JP2020123034A - 画像マッチング支援方法、画像マッチング支援装置、および画像マッチング支援方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザーが画像マッチングを実行する作業を支援し、正確なマッチング結果に導くことができる方法を提供する。【解決手段】画像マッチング支援方法は、テンプレート画像１０１と実画像１０４の相対位置を変えながら、相対位置に対応する、テンプレート画像１０１と実画像１０４とのマッチング評価値を算出し、相対位置とマッチング評価値との関係を示す評価値テーブルを作成し、表示画面上に表示された実画像１０４とテンプレート画像１０１とを重ね合わせたときの、テンプレート画像１０１と実画像１０４の相対位置に対応するマッチング評価値を評価値テーブルに基づいて決定し、決定したマッチング評価値に従って視覚的に変化する可視図形２００を生成し、矢印図形２００を表示画面上に表示する。【選択図】図８

Description

本発明は、設計データ上のパターンと、画像上のパターンとの位置合わせを行うための画像マッチング処理に関し、特にユーザーが画像マッチングを実行する作業を支援することができる方法および装置に関する。

ダイ・ツー・データベース（Die to Database）技術を用いた半導体デバイスのパターン検査方法が知られている（例えば特許文献１参照）。代表的なパターン検査方法は、ウェーハ上のパターンの画像を走査電子顕微鏡で生成し、設計データ（ＣＡＤデータともいう）上のＣＡＤパターンと画像上のパターンとを比較して、ウェーハ上のパターンの欠陥を検出することである。このようなパターン検査方法の前処理として、設計データ上のＣＡＤパターンを、画像上のパターンに位置合わせするマッチング処理が行われる。

上記マッチング処理は、画像マッチングアルゴリズムを用いてコンピュータにより自動的に行われる。しかしながら、ウェーハ上のパターンがＣＡＤパターンに比べて大きく変形している場合、あるいはＣＡＤパターンが繰り返しパターンである場合は、コンピュータはマッチング処理に失敗することがある。例えば、図１５に示すようなＣＡＤパターン５０１と、画像上のパターン５０２の場合、コンピュータは、図１６に示すように、マッチング処理に失敗してしまうことがある。そこで、コンピュータがマッチング処理に失敗した場合は、ユーザーが手動でマッチング処理を実行する。

特開２０１１−１７７０５号公報 特開２００２−３５３２８０号公報

しかしながら、ユーザーもＣＡＤパターンと画像上のパターンとのマッチングの判断に迷うことがある。例えば、図１７に示すＣＡＤパターン５０５と画像上のパターン５０６とのマッチング結果Ａとマッチング結果Ｂのどちらが正しいかを的確に判断することは難しい。また、あるパターンが合致しても、他のパターンが合致しないこともある。

そこで、本発明は、ユーザーが画像マッチングを実行する作業を支援し、正確なマッチング結果に導くことができる方法および装置を提供する。また、本発明は、画像マッチング支援方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供する。

一態様では、設計データ上のＣＡＤパターンをテンプレート画像に変換し、前記ＣＡＤパターンに基づいて形成されたパターンの実画像を画像生成装置によって生成し、前記テンプレート画像と前記実画像の相対位置を変えながら、前記相対位置に対応する、前記テンプレート画像と前記実画像とのマッチング評価値を算出し、前記相対位置と前記マッチング評価値との関係を示す評価値テーブルを作成し、表示画面上に表示された前記実画像と前記テンプレート画像とを重ね合わせたときの、前記テンプレート画像と前記実画像の相対位置に対応するマッチング評価値を前記評価値テーブルに基づいて決定し、前記決定されたマッチング評価値に従って視覚的に変化する可視図形を生成し、前記可視図形を前記表示画面上に表示する、画像マッチング支援方法が提供される。

一態様では、前記可視図形の色、形状、および大きさのうちの少なくとも１つは、前記決定されたマッチング評価値に従って変化する。
一態様では、前記可視図形は、前記実画像および前記テンプレート画像のうちの一方を他方に対して移動させたときの移動方向を表す矢印図形であり、前記矢印図形の色、形状、および大きさのうちの少なくとも１つは、前記決定されたマッチング評価値に従って変化する。
一態様では、前記可視図形は、前記テンプレート画像上の前記ＣＡＤパターンを表すパターン図形であり、前記パターン図形を形成する線の色および幅のうちの少なくとも１つは、前記決定されたマッチング評価値に従って変化する。

一態様では、対象物の画像を生成する画像生成装置と、前記対象物に形成されたパターンの設計情報を含む設計データを含む演算システムを備え、前記演算システムは、前記設計データおよびプログラムが格納された記憶装置と、前記プログラムに従って演算を実行する処理装置を備えており、前記演算システムは、前記設計データ上のＣＡＤパターンをテンプレート画像に変換し、前記ＣＡＤパターンに基づいて形成されたパターンの実画像を画像生成装置から取得し、前記テンプレート画像と前記実画像の相対位置を変えながら、前記相対位置に対応する、前記テンプレート画像と前記実画像とのマッチング評価値を算出し、前記相対位置と前記マッチング評価値との関係を示す評価値テーブルを作成し、表示画面上に表示された前記実画像と前記テンプレート画像とを重ね合わせたときの、前記テンプレート画像と前記実画像の相対位置に対応するマッチング評価値を前記評価値テーブルに基づいて決定し、前記決定されたマッチング評価値に従って視覚的に変化する可視図形を生成し、前記可視図形を前記表示画面上に表示するステップを前記プログラムに従って実行する、画像マッチング支援装置が提供される。

一態様では、前記演算システムは、前記可視図形の色、形状、および大きさのうちの少なくとも１つを、前記決定されたマッチング評価値に従って変化させるように構成されている。
一態様では、前記可視図形は、前記実画像および前記テンプレート画像のうちの一方を他方に対して移動させたときの移動方向を表す矢印図形であり、前記演算システムは、前記矢印図形の色、形状、および大きさのうちの少なくとも１つを、前記決定されたマッチング評価値に従って変化させるように構成されている。
一態様では、前記可視図形は、前記テンプレート画像上の前記ＣＡＤパターンを表すパターン図形であり、前記演算システムは、前記パターン図形を形成する線の色および幅のうちの少なくとも１つを、前記決定されたマッチング評価値に従って変化させるように構成されている。

一態様では、設計データ上のＣＡＤパターンをテンプレート画像に変換し、前記ＣＡＤパターンに基づいて形成されたパターンの実画像を画像生成装置から取得し、前記テンプレート画像と前記実画像の相対位置を変えながら、前記相対位置に対応する、前記テンプレート画像と前記実画像とのマッチング評価値を算出し、前記相対位置と前記マッチング評価値との関係を示す評価値テーブルを作成し、表示画面上に表示された前記実画像と前記テンプレート画像とを重ね合わせたときの、前記テンプレート画像と前記実画像の相対位置に対応するマッチング評価値を前記評価値テーブルに基づいて決定し、前記決定されたマッチング評価値に従って視覚的に変化する可視図形を生成し、前記可視図形を前記表示画面上に表示するステップをコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。

本発明によれば、ユーザーは、表示画面上に表示されたテンプレート画像と実画像とを比較しながら、マッチング評価値に従って視覚的に変化する可視図形（例えば、矢印図形の色またはパターン図形の線幅）に基づいて、テンプレート画像と実画像とが最も合致する位置を判断することができる。

画像マッチング支援装置の一実施形態を示す模式図である。 二次元的な評価値テーブルの一例を示す図である。 三次元的な評価値テーブルの一例を示す図である。 ＣＡＤパターンから作成されたテンプレート画像の一例を示す図である。 走査電子顕微鏡によって生成されたＳＥＭ画像の一例を示す模式図である。 テンプレート画像とＳＥＭ画像との輝度の相関値から評価値テーブルを作成する様子を説明する図である。 演算システムの表示画面上に表示されたテンプレート画像とＳＥＭ画像を示す模式図である。 マッチング評価値に従って矢印図形が視覚的に変化する様子を説明する図である。 相対位置とマッチング評価値を矢印図形とともに表示画面上に表示させる一実施形態を示す図である。 可視図形は、テンプレート画像上のＣＡＤパターンを表すパターン図形である一実施形態を示す図である。 パターン図形を構成する線の内側領域を、マッチング評価値に従って変化する半透明色で塗りつぶした一実施形態を示す図である。 矢印図形とパターン図形の両方を表示画面上に表示させる一実施形態を示す図である。 画像マッチング支援装置の動作を説明するフローチャートである。 演算システムの構成の一実施形態を示す模式図である。 ＣＡＤパターンと画像上のパターンの一例を示す図である。 コンピュータがマッチング処理に失敗した一例を示す図である。 ２つのマッチング結果を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、画像マッチング支援装置の一実施形態を示す模式図である。図１に示すように、画像マッチング支援装置は、走査電子顕微鏡５０および演算システム１５０を備えている。走査電子顕微鏡５０は、対象物の画像を生成する画像生成装置の一例である。走査電子顕微鏡５０は、演算システム１５０に接続されており、走査電子顕微鏡５０の動作は演算システム１５０によって制御される。

演算システム１５０は、データベース１６１およびプログラムが格納された記憶装置１６２と、プログラムに従って演算を実行する処理装置１６３と、画像およびＧＵＩ（グラフィカルユーザーインターフェイス）などを表示する表示画面１６５を備えている。演算システム１５０は、マウス１７０ａおよびキーボード１７０ｂを備えた入力装置１７０をさらに備えている。ユーザーは、マウス１７０ａおよび／またはキーボード１７０ｂを操作して、表示画面１６５上に現れた画像を移動させることができる。

演算システム１５０は、少なくとも１台のコンピュータを備えている。例えば、演算システム１５０は、走査電子顕微鏡５０に通信線で接続されたエッジサーバであってもよいし、インターネットなどのネットワークによって走査電子顕微鏡５０に接続されたクラウドサーバであってもよい。演算システム１５０は、複数のサーバの組み合わせであってもよい。例えば、演算システム１５０は、インターネットまたはローカルエリアネットワークなどの通信ネットワークにより互いに接続されたエッジサーバとクラウドサーバとの組み合わせ、あるいは通信ネットワークで接続されていない複数のサーバの組み合わせであってもよい。

走査電子顕微鏡５０は、一次電子（荷電粒子）からなる電子ビームを発する電子銃１１１と、電子銃１１１から放出された電子ビームを集束する集束レンズ１１２、電子ビームをＸ方向に偏向するＸ偏向器１１３、電子ビームをＹ方向に偏向するＹ偏向器１１４、電子ビームを試料であるウェーハ１２４にフォーカスさせる対物レンズ１１５を有する。

集束レンズ１１２および対物レンズ１１５はレンズ制御装置１１６に接続され、集束レンズ１１２および対物レンズ１１５の動作はレンズ制御装置１１６によって制御される。このレンズ制御装置１１６は演算システム１５０に接続されている。Ｘ偏向器１１３、Ｙ偏向器１１４は、偏向制御装置１１７に接続されており、Ｘ偏向器１１３、Ｙ偏向器１１４の偏向動作は偏向制御装置１１７によって制御される。この偏向制御装置１１７も同様に演算システム１５０に接続されている。二次電子検出器１３０と反射電子検出器１３１は画像取得装置１１８に接続されている。画像取得装置１１８は二次電子検出器１３０と反射電子検出器１３１の出力信号を画像に変換するように構成される。この画像取得装置１１８も同様に演算システム１５０に接続されている。

試料チャンバー１２０内に配置される試料ステージ１２１は、ステージ制御装置１２２に接続されており、試料ステージ１２１の位置はステージ制御装置１２２によって制御される。このステージ制御装置１２２は演算システム１５０に接続されている。ウェーハ１２４を、試料チャンバー１２０内の試料ステージ１２１に載置するためのウェーハ搬送装置１４０も同様に演算システム１５０に接続されている。

電子銃１１１から放出された電子ビームは集束レンズ１１２で集束された後に、Ｘ偏向器１１３、Ｙ偏向器１１４で偏向されつつ対物レンズ１１５により集束されてウェーハ１２４の表面に照射される。ウェーハ１２４に電子ビームの一次電子が照射されると、ウェーハ１２４からは二次電子および反射電子が放出される。二次電子は二次電子検出器１３０により検出され、反射電子は反射電子検出器１３１により検出される。検出された二次電子の信号、および反射電子の信号は、画像取得装置１１８に入力され画像に変換される。画像は演算システム１５０に送信される。

ウェーハ１２４上に形成されたパターンの設計データは、記憶装置１６２に予め記憶されている。パターンの設計データは、パターンの頂点の座標、パターンの位置、形状、および大きさ、パターンが属する層の番号などのパターンの設計情報を含む。記憶装置１６２には、データベース１６１が構築されている。パターンの設計データは、データベース１６１内に予め格納される。演算システム１５０は、記憶装置１６２に格納されているデータベース１６１から設計データを読み込むことが可能である。

次に、上述した画像マッチング支援装置が画像マッチング支援を実行する動作について説明する。以下の説明では、画像生成装置である走査電子顕微鏡５０によって生成された実画像を、ＳＥＭ画像という。ウェーハ上のパターンは、設計データ（ＣＡＤデータともいう）に基づいて形成されている。ＣＡＤは、コンピュータ支援設計（computer-aided design）の略語である。

画像マッチング支援装置は、図２に示すような評価値テーブルを作成する。評価値テーブルは、テンプレート画像のＳＥＭ画像（実画像）に対する相対位置と、マッチング評価値との関係を示すグラフである。評価値テーブルは、テンプレート画像のＳＥＭ画像（実画像）に対する相対位置を表すＸ軸およびＹ軸を有する。Ｘ軸、Ｙ軸は互いに垂直である。各相対位置に対応するマッチング評価値ＥＶは、Ｘ軸およびＹ軸を持つＸＹ座標系上に配列されている。本実施形態では、評価値テーブルは二次元グラフから構成されている。一実施形態では、図３に示すように、評価値テーブルは、三次元グラフから構成されてもよい。

評価値テーブルは、次のようにして作成される。まず、演算システム１５０は、設計データ上のＣＡＤパターンを指定する。設計データは、ウェーハに形成されたパターンの設計情報を含むデータであり、具体的には、パターンの頂点の座標、パターンの位置、形状、および大きさ、パターンが属する層の番号などのパターンの設計情報を含む。設計データ上のＣＡＤパターンは、設計データに含まれるパターンの設計情報によって定義される仮想パターンである。

次に、演算システム１５０は、指定されたＣＡＤパターンをテンプレート画像に変換する。より具体的には、演算システム１５０は、設計データに含まれるＣＡＤパターンの設計情報（例えば、ＣＡＤパターンの頂点の座標）に基づいて、図４に示すようなＣＡＤパターン１００を描画し、ある面積を持ったテンプレート画像１０１を生成する。演算システム１５０は、生成したテンプレート画像１０１を、演算システム１５０の記憶装置１６２内に記憶する。

一実施形態では、ＣＡＤパターンからテンプレート画像への変換は、機械学習によって構築されたモデルを使用して実施してもよい。具体的には、演算システム１５０は、設計データに含まれるＣＡＤパターンの設計情報に基づいて、図４に示すようなＣＡＤパターン１００を描画して、ある面積を持ったＣＡＤ画像を生成し、ＣＡＤ画像をモデルに入力し、モデルから出力された画像をテンプレート画像に設定する。一実施形態では、モデルは、ニューラルネットワークから構成されており、モデルの構築はディープラーニングによって達成される。ディープラーニングを用いたモデルの構築は、種々のＣＡＤパターンから作成された複数のＣＡＤ画像と、前記種々のＣＡＤパターンに対応する実際のパターンの複数の実画像を含む訓練データを用いて実行される。

演算システム１５０は、画像生成装置としての走査電子顕微鏡５０に指令を発して、指定されたＣＡＤパターンに基づいて実際に形成されたウェーハ上のパターンの実画像であるＳＥＭ画像を走査電子顕微鏡５０により生成する。図５は、走査電子顕微鏡５０によって生成されたＳＥＭ画像の一例を示す模式図である。図５において、符号１０４はＳＥＭ画像を表し、符号１０５はＳＥＭ画像１０４上に現れたパターンを表している。パターン１０５は、上記指定されたＣＡＤパターン、すなわちテンプレート画像１０１上のＣＡＤパターン１００に対応する。演算システム１５０は、ＳＥＭ画像１０４を走査電子顕微鏡５０から取得し、ＳＥＭ画像１０４を記憶装置１６２内に記憶する。

演算システム１５０は、テンプレート画像１０１とＳＥＭ画像１０４の相対位置を変えながら、相対位置に対応する、テンプレート画像１０１とＳＥＭ画像１０４とのマッチング評価値を算出する。テンプレート画像１０１とＳＥＭ画像１０４の相対位置は、テンプレート画像１０１上の基準点と、ＳＥＭ画像１０４上の基準点とのＸＹ座標系上での相対位置である。一例では、テンプレート画像１０１とＳＥＭ画像１０４を重ね合わせ、テンプレート画像１０１上のある点と、ＳＥＭ画像１０４上の同じ位置にある点を、それぞれの画像１０１，１０４上の基準点に設定する。

テンプレート画像１０１とＳＥＭ画像１０４とのマッチング評価値の算出は、公知の技術を用いて行うことができる。例えば、テンプレート画像１０１とＳＥＭ画像１０４とのマッチング評価値は、テンプレート画像１０１を構成する各画素の輝度と、ＳＥＭ画像１０４を構成する各画素の輝度の相関値、差分などに基づいて算出される。本実施形態では、マッチング評価値として、輝度の相関値が使用される。マッチング評価値が大きいほど、テンプレート画像１０１とＳＥＭ画像１０４との類似性（合致度）が高い。

図６に示すように、演算システム１５０は、ＳＥＭ画像１０４に対するテンプレート画像１０１の相対位置（ｘ，ｙ）を変えながら（またはテンプレート画像１０１に対するＳＥＭ画像１０４の相対位置（ｘ，ｙ）を変えながら）、テンプレート画像１０１とＳＥＭ画像１０４とのマッチング評価値を算出し、相対位置（ｘ，ｙ）に対応するマッチング評価値を図２に示すＸＹ座標系上にプロットする。このようにして、演算システム１５０は、評価値テーブルを作成し、その評価値テーブルを記憶装置１６２内に記憶する。

演算システム１５０は、上記のようにして作成した評価値テーブルを用いて、ユーザーが実施するテンプレート画像１０１とＳＥＭ画像１０４とのマッチング作業を支援する。図７は、演算システム１５０の表示画面１６５上に表示されたテンプレート画像１０１とＳＥＭ画像１０４を示す模式図である。図７に示すように、ユーザーは、マウス１７０ａを操作して、表示画面１６５上のテンプレート画像１０１をＳＥＭ画像１０４に対して相対的に移動させ、テンプレート画像１０１をＳＥＭ画像１０４に重ね合わせる。ユーザーは、キーボード１７０ｂを操作して、表示画面１６５上のテンプレート画像１０１をＳＥＭ画像１０４に対して相対的に移動させてもよい。一実施形態では、ユーザーは、マウス１７０ａおよび／またはキーボード１７０ｂを操作して、表示画面１６５上のＳＥＭ画像１０４をテンプレート画像１０１に対して相対的に移動させ、ＳＥＭ画像１０４をテンプレート画像１０１に重ね合わせてもよい。

演算システム１５０は、表示画面１６５上に表示されたＳＥＭ画像１０４とテンプレート画像１０１とを重ね合わせたときの、テンプレート画像１０１とＳＥＭ画像１０４の相対位置を算出する。さらに、演算システム１５０は、算出した相対位置に対応するマッチング評価値を評価値テーブルに基づいて決定する。相対位置に対応するマッチング評価値は、評価値テーブルから一意に定まる。演算システム１５０は、ＳＥＭ画像１０４上を移動したテンプレート画像１０１の移動方向を表す矢印図形２００を生成し、その矢印図形２００を表示画面１６５上に表示する。表示画面１６５上のＳＥＭ画像１０４をテンプレート画像１０１に対して相対的に移動させた場合は、演算システム１５０は、テンプレート画像１０１上を移動したＳＥＭ画像１０４の移動方向を表す矢印図形２００を生成し、その矢印図形２００を表示画面１６５上に表示する。

矢印図形２００は、決定されたマッチング評価値に従って視覚的に変化する可視図形である。より具体的には、矢印図形２００の外観、すなわち色、形状、および大きさのうちの少なくとも１つは、マッチング評価値に従って変化する。演算システム１５０は、ＳＥＭ画像１０４上を移動したテンプレート画像１０１とＳＥＭ画像１０４の相対位置を算出し、算出した相対位置に対応するマッチング評価値を評価値テーブルに基づいて決定し、決定したマッチング評価値に従って視覚的に変化する矢印図形２００を生成し、その矢印図形２００を表示画面１６５上に表示する。

矢印図形２００の形状を構成する要素には、矢印図形２００自体の形状のみならず、矢印図形２００の幅（太さ）および長さも含まれる。矢印図形２００の色を構成する要素には、色相、彩度、明度、透明度が含まれる。マッチング評価値と矢印図形２００の色との関係、マッチング評価値と矢印図形２００の形状との関係、およびマッチング評価値と矢印図形２００の大きさとの関係は、予め定められている。例えば、マッチング評価値が大きくなるに従って、矢印図形２００の色が赤から黄を経て緑に変化する。他の例では、マッチング評価値が大きくなるに従って、矢印図形２００の幅（太さ）が大きくなる。

図８は、マッチング評価値に従って矢印図形２００が視覚的に変化する様子を説明する図である。本実施形態では、マッチング評価値が大きくなるに従って、矢印図形２００の色が赤から黄を経て緑に変化し、かつ矢印図形２００の幅（太さ）が大きくなる。図８に示すように、マッチング評価値がＥＶ１であるとき、矢印図形２００の色は赤であり、矢印図形２００の幅は小さい。この矢印図形２００は、マッチング評価値が小さいことを表している。

マッチング評価値がピーク値ＥＶ２であるとき、すなわちテンプレート画像１０１とＳＥＭ画像１０４が最も合致するとき、矢印図形２００の色は緑であり、矢印図形２００の幅は大きい。この矢印図形２００は、マッチング評価値が大きいことを表している。マッチング評価値がＥＶ３であるとき（ＥＶ１＜ＥＶ３＜ＥＶ２）、矢印図形２００の色は黄であり、矢印図形２００の幅はやや大きい。この矢印図形２００は、マッチング評価値がやや小さいことを表している。一実施形態では、マッチング評価値に従って、矢印図形２００の色または形状のいずれか一方のみが変化してもよい。矢印図形２００が視覚的に変化する態様は、上述の例に限定されない。

ユーザーは、視覚的に認識できる態様で変化する矢印図形２００を参照して、テンプレート画像１０１とＳＥＭ画像１０４とが最も合致する相対位置を探索することができる。矢印図形２００の外観（すなわち、矢印図形２００の色、形状、および大きさのうちの少なくとも１つ）によって間接的に表されるマッチング評価値は、テンプレート画像１０１がＳＥＭ画像１０４にどの程度合致しているかの情報をユーザーに与え、ユーザーは、矢印図形２００の外観の変化に基づいて、テンプレート画像１０１とＳＥＭ画像１０４のマッチング作業を実施することができる。

一実施形態では、図９に示すように、演算システム１５０は、互いに重なり合うテンプレート画像１０１とＳＥＭ画像１０４の相対位置を算出し、算出した相対位置に対応するマッチング評価値を評価値テーブルに基づいて決定し、相対位置とマッチング評価値を矢印図形２００とともに表示画面１６５上に表示させてもよい。

一実施形態では、マッチング評価値に従って視覚的に変化する可視図形は、テンプレート画像１０１上のＣＡＤパターンを表すパターン図形であってもよい。図１０は、可視図形は、テンプレート画像１０１上のＣＡＤパターンを表すパターン図形２０１である一実施形態を示す図である。図１０に示す実施形態では、パターン図形２０１を形成する線の色および幅（太さ）は、マッチング評価値に従って変化する。パターン図形２０１の色を構成する要素には、色相、彩度、明度、透明度が含まれる。例えば、マッチング評価値が大きくなるに従って、パターン図形２０１の色が赤から黄を経て緑に変化し、かつパターン図形２０１を形成する線の幅（太さ）が大きくなる。ただし、パターン図形２０１が視覚的に変化する態様は、図１０に示す例に限定されない。一実施形態では、パターン図形２０１を形成する線の色または幅のいずれか一方がマッチング評価値に従って変化してもよい。

ユーザーは、視覚的に認識できる態様で変化するパターン図形２０１を参照して、テンプレート画像１０１とＳＥＭ画像１０４とが最も合致する相対位置を探索することができる。パターン図形２０１の外観（すなわち、パターン図形２０１を形成する線の色および幅のうちの少なくとも１つ）によって間接的に表されるマッチング評価値は、テンプレート画像１０１がＳＥＭ画像１０４にどの程度合致しているかの情報をユーザーに与え、ユーザーは、パターン図形２０１の外観の変化に基づいて、テンプレート画像１０１とＳＥＭ画像１０４のマッチング作業を実施することができる。

図１１に示すように、パターン図形２０１を構成する線の内側領域を、マッチング評価値に従って変化する半透明色で塗りつぶしてもよい。また、図９に示す実施形態は、図１０にも適用してもよい。さらに、図１２に示すように、矢印図形２００と、パターン図形２０１の両方を表示画面１６５上に表示させてもよい。

次に、上述した画像マッチング支援装置の動作について、図１３に示すフローチャートを参照して説明する。
ステップ１では、演算システム１５０は、設計データ上のＣＡＤパターンを指定する。このステップ１は、設計データに含まれる複数のＣＡＤパターンから、あるＣＡＤパターンを特定する工程である。
ステップ２では、演算システム１５０は、ステップ１で指定されたＣＡＤパターンをテンプレート画像１０１（図４参照）に変換する。
ステップ３では、走査電子顕微鏡５０は、指定されたＣＡＤパターンに基づいて実際に形成されたウェーハ上のパターンの実画像であるＳＥＭ画像１０４（図５参照）を生成する。
ステップ４では、演算システム１５０は、ＳＥＭ画像１０４を走査電子顕微鏡５０から取得し、記憶装置１６２内に記憶する。ステップ３およびステップ４は、ステップ２の前に実行してもよい。

ステップ５では、演算システム１５０は、テンプレート画像１０１とＳＥＭ画像１０４の相対位置を変えながら、前記相対位置に対応するマッチング評価値を算出する。
ステップ６では、演算システム１５０は、相対位置とマッチング評価値との関係を示す評価値テーブルを作成し、評価値テーブルを記憶装置１６２に記憶する。
ステップ７では、演算システム１５０は、表示画面１６５上に表示されたＳＥＭ画像１０４とテンプレート画像１０１とを重ね合わせたときの、テンプレート画像１０１とＳＥＭ画像１０４の相対位置を算出し、この算出された相対位置に対応するマッチング評価値を評価値テーブルに基づいて決定する。
ステップ８では、演算システム１５０は、前記決定されたマッチング評価値に従って視覚的に変化する可視図形（矢印図形２００またはパターン図形２０１）を生成する。
ステップ９では、演算システム１５０は、生成した可視図形を表示画面１６５上に表示する。

ユーザーは、可視図形を参照しながら、表示画面１６５上のテンプレート画像１０１とＳＥＭ画像１０４とのマッチング作業を実施する。ユーザーは、表示画面１６５上に表示されたテンプレート画像１０１とＳＥＭ画像１０４とを比較しながら、マッチング評価値に従って視覚的に変化する可視図形（例えば、矢印図形２００の色またはパターン図形２０１の線幅）に基づいて、テンプレート画像１０１とＳＥＭ画像１０４とが最も合致する位置を判断することができる。

図１４は、演算システム１５０の構成の一実施形態を示す模式図である。図１４に示す実施形態では、演算システム１５０は、専用のコンピュータまたは汎用のコンピュータから構成される。演算システム１５０は、プログラムやデータなどが格納される記憶装置１６２と、記憶装置１６２に格納されているプログラムに従って演算を行うＣＰＵ（中央処理装置）またはＧＰＵ（グラフィックプロセッシングユニット）などの処理装置１６３と、データ、プログラム、および各種情報を記憶装置１６２に入力するための入力装置１７０と、処理結果や処理されたデータを出力するための出力装置１９０と、インターネットまたはローカルエリアネットワークなどの通信ネットワークに接続するための通信装置１９５を備えている。

記憶装置１６２は、処理装置１６３がアクセス可能な主記憶装置１６２Ａと、データおよびプログラムを格納する補助記憶装置１６２Ｂを備えている。主記憶装置１６２Ａは、例えばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）であり、補助記憶装置１６２Ｂは、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）またはソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）などのストレージ装置である。

入力装置１７０は、キーボード、マウスを備えており、さらに、記録媒体からデータを読み出すための記録媒体読み出し装置１８２と、記録媒体が接続される記録媒体ポート１８４を備えている。記録媒体は、非一時的な有形物であるコンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、光ディスク（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ）や、半導体メモリ（例えば、ＵＳＢフラッシュドライブ、メモリーカード）である。記録媒体読み出し装置１８２の例としては、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブなどの光学ドライブや、メモリーリーダーが挙げられる。記録媒体ポート１８４の例としては、ＵＳＢポートが挙げられる。記録媒体に記憶されているプログラムおよび／またはデータは、入力装置１７０を介して演算システム１５０に導入され、記憶装置１６２の補助記憶装置１６２Ｂに格納される。出力装置１９０は、表示画面１６５、印刷装置１９２を備えている。

少なくとも１台のコンピュータからなる演算システム１５０は、記憶装置１６２に電気的に格納されたプログラムに従って動作する。すなわち、演算システム１５０は、設計データ上のＣＡＤパターンをテンプレート画像に変換し、ＣＡＤパターンに基づいて形成されたパターンの実画像を画像生成装置から取得し、テンプレート画像と実画像の相対位置を変えながら、相対位置に対応する、テンプレート画像と実画像とのマッチング評価値を算出し、相対位置とマッチング評価値との関係を示す評価値テーブルを作成し、表示画面１６５上に表示された実画像上にテンプレート画像を重ね合わせたときの、テンプレート画像と実画像の相対位置に対応するマッチング評価値を評価値テーブルに基づいて決定し、決定されたマッチング評価値に従って視覚的に変化する可視図形を生成し、可視図形を表示画面１６５上に表示するステップを実行する。

これらステップを演算システム１５０に実行させるためのプログラムは、非一時的な有形物であるコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録され、記録媒体を介して演算システム１５０に提供される。または、プログラムは、インターネットまたはローカルエリアネットワークなどの通信ネットワークを介して通信装置１９５から演算システム１５０に入力されてもよい。

上述した実施形態では、パターンの実画像として、画像生成装置の一例である走査電子顕微鏡５０により生成されたＳＥＭ画像が使用されているが、本発明は上記実施形態には限定されない。一実施形態では、パターンの実画像として、画像生成装置の他の例である光学式撮像装置で生成された実画像を用いてもよい。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

５０ 走査電子顕微鏡
１０１ テンプレート画像
１０４ ＳＥＭ画像
１１１ 電子銃
１１２ 集束レンズ
１１３ Ｘ偏向器
１１４ Ｙ偏向器
１１５ 対物レンズ
１１６ レンズ制御装置
１１７ 偏向制御装置
１１８ 画像取得装置
１２１ 試料ステージ
１２２ ステージ制御装置
１２４ ウェーハ
１３０ 二次電子検出器
１３１ 反射電子検出器
１４０ ウェーハ搬送装置
１５０ 演算システム
１６１ データベース
１６２ 記憶装置
１６３ 処理装置
１６５ 表示画面
１７０ 入力装置
１７０ａ マウス
１７０ｂ キーボード

Claims (9)

1. 設計データ上のＣＡＤパターンをテンプレート画像に変換し、
   前記ＣＡＤパターンに基づいて形成されたパターンの実画像を画像生成装置によって生成し、
   前記テンプレート画像と前記実画像の相対位置を変えながら、前記相対位置に対応する、前記テンプレート画像と前記実画像とのマッチング評価値を算出し、
   前記相対位置と前記マッチング評価値との関係を示す評価値テーブルを作成し、
   表示画面上に表示された前記実画像と前記テンプレート画像とを重ね合わせたときの、前記テンプレート画像と前記実画像の相対位置に対応するマッチング評価値を前記評価値テーブルに基づいて決定し、
   前記決定されたマッチング評価値に従って視覚的に変化する可視図形を生成し、
   前記可視図形を前記表示画面上に表示する、画像マッチング支援方法。
2. 前記可視図形の色、形状、および大きさのうちの少なくとも１つは、前記決定されたマッチング評価値に従って変化する、請求項１に記載の画像マッチング支援方法。
3. 前記可視図形は、前記実画像および前記テンプレート画像のうちの一方を他方に対して移動させたときの移動方向を表す矢印図形であり、前記矢印図形の色、形状、および大きさのうちの少なくとも１つは、前記決定されたマッチング評価値に従って変化する、請求項２に記載の画像マッチング支援方法。
4. 前記可視図形は、前記テンプレート画像上の前記ＣＡＤパターンを表すパターン図形であり、前記パターン図形を形成する線の色および幅のうちの少なくとも１つは、前記決定されたマッチング評価値に従って変化する、請求項２に記載の画像マッチング支援方法。
5. 対象物の画像を生成する画像生成装置と、
   前記対象物に形成されたパターンの設計情報を含む設計データを含む演算システムを備え、
   前記演算システムは、前記設計データおよびプログラムが格納された記憶装置と、前記プログラムに従って演算を実行する処理装置を備えており、
   前記演算システムは、
   前記設計データ上のＣＡＤパターンをテンプレート画像に変換し、
   前記ＣＡＤパターンに基づいて形成されたパターンの実画像を画像生成装置から取得し、
   前記テンプレート画像と前記実画像の相対位置を変えながら、前記相対位置に対応する、前記テンプレート画像と前記実画像とのマッチング評価値を算出し、
   前記相対位置と前記マッチング評価値との関係を示す評価値テーブルを作成し、
   表示画面上に表示された前記実画像と前記テンプレート画像とを重ね合わせたときの、前記テンプレート画像と前記実画像の相対位置に対応するマッチング評価値を前記評価値テーブルに基づいて決定し、
   前記決定されたマッチング評価値に従って視覚的に変化する可視図形を生成し、
   前記可視図形を前記表示画面上に表示するステップを前記プログラムに従って実行する、画像マッチング支援装置。
6. 前記演算システムは、前記可視図形の色、形状、および大きさのうちの少なくとも１つを、前記決定されたマッチング評価値に従って変化させるように構成されている、請求項５に記載の画像マッチング支援装置。
7. 前記可視図形は、前記実画像および前記テンプレート画像のうちの一方を他方に対して移動させたときの移動方向を表す矢印図形であり、前記演算システムは、前記矢印図形の色、形状、および大きさのうちの少なくとも１つを、前記決定されたマッチング評価値に従って変化させるように構成されている、請求項６に記載の画像マッチング支援装置。
8. 前記可視図形は、前記テンプレート画像上の前記ＣＡＤパターンを表すパターン図形であり、前記演算システムは、前記パターン図形を形成する線の色および幅のうちの少なくとも１つを、前記決定されたマッチング評価値に従って変化させるように構成されている、請求項６に記載の画像マッチング支援装置。
9. 設計データ上のＣＡＤパターンをテンプレート画像に変換し、
   前記ＣＡＤパターンに基づいて形成されたパターンの実画像を画像生成装置から取得し、
   前記テンプレート画像と前記実画像の相対位置を変えながら、前記相対位置に対応する、前記テンプレート画像と前記実画像とのマッチング評価値を算出し、
   前記相対位置と前記マッチング評価値との関係を示す評価値テーブルを作成し、
   表示画面上に表示された前記実画像と前記テンプレート画像とを重ね合わせたときの、前記テンプレート画像と前記実画像の相対位置に対応するマッチング評価値を前記評価値テーブルに基づいて決定し、
   前記決定されたマッチング評価値に従って視覚的に変化する可視図形を生成し、
   前記可視図形を前記表示画面上に表示するステップをコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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