JP2011180066A - 画像比較方法および画像比較プログラム - Google Patents

Abstract

【目的】本発明は、画像比較方法および画像比較プログラムに関し、実画像上のパターンと元ＣＡＤデータのパターンとの比較を容易に行うと共に、同じようなパターンの幅のものが複数存在してもその対応関係を実画像上で容易に判別可能にすることを目的とする。
【構成】試料を撮影した実画像からパターンを構成するライン、スペースのエッジを抽出するステップと、抽出したライン、スペースのエッジをもとにライン、スペースの幅、長さのいずれか一方あるいは両者に対応するエッジ間の距離を測定するステップと、測定したライン、スペースのエッジ間の幅および長さのいずれか一方あるいは両方に、実画像のライン、スペースと元のＣＡＤデータから生成したＣＡＤ画像のライン、スペースとのいずれか一方あるいは両者の比からなる補正係数を演算して補正ＣＡＤ画像を生成するステップと、生成した補正ＣＡＤ画像を実画像に重畳して表示するステップとを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、顕微鏡を用いて被観察試料を撮影した画像上にＣＡＤデータから生成したＣＡＤ画像を重畳して表示する画像比較方法および画像比較プログラムに関するものである。

従来、ＣＡＤデータから生成したＣＡＤ画像をマスクに露光して現像した当該マスク上のパターンや、更に、マスクを用いて露光して現像したウェハ上のパターンについて、走査型電子顕微鏡や光学顕微鏡などの顕微鏡を用いたパターン検査装置で実画像のパターンを取得（撮影）して測定する場合、マスク基板やウェハ基板の上に形成されたパターンがある部分をラインと呼び、パターンがない部分をスペースと呼び、これら測定した寸法値を実画像上の対応する箇所（ライン、スペース）に表示していた。

このため、実画像上のパターンを構成するラインあるいはスペースに同じような幅のものが存在すると、ＣＡＤ画像上のいずれのパターンを構成するラインあるいはスペースの部分に対応しているのか判別し難いという問題があった。

本発明は、これらの問題を解決するため、顕微鏡を用いて被観察試料を撮影した実画像上に、ＣＡＤデータから生成したＣＡＤ画像を重畳して表示する画像比較方法において、被観察試料を撮影した拡大された実画像を取得するステップと、取得した実画像からパターンを構成するラインあるいはスペースのエッジを抽出するステップと、抽出したラインあるいはスペースのエッジをもとにラインあるいはスペースの幅、長さのいずれか一方あるいは両者に対応するエッジ間の距離を測定するステップと、測定したラインあるいはスペースのエッジ間の幅および長さのいずれか一方あるいは両方に、実画像のライン、スペースと元のＣＡＤデータから生成したＣＡＤ画像のライン、スペースとのいずれか一方あるいは両者の比からなる補正係数を演算して補正ＣＡＤ画像を生成するステップと、生成した補正ＣＡＤ画像を、前記実画像に重畳して表示するステップとを有する。

この際、補正係数は、実画像のライン、スペースと、ＣＡＤ画像のライン、スペースあるいはＣＡＤ画像の元データのライン、スペースの一方あるいは両者についてそれぞれの幅、長さの比あるいは比の平均とするようにしている。

また、実画像のライン、スペースのエッジ間の幅、長さが測定できない部分がある場合あるいは測定ができない場合、測定ができた部分の補正係数を測定ができない部分について適用、あるいは被観察試料上の基準パターンのライン、スペースをもとに算出した補正係数を適用するようにしている。

また、実画像および補正ＣＡＤ画像のいずれか一方あるいは両者について、ライン、スペースの実測定あるいは元ＣＡＤデータの幅、長さの値を表示するようにしている。

本発明は、被観察試料を撮影した拡大された実画像からパターンを構成するラインあるいはスペースのエッジを抽出し、抽出したラインあるいはスペースのエッジをもとにラインあるいはスペースの幅、長さを測定してこれらに補正係数を演算して補正ＣＡＤ画像を生成し、実画像に重畳して表示することにより、実画像上のパターンと元ＣＡＤデータのパターンとの比較を容易に行うことが可能となると共に、同じようなパターンの幅のものが複数存在してもその対応関係を実画像上で容易に判別が可能となる。

本発明は、被観察試料を撮影した拡大された実画像からパターンを構成するラインあるいはスペースのエッジを抽出し、抽出したラインあるいはスペースのエッジをもとにラインあるいはスペースの幅、長さを測定してこれらに補正係数を演算して補正ＣＡＤ画像を生成し、実画像に重畳して表示し、実画像上のパターンと元ＣＡＤデータのパターンとの比較を容易に行うことを可能にすると共に、同じようなパターンの幅のものが複数存在してもその対応関係を実画像上で容易に判別を可能にすることを実現した。

図１は、本発明のシステム構成図を示す。

図１において、測定ＳＥＭ１は、試料（マスク）１７の拡大画像を生成してパターン（ライン、スペースなどのパターン）の寸法を測定するものであって、電子線ビームを発生する電子銃１１、電子銃１１で発生された電子線ビームの軸を合わせるアライメント１２、軸合わせされた電子線ビームを集束する集束レンズ１３、集束された電子線ビームを試料１７の上に細く絞る対物レンズ１６、試料１７の上で細く絞られた電子線ビームを平面走査（Ｘ方向およびＹ方向に走査）するための２段の偏向器１４、更に、細く絞った電子線ビームで試料１７の上を平面走査したときに放出された２次電子、光、反射された反射電子を検出する検出器１５などから構成され、試料１７の表面の画像（２次電子画像、反射電子画像）などを生成する公知のものである。

アライメント１２は、電子銃１１から放出された電子ビームの光軸を集束レンズ１３、対物レンズ１６から構成される光学系の軸に、軸合わせするための偏向器である。

ステージ１８は、試料（マスクなど）１７を搭載し、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に移動するものであって、図示外のレーザ干渉計によりその座標を検出しつつ試料１７を所定の場所に正確に位置づけるための移動台である。

増幅器１９は、２次電子、反射電子などを検出する検出器１５などで検出された信号を増幅するものである。

ＰＣ（パソコン）２は、プログラムに従い各種制御、処理を行う公知のものであって、ここでは、ＳＥＭ画像取得手段２１、ＣＡＤ画像表示手段２２、結果表示手段２３、ＣＡＤデータ２４、補正テーブル２５、表示装置２６、および入力装置２７などから構成されるものである。

ＳＥＭ画像取得手段２１は、測定ＳＥＭ１を制御し、試料（マスク）１７上に細く電子線ビームを絞った状態で平面走査（Ｘ方向およびＹ方向に走査）してそのときに当該試料１７から放出された、ここでは、２次電子を検出器１５で検出して増幅器１９で増幅した信号をもとにＳＥＭ画像（試料１７の表面の拡大されたＳＥＭ画像）を生成して取得する公知技術である。

ＣＡＤ画像表示手段２２は、マスクなどの設計データであるＣＡＤデータ２４をもとに当該ＣＡＤデータ２４で表現されるパターンの画像（ＣＡＤ画像）を生成して表示するものである。

エッジ抽出手段２３は、ＳＥＭ画像中のパターンを構成するラインあるいはスペースのエッジを抽出（例えばラインからスペース、あるいはスペースからラインに向かってその輝度の中間点（微分してその変化が正から負あるいは負から正に反転する点（中間点）
をエッジとして抽出）する公知の技術である（図２から図５参照）。

ＣＡＤデータ変換手段２４は、ＳＥＭ画像の抽出したエッジをもとに、補正係数を算出して補正ＣＡＤデータに変換などするものである（図２から図５参照）。

結果表示手段２５は、結果を表示するものであって、ここでは、ＳＥＭ画像（実画像）上に、当該ＳＥＭ画像から抽出したエッジをもとに補正係数を算出して補正ＣＡＤデータを生成し、重畳して表示したりなどするものである（図２から図５参照）。

ＣＡＤデータ２６は、試料１７である、ウェハ上のパターンを設計した元のＣＡＤデータである。

補正テーブル２７は、ＳＥＭ画像のＣＡＤデータに対する補正係数（補正値）を登録するものである（図４参照）。

表示装置２８は、画像などを表示する表示装置である。

入力装置２９は、データや指示を入力するものであって、マウス、キーボード、タッチペンなどの入力装置である。

次に、図２のフローチャートの順番に従い、図１のシステム構成の動作を詳細に説明する。

図２は、本発明の動作説明フローチャートを示す。

図２において、Ｓ１は、ＳＥＭ画像を取得する。これは、利用者がこれから図１の測定ＳＥＭ１のステージ１８に装着してパターン（スペース、ラインなど）の寸法を測定する対象の試料（マスク）１７から、ＳＥＭ画像を取得する。具体的には、ＳＥＭ画像取得手段２１が、試料（マスク）１７を搭載したステージ１８を図示外のレーザ干渉計をもとに精密にＸ方向およびＹ方向の座標を計測しつつ、ＣＡＤデータ２６をもとに対応する試料（マスク）１７の拡大されたＳＥＭ像を取得する位置に位置あわせする。この位置合わせした状態で、電子線ビームを細く絞って走査させ、そのときに放出された２次電子を検出器１５で検出し、増幅器１９で増幅した信号（ＳＥＭ画像信号）を取得する。

Ｓ２は、ＳＥＭ画像を表示する。これは、Ｓ１で取得したＳＥＭ画像信号を、表示装置２８の画面上に表示する（例えば後述する図５のＳＥＭ画像参照）。

Ｓ３は、エッジを抽出する。これは、Ｓ２で表示装置２８の画面上に表示したＳＥＭ画像について、公知の技術によりエッジを抽出（例えばパターンを構成するラインあるいはスペースのエッジを抽出）する。

Ｓ４は、補正値を算出する。これは、ＣＡＤデータの対応するパターン（ライン、スペース）の幅、長さと、ＳＥＭ画像（実画像）のパターン（ライン、スペース）の幅、長さ（ライン、スペースのエッジの間の距離（幅、長さ））との比からなる補正値（補正係数）を算出する（図４参照）。

Ｓ５は、補正ＣＡＤデータに変換できるか判別する。これは、Ｓ４で補正値（補正係数）を算出でき、補正ＣＡＤデータに変換できるか判別する。ＹＥＳの場合には、Ｓ７に進む。ＮＯの場合には、Ｓ６に進む。

Ｓ６は、Ｓ４で補正値（補正係数）を算出できなかったと判明、即ち、ＳＥＭ画像のＳ／Ｎ比が悪いなどによりエッジ自身が抽出できなく、補正値（補正係数）を算出できなかったと判明したので、元ＣＡＤデータから補正ＣＡＤデータを作成と決定する。ここで、ＳＥＭ画像からエッジが抽出できず、補正値（補正係数）を算出できなかった場合には、試料（ウェハ）１７上の基準パターンの画像からエッジを抽出して当該エッジとＣＡＤデータ上の該当パターンとの比から補正値（補正係数）を算出しておく。そして、Ｓ７に進む。

Ｓ７は、補正ＣＡＤデータに変換する。これは、ＳＥＭ画像のエッジ（エッジを連結して生成したラインあるいはスペース）に、補正値（補正係数）を演算して補正ＣＡＤデータに変換する。尚、Ｓ６の場合には、ＣＡＤデータのエッジに、試料（ウェハ）１７上の基準パターンのエッジとＣＡＤデータとの比から算出した補正値（補正係数）を演算して補正ＣＡＤデータに変換する。

Ｓ８は、ＳＥＭ画像上に補正ＣＡＤデータを表示する（図５参照）。

以上により、ＳＥＭ画像を取得して表示すると共に、ＳＥＭ画像から抽出したエッジ（ライン、スペースの間の幅（エッジ間の幅）、長さ（エッジ間の長さ））と、ＣＡＤデータ２６の該当エッジとの比を補正値（補正係数）として算出し、ＳＥＭ画像のエッジに当該補正値を演算して補正ＣＡＤデータを算出し、ＳＥＭ画像上に重畳して図５に示すように表示することが可能となる。これにより、実画像（ＳＥＭ画像）上のパターンと、設計データであるＣＡＤデータ２６のパターンとの相対比較を分かりやすく表示することが可能となる。

図３は、本発明の他の動作説明フローチャートを示す。

図３において、Ｓ１１は、エッジデータの有るもの（補正ＣＡＤデータに変換できたもの）を捜す。

Ｓ１２は、補正係数Ａを求める。これらＳ１１、Ｓ１２は、ＳＥＭ画像（実画像）上でエッジが何らかの原因で抽出できなかったパターン（ライン、スペース）（例えばＳ／Ｎが悪くでエッジが抽出できなかったパターン（ライン、スペース））について、当該ＳＥＭ画像上でエッジが抽出できた他のパターン（ライン、スペース）の当該エッジをもとに補正係数Ａを求める（ＳＥＭ画像のエッジと、ＣＡＤデータの対応エッジとの比から補正係数を求める）。

Ｓ１３は、エッジが求められないＳＥＭ画像上のパターンの元ＣＡＤデータ×補正係数Ａを算出する。これは、ＳＥＭ画像上でエッジの求められない当該ＳＥＭ画像上のパターンについて、当該パターンに対応する元ＣＡＤデータ２６に、Ｓ１２で求めた補正係数Ａを乗算して擬似的に補正ＣＡＤデータを生成する。

Ｓ１４は、補正ＣＡＤデータをＳＥＭ画像上に表示する。

以上のように、ＳＥＭ画像上に、エッジの抽出できなかったパターンについて、近傍のエッジを抽出できたパターンのエッジをもとに算出した補正係数Ａを流用し、ＳＥＭ画像上でエッジの抽出できなかったパターンに対応する元ＣＡＤデータのパターンに当該補正係数Ａを乗算して擬似的に補正ＣＡＤデータを作成してＳＥＭ画像上に重畳表示することが可能となる。これにより、特に、Ｓ／Ｎ比が悪く成りがちな微細なパターン（ライン、スペース）についてたとえエッジが抽出できなくても近傍のエッジを抽出できたパターンの当該エッジをもとに算出した補正係数を流用して、エッジの抽出できないような微細なパターンの補正ＣＡＤデータを作成（擬似作製）してＳＥＭ画像上に重畳して表示することが可能となり、ＳＥＭ画像と元ＣＡＤデータとの比較を容易に行うことができる。

図４は、本発明の補正テーブル例を示す。図示の補正テーブル２５は、ＳＥＭ画像上のパターンのエッジと、ＣＡＤデータ２６との比を補正係数として算出したものであって、ここでは、図示の下記の情報を対応づけて算出して登録するものである。

・パターン種別：
・ＣＡＤデータ値（＊１）：
・ＳＥＭエッジ値（＊２）：
・補正ＣＡＤデータ値：
・補正係数（＊１／＊２）：
・その他：
ここで、パターン種別はライン（パターン（薄膜）の存在する部分のパターン）、スペース（パターン（薄膜）の存在しない部分のパターン）の区別を表す。ＣＡＤデータ値（＊１）はＣＡＤで設計した元の設計データ（例えばライン、スペースの幅、長さ）を表す。ＳＥＭエッジ値（＊２）はＣＡＤデータ値をもとにパターンを作製したウェハについて、測定ＳＥＭ１により取得したＳＥＭ画像上でエッジを抽出し、当該エッジを連結して表されるパターン（ライン、スペース）の幅、長さの値（測定した値）を表す。補正ＣＡＤデータ値は、ＣＡＤデータ値に補正係数を乗算した値を表す。補正係数（＊１／＊２）はＣＡＤデータ値とＳＥＭエッジ値との比を表す。

図５は、本発明の表示例を示す。

図５の（ａ）は、ライン／スペースの表示例を示す。図示の画像は、ＳＥＭ画像上に、当該ＳＥＭ画像のパターンのエッジを抽出し、当該抽出したエッジ（ＳＥＭエッジ値）と、元ＣＡＤデータ値との比から補正係数を算出し、算出した補正係数をもとにＳＥＭ画像のエッジから生成したＳＥＭ画像の輪郭ＧＤＳデータ（補正ＣＡＤデータ（黒線））を重畳表示したものである。

尚、図示しないが、ＳＥＭ画像からエッジを抽出できないパターンについては、図３に従いＳＥＭ画像の近傍のエッジを抽出できたものの補正係数（あるいは更に、基準パターンのエッジから算出した補正係数）を流用し、これら流用した補正係数をもと元ＣＡＤデータから生成したＳＥＭ画像の輪郭ＧＤＳデータ（補正ＣＡＤデータ（黒線））を重畳表示するようにする。

以上により、ＳＥＭ画像からエッジを抽出できた場合には当該エッジをもとに算出した補正係数、エッジを抽出できない場合には近傍のエッジを抽出できたものの補正係数、更に、近傍のエッジも抽出できないときは基準パターンのエッジをもとに算出した補正係数をもとに、ＳＥＭ画像のエッジあるいは元ＣＡＤデータのエッジに補正係数を演算して補正ＣＡＤデータを生成し、ＳＥＭ画像上に図示の黒線のように当該補正ＣＡＤデータを重畳表示することが可能となる。

図５の（ｂ）は、ホールの表示例を示す。図示の画像は、図５の（ａ）と同様に、ＳＥＭ画像上に、補正ＣＡＤデータを重畳表示したものである。補正係数は上記したと同様に算出すると共に、補正ＣＡＤデータも上記したと同様に算出する。

本発明は、被観察試料を撮影した拡大された実画像からパターンを構成するラインあるいはスペースのエッジを抽出し、抽出したラインあるいはスペースのエッジをもとにラインあるいはスペースの幅、長さを測定してこれらに補正係数を演算して補正ＣＡＤ画像を生成し、実画像に重畳して表示し、実画像上のパターンと元ＣＡＤデータのパターンとの比較を容易に行うことを可能とすると共に、同じようなパターンの幅のものが複数存在してもその対応関係を実画像上で容易に判別を可能にする画像比較方法および画像比較プログラムに関するものである。

本発明のシステム構成図である。 本発明の動作説明フローチャートである。 本発明の他の動作説明フローチャートである。 本発明の補正テーブル例である。 本発明の表示例である。

１：測定ＳＥＭ
１１：電子銃
１２：アライメント
１３：集束レンズ
１４：偏向器
１５：検出器
１６：対物レンズ
１７：試料（マスク）
１８：ステージ
１９：増幅器
２：ＰＣ（パソコン）
２１：ＳＥＭ画像取得手段
２２：ＣＡＤ画像表示手段
２３：エッジ抽出手段
２４：ＣＡＤデータ変換手段
２５：結果表示手段
２６：ＣＡＤデータ
２７：補正テーブル
２８：表示装置
２９：入力装置

Claims (5)

1. 顕微鏡を用いて被観察試料を撮影した実画像上に、ＣＡＤデータから生成したＣＡＤ画像を重畳して表示する画像比較方法において、
   被観察試料を撮影した拡大された実画像を取得するステップと、
   前記取得した実画像からパターンを構成するラインあるいはスペースのエッジを抽出するステップと、
   前記抽出したラインあるいはスペースのエッジをもとに当該ラインあるいはスペースの幅、長さのいずれか一方あるいは両者に対応するエッジ間の距離を測定するステップと、
   前記測定したラインあるいはスペースのエッジ間の幅および長さのいずれか一方あるいは両方に、実画像のライン、スペースと元のＣＡＤデータから生成したＣＡＤ画像のライン、スペースとのいずれか一方あるいは両者の比からなる補正係数を演算して補正ＣＡＤ画像を生成するステップと、
   前記生成した補正ＣＡＤ画像を、前記実画像に重畳して表示するステップと
   を有する画像比較方法。
2. 前記補正係数は、前記実画像のライン、スペースと、前記ＣＡＤ画像のライン、スペースあるいは当該ＣＡＤ画像の元データのライン、スペースの一方あるいは両者についてそれぞれの幅、長さの比あるいは比の平均としたことを特徴とする請求項１記載の画像比較方法。
3. 前記実画像のライン、スペースのエッジ間の幅、長さが測定できない部分がある場合あるいは測定ができない場合、測定ができた部分の補正係数を測定ができない部分について適用、あるいは被観察試料上の基準パターンのライン、スペースをもとに算出した補正係数を適用することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の画像比較方法。
4. 前記実画像および前記補正ＣＡＤ画像のいずれか一方あるいは両者について、ライン、スペースの実測定あるいは元ＣＡＤデータの幅、長さの値を表示することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の画像比較方法。
5. 顕微鏡を用いて被観察試料を撮影した実画像上に、ＣＡＤデータから生成したＣＡＤ画像を重畳して表示する画像比較プログラムにおいて、
   コンピュータを、
   被観察試料を撮影した拡大された実画像を取得する手段と、
   前記取得した実画像からパターンを構成するラインあるいはスペースのエッジを抽出する手段と、
   前記抽出したラインあるいはスペースのエッジをもとに当該ラインあるいはスペースの幅、長さのいずれか一方あるいは両者に対応するエッジ間の距離を測定する手段と、
   前記測定したラインあるいはスペースのエッジ間の幅および長さのいずれか一方あるいは両方に、実画像のライン、スペースと元のＣＡＤデータから生成したＣＡＤ画像のライン、スペースとのいずれか一方あるいは両者の比からなる補正係数を演算して補正ＣＡＤ画像を生成する手段と、
   前記生成した補正ＣＡＤ画像を、前記実画像に重畳して表示する手段と
   して機能させる画像比較プログラム。