KR101624445B1 - 화상 형성 장치 및 치수 측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반복 패턴이나 슈링크하는 패턴 등, 매칭이 적정하게 행하여지지 않게 될 가능성이 있는 패턴의 화상이나 신호 파형을 취득하는 경우에도, 적정한 적산 신호를 형성 가능한 화상 형성 장치 등의 제공을 목적으로 한다. 상기 목적을 달성하기 위해서, 복수의 화상 신호를 적산하여 적산 화상을 형성하는 화상 형성 장치에 있어서 상기 복수의 화상 신호 간에 매칭 처리를 행하는 매칭 처리부와, 상기 매칭 처리부에 의해 위치 정렬이 이루어진 복수의 화상 신호를 적산하는 화상 적산부와, 상기 화상 신호에 포함되는 패턴의 주기성을 판정하는 주기성 판정부를 구비하고, 매칭 처리부는, 상기 주기성 판정부에 의한 판정에 따라, 상기 매칭에 제공하는 화상 신호 영역의 크기를 변화시키는 화상 형성 장치를 제안한다.

Description

화상 형성 장치 및 치수 측정 장치{IMAGE-FORMING DEVICE, AND DIMENSION MEASUREMENT DEVICE}

본 발명은 현미경 등을 사용하여 화상, 또는 신호 파형을 취득하는 화상 형성 장치, 또는 치수 측정 장치에 관한 것으로서, 특히 화상 신호나 신호 파형을 적산하여 화상, 또는 파형을 형성하는 화상 형성 장치, 또는 치수 측정 장치에 관한 것이다.

주사 전자 현미경으로 대표되는 하전 입자선 장치에서는, 가늘게 수렴된 하전 입자선을 시료 상에서 주사하여 시료로부터 원하는 정보(예를 들어 시료상)를 얻는다. 이러한 하전 입자선 장치에서는, 해마다 고분해능화가 진행하고 있어, 고분해능화와 함께 필요로 되는 관찰 배율이 높아지고 있다. 또한, 시료상을 얻기 위한 빔 주사 방법에는, 고속 주사로 얻어진 복수의 화상을 적산하여 최종의 목적 화상을 얻는 방법과, 1회의 저속 주사(1 프레임의 화상 읽어들이기 시간: 40밀리초부터 80밀리초 정도)로 원하는 화상을 취득하는 방법이 있다. 관찰 배율이 높아짐에 따라서, 시야의 드리프트가 취득 화상에 끼치는 영향이 심각해진다. 예를 들어, 고속 주사로 얻어진 화상 신호를 화소마다 적산(프레임 적산)하여 목적 화상을 취득하는 방법에 있어서는, 화상 적산 중에 시료의 차지업 등에 기초하는 드리프트가 있으면, 시야가 어긋난 화소를 적산하는 것이기 때문에, 적산 후의 목적 화상이 드리프트 방향으로 흐릿해지게 된다. 드리프트의 영향을 저감하기 위해서는, 적산 프레임수를 저감시켜서 적산 시간을 짧게 하면 되지만, 이렇게 하면, 충분한 S/N비가 얻어지지 않게 되어버린다.

저속 주사로 화상을 취득하는 방법에 있어서는, 화상 읽어들이기 중에 드리프트가 발생하면 드리프트 방향으로 시야가 흐르기 때문에 화상이 변형된다.

또한, 감도가 높은 레지스트 패턴에 하전 입자선 장치에 의해 하전 입자를 조사한 경우, 레지스트의 과학적 특질에 의해 레지스트가 슈링크(수축)한다. 상기 한 고속 주사로 얻어진 복수의 화상을 적산하여 최종의 목적 화상을 취득하는 방법에 있어서, 화상 적산 중에 슈링크가 발생하면, 슈링크에 의해 에지 위치가 어긋난 화소를 적산하게 되기 때문에, 적산 후의 목적 화상의 에지가 흐릿해지게 된다.

특허문헌 1에는, 상기 복수회의 주사에 기초하여 얻어지는 복수 화상의 드리프트에 의한 화상의 변형, 또는 위치 어긋남을 화상 매칭에 의해 검출하고, 화상의 변형, 또는 위치 어긋남을 검출하고, 위치 어긋남을 보정한 합성 화상을 생성하는 기술이 개시되어 있다.

일본 특허 공개 제2007-299768호 공보(대응 미국 특허 USP7,034,296)

한편, 최근의 반도체 디바이스의 미세화 등에 따라, 관찰이나 측정의 대상으로 되는 패턴 및 그 사이의 간격이 좁아져, 관찰이나 측정의 대상으로서 연속적으로 동일한 패턴이 복수 배열되는 패턴(반복 패턴)이 보이게 되었다. 이러한 패턴의 경우, 동일한 패턴이 다수 배열되어 있기 때문에, 예를 들어 특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같이, 적산 대상으로 되는 화상 신호 간에 매칭을 실행한 뒤에 적산을 행하고자 하면, 잘못된 위치에 매칭해버려, 결과적으로 적산 처리가 적절하게 행하여지지 않게 될 가능성이 있다.

또한, 전자 빔을 조사하면 슈링크가 발생하는 시료가 있고, 적산을 위하여 복수의 프레임의 화상 신호를 취득하면, 슈링크 전후에 에지의 위치가 시프트하는 것이기 때문에, 역시 신호의 적산이 적정하게 행하여지지 않게 되는 경우가 있다.

이하에, 반복 패턴이나 슈링크하는 패턴 등, 매칭이 적정하게 행하여지지 않게 될 가능성이 있는 패턴의 화상이나 신호 파형을 취득하는 경우에도, 적정한 적산 신호를 형성하는 것을 목적으로 하는 화상 형성 장치, 및 치수 측정 장치에 대하여 설명한다.

상기 목적을 달성하기 위한 일 형태로서, 이하에 현미경으로 얻어지는 복수의 화상 신호를 적산하여 적산 화상을 형성하는 연산 장치를 구비한 화상 형성 장치에 있어서, 상기 연산 장치는, 상기 복수의 화상 신호 간에 매칭 처리를 행하는 매칭 처리부와, 상기 매칭 처리부에 의해 위치 정렬이 이루어진 복수의 화상 신호를 적산하는 화상 적산부와, 상기 화상 신호에 포함되는 패턴의 주기성을 판정하는 주기성 판정부를 구비하고, 상기 매칭 처리부는, 상기 주기성 판정부에 의한 판정에 따라, 상기 매칭에 제공하는 화상 신호 영역의 크기를 변화시키는 화상 형성 장치를 제안한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 다른 형태로서, 현미경으로 얻어지는 복수의 화상 신호를 적산하여 적산 화상을 형성하는 연산 장치를 구비한 화상 형성 장치에 있어서, 상기 연산 장치는, 상기 복수의 화상 신호 간에 매칭 처리를 행하는 매칭 처리부와, 상기 매칭에 의해 위치 정렬이 이루어진 복수의 화상을 적산하는 화상 적산부와, 상기 복수의 화상 신호 간의 어긋남을 검출하는 어긋남 검출부를 구비하고, 상기 어긋남 검출부는 상기 화상의 특정 방향의 어긋남을 선택적으로 검출하고, 상기 화상 적산부는, 상기 특정 방향의 어긋남을 선택적으로 보정하고, 상기 어긋남 검출부는, 상기 특정 방향의 어긋남이 선택적으로 보정된 복수의 화상 신호에 대해서, 상기 특정 방향과는 상이한 방향의 어긋남을 선택적으로 검출하고, 상기 화상 적산부는, 상기 특정 방향의 어긋남과는 상이한 방향의 어긋남을 선택적으로 보정하여 적산 화상을 형성하는 화상 형성 장치를 제안한다.

또한, 상기 목적을 달성하는 또 다른 형태로서, 현미경으로 얻어지는 복수의 신호 파형을 적산하여 적산 신호를 형성하고, 상기 적산 신호에 기초하여 시료 상에 형성된 패턴의 치수를 측정하는 연산 장치를 구비한 치수 측정 장치에 있어서, 상기 연산 장치는, 상기 복수의 신호 파형 간에 매칭 처리를 행하는 매칭 처리부와, 상기 매칭 처리에 의해 위치 정렬이 이루어진 복수의 신호 파형을 적산하는 신호 적산부를 구비하고, 상기 매칭 처리부는, 어떤 신호 파형에 다른 신호 파형 형상을 합치도록 상기 매칭을 실행하는 치수 측정 장치를 제안한다.

상기 구성에 의하면, 이하에, 반복 패턴이나 슈링크하는 패턴 등, 매칭이 적정하게 행하여지지 않게 될 가능성이 있는 패턴의 화상이나 신호 파형을 취득하는 경우에도, 적정한 적산 신호를 형성하는 것이 가능하게 된다.

도 1은 주사 전자 현미경의 개략도이다.
도 2는 패턴의 주기성 판단에 따라 탐사 영역을 설정하는 공정을 도시하는 흐름도이다.
도 3은 1 프레임 화상에서 자기 상관을 취한 상관값 분포의 결과를 나타내는 예이다.
도 4는 상관값의 극대값의 검출 위치부터 일차원으로 상관값을 취득한 경우의 상관값의 히스토그램을 도시하는 도면이다.
도 5는 라인 형상 이외의 주기성이 있는 패턴에 있어서 주기 데이터를 결정하는 방법을 도시하는 도면이다.
도 6은 주기성이 있는 패턴에 있어서 탐사 범위의 최적화를 행한 예를 도시하는 도면이다.
도 7은 최적화한 탐사 범위에서 1회의 주사에서 반주기 이상의 드리프트가 발생하는 경우의 예를 도시하는 도면이다.
도 8은 상 표시 장치에 표시되는 GUI 화면의 일례를 도시하는 도면이다.
도 9는 라인 패턴의 조도 계측에 대응한 드리프트 보정 방법을 도시하는 흐름도.
도 10은 라인 패턴에서 X 방향으로 하전 입자선을 주사하여 취득한 화상이 X, Y 방향으로 드리프트하고 있는 예를 도시하는 도면이다.
도 11은 검출한 드리프트량과 드리프트량을 근사 곡선으로 피팅한 예를 도시하는 도면이다.
도 12는 라인 패턴에 있어서 1 프레임 화상의 X 방향의 위치 어긋남을 보정한 예를 도시하는 도면이다.
도 13은 X 방향의 위치 어긋남을 보정한 1 프레임 화상을 사용하여 Y 방향의 위치 어긋남을 검출한 예를 도시하는 도면이다.
도 14는 패턴의 조도를 이용하여 라인 패턴의 Y 방향의 위치 어긋남을 보정한 예를 도시하는 도면이다.
도 15는 라인 패턴의 단면도와 전자 현미경상의 예를 도시하는 도면이다.
도 16은 라인 패턴의 단순 가산 후의 프로파일과 가중치 부여 가산 후의 프로파일을 도시하는 도면이다.
도 17은 슈링크 후기의 프로파일 가산 가중치를 바꾼 적산 화상을 작성하는 방법을 도시하는 흐름도.
도 18은 에지 위치 어긋남을 보정한 라인 패턴의 프로파일을 도시하는 도면이다.
도 19는 슈링크에 의한 프레임 간의 에지의 어긋남을 검출해서 에지 위치를 보정한 합성 화상을 작성하는 방식을 도시하는 흐름도.
도 20은 상 표시 장치에 표시되는 슈링크 에지 보정의 GUI 화면의 예를 도시하는 도면이다.
도 21은 드리프트에 의한 위치 어긋남과 슈링크에 의한 에지의 위치 어긋남을 검출하고, 위치 어긋남을 보정한 합성 화상을 작성하는 방법을 도시하는 흐름도.
도 22는 패턴 중심을 기준 위치로 하여 드리프트량의 검출 방법의 예를 도시하는 도면이다.
도 23은 주사 전자 현미경을 사용한 화상 형성 시스템, 또는 치수 측정 시스템의 개요를 도시하는 도면.

이하에 매칭 처리에 의해, 위치 정렬이 행하여진 화상 신호나 신호 파형을 적산 처리하고, 합성 신호를 형성하는 장치에 대하여 상세하게 설명한다. 이하의 실시예에서는 특히, 동등한 패턴이 복수 배열되는 주기 패턴이나 슈링크하는 패턴 등의 화상이나 신호 파형을 형성하기에 적합한 화상 형성 장치나 치수 측정 장치에 대하여 설명한다.

매칭을 행하는 경우, 정규화 상관을 행하는 대상이 주기 패턴이 표시된 화상인 경우, 원래 위치 정렬을 행하고자 하는 장소와 동등한 매칭 스코어를 나타내는 개소가 복수 존재하게 되어, 적절한 탐사 영역을 설정하지 않으면 화상 간의 위치 어긋남량의 검출에 있어서 오검출이 발생할 가능성이 있다.

예를 들어 오검출이 발생하면, 검출한 위치를 바탕으로 화상을 합성하면 합성 화상에 광영역의 콘트라스트 불균일이 발생해버린다. 그로 인해, 상기한 합성 화상의 콘트라스트 불균일이 발생하고 있는 영역에서 계측 정밀도가 저하될 가능성이 있다.

또한, 라인 패턴에서는 차지업에 기초하는 드리프트가 발생한 경우, 화상 간의 위치 어긋남의 검출에 있어서 패턴에 대하여 수평 방향의 위치 어긋남을 고정밀도로 검출하지 않으면 위치 어긋남 보정 후의 합성 화상에서 조도까지 인식한 합성 화상을 얻을 수 없다. 라인 패턴의 에지에 대하여 수평한 방향은, 매칭 스코어를 구하기 위한 특징량이 적기 때문에, 고정밀도로 위치 어긋남을 검출하는 것이 곤란하다. 그로 인해, 드리프트 보정 기술을 적용한 합성 화상에서 라인 패턴의 조도까지 계측하고자 하는 경우, 계측 정밀도가 저하될 가능성이 있다.

또한, 하전 입자선의 주사에 의한 영향으로 화상 읽어들이기 중에 슈링크가 발생한 경우, 프레임 적산을 할 때에 계측해야 할 에지 위치가 어긋나서 가산되어, 합성 화상의 에지가 흐릿해진 것이 되어버린다. 그로 인해, 복수의 화상을 적산하여 최종의 목적 화상을 얻는 방법에서는 합성 화상의 계측 정밀도가 저하될 가능성이 있다.

이하에 설명하는 실시예는, 특히 요즘의 반도체 디바이스의 변천에 의해 발생하는 새로운 신호 적산 시의 과제를 해결하기 위한 것이고, 하전 입자선 조사에 의한 대전이나 슈링크의 영향을 억제하면서, 고정밀도로 시야 어긋남의 억제를 실현하는 화상 형성 장치, 및 치수 측정 장치에 관한 것이다.

이하에 설명하는 실시예는, 시료 상에 하전 입자선을 주사하고, 시료로부터 방출된 2차 신호에 기초하여 화상을 형성하는 시료상 형성 방법에 있어서, 복수회의 주사로 얻어지는 복수의 화상을 합성하여 합성 화상을 복수 형성하고, 상기 복수의 합성 화상 간의 위치 어긋남을 보정하여 화상을 합성하여, 합성 화상을 더 형성하는 장치에 관한 것으로서, 주기 패턴, 라인 패턴, 또는 슈링크하는 패턴 등, 매칭 정밀도를 저하시킬 가능성이 있는 특징을 갖는 패턴의 화상이나 신호 파형을 고정밀도로 형성할 수 있는 장치에 관한 것이다.

도 1은, 화상 형성 장치, 또는 치수 측정 장치, 또는 그 일부를 이루는 주사 전자 현미경의 개략 구성도이다. 음극(1)과 제1 양극(2)의 사이에는, 컴퓨터(40)로 제어되는 고압 제어 전원(20)에 의해 전압이 인가되고, 소정의 에미션 전류로 1차 전자선(4)이 음극(1)으로부터 인출된다. 음극(1)과 제2 양극(3) 사이에는, 컴퓨터(40)로 제어되는 고압 제어 전원(20)에 의해 가속 전압이 인가되고, 음극(1)으로부터 방출된 1차 전자선(4)이 가속되어서 후단의 렌즈계로 진행한다.

1차 전자선(4)은 렌즈 제어 전원(21)으로 제어된 수렴 렌즈(5)로 수렴되고, 조리개판(8)에서 1차 전자선의 불필요한 영역이 제거된 후에, 렌즈 제어 전원(22)으로 제어된 수렴 렌즈(6), 및 대물 렌즈 제어 전원(23)으로 제어된 대물 렌즈(7)에 의해 시료(10)에 미소 스폿으로서 수렴된다. 대물 렌즈(7)는 인 렌즈 방식, 아웃 렌즈 방식, 및 스노클 방식(세미 인 렌즈 방식) 등, 다양한 형태를 취할 수 있다. 또한, 시료에 부의 전압을 인가해서 1차 전자선을 감속시키는 리타딩 방식도 가능하다. 또한, 각각의 렌즈는, 복수의 전극으로 구성되는 정전형 렌즈로 구성해도 된다.

1차 전자선(4)은 주사 코일(9)에 의해 시료(10) 상에 이차원적(X-Y 방향)으로 주사된다. 주사 코일(9)은 주사 코일 제어 전원(24)에 의해 전류가 공급되는 1차 전자선의 조사에 의해 시료(10)로부터 발생한 2차 전자 등의 2차 신호(12)는 대물 렌즈(7)의 상부로 진행한 후, 2차 신호 분리용의 직교 전자계 발생 장치(11)에 의해, 1차 전자와 분리되어서 2차 신호 검출기(13)에 검출된다. 2차 신호 검출기(13)로 검출된 신호는, 신호 증폭기(14)로 증폭된 후, 화상 메모리(25)에 전송되어서 상 표시 장치(26)에 시료상으로서 표시된다. 2차 신호 검출기는 2차 전자나 반사 전자를 검출하는 것이거나, 광이나 X선을 검출하는 것이어도 된다.

또한, 화상 메모리(25)의 메모리 위치에 대응한 어드레스 신호가, 컴퓨터(40) 내에서 생성되어, 아날로그 변환된 후에 주사 코일 제어 전원(24)을 경유하여, 주사 코일(9)에 공급된다. X 방향의 어드레스 신호는, 예를 들어 화상 메모리(25)가 512×512 화소인 경우, 0부터 511을 반복하는 디지털 신호이며, Y 방향의 어드레스 신호는, X 방향의 어드레스 신호가 0으로부터 511에 도달했을 때에 플러스 1 되는 0부터 511의 반복 디지털 신호이다. 이것이 아날로그 신호로 변환된다.

화상 메모리(25)의 어드레스와 1차 전자선을 주사하기 위한 편향 신호의 어드레스가 대응하고 있으므로, 화상 메모리(25)에는 주사 코일(9)에 의한 1차 전자선의 편향 영역의 이차원상이 기록된다. 또한, 화상 메모리(25) 내의 신호는, 판독 클럭으로 동기된 판독 어드레스 생성 회로(도시하지 않음)로 시계열로 순차 판독할 수 있다. 어드레스에 대응하여 판독된 신호는 아날로그 변환되어, 상 표시 장치(26)의 휘도 변조 신호가 된다.

화상 메모리(25)에는, S/N비 개선을 위해 화상(화상 데이터)을 중첩하여(합성하여) 기억하는 기능이 구비되어 있다. 예를 들어 8회의 이차원 주사로 얻어진 화상을 중첩하여 기억함으로써 1매의 완성된 상을 형성한다. 즉, 1회 또는 그 이상의 X-Y 주사 단위로 형성된 화상을 합성하여 최종적인 화상을 형성한다. 1매의 완성된 상을 형성하기 위한 화상수(프레임 적산수)는 임의로 설정 가능하고, 2차 전자 발생 효율 등의 조건을 감안하여 적정한 값이 설정된다. 또한 복수매 적산하여 형성한 화상을 복수매 더 중첩합으로써, 최종적으로 취득하고자 하는 화상을 형성할 수도 있다. 원하는 화상수가 기억된 시점, 또는 그 후에 1차 전자선의 블랭킹을 실행하여, 화상 메모리에의 정보 입력을 중단하도록 해도 된다.

또한 프레임 적산수를 8로 설정한 경우에, 9매째의 화상이 입력되는 경우에는, 1매째의 화상은 소거되어, 결과적으로 8매의 화상이 남는 시퀀스를 설치해도 되고, 9매째의 화상이 입력될 때에 화상 메모리에 기억된 적산 화상에 7/8을 곱하고, 이것에 9매째의 화상을 가산하는 가중치 가산 평균을 행하는 것도 가능하다.

주사 코일(9)과 동일 위치에 2단의 편향 코일(51)(이미지 시프트 편향기)이 배치되어 있고, 시료(10) 상에 있어서의 1차 전자선(4)의 위치(관찰 시야)를 이차원적으로 제어할 수 있다. 편향 코일(51)은 편향 코일 제어 전원(31)에 의해 제어된다.

스테이지(15)는 시료를 적어도 1차 전자선과 수직인 면내의 2 방향(X 방향, Y 방향)으로 시료(10)를 이동할 수 있다.

입력 장치(42)로부터는, 화상의 도입 조건(주사 속도, 화상 적산 매수)이나 시야 보정 방식 등의 지정, 및 화상의 출력이나 보존 등을 지정할 수 있다.

또한, 도 1에 예시하는 장치는, 검출된 2차 전자 또는 반사 전자 등에 기초하여, 라인 프로파일을 형성하는 기능을 구비하고 있다. 라인 프로파일은 1차 전자선을 일차원, 또는 이차원 주사한 때의 전자 검출량, 또는 시료 상의 휘도 정보 등에 기초하여 형성되는 것이며, 얻어진 라인 프로파일은, 예를 들어 반도체 웨이퍼 상에 형성된 패턴의 치수 측정 등에 사용된다. 본 실시예 장치는 또한 외부 장치 등에 화상 데이터를 전송하기 위한 인터페이스(41)나 소정의 기억 매체에 화상 데이터를 기억시키기 위한 기록 장치(27)를 구비하는 것도 가능하다.

또한, 도 1의 설명은 제어 장치가 주사 전자 현미경과 일체, 또는 그것에 준하는 것으로 하여 설명했지만, 물론 그것에 한정되지는 않고, 주사 전자 현미경 경체와는 별도로 설치된 제어 프로세서로 이하에 설명하는 것과 같은 처리를 행해도 된다. 그 때에는 2차 신호 검출기(13)로 검출되는 검출 신호를 제어 프로세서에 전달하거나, 제어 프로세서로부터 주사 전자 현미경의 렌즈나 편향기 등에 신호를 전달하는 전달 매체와, 상기 전달 매체 경유로 전달되는 신호를 입출력하는 입출력 단자가 필요해진다.

또한, 이하에 설명하는 처리를 행하는 프로그램을 기억 매체에 등록해 두고, 화상 메모리를 갖고 주사 전자 현미경에 필요한 신호를 공급하는 제어 프로세서에서 상기 프로그램을 실행하도록 해도 된다. 즉, 이하에 설명하는 실시예는 화상 프로세서를 구비한 주사 전자 현미경 등의 하전 입자선 장치에 채용 가능한 프로그램으로서도 성립하는 것이다.

도 23은, 주사 전자 현미경을 포함하는 화상 형성 장치, 또는 치수 측정 장치의 일 형태를 도시하는 도면이다. 본 시스템에는, SEM 본체(2301), A/D 변환기(2304), 연산 장치(화상 처리를 행하는 신호 처리 장치(2306)를 포함함)(2305)가 포함되어 있다.

SEM 본체(2301)는 전자 디바이스가 제조된 웨이퍼 등의 시료에 전자 빔을 조사하고, 시료로부터 방출된 전자를 검출기(2303)로 포착하고, A/D 변환기(2304)에서 디지털 신호로 변환한다. 디지털 신호는 연산 장치(2305)에 입력되어서 메모리(2307)에 저장되고, 신호 처리부(2306)에 내장되는 CPU, ASIC, FPGA 등의 화상 처리 하드웨어에 의해, 목적에 따른 화상 처리가 행하여진다. 또한, 신호 처리부(2306)는 검출 신호에 기초하여, 라인 프로파일을 작성하고, 프로파일의 피크 간의 치수를 측정하는 기능도 구비하고 있다.

또한 연산 장치(2305)는 입력 수단을 구비한 입력 장치(2315)와 접속되고, 상기 입력 장치(1108)에 설치된 표시 장치에, 조작자에 대하여 화상이나 검사 결과 등을 표시하는 기능을 구비하고 있다.

또한, 연산 장치(2305)에 있어서의 제어나 처리의 일부 또는 전부를, CPU나 화상의 축적이 가능한 메모리를 탑재한 전자 계산기 등에 할당하여 처리·제어하는 것도 가능하다. 또한, 입력 장치(2315)는 검사 등에 필요로 되는 전자 디바이스의 좌표, 위치 결정에 이용하는 패턴 매칭용의 템플릿, 촬영 조건 등을 포함하는 촬상 레시피를 수동 또는, 전자 디바이스의 설계 데이터를 활용해서 작성하는 촬상 레시피 작성 장치로서도 기능한다.

입력 장치(2315)는 설계 데이터에 기초하여 형성되는 선도 화상의 일부를 잘라내어 템플릿으로 하는 템플릿 작성부를 구비하고 있고, 작성된 템플릿은 신호 처리부(2306)에 내장되는 매칭 처리부(2306)에 있어서의 템플릿 매칭의 템플릿으로서, 메모리(2305)에 등록된다. 템플릿 매칭은, 위치 정렬의 대상으로 되는 촬상 화상과, 템플릿이 일치하는 개소를, 정규화 상관법 등을 사용한 일치도 판정에 기초하여 특정하는 방법으로서, 매칭 처리부(2308)는 일치도 판정에 기초하여, 촬상 화상의 원하는 위치를 특정한다.

신호 적산부(2309)는 메모리(2307)에 등록, 또는 주사 전자 현미경에 의해 취득된 적산 전의 신호를 적산한다. 또한, 주기성 판정부(1310)는 자기 상관법 등에 의해, 취득한 화상, 또는 신호 파형의 주파수 성분의 해석을 행한다. 주기성 판정부(1310)에서는, 특정 방향(X 방향, Y 방향)에 대해서 주기성을 판정하고, 주기성이 있다고 판단되었을 때에, 그 판정 결과를 매칭 처리부(1308)에 전달한다.

매칭 처리부(1308)에서는, 판정 결과에 기초하여, 매칭을 행하기 위한 화상 영역의 크기를 메모리(2307)에 기억된 조건에 기초하여 설정한다. 예를 들어, 주기성 없음이라고 판단될 경우에는, 미리 기억되어 있는 크기의 화상 영역, 또는 미리 기억되어 있는 화상 영역보다 커지도록 화상 영역을 선택한다. 한편, 주기성 있음이라고 판단될 경우에는, 미리 기억되어 있는 크기의 화상 영역, 또는 미리 기억되어 있는 화상 영역보다 작아지도록 화상 영역을 선택한다. 이렇게 주기성 있음이라고 판단될 경우에, 상대적으로 작은 화상 영역을 설정한다. 주기성 있음이라고 판단될 때의 화상 영역의 크기는, 화상 영역 내에 매칭 스코어가 높다고 생각되는 개소가 복수 포함되지 않도록 하기 위해, 2 이상의 동일 형상의 패턴이 포함되지 않는 범위로 제한하는 것이 바람직하다. 주기성이 없는 경우에는, 보다 복잡한 패턴 형상을 포함하는 화상 영역을 사용하여 매칭을 행하기 위해, 상대적으로 화상 영역을 널리 퍼지게 하는 것이 바람직하다.

어긋남 검출부(1311)에서는, 예를 들어 자기 상관법에 기초하여 특정 방향의 어긋남을 검출한다. 예를 들어 Y 방향으로 연장되는 라인 패턴의 경우에는, X 방향으로 휘도 분포(프로파일 파형)를 검출하면, 에지 부분에 피크가 발생하기 때문에, 어떤 프레임에서 취득된 파형과, 다른 타이밍에서 취득된 파형 사이에서 자기 상관을 행함으로써, 어긋남량을 평가한다. 또한, 라인 패턴의 경우, X 방향의 어긋남을 검출할 때에, Y 방향으로 상이한 위치의 신호 파형을 가산하고, 그것을 평균 함으로써 노이즈 성분을 저감시킬 수 있다. 또한 Y 방향의 어긋남을 검출하는 경우, 에지 부분의 패턴의 조도의 주파수 성분을 나타내는 파형을 형성하고, 상이한 프레임에서 취득된 파형 간의 어긋남을 상호 상관법에 의해 구하도록 해도 된다.

또한, 이하에 설명하는 실시예에서는, SEM에 탑재된 제어 장치, 또는 SEM에 통신 회선 등을 경유하여 접속되는 제어 장치(입력 장치(1315))를 예로 들어 설명하는데, 이것에 한정되지는 않고, 컴퓨터 프로그램에 의해, 화상 처리를 실행하는 범용의 연산 장치를 사용하여, 후술하는 바와 같은 처리를 행하도록 해도 된다. 또한, 집속 이온 빔(Focused Ion Beam: FIB) 장치 등, 다른 하전 입자선 장치에 대해서도 후술하는 방법의 적용이 가능하다.

실시예 1

TV 주사상을 적산하여 S/N비를 개선하는 방법에의 실시예에 있어서, 도 2의 처리 플로우를 이하에 상세하게 설명한다. 이하에 설명하는 방법을 채용하면, 본 실시예에 있어서, 드리프트에 의한 TV 주사상의 위치 어긋남이 발생하는 경우, TV 주사상의 패턴 형상, 구조 등으로부터 탐사 범위의 최적화를 행하여, 위치 어긋남의 검출 및 위치 어긋남을 보정한 합성 화상을 생성하는 것이 가능하게 된다. 이하의 처리는 예를 들어 컴퓨터(40)나 연산 장치(2305)에서 실행한다.

제1 스텝(S2001):

입력 장치(42)로부터, 프레임 적산 매수 N을 지정한다.

제2 스텝(S2002):

입력 장치(42)로부터 화상 읽어들이기 개시가 지시되면, 동일 시야에 있어서 프레임 적산 매수 N의 1 프레임 화상 F(F1, F2, F3…, FN)를 연속하여 취득하고, 메모리 영역에 설정한다.

제3 스텝(S2003):

도 3과 같이 1 프레임 화상 데이터(3001)의 자기 상관을 취하여 1 프레임 화상의 상관값 분포(3002)를 취득한다. 상관값이 높아지는 검출 위치(3003)의 상관값의 피크(극대값)를 패턴 형상이나 주기성 판단에 이용한다.

제4 스텝(S2004):

제3 스텝에서 취득한 상관값의 데이터로부터 패턴 형상의 판단을 행한다. 먼저, 가장 상관값이 높아지는 검출 위치로부터 수평 방향, 수직 방향으로 상관값의 히스토그램을 작성한다. 작성한 히스토그램에 있어서 도 4와 같이 어느 특정한 구간의 데이터가 집중하고 있는 경우, 검출 방향으로 라인 형상을 나타낸다고 판단한다.

X, Y 방향 중 어느 한쪽이 라인 형상이라고 판단된 경우, 제5 스텝의 처리를 행한다. 또한 X, Y 방향으로 라인 형상이 아니라고 판단된 경우, 제7 스텝의 처리를 행한다.

제5 스텝(S2005)

라인 형상의 경우, 주기성 판단을 행한다. 가장 상관값이 높아지는 검출 위치로부터 라인 형상이라고 판단하지 않은 방향에 대하여 일차원으로 상관값을 취득하고, 상관값의 피크(극대값)를 산출한다. 예를 들어 수직 라인 패턴의 경우에는 X 방향의 상관값을 취득한다. 또한 수평 방향의 라인 패턴에서는, Y 방향의 상관값을 취득한다.

취득한 상관값을 어느 특정한 임계값으로 필터링하고, 상관값의 피크를 산출한다. 피크가 복수 존재하는 경우에는 주기성 있음이라고 판단하고, 상관값의 피크가 1개인 경우에는 주기성 없음이라고 판단한다.

제6 스텝(S2006)

라인 형상의 패턴에서 주기성 있음이라고 판단한 경우, 상관값의 피크 간의 거리를 평균하고, 주기 데이터로 한다.

제7 스텝(S2007)

라인 형상 이외의 패턴의 경우, 주기성 판단을 행한다. 도 3의 상관 분포의 데이터(3002)로부터 취득한 상관값을 어느 특정한 임계값으로 필터링하고, 상관값의 피크(극대값)가 존재하는지 판정한다. 상관값의 피크가 복수 존재하는 경우 주기성 있음이라고 판단하고, 상관값의 피크가 1개인 경우 주기성 없음이라고 판단한다.

제8 스텝(S2008)

라인 형상 이외의 패턴에서 주기성 있음이라고 판단한 경우, 도 5와 같이 가장 상관값이 높아지는 검출 위치(5001)로부터 수평 방향, 수직 방향의 상관값의 피크를 제외한, 최단 거리에 위치하는 상관값(5002)의 피크 검출 위치를 취득하고, 2점 간의 거리(5003)를 X 방향(5004), Y 방향(5005)의 성분으로 각각 분해한 것을 X 방향, Y 방향의 주기 데이터로 한다.

제9 스텝(S2009):

제5 스텝, 제7 스텝에 있어서 패턴 구조에 주기성이 있음이라고 판단된 경우, 취득한 X, Y 방향의 주기성 데이터를 도 6과 같이 드리프트량의 탐사 범위로서 설정한다. 제6 스텝, 제8 스텝에서 산출한 주기성 데이터를 그대로 탐사 범위로서 설정하면 인접한 패턴을 검출해버릴 가능성이 있기 때문에 주기성 데이터를 조금 좁힌 범위를 탐사 범위로서 설정한다.

제5 스텝, 제7 스텝에서 X, Y 방향의 주기성 없음이라고 판단한 경우, 탐사 범위에는 디폴트값을 설정한다. 탐사 범위는 유저가 설정한 임의의 값으로 설정하는 것도 가능하다.

제10 스텝(S2010):

제9 스텝에서 산출한 탐사 범위를 설정하여 인접하는 1 프레임 화상 간 F(n-1)과 F(n)의 조합으로 위치 어긋남량을 검출한다. 패턴 검출의 위치 어긋남량은 정규화 상호 상관 등으로부터 산출할 수 있다.

검출한 위치 어긋남량을 적산 대상으로 되는 기준 화상과의 위치 어긋남량에 누적한다. 또한, 제4 스텝에서 판단한 패턴 형상의 정보에 따른 검출 방법을 채용해도 되는 것으로 한다.

제11 스텝(S2011):

제10 스텝에서 산출한 기준 화상과의 위치 어긋남량을 보정한 1 프레임 화상을 생성하고, 기준 화상에 가산함으로써 적산 화상을 생성한다.

제12 스텝(S2012):

프레임 적산 매수 N까지, 제10 스텝과 제11 스텝을 반복한다.

본 실시예에 있어서 저속 주사 등에 의해 도 7과 같이 1회의 전자선 주사에서 반주기 이상 드리프트한 경우, 최적화한 탐사 범위 내에서 패턴 검출을 행한다. 실제의 패턴과 합성 위치는 상이한데 한번에 많은 패턴을 계측하는 경우에는 복수 패턴의 측정 결과를 평균하는 경우가 많아, 1 주기 중첩하는 위치가 어긋났다고 해도 측정 결과에는 문제는 없다.

또한, 본 실시예 장치에서는 드리프트 보정 기술의 적용을 조작자에게 행하게 하기 위해 도 8과 같이 GUI(Graphical User Interface: GUI) 상에 상 드리프트 보정 기술 적용의 필요 여부(0801)의 선택이나 드리프트 보정 적용의 선견 정보로서 보정 대상 패턴 형상, 구조, 위치 어긋남 탐사 범위의 입력 설정을 행하는 구조를 설치한다. GUI 상에서 패턴 형상(0802), 구조(0803), 탐사 범위 정보(0804)를 미리 설정하고 있는 경우, 본 실시예의 제3 스텝부터 제8 스텝을 생략 가능하다.

도 11은 상 표시 장치 상에서 포인팅 디바이스(0805) 등에 의해 선택을 행하는 예를 나타낸 것인데, 이것에 한정되지는 않고, 공지된 다른 입력 설정 수단에 의해 설정할 수 있도록 해도 된다.

실시예 2

수직한 라인 패턴에서 X 방향으로 입자선을 주사하여 취득한 화상이 X, Y 방향으로 드리프트하고 있는 경우에 드리프트 보정 기술을 적용한 경우의 실시예를 나타낸다. 본 실시예에 대하여 도 9의 처리 플로우로 설명하고, 보충 설명을 도 10 내지 도 13에 나타내었다.

제1 스텝(S0901):

패턴의 S/N이 충분히 얻어지는 N매의 화상을 1 프레임씩 취득한다.

제2 스텝(S0902):

(n-1) 프레임째의 화상과 (n) 프레임째의 화상을 사용하여 X 방향의 드리프트량을 검출한다.

드리프트의 영향이 있으면, 도 10과 같이 라인 패턴이 변형되어서 보이는 경우가 있다. 이러한 화상에서 Y 방향의 드리프트 검출을 행해도, 패턴 검출에서 드리프트의 영향을 받아버린다. 그로 인해, 제1 스텝에서는 X 방향만의 어긋남량을 검출해 둔다. 드리프트량은 패턴 검출의 위치 어긋남량으로부터 산출하고, 패턴 검출의 위치 어긋남량은 정규화 상호 상관 등으로부터 산출할 수 있다.

드리프트량의 누계로부터 근사 곡선을 구하기 위해서, (n) 프레임째까지의 X 방향의 드리프트량 Δx의 누계를 산출해 둔다. N 프레임분의 X 방향의 드리프트량 Δx를 산출할 수 있으면, Δx를 근사 곡선으로 피팅한다. 도 11에 드리프트량과 그 근사 곡선의 그래프를 나타낸다. 대전의 영향에 의한 드리프트라면, 화상 취득 개시 직후의 드리프트량이 크고, 그 후 서서히 수렴되어 가는 경향이 나타난다. 그 때문에 근사 곡선은, 대수 근사나 다항식 근사를 사용하여 근사를 할 수 있다.

제3 스텝(S0903):

Δx의 근사 곡선으로부터, X 방향으로 보정한 1 내지 N 프레임분의 보정 화상을 생성한다. 도 12와 같이 X 방향의 보정을 행함으로써, 1 프레임 내에서 발생하고 있는 드리프트를 보정할 수 있고, Y 방향의 보정은 패턴의 조도 상태를 잘 이용하여 보정하는 것이 가능해진다.

제4 스텝(S0904):

계속하여 X 방향의 드리프트를 보정한 N매분의 보정 화상을 사용하여 도 13과 같이 Y 방향의 드리프트량을 검출한다. X 방향과 마찬가지로 Y 방향에서도 드리프트량의 누계를 산출해 둔다. N 프레임째까지의 드리프트량의 검출이 종료한 뒤, X 방향과 마찬가지로 드리프트량의 누계를 근사 곡선으로 피팅한다.

제5 스텝(S0905):

도 14와 같이 구한 근사 곡선으로부터 Y 방향의 드리프트를 보정하면서 N 프레임분 합성한 합성 화상을 생성하여 처리를 종료한다. 이와 같이, X 방향과 Y 방향을 따로따로 보정함으로써, 패턴의 조도를 이용하여, Y 방향도 정확하게 보정하는 것이 가능해진다.

실시예 3

TV 주사상을 적산하여 S/N비를 개선하는 방법으로 슈링크에 의해 발생하는 적산 화상의 에지 위치 어긋남이 발생하는 경우의 실시예를 나타낸다.

프레임 적산 시의 가산의 가중치를 변경함으로써 슈링크에 의한 에지 흐려짐의 영향을 경감한다. 또한, 각 프레임 간의 에지의 어긋남을 검출해서 에지 위치를 보정한 합성 화상을 작성하는 것도 가능하다.

도 15, 도 16을 사용하여 프레임 적산 시의 가산의 가중치를 변경하는 방식을 설명한다. 도 15는 반도체 라인 패턴의 단면도와 전자 현미경상의 예이다. 기판(1501) 상에 형성된 에지(1503)를 가진 레지스트의 라인 패턴(1502)은 전자 현미경상에서는 패턴부(1512)와 에지부(1513)와 같이 관찰된다. 전자 현미경상(1511)은 라인 패턴(1502)을 위에서 관찰한 화상이다.

도 15와 같은 라인 패턴의 치수를 계측하는 경우에는 전자 현미경상(1511)으로부터 도 16에 도시한 바와 같은 프로파일을 작성한 후, 에지부(1513)의 미분 피크 등의 특징적인 위치를 파악한다. 그 특징적인 위치를 좌우의 에지에 대하여 검출하고, 그 거리를 패턴 치수로 하는 방법이 일반적이다. 슈링크가 발생하는 패턴에 있어서 얻어지는 프로파일은, 슈링크 초기의 프로파일(1601)과, 슈링크 후기의 프로파일(1602)을 가산함으로써, 단순 가산 프로파일(1604)과 같이 된다. 이러한 프로파일에 있어서 치수를 계측하면 프로파일의 에지 부분이 희미해져서 특징적인 위치도 불안정해지고, 측정 재현성도 저하된다.

슈링크 초기의 프로파일(1601)과 슈링크 후기의 프로파일(1602)의 가산 가중치를 바꾼 프로파일(1603)의 적산 화상을 작성하는 플로우에 대하여 도 17에 나타내었다. 이하에 각 스텝의 설명을 행한다.

제1 스텝(S17001):

화상 취득이 개시되면 1 프레임 화상을 화상 메모리(25)에 도입한다.

제2 스텝(S17002):

컴퓨터(40)로 라인 프로파일을 작성한다.

제3 스텝(S17003)

얻어진 프로파일로부터 특징적인 위치를 에지로서 검출하고, 그 위치 정보를 컴퓨터(40)에 기억해 둔다.

제4 스텝(S17004)

S17001 내지 S17003의 처리를 지정 프레임수 분 반복한다.

제5 스텝(S17005)

각 프레임의 에지 위치로부터 각 프레임 간의 에지 위치의 어긋남량을 산출하고, 전체 어긋남량을 각 프레임 간의 어긋남량으로 나눈 것을 가중치로 한다. 즉 각 프레임의 가중치 W(x)은 이하의 식으로 표현된다.

여기서 St는 전체 어긋남량, S(x)은 각 프레임 간의 어긋남량

또한, 슈링크량은 지수 함수적으로 변화하는 것이 알려져 있는데 그 경우, 수학식 1은 지정된 가산 프레임수 N을 사용하여

로 나타낼 수 있다.

제6 스텝(S17006):

수학식 1 또는 수학식 2의 가중치를 각 프레임 화상에 곱하여 프레임 가산을 실시하면 슈링크량을 고려한 적산 화상이 얻어진다. 또한, 가중치 W(x)에 대해서는 경험적으로 구한 임의의 값을 사용하는 것도 가능하다.

다음으로 각 프레임 간의 에지의 어긋남을 검출해서 에지 위치를 보정한 합성 화상을 작성하는 방식에 대하여 설명한다. 도 18에 도시한 바와 같이 슈링크가 발생하는 패턴에 있어서 얻어지는 프로파일은 슈링크 초기의 프로파일(1801)과 슈링크 후기의 프로파일(1802)과 같이 대부분 동일한 형인데 패턴의 중심으로부터 단축한 형이 된다. 그때 슈링크 초기의 프로파일(1801)의 무게 중심(1803)을 구하여 좌우로 분할한다. 좌우의 에지 프로파일에 대하여 슈링크 후기의 프로파일(1802)과 상관값을 계산하고, 가장 상관값이 높아지는 위치에 중첩한다. 또는 프로파일의 가장 높은 위치나 미분 피크 등을 합쳐도 된다. 이렇게 합친 좌우의 에지를 가산 평균하면 중첩한 라인 프로파일(1804)이 얻어진다. 마찬가지로 슈링크 초기의 프로파일에 합칠 수도 있다. 상기의 플로우에 대하여 도 19를 사용하여 설명한다.

제1 스텝(S19001):

화상 취득이 개시되면 1 프레임 화상을 화상 메모리(25)에 도입한다.

제2 스텝(S19002):

컴퓨터(40)로 라인 프로파일을 작성한다.

제3 스텝(S19003):

얻어진 프로파일의 에지 위치와 무게 중심을 계산한다.

제4 스텝(S19004):

그 위치와 무게 중심 정보를 컴퓨터(40)에 기억해 둔다.

제5 스텝(S19005):

다음으로 기억해 둔 전의 프레임 프로파일과의 어긋남량을 산출해서 에지 위치를 시프트한다.

제6 스텝(S19006):

S19001로부터 S19005의 처리를 지정 프레임수 분 반복한다.

제7 스텝(S19007):

이상과 같이 좌우의 에지를 시프트한 프레임 화상을 평균 가산하여 합성 화상으로 한다.

또한, 본 실시예 장치에서는 슈링크의 에지 보정의 적용을 조작자에게 행하게 하기 위해 도 20과 같이 GUI(Graphical User Interface: GUI) 상에 슈링크 에지 보정 적용의 필요 여부(2001)의 선택 가능한 구조를 설치한다. 또한, 드리프트 보정(2002)과 병용한 설정도 가능하게 해둔다. 도 20은 상 표시 장치 상에서 포인팅 디바이스(2003) 등에 의해 선택을 행하는 예를 나타낸 것인데, 이것에 한정되지는 않고, 공지된 다른 입력 설정 수단에 의해 설정할 수 있도록 해도 된다.

실시예 4

드리프트 보정 기술에 있어서 드리프트와 슈링크가 발생한 화상의 위치 어긋남을 보정하는 실시예를 나타낸다. 이 예에서는 차지업에 기초하는 드리프트가 발생하는 레지스트 패턴에서 TV 주사상을 적산하여 합성 화상을 생성한 때에 드리프트에 의한 위치 어긋남과 슈링크의 영향을 받은 합성 화상이 생성되어버려 계측 정밀도가 크게 저하된다. 본 실시예의 처리 플로우를 도 21에 도시하고, 상세를 이하에 설명한다.

제1 스텝(S21001):

화상 취득이 개시되면 1 프레임 화상을 화상 메모리(25)에 도입한다.

제2 스텝(S21002):

1 프레임 화상의 패턴 기준 위치를 취득한다. 기준 위치는 슈링크의 영향을 받지 않는 위치를 설정한다. 예를 들어, 슈링크한 경우에는 에지가 패턴 중심으로부터 축소한 형이 되지만 패턴 중심의 위치는 변함없다. 그로 인해, 기준 위치를 패턴의 중심이나 무게 중심 위치로 해도 된다. 또한 라인 프로파일을 작성하고 프로파일의 무게 중심을 기준 위치로 해도 된다.

제3 스텝(S21003):

1 프레임 화상 간에서 기준 위치의 어긋남량을 산출한다. 검출한 위치 어긋남량을 1 프레임째의 화상으로부터의 위치 어긋남량에 누적한다. 도 22와 같은 복수회 주사에 의해 취득한 1 프레임 화상에서 드리프트와 에지의 슈링크가 발생하고 있는 패턴에서는 기준 위치가 얼마만큼 시프트했는지로 판단한다.

제4 스텝(S21004):

기준 위치의 위치 어긋남 산출 후, 위치 어긋남을 보정한 1 프레임 화상을 작성한다.

제5 스텝(S21005):

컴퓨터(40)로 보정 화상의 라인 프로파일을 작성한다.

제6 스텝(S21006):

얻어진 프로파일의 에지 위치와 무게 중심을 계산한다. 그 위치와 무게 중심 정보를 컴퓨터(40)에 기억해 둔다.

제7 스텝(S21007):

다음으로 기억해 둔 전의 프레임 프로파일과의 어긋남량을 산출해서 에지 위치를 시프트한다.

제8 스텝(S21008):

S21005 내지 S2107의 처리를 반복한다.

제9 스텝(S21009):

이상과 같이 좌우의 에지를 시프트한 프레임 화상을 평균 가산하여 합성 화상으로 한다.

1: 음극
2: 제1 양극
3: 제2 양극
4: 1차 전자선
5, 6: 수렴 렌즈
7: 대물 렌즈
8: 조리개판
9: 주사 코일
10: 시료
11: 직교 전자계 발생 장치
12: 2차 신호
13: 2차 신호 검출기

Claims (12)

1. 현미경으로 얻어지는 복수의 화상 신호를 적산하여 적산 화상을 형성하는 연산 장치를 구비한 화상 형성 장치에 있어서,
   상기 연산 장치는,
   상기 복수의 화상 신호 간에 매칭 처리를 행하는 매칭 처리부와, 상기 매칭 처리부에 의해 위치 정렬이 이루어진 복수의 화상 신호를 적산하는 화상 적산부와, 상기 화상 신호에 포함되는 패턴의 주기성을 판정하는 주기성 판정부를 구비하고,
   상기 매칭 처리부는, 상기 주기성 판정부에 의한 판정에 따라, 상기 매칭에 제공하는 화상 신호 영역의 크기를 변화시키는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 주기성 판정부는, 상기 패턴의 주기성의 유무를 판정하고,
   상기 매칭 처리부는, 상기 패턴에 주기성이 있다고 판정된 경우에, 미리 정해진 화상 신호 영역을 좁혀서 상기 매칭을 실행하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 주기성 판정부는, 상기 현미경으로 얻어지는 화상 신호의 자기 상관 처리에 기초하여, 상기 주기성을 판정하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 주기성 판정부는, 소정의 주기로 패턴이 존재하는지의 여부의 판정을 행하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
5. 현미경으로 얻어지는 복수의 화상 신호를 적산하여 적산 화상을 형성하는 연산 장치를 구비한 화상 형성 장치에 있어서,
   상기 연산 장치는, 상기 복수의 화상 신호 간에 매칭 처리를 행하는 매칭 처리부와, 상기 매칭에 의해 위치 정렬이 이루어진 복수의 화상을 적산하는 화상 적산부와,
   상기 복수의 화상 신호 간의 어긋남을 검출하는 어긋남 검출부를 구비하고,
   상기 어긋남 검출부는 상기 화상의 특정 방향의 어긋남을 선택적으로 검출하고, 상기 화상 적산부는, 상기 특정 방향의 어긋남을 선택적으로 보정하고, 상기 어긋남 검출부는, 상기 특정 방향의 어긋남이 선택적으로 보정된 복수의 화상 신호에 대해서, 상기 특정 방향과는 상이한 방향의 어긋남을 선택적으로 검출하고, 상기 화상 적산부는, 상기 특정 방향과는 상이한 방향의 어긋남을 선택적으로 보정하여 적산 화상을 형성하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 어긋남 검출부는, 상기 복수의 화상 신호 간의 상대적인 어긋남을, 상기 특정 방향 또는 상기 특정 방향과는 상이한 방향으로 상기 화상 신호를 선택적으로 이동시켰을 때의 상관에 기초하여 산출하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
7. 제5항에 있어서,
   상기 어긋남 검출부는, 상기 특정 방향, 또는 상기 특정 방향과는 상이한 방향의 어긋남량에 대하여 근사 곡선을 작성하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
8. 삭제
9. 삭제
10. 현미경으로 얻어지는 복수의 신호 파형을 적산하여 적산 신호를 형성하고, 상기 적산 신호에 기초하여 시료상에 형성된 패턴의 치수를 측정하는 연산 장치를 구비한 치수 측정 장치에 있어서,
    상기 연산 장치는, 상기 복수의 신호 파형 간에 매칭 처리를 행하는 매칭 처리부와, 상기 매칭 처리에 의해 위치 정렬이 이루어진 복수의 신호 파형을 적산하는 신호 적산부를 구비하고,
    상기 매칭 처리부는, 어떤 신호 파형에, 다른 신호 파형 형상을 합치도록, 상기 매칭을 실행하고,
    상기 매칭 처리부는, 시간적으로 먼저 취득된 파형에, 나중에 취득된 파형을 합치도록 상기 매칭을 실행하고,
    상기 매칭 처리부는, 상기 나중에 취득된 파형을 분할하여, 상기 먼저 취득된 파형에 매칭시키는 것을 특징으로 하는 치수 측정 장치.
11. 현미경으로 얻어지는 복수의 신호 파형을 적산하여 적산 신호를 형성하고, 상기 적산 신호에 기초하여 시료상에 형성된 패턴의 치수를 측정하는 연산 장치를 구비한 치수 측정 장치에 있어서,
    상기 연산 장치는, 상기 복수의 신호 파형 간에 매칭 처리를 행하는 매칭 처리부와, 상기 매칭 처리에 의해 위치 정렬이 이루어진 복수의 신호 파형을 적산하는 신호 적산부를 구비하고,
    상기 매칭 처리부는, 어떤 신호 파형에, 다른 신호 파형 형상을 합치도록, 상기 매칭을 실행하고,
    상기 적산부는,
    시간적으로 먼저 취득된 파형의 가중치를, 나중에 취득된 파형의 가중치보다 상대적으로 높게 하여 가중치 부여 적산을 실행하는 것을 특징으로 하는 치수 측정 장치.
12. 현미경으로 얻어지는 복수의 신호 파형을 적산하여 적산 신호를 형성하고, 상기 적산 신호에 기초하여 시료상에 형성된 패턴의 치수를 측정하는 연산 장치를 구비한 치수 측정 장치에 있어서,
    상기 연산 장치는, 상기 복수의 신호 파형 간에 매칭 처리를 행하는 매칭 처리부와, 상기 매칭 처리에 의해 위치 정렬이 이루어진 복수의 신호 파형을 적산하는 신호 적산부를 구비하고,
    상기 매칭 처리부는, 어떤 신호 파형에, 다른 신호 파형 형상을 합치도록, 상기 매칭을 실행하고,
    상기 매칭 처리부는,
    상기 측정의 대상으로 되는 패턴의 슈링크량에 따른 가중치 부여 적산을 행하는 것을 특징으로 하는 치수 측정 장치.

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