KR102361225B1 - 화상 생성 방법, 비일시적 컴퓨터 가독 매체, 및 시스템 - Google Patents

화상 생성 방법, 비일시적 컴퓨터 가독 매체, 및 시스템 Download PDF

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Abstract

(과제) 본 개시는, 적은 프레임 수의 주사에 의해 얻어진 화상 신호로부터, 다(多)프레임 화상에 상당하는 화상을 생성하는 것을 목적으로 하는 화상 생성 방법에 관한 것이다.
(해결 수단) 상기 목적을 달성하기 위해, 시료 상의 대상물에, 빔을 복수 회 2차원 주사하고, 당해 복수 회의 2차원 주사에 의거하여 생성되는 화상 신호 중, 제1 타이밍의 복수의 주사에 의해 얻어진 화상 신호를 적산하여 제1 화상을 생성(S103)하고, 상기 제1 타이밍보다 후의 주사를 포함하고, 제1 타이밍의 주사 횟수보다 적은 횟수의 주사에 의거하여 제2 화상을 생성(S105)하고, 상기 제2 화상을 입력, 상기 제1 화상을 출력으로 하는 교사 데이터를 이용하여, 학습기를 학습시키고(S108), 당해 학습된 학습기에, 제1 타이밍보다 적은 횟수의 주사에 의해 생성되는 화상을 입력함으로써, 추정 화상을 생성하는 방법을 제안한다.

Description

화상 생성 방법, 비일시적 컴퓨터 가독 매체, 및 시스템{IMAGE GENERATION METHOD, NON-TRANSITORY COMPUTER-READABLE MEDIUM, AND SYSTEM}
본 개시는, 화상 생성의 방법 및 시스템에 관한 것이며, 특히 기계 학습을 이용한 추정에 의해 화상을 생성하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
특허문헌 1에는, 초음파 빔(송신 빔과 수신 빔)을 저밀도로 주사함으로써 얻어지는 저밀도 화상 데이터를, 고밀도 화상에 관한 학습이 실시된 고밀도화 처리부에 입력함으로써 고밀도 화상을 생성하는 초음파 진단 장치가 개시되어 있다.
WO2014／069558(대응 미국 특허공개 공보US2015／0294457)
전자 현미경 등의 하전 입자선 장치는, 전자나 이온과 같은 하전 입자를 시료에 조사하는 장치이다. 또한, 전자 현미경은, 시료에 대한 전자 빔의 조사에 기인하여 발생하는 이차 전자 등의 검출에 의거하여, 화상을 생성하는 장치이다. 이러한 장치로 고분해능 화상을 생성하기 위해, 전자 빔을 복수 회 2차원 주사(프레임 주사)함으로써 얻어지는 화상 신호를 적산하는 방법이 알려져 있다. 적산이란 주사 영역 내 복수 회의 주사를 행하고, 그 주사에 의해 얻어진 화상 신호를 가산 평균하여, 출력 화상으로 하는 방법이다. 한편 과도하게 전자 빔을 주사하면, 시료 상의 구조물(예를 들면 반도체 웨이퍼 상에 형성된 패턴)이 쉬링크할 경우가 있기 때문에, 시료에 대한 데미지 억제의 관점에서는, 적은 프레임 수로 빔 주사를 행하는 것이 바람직하다. 특허문헌 1에는, 전자 현미경 등의 하전 입자선 장치의 출력에 의거하여, 화상을 추정하는 것에 대해서는 아무 것도 언급되고 있지 않다.
이하에, 적은 프레임 수의 주사에 의해 얻어진 화상 신호로부터, 다(多)프레임 화상에 상당하는 화상을 생성하는 화상 생성 방법, 비일시적 컴퓨터 가독 매체, 및 시스템을 제안한다.
상기 목적을 달성하기 위한 일 태양으로서, 빔 주사에 의해 얻어진 화상 신호를 적산하여, 적산 화상을 생성하는 화상 생성 방법으로서, 시료 상의 대상물에, 하전 입자선 장치 내에 구비된 편향기를 이용하여, 빔을 복수 회 2차원 주사하고, 당해 복수 회의 2차원 주사에 의해 얻어지는 하전 입자를 하전 입자선 장치 내에 마련된 검출기에 의해 검출하고, 당해 검출에 의거하여 생성되는 화상 신호 중, 제1 타이밍의 복수의 주사에 의해 얻어진 화상 신호를 적산하여 제1 화상을 생성하고, 상기 제1 타이밍보다 후, 및 당해 제1 타이밍 내의 복수의 주사 후의 적어도 한쪽의 주사를 포함하고, 상기 제1 타이밍의 주사 횟수보다 적은 횟수의 주사에 의거하여 제2 화상을 생성하고, 상기 제2 화상을 입력, 상기 제1 화상을 출력으로 하는 교사 데이터를 이용하여, 학습기를 학습시키고, 당해 학습된 학습기에, 상기 제1 타이밍의 주사 횟수보다 적은 횟수의 주사에 의해 얻어지는 화상 신호를 입력하여, 추정 화상을 출력하는 화상 생성 방법을 제안한다.
또한 상기 목적을 달성하기 위한 다른 태양으로서, 하전 입자선 장치의 출력에 의거하여 화상을 생성하기 위한 컴퓨터 실시 방법을 실행하기 위해, 컴퓨터 시스템상에서 실행 가능한 프로그램 명령이 저장되어 있는 비일시적 컴퓨터 가독 매체로서, 상기 컴퓨터 실시 방법은, 시료 상의 대상물에, 상기 하전 입자선 장치 내에 구비된 편향기에 의해, 빔이 복수 회 2차원 주사되고, 당해 복수 회의 2차원 주사에 의해 얻어지는 하전 입자가 상기 하전 입자선 장치 내에 마련된 검출기에 의해 검출되고, 당해 검출에 의거하여 생성되는 화상 신호 중, 제1 타이밍의 복수의 주사에 의해 얻어진 화상 신호의 적산에 의해 생성된 제1 화상을 접수하는 스텝과, 상기 제1 타이밍보다 후, 및 당해 제1 타이밍 내의 복수의 주사 후의 적어도 한쪽의 주사를 포함하고, 상기 제1 타이밍의 주사 횟수보다 적은 횟수의 주사에 의거하여 생성된 제2 화상을 접수하는 스텝과, 상기 제2 화상을 입력, 상기 제1 화상을 출력으로 하는 교사 데이터를 이용하여, 학습기를 학습시키는 스텝과, 당해 학습된 학습기에, 상기 제1 타이밍의 주사 횟수보다 적은 횟수의 주사에 의해 얻어지는 화상 신호를 입력하여, 추정 화상을 출력하는 스텝을 포함하고 있는 비일시적 컴퓨터 가독 매체를 제안한다.
상기 목적을 달성하기 위한 또 다른 태양으로서, 하전 입자선 장치에 의해 얻어진 데이터로부터, 시료의 대상물의 화상을 생성하는 시스템으로서, 상기 시스템은, 컴퓨터 시스템과, 상기 컴퓨터 시스템이 실행하는 컴포넌트를 포함하고, 상기 컴퓨터 시스템은, 추정 화상을 출력하는 학습기를 구비하고, 당해 학습기는, 상기 하전 입자선 장치에 의한 복수 회의 2차원 주사에 의해 얻어지는 화상 신호 중, 제1 타이밍의 복수의 주사에 의해 얻어진 화상 신호를 적산한 제1 화상을 출력, 상기 제1 타이밍보다 후, 및 당해 제1 타이밍 내의 복수의 주사 후의 적어도 한쪽의 주사를 포함하고, 상기 제1 타이밍의 주사 횟수보다 적은 횟수의 주사에 의거하여 얻어지는 제2 화상을 입력으로 하는 교사 데이터를 이용하여 미리 학습되어 있으며, 상기 컴포넌트는, 상기 학습기에 대하여, 상기 제1 타이밍의 주사 횟수보다 적은 횟수의 주사에 의해 얻어지는 화상 신호를 입력하여, 상기 추정 화상을 출력하는 시스템을 제안한다.
상기 방법 등에 따르면, 쉬링크 등의 빔 조사에 기인하여 발생하는 사상(事象)의 화상에의 영향을 억제하면서, 적은 빔 조사량으로 화상을 추정할 수 있다.
도 1은 주사 전자 현미경의 개요를 나타내는 도면.
도 2는 화상 추정 시스템(데이터 처리 시스템)의 개요를 나타내는 도면.
도 3은 복수 회의 2차원 주사에 의해 얻어지는 화상 데이터를 이용하여, 학습기를 학습시키는 공정을 나타내는 플로우 차트.
도 4는 학습된 학습기를 이용하여, 화상 추정을 행하는 공정을 나타내는 플로우 차트.
도 5는 기계 학습의 대상이 되는 화상의 취득 타이밍을 나타내는 도면.
도 6은 기계 학습의 대상이 되는 화상의 취득 타이밍을 나타내는 도면.
도 7은 학습기를 포함하는 컴퓨터 시스템의 일례를 나타내는 도면.
도 8은 화상 생성 툴을 포함하는 화상 추정 시스템의 일례를 나타내는 도면.
도 9는 학습기의 학습 조건을 설정하는 GUI(Graphical User Interface) 화면의 일례를 나타내는 도면.
이하에, 예를 들면, 하전 입자선 장치를 이용하여, 시료에 다수(m) 회의 빔 주사(다프레임 주사) 후에, 소수(n) 회(＜m)의 빔 주사(소(少)프레임 주사)를 행하고, 다프레임 주사에 의해 생성되는 화상과, 소프레임 주사에 의해 생성되는 화상을 교사 데이터로 해서, 학습기를 학습시키고, 당해 학습된 학습기를 이용하여 추정 화상을 생성하는 방법, 비일시적 컴퓨터 가독 매체, 및 시스템 등에 대해서 설명한다.
주사 전자 현미경(Scanning Electron Microscope: SEM)으로 대표되는 하전 입자선 장치는, 시료에 대한 전자 빔 등의 하전 입자선의 주사에 의해 얻어지는 하전 입자(이차 전자 등)를 검출하고, 화상을 형성하는 장치이다.
스테이지라는 시료대에 시료를 올려, 스테이지 이동과의 하전 입자의 편향에 의해, 시료의 원하는 위치를 검사할 수 있다. 특히 반도체를 측정, 검사하는 SEM은, 반도체 디바이스 상의 원하는 위치에 존재하는 회로 패턴을 측정하기 위해, 레시피라고 불리는 장치의 동작 조건을 기억한 프로그램이 미리 작성되고, 당해 레시피로 설정한 조건에 의거하여, 측정, 검사가 실행된다. 하전 입자선 장치는 높은 배율과 높은 계측 재현성이 있어, 단순한 측장이나 피치 측정뿐만 아니라, 화상에 찍혀 있는 패턴의 완성도를 평가하는 지표가 제안되는 등, 새로운 용도, 용건이 발생하고 있다. 또한, 미세화가 진행되어, 보다 광(廣)영역을 다점 계측하는 니즈가 높아지고 있다.
주사 전자 현미경에는, 시료 상에서 빔을 2차원 주사하기 위한 편향기가 마련되어 있으며, 또한, 복수 회의 2차원 주사에 의해 얻어지는 화상 데이터를 적산하는 화상 처리 시스템이 마련되어 있다. 다프레임 주사에 의해 얻어지는 화상 데이터를 적산함으로써, 소프레임 주사에 의해 얻어지는 적산 화상에 비해, 상대적으로 노이즈가 억제된 고(高)SN비의 화상을 생성할 수 있다.
한편, 프레임 수가 많아질수록, 주사에 요하는 시간이 증대한다. 예를 들면, 반도체 웨이퍼 상에 형성된 다수의 패턴의 계측이나 검사를 행할 경우, 그 계측점 수에 비례하여 주사 시간이 증대하게 된다. 또한, 패턴의 종류에 따라서는, 빔 조사에 의해, 쉬링크하거나 대전하는 것이 있어, 시료에의 영향이라는 관점에서 보면, 프레임 수는 적은 편이 좋다.
주로, 반도체의 계측, 검사 분야에서는, 패턴의 미세화가 진행된 결과, 보다 광영역을 다점 계측하는 니즈가 높아지고 있다. 고정밀도 계측을 행하기 위해서는 다프레임 화상이 적합하지만, 상술한 바와 같이 스루풋의 저하나, 쉬링크의 영향이 크다. 스루풋 저하시키지 않으며, 또한 쉬링크 등을 억제할 수 있는 다프레임 화상을 취득할 수 있으면, 고속, 고정밀도의 계측이나 검사가 가능해진다.
이하에 설명하는 실시예에서는, 주로, 다프레임 화상 생성용 빔 주사 후에, 소프레임 화상 생성용 빔 주사를 행함으로써, 학습기를 학습시키는 교사 데이터를 취득하고, 당해 교사 데이터를 이용하여 학습기를 학습시키고, 당해 학습기를 이용하여, 소프레임 화상으로부터 다프레임 화상에 상당하는 화상을 추정하는 방법 등에 대해서 설명한다.
상술한 바와 같은 교사 데이터에 포함되는 다프레임 화상과 소프레임 화상은, 빔 주사에 기인하는 쉬링크의 영향이 동등하다고 간주할 수 있기 때문에, 다프레임 화상을 정해(正解) 화상(CNN(Convolutional Neural Network)이나 DNN(Deep Neural Network) 등의 출력), 소프레임 화상을 원(元)화상(CNN이나 DNN 등의 입력)으로 한 기계 학습을 행한다. 학습이 실시된 학습기에 의하면, 소프레임 화상으로부터 다프레임 주사에 의해 얻어지는 화상을 추정할 수 있다.
다프레임에서의 촬상 후에 소프레임의 촬상을 행하고, 다프레임 화상을 정해 화상, 소프레임 화상을 원화상으로 해서 기계 학습을 행함으로써, 스루풋 저하를 억제하면서, 고정밀도 계측과 검사를 행할 수 있다.
[실시예]
이하, 도면을 이용하여, 소프레임 화상으로부터 다프레임 화상을 추정하는 방법, 비일시적 컴퓨터 가독 매체, 및 시스템에 대해서 설명한다.
도 1은, 하전 입자선 장치의 구성예를 나타내는 도면이다. 도 1에 예시하는 바와 같이, 하전 입자선 장치(100)는, 크게 나누면 하전 입자 광학계 장치(10)와, 제어 컴퓨터(20)를 포함하고 있다. 하전 입자 광학계 장치(10)는, 하전 입자원(1), 집속(集束) 렌즈(3), 편향기(4), 대물 렌즈(5), 이차 전자 검출기(6) 등을 포함하고 있다.
하전 입자원(1)으로부터 방출된 하전 입자 빔(2)을, 집속 렌즈(3)로 집속시키고, 또한 편향기(4)로 주사, 편향시키고, 대물 렌즈(5)로 시료(8)의 표면에 집속시킨다. 시료(8)는, 시료 스테이지(7) 상에 탑재되어 있다.
편향기(4)에 의한 하전 입자 빔(2)의 주사에 의해, 시료로부터 이차 전자(9)나 후방 산란 전자가 방출되고, 이들 전자는 이차 전자 검출기(6)(혹은 도시하지 않은 후방 산란 전자 검출기)에 의해 검출된다.
그리고, 이차 전자 검출기(6)에 의해 검출된 이차 전자(9)는, 이차 전자 검출기(6) 내에 마련된 신틸레이터에 의해 광으로 변환되고, 라이트 가이드를 통해서 광전자 증배관으로 인도되고, 거기에서 광의 강도에 따른 광전자로 변환된 후, 다이노드에 충돌한다. 다이노드는 이차 전자 방출 효율이 높은 물질이 도포(塗布)된 전극으로, 이차 전자 신호의 증폭이 가능하다. 증폭된 신호는, 신호 전류(검출 신호)로서 취출(取出)된다. 또한, 검출 신호는, 도시하지 않은 증폭기, A／D(Analog to Digital) 변환기 등을 통해 화상 처리 장치(22)로 송신된다. 화상 처리 장치(22)는, 이차 전자 검출기(6)로부터의 검출 신호와 편향기(4)의 주사 제어 신호에 의거하여, 시료(8) 표면의 이차 전자(9)에 의거하는 화상을, 관찰 화상으로서 생성함과 함께, 생성된 관찰 화상을 표시 장치(23)에 표시한다.
제어 컴퓨터(20)는, 시료(8)의 패턴 설계에 대한 설계 데이터(21)(예를 들면 CAD 데이터나 설계 데이터에 의거하여 생성되는 레이아웃 데이터)를 포함하는 정보를 기억한 기억 장치를 가짐과 함께, 화상 처리 장치(22), 표시 장치(23), 키보드, 마우스 등 입력 장치(24)에 접속되고, 또한, 도시하지 않은 제어 장치를 통해 하전 입자 광학계 장치(10)에 접속되어 있다.
이때, 제어 컴퓨터(20)는, 입력 장치(24)를 통해 유저가 입력하는 관찰 화상 취득을 위한 다양한 정보(관찰 영역, 배율, 명도 등)를 취득하여, 그 정보에 의거하여, 상기한 도시하지 않은 제어 장치를 통해, 하전 입자 광학계 장치(10) 내의 하전 입자원(1), 집속 렌즈(3), 편향기(4), 대물 렌즈(5), 시료 스테이지(7) 등의 동작을 제어한다. 또한, 제어 컴퓨터(20)는, 화상 처리 장치(22)에 의해 생성된 관찰 화상에 대해, 추가로 처리를 더하여, 보다 고도의 관찰, 측장, 검사를 위한 화상을 생성하고, 그 결과를 표시 장치(23)에 표시한다.
화상 처리 장치(22)에서는, 복수의 주사에 의해 얻어진 화상 신호의 적산을 행하여, 적산 화상을 생성하고, 그 적산 화상을, 표시 장치(23)에 표시한다.
도 2는 하전 입자선 장치(100)(화상 생성 툴)와, 데이터 처리 시스템(101)을 포함하는 시스템예를 나타내는 도면이다. 하전 입자선 장치(100)와, 데이터 처리 시스템(101)은 예를 들면 LAN으로 접속된다. 데이터 처리 시스템(101)은, 기계 학습부(102)와 화상 추정부(103)를 포함하고 있다. 하전 입자선 장치(100)로부터 화상 파일(104)이 데이터 처리 시스템(101)에 전송되는 구조로 한다. 복수대의 하전 입자선 장치(100)와, 데이터 처리 시스템(101)을 접속하도록 해도 된다. 기계 학습부(102)는, 데이터 처리 시스템(101)에 기계 학습 데이터(105)를 축적하고, 화상 추정부(103)는 기계 학습 데이터(105)를 참조하도록 구성되어 있다.
하전 입자선 장치(100)와 기계 학습부(102)에서 실행하는 학습기(학습 모델)의 학습 공정을, 도 3에 예시하는 플로우 차트를 이용하여 설명한다.
우선, 전자 현미경의 시료실(진공 챔버)에 시료 도입(S101)하고, 소정의 패턴에 시야 맞춤(S102)을 행하고, 프레임 수 f1로 빔 주사(S103)하여 프레임 수 f1의 화상 형성(S104)을 행한다. 복수 회(복수 프레임)의 주사에 의해 얻어진 화상 신호를 적산하여, 적산 화상을 생성한다. 여기에서 얻어지는 것이 다프레임 화상이다.
다음으로 프레임 수 f2(f1＞f2)로 빔 주사(S105)하고, 프레임 수 f2의 화상 형성(S106)을 행한다. 여기에서는 (S103)에서의 프레임 수보다, 빔 주사 수를 적게 한다. 여기에서 얻어지는 것이 소프레임 화상이다.
데이터 처리 시스템(101)에 포함되는 기계 학습부(102)는, 하전 입자선 장치(100)로부터 송신되는, 2종류의 주사에 의거하여 얻어지는 화상 신호를 각각 합성한 프레임 수 f1와 f2의 화상을 수신한다. 기계 학습부(102)는 프레임 수 f1의 화상을 정해 화상(출력), 프레임 수 f2의 화상을 원화상(입력)으로 해서 기계 학습(S108)을 행한다. 이 학습 결과는 기계 학습 데이터(105)에 축적된다. 하전 입자선 장치(100)로부터 프레임 수 f1와 f2의 화상을 송신(S107)하는 방법에 특별히 제한은 없고, 기존의 각종 송신 기술의 적용이 가능하다. 프레임 수 f1와 f2의 화상 데이터의 세트는, 교사 데이터로서 소정의 기억 매체에 기억되고, 학습기의 학습에 제공된다.
다음으로, 상술한 바와 같은 학습이 실시된 학습기를 이용한 화상 추정 공정을, 도 4에 예시하는 플로우 차트를 이용하여 설명한다. 하전 입자선 장치(100)의 시료실 내에, 평가 대상이 되는 시료를 도입한 후, 시료 스테이지(7)나 시야 이동용 편향기를 이용하여, 소정의 대상 패턴에 시야(전자 빔의 주사 영역)를 위치 부여하고(S201), 프레임 수 f2로 빔 주사를 행함으로써, 프레임 수 f2의 화상을 생성한다(프레임 수가 1보다 클 경우에는 적산 화상을 생성)(S202, 203).
하전 입자선 장치(100)는, 프레임 수 f2의 주사에 의해 얻어진 화상 데이터를, 화상 추정부(103)로 송신한다(S204). 프레임 수 f2의 화상은, 프레임 수 f1의 화상에 비해, 상대적으로 소프레임 화상이다. 이 소프레임 화상을 원화상(입력)으로 한다. 화상 추정부(103)에서는, 입력된 원화상으로부터 기계 학습 데이터(105)를 이용하여, 다프레임(f1) 화상을 추정한다(S205). 이 추정 화상이, 본래, 많은 프레임 화상을 적산하여 얻어지는 다프레임 화상에 상당한다.
입력 화상이 1 이상의 적은 프레임 화상이었다고 해도, 다프레임의 적산 화상을 이용한 계측, 검사와 동등한 정밀도로 계측·검사를 행할 수 있다.
또, 교사 데이터(입력 화상과 출력 화상의 데이터 세트)를 생성할 때에, 빔 조사에 기인하는 쉬링크나 대전이 없는 타이밍에서의 주사에 의거하여, 화상을 생성하는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 쉬링크가 발생하는 촬상의 초기 단계와, 빔 조사에 의해 대전이 축적되고, 그 영향이 현저해진다고 생각되는 촬상의 최후 단계 이외의 촬상 단계에서 얻어지는 화상 신호로부터, 교사 데이터를 생성하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들면 전(全) 주사 중에서, 최초의 o 프레임(o는 1 이상의 정수)의 주사에 의해 얻어지는 화상 신호를 포함하지 않고(제외하고) 적산 화상을 생성하는 것을 생각할 수 있다. 또한, 전 주사 횟수의 최후 p 프레임(p는 1 이상의 정수)의 주사에 의해 얻어지는 화상 신호를 포함하지 않고 적산 화상을 생성하는 것을 생각할 수 있다.
도 5는, 촬상 횟수(촬상의 순번: X축)와, 패턴의 치수값(CD값: Y축)과의 관계를 나타내는 도면이다. 촬상 횟수란 1 프레임 이상의 주사에 의거하여 화상을 생성하는 횟수이다. 도시하는 바와 같이, 동일 개소에서 촬상을 반복하면 촬상 초기에는 전자선 조사에 의한 패턴 쉬링크가 발생하여, 패턴의 치수가 서서히 작아진다(쉬링크 발생 기간(202)). 그 후, 쉬링크는 진정되지만, 촬상 횟수가 많아지고, 축적되는 대전이 커지면, 그 영향으로 빔이 편향되어, 치수값이 변동한다(대전의 영향이 현저해지는 기간(203)).
그래서, 기계 학습 대상 기간(204)을, 교사 데이터를 생성하기 위한 주사 기간으로 함으로써, 쉬링크나 대전의 영향을 고려하지 않고, 학습용 데이터를 취득하는 것이 가능해진다.
도 6은 적산 대상이 되는 프레임 수와 CD값의 관계를 나타내는 도면이다. 도 6에 예시하는 바와 같이, 초기 프레임(212)에서는 CD값의 변동이 크므로, CD값의 변동이 어느 정도 완화한 중간 프레임(213)의 주사에 의해 얻어지는 화상 신호로부터 정해 화상을 생성하도록 하면 된다. CD값의 변동을 허용할 수 있는 범위에서, 정해 화상 생성용의 범위를 넓히도록 해도 된다.
도 7은, 얻어진 정보로부터 학습 모델을 생성하고, 당해 학습 모델을 이용하여 시뮬레이션 출력(예를 들면 의사(疑似) 화상)을 발생하는 컴퓨터 시스템의 일례를 나타내는 도면이다. 또한, 컴퓨터 시스템(20)은, 학습 모델에 대하여 소프레임 화상을 입력함으로써, 다프레임 화상을 출력한다. 학습기로서 기능하는 컴퓨터 시스템(20)은, 미리 학습용 소프레임 화상(프레임 수 f2)과 학습용 다프레임 화상(프레임 수 f1(＞f2))의 세트(교사 데이터)로부터, 학습 모델을 생성하는 학습부(701)와, 학습 모델을 이용하여, 입력된 소프레임 화상으로부터, 다프레임 화상에 상당하는 화상을 추정하는 추정부(702)를 포함하고 있다.
학습부(701)는, 소정의 기억 매체에 기억, 혹은 주사 전자 현미경 등으로부터 출력되는 소프레임 화상(예를 들면 프레임 수 f2)과 같은 제1 데이터와, 다프레임 화상(예를 들면 프레임 수 f1(＞f2))과 같은 제2 데이터로부터, 교사 데이터가 되는 데이터 세트를 생성하고, 당해 데이터 세트에 의거하여 학습 모델을 생성한다. 추정부(702)는, 학습부(701)에서 생성된 학습 모델을 이용하여, 외부로부터 입력되는 입력 화상(소프레임 화상)으로부터, 다프레임 화상을 추정한다.
도 8은, 도 7에 예시하는 컴퓨터 시스템을 구비한 화상 생성 시스템의 일례를 나타내는 도면이다. 도 8에 예시하는 시스템에는, 컴퓨터 시스템(20)과, 버스, 혹은 네트워크를 통해 접속되는 화상 생성 툴(100)(예를 들면 주사 전자 현미경)과, 반도체 디바이스 등의 설계 데이터가 기억되어 있는 설계 데이터 기억 매체(21)가 포함되어 있다. 컴퓨터 시스템(20)은, 1 이상의 컴퓨터 서브 시스템에 의해 구성되어 있다.
또, 도 8에 예시하는 바와 같이, 컴퓨터 시스템(20)에는, 컴퓨터 가독 매체(802), 당해 컴퓨터 가독 매체(802)에 기억되어 있는 각 컴포넌트를 실행하는 처리 유닛(801), 및 화상 생성에 필요한 조건이나 학습 모델의 취득 조건을 입력하는 입출력 장치(24)가 포함되어 있다.
컴퓨터 가독 매체(802)에는, 예를 들면 입출력 장치(24)로부터 입력되는 화상 생성 조건(빔 조사 개소의 좌표 정보, 전자 빔의 조사 조건 등) 등에 의거하여, 화상 생성 툴(100)을 자동적으로 동작시키는 동작 프로그램(레시피)을 생성하는 레시피 생성 컴포넌트(803), 상술한 학습 모델을 생성하는 모델 생성 컴포넌트(804), 및 생성된 모델을 이용하여 화상을 추정하는 추정 컴포넌트(805)가 기억되어 있다. 레시피 생성 컴포넌트(803)는, 예를 들면 입출력 장치(24)의 표시 장치에 표시된 GUI 화면 등으로부터 입력되는 화상 생성 조건에 의거하여, 레시피를 생성한다.
도 9는, 입출력 장치(25)의 표시 화면에 표시되는 GUI 화면의 일례를 나타내는 도면이다. 도 9에 예시하는 GUI 화면은, 학습 모델(학습 모델을 생성하기 위한 교사 데이터)을 생성하기 위한 화상 취득 조건을 설정하도록 구성되어 있다. GUI 화면상에는, 화상 생성의 대상이 되는 패턴(타겟)명, 및 당해 패턴의 좌표를 설정하는 설정 윈도우(901, 902)가 마련되어 있다. 레시피 생성 컴포넌트(803)는, 설정된 패턴명에 대응하는 좌표를 설계 데이터 기억 매체(21)로부터 판독하고, 화상 생성 대상이 되는 패턴에 화상 생성 툴(100)의 시야가 위치 부여되는 스테이지 등의 동작 조건을 설정한다. 또한, 설정 윈도우(902)로부터 입력되는 좌표 데이터에 의거하여, 스테이지 등의 동작 조건을 설정하도록 해도 된다.
설정 윈도우(903, 904, 905)는 각각 전자 현미경의 시야 사이즈(주사 영역의 크기), 빔의 가속 전압, 및 빔 전류를 설정하기 위해 마련되어 있다. 레시피 생성 컴포넌트(803)는, 이들 설정에 의거하여, 레시피를 생성하고, 화상 생성 툴(100)에 마련된 제어 장치는, 레시피에 설정된 빔 조건으로 빔을 주사하도록, 주사 전자 현미경 본체를 제어한다.
또한, 설정 윈도우(906)는, 프레임 수를 설정하기 위해 마련되어 있다. 프레임 수란 설정된 시야를 주사하는 횟수이며, 도 9에 예시하는 바와 같이, 프레임 수가 128로 설정되어 있을 경우에는, 동일한 시야에 128회의 2차원 주사가 행해진다. 또, 프레임 수는 설정된 시야에 대한 빔의 조사량에 비례하는 값이며, 프레임 수를 대신하여, 당해 설정란에 조사량에 따라 변화하는 다른 파라미터(예를 들면 조사 시간, 도즈량, 촬상 횟수)를 설정하도록 해도 된다. 화상 생성 툴(100)은, 설정된 조사량에 따라 변화하는 파라미터에 의거하여, 시료에 대하여 빔을 조사한다.
설정 윈도우(907)는, 하전 입자선 장치에 내장된 검출기의 종류를 설정하기 위해 마련되어 있다. 화상 생성 툴(100)에는, 예를 들면 이차 전자(Secondary Electron: SE)를 검출하기 위한 이차 전자 검출기와, 후방 산란 전자(Backscattered Electron: BSE)를 검출하는 후방 산란 전자 검출기가 내장되어 있으며, 필요에 따라, 한쪽 혹은 양쪽의 검출기를 이용한 화상 생성을 행한다. 도 9의 예에서는, 후방 산란 전자 검출기가 선택되어 있으며, 후방 산란 전자의 검출에 의거하여, 기계 학습용 학습 데이터를 생성한다.
설정 윈도우(908, 909)는, 학습용 화상 데이터를 생성하는 프레임 수를 입력하기 위해 마련되어 있다. 화상 생성 툴(100)은, 설정 윈도우(908)에서 설정된 프레임 수(5 프레임)와 범위(124 프레임부터 128 프레임까지)에 의거하여, 5 프레임분의 화상 신호를 적산한 적산 화상을 생성하고, 소정의 기억 매체에 기억시킨다. 또한, 화상 생성 툴(100)은, 설정 윈도우(909)에서 설정된 프레임 수(124 프레임)와 범위(5 프레임부터 128 프레임까지)에 의거하여, 124 프레임분의 화상 신호를 적산한 적산 화상을 생성하고, 소정의 기억 매체에 기억시킨다.
또, 도 9의 GUI 화면에서는, 제1 타이밍의 주사(교사 데이터의 출력 화상을 취득하기 위한 주사)의 대상 프레임으로서, 5∼128 프레임이 선택되고, 제2 타이밍의 주사(교사 데이터의 입력 화상을 취득하기 위한 주사)의 대상 프레임으로서, 124∼128이 선택되어 있다. 컴퓨터 시스템(20)은, 이 2개의 설정에 의해 얻어진 화상의 데이터 세트를, 학습기의 교사 데이터로 해서, 학습 모델을 구축한다.
또, 데이터 세트를 취득하기 위한 조건 중 하나는, 출력 화상을 위한 프레임 수보다, 입력 화상을 위한 프레임 수쪽이 적은 것이다. 이것은, 소프레임의 주사에 의해 얻어지는 화상으로부터 다프레임의 주사에 의해 얻어지는 화상을 추정하기 위한 학습 모델을 구축하기 위함이다.
또한, 데이터 세트를 취득하기 위한 조건 중 가일층의 하나는, 출력 화상을 취득하기 위한 주사보다, 입력 화상을 취득하기 위한 주사를 후(後)에 하는 것, 및 출력 화상을 취득하기 위한 주사 내의 복수의 주사 후의 주사를, 입력 화상을 위한 주사로 하는 것의 적어도 한쪽을 포함하는 것이다.
「출력 화상을 취득하기 위한 주사보다, 입력 화상을 취득하기 위한 주사를 후에 한다」란, 예를 들면 총 프레임 수가 128일 경우, 출력 화상을 위한 프레임을 예를 들면 1∼124로 설정하고, 입력 화상을 위한 프레임을 125∼128로 설정할 경우가 포함된다. 또한, 「출력 화상을 취득하기 위한 주사 내의 복수의 주사 후의 주사를, 입력 화상을 위한 주사로 한다」란, 도 9의 GUI 화면에서 설정되어 있는 바와 같이, 출력 화상을 위한 프레임이 5∼128로 설정되어 있을 경우, 5∼128 프레임 내의 124∼128 프레임(5∼123 프레임의 주사 후의 주사)을, 입력 화상을 위한 주사로 하는 것을 포함하고 있다.
입력 화상 취득을 위한 주사를, 출력 화상 취득을 위한 주사 후, 혹은 출력 화상 취득을 위한 주사의 후반으로 하는 것은, 빔 조사에 기인하는 패턴의 쉬링크 상태를, 출력 화상과 입력 화상 사이에서 실질적으로 일치시키기 위함이다. 입력 화상에 비해 상대적으로 다프레임 주사를 행하는 출력 화상의 주사에 의해, 쉬링크를 발생시킨 상태에서, 소프레임 주사에 의거하는 화상 형성을 행함으로써, 쉬링크의 정도가 실질적으로 같은 입력 화상과 출력 화상을 형성하는 것이 가능해진다.
또, 도 9에 예시하는 바와 같은 GUI 화면상에서, 상기 조건과는 다른 설정이 되었을 때에, 그 취지를 경고하거나, 혹은 상기 조건에 적합하지 않는 설정을 금지하도록 해도 된다.
화상 생성 툴(100)은, 선택되지 않았던 프레임의 화상 신호를 포함하지 않고 적산 화상을 생성하여, 소정의 기억 매체에 기억시키고, 컴퓨터 시스템(20)은, 기억 매체에 기억된 화상으로부터 학습기를 학습시키기 위한 교사 데이터를 생성한다. 구체적으로는 컴퓨터 시스템(20)은, 5 프레임의 적산 화상을 입력, 124 프레임의 적산 화상을 출력으로 하는 데이터 세트를 교사 데이터로 해서 학습기를 학습시킨다.
이상과 같이, 복수 회의 빔의 2차원 주사를 행하는 화상 생성 툴과, 화상 세트를 포함하는 교사 데이터에 의해 학습된 학습기를 갖는 컴퓨터 시스템을 포함하는 시스템으로서, 화상 생성 툴은, 복수의 주사에 의해 얻어진 화상 신호 중, 제1 타이밍의 복수의 주사에 의거하여 취득된 화상 신호를 적산하여 제1 화상을 생성하고, 제1 타이밍보다 후의 주사, 및 당해 제1 타이밍 내의 복수의 주사 후의 주사의 적어도 한쪽의 주사에 의거하여 취득된 화상 신호로부터 제2 화상을 생성하고, 학습기는, 제1 화상과 제2 화상을 교사 데이터로 해서 학습되어 있는 시스템에 의하면, 소프레임 화상으로부터 다프레임 화상을 재현하는 것이 가능해진다.
또한, 제1 타이밍보다 제2 타이밍의 주사 횟수를 적게 함으로써, 소프레임 주사에서 얻어진 적산 화상으로부터, 다프레임 적산 화상을 재현하는 것이 가능해진다.
1: 하전 입자원 2: 하전 입자 빔
3: 집속 렌즈 4: 편향기
5: 대물 렌즈 6: 이차 전자 검출기
7: 시료 스테이지 8: 시료
9: 이차 전자 10: 하전 입자 광학계 장치
20: 제어 컴퓨터 21: 설계 데이터
22: 화상 처리 장치 23: 표시 장치
24: 입력 장치(키보드, 마우스 등) 100: 하전 입자선 장치
101: 데이터 처리 시스템 102: 기계 학습부
103: 화상 추정부 104: 화상 파일
105: 기계 학습 데이터

Claims (9)

  1. 빔 주사에 의해 얻어진 화상 신호를 적산(積算)하여, 적산 화상을 생성하는 화상 생성 방법으로서,
    시료 상의 대상물에, 하전 입자선 장치 내에 구비된 편향기를 이용하여, 빔을 복수 회 2차원 주사하고,
    당해 복수 회의 2차원 주사에 의해 얻어지는 하전 입자를 하전 입자선 장치 내에 마련된 검출기에 의해 검출하고,
    당해 검출에 의거하여 생성되는 화상 신호 중, 상기 복수 회의 2차원 주사 내의 제1 타이밍의 복수의 주사에 의해 얻어진 화상 신호를 적산하여 제1 화상을 생성하고,
    상기 복수 회의 2차원 주사 내의 주사로서, 상기 제1 타이밍보다 후(後), 및 당해 제1 타이밍 내의 복수의 주사 후의 적어도 한쪽의 주사를 포함하고, 또한, 상기 제1 타이밍의 주사 횟수보다 적은 횟수의 주사에 의거하여 제2 화상을 생성하고,
    상기 제2 화상을 입력, 상기 제1 화상을 출력으로 하는 교사 데이터를 이용하여, 학습기를 학습시키고, 당해 학습된 학습기에, 상기 제1 타이밍의 주사 횟수보다 적은 횟수의 주사에 의해 얻어지는 화상 신호를 입력하여, 추정 화상을 출력하는 화상 생성 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수 회의 2차원 주사의 최초의 주사, 및 최후의 주사의 적어도 한쪽을 제외하고, 상기 제1 화상을 생성하는 화상 생성 방법.
  3. 하전 입자선 장치의 출력에 의거하여 화상을 생성하기 위한 컴퓨터 실시 방법을 실행하기 위해, 컴퓨터 시스템상에서 실행 가능한 프로그램 명령이 저장되어 있는 비일시적 컴퓨터 가독 매체로서,
    상기 컴퓨터 실시 방법은,
    시료 상의 대상물에, 상기 하전 입자선 장치 내에 구비된 편향기에 의해, 빔이 복수 회 2차원 주사되고, 당해 복수 회의 2차원 주사에 의해 얻어지는 하전 입자가 상기 하전 입자선 장치 내에 마련된 검출기에 의해 검출되고, 당해 검출에 의거하여 생성되는 화상 신호 중, 상기 복수 회의 2차원 주사 내의 제1 타이밍의 복수의 주사에 의해 얻어진 화상 신호의 적산에 의해 생성된 제1 화상을 접수하는 스텝과,
    상기 복수 회의 2차원 주사 내의 주사로서, 상기 제1 타이밍보다 후, 및 당해 제1 타이밍 내의 복수의 주사 후의 적어도 한쪽의 주사를 포함하고, 또한, 상기 제1 타이밍의 주사 횟수보다 적은 횟수의 주사에 의거하여 생성된 제2 화상을 접수하는 스텝과,
    상기 제2 화상을 입력, 상기 제1 화상을 출력으로 하는 교사 데이터를 이용하여, 학습기를 학습시키는 스텝과,
    당해 학습된 학습기에, 상기 제1 타이밍의 주사 횟수보다 적은 횟수의 주사에 의해 얻어지는 화상 신호를 입력하여, 추정 화상을 출력하는 스텝을 포함하고 있는 비일시적 컴퓨터 가독 매체.
  4. 하전 입자선 장치에 의해 얻어진 데이터로부터, 시료의 대상물의 화상을 생성하는 시스템으로서,
    상기 시스템은, 컴퓨터 시스템과, 상기 컴퓨터 시스템이 실행하는 컴포넌트를 포함하고,
    상기 컴퓨터 시스템은, 추정 화상을 출력하는 학습기를 구비하고,
    당해 학습기는, 상기 하전 입자선 장치에 의한 복수 회의 2차원 주사에 의해 얻어지는 화상 신호 중, 상기 복수 회의 2차원 주사 내의 제1 타이밍의 복수의 주사에 의해 얻어진 화상 신호를 적산한 제1 화상을 출력, 상기 복수 회의 2차원 주사 내의 주사로서, 상기 제1 타이밍보다 후, 및 당해 제1 타이밍 내의 복수의 주사 후의 적어도 한쪽의 주사를 포함하고, 또한, 상기 제1 타이밍의 주사 횟수보다 적은 횟수의 주사에 의거하여 얻어지는 제2 화상을 입력으로 하는 교사 데이터를 이용하여 미리 학습되어 있으며,
    상기 컴포넌트는, 상기 학습기에 대하여, 상기 제1 타이밍의 주사 횟수보다 적은 횟수의 주사에 의해 얻어지는 화상 신호를 입력하여, 상기 추정 화상을 출력하는 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 학습기를 학습시키는 조건을 입력하는 입력 장치를 구비하고, 당해 입력 장치는, 상기 제2 화상을 생성하기 위한 조건으로서, 상기 제1 타이밍보다 후의 주사, 및 상기 제1 타이밍의 주사 내의 복수의 주사 후의 주사의 적어도 한쪽의 주사의 입력이 가능하도록 구성되어 있는 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 화상과 상기 제2 화상은, 같은 패턴에 대한 빔 주사에 의거하여 얻어지는 화상 신호로부터 생성되는 시스템.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 학습기를 학습시키는 조건을 입력하는 입력 장치를 구비하고, 당해 입력 장치는, 상기 제2 화상을 생성하기 위한 조건으로서, 상기 제1 타이밍보다 후의 주사, 및 상기 제1 타이밍의 주사 내의 복수의 주사 후의 주사의 적어도 한쪽의 주사와는 다른 입력을 금지하도록 구성되어 있는 시스템.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제1 타이밍보다 후의 주사, 및 상기 제1 타이밍의 주사 내의 복수의 주사 후의 주사의 적어도 한쪽의 주사와는 다른 입력이, 상기 입력 장치로부터 설정된 때에, 경고하도록 구성되어 있는 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수 회의 2차원 주사의 최초의 n회의 주사(n: 1 이상의 정수), 및 최후의 m회의 주사(m: 1 이상의 정수)의 적어도 한쪽을 제외하고, 상기 제1 화상을 생성하는 화상 생성 방법.
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