JP5998068B2 - Image processing apparatus, measurement system, and image processing program - Google Patents

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Description

本発明は、画像処理装置に関するものである。   The present invention relates to an image processing apparatus.

従来、半導体パターンを撮影したSEM画像などの観察画像の中から輪郭線を抽出する技術は、エッジ抽出や輪郭線抽出と呼ばれ、広く用いられている。例えば下記特許文献1には、試料パターンの輪郭線の余剰、重複またはヒゲだけでなく、輪郭線の途切れも解消することのできる技術が開示されている。   Conventionally, a technique for extracting a contour line from an observation image such as an SEM image obtained by photographing a semiconductor pattern is called edge extraction or contour line extraction, and is widely used. For example, Patent Document 1 below discloses a technique that can eliminate not only the surplus, overlap, or beard of the contour line of the sample pattern but also the break of the contour line.

特開2011−128070号公報JP 2011-128070 A

観察画像のなかには、試料の下層部分、すなわち荷電粒子線を照射する側から見て試料の内層に当たる部分に形成された下層パターンが、試料表面側に形成された上層パターンとともに含まれている場合がある。上記特許文献1に記載されているような従来の画像処理技術においては、上層パターンと下層パターンが混在している観察画像から、下層パターンのみを好適に抽出することは困難であった。   In the observed image, the lower layer part of the sample, that is, the lower layer pattern formed in the part corresponding to the inner layer of the sample when viewed from the side irradiated with the charged particle beam, may be included together with the upper layer pattern formed on the sample surface side. is there. In the conventional image processing technique as described in Patent Document 1, it is difficult to suitably extract only the lower layer pattern from the observation image in which the upper layer pattern and the lower layer pattern are mixed.

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、試料の上層パターンと下層パターンが混在している観察画像のなかから下層パターンのみを良好に抽出することができる画像処理技術を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the problems as described above, and provides an image processing technique that can satisfactorily extract only a lower layer pattern from an observation image in which an upper layer pattern and a lower layer pattern of a sample are mixed. The purpose is to provide.

本発明に係る画像処理装置は、観察画像内において下層パターンの範囲外に存在する上層パターンを除去することにより、観察画像から下層パターンを抽出する。   The image processing apparatus according to the present invention extracts the lower layer pattern from the observation image by removing the upper layer pattern that exists outside the range of the lower layer pattern in the observation image.

本発明に係る画像処理装置によれば、試料の上層パターンと下層パターンが混在している観察画像のなかから、下層パターンを良好に抽出することができる。
上記した以外の課題、構成、および効果は、以下の実施形態の説明により明らかになるであろう。
According to the image processing apparatus of the present invention, the lower layer pattern can be satisfactorily extracted from the observation image in which the upper layer pattern and the lower layer pattern of the sample are mixed.
Problems, configurations, and effects other than those described above will become apparent from the following description of embodiments.

測定システム1000の構成図である。1 is a configuration diagram of a measurement system 1000. FIG. デザインデータベース300が格納している試料の上層パターンのデザインデータ例を示す図である。It is a figure which shows the example of design data of the upper layer pattern of the sample which the design database 300 stores. デザインデータベース300が格納している試料の下層パターンのデザインデータ例を示す図である。It is a figure which shows the example of design data of the lower layer pattern of the sample which the design database 300 stores. 電子顕微鏡200が取得した試料のSEM画像例を示す図である。It is a figure which shows the SEM image example of the sample which the electron microscope 200 acquired. 図4のSEM画像から上層パターンの輪郭線を抽出した例を示す図である。It is a figure which shows the example which extracted the outline of the upper layer pattern from the SEM image of FIG. 図5に示す上層パターンの輪郭線を太線化した例を示す図である。It is a figure which shows the example which made the outline of the upper layer pattern shown in FIG. 5 thick. 下層パターンのデザインデータを上層パターンのデザインデータによってマスク処理した例を示す図である。It is a figure which shows the example which mask-processed the design data of the lower layer pattern with the design data of the upper layer pattern. 図7に示すマスクデータを細線化した例を示す図である。It is a figure which shows the example which thinned the mask data shown in FIG. 図7に示すマスクデータの輝度値を反転した例を示す図である。It is a figure which shows the example which inverted the luminance value of the mask data shown in FIG. 輝度値を反転したマスクデータを細線化した例を示す図である。It is a figure which shows the example which thinned the mask data which reversed the luminance value. 細線化マスクデータと細線化反転マスクデータを合成した例を示す図である。It is a figure which shows the example which synthesize | combined thinning mask data and thinning inversion mask data. 図4に示すSEM画像に対して、図10に示す合成細線化マスクデータを画像マーカとしてエッジ検出を実施した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having implemented edge detection with respect to the SEM image shown in FIG. 4 by using the synthetic | combination thinning mask data shown in FIG. 10 as an image marker. 図11に示すエッジ検出結果を図6に示す太線化した上層パターンの輪郭線によってマスクした例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an example in which the edge detection result shown in FIG. 11 is masked by the outline of the thicker upper layer pattern shown in FIG. 6. 下層パターンのうち上層パターンによって隠された部分の輪郭線を補間した例を示す図である。It is a figure which shows the example which interpolated the outline of the part hidden by the upper layer pattern among the lower layer patterns. 図6のSEM画像をエッジ強調した画像を示す図である。It is a figure which shows the image which edge-enhanced the SEM image of FIG.

<システム構成>
図1は、本発明に係る測定システム1000の構成図である。測定システム1000は試料の観察画像を取得するシステムであり、画像処理装置100、電子顕微鏡200、デザインデータベース300を有する。これら機器の間は適当な通信ネットワークによって接続され、互いにデータを送受信することができる。
<System configuration>
FIG. 1 is a configuration diagram of a measurement system 1000 according to the present invention. The measurement system 1000 is a system that acquires an observation image of a sample, and includes an image processing apparatus 100, an electron microscope 200, and a design database 300. These devices are connected by an appropriate communication network and can transmit and receive data to and from each other.

電子顕微鏡200は、荷電粒子線を測定対象である試料に対して照射することによりその観察画像を取得し、観察画像の画像データを画像処理装置100へ送信する。以下の説明では、試料として半導体基板に形成された上述の上層パターンと下層パターンを取り扱い、電子顕微鏡100はそのSEM画像を取得するものとする。ただし、試料は半導体パターンに限られるものではなく、上層パターンと下層パターンを観察対象とし得る試料であればよい。また、上層パターンと下層パターンの画像はSEM画像に限られるものではなく、同様の画像を取得できればよい。   The electron microscope 200 obtains an observation image by irradiating a charged particle beam to a sample to be measured, and transmits image data of the observation image to the image processing apparatus 100. In the following description, the above-described upper layer pattern and lower layer pattern formed on a semiconductor substrate are handled as a sample, and the electron microscope 100 acquires the SEM image. However, the sample is not limited to the semiconductor pattern, and may be any sample that can observe the upper layer pattern and the lower layer pattern. Further, the images of the upper layer pattern and the lower layer pattern are not limited to SEM images, and it is sufficient that similar images can be acquired.

デザインデータベース300は、試料上に形成する上層パターンと下層パターンのデザインデータを格納するデータベースである。試料上の各パターンは、デザインデータベース300が格納しているデザインデータにしたがって形成されているものと仮定する。   The design database 300 is a database that stores design data of an upper layer pattern and a lower layer pattern formed on a sample. It is assumed that each pattern on the sample is formed according to the design data stored in the design database 300.

画像処理装置100は、電子顕微鏡200が取得した観察画像を解析して下層パターンを抽出する装置である。画像処理装置100が備える各機能部については後述する。各機能部はその機能を実現する回路デバイスなどのハードウェアを用いて構成することもできるし、その機能を実装したソフトウェアをCPU(Central Processing Unit)などの演算装置が実行することによって構成することもできる。   The image processing apparatus 100 is an apparatus that analyzes an observation image acquired by the electron microscope 200 and extracts a lower layer pattern. Each functional unit included in the image processing apparatus 100 will be described later. Each functional unit can be configured by using hardware such as a circuit device that realizes the function, or is configured by executing an arithmetic unit such as a CPU (Central Processing Unit) on which the function is implemented. You can also.

<試料についての説明>
図2は、デザインデータベース300が格納している試料の上層パターンのデザインデータ例を示す図である。白い(または輝度値が高い)部分は上層パターンが形成されている領域であり、黒い(または輝度値が低い)部分は上層パターン外の背景領域である。
<Explanation of sample>
FIG. 2 is a diagram showing an example of design data of the upper layer pattern of the sample stored in the design database 300. The white (or high luminance value) part is an area where the upper layer pattern is formed, and the black (or low luminance value) part is a background area outside the upper layer pattern.

図3は、デザインデータベース300が格納している試料の下層パターンのデザインデータ例を示す図である。デザインデータの白黒については図2に示す上層パターンと同様である。   FIG. 3 is a diagram showing an example of design data of the lower layer pattern of the sample stored in the design database 300. As shown in FIG. The black and white design data is the same as the upper layer pattern shown in FIG.

図4は、電子顕微鏡200が取得した試料のSEM画像例を示す図である。電子顕微鏡200が試料のSEM画像を取得する場合、試料の上層パターンと下層パターンをともに撮影することができるので、図4に示す画像内には上層パターンと下層パターンがともに存在している。画像処理装置100は、以下に説明する動作原理にしたがって、このSEM画像から下層パターンのみを抽出する。   FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an SEM image of a sample acquired by the electron microscope 200. When the electron microscope 200 acquires the SEM image of the sample, both the upper layer pattern and the lower layer pattern of the sample can be photographed, so that both the upper layer pattern and the lower layer pattern exist in the image shown in FIG. The image processing apparatus 100 extracts only the lower layer pattern from the SEM image according to the operation principle described below.

<画像処理装置100の動作原理>
一般に、試料上に形成されたパターンは、観察画像に対してエッジ検出を実施することにより抽出することができる。しかし、図4に示すような上層パターンと下層パターンをともに含むSEM画像に対してそのままエッジ検出を実施すると、両パターンがともに検出されてしまう。そこで画像処理装置100は、以下に説明する考え方にしたがって、上層パターンが形成されている部分のみを回避してエッジ検出を実施することを試みる。
<Operation Principle of Image Processing Apparatus 100>
In general, a pattern formed on a sample can be extracted by performing edge detection on an observation image. However, if edge detection is performed as it is on an SEM image including both the upper layer pattern and the lower layer pattern as shown in FIG. 4, both patterns are detected. Therefore, the image processing apparatus 100 tries to perform edge detection while avoiding only the portion where the upper layer pattern is formed according to the concept described below.

図4に示すSEM画像を全体として観察すると、画像の横方向に下層パターンが延伸しており、その中央部分に縦方向の上層パターンが形成されている。上層パターンと下層パターンが重なり合わない部分、すなわち上層パターンが下層パターンからはみ出している画像上下端部分を除去することができれば、画像全体としては下層パターンが撮影され、下層パターンの一部に上層パターンが重畳されているような画像となる。その後、重畳されている上層パターンを除去することにより、下層パターンのみを抽出することができると考えられる。   When the SEM image shown in FIG. 4 is observed as a whole, the lower layer pattern extends in the horizontal direction of the image, and the upper layer pattern in the vertical direction is formed at the center. If the upper layer pattern and the lower layer pattern do not overlap, that is, if the upper and lower end portions of the image where the upper layer pattern protrudes from the lower layer pattern can be removed, the lower layer pattern is photographed as the entire image, and the upper layer pattern is part of the lower layer pattern. Becomes an image that is superimposed. Thereafter, it is considered that only the lower layer pattern can be extracted by removing the superimposed upper layer pattern.

具体的には、上層パターンが下層パターンからはみ出している部分にその旨を表示する画像マーカを配置し、当該画像マーカを回避してエッジ検出を実施することにより、下層パターンと上層パターンが重なり合う部分のみを撮影した画像が得られると考えられる。重畳されている上層パターンを除去するためには、例えば元のSEM画像から上層パターンのみを抽出し、これを用いてマスク処理を実施すればよい。   Specifically, a part where the upper layer pattern overlaps the upper layer pattern by placing an image marker that displays that fact in the part where the upper layer pattern protrudes from the lower layer pattern, and performing edge detection while avoiding the image marker It is considered that an image obtained by photographing only the image is obtained. In order to remove the superposed upper layer pattern, for example, only the upper layer pattern may be extracted from the original SEM image, and mask processing may be performed using this.

上層パターンが下層パターンからはみ出している部分に配置する画像マーカは、デザインデータを用いて作成することができる。はみ出している部分については、デザインデータの輝度を反転して重ね合わせることにより、画像処理プロセスを用いて識別することができる。具体例については後述する。   An image marker to be arranged at a portion where the upper layer pattern protrudes from the lower layer pattern can be created using design data. The protruding portion can be identified by using an image processing process by inverting and superimposing the brightness of the design data. Specific examples will be described later.

<画像処理装置100の動作手順>
以下では、画像処理装置100が図4に示すSEM画像から下層パターンを抽出する処理手順について説明する。
図5は、図4のSEM画像から上層パターンの輪郭線を抽出した例を示す図である。抽出処理部140は、電子顕微鏡200が撮影した観察画像から図5のように上層パターンを抽出した画像を作成する。上層パターンを抽出する手法については公知であるため、ここでは省略する。図5に示す画像は、後述するステップにおいて、下層パターン上に重畳されている上層パターンを除去するために用いるものである。
<Operation Procedure of Image Processing Apparatus 100>
Hereinafter, a processing procedure in which the image processing apparatus 100 extracts a lower layer pattern from the SEM image illustrated in FIG. 4 will be described.
FIG. 5 is a diagram showing an example in which the contour line of the upper layer pattern is extracted from the SEM image of FIG. The extraction processing unit 140 creates an image obtained by extracting the upper layer pattern from the observation image taken by the electron microscope 200 as shown in FIG. Since the method of extracting the upper layer pattern is known, it is omitted here. The image shown in FIG. 5 is used to remove the upper layer pattern superimposed on the lower layer pattern in the steps described later.

図6は、図5に示す上層パターンの輪郭線を太線化した例を示す図である。抽出処理部140は、図5に示す上層パターンをそのまま用いることもできるが、下層パターン上に重畳されている上層パターンをより確実に除去するためには、太線化した上層パターンを用いることが望ましい。太線化の手法については公知であるため、ここでは省略する。   FIG. 6 is a diagram showing an example in which the outline of the upper layer pattern shown in FIG. 5 is bolded. The extraction processing unit 140 can use the upper layer pattern shown in FIG. 5 as it is. However, in order to more reliably remove the upper layer pattern superimposed on the lower layer pattern, it is desirable to use a thicker upper layer pattern. . Since the method of thickening is well known, it is omitted here.

図7は、下層パターンのデザインデータを上層パターンのデザインデータによってマスク処理した例を示す図である。マスク処理部110は、デザインデータベース300から取得した上層パターンと下層パターンそれぞれのデザインデータを上記のようにマスク処理し、図7に例示するようなマスクデータを生成する。   FIG. 7 is a diagram showing an example in which the lower layer pattern design data is masked by the upper layer pattern design data. The mask processing unit 110 masks the design data of the upper layer pattern and the lower layer pattern acquired from the design database 300 as described above, and generates mask data as illustrated in FIG.

図8は、図7に示すマスクデータを細線化した例を示す図である。細線化処理部120は、マスクデータに対して細線化処理を実施することにより、図8に例示するような細線化マスクデータを生成する。ここでいう細線化とは、マスクデータのうち輝度が高い部分(下層パターンが形成されている領域に相当)を細線化することである。細線化処理は、例えば文字の線を細くする処理などを例として一般に知られている技術であるため、具体的な手法については省略する。図7に対して細線化処理を実施することにより、下層パターン部分が狭くなっている。細線化処理を実施する理由については後述する。   FIG. 8 is a diagram showing an example in which the mask data shown in FIG. 7 is thinned. The thinning processing unit 120 generates thinning mask data as illustrated in FIG. 8 by performing thinning processing on the mask data. Thinning here refers to thinning a portion of mask data having a high luminance (corresponding to a region where a lower layer pattern is formed). The thinning process is a technique that is generally known, for example, a process of thinning a character line, for example, and therefore a specific method is omitted. By performing the thinning process on FIG. 7, the lower layer pattern portion is narrowed. The reason for performing the thinning process will be described later.

図8に示す例においては、最終的に、黒色太字の「T」を上下反転して連結したようなマスクパターンが形成される。黒色部分は、下層パターンを上層パターンによってマスクして形成されたものであるから、SEM画像上で下層パターンが存在していない領域に概ね対応する。ただし太線化によって、ある程度の幅を有する。   In the example shown in FIG. 8, finally, a mask pattern is formed in which the black bold “T” is inverted and connected. Since the black portion is formed by masking the lower layer pattern with the upper layer pattern, it generally corresponds to a region where the lower layer pattern does not exist on the SEM image. However, it has a certain width due to thickening.

図9Aは、図7に示すマスクデータの輝度値を反転した例を示す図である。本データは次の図9Bに示すように細線化される。   FIG. 9A is a diagram showing an example in which the luminance value of the mask data shown in FIG. 7 is inverted. This data is thinned as shown in FIG. 9B.

図9Bは、輝度値を反転したマスクデータを細線化した例を示す図である。細線化処理部120は、図8に示す細線化マスクデータに加えて、図7に示すマスクデータの輝度値を反転した上で細線化を実施することにより、図9Bに例示するような細線化反転マスクデータを生成する。輝度値を反転した上で細線化を実施しているので、図8とは異なり上層パターンが形成されている領域に細い縦線が配置されている。   FIG. 9B is a diagram illustrating an example in which the mask data obtained by inverting the luminance value is thinned. The thinning processing unit 120 performs thinning after inverting the luminance value of the mask data shown in FIG. 7 in addition to the thinning mask data shown in FIG. Invert mask data is generated. Since thinning is performed after the luminance value is reversed, unlike FIG. 8, thin vertical lines are arranged in the region where the upper layer pattern is formed.

図9Bに示す例においては、輝度値が図8から反転しているので、白色(もしくは高輝度色)細字の「T」を上下反転して連結したようなマスクパターンが形成される。白色部分は図8の黒色部分と同様に、下層パターンが存在していない領域に概ね対応する。ただし細線化の過程において、輝度値が高い部分が交差している箇所は、図9Bの上下端に示す三角形領域のように完全に細線化されずに残存する。これは細線化処理において一般的なものである。結果として図9Bに示すマスクデータは、下層パターンが配置されていない領域と上層パターンが重なり合う部分、すなわち上層パターンが下層パターンからはみ出ている部分に、細線化されずに残存した箇所が配置されたものとなる。   In the example shown in FIG. 9B, since the luminance value is inverted from FIG. 8, a mask pattern is formed in which white (or high luminance color) fine characters “T” are vertically inverted and connected. Similar to the black portion in FIG. 8, the white portion generally corresponds to a region where no lower layer pattern exists. However, in the thinning process, portions where high luminance values intersect with each other remain without being thinned completely as in the triangular regions shown in the upper and lower ends of FIG. 9B. This is common in thinning processing. As a result, in the mask data shown in FIG. 9B, the portion where the upper layer pattern overlaps with the region where the lower layer pattern is not arranged, that is, the portion where the upper layer pattern protrudes from the lower layer pattern is arranged without being thinned. It will be a thing.

図10は、細線化マスクデータと細線化反転マスクデータを合成した例を示す図である。合成処理部130は、図8に示す細線化マスクデータと図9Bに示す細線化反転マスクデータを合成し、図10に例示する合成細線化マスクデータを生成する。この合成細線化マスクデータは、先に説明した画像マーカとして機能する。すなわち抽出処理部140は、SEM画像内の領域のうち、合成細線化マスクデータのなかで輝度値が所定閾値以上である領域に対応する部分(およびその周辺の所定範囲)を画像マーカとみなし、この領域を回避してエッジ検出を実施する。   FIG. 10 is a diagram showing an example in which thinning mask data and thinning inversion mask data are combined. The synthesizing processing unit 130 synthesizes the thinning mask data shown in FIG. 8 and the thinning inversion mask data shown in FIG. 9B to generate synthetic thinning mask data illustrated in FIG. This combined thinning mask data functions as the image marker described above. That is, the extraction processing unit 140 regards a portion (and a predetermined range around it) corresponding to a region whose luminance value is equal to or greater than a predetermined threshold in the synthetic thinning mask data in the region in the SEM image as an image marker, Edge detection is performed avoiding this region.

図10に示す例においては、抽出処理部140は、全体としては図8に示す細線化マスクデータの黒色部分に沿ってエッジ検出を実施する。ただし、上層パターンが下層パターンからはみ出ている部分については、図9Bで説明したように細線化されず残っている箇所に配置された画像マーカにより、これを回避するようにしてエッジ検出を実施する。同様に上層パターンと下層パターンが重なり合っている部分も回避される。その結果、エッジ検出の軌跡は「c」を左右反転して連結したような形状になる。   In the example shown in FIG. 10, the extraction processing unit 140 performs edge detection along the black portion of the thinning mask data shown in FIG. 8 as a whole. However, for the portion where the upper layer pattern protrudes from the lower layer pattern, the edge detection is performed by avoiding this by using the image marker arranged in the remaining portion without being thinned as described in FIG. 9B. . Similarly, a portion where the upper layer pattern and the lower layer pattern overlap is also avoided. As a result, the edge detection trajectory has a shape such that “c” is reversed and connected.

図11は、図4に示すSEM画像に対して、図10に示す合成細線化マスクデータを画像マーカとしてエッジ検出を実施した結果を示す図である。上層パターンが下層パターンからはみ出ている部分については回避されているものの、下層パターン内に上層パターンが重畳されて残存している。   FIG. 11 is a diagram illustrating a result of edge detection performed on the SEM image illustrated in FIG. 4 using the combined thinning mask data illustrated in FIG. 10 as an image marker. Although the portion where the upper layer pattern protrudes from the lower layer pattern is avoided, the upper layer pattern remains superimposed on the lower layer pattern.

図12は、図11に示すエッジ検出結果を図6に示す太線化した上層パターンの輪郭線によってマスクした例を示す図である。抽出処理部140は、あらかじめ生成しておいた図6に例示する上層パターンの画像を用いて、下層パターン内に重畳されている上層パターンを除去する。   FIG. 12 is a diagram showing an example in which the edge detection result shown in FIG. 11 is masked by the outline of the thicker upper layer pattern shown in FIG. The extraction processing unit 140 removes the upper layer pattern superimposed in the lower layer pattern using the image of the upper layer pattern illustrated in FIG. 6 that has been generated in advance.

図13は、下層パターンのうち上層パターンによって隠された部分の輪郭線を補間した例を示す図である。上層パターンは下層パターンよりも上方に配置されているので、下層パターンの一部が上層パターンによって隠される場合がある。このとき、下層パターン内に重畳されている上層パターンを除去すると、一部が途切れた下層パターン画像が得られる。抽出処理部140は、途切れた部分を補間することにより、下層パターンを完全に再現する。補間手法については公知であるため、ここでは言及しない。   FIG. 13 is a diagram illustrating an example in which a contour line of a portion hidden by the upper layer pattern in the lower layer pattern is interpolated. Since the upper layer pattern is disposed above the lower layer pattern, a part of the lower layer pattern may be hidden by the upper layer pattern. At this time, if the upper layer pattern superimposed on the lower layer pattern is removed, a lower layer pattern image in which a part is interrupted is obtained. The extraction processing unit 140 completely reproduces the lower layer pattern by interpolating the interrupted portion. Since the interpolation method is known, it will not be mentioned here.

図14は、図6のSEM画像をエッジ強調した画像を示す図である。以上の処理過程において、画像処理装置100の各機能部は、SEM画像に対していったんエッジ強調処理を実施した上で各処理を実施してもよい。   FIG. 14 is a view showing an image obtained by edge-enhancing the SEM image of FIG. In the above process, each functional unit of the image processing apparatus 100 may perform each process after performing an edge enhancement process once on the SEM image.

<本発明のまとめ>
以上のように、本発明に係る画像処理装置100は、観察画像内において上層パターンが下層パターンからはみ出ている部分を、図7〜図10で説明した画像マーカを用いて除去することにより、観察画像から下層パターンを抽出する。これにより、下層パターンのみを良好に抽出することができる。
<Summary of the present invention>
As described above, the image processing apparatus 100 according to the present invention removes the portion of the observation image where the upper layer pattern protrudes from the lower layer pattern by using the image marker described with reference to FIGS. Extract the lower layer pattern from the image. Thereby, only a lower layer pattern can be extracted satisfactorily.

また、本発明に係る画像処理装置100は、図8で説明した細線化マスクデータと図9Bで説明した細線化反転マスクデータを、上述の画像マーカとして用いる。これにより、画像処理の範囲内で画像マーカを配置することができるので、既存の画像処理を大きく変更することなく、下層パターンを抽出することができる。   The image processing apparatus 100 according to the present invention uses the thinning mask data described with reference to FIG. 8 and the thinning reversal mask data described with reference to FIG. 9B as the above-described image marker. Thereby, since the image marker can be arranged within the range of the image processing, the lower layer pattern can be extracted without largely changing the existing image processing.

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成を追加・削除・置換することもできる。   The present invention is not limited to the embodiments described above, and includes various modifications. The above embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to the one having all the configurations described. Further, with respect to a part of the configuration of each embodiment, another configuration can be added, deleted, or replaced.

100:画像処理装置、110:マスク処理部、120:細線化処理部、130:合成処理部、140:抽出処理部、200:電子顕微鏡、300:デザインデータベース、1000:測定システム。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100: Image processing apparatus, 110: Mask processing part, 120: Thinning processing part, 130: Composition processing part, 140: Extraction processing part, 200: Electron microscope, 300: Design database, 1000: Measurement system

Claims (7)

試料の上層部分に形成された上層パターンと前記試料の下層部分に形成された下層パターンをともに撮影した観察画像から前記下層パターンを抽出する画像処理装置であって、
前記下層パターンのデザインデータを前記上層パターンのデザインデータによってマスク処理したマスクデータを生成するマスク処理部、
前記マスクデータを細線化した細線化マスクデータと前記マスクデータの輝度を反転して細線化した細線化反転マスクデータを生成する細線化処理部、
前記細線化マスクデータと前記細線化反転マスクデータを重ね合わせた合成細線化マスクデータを作成する合成処理部、
前記合成細線化マスクデータ内に含まれる前記上層パターンに対応する画像パターンを用いて、前記観察画像内において前記下層パターンの範囲外に存在する前記上層パターンを除去することにより、前記観察画像から前記下層パターンを抽出する、抽出処理部、
を備えることを特徴とする画像処理装置。
An image processing apparatus for extracting the lower layer pattern from an observation image obtained by photographing both the upper layer pattern formed in the upper layer portion of the sample and the lower layer pattern formed in the lower layer portion of the sample,
A mask processing unit for generating mask data obtained by masking the design data of the lower layer pattern with the design data of the upper layer pattern;
A thinning processing unit that generates thinning mask data obtained by thinning the mask data and thinning reversal mask data obtained by reversing luminance of the mask data and thinning the mask data;
A synthesizing processing unit for creating a synthetic thinning mask data obtained by superimposing the thinning mask data and the thinning inversion mask data;
Using the image pattern corresponding to the upper layer pattern included in the composite thinning mask data, removing the upper layer pattern that exists outside the range of the lower layer pattern in the observation image, thereby removing the upper layer pattern from the observation image. An extraction processing unit that extracts a lower layer pattern,
An image processing apparatus comprising:
前記抽出処理部は、
前記観察画像内の領域のうち、前記合成細線化マスクデータ内の前記上層パターンに対応する画像パターンを避けてエッジ部分を探索することにより、前記観察画像から前記上層パターンと前記下層パターンが重なり合っている部分の画像パターンを抽出し、
前記観察画像から前記上層パターンを抜き出した画像パターンによって、前記上層パターンと前記下層パターンが重なり合っている部分の画像パターンをマスクすることにより、前記観察画像から前記上層パターンに対応する画像パターンを除去して前記下層パターンを抽出する
ことを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。
The extraction processing unit
By searching for an edge portion avoiding an image pattern corresponding to the upper layer pattern in the synthetic thinning mask data among regions in the observation image, the upper layer pattern and the lower layer pattern are overlapped from the observation image. Extract the image pattern of the
The image pattern corresponding to the upper layer pattern is removed from the observation image by masking the image pattern of the portion where the upper layer pattern and the lower layer pattern overlap with the image pattern obtained by extracting the upper layer pattern from the observation image. The image processing apparatus according to claim 1, wherein the lower layer pattern is extracted.
前記抽出処理部は、
前記観察画像から前記上層パターンを抜き出した上で太線化した画像パターンによって、前記上層パターンと前記下層パターンが重なり合っている部分の画像パターンをマスクすることにより、前記観察画像から前記上層パターンに対応する画像パターンを除去して前記下層パターンを抽出する
ことを特徴とする請求項2記載の画像処理装置。
The extraction processing unit
Corresponding to the upper layer pattern from the observed image by masking the image pattern of the portion where the upper layer pattern and the lower layer pattern overlap with the thickened image pattern after extracting the upper layer pattern from the observed image The image processing apparatus according to claim 2, wherein the lower layer pattern is extracted by removing an image pattern.
前記抽出処理部は、
前記観察画像内の領域のうち、前記合成細線化マスクデータ内の輝度が所定閾値以上の領域に対応する部分を避けることにより、前記上層パターンに対応する画像パターンを避けて前記探索を実施する
ことを特徴とする請求項2または3記載の画像処理装置。
The extraction processing unit
Performing the search by avoiding an image pattern corresponding to the upper layer pattern by avoiding a portion corresponding to an area having a luminance of a predetermined threshold value or more in the synthetic thinning mask data among the regions in the observation image. The image processing apparatus according to claim 2, wherein:
前記抽出処理部は、
前記観察画像から前記上層パターンに対応する画像パターンを除去して前記下層パターンを抽出することにより取得した画像パターンが、前記上層パターンと重なり合うことにより途切れた部分を有する場合は、その部分を補間することにより、連続性を保った前記下層パターンを取得する
ことを特徴とする請求項2から4のいずれか1項記載の画像処理装置。
The extraction processing unit
When an image pattern obtained by removing the image pattern corresponding to the upper layer pattern from the observed image and extracting the lower layer pattern has a portion interrupted by overlapping with the upper layer pattern, the portion is interpolated. The image processing apparatus according to claim 2, wherein the lower layer pattern maintaining continuity is acquired.
試料に対して荷電粒子線を照射して前記試料の観察画像を生成する電子顕微鏡、
前記観察画像から前記下層パターンを抽出する請求項1から5のいずれか1項記載の画像処理装置、
を有することを特徴とする測定システム。
An electron microscope that generates an observation image of the sample by irradiating the sample with a charged particle beam;
The image processing apparatus according to claim 1, wherein the lower layer pattern is extracted from the observation image.
A measurement system comprising:
試料の上層部分に形成された上層パターンと前記試料の下層部分に形成された下層パターンをともに撮影した観察画像から前記下層パターンを抽出する画像処理方法を、コンピュータに実行させるプログラムであって、前記コンピュータに、
前記下層パターンのデザインデータを前記上層パターンのデザインデータによってマスク処理したマスクデータを生成するマスクステップ、
前記マスクデータを細線化した細線化マスクデータと前記マスクデータの輝度を反転して細線化した細線化反転マスクデータを生成する細線化ステップ、
前記細線化マスクデータと前記細線化反転マスクデータを重ね合わせた合成細線化マスクデータを作成する合成ステップ、
前記合成細線化マスクデータ内に含まれる前記上層パターンに対応する画像パターンを用いて、前記観察画像内において前記下層パターンの範囲外に存在する前記上層パターンを除去することにより、前記観察画像から前記下層パターンを抽出する、抽出ステップ、
を実行させることを特徴とする画像処理プログラム。
A program for causing a computer to execute an image processing method for extracting the lower layer pattern from an observation image obtained by photographing both an upper layer pattern formed on an upper layer portion of a sample and a lower layer pattern formed on a lower layer portion of the sample, On the computer,
A mask step of generating mask data obtained by masking the design data of the lower layer pattern with the design data of the upper layer pattern;
A thinning step for generating thinned mask data obtained by thinning the mask data and a thinned inverted mask data obtained by reversing the luminance of the mask data and thinning the mask data;
A synthesizing step of creating a synthetic thinning mask data obtained by superimposing the thinning mask data and the thinning inversion mask data;
Using the image pattern corresponding to the upper layer pattern included in the composite thinning mask data, removing the upper layer pattern that exists outside the range of the lower layer pattern in the observation image, thereby removing the upper layer pattern from the observation image. An extraction step for extracting a lower layer pattern;
An image processing program for executing
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