KR920002370B1

KR920002370B1 - 화상형성방법

Info

Publication number: KR920002370B1
Application number: KR1019880013430A
Authority: KR
Inventors: 후미오 고마츠
Original assignee: 가부시키가이샤 도시바; 아오이 죠이치
Priority date: 1987-10-14
Filing date: 1988-10-14
Publication date: 1992-03-23
Also published as: DE3887810D1; JPH0550094B2; EP0312082A2; EP0312082A3; EP0312082B1; DE3887810T2; KR890007052A; US4894540A; JPH01102841A

Abstract

내용 없음.

Description

화상형성방법

제1도는 본 발명의 1실시예에 관한 화상형성방법의 순서를 나타낸 흐름도.

제2도는 본 발명의 1실시예에 관한 화상형성방법에서 화상주사의 방법을 나타낸 도면.

제3도는 본 발명의 1실시예에 관한 화상형성방법에서 단계(A)의 처리에 이용되는 메로리구성을 나타낸 도면.

제4도는 본 발명의 1실시예에 관한 화상형성방법에서 단계(A)인 가산 평균처리를 실시하기 전의 농도값에 대한 공간분포 주파수 스펙트럼을 나타낸 그래프.

제5도는 본 발명의 1실시예에 관한 화상형성방법에서 단계(A)인 가산 평균처리를 실시한 다음의 농도값에 대한 공간분포 주파수 스펙트럼을 나타낸 그래프

제6a도내지 제6e도는 본 발명의 1실시예에 관한 화상형성방법에서 단계(B)의 처리를 나타낸 도면.

제7도는 본 발명의 1실시예에 관한 화상형성방법에서 단계(B)의 공간필터처리를 실시하기 전후의 화소농도분포를 나타낸 그래프.

제8도는 본 발명의 1실시예에 관한 화상형성방법에서 각 단계의 화소농도분포를 나타낸 그래프.

제9도는 제8도에 도시된 그래프를 얻는데에 이용되는 대상물의 단면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 검사영역, 2 : 비임스폿,

P0∼P2 : 화소, F1∼F9 : 농도치.

[적용분야]

본 발명은 화상형성방법에 관한 것으로 특히 주사형 전자현미경을 이용해서 대상물에 비임을 조사한 다음 그 대상물로부터 방출되는 2차전자를 관측하여 화상을 형성시키도록 된 화상형성방법에 관한 것이다.

[종래의 기술 및 그 문제점]

반도체 집적회로의 패턴등을 측정하기 위해 주사형 전자현미경(Scanning Eletron Microscope; 이하 SEM으로 칭함)을 이용해서 패턴의 화상을 형성시킬 수 있는데, 이와같은 SEM을 이용한 측정에서는 여러 가지의 잡음(Noise)이 발생된다든지 형성되었던 화상에 잡음들이 실린다는 문제점등이 있다고 알려져 왔다. 즉 이러한 잡음들이 발생되는 첫번째 원인은 SEM의 1차비임이 갖는 분배잡음인데, 이는 음극으로부터 출력된 비임전류가 SEM의 경통(鏡筒)내를 주행한 다음 시료면에 도달하기 전에 도중의 조리개에 일정한 확립현상으로 포착되기 때문에 발생하는 잡음인 것이다. 또 두번째 발생원인으로서는 2차전자의 방출에 수반되는 잡음인데, 이는 2차전자의 방출이라는 물리현상이 원래 확립적현상이기 때문에 발생하는 잡음인 것이다. 그 이외의 발생원인으로서는 광전자증배관이라든지 아날로그/디지탈변환기로 이루어지는 측정시스템으로부터 발생하는 잡음인 것이다.

이상과 같은 잡음의 영향을 받지 않고 화상을 형성시키기 위한 종래 화상형성방법은 다음과 같은 방법 등으로 이루어지는데, 즉(1)저역필터에 의해 화상에 포함되어 있는 고주파잡음을 제거할 수 있고, (2)대상물에 대한 주사를 복수회 수행한 다음 그 적분치 또는 평균치를 이용할 수 있으며, (3)공간필터를 이용하여 평활화를 수행할 수 있고, (4)메디안(median)필터를 이용하여 일정영역내의 화소의 농도치의 중앙치를 이용할 수 있으며, (5)고속푸리에변환에 의해 화상의 주파수 해석을 수행할 수 있게 된다.

그러나 앞에서 설명한 종래의 각 화상형성방법은 다음과 같은 이유로 잡음을 충분히 제거시킨 화상을 형성시킬 수 없게 되는데, 즉(1)먼저 저역필터를 사용하는 화상형성방법에서는 컷오프주파수의 설정이 매우 곤란하게 된다는 문제가 있다. 즉 SEM화상에 발생하는 잡음의 주파수는 대상물에 따라 다르겠지만 반도체집적회로에서는 대상물이 수수로 되어 있으므로 이들 모두에 가장 적절한 컷오프주파수를 설정하게 된다는 것이 매우 곤라한하게 된다.

(2)적분치 또는 평균치를 이용하는 종래의 화상형성방법에서는 어떤 일정한 주파수의 잡음이 항상 발생되고 있도록 된 경우에 충분히 잡음을 제거할 수 없으며, (3)평활화를 수행하는 화상형성방법에서는 공간 필터의 필터매트릭스값의 선택방법에 따라 평활된 다음의 화상이 좌우되게 되어 정량적인 평가에 나쁜 영향을 미치게 된다는 문제가 있고 또 평활화에 따라 화상의 콘트래스트(contrast)가 저하하게 된다는 문제도 있게 되었고, (4)메디안필터를 이용하는 화상형성방법은 일반적으로 화상바깥둘레의 정보를 보존하기 위한 기술로서 이용할 수 있겠지만, SEM과 같이 비임지름과 거의 같은 정도의 크기정보가 잡음으로 혼재하는 화상형성 시스템에서는 충분한 효과를 얻을 수 없게 되었으며, (5)고속푸리에변환에 의하면 충분한 잡음대책을 수행할 수 있겠지만, 현재의 화상처리 프로세서에서는 푸리에변환을 수행하는 처리속도가 더욱 지연됨으로 실용상의 문제가 있게 되었다.

[발명의 목적]

이에 본 발명은 상기와 같은 사정을 감안해서 발명된 것으로, 잡음을 충분히 제거함으로서 선명한 화상을 얻을 수 있도록 된 화상형성방법을 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

[발명의 구성]

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 첫번째 화상형성방법은 대상물에 비임을 조사(照射)한 다음 비임조사부분의 화상에 대응한 농도치를 이 비임조사부분 중앙위치에 정의한 화소의 농도치로서 취입하도록 되므로 대상물의 검사영역내에서 비임을 주사해서 상기 검사 영역의 화상이 상기 비임지름보다 작은 피치로 배치되었던 화소의 집합으로서 얻어지는 제1단계와, 이 제1단계에서 얻어졌던 화상의 화소중 처리 대상으로 되는 화소 및 그 주변의 화소에 대해 상기 비임의 강도분포에 비례한 계수를 할당함으로서 각 화소가 갖는 농도치와 할당되어 졌던 계수를 각각 곱하여 얻어진 적(積)의 합계에 입각해서 상기 처리대상으로 되는 화소의 새로운 농도치를 결정하게 되는 처리가 필요한 전체의 화소에 대해 이루어지는 제2단계로 이루어져서 선명한 화상을 얻을 수 있도록 된 것을 그 특징으로 한다.

또 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 두번째 화상형성방법은, 상기 첫번째 화상형성방법의 제2단계에서 처리대상으로 되는 화소 및 그 주변에 화소에 대해 비임의 강도분포에 비례한 계수를 할당한 다음 또 처리대상으로 되는 화소에 대해 주사방향상에 있는 화소 이외의 주변화소에 대해 할당된 계수를 감소시키는 보정을 실시함으로써 보다 효율좋게 잡음을 제거할 수 있도록 된 것을 그 특징으로 한다.

또 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 세번째 화상형성방법은 대상물에 비임을 조사한 다음 비임조사부분의 화상에 대응한 농도치를 이 비임조사부분 중앙위치에 정의한 화소의 농도치로서 취입하도록 되므로 대상물의 검사영역내에서 비임을 주사해서 검사영역의 화상이 비임지름보다 작은 피치로 배치되었던 화소의 집합으로서 얻어지는 작업을 복수회 반복해서 이루어짐으로써 복수회의 주사에 있어 각각 대응하는 주사위치에 있는 화소에대해 취입되었던 복수농도치의 평균을 구한 다음 이 평균농도치를 갖는 화소의 집합으로서 상기 검사영역의 화상을 표현하는 제1단계와, 이 제1단계에서 얻어졌던 화상의 화소중 처리대상으로 되는 화소 및 그 주변의 화소에 대해 상기 비임의 강도분포에 비례한 계수를 할당함으로써 각 화소가 갖는 농도치와 할당되었던 계수를 각각 곱하여 얻어진 적의 합계에 입각해서 상기 처리대상으로 되는 화소의 새로운 농도치를 결정하게 된다는 처리가 필요한 전체의 화소에 대해 이루어지는 제2단계 및, 각 화소가 갖는 농도치가 소정의 범위내에 분포하도록 농도치를 선형변환시키는 제3단계로 이루어져서 선명한 화상을 얻을 수 있도록 된 것을 그 특징으로 한다.

작 용

이렇게 구성된 본 발명의 첫번째 화상형성방법에 의하면, 비임의 지름보다도 각 화소의 지름쪽이 작아진다는 조건하에 대상물의 주사가 이루어지는 시스템에서 이용될 수 있는 화상형성방법인바 이와같은 조건하에서는 비임이 한번에 복수의 화소영역을 조사할 수 있다. 여기서 비임주사로 얻어졌던 각 화소의 농도치를 그 주변화소의 농도치에 입각해서 수정함으로써 선명한 화상형성을 이룰 수 있다는 것이 발명의 요지이다. 그리고, 이 수정은 각 주변화소에 대해 중첩이 된 다음 이루어지게 되고, 이 중첩은 비임의 강도분포에 따라 결정되게 된다. 이와같은 주변화소의 농도치에 따른 수정으로 잡음성분을 제거시킨 선명한 화상을 형성시킬 수 있게 된다.

또 본 발명의 두번째 화상형성방법에 의하면, 상기 첫번째 화상형성방법에 있어 중첩을 비임의 강도분포 뿐만 아니라 비임의 주사방향도 고려해서 결정하는 점이 특징인데, 이는 비임의 주사방향상에 없는 주변화소에 대해서는 겹칩이 낮이지도록 한다면 보다 양호한 결과가 얻어진다는 것을 실험적으로 확인될 수 있는데 기초로 한다.

또 본 발명의 세번째 화상형성방법에 의하면, 3가지의 화상처리단계로 이루어지는데, 즉 가산평균처리와 공간필터처리 및 선형화상강조처리의 3단계로 이루어짐으로써 여기서 가산평균처리단계는 복수회의 주사에 의해 얻어졌던 농도치의 평균을 구한 다음 이평균치를 각 화소의 농도치로 하는 처리단계이고, 공간필터 처리단계는 상기 첫번째 및 두번째 화상형성방법의 요지로 되는 주변화소농도에 의한 수정처리단계이며, 선형화상 강조처리단계는 각 화소가 갖는 농도치가 소정의 범위내에 분포하도록 농도치를 선형변환하는 처리단계인 것이다. 따라서 이 3가지의 화상 처리단계를 수행함으로 잡음을 효율적으로 제거할 수 있어서 콘트래스트의 높은 선명한 화상을 형성시킬 수가 있게 된다.

[실시예]

이하 예시도면에 의거하여 본 발명의 1실시예를 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명의 1실시예에 관한 화상형성방법의 순서를 나타낸 흐름도로서, 이 흐름도에 나타낸 바와 같이 본 실시예는 제1단계인 가산평균 처리단계(A)와 제2단계인 공간필터 처리단계(B) 및 제3단계인 선형화상 강조처리단계(C)라는 3가지의 처리단계로 이루어져 본 발명인 세번째 화상형성방법의 1형태에 해당되는 것이다.

그리고 본 발명의 첫번째 및 두번째 화상형성방법은 상기 3가지의 화상처리단계중 공간필터처리단계(B)에 관한 것이다.

이하 상기 3가지의 화상처리단계를 SEM을 써서 이루어지는 실시예에 대해 각각 차례대로 설명한다.

(제1단계)

제1단계인 가산평균 처리단계(A)는 대상물을 비임으로 주사하는 것으로부터 시작하게 되는데 제2a도 및 제2b도는 이 비임주사를 나타낸 도면으로써 제2a도에 나타낸 바와같이 대상물의 검사영역(1)을 SEM의 1차 전자 비임이 도면에 나타낸 화살표 방향으로 주사되어 간다. 그때 주사방향이 도면의 수평방향이므로 이하 설명에서는 이상과 같이 항상 도면의 수평방향을 주사방향으로 한다. 즉 1행째의 주사가 왼쪽으로부터 오른쪽으로 종료하게 되면 2행째의 주사도 마찬가지로 이루어지게 되고, 이하 전체의 행에 대해서도 마찬가지의 주사가 이루어져가게 된다. 여기서 1차전자비임의 조사에 의해 대상물로부터 2차전자가 방출되지만 이 2차전자량을 일정한 샘플링 주기로 관측하면 제2b도에 나타낸 바와같이 이 샘플링 주기에서 배열되었던 화소를 정의할 수 있어 각 샘플링시에 관측되었던 2차전자량이 그 화소의 농도치로 된다. 이와같이 1회의 주사에 의해 m×n의 2차원매트릭스 형상으로 배열되었던 화소의 집합으로 되는 화상이 얻어지게 된다.

본 실시예에서는 이와같은 화상을 기억하는 메모리로서 제3도에 나타낸 바와같이 M1∼M6 까지인 6개의 메모리가 준비되어 있다. 여기서 어느쪽의 메모리도 제2b도에 도시되었던 화소의 배열에 대응하는 m×n의 2차원매트릭스 형상으로 배열되었던 메모리셀을 갖고, 본 실시예인 경우 각 메모리셀은 8비트의 기억용량을 갖는다. 따라서 각 화소의 농도치의 0∼255까지의 디지털량으로 표현되어 각 메모리셀에 기억시킬 수 있게 된다.

제1도에 도시된 흐름도에 있어서 먼저 단계 S1에서 메모리(M1)에 대해 화상입력이 이루어지는데, 즉 검사영역(1)을 완전히 주사하면 제2b도에 나타낸 바와같은 전체 화소의 농도치를 메모리(M1)에 입력하게 되는 작업인 것이다. 이와같은 작업은 SEM으로부터의 출력신호를 아날로그/디지탈변환시킨 디지털값을 메모리(M1)의 소정어드레스에 기록하면 된다. 그리고 이 실시예에서는 SEM의 주사에 의해 직접 얻어졌던 데이터는 항상 메모리(M1)에 입력되게 된다.

이와같이 1회째의 주사가 종료되면 단계 S2에서 메모리(M2)의 내용을 그대로 메모리(M2)에 복사한 다음, 단계 단계 S1과 마찬가지의 작업으로 2회째의 주사를 수행하여 그 결과를 메모리(M1)에 입력한다. 그리고 단계 S3에서는 메모리(M1)(M2)의 내용을 가산하여 그합을 메모리(M3)에 입력하게 되는데, 이 경우 상기 메모리(M1)내의 임의 메모리셀내의 데이터와 상기 메모리(M2)내의 이에 대응하는 메모리셀내의 데이터가 가산됨으로 메모리(M3) 내의 이에 대응하는 메모리셀에 가산결과가 축적되게 된다.

또 이 가산결과가 메모리(M3)내에 오버플로우(overflow)된 경우에는 메모리 (M4)내 대응하는 메모리셀내의 데이터가 1만큼 증가하게 되고, 또 상기 메모리(M4)가 오버플로우된 경우에는 메모리(M5)내 대응하는 메모리셀내의 데이터도 1만큼 증가하게 된다. 이를테면 상기 메모리(M4)는 메모리(M3)의 상위자리에 해당하고, 상기 메모리(M5)는 메모리(M4)의 다음 상위자리에 해당한 것이다. 이와같이 해서 24비트까지의 적산치를 보존할 수 있게 된다.

이와같이 단계 S3에 의한 가산이 종료되면 단계 S4에서 소정횟수의 가산이 이루어지는지를 판단하게 된다. 그때 가산횟수를 크게 설정하는 만큼 신뢰할만한 평균치가 얻어지겠지만, 1회의 가산을 수행하는 것으로 대상물의 주사를 반복하면 안되기 때문에 실제의 측정에 맞는 가산횟수를 설정할 필요가 있게 된다.

상기 가산횟수가 소정횟수에 도달하지 않으면 단계 S5에서 메모리(M3)의 내용을 그대로 메모리(M2)에 복사하게 된다. 그리고 단계 S6에서 메모리(M1)로 화상을 입력하게 되는데 이 단계 S6에서의 화상입력은 단계 S1 및 단계 S2의 화상입력과 완전히 같으므로 검사영역(1)을 주사하여 얻어졌던 화소의 농도데이터를 메모리(M1)에 입력하는 작업으로 된다. 이 3회째의 주사가 종료되면 다시 단계 S3에서 메모리(M1)(M2)의 내용이 가산됨으로 그 결과가 메모리(M3)에 입력되게 된다.

이하 단계 S4,S5,S6,S3라는 루우프처리가 소정횟수로 반복되게 된다. 결국 검사영역(1)이 복수회 주사되어 주사결과가 실시간으로 적산되고, 그 적산결과가 메모리(M3-M5)에 보존되게 된다. 그 다음 단계 S7에서 각 화소농도의 적산치가 적산횟수로 나누어져 평균 농도치가 메모리(M6)에 출력된다. 따라서 이 가산평균 처리단계(A)에 의한 최종적인 출력화상은 메모리(M6)에서 얻어지게 된다.

이와같은 가산평균처리를 실시함에 따라 SEM고유의 고주파 잡음성분을 제거할 수 있고, 그 결과를 제4도 및 제5도에 도시해 놓는다. 먼저 제4a도는 주사에 의해 얻어졌던 화상(제2b도에해당)의 주사방향(제2도의 가로방향)에 관한 농도치의 공간분포 주파수 스펙트럼을 나타낸 도면이고, 제4b도는 주사방향에 직각인 방향(제2도의 세로방향)에 관한 주파수 스펙트럼을 나타낸 도면이다. 제4도에서 가로축은 주파수를 0을 중심으로 하여 오른쪽을 +로 나타내면서 왼쪽을 -로 나타내고, 또 세로축은 각 주파수성분의 강도치를 나타낸다. 상기 어느쪽도 중앙부에 직류성분을 표시하는 피크가 있어 그 양 옆으로 고주파성분(잡음성분)이 존재하게 된다. 이에 대해 제5a도 및 제5b도는 8회의 회상주사에 입력해서 가산평균 처리를 이룬 다음의 화상에 대한 것으로 각각 주사방향 및 이에 직각인 방향에 관한 주파수 스펙트럼을 나타낸 것이다. 따라서 제4도와 제5도를 비교하면 가산평균처리에 의해 어느정도 잡음이 제거되고 있는 것을 알 수 있게 된다.

(제2단계)

제2단계인 공간필터 처리단계(B)는 제1단계의 출력화상(메모리(M6)내의 화상)의 각 화소농도치를 그 주변화소의 농도치에 입각해서 수정하는 처리를 수행한다.

먼저 그 기본원리를 제6a도에 의해 설명하면, 이 제6a도에서 점선으로 나타낸 비임스폿(2;beamspot)은 실선으로 나타낸 화소(P0∼P2)의 지름보다도 크게 되고, 비임조사시에는 이 일례에서 중앙의 화소(P0)와 이에 인접하는 8개의 화소(P1) 및 그 주위의 12개의 화소(P2)로 이루어지는 합계 21개의 화소의 대해 비임이 조사되게 된다. 그리고 이 비임조사위치에 있어 관측되었던 2차전자량이 중앙위치에 있는 화소(P0)의 농도치로서 앞에서 설명한 제1단계에서 취입되고 있음을 알 수 있다.

제6a도에서 화소(P0)의 오른쪽 인접한 화소에 대한 것의 농도치는 비임주사에 의해 비임스폿(2)이 1화소 피치분만큼 오른쪽으로 벗어난 상태로 관측되는 2차전자량으로 된다. 통상적으로 SEM을 저가속전압으로 사용하면 비임스폿(2)의 지름은 비교적 크게 되겠지만 이 실시예에서는 비임지름이 850Å이면서 1화소의 지름이 174Å인 것이다.

일반적으로 SEM의 1차전자비임은 제6b도에 점선으로 나타낸 바와같이 비임전류 강도분포(통상 가우스분포)를 갖는다. 제6b도에 나타낸 화소(P0∼P2)의 위치와 그 비임전류 강도분포를 참조하면 각 화소에 조사되는 비임강도비가 판명된다. 이 일례에서는 화소(P0,P1,P2)의 비임강도비는 약 10:5:1로 된다.

그런데 이 비임강도비에 따라 제6c도에 나타낸 바와같이 각 화소에 계수를 할당하게 된다. 그래서 각 화소가 갖는 농도치에 그 계수를 각각 곱하여 적을 구한 다음 전체의 적인 가산결과에 따라 화소(P0)의 새로운 농도치를 정할 수 있게 된다. 결국 화소(P0)의 농도치를 그 주변화소의 농도치에 의해 수정한 것으로 된다.

또 본 실시예에서는 수정에 이용하는 화소는 수정대상으로 되는 화소에 인접된 8개의 화소만(제6c도에서의 화소(P1))으로 하면서 주사방향상에 없는 화소에 대한 것의 계수를 줄이도록 보정을 실시하도록 되어 있다.

즉, 실제의 계수는 제6d도와 같이 정의된다. 그러나 화소(P0)의 계수와 화소(P1)의 계수는 비임전류 강도의 비에 따라 각각 4와 2로 정의한다면 주사방향에 없는 인접화소(P1')는 계수가 2인 부분을 1로 줄일 수 있다. 제4a도와 제4b도를 비교하면 알 수 있듯이, 주사방향과 이와 직각인 방향에서는 잡음성분이 다름으로 실험적으로 주사방향상에 없는 인접화소의 계수를 줄인다면 양호한 결과를 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.

이 공간필터처리의 실제적인 차례는 제1도에 도시된 흐름도에 나타내고 있는데 먼저 단계 S8에서 처리대상으로 되는 1개의 화소 및 그 주변의 8개 화소를 추출한다. 예컨대 제6도에서의 화소(P0) 및 화소(P1)가 추출되게 된다. 이어 단계 S9에서 이들의 화소에 대해 정해져 있던 계수와 농도치와의 승한이 이루어지는데, 제6e도에 나타낸 바와같이 각 화소는 각각 고유의 농도치(F1∼F9)를 갖고 있겠지만, 이 일례에서는 제6d도에 나타낸 계수와 제6e도에 나타낸 농도치와의 적이 구해지게 된다. 또 단계 S10에서 이적의 합계가 구해진 다음 이 합계치가 계수의 합계치로 나누어져 그 결과가 화소(P0)의 새로운 농도치로 된다. 구체적으로 적의 합계치(S)는

S=F1+F2+F3+2F4+4F5+2F6+F7+F8+F9

이고, 이를 계수의 합계치인 14로 나눈 값이 S/14이 화소(P0)의 수정다음 새로운 농도치로 된다.

이와같은 수정작업이 전체의 화소에 대해 이루어진다.(단계S11) 또 바깥둘레의 화소에 대해서는 주변화소가 아니기 때문에 그 작업을 수행할 수 없겠지만 통상적으로 화상의 바깥둘레부에는 중요한 정보가 포함되지 않기 때문에 문제가 생기지 않게 된다.

이상의 공간필터 처리단계(B)에 의해 고주파의 잡음성분을 상당히 제거할 수 있는데, 이와같은 상태를 제7도의 그래프로 나타낸다. 제7a도는 이 공간필터 처리단계(3)를 실시하기전의 1주사선상에 동시 존재하는 화소의 농도치를 나타낸 그래프이고, 제7b도는 공간필터 처리단계(B)를 실시한 다음의 그래프를 나타낸다.

그리고 제7도에서의 가로축은 화소의 위치를 나타내고 세로축은 각 화소의 농도치를 나타낸다. 제7a도 및 제7b도의 비교로부터 알수 있듯이 잡음성분이 효율좋게 제거되고 있다.

(제3단계)

제3단계인 선형화상 강조처리단계(C)는 앞에서 설명한 제2단계까지에서 처리될 수 있었던 화상에 대해 콘트래스트를 높이기 위한 선형처리를 하는 것인데, 즉 제1도에 도시된 단계 S12에서 먼저 전체화소의 농도치 가운데로부터 최대치(Fmax)와 최소치(Fmin)를 구할 수 있다. 이어 단계 S13에서 처리대상으로 되는 1화소를 추출한 다음 이렇게 추출된 화소가 갖는 농도치(F)에 대해 다음식의 연산을 해서 새로운 농도치(X)를 얻을 수 있게 된다.

X=C(F-Fmin)/(Fmax-Fmin)

여기서 C는 임의의 정수이다.

이와같은 선형화상 강조처리단계가 전체화소에 대해 이루어진다면(단계 S15), 각 화소의 농도치가 0∼C의 범위내에서 분포하도록 한다. 예컨대 C= 255로 된다면 각 화소가 0∼255까지인 256단계의 농도치로 표시할 수 있게 된다.

한편 제8도에 나타낸 그래프는 제9도에 나타낸 바와같은 반도체기판상에 형성되었던 레지스트패턴(resist pattern)에 대해 제1도의 흐름도에 나타낸 차례에 의해 화상형성을 한 결과를 나타낸 것이다. 즉 제9도에 도시된 바와같이 개구지름이 L1=1.2㎛이고 깊이가 L2=3.6㎛인 凹형상부에 대해 SEM에 의한 주사를 수행한 결과 얻어졌던 화상의 각 화소의 농도치를 제8도의 그래프로 나타낸 것이다. 여기서 가로축은 화소위치, 즉 제9도에 도시된 가로방향의 위치에 해당하고, 세로축은 각 화소의 농도치(8비트의 디지털량으로 표시함)를 나타낸다. 상기 제8도에 도시된 A그래프는 제1도에 도시된 가산평균 처리단계(A)를 종료한 다음의 농도치이고 B그래프는 공간필터 처리단계(B)를 종료한 다음의 농도치이며 C그래프는 선형화상 강조처리단계(C)를 종료한 다음의 농도치를 나타낸다. 따라서 제8도에 도시된 A그래프에 비해 B그래프는 잡음성분이 적게 되어 있고, 또 B그래프에 비해 C그래프는 콘트래스트가 강조되어 있는 것을 알 수 있다.

이와같이 3가지의 처리단계를 경유함으로써 잡음을 제거시킨 선명한 화상이 얻어 진다는 것을 알 수 있는 것이다.

이와같이 본 실시예에 관한 화상형성방법에서는 ㎛오더(order)의 미소하면서 애스팩트(aspect)의 비가 상당히 커다란 凹형상패턴의 화상도 상당히 선명하게 얻을 수 있는 것이다 따라서, 본 발명은 반도체 집적회로의 미소한 凹凸패턴의 화상형성에 특히 유효함은 물론, 본 발명은 비임주사를 이용한 화상형성방법으로 있으면 대상물이 어떤 것으로 있어도 적용할 수 있어서 비임도 전자비임에 한정되지 않고 광비임을 이용한 측정에도 적용할 수 있게 된다.

[발명의 효과]

이상 설명한 바와같이 본 발명의 화상형성방법에 의하면 1개 화소의 농도치를 그 주변화소의 농도치에 입각해서 수정하는 것처럼 공간필터처리를 수행하도록 했기 때문에 잡음을 충분히 제거시킨 선명한 화상을 얻을 수 있게 되고, 또 주사된 화상에 대해 가산평균처리와 공간필터처리 및 선형화상 강조처리인 3가지의 처리단계를 실시하도록 했기 때문에 또한 선명한 화상을 얻을 수 있게 된다.

Claims

대상물에 비임을 조사한 다음 비임조사부분의 화상에 대응한 농도치를 이 비임조사부분 중앙위치에 정의한 화소의 농도치로서 취입하도록 되므로 상기 대상물의 검상영역(1)내에서 비임을 주사하여 상기 검사영역(1)의 화상이 상기 비임지름보다 작은 피치로 배치되었던 화소의 집합으로서 얻어지는 제1단계와, 이 제1단계에서 얻어졌던 화상의 화소중 처리대상으로 되는 화소 및 그 주변화소에 대해 상기 비임의 강도분포에 비례한 계수를 할당함으로써 각 화소가 갖는 농도치와 할당되었던 상기 계수를 각각 곱하여 얻어진 적의 합계에 입각해서 상기 처리대상으로 되는 화소의 새로운 농도치를 결정하게 되는 처리가 필요한 전체 화소에 대해 이루어지는 제2단계를 구비해서 이루어진 것을 특징으로 하는 화상형성방법.
제1항에 있어서 주사형 전자현미경을 써서 비임의 조사와 주사 및 농도치의 취입이 이루어지도록 된 것을 특징으로 하는 화상형성방법
제2항에 있어서, 비임의 강도분포로서 가우스분포를 이용하는 것을 특징으로 하는 화상형성방법.
대상물에 비임을 조사한 다음 비임조사부분의 화상에 대응한 농도치를 그 비임조사부분 중앙위치에 정의한 화소의 농도치로서 취입하도록 되므로 상기 대상물의 검사영역(1)내에서 비임을 주사하여 상기 검사영역(1)의 화상이 상기 비임지름보다 작은 피치로 배치되었던 화소의 집합으로서 얻어지는 제1단계와, 이 제1단계에서 얻어졌던 화상의 화소중 처리대상으로 되는 화소 및 그 주변화소에 대해 상기 비임의 강도분포에 비례한 계수를 할당하고 또 상기 처리대상으로 되는 화소에 대해 주사방향상에 있는 화소이외의 주변화소에 대해 할당된 상기 계수를 감소시키는 보정을 실시함으로써 각 화소가 갖는 농도치와 할당되었던 상기 계수를 각각 곱하여 얻어진 적의 합계에 입각해서 상기처리대상으로 되는 화소의 새로운 농도치를 결정하게 되는 처리가 필요한 전체 화소에 대해 이루어지는 제2단계를 구비해서 이루어진 것을 특징으로 하는 화상형성방법.
제4항에 있어서, 주사형 전자현미경을 써서 비임의 조사와 주사 및 농도치의 취입이 이루어지도록 된 것을 특징으로 하는 화상형성방법
제5항에 있어서 비임의 강도분포로서 가우스분포를 이용하는 것을 특징으로 하는 화상형성방법.
대상물에 비임을 조사한다음 비임조사부분의 화상에 대응한 농도치를 이 비임조사부분 중앙위치에 정의한 화소의 농도치로서 취입하도록 되므로 상기 대상물의 검사영역(1)내에서 비임을 주사하여 상기 검사영역(1)의 화상이 상기 비임지름보다 작은 피치로 배치되었던 화소의 집합으로서 얻어지는 작업을 복수회 반복함으로써 복수회의 주사에 있어 각각 대응하는 주사위치에 있는 화소에 대해 취입되었던 복수의 농도치의 평균치를 구한 다음 이 평균농도치를 갖는 화소의 집합으로 상기 검사영역(1)의 화상을 표현하는 제1단계와, 상기 제1단계에서 얻어졌던 화상의 화소중 처리 대상으로 되는 화상 및 그 주변화소에 대해 상기 비임의 강도분포에 비례한 계수를 할당함으로써 각 화소가 갖는 농도치와 할당되었던 상기 계수를 각각 곱하여 얻어진 적의 합계에 입각해서 상기 처리대상으로 되는 화소의 새로운 농도치를 결정하게 된다는 처리가 필요한 전체의 화소에 대해 이루어지는 제2단계 및 각 화소가 갖는 농도치가 소정의 범위내에 분포하도록 농도치를 선형변환시키는 제3단계를 구비해서 이루어진 것을 특징으로 하는 화상형성방법.
제7항에 있어서 주사형 전자현미경을 써서 비임의 조사와 주사 및 농도치의 취입이 이루어지도록 된 것을 특징으로 하는 화상형성방법.
제8항에 있어서 비임의 강도분포로서 가우스분포를 이용하는 것을 특징으로 하는 화상형성방법.
제7항 내지 제9항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3단계에서 각 화소가 갖는 농도치의 최대치(Fmax)와 최소치(Fmin)를 구한 다음 소정의 계수(C)를 정해 각 화소가 갖는 농도치(F)에대해

X=C(F-Fmin)/(Fmax-Fmin)

로 되는 연산을 수행하여 농도치(F)를 새로운 농도치(X)로 선형변환시키는 것을 특징으로 하는 화상형성방법.