JP5198654B2 - 合成画像作成方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子顕微鏡等によってパターンを検査する技術に関し、特に、複数の画像を合成して１枚の画像を生成するパノラマ合成を行う技術に関する。

半導体ウエハに形成された高精度の配線パターンの出来映えを検査するのに、従来から測長走査型電子顕微鏡（Critical-Dimension Scanning Electron Microscope: CD-SEM）が広く用いられている。近年、半導体デバイスはプロセスの微細化が進み、４５nmプロセスノードの製品の量産が行なわれている。配線パターンの微細化が進むに伴い、検出すべき欠陥も小さくなる。そのため、CD-SEMの撮像倍率は高倍率となる。

近年、配線パターンの微細化に伴い、光学近接効果に起因したパターンの変形が問題となっている。そのため、光学近接効果補正ＯＰＣ（Optical Proximity Correction）が実施されている。ＯＰＣの適正化を目的としてＯＰＣシミュレーションが実施される。ＯＰＣシミュレーションでは、ＯＰＣを行なって形成したマスクやウエハの配線パターンを撮像し、その画像データをＯＰＣシミュレーションにフィードバックする。こうして、ＯＰＣシミュレーションの高精度化、精度の向上が実現される。

ＯＰＣシミュレーションにフィードバックする撮像画像は、高倍率で２ミクロン*２ミクロン〜８ミクロン*８ミクロン程の広さの領域が必要である。これは、１画素１nmの分解能の場合、数千画素となる。

広範囲にて高倍率の画像を取得するには、その広さを撮像できるように撮像系の画素数を増やすか、又は、複数回に分割して撮像し、後で１枚にパノラマ合成を行えばよい。特開昭６１−２２５４９号公報には、パノラマ合成方法が記載されている。

電子顕微鏡では、撮像対象に電子線を照射し、そこから得られる２次電子を検出して、電子像を生成する。従って、撮像対象がウエハの場合、電子線照射により、レジストが縮み、パターンが変形することが知られている。シュリンクなどパターンの変形を低減するには、電子線の量等を調節する必要がある。特開２００８−６６３１２号公報には、電子線の量等を調節する方法が記載されている。
特開昭６１−２２５４９号公報 特開２００８−６６３１２号公報

パノラマ合成では、複数の画像を接合するとき、画像の縁が隣接する画像の縁と重畳するように、接合する。従って、画像の接合領域に対応する撮像対象上の領域では、複数回の電子線が照射される。撮像対象がウエハの場合、電子線の重複照射によりレジストが縮み、パターンが変形する。このような画像データをＯＰＣシミュレーションにフィードバックしても、ＯＰＣシミュレーションの精度を向上させることはできない。

このようなパターンの変形は、電子線量、レジストの材質、パターン形状等によって異なり、予測することが難しい。

本発明の目的は、複数回に分割して撮像した画像をパノラマ合成する場合に、電子線の重複照射に起因するパターンの変形を回避することができる合成画像作成方法及び装置を提供することにある。

本発明によると、複数の画像を繋ぎ合わせて１枚の画像を生成するとき、隣接する２つの画像の縁の接合領域同士を重ね合わせて、１枚の画像を生成する。隣接する２つの画像のうち、撮像順序が早い画像の接合領域を残し、撮像順序が遅い画像の接合領域を消去する。撮像順序が早い画像の接合領域では、撮像順序が遅い画像の接合領域と比較して、電子線照射回数が少ないから、電子線照射に起因したパターンの変形が少ない。

本発明によると、撮像順序が早い画像の接合領域において、電子線照射に起因したパターンの変形を補正する。電子線照射回数とパターンの変形量の関係は予め求めておく。このパターン変形情報に基づいて、接合領域にあるパターンを修正する。

本発明によれば、複数回に分割して撮像した画像をパノラマ合成する場合に、電子線の重複照射に起因する領域におけるパターンの変形を回避することができる撮像装置及び撮像方法を提供することにある。撮像によるパターンの変形に対応し、精度の良い連結画像が得られる。

本発明の合成画像作成装置の構成の例を示す図である。 本発明の合成画像作成装置の構成の他の例を示す図である。 本発明の合成画像作成装置の撮像順序情報記憶部と撮像位置情報記憶部に格納されているデータの例を示す図である。 本発明の合成画像作成装置の変形情報記憶部に格納されているデータの例を示す図である。 本発明の合成画像作成装置の画像処理部の画像合成部の構成例を示す図である。 本発明の合成画像作成装置の画像処理部の画像合成部の変形補正部の構成例を示す図である。 本発明の合成画像作成装置の画像処理部の画像合成部における画像の接合領域の概念を示す図である。 本発明の合成画像作成装置の画像処理部の画像合成部における画像の接合領域の概念を示す図である。 本発明の合成画像作成装置の画像処理部の画像合成部における画像の接合領域を説明する図である。 本発明の合成画像作成装置において電子線照射回数を算出する処理を示す図である。 本発明の合成画像作成装置の画像処理部の画像合成部の変形補正部のパターン部位検出部の構成例を示す図である。 本発明のパターン部位検出部におけるパターン部位の検出方法の概念を示す図である。 本発明のパターン部位検出部におけるパターン部位の検出方法の概念を示す図である。 本発明のパターン部位検出部におけるパターン部位の検出方法の概念を示す図である。 本発明の合成画像作成装置の変形情報記憶部に格納されているデータの変形量を求める方法の概念を示す図である。 本発明の合成画像作成装置の変形情報記憶部に格納されているデータの変形量を求める方法の概念を示す図である。 本発明の合成画像作成装置の画像処理部の画像合成部の変形補正部の補正部の構成例を示す図である。 図１３に示した本発明の補正部の領域抽出部の構成例を示す図である。 図１４に示した本発明の補正部の領域抽出部の閉図形塗潰し部の構成例を示す図である。 図１４に示した本発明の閉図形塗潰し部におけるパターンの閉図形を求める概念を示す図である。 図１４に示した本発明の閉図形塗潰し部におけるパターンの閉図形を求める概念を示す図である。 図１３に示した本発明の補正部の領域複写変形部の構成例を示す図である。 図１７に示した本発明の領域複写変形部におけるバイリニア補間処理を説明する図である。 図１７に示した本発明の領域複写変形部におけるバイリニア補間処理を説明する図である。 本発明の合成画像作成装置の画像処理部の画像合成部の画像貼合せ部の構成例を示す図である。 撮像対象を１６個の領域に分割して、各領域の画像を撮像する処理を示す図である。 本発明の合成画像作成装置の画像処理部の画像合成部における接合処理の処理を示す図である。 本発明の合成画像作成方法において、画像貼合せによる接合領域の電子線照射回数の概念を示す図である。 電子線照射に起因して、撮像対象の電子デバイスのパターンの変形の概念を示す図である。 本発明の合成画像作成装置の他の例の構成を示す図である。 本発明のパノラマ画像合成方法の他の例を説明する図である。 本発明のパノラマ画像合成方法において、撮像領域の重畳領域について、所定の設定に基づいて残すべきパターンエッジを決定する工程を説明するフローチャート図である。

１…画像メモリ ２…画像合成部 ３…撮像順序情報記憶部 ４…変形情報記憶部 ５…撮像位置情報記憶部 ６…設計データ記憶部 ７… 変形情報生成部 １１…撮像装置 １２…撮像制御装置 １３…画像処理部 ２１…補正画像選択部 ２２…変形補正部 ２３…画像貼合せ部 ２４…接合領域検出部 ２５…パターン部位検出部 ２６…補正部
２７…電子線照射回数算出部 ２８…画像記憶部 ２３１…マッチング処理部 ２３２…合成部 ２５１…平滑化処理部 ２５２…２値化処理部 ２５３…膨張処理部 ２５４…マッチング処理部 ２５５…テンプレートパターン記憶部 ２５６…膨張処理部 ２６１…平滑化処理部 ２６２…２値化処理部 ２６３…領域抽出部 ２６４…領域複写変形部 ２６５…画像貼付処理部 ２６６…連結成分抽出部 ２６７…閉図形塗潰し部 ２６８…膨張処理部 ２６７１…連結成分選択部 ２６７２…閉図形生成部 ２６７３…塗潰し部 ２６４１…画像選択部 ２６４２…バイリニア補間部 ２６４３…記憶部 s０…位置情報 s１…画像データ s２…パターン部位 s３…変形量測定位置

図１を参照して本発明の合成画像作成装置の第１の例の構成について説明する。本例の合成画像作成装置は、撮像装置１１、撮像制御装置１２、及び、画像処理部１３を有する。画像処理部１３は、画像メモリ１、画像合成部２、撮像順序情報記憶部３、変形情報記憶部４、撮像位置情報記憶部５、及び、設計データ記憶部６を有する。

撮像装置１１は、走査型電子顕微鏡（SEM）、又は、測長走査型電子顕微鏡（CD-SEM）であってよい。走査型電子顕微鏡は、撮像対象のマスク又はウェハに電子線を照射し、そこから放出される２次電子を検出して画像データを取得する。本発明の合成画像作成装置によると、撮像対象のパターンを複数回に分割して撮像し、それを合成して１つの画像を生成する。従って、画像データとして、複数の分割画像が得られる。１つのパターンを９分割して撮像する場合、９枚の分割画像のデータが得られる。撮像制御装置１２は、複数の分割画像の撮像位置と撮像順序を設定する。

画像メモリ１は、撮像装置１１によって取得した、画像データを記憶する。例えば、１つのパターンを９分割して撮像する場合、９枚の分割画像が画像メモリ１に格納される。

撮像位置情報記憶部５は、撮像制御装置１２から提供された、複数の分割画像の撮像位置を記憶する。撮像順序情報記憶部３は、撮像制御装置１２から提供された、複数の分割画像の撮像順序を記憶する。撮像位置情報記憶部５及び撮像順序情報記憶部３に記憶される情報の例は、図３を参照して説明する。変形情報記憶部４は、撮像時の電子線照射に起因するレジストの変形情報を記憶する。変形情報記憶部４に記憶される変形情報の例は、後に図４を参照して説明する。設計データ記憶部６は、配線パターンの基となる設計データを記憶する。即ち、撮像対象の配線パターンを含む広範囲なパターン情報を格納する。

画像合成部２は、撮像位置情報記憶部５、撮像順序情報記憶部３、変形情報記憶部４、及び、設計データ記憶部６に記憶された情報に基づいて画像メモリ１に格納されている複数枚の画像データを合成して１枚の画像を生成する。画像合成部２は、更に、画像を合成するとき、分割画像の接合領域における配線パターンを補正する。こうして補正された配線パターンの情報は、変形情報記憶部４に保存される。画像合成部２の詳細は図５を参照して説明する。

本発明の画像処理部１３はコンピュータ又は演算装置によって構成してよい。また、画像処理部１３における処理は、ソフトウエアを用いて実行してもよい。即ち、コンピュータによってソフトウエアを実行させてもよく、又は、LSIに組み込んでハード処理で行ってもいい。

図２は、本発明の合成画像作成装置の第２の例の構成を示す。本例では、撮像位置情報記憶部５は設けられていない。その代わり、撮像順序情報記憶部３に、撮像位置情報が格納される。

図２４を参照して本発明の合成画像作成装置の第３の例の構成について説明する。本例の合成画像作成装置は、撮像装置１１、撮像制御装置１２、及び、画像処理部１３を有する。画像処理部１３は、画像メモリ１、撮像順序情報記憶部３、変形情報記憶部４、設計データ記憶部６、及び、変形情報生成部７を有する。

変形情報生成部７は、撮像順序情報記憶部３から撮像順序情報を入力し、画像メモリ１から画像データを入力し、分割画像の接合領域における配線パターンを補正する。こうして補正された配線パターンの情報は、変形情報記憶部４に保存される。変形情報生成部７における処理は、図１及び図２に示した画像合成部２における分割画像の接合領域における配線パターンを補正する処理と同様である。画像合成部２における画像合成処理は、例えば、図１３に示す補正部における処理と同様であってよい。

図３を参照して、図１に示した撮像順序情報記憶部３及び撮像位置情報記憶部５に記憶されたデータの例を説明する。撮像順序情報記憶部３には、撮像順序情報テーブル３０１が格納される。撮像順序情報テーブル３０１は、撮像順序の順番をアドレスとして画像ファイル名を格納するメモリテーブルによって実現できる。撮像位置情報記憶部５には、撮像位置情報テーブル３０２が格納される。撮像位置情報テーブル３０２は、画像ファイル名に対応付けしたアドレスに撮像位置（ｘ、ｙ座標値）を格納するメモリテーブルによって実現できる。

撮像順序情報及び撮像位置情報テーブル３０３は、撮像順序、画像ファイル名、及び、撮像位置を有する。撮像順序と画像ファイル名は１対１で対応するので、撮像順序情報と撮像位置情報を１つのテーブル３０３に格納することができる。図２の本発明の合成画像作成装置の第２の例の撮像順序情報記憶部３には、本例の撮像順序情報及び撮像位置情報テーブル３０３が格納されてよい。

図４に変形情報記憶部４に記憶されているパターンの変形情報の例を示す。変形情報記憶部４は変形情報テーブルを格納する。変形情報テーブルは、例えば、接合領域の位置、電子線照射回数、パターン部位、変形量測定位置、及び、パターン変形量を含む。接合領域の位置は、画像における接合領域の位置を示し、例えば、上部、下部、右部、左部等である。電子線照射回数は、接合領域に対する電子線照射回数を表す。パターン部位は、パターンの形状的な位置を表し、例えば、端点（ラインの終端部分）、コーナー部、直線部、矩形部、斜線部等である。変形量測定位置は、パターンの変形量の測定位置を表し、例えば、端点の場合には、幅等である。パターンの場合には、例えば、上下左右の幅である。測定位置は、基準点からパターンの特定の位置までの距離であってもよい。変形量の測定方法は、図１２Ａ及び図１２Ｂを参照して、説明する。パターン変形量は、パターンの変形寸法を示し、通常、縮小量である。画像合成を行うとき、この変形情報テーブルを利用して接合、即ち、貼り合せを行う。

図４に示す変形情報テーブルでは、接合領域は３bit、電子線照射回数は２bit、パターン部位は３bit、パターンにおける位置は３bitの計１１bitのアドレスを有する。

変形情報テーブルを作成するには、テストパターンを複数回撮像し、撮像毎に、テストパターン画像の各部位を測長する。各部位を測長するには、各パターンの中心線など基準となる点を利用する。前回と今回の撮像の結果より、測長値の差分値が得られる。これが変形量である。パターンの変形は、基本的には縮小である。

図２３を参照して、接合領域におけるパターンの変形の例を説明する。撮像対象には、最も外側の点線で表すパターンが形成されていたものとする。撮像毎に、この接合領域に電子線が照射される。電子線照射毎にパターンが縮小し、電子線照射回数が４回目では実線で示すパターンとなる。そこで、本発明によると、実線で示すパターン画像を補正して、最も外側の点線で示すパターン画像を得る。補正量が、nmのオーダの場合、補正量を画素に変換する必要がある。例えば、補正後の画像データには画素換算の値を付加してもよい。

図１２Ａ及び図１２Ｂを参照して、変形量の求め方を説明する。図１２Ａはパターン形状の場合を示す。破線で示す輪郭線は電子線照射前の像、実線で示す輪郭線は電子線照射後の像を示す。右上、右下、左上、左下のコーナーにおいて、電子線照射前後の基準点ｃからの距離の差分を求める。図示の例では、左上のコーナーでは、上側の差分D１を求めている、左下のコーナーでは、下側の差分D２と左側の差分Ｄ３を求めている。右下のコーナーでは右側の差分D３を求めている。上下左右のコーナーの曲率の変化を求めてもよい。

図１２Ｂはラインの端点の場合を示す。破線で示すラインａ１は電子線照射前の像、実線で示すラインａ２は電子線照射後の像を示す。電子線照射前後の基準点ｃからラインの輪郭までの距離の差分を求める。図示のように、ラインの端点の差分Ｄ１を求めてもよいが、ラインの幅の差分Ｄ３、Ｄ４を求めてもよい。尚、輪郭線ａ２が、パターンを表すのか、それとも、ラインの端点をあらわすのか、不明な場合には、ラインの幅Ｌを測定することにより決める。

図７Ａ及び図７Ｂを参照して、本発明による合成画像作成装置において、複数の画像を接合して１つのパノラマ画像を生成する場合を説明する。ここでは、画像の撮像順序と画像の接合順序を説明する。撮像対象上の領域７００に、縦に並んだ２つの領域７０１、７０２を設定する。領域７０１は領域ａと領域ｂからなり、領域７０２は領域ｂと領域ｃからなる。２つの領域７０１、７０２は領域ｂにおいて重複する。領域７０１、７０２の順に撮像したものとする。１回の撮像では、１回の電子線の照射を行うものとする。領域７０１を撮像することによって、領域ａ、ｂには、それぞれ１回の電子線が照射されるが、次に、領域７０２を撮像すると、領域ａには２回目の電子線が照射されるが、領域ｂには１回の電子線が照射される。領域ｂでは、パターンが変形している可能性がある。

参照符号７０３は、領域７０１、７０２を、それぞれ撮像した画像７１１、７１２を示す。画像７１１は、非接合領域７１１ａと接合領域７１１ｂからなり、画像７１２は、非接合領域７１２ａと接合領域７１２ｂからなる。画像７１２の接合領域７１２ｂは、領域ｂに対応する画像部分であり、従って、２回の電子線照射によって得られた像である。従って、画像７１２の接合領域７１２ｂでは、変形したパターンの像が得られている可能性がある。

２つの画像７１１、７１２を接合して、パノラマ画像７０４、７０５を生成する。パノラマ画像７０４は、先に撮像した画像７１１の上に、後に撮像した画像７１２を重ねるように接合することによって合成されたものである。この場合、２つの画像の貼り合せ領域において、接合領域７１１ｂが消去され、接合領域７１２ｂが残る。従って、パノラマ画像７０４は、後に撮像した画像７１２の接合領域７１２ｂを含む。従って、接合するとき、画像７１２の接合領域７１２ｂにおけるパターンの修正を行う必要がある。

パノラマ画像７０５は、後に撮像した画像７１２の上に、先に撮像した画像７１１を重ねるように接合することによって合成されたものである。この場合、２つの画像の重畳領域において、接合領域７１１ｂが残り、接合領域７１２ｂが消去される。従って、パノラマ画像７０５は、先に撮像した画像７１１の接合領域７１１ｂを含む。パノラマ画像７０５は、全て１回の電子線照射によって得られた画像からなる。従って、接合するとき、２つの画像の接合領域におけるパターンの修正は不要である。

図７Ｂに示す例では、撮像対象上の領域７２０に、横に並んだ２つの領域７２１、７２２を設定する。領域７２１は領域ａと領域ｂからなり、領域７２２は領域ｂと領域ｃからなる。２つの領域７２１、７２２は領域ｂにおいて重複する。領域７２１、７２２の順に撮像したものとする。参照符号７２３は、領域７２１、７２２を、それぞれ撮像した画像７３１、７３２を示す。

２つの画像７３１、７３２を接合して、パノラマ画像７２４、７２５を生成する。パノラマ画像７２４は、後に撮像した画像７３２の上に、先に撮像した画像７３１を重ねるように接合することによって合成されたものである。この場合、２つの画像の重畳領域において、接合領域７３１ｂが残り、接合領域７３２ｂが消去される。従って、パノラマ画像７２４は、先に撮像した画像７３１の接合領域７３１ｂを含む。パノラマ画像７２４は、全て１回の電子線照射によって得られた画像からなる。従って、接合するとき、２つの画像の接合領域におけるパターンの修正は不要である。パノラマ画像７２５は、先に撮像した画像７３１の上に、後に撮像した画像７３２を重ねるように接合することによって合成されたものである。この場合、２つの画像の重畳領域において、接合領域７３１ｂが消去され、接合領域７３２ｂが残る。従って、パノラマ画像７２５は、後に撮像した画像７３２の接合領域７３２ｂを含む。従って、接合するとき、画像７３２の接合領域７３２ｂにおけるパターンの修正を行う必要がある。

以上のように、２つの画像を接合してパノラマ画像を生成する場合、接合領域におけるパターンの修正を回避するには、撮像順序が遅い画像の上に、撮像順序が早い画像を重畳し、撮像順序が早い画像の接合領域を残すとよい。

図８Ａ及び図８Ｂを参照して、撮影順序と接合領域における電子線照射回数の関係を説明する。撮像対象８００上に、９個の領域ａ〜ｉを設定する。全ての領域ａ〜ｉの寸法は同一であり、横の寸法をＬｘ、縦の寸法をＬｙとする。隣接する２つの領域は、それぞれ重複領域を有する。即ち、各領域は非重複領域と、重複領域からなる。横に隣接する２つの領域の重複領域の幅をΔｘとし、縦に隣接する２つの領域の重複領域の幅をΔｙとする。撮像対象の横の寸法は３Ｌｘ−２Δｘ、縦の寸法は３Ｌｙ−２Δｙとなる。

１回の電子線照射によって１つの画像を生成するものとする。９個の領域ａ〜ｉをアルファベット順に撮像し、９枚の画像Ａ〜Ｉを得る。こうして、９枚の画像Ａ〜Ｉを生成すると、各領域ａ〜ｉにおいて、非重複領域１１、１２、１３、２１、２２、２３、３１、３２、３３では、電子線が１回照射される。しかしながら、重複領域２３、２５、４３，４５、６３、６５、３２、３４、３６、５２、５４、５６では、電子線が２回照射される。重複領域６６、７０、１０６、１１０では、電子線が４回照射される。

尚、左上の領域ａの非重複領域１１の横方向の寸法はＭｘ＝Ｌｘ−Δｘ、縦方向の寸法はＭｙ＝Ｌｙ−Δｙである。中央上側の領域Ｂの非重複領域１２の横方向の寸法はＮｘ＝Ｌｘ−２Δｘ、縦方向の寸法はＭｙ＝Ｌｙ−Δｙである。中央の領域Ｅの非重複領域２２の横方向の寸法はＮｘ＝Ｌｘ−２Δｘ、縦方向の寸法はＮｙ＝Ｌｙ−２Δｙである。

左上の領域ａの重複領域のうち横方向に延びる重複領域３２の長さはＭｘ、縦方向に延びる重複領域２３の長さはＭｙである。中央の領域Ｅの重複領域のうち横方向に延びる重複領域３４、５４の長さは、Ｎｘであり、縦方向に延びる重複領域４３、４５の長さは、Ｎｙである。４つの重複領域６６、７０、１０６、１１０の横方向の寸法はΔｘ、縦方向の寸法はΔｙである。

図８Ｂの表８０１は、９枚の画像Ａ〜Ｉをアルファベット順に生成する場合に、各領域ａ〜ｉの重複領域における電子線の照射回数を示す。この表８０１は、撮像画像、重複領域、及び、電子線照射回数の関係を示す。先ず、最初に領域ａに電子線を照射し、画像Ａを生成したとする。重複領域２３、３２、６６における電子線照射回数はいずれも１回である。次に、領域ｂに電子線を照射し、画像Ｂを生成したとする。重複領域２３、６６における電子線照射回数はいずれも２回である。しかしながら、重複領域３４、７０、２５における電子線照射回数はいずれも１回である。

図９を参照して、本発明による合成画像作成装置において、各重複領域における電子線照射回数を算出する処理を説明する。即ち、図８Ｂに示した、各重複領域における電子線の照射回数を示す表を作成する。本例では、図３に示した撮像順序情報テーブル３０３が予め与えられているものとする。即ち、全ての画像に対して、撮像順序と撮像位置が予め設定されている。ここでは、図８に示したように、領域ａ〜ｉのアルファベット順に撮像し、９枚の画像を得るものとする。領域ａ〜ｉの位置は、予め与えられている。例えば、領域ａ〜ｉを、Ｘ座標及びＹ座標が小さい順に並べる。こうして、領域ａ〜ｉを並べたら、順に画像Ａ〜Ｉを割り当てる。

ステップＳ１１にて、全ての接合領域における電子線照射回数を表すインデックスを、ｋ＝０とし、撮像順序を表すインデックスをｎ＝１とする。図８Ａの例では、９個の領域ａ〜ｉに対して、１６個の重複領域２３、２５、４３、４５、６３、６５、３２、３４、３６、５２、５４、５６、６６、７０、１０６、１１０がある。各重複領域に対して、電子線照射回数を格納するメモリ領域を設け、クリヤする。そして撮像順序に対応するカウンタ値ｎに１をセットする。

ステップＳ１２にて、撮像順序情報テーブルの撮像順序ｎに対応する撮像位置を読み出す。現時点ではｎ＝１なので撮像順序１番目の画像の撮像位置を読み出す。図３に示した撮像順序情報テーブル３０３を参照することによって、撮像順序１番目の画像は、９個の画像A〜Iのうちのどの画像かが判る。本例では、アルファベット順に画像を撮像するとして、撮像順序１番目の画像は、画像Ａである。

ステップＳ１３にて、撮像順序情報テーブルの撮像順序ｎに対応する領域に含まれる全ての重複領域に対応するメモリ領域に電子線照射回数として１を加算する。本例では、領域ａに含まれる重複領域２３、３２、６６に対応するメモリ領域に電子線照射回数として１を加算する。

ステップＳ１４にて、図８(b)のテーブルの領域ａに含まれる重複領域２３、３２、６６に対応する電子線照射回数の欄に、１を格納する。

ステップＳ１５にて、撮像順序を表すインデックスを１増加する。即ち、n=n+１とする。ステップＳ１６にて、撮像順序nが撮像順序最終値より大きいか否かを判定する。本例では、９個の画像を生成するから、撮像順序最終値は９である。撮像順序nが撮像順序最終値より大きい場合は終了し、それ以外はステップＳ１２へ戻り、ステップＳ１２〜ステップＳ１５の処理を繰り返す。こうして、ステップＳ１５の処理が終了すると、図８Ｂに示した表が生成される。

図５を参照して、本発明による画像合成部２の例を説明する。本例の画像合成部２は、補正画像選択部２１、変形補正部２２、及び、画像貼合せ部２３を有する。補正画像選択部２１は、撮像順序情報記憶部３から撮像順序を入力し、画像メモリ１から２枚の画像を読み込む。補正画像選択部２１は、２枚の画像のうち、撮像順序が遅い方の画像を変形補正部２２へ出力し、撮像順序が早い画像を画像貼合せ部２３へ出力する。本例では、撮像順序が遅い方の画像を補正し、撮像順序が早い画像は補正しない。

補正画像選択部２１は、撮像順序に基づいて切り替えるセレクタによって構成してよい。即ち、２つのセレクタを設け、一方のセレクタは撮像順序が遅い方の画像を選択して、変形補正部２２へ出力し、他方のセレクタは撮像順序の早い画像を選択して、画像貼合せ部２３へ出力する。

変形補正部２２は、撮像順序情報記憶部３から撮像順序を入力し、変形情報記憶部４から電子線照射に起因するレジストの変形情報を入力し、設計データ記憶部６から設計データを入力する。変形補正部２２は、これらの情報を使用して、補正画像選択部２１からの撮像順序が遅い方の画像のうち接合領域における配線パターンを補正する。図７を参照して説明したように、撮像対象上の隣接する領域を順に撮像すると、後から撮像した画像には、電子線を重複して照射した画像部分が含まれる。従って、本例の変形補正部２２は、撮像順序が遅い方の画像について、接合領域の像を補正する。変形補正部２２は、この補正画像を画像貼合せ部２３に出力し、同時に、テンプレート画像として変形情報記憶部４にフィードバックする。

画像貼合せ部２３は、補正画像選択部２１から撮像順序が遅い方の画像を入力し、変形補正部２２から撮像順序が遅い方の画像の補正画像を入力し、更に、撮像順序情報記憶部３から撮像順序を入力する。画像貼合せ部２３は、２つの画像について、接合領域の像のマッチング処理を行い、接合位置を検出して画像を合成する。画像貼合せ部２３における処理の詳細は、後に、図１９を参照して説明する。

本例の変形補正部２２は、２つの画像の接合領域において、電子線照射回数が同一となるように、撮像順序の遅い画像を補正してもよい。それには撮像順序の早い画像と撮像順序の遅い画像の間において、接合領域における電子線照射回数の差分を計算する。この差分に相当する分の変形量に基づいて、接合領域の像を補正してよい。

本例の変形補正部２２は、撮像順序の遅い画像について補正を行うが、撮像順序の早い画像２１aも補正してもよい。即ち、撮像順序の早い画像と遅い画像の両者において、接合領域において、電子線照射回数が同一となるように、パターンの補正を行う。例えば、２つの画像の接合領域において、電子線照射回数が１回目に相当するように、パターンの変形を行ってよい。

図６を参照して、本発明による画像合成部２の変形補正部２２の例を説明する。変形補正部２２は、接合領域検出部２４、パターン部位検出部２５、補正部２６、撮像回数算出部２７、及び、画像記憶部２８を有する。

接合領域検出部２４は、画像メモリ１から画像を入力し、撮像順序情報記憶部３から撮像順序ｓ0を入力し、画像における接合領域を検出する。接合領域は、電子線照射回数が複数となる可能性のある領域の画像部分である。接合領域検出部２４は、接合領域の画像データｓ1をパターン部位検出部２５、補正部２６及び電子線照射回数算出部２７に出力する。

パターン部位検出部２５は、接合領域検出部２４から接合領域の画像データｓ1を入力し、設計データ記憶部６から設計データを入力する。パターン部位検出部２５は、接合領域の画像データｓ1からパターン部位ｓ2と変形量測定位置ｓ3を検出し、それを補正部２６に出力する。パターン部位ｓ2、及び、変形量測定位置ｓ3は、図４を参照して説明した。即ち、パターン部位ｓ2は、端点、コーナー、直線、矩形、斜線等である。変形量測定位置ｓ3は、パターン部位ｓ2の種類によって異なり、例えば、パターン部位が端点の場合は、幅、基準位置から上端までの距離等である。パターン部位検出部２５の詳細は図１０及び図１１を参照して説明する。

補正部２６は、接合領域検出部２４からの接合領域の画像データｓ1と、パターン部位検出部２５からのパターン部位ｓ２及び変形量測定位置ｓ3と、変形情報記憶部４からの変形量と、設計データ記憶部６からの設計データを入力し、接合領域の画像データを補正し、それを画像記憶部２８に記憶する。補正部２６における補正処理の詳細は図１３を参照して説明する。

接合領域に複数のパターンがある場合には、このような補正処理をパターン毎に繰り返せばよい。２回目以降の補正処理では、画像記憶部２８から、補正処理後の画像データを読み出し、補正したパターン部位のみを上書きしてもよいし、補正したパターン部位を、既存の画像データに貼り合せてもよい。

電子線照射回数算出部２７は、接合領域検出部２４から、接合領域の画像データｓ1を入力し、撮像順序情報記憶部３から撮像順序を入力し、各接合領域の電子線照射回数を計算する。電子線照射回数算出部２７は、各接合領域の電子線照射回数を、変形情報記憶部４のテーブルに格納する。

図１０を参照して、本発明による画像合成部２の変形補正部２２のパターン部位検出部２５の例を説明する。本例のパターン部位検出部２５は、平滑化処理部２５１、２値化処理部２５２、２つの膨張処理部２５３、２５６、マッチング処理部２５４、及び、テンプレートパターン生成部２５５を有する。平滑化処理部２５１は、接合領域検出部２４からの接合領域の画像データｓ1を入力し、それを平滑化する。２値化処理部２５２は、平滑化処理部２５１からの接合領域の画像データｓ1を２値化し、膨張処理部２５３に出力する。膨張処理部２５３は、２値化処理部２５２からの２値化データを膨張処理によって膨張させる。

一方、テンプレートパターン生成部２５５は、設計データ記憶部６から、接合領域に対応する設計データを読み出し、接合領域内のパターンからテンプレート画像を作成する。テンプレートパターン生成部２５５は、テンプレート画像を、変形情報記憶４及び膨張処理部２５６に出力する。膨張処理部２５６は、テンプレート画像を、膨張処理によって膨張させる。

マッチング処理部２５４は、接合領域の画像データｓ1から得られた２値化且つ膨脹化データと、テンプレート画像の膨張化データをマッチングさせ、パターン部位を検出する。マッチング処理部２５４は、パターン部位ｓ２及び変形量測定位置ｓ３を補正部２６に出力する。

マッチング処理部２５４は、正規化相関処理を用いたマッチングを用いてよい。しかしながら、本例のマッチング処理部２５４は、２値化した画像間のマッチングを行う。従って、単に黒画素と白画素の一致した数を求め、それを所定の閾値と比較することにより、テンプレート画像のパターンと同一であるかを判定してもよい。

本例の平滑化処理部２５１は、ガウスフィルタを用いて入力データを平滑化してよい。２値化処理部２５２は、一般的な２値化処理によって入力データを２値化してよい。即ち、閾値より大きい画素値を１、閾値より小さい画素値を０とする。膨張処理部２５３、２５６は、一般的な膨張処理によって入力データを２値化してよい。例えば、黒画素が１画素あれば、その周囲の隣接する８画素全てを黒にする。このような処理を繰り返すことによって、パターンを膨張化する。

図１１Ａ、図１１Ｂ、及び、図１１Ｃを参照して、テンプレートパターン生成部２５５におけるテンプレートパターン生成方法の例を説明する。撮像画像の撮像位置と、接合領域が撮像画像の上下左右のどの位置であるかが判っていれば、撮像画像の接合領域の設計データ上の座標範囲が判る。その座標範囲を含む設計データを、２値の画像データに変換し、コーナー検出フィルタを用いてコーナーを検出する。

図１１Ａは、接合領域に対応する設計データのパターンの例を示す。本例のパターンは、幅Ｌの帯状の突起を含む。本例のパターンは、２つの端点（ラインエンド）P１、P２、２つのコーナー部P３、P４、及び、隣接する端点の間の直線部を含む。図１１Ｂは、コーナー検出フィルタの例を示す。フィルタＦ１〜Ｆ４を用いることによって、端点P１、P２及びコーナー部P３、P４を検出することができる。例えば、設計データの端点P１を含むパターン部位の輪郭線が、フィルタＦ１と一致すれば、フィルタＦ１に対応する形状のコーナーがあると判断する。こうして、検出したパターン部位の輪郭線をテンプレート画像とする。尚、テンプレートパターンは、設計データから生成したから、図１１Ａに示すように、直角形状を含む。しかしながら、端点やコーナー部の撮像画像は実際には直角にはならない。そのため、端点やコーナー部を検出したら、図１１Ｃに示すように、実際のパターンに近い輪郭形状に補間したパターンによって、テンプレートパターンを置き換えてもよい。

図１３を参照して、本発明による画像合成部２の変形補正部２２の補正部２６の例を説明する。補正部２６は、平滑化処理部２６１、２値化処理部２６２、領域抽出部２６３、領域複写変形部２６４、および、画像貼付処理部２６５を有する。平滑化処理部２６１は、接合領域検出部２４からの接合領域の画像データｓ1を入力し、それを平滑化する。２値化処理部２６２は、平滑化処理部２６１からの接合領域の画像データｓ1を２値化し、領域抽出部２６３に出力する。領域抽出部２６３は、２値化処理部２６２からの２値化データと、設計データ記憶部６からの設計データと、パターン部位検出部２５からのパターン部位s２及び変形量測定位置ｓ３を入力する。領域抽出部２６３は、パターン領域を抽出し、パターン領域の画像データを領域複写変形部２６４に出力する。領域抽出部２６３の詳細は図１４を参照して説明する。

領域複写変形部２６４は、領域抽出部２６３からのパターン領域の画像データと、変形情報記憶部４からの電子線照射に起因するレジストの変形情報と、接合領域検出部２４からの接合領域の画像データｓ1を入力し、パターン画像を複写補正する。領域複写変形部２６４の詳細は図１７を参照して説明する。領域複写変形部２６４は、補正したパターン画像を、画像貼付処理部２６５に出力する。画像貼付処理部２６５は、接合領域検出部２４からの接合領域の画像データｓ1と、領域複写変形部２６４からの補正パターン画像を入力し、接合領域の画像データｓ1に補正パターン画像を貼り付ける。

図１４を参照して、本発明による画像合成部２の変形補正部２２の補正部２６の領域抽出部２６３の例を説明する。領域抽出部２６３は、連結成分抽出部２６６、閉図形塗潰し部２６７、及び、膨張処理部２６８を有する。連結成分抽出部２６６は、２値化処理部２６２からの接合領域の画像データｓ1の２値化データを入力し、黒画素の連結成分を抽出する。連結成分抽出２６６は、一般的に知られている８連結法を用いて連結成分を抽出してよい。

閉図形塗潰し部２６７は、連結成分抽出部２６６からの黒画素の連結成分と、設計データ記憶部６からの設計データと、パターン部位検出部２５からのパターン部位ｓ2及び変形量測定位置ｓ3を入力し、閉図形を作成し、閉図形内部を塗潰す。膨張処理部２６８は、塗潰した閉図形を膨張させる。膨張処理部２６８における膨張処理は、図１０を参照し説明したパターン部位検出部２５の膨張処理部２５３、２５６における膨張処理と同一であってよい。２値化して求めたパターンの縁部分は閾値により変動する。そのため、本来のパターンの縁が、閉図形に完全に入らない可能性がある。そのため、閉図形を膨張処理させることにより、パターンの縁が確実に閉図形に入るように、マージンを持たせる。

図１５及び図１６Ａ、図１６Ｂを参照して、本発明による画像合成部２の変形補正部２２の補正部２６の領域抽出部２６３の閉図形塗潰し部２６７の例を説明する。閉図形塗潰し部２６７は、連結成分選択部２６７１、閉図形生成部２６７２、及び、塗潰し部２６７３を有する。

連結成分選択部２６７１は、連結成分抽出部２６６からの接合領域の画像データｓ1の２値化データの黒画素の連結成分と、パターン部位検出部２５からのパターン部位S２及び変形量測定位置s３を入力する。連結成分選択部２６７１は、連結成分抽出部２６６から入力した連結成分のうち、補正対象パターン１６０１が含まれる連結成分を、例えば以下のように、選択する。連結成分選択部２６７１は、先ず、連結成分１６０３の各画素について、補正対象パターン１６０１が存在する画素位置との距離を求める。この距離に基づいて、連結成分１６０３のうち、補正対象パターン１６０１が存在する画素位置に最も近い画素を含む連結成分１６０４を選択する。

閉図形生成部２６７２は、連結成分選択部２６７１によって選択した連結成分のうち、補正対象パターンが含まれる連結成分からなる閉図形を生成する。図１６Ａは、連結成分抽出部２６６から入力した連結成分１６０３がコーナーのパターンである場合を示す。図示の例のように、連結成分１６０３は、補正対象パターン１６０１内の部分と補正対象パターン１６０１外の部分の２つの領域に分けることができる。設計データ記憶部６から、連結成分１６０３の設計データ１６０２が得られている。閉図形生成部２６７２は、連結成分１６０３に対応する設計データ１６０２を用いて、この２つの領域のうち、補正対象パターン１６０１内の部分を、選択する。こうして選択した補正対象パターン１６０１内の部分を１つの閉図形とする。

塗潰し部２６７３は、閉図形を黒塗りする。こうして、図１６Ｂに示すように、黒塗りされた閉図形１６０４が得られる。

図１７及び図１８Ａ、図１８Ｂを参照して、本発明による画像合成部２の変形補正部２２の補正部２６の領域複写変形部２６４の例を説明する。領域複写変形部２６４は、画像選択部２６４１、バイリニア補間部２６４２、及び、記憶部２６４３を有する。画像選択部２６４１は、領域抽出部２６３からのパターン領域の画像データと、接合領域検出部２４からの接合領域の画像データｓ1を入力し、パターン領域に対応する接合領域の画像データｓ1を選択し、記憶部２６４３に記憶する。

領域抽出部２６３から入力するパターン領域の画像データは、図１６に示したように、黒塗りされた閉図形である。例えば、画像選択部２６４１は、黒塗りされた閉図形の画素を１とし、黒塗りされていない部分の画素を０とする。この画素の値に、画素の座標を乗算した値を、記憶部２６４３に記憶させてよい。

バイリニア補間部２６４２は、記憶部２６４３から、パターン領域に対応する接合領域の画像データｓ1を入力し、変形情報記憶部４から、レジストの変形情報を入力する。バイリニア補間部２６４２は、接合領域の画像データｓ1を、変形情報を用いて、バイリニア補間によって、補正、即ち、拡大する。

図１８Ａ及び図１８Ｂを参照して、バイリニア補間部２６４２におけるバイリニア補間処理を説明する。図１８Ａは、領域抽出部２６３から入力する接合領域１８０１の画像データｓ1、即ち、閉図形パターン１８０２の例を示す。このパターン１８０２の幅は、ｍライン目において、x方向に５３画素目から２００画素目までの１４７画素であったとする。変形情報記憶部４からの変形情報によると、この接合領域１８０１におけるパターン１８０２の変形量は、左側-３nm、右側が-２nmであったとする。１nm＝１画素で換算する。この場合、パターン１８０２を、左側にて３画素分拡大させ、右側にて２画素分拡大させる。その結果、パターン１８０４の幅は、ｍライン目において、x方向に５０画素目から２０２画素目までの１５２画素になる。また、点１８０３は左側に３画素分移動し点１８０５となる。図１８Ｂは、バイリニア補間処理によって拡大されたパターン１８０４を示す。ここでは、変形情報記憶部４からの変形情報が、Ｘ方向の拡大量の場合を説明した。変形情報が、Ｘ方向の拡大量の場合も同様である。

図１９に本発明による画像合成部２の画像貼合せ部２３の例を示す。画像貼合せ部２３は、マッチング処理部２３１と合成部２３２を有する。マッチング処理部２３１は、補正画像選択部２１から撮像順序が遅い方の画像を入力し、変形補正部２２から撮像順序が遅い方の画像の変形画像を入力する。図５を参照して説明したように、画像合成部２では、基本的には、撮像順序が遅い方の画像の接合領域の像を変形するが、撮像順序が早い方の画像については変形しない。そこで、本例のマッチング処理部２３１では、撮像順序が遅い方の画像、即ち、補正変形した画像をテンプレートとして、撮像順序が早い方の画像のうちの接合領域の画像の位置を検出する。本例では、変形補正部２２において、変形が補正された画像をテンプレートとして、位置決めするため、高精度のマッチングが可能となる。

合成部２３２は、マッチング処理部２３１からの位置情報、補正画像選択部２１からの撮像順序が遅い方の画像、変形補正部２２からの撮像順序が遅い方の画像、及び、撮像順序情報記憶部３からの撮像順序を、入力する。合成部２３２は、マッチング処理部２３１にて検出した位置情報に基づいて、２つの画像を接合し合成する。

図２２を参照して、本発明による画像合成部２の画像貼合せ部２３における接合処理の方法を説明する。撮像対象２２０１に、４個の領域ａ〜ｄを設定する。全ての領域ａ〜ｄの寸法は同一であるものとする。図示のように隣接領域には破線にて示す重複領域が設けられている。先ず、撮像順序を説明する。アルファベット順に撮像する場合、領域ａを撮像した後に領域ｂを撮像する。従って、領域ａと領域ｂの重複領域では、１回目の電子線の照射後の短い時間の後に２回目の電子線の照射が行われる。一方、領域ａの次に領域ｄを撮像し、次に、領域ｂ、領域ｃの順に撮像する場合、領域ａと領域ｂの重複領域では、１回目の電子線の照射後の比較的長い時間の後に２回目の電子線の照射が行われる。従って、アルファベット順に、即ち、隣接する領域を順番に撮像するよりも、隣接しない領域を選択して撮像したほうがよい。

ここでは、領域ａ、領域ｄ、領域ｂ、領域ｃの順に撮像するものとする。アルファベットに付加した数字は撮像順序を表す。全ての領域を撮像した後では、細長い重複領域では、電子線の照射回数は２回、中央の正方形の重複領域では、電子線の照射回数は４回となる。

４つの画像２２０２は、領域ａ、領域ｄ、領域ｂ、領域ｃの順に撮像して得たものである。アルファベットに付加した数字は撮像順序を表す。図示のように、画像Ａの場合、全ての領域にて、電子線照射回数が１回の画像が得られる。画像Ｄの場合、破線にて示す正方形の接合領域では、電子線照射回数が２回の画像となるが、それ以外の領域では、電子線照射回数が１回の画像が得られる。画像Ｂの場合、細長い接合領域では、電子線照射回数が２回の画像となり、正方形の接合領域では、電子線照射回数が３回の画像が得られ、それ以外の領域では、電子線照射回数が１回の画像が得られる。画像Ｃの場合、細長い接合領域では、電子線照射回数が２回の画像となり、正方形の接合領域では、電子線照射回数が３回の画像が得られ、それ以外の領域では、電子線照射回数が１回の画像が得られる。

次に、接合順序を説明する。上述のように、一般に、撮像順序が早い画像ほど、電子線照射回数が少ない画像が得られる。既に説明したように、２つの画像を接合するとき、重ねあわされる接合領域では、下側の接合領域が消去され上側の接合領域が残る。パノラマ画像が、電子線照射回数が少ない領域からの画像をできるだけ多く含むようにするには、撮像順序が遅い画像を下側に配置し、撮像順序が早い画像を上側に配置し、接合領域では撮像順序が早い画像の接合領域が残るようにすればよい。

パノラマ画像２２０３は、画像Ａ、画像Ｂ、画像Ｄ、及び、画像Ｃの順に、接合領域を重ね合わせて合成したもののである。アルファベットに付加した数字は重ね合わせの順序を表す。パノラマ画像２２０４は、パノラマ画像２２０３の各接合領域における電子線照射回数を表す。細長い接合領域では、電子線照射回数が２回の画像となり、正方形の接合領域では、電子線照射回数が４回の画像となり、それ以外の領域では、電子線照射回数が１回の画像となる。

パノラマ画像２２０５は、画像Ｃ、画像Ｄ、画像Ｂ、及び、画像Ａの順に、接合領域を重ね合わせて合成したもののである。アルファベットに付加した数字は重ね合わせの順序を表す。パノラマ画像２２０６は、パノラマ画像２２０５の各接合領域における電子線照射回数を表す。画像Ｂと画像Ｄの間の細長い接合領域では、電子線照射回数が２回の画像となり、それ以外の領域では、電子線照射回数が１回の画像となる。

パノラマ画像２２０７は、画像Ｃ、画像Ｂ、画像Ｄ、及び、画像Ａの順に、接合領域を重ね合わせて合成したもののである。アルファベットに付加した数字は重ね合わせの順序を表す。パノラマ画像２２０８は、パノラマ画像２２０７の各接合領域における電子線照射回数を表す。全ての領域において、電子線照射回数が１回の画像となる。パノラマ画像２２０７における４個の画像の重ね合わせ順序と、撮像対象２２０１における、４個の領域ａ〜ｄにおける撮像順序を比較すると、丁度反対である。即ち、撮像順序の反対の順序にて、画像を接合すればよい。

図２０及び図２１を参照して、本発明による接合処理を説明する。図２０に示すように、撮像対象上に横４個、縦４個の合計１６個の領域１〜１６を設定し、それらを撮像した画像１〜１６を接合して１枚のパノラマ画像を生成する。撮像順は、隣接する領域は、連続して撮像しないようにする。隣接する領域における重複領域にて、短時間で連続して電子線を照射すると、重複領域が帯電し、画像が歪んだり、パターンが見えなくなる場合がある。

本例の接合処理によると、初めに領域の位置座標に基づいて全ての接合領域の座標を求める。次に、撮像順序に基づいて、全ての画像を貼り合わせする。

ステップＳ２１にて、各画像の接合位置座標を初期化しておき、ステップＳ２２にて、領域１〜１６に対応する１６個の画像１〜１６の１番目の画像を読み込み、ステップＳ２３にて、２番目の画像２を読み込み、ステップＳ２４にて、１番目の画像１と２番目の画像２の接合領域の位置を求め、その座標を記憶する。

ステップＳ２５にて、現在の画像が最終番目かどうか判定し、最終番目でなければ、１プラスした番目の画像を読み込む。こうしてステップＳ２５及びステップＳ２６を繰り返し、最終番目の画像の接合領域の位置を求める。

ステップＳ２７にて、合成画像領域に画像１〜１６の接合座標をマッピングする。ここでは、２枚の画像間の接合領域の位置を求めるが、それを繰り返すことにより、合成画像領域に全ての画像を配置した場合の各接合領域の座標値が得られる。

例えば、ｘ方向だけで説明する。各画像のｘ方向の寸法が１００画素であるとする。合成画像領域の原点（ｘ＝０）に、画像１の左上を整合させる。画像１と画像２の間の接合領域が、画像１の８０画素目から１００画素目までとする。画像２は８０画素目から１８０画素までとなる。画像２と画像３の間の接合領域が、画像２の７０画素目から１００画素目までとする。画像３は１５０画素目（８０画素+７０画素）から２５０画素までとなる。合成画像領域における画像１〜１６の接合位置は、原点から各画像の左端のｘ方向の座標で表す。例えば、画像１の接合位置は０、画像２の接合位置は８０、画像３の接合位置は１５０となる。このように画像１〜１６の接合位置を、マッピングした座標として求める。次に撮像する順番を用いて接合する。

ステップＳ３１にて、合成画像領域の全画像の確定フラグを０クリヤする。撮像順序として１を設定する。ステップＳ３２にて、撮像順序に設定された値に対応する画像を読み込む。ここでは撮像順序１の画像を読み込む。ステップＳ３３にて、読み込んだ画像に対応する合成画像領域における接合位置を読み出す。ステップＳ３４にて、接合位置から確定フラグが０の画素についてのみ画像を書き込む。撮像順序１に対応する画像を書き込むとき、全て確定フラグは０である。そこで、撮像順序１に対応する画像領域の全画素が書き込まれる。ステップＳ３５にて、ステップＳ３４にて、書き込んだ全画素位置に対応する確定フラグに１を書き込む。これは、上書きを防ぐための処理となる。撮像順序１に対応する画像領域は全て書き込まれるので撮像順序１に対応する画像領域は全てに確定フラグに１を書き込む。

本例によると、画素に画像が書き込まれていると、確定フラグが１になるから、それ以降は、その画素は上書きされない。こうして、撮像順に画像が書き込まれ、書き込まれた画像は、上書きはされないため、最初に書き込まれた画像、即ち、撮像順序が最も早い画像が残る。

ステップＳ３６にて、撮像順序に+１を加算し、ステップＳ３７にて、撮像順序が最終値より、大きいかどうかを判定する。大きい場合は終了し、それ以外はステップＳ３２〜ステップＳ３７の処理を繰り返す。撮像順序が最終値になれば、合成後の画像が完成し、どの画素でも電子線照射回数１回目のデータとなる。

これまでの実施例では、撮像順序の早い画像、すなわちパノラマ画像を形成する上でビームの照射量が一番少ないと考えられる撮像領域から、パノラマ画像を形成するためのパターンを抽出した。以下に、他の基準に基づいてパノラマ画像形成用パターンを抽出する法を説明する。

図２５を参照して、パノラマ画像合成の他の例を説明する。本例では、４つの撮像領域（第１の撮像領域２５０１、第２の撮像領域２５０２、第３の撮像領域２５０３、第４の撮像領域２５０４）を設定し、パノラマ画像を形成する。先ず、第１の撮像領域２５０１を最初に撮像し、以降、第２、第３、第４の順で撮像（ＳＥＭによるビーム走査）を行う。また、パノラマ画像合成のために、重畳領域２５１１〜２５１４を設定する。

本例では、例えばパターン２５０５やパターン２５０６については、パターン変形の観点から、第１の撮像領域２５０５内に含まれるパターンエッジを残すことが望ましい。しかしながら、例えばパターン２５０７等に関しては、必ずしもそうではない。例えば、パターン２５０７の大部分は、第２の撮像領域２５０２に含まれ、第１の撮像領域２５０１と第２の撮像領域２５０２が重畳する重畳領域２５１１には、パターン２５０７の僅かに一部分のみが含まれる。このような場合は、重畳領域２５１１に含まれるパターン２５０７の一部も、第２の撮像領域２５０２から抽出する。それにより、パターン２５０７全体について、接続部の少ないパターン画像を取得することができる。

ビーム走査の繰り返しに基づくパターン変形等の影響が少ないのであれば、１つの視野（撮像領域）にてパターン抽出を行うことが望ましい場合がある。例えば、パターン２５０７の左端から右端までの寸法を測定する場合を想定する。測定基準となる一端と他端の間にパターンの接合部がない方が好ましい。そのため、パターン２５０７にフラグを立てておき、このパターン２５０７の接続回数がなるべく少なくなるように、撮像領域を決定するようなアルゴリズムを設計するとよい。逆にパターン２５０６とパターン２５１０との間のギャップ寸法を測定する場合には、そのギャップ部分が１つの撮像領域内に入ることが望ましい。この場合には、第１の撮像領域２５０１から、２つのパターンを抽出するとよい。また、このようなパターン抽出すべき撮像領域を決定する場合に、パターンの設計データに露光シミュレーションを施してもよい。露光シミュレーションによって、パターンが変化する。そこで、パターンの寸法値が所定値より大きくなった箇所、又は、パターン間の距離が所定値より小さくなった箇所等が一視野（撮像領域）に収まるように撮像領域を選択する。この場合、撮像順番とは異なる判断基準に基づいて、パターンを抽出すべき視野（撮像領域）を決定するようなアルゴリズムが必要である。

更に、ある視野（撮像領域）において、あるパターンの属する占有面積、又は、パターン面積の比率が所定値以上である場合に、撮像順番とは異なる判断基準に基づいて、パターン抽出をすべき視野（撮像領域）を決定してもよい。例えば、パターン２５０７について、撮像領域２５０１と撮像領域２５０２における占有面積を比較すると、パターン２５０７の殆どは撮像領域２５０２に含まれている。このような場合には、撮像領域２５０２からパターン抽出を行えばよい。それによって、パターン２５０７について、接続部が極めて少ない画像を形成することができる。

半導体デバイスの設計データには、パターンの大きさや形状に関する情報が記録されている。従って、設計データのレイアウトデータ上で、撮像領域を設定することできる。それによって、撮像領域、或いは重畳領域内に含まれるパターンの面積等を算出することができる。これを、上述の撮像順番とは異なる判断基準として用いることができる。

また、測定を希望する位置についても、設計データに基づいて、予め設定できるように構成してよい。それによって、上述の判断を自動的に実施することができる。パターン２５０８や２５０９については、他の事情がなければ、撮像順に従ってパターン抽出用の視野（撮像領域）の選択を行うことが望ましい。

一方、パターン２５１０の場合、その一部が、４つの撮像領域が跨る重畳領域２５１５内にある。この場合、パターンの変形を極力嫌うのであれば、重畳領域２５１１に属する部分については、撮像領域２５０１からパターン抽出を行い、その他の部分については、撮像領域２５０２からパターン抽出を行い、それを合成すればよい。また１つの撮像領域のみからパターン抽出を行うことを望むのであれば、撮像領域２５０２からパターンを抽出すればよい。パターンの種類や走査電子顕微鏡の使用者の測定目的に応じて、設定すべき条件は変化するため、任意の設定を可能とすることが望ましい。

図２６は、パターンを抽出すべき撮像領域を決定し、パノラマ画像を形成する工程を説明するフローチャートである。まず、先に説明した実施例のように、接合処理開始（S2601）に続いて、各重畳領域についてパターンマッチング（S2602）を行う。次に、設計データを参照すること等によって、重畳領域に含まれるパターンの認定（S2603）を行う。次に、認定されたパターンは、所定条件が設定されているパターンであるか否かを判断（S2604）する。ここで所定条件とは、先に説明した測定位置や占有面積等について予め設定された基準条件である。例えば、パターンの占有面積が所定値以上である撮像領域を選択する、パターンを１つの撮像領域より抽出する、等である。所定の条件が設定されたパターンの場合には、所定の条件に基づいて、撮像領域を選択し、当該パターンを抽出（S2606）する。認定されたパターンが、所定条件が設定されているパターンでない場合には、撮像順番を基準として、即ち、撮像回数が少ない撮像領域を選択（S2605）する。

こうして選択した撮像領域からパターンを抽出し、接合パターンを形成（S2607）する。次に、接合パターン形成が済んでいないパターンが存在するか否かを判定（S2608）する。接合パターン形成が済んでいないパターンが存在する場合には、再度S2604〜S2607の処理を行う。接合パターン形成が済んでいないパターンが存在しなくなったら、最後に、パノラマ画像を完成（S2609）させる。以上のような構成によれば、種々の条件に基づいて、パターン抽出すべき撮像領域を自動で決定することが可能となる。

以上本発明の例を説明したが本発明は上述の例に限定されるものではなく、請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更が可能であることは、当業者によって容易に理解されよう。

Claims (20)

1. 走査電子顕微鏡による画像を繋ぎ合わせて１つの画像を生成する合成画像作成方法において、
   電子デバイスのパターンを含む撮像対象を複数の領域に分割し、該領域毎に画像を撮像し、該撮像した画像を画像メモリに格納するステップと、
   前記画像の撮像位置を記憶するステップと、
   前記画像の撮像順序を記憶するステップと、
   前記撮像位置及び前記撮像順序に基づいて前記画像メモリから取り出した複数の画像を接合する画像合成ステップと、
   を有し、
   前記画像合成ステップでは、隣接する２つの画像の縁に設けた接合領域同士が重畳するように、且つ、隣接する２つの画像のうち、撮像順序が遅い画像の接合領域が消え、撮像順序が早い画像の接合領域が残るように、画像を接合することを特徴とする合成画像作成方法。
2. 請求項１記載の合成画像作成方法において、
   前記撮像順序は、撮像対象上の複数の領域について、隣接する領域を連続して撮像しないように、設定されていることを特徴とする合成画像作成方法。
3. 請求項１記載の合成画像作成方法において、前記画像合成ステップにおける画像の接合順序は、前記撮像順序とは逆の順であることを特徴とする合成画像作成方法。
4. 請求項１記載の合成画像作成方法において、
   電子線の照射に起因した電子デバイスのパターンの変形に関する情報を変形情報記憶装置に記憶するステップと、
   前記パターンの変形に関する情報に基づいて、前記画像の接合領域における前記パターンを補正するパターン補正ステップと、
   を有する合成画像作成方法。
5. 請求項４記載の合成画像作成方法において、
   前記パターン補正ステップにおいて、前記２つの画像のうち、撮像順序が遅い画像の接合領域におけるパターンの変形が、撮像順序が早い画像におけるパターンの変形量と同一となるように、前記撮像順序が遅い画像のパターンを補正することを特徴とする合成画像作成方法。
6. 請求項４記載の合成画像作成方法において、
   前記パターンの変形に関する情報は、電子線照射回数と前記パターンの変形量を含むことを特徴とする合成画像作成方法。
7. 請求項４記載の合成画像作成方法において、
   前記パターンの変形に関する情報は、複数回の撮像によって得たテストパターンの画像の差分情報に基づいて作成することを特徴とする合成画像作成方法。
8. 請求項４記載の合成画像作成方法において、
   前記パターンの変形に関する情報は、撮像順序の早い撮像画像の接合領域を基準に、撮像順序の遅い撮像画像の接合領域の差分情報に基づいて作成することを特徴とする合成画像作成方法。
9. 請求項４記載の合成画像作成方法において、
   前記パターン補正ステップは、
   前記画像の接合領域における前記パターンの像の部位を検出するパターン部位検出ステップと、
   前記パターン部位における変形量を前記変形情報記憶装置から読み出すステップと、
   前記パターン部位における変形量に基づいて前記パターンを補正するステップと、を有することを特徴とする合成画像作成方法。
10. 請求項９記載の合成画像作成方法において、
    前記パターン部位検出ステップは、
    設計データから前記パターンに対応するテンプレートパターンを生成するテンプレートパターン生成ステップと、
    前記接合領域を２値化する２値化ステップと、
    前記テンプレートパターン生成ステップによって得たテンプレートと前記２値化ステップによって得た２値化画像データをマッチングさせるマッチングステップと、
    を有することを特徴とする合成画像作成方法。
11. 請求項１０記載の合成画像作成方法において、
    前記パターン部位検出ステップは、更に、
    前記テンプレートの輪郭を膨脹させる膨脹化ステップと、
    前記２値化画像データの輪郭を膨脹させる膨脹化ステップと、
    を有し、前記マッチングステップは、前記膨脹化した画像データをマッチングさせることを特徴とする合成画像作成方法。
12. 電子デバイスのパターンを含む撮像対象の走査電子顕微鏡像を取得するための撮像装置と、該撮像装置によって取得した画像データを記憶する画像メモリと、該画像メモリに格納された画像を繋ぎ合わせて１つの画像を生成する画像処理部と、を有する合成画像作成装置において、
    前記画像処理部は、前記撮像装置によって撮像された画像の撮像位置及び撮像順序を記憶する記憶部と、前記パターンの設計データを記憶する設計データ記憶部と、前記画像メモリに格納されている複数の画像を接合して１枚の画像を生成する画像合成部と、を有し、
    前記画像合成部は、前記撮像位置及び前記撮像順序に基づいて前記画像メモリから取り出した複数の画像を、隣接する２つの画像の縁に設けた接合領域同士が重畳するように、接合し、
    更に、隣接する２つの画像のうち、撮像順序が遅い画像の接合領域が消え、撮像順序が早い画像の接合領域が残るように、画像を接合することを特徴とする合成画像作成装置。
13. 請求項１２記載の合成画像作成装置において、
    前記撮像順序は、撮像対象上の複数の領域について、隣接する領域を連続して撮像しないように、設定されていることを特徴とする合成画像作成装置。
14. 請求項１２記載の合成画像作成装置において、前記画像合成部における画像の接合順序は、前記撮像順序とは逆の順であることを特徴とする合成画像作成装置。
15. 請求項１２記載の合成画像作成装置において、
    前記記憶部は、電子線の照射に起因した電子デバイスのパターンの変形に関する情報を格納しており、
    前記画像合成部は、前記パターンの変形に関する情報に基づいて、前記画像の接合領域における前記パターンを補正することを特徴とする合成画像作成装置。
16. 請求項１２記載の合成画像作成装置において、
    前記画像合成部は、前記２つの画像のうち、撮像順序が遅い画像の接合領域におけるパターンの変形が、撮像順序が早い画像におけるパターンの変形量と同一となるように、前記撮像順序が遅い画像のパターンを補正することを特徴とする合成画像作成装置。
17. 請求項１５記載の合成画像作成装置において、
    前記パターンの変形に関する情報は、電子線照射回数と前記パターンの変形量を含むことを特徴とする合成画像作成装置。
18. 請求項１５記載の合成画像作成装置において、
    前記パターンの変形に関する情報は、複数回の撮像によって得たテストパターンの画像の差分情報に基づいて作成することを特徴とする合成画像作成装置。
19. 請求項１５記載の合成画像作成装置において、
    前記パターンの変形に関する情報は、撮像順序の早い撮像画像の接合領域を基準に、撮像順序の遅い撮像画像の接合領域の差分情報に基づいて作成することを特徴とする合成画像作成装置。
20. 走査電子顕微鏡と該走査電子顕微鏡による画像を繋ぎ合わせて１つの画像を生成する合成画像作成装置を備えた走査電子顕微鏡装置において、
    前記合成画像作成装置は、電子デバイスのパターンを含む撮像対象の走査電子顕微鏡像を記憶する画像メモリと、該画像メモリに格納された画像を繋ぎ合わせて１つの画像を生成する画像処理部と、
    前記画像処理部は、前記走査電子顕微鏡によって撮像された画像の撮像位置及び撮像順序を記憶する記憶部と、前記パターンの設計データを記憶する設計データ記憶部と、前記画像メモリに格納されている複数の画像を接合して１枚の画像を生成する画像合成部と、を有し、
    前記画像合成部は、前記撮像位置及び前記撮像順序に基づいて前記画像メモリから取り出した複数の画像を、隣接する２つの画像の縁に設けた接合領域同士が重畳するように、接合し、
    更に、隣接する２つの画像のうち、撮像順序が遅い画像の接合領域が消え、撮像順序が早い画像の接合領域が残るように、画像を接合する走査電子顕微鏡装置。

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