JP6078356B2 - テンプレートマッチング条件設定装置、及び荷電粒子線装置 - Google Patents

Description

本発明はパターンマッチングの条件を設定するパターンマッチング条件設定装置、及び荷電粒子線装置に係り、特に高解像度の画像を取得可能な装置にて適正なパターンマッチングの条件を設定し得るパターンマッチング条件設定装置、及び荷電粒子線装置に関する。

走査型荷電粒子線装置のひとつである走査電子顕微鏡において、半導体ウェア状に形成されたパターンを観察する場合、ウェハが保持されているステージを駆動し、目的とするパターンのステージ上の座標へ移動し、パターンのサイズに応じた倍率で像を観察する。

パターンの寸法に対し、ステージの移動精度が悪いため、走査電子顕微鏡の観察視野に表示されるパターンは、撮像毎に異なった位置に表示される。この異なった位置を補正して正確な位置での検査を行うためにテンプレートマッチングが行われる。具体的には、検査位置付近のユニークなパターンをテンプレートとして登録して、テンプレートからみた検査位置の相対座標を記憶しておく。撮影した画像から計測位置を求めるときは、撮影した画像においてテンプレートマッチングを行い、マッチング位置を求め、そこから記憶しておいた相対座標分移動したところが検査位置となる。

また撮影した画像の特定のユニークな部分をテンプレートとして登録するのではなく撮影した画像全体をテンプレートとして登録する方法も提唱されている(特許文献１参照)。これによりユニークなテンプレートを選択する負担を軽減している。

特開２００５−３１０８０５号公報（対応米国特許ＵＳＰ７，９４１，００８）

広い領域の高解像度の画像を取得することによって、高精度な測定や検査を高効率に行う試みがなされている。例えば縦横がＡ×Ａという大きさの視野の画像を取得する際にａ×ａの解像度をもって画像を取得する場合と比較して、２Ａ×２Ａという大きさの視野の画像を、２ａ×２ａの解像度をもって画像を取得する試みがなされている。広い領域の画像を、解像度を維持しつつ取得することによって、広い領域について高精度な測定や検査を行うことが可能となる。

一方、高解像度の画像は高精度な測定や検査が行える半面、画像全体をテンプレートとしたテンプレートマッチングを行う場合には、その情報量の多さによって、マッチング処理に要する時間が増大する。例えば、ａ×ａの解像度の信号量より２ａ×２ａの信号量の方が４倍多いため、処理時間も４倍となる。テンプレートマッチングの際、処理時間短縮のために、撮影した画像を縮小して、撮影した画像解像度より小さい解像度でテンプレートマッチングを行うことも考えられるが、マッチング精度を低下させることのないような配慮が必要であるが、特許文献１にはそのような配慮についての開示、示唆がない。

以下に、適正なマッチング条件設定に基づいてマッチング処理時間を抑制することを目的とするテンプレートマッチング条件設定装置、及び荷電粒子線装置について説明する。

上記目的を達成するための一態様として、テンプレートを用いたテンプレートマッチング処理を実行するときのマッチング処理条件を設定するテンプレートマッチング条件設定装置であって、テンプレートマッチングを行う際の探索領域、或いはテンプレートのパターンの周期性を判定し、周期性がある場合には、当該探索領域及びテンプレートの範囲を狭めてテンプレートマッチングを行うように前記マッチング処理条件を設定し、周期性がない場合には、前記探索領域の画像、及びテンプレート画像を圧縮するように前記マッチング処理条件を設定するテンプレートマッチング条件設定装置を提案する。

また、上記目的を達成するための他の態様として、荷電粒子源から放出された荷電粒子ビームを試料に照射することによって得られる荷電粒子の検出に基づいて得られる探索画像上で、予め登録されたテンプレートを用いたテンプレートマッチングを実行する荷電粒子線装置であって、テンプレートマッチングを行う際の探索領域、或いはテンプレートのパターンの周期性を判定し、周期性がある場合には、当該探索領域及びテンプレートの範囲を狭めてテンプレートマッチングを実行し、周期性がない場合には、前記探索領域の画像、及びテンプレート画像を圧縮してテンプレートマッチングを実行する荷電粒子線装置を提案する。

周期性の有無に応じて、マッチング領域を狭めることによって解像度低下させるか、圧縮によって解像度を低下させるかを選択することによって、テンプレートマッチングの高速化の条件を適正に選択することが可能となる。

走査電子顕微鏡の構成を示すブロック図である。 観察画像のバリエーションを示す図。 探索画像とテンプレートを用いたテンプレートマッチングの例を示す図 (ケース１)。 探索画像とテンプレートを用いたテンプレートマッチングの例を示す図 (ケース２) 。 探索画像とテンプレートを用いたテンプレートマッチングの例を示す図 (ケース３) 。 探索画像とそれに相当する設計データの例を示す図。 周期性有無の判定法の一例を示す図。 パターン配置に応じた画像分類例を示す図。 Ｘ方向に周期性があり、Ｙ方向がユニークな探索画像の縮小処理を説明する図。 Ｘ方向に周期性があり、Ｙ方向がユニークではない探索画像の縮小処理を説明する図。 走査電子顕微鏡と走査電子顕微鏡のレシピ作成装置を含む測定システムの一例を示す図。 画像取得条件を設定するＧＵＩ画面の一例を示す図。 マッチング領域取得条件を設定する工程を示すフローチャート。

以下に説明する実施例では、主に半導体ウェハ上に形成されたパターンを測定、或いは検査するためのパターンマッチングを実行する測定、検査装置を例にとって説明する。特に走査電子顕微鏡を用いて、目的とするパターンを安定して検査することができるパターンマッチング条件を設定する装置について説明する。

近年の測定、検査装置に対する要求として、広い領域を観察したいという要求がり、装置で撮影できる画像の解像度が大きくなっている。このため倍率と解像度の組合せのバリエーションが多くなっている。

例えば、同じパターンを観察するのに、倍率Ｘ、解像度Ａで観察するケース１(図２の１０１)、倍率Ｘ、解像度Ａ×２で観察するケース２(図２の１０２)、倍率Ｘ／２、解像度Ａ×２で観察するケース３(図３の１０３)の３とおりのケースを使い分けることができれば、複雑化するパターン配置や形状に応じた適切な測定、検査条件を設定することができる。

これらのケースにおいて、テンプレートマッチングを実行する場合、テンプレートマッチングのパラメータは、ある条件(例えばケース１)で最適化された条件を使用することが望ましい。これは異なるケースごとに設定すべきパラメータが存在すると、設定が煩雑になる等の理由による。一方、ケース１と同一パラメータを適用した場合、ケース２、ケース３では探索画像面積が４倍となるため、処理時間が４倍となり、測定、検査装置のスループットの低下を招く。また処理時間をケース１と同等にするため、ケース２およびケース３の探索画像を１/２に縮小してテンプレートマッチングする方法(同時にテンプレートも１/２縮小を行う)も考えられる(図２の１０４、１０５参照)が、ケース３ではパターンが小さくなってしまう。

ケース毎にパラメータ調整した、テンプレートマッチングのアルゴリズムを用意してもよいが、倍率・解像度をかえるたびにアルゴリズムを変更することになり操作性が悪くなる。

以下に説明する実施例の目的の１つは、倍率・解像度に関わらず、同程度の処理時間でテンプレートマッチングを行うことにある。

以下に説明する実施例では、得られた画像を探索画像として、前記探索画像とあらかじめ登録したテンプレートとの間でパターンマッチングを行い、前記試料のパターンの測定、或いは検査を行う装置において、パターンサイズからマッチング領域を計算する領域計算部と前記領域計算部から計算された領域で探索画像とテンプレートとの間でマッチングを行う装置をその一例として説明する。

例えば、図４のケース(前記ケース２)では探索画像およびテンプレートを１／２圧縮してテンプレートマッチングを行う。図５のケース(前記ケース３)では探索画像中央の解像度Aの部分をマッチング領域とする。これによりケース１〜３について、テンプレートマッチングに使用する画像解像度が同じとなり、同程度の処理時間でテンプレートマッチングを行うことができる。

上記一例によれば、倍率・解像度に関わらず、同程度の処理時間でテンプレートマッチングを行い、マッチング位置を決定することができる。

以下、図面を参照して、テンプレートマッチングの条件を設定するパターンマッチング条件設定装置、及び荷電粒子線装置を説明する。

図１は、走査電子顕微鏡装置の構成を示すブロック図である。走査電子顕微鏡装置は、電子顕微鏡の鏡体部２０１内で、電子銃２０２から発せられた電子線２０３が、収束レンズ２１５によって収束され、偏向器２０４で走査偏向され、対物レンズ２１６でステージ２１３上の試料２０５に焦点を合わせられ照射される。電子線照射によって、試料表面近傍から発生する二次電子や反射電子等の荷電粒子を検出器２０６により検出し、増幅器２０７で増幅される。

偏向器２０４は、電子線の位置を移動させる偏向器であり、制御用計算機２１０の制御信号２０８によって電子線を試料表面上でラスタ走査される。

画像処理プロセッサ２０９は、増幅器２０７から出力される信号をＡＤ変換し、デジタル画像データを作成し、デジタル画像データを格納する画像メモリ２１４に記憶する。作成された画像データは、表示装置２１１で表示される。

また、画像処理プロセッサ２０９は、各種の画像処理を行う画像処理プロセッサであり、表示制御を行う表示制御回路を持つ。制御用計算機２１０には、キーボードやマウスなどの入力手段２１２が接続される。半導体デバイス作成時、ウェハ（試料）上に描かれた微細なパターンの線幅を計測する場合に本走査電子顕微鏡装置が使用される。

なお、画像メモリ２１４内のメモリ位置に対応したアドレス信号が、制御用計算機２１０内で生成され、アナログ変換された後に走査コイル制御電源（図示せず）を経由して、偏向器２０４に供給される。Ｘ方向のアドレス信号は、例えば、画像メモリ２１４に記憶される画像が、５１２画素×５１２画素の場合、０から５１２を繰り返すデジタル信号である。Ｙ方向のアドレス信号は、Ｘ方向のアドレス信号が０から始まり、５１２に到達したときに１加算され（このとき、Ｘ方向のアドレス信号は０に戻る。）、０から５１２の繰り返しのデジタル信号である。アナログ信号には、０から５１１のデジタル信号が０から５１１に対応したアナログ信号として変換される。画像メモリ２１４に記憶される画像のサイズは必要に応じて、例えば１０２４画素×１０２４画素に変更可能である。このとき、上記のデジタル信号の繰返し範囲は、０から１０２４になる。

画像メモリ２１４のアドレスと、電子線２０３を走査するための偏向信号のアドレスとが対応しているので、画像メモリ２１４には、偏向器２０４による電子線２０３の偏向領域の２次元像が記録される。なお、画像メモリ２１４内の信号は、読み出しクロックで同期された読み出しアドレス生成回路（図示せず）で時系列に順次読み出すことができる。アドレスに対応して読み出された信号はアナログ変換され、表示装置２１１への輝度変調信号となる。画像メモリ２１４には、Ｓ／Ｎ比改善のため画像（画像データ）を重ねて（合成して）記憶する機能が備えられている。

例えば、８回の２次元走査で得られた画像を重ねて記憶することで、１枚の完成した像を形成する。即ち、１回もしくはそれ以上のＸ−Ｙ走査単位で形成された画像を合成して最終的な画像を形成する。１枚の完成した像を形成するための画像数（フレーム積算数）は任意に設定可能であり、２次電子発生効率等の条件を鑑みて適正な値が設定される。また、複数枚数積算して形成した画像をさらに複数枚重ねることで、最終的に取得したい画像を形成することもできる。所望の画像数が記憶された時点、あるいはその後に１次電子線のブランキングを実行し、画像メモリへの情報入力を中
断するようにしてもよい。

試料２０５は、ステージ２１３上に配置され、電子線２０３と垂直な面内の２方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に移動することができる。

次にパターンマッチングの手法について図３〜図５にて説明する。図３は倍率Ｘ、解像度Ａの観察画像を使用したテンプレートマッチングの概略図、図４は倍率Ｘ、解像度Ａ×２の観察画像を使用したテンプレートマッチングの概略図、図５は倍率Ｘ／２、解像度Ａ×２の観察画像を使用したテンプレートマッチングの概略図である。ここでは解像度Ａを５１２ピクセル、倍率Ｘを１００ｋ倍とする。

また、パターンマッチング用テンプレートは探索画像と同じ解像度の画像を使用し、テンプレート画像には、設計データが付随している。ここで設計データとは、半導体パターンを作成するための設計データであり、前記設計データをもとにウェハ上にパターンが形成される。線分の始点・終点の座標を記録したデータ（所謂ＣＡＤデータ）であり、座標をもとに線分を画面に描画すると図６のようになる。図6の（ｄ）が図３のテンプレートの設計データ、図６の（ｅ）が図４のテンプレートの設計データ、図６の（ｆ）が図５のテンプレートの設計データである。

この設計データを使用してパターンサイズを判断する。設計データは線分座標データのため解析的に扱える。Ｘ方向とＹ方向にそれぞれ何個の図形があるかを数え、Ｘ方向およびＹ方向に周期性があるかを判断する。図３では、設計データにパターンはＸ方向２個、Ｙ方向に２個の計４個存在する。設計データを中心位置からずらしていって、パターンが再度重なる時、その中心は元の設計データ領域内に存在しない（図7（ａ））。よって設計データに周期性は無いと判断し、探索画像のマッチング領域を探索画像と同じ領域とする。

また探索画像解像度は５１２であるため、解像度の変更は行わない。これはテンプレートマッチングのパラメータが解像度５１２を基準に調整されているからである。基準が解像度５１２画像で無い場合、この限りではない。以上から図３では、マッチング領域は、探索画像と同じ領域かつ解像度変更なしでテンプレートマッチングを行う。

図４は、倍率１００ｋ、解像度１０２４の場合の概略図である。テンプレートに付随する設計データには、図３と同様、Ｘ方向２個、Ｙ方向２個の計４個のパターンが存在する。よって図４のマッチング領域も図３と同様に、探索画像と同じ領域に設定される。一方、画像解像度は１０２４である。設計データからパターン間の距離から、探索画像の解像度を１／２にしても、パターンのエッジが隣のパターンのエッジと密着しないかどうかを判定する。これは設計データでの線分間隔を倍率・解像度から画素数に変換して、この変換した画像数での距離が一定の閾値以上になっているかで判定する。図４に付随する設計データ（図６（ｅ））を１／４としたときの、画素での距離を閾値とすると、設計データを１／２とすることは可能と判定されるので、設計データ、テンプレート画像、探索画像の解像度を１／２にして、解像度５１２でテンプレートマッチングを行う。

図５は、倍率５０ｋ、解像度１０２４の場合の概略図である。テンプレートに付随する設計データには、図３とは異なり、Ｘ方向４個、Ｙ方向４個の計４個のパターンが存在する。設計データを中心位置からずらしていって、パターンが再度重なる時、その中心は元の設計データ領域内に存在する（図７（ｂ））。よって設計データに周期性があると判断し、探索画像のマッチング領域を探索画像より狭くする。画面中心から隣の重なり位置までをマッチング領域とする。図５（ａ）がマッチング領域となる。

周期性を持たない領域をマッチング領域にするのは、マッチング領域内に周期性があるとどの位置が正解であるか決定できないためである。一方この設計データ(図６（ｆ）)を１／２とした場合、１つのパターンのサイズは図４付随の設計データ(図６（ｅ）)を１／４にしたことになる。前項で設定した図６（ｅ）の１／４という閾値に基づいて、解像度を１／２とすることは不可となる。よって解像度１０２４の探索画像のうち、中央部分５１２×５１２の部分をマッチング領域に設定して、テンプレートマッチングを行う。

結果、図３〜図５において、解像度５１２の探索画像でテンプレートマッチングを行うことになるため、処理時間は同等となる。またパターンサイズも図３でのパターンサイズと同じとなるため、１つのマッチングアルゴリズムで同じ精度が期待できる。

図１１は、テンプレートマッチングに用いるテンプレートやマッチング条件を生成するレシピ生成装置を備えた測定システムの一例を示す図である。上述のような解像度やマッチング領域の調整等は、画像取得後、当該画像をモニタして得られる情報に基づくリアルタイム処理を行うための演算装置を電子顕微鏡内に設けておいた上で実行することも可能であるが、図１１を用いた説明では、設計データに基づいて予めマッチング条件を求め、それを電子顕微鏡の動作プログラムである測定レシピとして登録する例について説明する。

このシステムには走査電子顕微鏡（ＳＥＭ本体１１０１）が含まれている。なお、本実施例ではＳＥＭを撮像装置として適用した例を説明するが、これに限られることはなく例えば集束イオンビームを試料に走査することによって得られる信号に基づいて、その走査像を形成する集束イオンビーム(Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ)装置を撮像装置とすることもできる。

また、このシステムには、ＳＥＭ本体１１０１、当該ＳＥＭ本体の制御装置１１０２に加え、ＳＥＭ本体１１０１を制御する動作プログラム（レシピ）を生成するためのレシピ生成装置１１０３が含まれている。レシピ生成装置１１０３には、マッチング条件選択部１１０６（演算装置）と、必要な情報やプログラムを記憶するメモリ１１０７が内蔵されている。本実施例ではレシピ生成装置が、テンプレートマッチング条件設定装置として機能する。

マッチング条件選択部１１０６には自己相関法や、フーリエ変換等により探索画像内のパターンの周期性を判断する周期性判断部１１０８、隣接するパターン間の距離を判定するパターン間距離判定部１１０９、これらの判定部による判定に基づいて探索画像の解像度を選択する解像度選択部１１１０、解像度選択部１１１０によって選択された解像度となるように探索画像内の領域を選択する探索領域選択部１１１１、及び解像度選択部１１１０によって選択された解像度に応じて画像の圧縮処理を行うための条件を設定する圧縮処理条件設定部１１１２等が備えられている。

なお，レシピ作成装置１１０３における制御や処理の一部又は全てを，ＣＰＵや画像の蓄積が可能なメモリを搭載した電子計算機等に割り振って処理・制御することも可能である。また，本例の場合、入力装置１１０５は，測定、検査等に必要とされる電子デバイスの座標，位置決めに利用するパターンマッチング用のテンプレート、撮影条件等を含む撮像レシピを手動もしくは，電子デバイスの設計データ記憶媒体７０４に記憶された設計データを活用して生成する撮像レシピ作成装置用条件設定部として機能する。

入力装置１１０５は、設計データに基づいて形成される線図画像の一部を切り出す条件を設定するものであり、作成されたテンプレートはテンプレートとして、メモリ１１０７に登録される。テンプレートマッチングは、位置合わせの対象となる撮像画像と、テンプレートが一致する個所を、正規化相関法等を用いた一致度判定に基づいて特定する手法であり、図示しないマッチング処理部は、一致度判定に基づいて、撮像画像の所望の位置を特定する。

また、設計データは例えばＧＤＳフォーマットやＯＡＳＩＳフォーマットなどで表現されており、所定の形式にて記憶されている。なお、設計データは、設計データを表示するソフトウェアがそのフォーマット形式を表示でき、図形データとして取り扱うことができれば、その種類は問わない。

図１２は入力装置１１０５に表示される画像取得条件設定用のＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）画面の一例を示す図である。ＧＵＩ画面には、パターン名を入力するウィンドウ１２０１、パターンの種類を入力するウィンドウ１２０２、パターンの座標情報を入力するウィンドウ１２０３等が設けられている。これら少なくとも１つの入力と、視野（Ｆｉｅｌｄ Ｏｆ Ｖｉｅｗ：ＦＯＶ）サイズを入力するウィンドウ１２０７への入力に基づいて、レシピ作成装置１１０３は必要な情報を設計データ記憶媒体１１０４からレイアウトデータを読み出し、ＧＵＩ画面上の表示領域１２１０に表示する。

また、パターンマッチングの条件を設定するウィンドウとして、パターンマッチングを成功したと判断するスコアの閾値を入力するウィンドウ１２０４と、マッチングに用いられる探索画像の解像度を入力するウィンドウ１２０５が設けられている。なお図１２の例では上述のように、複数の測定点における探索画像の解像度は均一であることが好ましいため、ウィンドウ１２０５には他の測定点と共通する解像度（５１２×５１２）がデフォルト設定された状態を示している。

更に、走査電子顕微鏡の光学条件及び画像取得条件を設定するウィンドウとして、ビームの加速電圧を入力するウィンドウ１２０６、ビーム電流を入力するウィンドウ１２０８、及び取得画像（探索画像）の解像度を入力するウィンドウ１２０９が設けられている。ウィンドウ１２０９に入力される値に基づいて、取得画像の解像度が設定される。例えば５１２×５１２の解像度を設定した場合、５１２×５１２のサンプリング点で取得した検出信号に基づいて画像データを保存する。

これらの入力ウィンドウに基づいてレシピ作成装置１１０３にて測定レシピを作成し、制御装置１１０２はこの測定レシピに基づいてＳＥＭ本体１１０１を制御する。

図１３は、図１２に例示するようなＧＵＩ画面等への入力に基づいて、マッチング領域条件を設定する設定工程を示すフローチャートである。まず、入力装置１１０５の表示装置に表示された図１２に例示するようなＧＵＩ画面から画像取得条件を設定する（ステップ１３０１）。次に入力された座標情報や視野サイズ等の情報に基づいて、設計データ記憶媒体１１０４から当該入力情報に合致する領域のレイアウトデータを読み出し（ステップ１３０２）、表示領域１２１０に表示する。この読み出された領域のレイアウトデータについて、上述したような手法に基づいて周期性の判定を行う（ステップ１３０３）。

ここで周期性がないと判断された場合に、解像度の設定条件を判定する（ステップ１３０４）。このときマッチング用のパラメータとして設定されている解像度（例えばウィンドウ１２０５に表示された解像度）と、取得画像用のパラメータとして設定されている解像度（例えばウィンドウ１２０９に入力された解像度）が一致しているか否かを判定し、一致している場合は取得画像（設定視野）領域をマッチング領域として選択する（ステップ１３０５）。ステップ１３０５での選択は、図３を用いて説明した選択と同じものであり、テンプレートマッチングのパラメータの解像度が５１２×５１２である場合に、取得画像の解像度も５１２×５１２に設定されている場合のものである。

以上のようにして選択された条件を、マッチング領域の取得条件として、例えば走査電子顕微鏡の測定を自動的に実行させる動作プログラムであるレシピに登録する（ステップ１３０６）。

次に、ステップ１３０４での解像度判定によって、解像度が一致しないと判断された場合の手順について説明する。例えばマッチング用のパラメータの解像度が５１２×５１２であり、取得画像用のパラメータとして設定されている解像度が１０２４×１０２４である場合が、解像度が一致しない場合に相当する。この場合に、図４を用いて説明したように、取得画像の解像度を１／２にしてもパターンエッジが隣りのパターンのエッジを接触しないかどうかを判定する（ステップ１３０７）。ここで接触しないと判断される場合には、取得画像を圧縮する条件を選択する（ステップ１３０８）。この取得条件はマッチング用画像の形成条件として、レシピに登録される（ステップ１３０６）。

一方、圧縮によってエッジ同士の接触が確認されるようであれば、圧縮によって形状情報が損なわれてしまい、マッチングに失敗する可能性があるため、圧縮しないマッチング用画像の形成条件を選択し（ステップ１３０９）、レシピに登録する（ステップ１３０６）。なお、接触すると判定される場合、視野内のパターン数が多すぎることも考えられるため、その旨を通知し、取得画像の大きさを変えること等を促すメッセージをＧＵＩ画面上に表示するようにしても良い。

次に、ステップ１３０３の周期性判定で周期性があると判断される場合の手順を説明する。図５を用いて説明したように、周期性があると判断される場合、どの位置が正解かの判定が困難となるため、取得画像領域に対してマッチング領域を狭める条件を選択する（ステップ１３１０）。この場合、例えば図５を用いて説明したように、マッチングパラメータの解像度が５１２×５１２であり、取得画像パラメータの解像度が１０２４×１０２４である場合、取得画像の中心部分の５１２×５１２の領域をマッチング領域として設定する（ステップ１３１０）。範囲を狭めてもなお周期性が存在するような場合は、視野内に含まれるパターンが多すぎることが考えられるため、取得画像の大きさを変えること等を促すメッセージをＧＵＩ画面上に表示するようにしても良い。ステップ１３１０で選択した条件を、マッチング領域形成条件として、レシピに登録する（ステップ１３０６）。

上述のように、周期性の有無に応じて、マッチング領域を狭めることによって解像度低下させるか、圧縮によって解像度を低下させるかを選択することによって、テンプレートマッチングの高速化の条件を適正に選択することが可能となる。

本実施例では、テンプレート画像と設計データをそれぞれ用意したが、設計データをテンプレートとして使用してもよい。

上述の実施例ではＸ方向、Ｙ方向の周期性で判定を行ったが、図８に示すように分類するケースを増やしてもよい。図８は分類するケースを増やした１例である。（ａ）（ｂ）は先にのべた、周期性無し(ユニーク)およびＸ／Ｙ方向に周期性有のケースである。（ｃ）は、Ｘ方向に周期性があり、Ｙ方向に周期性無し(ユニーク)のケースである。Ｘ方向は、（ｂ）のケースと同様にマッチング領域を中央２パターン分の領域とする。一方Ｙ方向は、ユニークであるためマッチング領域を探索画像より小さくすることはしない(図９（ａ）)。設計データの線分間隔が大きければ、Ｙ方向にだけテンプレートと探索画像を縮小してもよい(図９（ｂ）)。（ｄ）は、Ｙ方向に周期性があり、Ｘ方向に周期性無し(ユニーク)のケースである。（ｃ）と同様の考えで、Ｙ方向マッチング領域を探索画像より狭くし、Ｘ方向については探索画像と同じサイズにする。（ｃ）と同様にＸ方向だけテンプレートと探索画像を縮小してもよい。

（ｅ）は、Ｘ方向に周期性があり、Ｙ方向にはユニーク性がないケースである(１画素の周期がある)。Ｙ方向は、圧縮しても情報が失われないため、テンプレートマッチングに支障をきたさない程度で大きく圧縮することができる。解像度５１２なら１／１６程度にしてもよい。またＹ方向の位置決めは無意味であるため、Ｙ方向のマッチング領域はなし(Ｘ方向しか位置決めしない)とできる。Ｘ方向は周期性があるためマッチング領域を（ｂ）のケースと同じように探索画像より狭くできる(図１０（ａ）)。ここでＹ方向を大きく圧縮して、処理時間を稼いでいるので、あえてＸ方向マッチング領域を探索画像と同じ領域として、探索範囲を広くしてもよい(図１０（ｂ）)。（ｆ）は、Ｙ方向に周期性があり、Ｘ方向にはユニーク性がないケースである。（ｆ）と同様の考えで、Ｘ方向は大きく圧縮することができる。Ｙ方向は、マッチング領域を探索画像と同じ領域か、（ｂ）のケースと同様に、探索画像より狭い領域かどちらかにする。

ケース分類は、前記説明では設計データを元に自動で分類しているが、テンプレート登録時もしくはパターンマッチング実行時に、オペレータがパラメータとして設定してもよい。

ここまでは、設計データを使用したケース分けを示したが、設計データ無しで、テンプレート画像情報からケース分けしてもよい。テンプレート画像同士でテンプレートマッチングを行う(自己相関)と、テンプレートのパターンに周期性がある場合、複数の相関値ピークが現れる。このピーク位置を利用してケース分けを行うことができる。

１０１ 倍率Ｘ、解像度Ａの画像
１０２ 倍率Ｘ、解像度Ａ×２の画像
１０３ 倍率Ｘ／２、解像度Ａ×２の画像
１０４ １０２の１／２縮小画像
１０５ １０３の１／２縮小画像
２０１ 電子顕微鏡の筺体部
２０２ 電子銃
２０３ 電子線
２０４ 偏向器
２０５ 試料
２０６ 検出器
２０７ 増幅器
２０８ 制御信号
２０９ 画像処理プロセッサ
２１０ 制御用計算機
２１１ 表示装置
２１２ 入力手段
２１３ ステージ
２１４ 画像メモリ
２１５ 収束レンズ
２１６ 対物レンズ

Claims (8)

1. テンプレートを用いたテンプレートマッチング処理を実行するときのマッチング処理条件を設定するテンプレートマッチング条件設定装置において、
   テンプレートマッチングを行う際の探索領域、或いはテンプレートのパターンの周期性を判定し、周期性がある場合には、当該探索領域及びテンプレートの範囲を狭めてテンプレートマッチングを行うように前記マッチング処理条件を設定し、周期性がない場合には、前記探索領域の画像、及びテンプレート画像を圧縮するように前記マッチング処理条件を設定する演算装置を備えたことを特徴とするテンプレートマッチング条件設定装置。
2. 請求項１において、
   前記演算装置は、テンプレートに設定された解像度と、前記探索領域に設定された解像度を比較し、解像度が一致している場合には前記圧縮を実行することのないマッチング処理条件を設定することを特徴とするパターンマッチング条件設定装置。
3. 請求項１において、
   前記演算装置は、テンプレートに設定された解像度と、前記探索領域に設定された解像度を比較し、当該探索領域に設定された解像度が、テンプレートマッチング用に設定された解像度より大きい場合に、前記圧縮を実行するマッチング処理条件を設定することを特徴とするパターンマッチング条件設定装置。
4. 請求項１において、
   前記演算装置は、解像度を下げたときにパターンエッジが接触するか否かを判定し、非接触の場合に前記圧縮を実行するように設定することを特徴とするパターンマッチング条件設定装置。
5. 荷電粒子源から放出された荷電粒子ビームを試料に照射することによって得られる荷電粒子の検出に基づいて得られる探索画像上で、予め登録されたテンプレートを用いたテンプレートマッチングを実行する演算装置を備えた荷電粒子線装置において、
   前記演算装置は、テンプレートマッチングを行う際の探索領域、或いはテンプレートのパターンの周期性を判定し、周期性がある場合には、当該探索領域及びテンプレートの範囲を狭めてテンプレートマッチングを実行し、周期性がない場合には、前記探索領域の画像、及びテンプレート画像を圧縮してテンプレートマッチングを実行することを特徴とする荷電粒子線装置。
6. 請求項５において、
   前記演算装置は、テンプレートの解像度と、前記探索領域の解像度を比較し、解像度が一致している場合には前記圧縮を実行しないことを特徴とする荷電粒子線装置。
7. 請求項５において、
   前記演算装置は、テンプレートの解像度と、前記探索領域の解像度を比較し、当該探索領域の解像度が、テンプレートマッチングの解像度より大きい場合に、前記圧縮を実行することを特徴とする荷電粒子線装置。
8. 請求項５において、
   前記演算装置は、解像度を下げたときにパターンエッジが接触するか否かを判定し、非接触の場合に前記圧縮を実行することを特徴とする荷電粒子線装置。