカメラ等で代用してもよい。電子顕微鏡６０１
により取得された観察画像は、観察画像入力装置６０２
を用いてパターンサーチ装置６００に入力され、演算装
置６０５に接続された記憶装置６０６に格納される。テ
ンプレート入力装置６０３は、観察画像入力装置６０２
より入力され記憶装置６０６に格納された観察画像中よ
り検出し位置を特定したいパターンを示すテンプレート
を入力するものである。

【００１９】テンプレートとしては、電子顕微鏡６０１
で実際に取得した観察画像よりテンプレートとなる部分
を取り出して使う方法のほかに、ＣＡＤデータを用いて
電子顕微鏡６０１より計測することなしにパターンを確
定する方法、また、以前に計測しておいたデータを保管
しておき再利用する方法等がある。電子顕微鏡６０１で
実際に取得した観察画像からテンプレート画像を取得す
る場合には、観察画像入力装置６０２がテンプレート画
像入力装置の役割を果たすため、テンプレート入力装置
６０３を独立して設置する必要はない。

【００２０】テンプレート入力装置６０３あるいは観察
画像入力装置６０２で入力されたテンプレートは、サー
チ条件入力装置６０４より入力されたサーチ実行時の条
件とともに記憶装置６０６に格納される。演算装置６０
５は観察画像入力装置６０２よ入力された観察画像上よ
り、テンプレート入力装置６０３、サーチ条件入力装置
６０４より入力され記憶装置６０６に格納されたテンプ
レートとサーチ条件を用いてテンプレートとマッチング
する観察画像上の位置を検出する。演算装置６０５によ
り検出された位置の情報は一旦記憶装置６０６に格納さ
れる。演算装置６０５により検出され記憶装置６０６に
格納された位置情報は、サーチ処理終了後サーチ座標出
力装置６０７より出力される。

【００２１】図１は、本発明によるテンプレート分割の
一実施例を示す図である。テンプレート１０６は、操作
画面上に表示された観察画像上で位置を検出したいパタ
ーンである。テンプレートの大きさは横ｍ_x、縦ｍ_yであ
る。このテンプレート１０６を縦横各々ｊ分割する。分
割数は縦と横とで変えてもよい。いま、簡単のために縦
横をそれぞれ等分に分割するとすれば、分割された領域
の大きさは各々横ｍ_x／ｊ、縦ｍ_y／ｊとなる。ただし、
等分に分割することも必ずしも必要ではない。ポインタ
１０５は、分割されたテンプレート１０６の各領域より
パターンサーチに最も適した領域を選択するためのポイ
ンタである。テンプレート１０６の縦横の分割位置の指
示もポインタ１０５を用いて行うようにしてもよい。

【００２２】操作者は、ポインタ１０５を用いて分割さ
れたテンプレート１０６中より最もパターンサーチに適
した領域１０７を選択する。パターンサーチ処理は、操
作者により選択された領域１０７を用いて、別に入力さ
れた観察画像上よりパターンサーチを行う。入力された
観察画像上でテンプレートで与えられたパターンをサー
チする手法としては、正規化相関など公知の手法を用い
ることが出来る。図２に、分割されたテンプレート１０
６よりポインタ１０５を用いて選択された代表領域２０
１を示す。代表領域２０１は分割されたテンプレート１
０６のうち任意の領域を選択することが出来る。

【００２３】図３は、図６の演算装置６０５におけるパ
ターンサーチ処理を説明する図である。入力された観察
画像３０３上には、サーチ対象物３０４がある。サーチ
対象物３０４の形状は図１に示したテンプレート１０６
として与えられる。分割されたテンプレート１０６より
選択された代表領域３０１のパターンは入力された観察
画像３０３上の適当な位置のパターンと比較され、代表
領域３０１と観察画像３０４が同一の形状を持っている
かを確認する。ここで、代表領域３０１と観察画像３０
３上で比較された位置が同一の形状を持っていると判断
された場合には、比較を行った観察画像３０３上の位置
がパターンサーチ結果となる。観察画像上に比較を行っ
ていない領域がある場合には、比較を行っていない領域
に対しても同様に代表領域３０１との比較を繰り返すこ
とにより、入力された観察画像３０３全体の中で、テン
プレート１０６と同一の形状を持つ位置をサーチするこ
とが出来る。

【００２４】図４により、パターンサーチの確度を増す
方法について説明する。別の観察画像４０２において、
選択された代表領域２０１（図２参照）の形状によりパ
ターンサーチを行った場合、サーチ対象物４０３の他に
サーチ非対象物４０１を誤って検出する可能性がある。
そこで、一度代表領域２０１でサーチを行った後、サー
チされた位置においてあらためて、分割前のテンプレー
ト１０６全体とマッチングを行い、検出された位置がテ
ンプレート１０６全体と同一の形状をしていることを確
認する。

【００２５】図５は、分割されたテンプレートを用いる
サーチ処理の手順を示すフローチャートである。「STAR
T」５０１より処理が開始される。「テンプレート・サ
ーチ条件入力」５０２では、サーチを行うパターンを登
録されたテンプレートやサーチによる位置検出の最大
数、テンプレート分割数、相関値の閾値等のサーチ条件
を入力する。「テンプレート分割・代表選択」５０３で
は、入力されたテンプレートを「テンプレート・サーチ
条件入力」５０２で入力したテンプレート分割数に基づ
き分割し、分割されたテンプレートより代表となる領域
を選択する。なお、「テンプレート・サーチ条件入力」
５０２でテンプレート分割数を入力せず、「テンプレー
ト分割・代表選択」５０３においてテンプレートのパタ
ーンを見ながらポインタを用いてマニュアル操作でテン
プレートを適当に分割し、続いて代表領域を指示して選
択するようにしてもよい。

【００２６】「観察画像入力」５０４では、入力された
テンプレートと同一の形状を持つ位置をサーチすべき観
察画像を入力する。「相関値計算開始座標設定」５０５
では、「テンプレート分割・代表選択」５０３で選択さ
れた分割されたテンプレートより選択された代表領域と
マッチングを処理を開始する観察画像上の座標を設定す
る。通常この座標は観察画像の左上端に設定する。「観
察画像とテンプレートの相関値計算」５０６において
は、「相関値計算開始座標設定」５０５で設定された座
標で、選択されたテンプレートの代表領域と観察画像の
相関値を計算する。

【００２７】「相関値は閾値以上」５０７では、「観察
画像とテンプレートの相関値計算」５０６で計算した相
関値と「テンプレート・サーチ条件入力」５０２で入力
した閾値を比較する。相関値が閾値以上であった場合に
は、「観察画像とテンプレート全体の相関値計算」５０
８で、相関値を計算した座標であらためて観察画像と分
割前のテンプレート全体との相関値を計算する。「相関
値は閾値以上」５０９では、「観察画像とテンプレート
全体の相関値計算」５０８で計算した相関値と「テンプ
レート・サーチ条件入力」５０２で入力された閾値とを
比較する。ここで、相関値が閾値以上であった時には、
観察画像上でテンプレートとマッチングするパターンを
サーチできたものとし、「サーチ座標に追加」５１０に
おいて相関値を計算した位置をサーチされた座標として
登録する。「相関値は閾値以上」５０７又は「相関値は
閾値以上」５０９で計算した相関値が閾値より小さかっ
た場合には、相関値を計算した座標における観察画像は
テンプレートとマッチングしなかったものとする。

【００２８】「相関値計算座標更新」５１１では、相関
値を計算する観察画像上の座標をまだテンプレートとの
相関値の計算を行っていない座標に変更する。通常の座
標の変更の仕方としては、前回相関値の計算を行った座
標より１画素右に移動する。座標を右に移動することに
より相関値の計算が可能な領域よりはみ出してしまう場
合には、座標を左端に移動後１画素下に移動する。「全
領域相関値計算終了」５１２においては、入力された観
察画像上のサーチ可能領域にまだサーチを行っていない
位置が存在するか否かを判定する。観察画像上にまだマ
ッチング処理を行っていない領域が残っている時には、
「観察画像とテンプレートの相関値計算」５０６に戻っ
てサーチ処理を繰り返す。

【００２９】観察画像上の全てのサーチ可能領域でのマ
ッチング処理が終了していた時には、「サーチ座標出
力」５１３で、「観察画像入力」５０４で入力した観察
画像上の全領域より「テンプレート・サーチ条件入力」
５０２で入力したテンプレートとマッチングした位置を
報告する。すなわち、「サーチ座標に追加」５１０の処
理で登録された座標位置を出力する。複数の画像よりサ
ーチ処理を行うときには、「全画像サーチ終了」５１４
において判定を行い、まだサーチ処理を行っていない画
像が存在すれば、「観察画像入力」５０４に戻って処理
を繰り返す。図７は、本発明によるパターンサーチ方法
の別の実施例を説明する図である。本実施例は、入力し
たテンプレートを分割し、分割された領域の中より代表
領域を選択してサーチを行う前述の実施例に対して、従
来行っていた画像の間引き処理を組み合わせたものであ
る。

【００３０】入力した観察画像７０４よりサーチ対象物
７０３を検出するものとする。図７（ａ）に示した観察
画像７０４を縦横各々１／ｋに縮小すると、図７（ｂ）
に示す縮小された観察画像７０８となる。このとき、入
力された観察画像７０４の大きさは、横ｎ_x、縦ｎ_yであ
る。しかし、観察画像７０４を縮小することにより、縮
小された観察画像７０８の大きさは横ｎ_x／ｋ、縦ｎ_y／
ｋとなる。縮小する割合１／ｋは縦と横とで変えてもよ
い。そして、縮小された観察画像７０８上でサーチ処理
を行う。このサーチは、縮小されたテンプレートを複数
の領域に分割し、その中から選択された代表領域を用い
て行われる。ここで検出された座標は、観察画像を縮小
しているため精度が低いので、あらためて縮小前の観察
画像７０４において検出された座標の近傍で、詳細な座
標を確定する処理を行う事により、入力されたテンプレ
ートに合致する領域を高速にかつ精度を落とさずに検出
することが出来る。

【００３１】図８は、観察画像７０４を縮小するのに伴
ない同時に縮小されるテンプレートの様子を示す図であ
る。観察画像７０４を縮小することによりサーチ対象物
７０３も同じ割合で縮小されるため、サーチする形状を
示すテンプレート自体も縮小する必要がある。図８
（ａ）に示すテンプレート８０３の大きさが横ｍ_x、縦
ｍ_yのとき、図８（ｂ）に示すように、縮小されたテン
プレート８０６の大きさは、横ｍ_x／ｋ、縦ｍ_y／ｋとな
る。図８（ｃ）は、縮小されたテンプレート８０６を複
数の領域に分割したとき、その中から選択された代表領
域８０７を表す模式図である。図７（ｂ）に示した縮小
された観察画像７０８に対して、図８（ｃ）に示した縮
小されたテンプレートの代表領域８０７を用いてパター
ンサーチを行う。

【００３２】図９は、図７及び図８で説明したパターン
サーチ方法における処理の流れを示すフローチャートで
ある。「START」９０１より処理が開始される。「テン
プレート・サーチ条件入力」９０２では、サーチを行う
パターンを登録されたテンプレートやサーチによる位置
検出の最大数、テンプレート分割数、相関値の閾値、テ
ンプレート・観察画像の縮小率等のサーチ条件を入力す
る。「テンプレート間引き」９０３においては、「テン
プレート・サーチ条件入力」９０２で入力したテンプレ
ート・観察画像の縮小率に従って、「テンプレート・サ
ーチ条件入力」９０２で入力したテンプレートを縮小す
る。「テンプレート分割・代表選択」９０４では、「テ
ンプレート・サーチ条件入力」９０２で入力され「テン
プレート間引き」９０３で縮小されたテンプレートを、
「テンプレート・サーチ条件入力」９０２で入力したテ
ンプレート分割数に基づき分割し、分割されたテンプレ
ートより代表となる領域を選択する。なお、「テンプレ
ート・サーチ条件入力」９０２でテンプレートの分割条
件を入力せず、「テンプレート分割・代表選択」９０４
において縮小されたテンプレートのパターンを見ながら
ポインタを用いてマニュアル操作で適当に分割し、続い
て縮小されたテンプレートの代表領域を指示して選択す
るようにしてもよい。

【００３３】「観察画像入力」９０５では、入力された
テンプレートと同一の形状を持つ位置をサーチすべき観
察画像を入力する。「観察画像間引き」９０６では、
「テンプレート・サーチ条件入力」９０２で入力したテ
ンプレート・観察画像の縮小率に従って、入力した観察
画像を縮小する。「相関値計算開始座標設定」９０７で
は、「テンプレート分割・代表選択」９０４で選択され
た、縮小され、かつ分割されたテンプレートより選択さ
れた代表領域とマッチングを処理を開始する観察画像上
の座標を設定する。通常この座標は観察画像の左上端に
設定する。「観察画像とテンプレートの相関値計算」９
０８においては、「相関値計算開始座標設定」９０７で
設定された座標で、「テンプレート分割・代表選択」９
０４で選択された縮小テンプレートの代表領域と「観察
画像間引き」９０６で縮小された観察画像の相関値を計
算する。

【００３４】「相関値は閾値以上」９０９では、「観察
画像とテンプレートの相関値計算」９０８で計算した相
関値と「テンプレート・サーチ条件入力」９０２で入力
した閾値を比較する。相関値が閾値以上であった場合に
は、「観察画像とテンプレート全体の相関値計算」９１
６において、その相関値を計算した座標であらためて縮
小した観察画像と分割前の縮小テンプレート全体との相
関値を計算する。「相関値が閾値以上」９１７では、
「観察画像とテンプレート全体の相関値計算」９１６で
計算した相関値と「テンプレート・サーチ条件入力」９
０２で入力された閾値とを比較する。ここで、相関値が
閾値以上であった時には縮小観察画像上で縮小テンプレ
ートとマッチングするパターンをサーチできたものと
し、「サーチ座標に追加」９１８において相関値を計算
した位置をサーチされた座標として登録する。「相関値
は閾値以上９０９」又は「相関値は閾値以上」９１７で
計算した相関値が閾値より小さかった場合には、相関値
を計算した座標における縮小観察画像は縮小テンプレー
トとマッチングしなかったものとする。

【００３５】「相関値計算座標更新」９１０では、相関
値を計算する縮小観察画像上の座標をまだ縮小テンプレ
ートとの相関値の計算を行っていない座標に変更する。
通常の座標の変更の仕方としては、前回相関値の計算を
行って座標より１画素右に移動する。座標を右に移動す
ることにより相関値の計算が可能な領域よりはみ出して
しまう場合には、座標を左端に移動後１画素下に移動す
る。「全領域相関値計算終了」９１１においては、縮小
観察画像上のサーチ可能領域にまだサーチを行っていな
い位置が存在するか否かを判定する。縮小観察画像上に
まだマッチング処理を行っていない領域が残っている時
には、「観察画像とテンプレートの相関値計算」９０８
に戻ってサーチ処理を繰り返す。

【００３６】縮小観察画像上の全てのサーチ可能領域で
のマッチング処理が終了していた時には、「サーチ座標
高精度化処理」９１２に移り、「サーチ座標に追加」９
１８の処理で登録された各座標に対して、縮小前の観察
画像と縮小前のテンプレートを用いて、登録された座標
の近傍でマッチング処理を行い、登録された座標の高精
度化を行う。そして、「サーチ座標出力」９１３で、
「観察画像入力」９０５で入力した観察画像上の全領域
より「テンプレート・サーチ条件入力」９０２で入力し
たテンプレートとマッチングした位置を報告する。複数
の画像よりサーチ処理を行うときには、「全画像サーチ
終了」９１４において判定を行い、サーチ処理を行って
いない画像が存在する場合には「観察画像入力」９０５
に戻ってサーチ処理を繰り返す。

【００３７】図１０は、サーチ対象物の一部が、入力さ
れた観察画像１００１よりはみ出している様子を示す図
である。これまでのサーチ処理では、このように観察画
像１００１よりサーチ対象物１００２がはみ出している
場合にはサーチすることが出来ず、電子顕微鏡の倍率を
下げるか又は位置をずらす等、計測条件を変えてあらた
めて観察画像１００１を計測し直す必要があった。

【００３８】図１１は、サーチ対象物１１０２の一部が
観察画像１１０１よりはみ出している時に、テンプレー
ト１１０３とサーチ対象物１１０２を重ねた図である。
図中の点線は、テンプレートを分割する時の分割位置を
示す。観察画像１１０１上で、サーチ対象物１１０２の
位置にテンプレート１１０３を重ねるとテンプレート１
１０３自体も観察画像１１０１よりはみ出してしまう
が、分割されたテンプレートの各分割領域を見てみる
と、観察画像１１０１上にあるものと、観察画像１１０
１上よりはみ出しているものがあることが分る。

【００３９】図１２は、観察画像よりはみ出しているサ
ーチ対象物の位置でのテンプレートの様子を示す図であ
る。分割されたテンプレートの各領域を調べると、図１
１の観察画像１１０１上にある領域１２０１と、観察画
像１１０１よりはみ出している領域１２０２が存在す
る。本発明では、サーチ処理を行う時、マッチングを行
う座標においてテンプレートの一部が観察画像からはみ
出してしまう時には、観察画像１１０１上に含まれる分
割されたテンプレート領域の範囲１２０１で相関値の計
算を行うようにする。この方法により、サーチ対象物１
１０２の一部が観察画像１１０１よりはみ出している場
合でも、サーチ処理を行うことが出来る。この時、サー
チ結果の確からしさを示す指針として、相関値の計算を
行った分割された領域１２０１のテンプレート全体に対
する面積割合をサーチ座標とともに出力するとよい。

【００４０】図１３は、テンプレートの分割を行わなか
った時に、観察画像上でサーチ処理を行うことの出来る
領域を示す説明図である。観察画像１３１１上の任意の
位置でテンプレートとの相関値を計算すると考えると
き、サーチ範囲はテンプレートの中心位置の移動範囲と
考えられる。観察画像１３１１の左上端に位置するテン
プレート１３０４、右上端に位置するテンプレート１３
０５、左下端に位置するテンプレート１３０６、右下端
に位置するテンプレート１３０７の各中心を結んだ範囲
がサーチ可能領域１３１２となる。

【００４１】観察画像１３１１の大きさが横ｎ_x、縦
ｎ_y、テンプレートの大きさが横ｍ_x、縦ｍ_yであるとす
ると、サーチ可能領域１３１２の横幅は、観察画像１３
１１の左上端に位置するテンプレート１３０４及び左下
端に位置するテンプレート１３０６の中心は観察画像１
３１１の左端より（ｍ_x／２）にあり、右上端に位置す
るテンプレート１３０５及び右下端に位置するテンプレ
ート１３０７の中心は観察画像１３１１の右端より（ｍ
_x／２）にあるから、次の〔数１〕となる。

【００４２】

【数１】ｎ_x−(ｍ_x／２)−(ｍ_x／２)＝ｎ_x−ｍ_x 同様にサーチ可能領域１３１２の縦幅は、観察画像１３
１１の左上端に位置するテンプレート１３０４及び右上
端に位置するテンプレート１３０５の中心は観察画像１
３１１の上端より（ｍ_y／２）にあり、左下端に位置す
るテンプレート１３０６及び右下端に位置するテンプレ
ート１３０７の中心は観察画像１３１１の下端より（ｍ
_y／２）にあるから、次の〔数２〕のようになる。

【００４３】

【数２】ｎ_y−(ｍ_y／２)−(ｍ_y／２)＝ｎ_y−ｍ_y よって、テンプレートの分割を行わなかった時のサーチ
可能領域の面積は、次の〔数３〕となる。

【００４４】

【数３】(ｎ_x−ｍ_x)×(ｎ_y−ｍ_y) 図１４は、テンプレートの分割を行った時に、観察画像
上でサーチ処理を行うことの出来る領域を示す説明図で
ある。サーチに用いるテンプレートが縦横各々（１／
ｊ）に分割されている時、サーチ可能領域１４０８は、
分割されたテンプレートより選択した代表領域の中心が
観察画像１４０７上を移動する範囲と考えることが出来
る。すなわち、観察画像１４０７の左上端に位置するテ
ンプレート代表領域１４１０、右上端に位置する代表領
域テンプレート１４１１、左下端に位置するテンプレー
ト１４１２、右下端に位置するテンプレート１４１３の
中心を結んだ範囲がサーチ可能領域１４１３となる。

【００４５】観察画像１４０７の大きさが横ｎ_x、縦
ｎ_y、テンプレートの大きさが横ｍ_x、縦ｍ_yであり、テ
ンプレートの分割数がｊであるとすると、サーチ可能領
域１４０８の横幅は、観察画像１４０７の左上端に位置
する代表領域テンプレート１４１０及び左下端に位置す
る代表領域テンプレート１４１２の中心は観察画像１４
０７の左端より（ｍ_x／２ｊ）にあり、右上端に位置す
る代表領域テンプレート１４１１及び右下端に位置する
代表領域テンプレート１４１３の中心は観察画像１４０
７の右端より（ｍ_x／２）にあるから、次の〔数４〕と
なる。

【００４６】

【数４】 ｎ_x−(ｍ_x／２ｊ)−(ｍ_x／２ｊ)＝ｎ_x−ｍ_x／ｊ 同様に、サーチ可能領域１４０８の縦幅は、観察画像１
４０７の左上端に位置する代表領域テンプレート１４１
０及び右上端に位置する代表領域テンプレート１４１１
の中心が観察画像１４０７の上端より（ｍ_y／２ｊ）で
あり、左下端に位置する代表領域テンプレート１４１２
及び右下端に位置する代表領域テンプレート１４１３の
中心が観察画像１４０７の下端より（ｍ_y／２ｊ）であ
るから、次の〔数５〕となる。

【００４７】

【数５】 ｎ_y−(ｍ_y／２ｊ)−(ｍ_y／２ｊ)＝ｎ_y−ｍ_y／ｊ よって、テンプレートの分割を行った時のサーチ可能領
域の面積は、次の〔数６〕となる。

【００４８】

【数６】(ｎ_x−ｍ_x／ｊ)×(ｎ_y−ｍ_y／ｊ) サーチ処理のための演算量は、サーチ範囲の面積とテン
プレートの面積に比例する。テンプレートの分割及び観
察画像の縮小を行わなかった時、サーチ範囲は、図１３
に示されるとおりであるので、演算量は、αを係数とし
て次の〔数７〕となる。

【００４９】

【数７】(観察画像のサーチ可能領域の面積)×(テンプ
レートの面積)×α＝[(ｎ_x−ｍ_x)×(ｎ_y−ｍ_y)]×(ｍ_x
×ｍ_y)×α 同様にして、テンプレートを分割した場合のサーチ処理
の演算量は、αを係数として次の〔数８〕となる。

【００５０】

【数８】 (観察画像のサーチ可能領域の面積)×(代表テンプレートの面積)×α ＝[(ｎ_x−ｍ_x)×(ｎ_y−ｍ_y)]×[(ｍ_x／ｊ)×(ｍ_y／ｊ)]×α ＝[(ｎ_x−ｍ_x)×(ｎ_y−ｍ_y)]×(ｍ_x×ｍ_y)×α／ｊ² ＝(テンプレートの分割を行わなかった時の演算量)／ｊ² また、テンプレート分割と縮小処理を併用した場合の演
算量は、縮小率をｋとすると、次の〔数９〕となる。

【００５１】

【数９】 (縮小された観察画像のサーチ可能領域の面積)×(縮小された代表テンプレ ートの面積)×α ＝[(ｎ_x−ｍ_x)／ｋ×(ｎ_y−ｍ_y)／ｋ]×[(ｍ_x／ｊ)／ｋ×(ｍ_y／ｊ)／ｋ]× α ＝[(ｎ_x−ｍ_x)×(ｎ_y−ｍ_y)]×(ｍ_x×ｍ_y)×α／(ｊ²×ｋ²) ＝(テンプレートの分割と縮小処理を行わなかった時の演算量)／(ｊ²×ｋ²) このようにして、このテンプレートを分割する手法を用
いてパターンサーチ処理の高速化を図ることが出来る。

【００５２】

【発明の効果】本発明によると、サーチを行うべき形状
を登録したテンプレートを分割し、代表領域を選択する
ため、通常縮小を行うと欠落しがちな極細の縦線や横線
の形状を持つパターンをテンプレートとして登録した場
合でも、テンプレートの大きさを小さくすることが出来
る。そのため、サーチに要する演算時間を、テンプレー
トを縮小することが困難な場合でも短縮することが可能
となる。また、テンプレートを分割し、分割された各々
の領域で観察画像上に含まれる領域のみを相関値の計算
対象領域とすることにより、観察画像内に全てが含まれ
ていないサーチ対象物をも検出できる可能性をもたせる
ことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるテンプレート分割の一実施例を示
す図。

【図２】分割されたテンプレートより選択された代表領
域を示す図。

【図３】パターンサーチ処理を説明する図。

【図４】パターンサーチの確度を増す方法について説明
する図。

【図５】分割されたテンプレートを用いるサーチ処理の
手順を示すフローチャート。

【図６】本発明によるパターンサーチ装置の装置構成の
一例を示すブロック図。

【図７】本発明によるパターンサーチ方法の別の実施例
を説明する図。

【図８】観察画像を縮小するのに伴ない同時に縮小され
るテンプレートの様子を示す図。

【図９】本発明の別の実施例における処理の流れを示す
フローチャート。

【図１０】サーチ対象物の一部が入力された観察画像よ
りはみ出している様子を示す図。

【図１１】サーチ対象物の一部が観察画像よりはみ出し
ている時に、テンプレートとサーチ対象物を重ねた図。

【図１２】観察画像よりはみ出しているサーチ対象物の
位置でのテンプレートの様子を示す図。

【図１３】テンプレートの分割を行わなかった時に、観
察画像上でサーチ処理を行うことの出来る領域を示す説
明図。

【図１４】テンプレートの分割を行った時に、観察画像
上でサーチ処理を行うことの出来る領域を示す説明図。

【図１５】縮小できないテンプレートの一例を示す図。

【図１６】縮小不能なテンプレート１５０３を無理に縮
小した場合の様子を示す説明図。

【符号の説明】

１０６…テンプレート、１０７…代表領域、１０５…ポ
インタ、２０１…代表領域、３０１…代表領域、３０２
…サーチ方向、３０３…観察画像、３０４…サーチ対象
物、４０１…サーチ非対象物、４０２…観察画像、４０
３…サーチ対象物、６００…パターンサーチ装置、６０
１…電子顕微鏡、６０２…観察画像入力装置、６０３…
テンプレート入力装置、６０４…サーチ条件入力装置、
６０５…演算装置、６０６…記憶装置、６０７…サーチ
座標出力装置、７０３…サーチ対象物、７０４…観察画
像、８０３…テンプレート、８０６…縮小されたテンプ
レート、８０７…縮小されたテンプレートの代表領域、
１００１…観察画像、１００２…サーチ対象物、１１０
１…観察画像、１１０２…サーチ対象物、１１０３…テ
ンプレート、１３１１…観察画像、１３１２…サーチ可
能領域、１４０７…観察画像、１４０８…サーチ可能領
域、１５０１…微細構造、１５０２…点状構造、１５０
３…テンプレート、１６０１…欠落した微細構造、１６
０２…欠落した点状構造、１６０３…縮小されたテンプ
レート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中西 邦夫 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立製作所計測器事業部内 (72)発明者 池田 光二 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 吉田 昌司 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 Ｆターム(参考） 2F065 AA54 BB02 CC19 FF04 JJ03 PP24 QQ31 RR07 SS02 4M106 AA01 BA02 CA50 CA70 DB05 DB20 DB21 DJ14 5B057 CC03 DA03 DB02 DC34

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 テンプレートを用いてパターンサーチを
   行うパターンサーチ方法において、 前記テンプレートの一部の領域のパターンを用いてパタ
   ーンマッチングを行う第１のステップと、 前記第１のステップで検出された位置において、前記テ
   ンプレート全体を用いてパターンマッチングを行う第２
   のステップとを含むことを特徴とするパターンサーチ方
   法。
2. 【請求項２】 観察画像からテンプレートと同じパター
   ンをサーチするパターンサーチ方法において、 前記テンプレートを複数の領域に分割し、分割された複
   数の領域の中から選択された領域のパターンを用いて前
   記観察画像とのパターンマッチングを行う第１のステッ
   プと、 前記第１のステップで検出された前記観察画像上の位置
   において、前記テンプレート全体を用いてパターンマッ
   チングを行う第２のステップとを含むことを特徴とする
   パターンサーチ方法。
3. 【請求項３】 前記第２のステップにおいて、前記テン
   プレートによりサーチしようとするパターンの一部が前
   記観察画像からはみ出す場合、前記分割されたテンプレ
   ートの複数の領域のうち前記観察画像内にある領域によ
   って構成されるパターンを用いてパターンマッチングを
   行うことを特徴とする請求項２記載のパターンサーチ方
   法。
4. 【請求項４】 前記第２のステップにおいて、前記テン
   プレートによりサーチしようとするパターンの一部が前
   記観察画像からはみ出す場合、前記分割されたテンプレ
   ートの複数の領域のうち前記観察画像内にある領域によ
   って構成されるパターンを用いてパターンマッチングを
   行い、前記テンプレートのうち前記第２のステップのパ
   ターンマッチングで用いた領域の割合を表示することを
   特徴とする請求項２記載のパターンサーチ方法。
5. 【請求項５】 観察画像を入力するための画像入力手段
   と、サーチすべきパターンをテンプレートして入力する
   ためのテンプレート入力手段と、前記画像入力手段によ
   って入力された前記観察画像中よりテンプレートパター
   ンをサーチするための演算を行う演算手段とを備えるパ
   ターンサーチ装置において、 前記テンプレートを複数の領域に分割する手段と、前記
   複数の領域から１つの領域を選択する選択手段とを備
   え、前記演算手段は前記選択手段によって選択された領
   域のパターンを前記観察画像中よりサーチする機能を有
   することを特徴とするパターンサーチ装置。
6. 【請求項６】 前記画像入力手段は前記テンプレート入
   力手段を兼ねていることを特徴とする請求項５記載のパ
   ターンサーチ装置。