WO2022209936A1 - ワークピース上のパターンの画像を生成する方法 - Google Patents

ワークピース上のパターンの画像を生成する方法 Download PDF

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功次 金子
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    • H01J2237/2817—Pattern inspection

Definitions

  • the present invention relates to a method for generating images of patterns on workpieces such as wafers, substrates, panels, masks, etc. with a scanning electron microscope, and more particularly to a technique for continuously generating multiple images while adjusting the brightness of the images. .
  • the brightness may change due to factors such as sample charging, changes in the state of the laminated film, and charging of the electron microscope itself. Therefore, brightness is adjusted at a preset time or at a preset location within the sample to suppress the influence of changes in brightness on inspection and measurement results.
  • the brightness of the image changes greatly depending on the line width and density of the target pattern. For example, an image with a low pattern density has a high brightness, while an image with a high pattern density has a low brightness. Therefore, it is not possible to perform stable brightness adjustment by performing brightness adjustment in areas with different pattern densities.
  • the time to irradiate the beam for purposes other than inspection and measurement is additional time other than inspection and measurement, which reduces throughput. Especially in the case of electron microscopes that scan large areas, the throughput is greatly reduced.
  • the present invention provides an image generation method capable of appropriately adjusting brightness without lowering throughput.
  • a method of generating an image of a workpiece having a patterned surface while adjusting the brightness of the image comprising: determining a reference area within the surface of the workpiece; A pattern density is calculated from pattern design data in the reference area, a plurality of adjustment areas having pattern densities similar to the calculated pattern density within a predetermined range are determined, and the image of the reference area is scanned. An image of one of the plurality of adjustment regions is generated by the scanning electron microscope, and a histogram of brightness of the image of the one adjustment region and a histogram of brightness of the image of the reference region.
  • a method for generating is provided.
  • the parameters include analog parameters for determining the electron detection sensitivity of the scanning electron microscope and digital parameters for adjusting brightness by image processing, and the method adjusts the setting values of the analog parameters. subsequently applying the adjusted settings of the analog parameters to the scanning electron microscope and applying the adjusted settings of the digital parameters in image processing of a plurality of images of the plurality of intermediate regions; and adjusting brightness of the plurality of images.
  • the steps of generating an image of one of the plurality of adjustment regions with the scanning electron microscope and adjusting the brightness of the plurality of images of the plurality of intermediate regions are repeated.
  • the pattern density is defined by the relationship between the width and length of the corresponding CAD pattern.
  • the adjustment areas are selected so that the pattern density in each adjustment area approximates the pattern density in the reference area. Therefore, parameter adjustment in each adjustment region can be substituted for parameter adjustment in the reference region. According to the present invention, it is not necessary to generate an image of the reference area every time the luminance is adjusted. In other words, the brightness can be adjusted in multiple adjustment areas included in the target area while generating images of multiple target areas including adjustment areas and intermediate areas. As a result, it is possible to generate images of target areas with stable brightness without reducing the throughput of image generation of a large number of target areas including adjustment areas and intermediate areas.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of an image generation device
  • FIG. FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an embodiment for calculating pattern density in a reference area
  • FIG. 10 is a schematic diagram illustrating another embodiment for calculating the pattern density of the reference area
  • 4 is a flow chart describing an embodiment of a method for setting a reference area and a plurality of adjustment areas
  • 4 is a flow chart describing one embodiment of an operation for generating an image
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a luminance histogram
  • FIG. 7A is a histogram showing an example in which the entire mountain is biased toward the low luminance side.
  • FIG. 7B is a histogram showing an example in which the entire mountain is biased toward the high brightness side.
  • FIG. 7A is a histogram showing an example in which the entire mountain is biased toward the low luminance side
  • FIG. 7B is a histogram showing an example in which the entire mountain is biased toward the high brightness side.
  • FIG. 8A is a histogram of luminance to illustrate one embodiment of adjusting analog and digital parameters.
  • FIG. 8B is a histogram of luminance to illustrate one embodiment of adjusting analog and digital parameters.
  • FIG. 8C is a histogram of luminance to illustrate one embodiment of adjusting analog and digital parameters.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of an image generation device.
  • the image generation device includes a scanning electron microscope 1 that generates an image of the workpiece W and an operation control section 5 that controls the operation of the scanning electron microscope 1 .
  • workpieces W include wafers, masks, panels, substrates, etc. used in the manufacture of semiconductor devices.
  • the operation control unit 5 is composed of at least one computer.
  • the operation control unit 5 includes a storage device 5a in which programs are stored, and a processing device 5b that executes operations according to instructions included in the programs.
  • the storage device 5a includes a main storage device such as a random access memory (RAM) and an auxiliary storage device such as a hard disk drive (HDD) and solid state drive (SSD).
  • Examples of the processing device 5b include a CPU (central processing unit) and a GPU (graphic processing unit).
  • the specific configuration of the operation control unit 5 is not limited to these examples.
  • the scanning electron microscope 1 includes an electron gun 15 for emitting an electron beam, a focusing lens 16 for converging the electron beam emitted from the electron gun 15, an X deflector 17 for deflecting the electron beam in the X direction, and an electron beam in the Y direction. It has a Y deflector 18 for deflection, an objective lens 20 for focusing the electron beam on the work piece W, and a stage 31 for supporting the work piece W.
  • Electron gun 15 , focusing lens 16 , X deflector 17 , Y deflector 18 and objective lens 20 are arranged in column 30 .
  • the electron beam emitted from the electron gun 15 is focused by the focusing lens 16, then deflected by the X deflector 17 and the Y deflector 18, and is focused by the objective lens 20 to irradiate the surface of the workpiece W.
  • the workpiece W When the workpiece W is irradiated with the primary electrons of the electron beam, the workpiece W emits electrons such as secondary electrons and reflected electrons. Electrons emitted from the workpiece W are detected by an electron detector 26 .
  • the electron detector 26 includes a scintillator 27 that converts electrons (secondary electrons or reflected electrons) emitted from the workpiece W into light, and a photomultiplier tube (PMT) that converts the light converted by the scintillator 27 into an electrical signal. 28 and an analog amplifier 29 for amplifying the electrical signal output from the photoelectron amplifier tube 28 . Electrons (secondary electrons or reflected electrons) emitted from the workpiece W are detected by an electron detector 26 including a scintillator 27 , a photoelectron multiplier tube 28 and an analog amplifier 29 . An electrical signal output from the electron detector 26 is input to an image acquisition device 32 and converted into an image. The scanning electron microscope 1 thus produces an image of the surface of the workpiece W. FIG. The image acquisition device 32 is connected to the operation control section 5 .
  • the image generation device has a function for adjusting the brightness of the image generated by the scanning electron microscope 1. Brightness adjustment will be described in detail below.
  • Parameters for adjusting the brightness of an image include analog parameters and digital parameters.
  • Analog parameters are applied to the electron detector 26 which detects electrons (secondary electrons or backscattered electrons) emitted from the workpiece W, and digital parameters are performed on the image produced by the scanning electron microscope 1. Applies to digital processing. The analog parameters are applied when the scanning electron microscope 1 produces images, and the digital parameters are applied for the image processing of the images produced by the scanning electron microscope 1 .
  • the analog parameter is a parameter that determines the electron detection sensitivity of the scanning electron microscope 1. More specifically, a plurality of analog parameters for adjusting the electrical signal output from electron detector 26 . These analog parameters include the PMT gain for adjusting the level of the electrical signal output from the photoelectron amplifier tube 28, the analog gain for adjusting the level of the electrical signal output from the analog amplifier 29, and the analog amplifier 29 includes an analog offset that shifts the position of the peaks of the electrical signal output from along the luminance value.
  • the PMT gain is a parameter for changing the amplification ratio when converting incident light into an electrical signal. Increasing the PMT gain converts the incident light into a stronger electrical signal.
  • Analog gain and analog offset are parameters for adjusting the operation of analog amplifier 29 . Increasing the analog gain lowers the electrical signal peaks, but makes the electrical signal strength more uniform over the entire luminance range. When the analog offset is increased, the position of the peak of the electrical signal moves to the high luminance side.
  • a digital parameter is a parameter for adjusting brightness by image processing.
  • Digital parameters include digital gain and digital offset.
  • Image processing is performed on the image by the motion control unit 5 .
  • Digital gain is a parameter for changing the overall distribution of luminance of all pixels forming an image. When the digital gain is increased, the peak luminance of the image is lowered, but the luminance of all pixels forming the image is made more uniform.
  • the digital offset is a parameter for shifting the position of the luminance peak of the entire image along the luminance value. When the digital offset is increased, the position of the luminance peak of the entire image moves to the high luminance side.
  • five luminance parameters ie, PMT parameter, analog gain, analog offset, digital gain, and digital offset are used to adjust the luminance of the image.
  • PMT parameter analog gain, analog offset, digital gain, and digital offset
  • the present invention is not limited to this embodiment, and only one of the five luminance parameters described above may be used, or parameters other than the five luminance parameters described above may be used.
  • a plurality of electron detectors or different detection methods may be combined and independent parameters may be used.
  • the image generating device adjusts the brightness of the images while continuously generating images of each of the plurality of target regions on the workpiece W.
  • the image generator adjusts the brightness at intervals while generating images of multiple target areas on the workpiece W.
  • the brightness adjustment interval is either a time interval or a distance interval on the workpiece W.
  • Brightness adjustment is performed in multiple regions with the same or similar pattern density. These multiple regions include one reference region and multiple adjustment regions.
  • the reference area is the area used to determine the initial values of the above luminance parameters (ie, PMT parameters, analog gain, analog offset, digital gain, and digital offset) used for luminance adjustment.
  • Each adjustment area is an area having a pattern density similar to the pattern density in the reference area within a predetermined range. Pattern density will be described later.
  • a reference area and a plurality of adjustment areas where luminance adjustment is performed are included in a plurality of target areas that are targets for image generation.
  • the reference area and the plurality of adjustment areas are predetermined prior to generating images of the plurality of target areas on the workpiece W.
  • the reference region and the plurality of adjustment regions may be determined while generating images of the plurality of target regions on the workpiece W.
  • the motion control unit 5 saves the determined positions and sizes of the reference region and the plurality of adjustment regions in its storage device 5a.
  • Each adjustment area is an area having a pattern density that approximates the pattern density of the reference area.
  • Pattern density is defined by the relationship between the width and length of the CAD pattern corresponding to the pattern within each region. More specifically, the pattern density is calculated from the width and length of the corresponding CAD pattern.
  • the CAD pattern is a virtual pattern defined by pattern design information included in pattern design data formed on the workpiece W, and has a polygonal shape.
  • the pattern formed on the workpiece W is formed according to the CAD pattern on the design data.
  • the design data of the pattern formed on the work piece W is stored in advance in the storage device 5a of the operation control section 5.
  • the operation control unit 5 calculates the pattern density of the reference area from the pattern design data in the reference area. Similarly, the operation control unit 5 calculates the pattern density of each of a plurality of target areas on the workpiece W to be imaged from the pattern design data in each target area.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an embodiment for calculating the pattern density of the reference area on the workpiece W.
  • the three patterns shown in FIG. 2 are CAD patterns corresponding to the three patterns in the reference area.
  • the motion control unit 5 calculates the pattern density of the reference area from the design data. More specifically, the operation control unit 5 calculates the pattern density of the reference area from the dimension of the corresponding CAD pattern on the design data.
  • the dimension along the scanning direction of the electron beam is defined as width
  • the dimension along the direction perpendicular to the scanning direction of the electron beam is defined as length.
  • the three CAD patterns include portions with three widths W1, W2, W3.
  • the total length of the width W1 portion is L1
  • the total length of the width W2 portion is L2+L3
  • the total length of the width W3 portion is L4+L5+L6.
  • the pattern density of the reference area is expressed as the relationship between the widths W1, W2, W3 of the three CAD patterns corresponding to the patterns in the reference area and the corresponding lengths L1, L2+L3, L4+L5+L6.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating another embodiment for calculating the pattern density of the reference area on the workpiece W.
  • the three CAD patterns shown in FIG. 3 are the same as the three CAD patterns shown in FIG. 2, but the scanning direction of the electron beam is different from that in FIG. 2 by 90°.
  • the three CAD patterns include portions with three widths W1, W2, W3, W4, W5.
  • the total length of the width W1 portion is L1, the total length of the width W2 portion is L2+L3+L4, the total length of the width W3 portion is L5, and the length of the width W4 portion is L5.
  • the total is L6 and the total length of the portion of width W5 is L7.
  • the pattern density of the reference area is expressed as three CAD pattern widths W1, W2, W3, W4, W5 and corresponding lengths L1, L2+L3+L4, L5, L6, L7 of the three CAD patterns corresponding to the patterns in the reference area.
  • the operation control unit 5 similarly calculates pattern densities of areas other than the reference area in the target area. Furthermore, the operation control unit 5 determines a plurality of adjustment areas having pattern densities similar to the pattern density of the reference area within a predetermined range. More specifically, the operation control unit 5 compares the pattern density of the reference area with the pattern density of each of the target areas, and determines a plurality of areas having pattern densities that approximate the pattern density of the reference area within a predetermined range. is selected from the target area, and the selected area is determined as the adjustment area.
  • the adjustment area is an area where luminance adjustment is performed.
  • the predetermined range used to determine similarity is a numerical range centered on the pattern density of the reference area (ie, the width and length of the CAD pattern within the reference area).
  • FIG. 4 is a flow chart describing an embodiment of a method for setting a reference area and a plurality of adjustment areas.
  • a reference area within the surface of workpiece W is determined. Determination of the reference area may be performed by the user or may be performed by the operation control section 5 .
  • the motion control unit 5 saves the determined position and size of the reference area in its storage device 5a. The position and size of the reference area can be specified from the pattern design data.
  • the operation control section 5 calculates the pattern density of the reference area.
  • the operation control unit 5 calculates pattern densities of areas other than the reference area in the target area.
  • step 1-4 the operation control unit 5 compares the pattern density of the reference area with the pattern densities of the other areas, and selects a plurality of pattern densities that are similar to the pattern density of the reference area within a predetermined range. determine the adjustment region of The operation control unit 5 saves the determined positions and sizes of the plurality of adjustment regions in the storage device 5a. The positions and sizes of the plurality of adjustment regions can be specified from the pattern design data.
  • the operation control unit 5 issues a command to the scanning electron microscope 1 to instruct the reference region, the plurality of adjustment regions, and the intermediate region ( Scanning electron microscope 1 is caused to generate images of a plurality of target areas, including (discussed below).
  • motion controller 5 may determine the reference area and multiple adjustment areas.
  • the operation control unit 5 issues a command to the scanning electron microscope 1 to cause the scanning electron microscope 1 to generate an image of the reference area.
  • the operation control unit 5 receives the image of the reference area from the scanning electron microscope 1, and adjusts the set values of the parameters for adjusting the brightness of the image of the reference area.
  • the parameters are the five luminance parameters described above (ie, PMT parameter, analog gain, analog offset, digital gain, and digital offset).
  • the set values of the parameters adjusted in step 2-2 are the initial values of the parameters.
  • the parameter settings for adjusting the brightness of the image of the reference region may be adjusted by the user.
  • a luminance histogram is a graph having a horizontal axis representing luminance and a vertical axis representing the number of pixels having each luminance.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a luminance histogram.
  • the luminance on the horizontal axis is a number from 0 to 255, for example. This numerical range of luminance from 0 to 255 is an example, and other numerical ranges may be used.
  • brightness adjustment is such that one end of the histogram mountain foot is at the minimum value of brightness (0 in the example of FIG. 6) and the other end is the maximum value of brightness (0 in the example of FIG. 6), as shown in FIG. 255).
  • FIG. 7A when the entire peak of the histogram is biased toward the low-luminance side and the left end of the foot of the peak does not appear on the histogram, the image is dark and many blackouts appear in the image.
  • FIG. 7B when the entire peak of the histogram is biased toward the high brightness side and the right end of the foot of the peak does not appear on the histogram, the image is bright and has many blown-out highlights. appear. Therefore, luminance adjustment is performed so that the histogram has a mountain shape as shown in FIG.
  • step 2-3 among the above five parameters, the adjusted setting values of the PMT parameter, analog gain, and analog offset, which are analog parameters, are applied to the scanning electron microscope 1.
  • FIG. At step 2-4 the operation control section 5 issues a command to the scanning electron microscope 1 to cause the scanning electron microscope 1 to continuously generate a plurality of images of a plurality of intermediate regions.
  • the plurality of intermediate regions are regions included in the target region and regions other than the reference region and the plurality of adjustment regions.
  • the number of intermediate regions may be determined based on the time interval or distance interval required for brightness adjustment.
  • step 2-5 the operation control unit 5 sets the adjusted setting values of the digital parameters, ie, the digital gain and the digital offset, among the five brightness parameters, to the plurality of intermediate regions generated in step 2-4.
  • the digital parameter is a parameter for adjusting the brightness of the image through image processing, so the operation control section 5 can adjust the brightness of the generated image using the digital parameter.
  • the image whose luminance has been adjusted by the digital parameters is stored in the storage device 5a of the operation control section 5.
  • the operation control unit 5 issues a command to the scanning electron microscope 1 to cause the scanning electron microscope 1 to generate an image of one of the plurality of adjustment regions.
  • the operation control section 5 receives the image of the one adjustment area from the scanning electron microscope 1, and compares the luminance histogram of the image of the one adjustment area with the luminance histogram of the image of the reference area.
  • the setting value of the parameter for adjusting the brightness of the image of the one adjustment area is adjusted so that the difference becomes small.
  • the operation control unit 5 adjusts the setting values of the parameters so that the mountain shape of the luminance histogram of the image of the one adjustment region approaches the mountain shape of the luminance histogram of the reference region image.
  • the parameters are the five luminance parameters described above (ie, PMT parameter, analog gain, analog offset, digital gain, and digital offset).
  • the scanning electron microscope 1 repeatedly images the same area of the workpiece W to generate a plurality of images
  • the motion control unit 5 integrates these images, and furthermore, each pixel of the integrated image It is configured to generate an average image by dividing the luminance value by the cumulative number of sheets.
  • FIG. 8A is a diagram showing a luminance histogram of one image out of a plurality of images before integration.
  • the analog parameter is applied to each of the multiple images before being integrated. Specifically, as indicated by the dotted line in FIG. 8A, the operation control unit 5 widens the luminance range (that is, increases the contrast) as long as the luminance does not saturate on the low luminance side and the high luminance side. Adjust analog parameters.
  • FIG. 8B is a diagram showing a luminance histogram of an average image obtained by integrating a plurality of images of the same region and further dividing the luminance value of each pixel of the integrated image by the number of integrated images.
  • the integrated luminance value of each pixel is divided by the integrated number of pixels, random noise is removed from the average image and an average image with an improved SN ratio is obtained.
  • the luminance range of the average image is narrowed (ie the contrast is reduced).
  • the operation control unit 5 applies the digital parameter among the five luminance parameters described above to the average image to widen the luminance range (increase the contrast). That is, the operation control unit 5 adjusts the set values of the digital parameters so that the shape of the histogram in FIG. 8C approaches the luminance histogram of the image of the reference area indicated by the dotted line.
  • step 2-8 the operation control unit 5 adjusts the adjusted set values of the digital parameters, the digital gain and the digital offset, among the above five parameters to the adjustment values generated in step 2-5 above. Applies to image processing of region images. The image whose luminance has been adjusted by the digital parameters is stored in the storage device 5a of the operation control section 5. FIG.
  • the operation control unit 5 applies the adjusted set values of the PMT parameter, analog gain, and analog offset, which are analog parameters, to the scanning electron microscope 1 among the above five parameters. These analog parameters are then applied to scanning electron microscope 1 before generating an image.
  • the operation control unit 5 issues a command to the scanning electron microscope 1 to cause the scanning electron microscope 1 to continuously generate a plurality of images of the other plurality of intermediate regions.
  • the plurality of intermediate areas in step 2-10 are also included in the target area.
  • the number of intermediate regions may be determined based on the time interval or distance interval required for brightness adjustment.
  • the operation control unit 5 sets the set values of the digital gain and digital offset, which are the digital parameters adjusted in step 2-7, to the plurality of intermediate regions generated in step 2-10. Applies to image processing of images.
  • the brightness of each image of the plurality of intermediate regions is adjusted by digital parameters.
  • the image whose luminance has been adjusted by the digital parameters is stored in the storage device 5a of the operation control section 5.
  • the operation control unit 5 determines whether images of all target areas have been generated. If images of all the target areas have not been generated, the operation control section 5 repeats steps 2-6 and after. When the images of all the target areas have been generated, the operation control section 5 issues a command to the scanning electron microscope 1 to terminate the generation of the images of the target areas.
  • the pattern density within each adjustment region approximates the pattern density within the reference region. Therefore, parameter adjustment in each adjustment region can be substituted for parameter adjustment in the reference region. According to this embodiment, it is not necessary to generate an image of the reference area every time the luminance is adjusted. In other words, while the scanning electron microscope 1 generates images of multiple target regions including adjustment regions and intermediate regions, the motion control unit 5 can adjust the brightness in a plurality of adjustment regions included in the target regions. . As a result, the throughput of imaging multiple target regions, including adjustment regions and intermediate regions, can be increased.
  • the pattern of the workpiece is an image in which only one layer on the surface is resolved.
  • a similar brightness adjustment technique can be used using layer design data. For example, if fewer electrons reach the detector in lower layers and the effect of brightness on the detected image decreases, the pattern density for each layer calculated from the design value is multiplied by a certain ratio to match the actual detected image.
  • the present invention can be used for methods of generating images of patterns on workpieces such as wafers, substrates, panels, masks, etc. with a scanning electron microscope.

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Abstract

本方法は、ワークピースの表面内の基準領域を決定し、基準領域のパターン密度を、基準領域内のパターンの設計データから算定し、算定されたパターン密度と所定の範囲内で近似するパターン密度を持つ複数の調整領域を決定し、基準領域の画像を走査電子顕微鏡で生成し、複数の調整領域のうちの１つの画像を走査電子顕微鏡で生成し、前記１つの調整領域の画像の輝度のヒストグラムと、基準領域の画像の輝度のヒストグラムとの差が小さくなるように、前記１つの調整領域の画像の輝度を調整するためのパラメータの設定値を調整し、ワークピースの表面内の複数の中間領域の複数の画像を走査電子顕微鏡で生成する。

Description

ワークピース上のパターンの画像を生成する方法
　本発明は、ウェーハ、基板、パネル、マスクなどのワークピース上のパターンの画像を走査電子顕微鏡で生成する方法に関し、特に画像の輝度を調整しながら、複数の画像を連続的に生成する技術に関する。
　電子顕微鏡を使った検査および計測では、その結果を安定させるために輝度調整は非常に重要である。例えば、ダイ・トゥー・ダイ検査では、輝度は欠陥検出感度に影響を及ぼし、CD-SEMと呼ばれる計測では、最小、最大輝度が飽和した状態では測長値が安定しない。
　長時間の検査および計測では、サンプルのチャージや積層膜の状態変化、電子顕微鏡自身のチャージなどの要因で輝度が変化することがある。そこで、予め設定した時間や、サンプル内の予め設定した場所で輝度調整を行い、輝度の変化が検査および計測の結果に与える影響を抑制している。
特開平４－３２８２３４号公報
　自動的に輝度調整を行う従来の機構の多くは、予め設定しておいた狭い領域でビーム照射を行い、取得した画像のヒストグラムに基づいて輝度調整をするというものである。しかしながら、ビーム照射により電子の放出効率が変化しやすいサンプルでは、ビーム照射毎に輝度が変わり、検査、計測の結果に悪影響を及ぼす場合がある。また、輝度変化は、撮像位置の周辺でのビーム照射履歴に影響されることがあり、撮像位置と離れた場所で輝度調整しても、正しい輝度調整が達成できない場合がある。
　画像の輝度は、対象パターンの線幅や密度で大きく変わる。例えば、パターン密度が低い画像の輝度は高く、一方パターン密度が高い画像の輝度は低い。このため、異なるパターン密度の領域で輝度調整を行うことでは安定した輝度調整ができない。
　輝度調整のために、検査および計測目的以外でビームを照射する時間は、検査、計測以外の付加的な時間であり、スループットを低下させることになる。特に大きい領域をスキャンする電子顕微鏡の場合には、スループットを大きく低下させることになる。
　そこで、本発明は、スループットを下げずに適切な輝度調整を実施することができる画像生成方法を提供する。
　一態様では、表面にパターンが形成されているワークピースの画像を、該画像の輝度を調整しながら生成する方法であって、前記ワークピースの表面内の基準領域を決定し、前記基準領域のパターン密度を、前記基準領域内のパターンの設計データから算定し、前記算定されたパターン密度と所定の範囲内で近似するパターン密度を持つ複数の調整領域を決定し、前記基準領域の画像を走査電子顕微鏡で生成し、前記複数の調整領域のうちの１つの画像を前記走査電子顕微鏡で生成し、前記１つの調整領域の画像の輝度のヒストグラムと、前記基準領域の画像の輝度のヒストグラムとの差が小さくなるように、前記１つの調整領域の画像の輝度を調整するためのパラメータの設定値を調整し、前記ワークピースの表面内の複数の中間領域の複数の画像を前記走査電子顕微鏡で生成する、方法が提供される。
　一態様では、前記パラメータは、前記走査電子顕微鏡の電子検出感度を決定するアナログパラメータと、画像処理によって輝度を調整するためのデジタルパラメータを含み、前記方法は、前記アナログパラメータの設定値を調整した後に、前記アナログパラメータの前記調整された設定値を前記走査電子顕微鏡に適用し、前記複数の中間領域の複数の画像の画像処理に、前記デジタルパラメータの前記調整された設定値を適用することで、前記複数の画像の輝度を調整する工程をさらに含む。
　一態様では、前記複数の調整領域のうちの１つの画像を前記走査電子顕微鏡で生成する工程から、前記複数の中間領域の前記複数の画像の輝度を調整する工程までを繰り返す。
　一態様では、前記パターン密度は、対応するＣＡＤパターンの幅と長さとの関係によって定義される。
　各調整領域内のパターン密度が、基準領域内のパターン密度に近似するように調整領域が選定される。したがって、各調整領域におけるパラメータの調整は、基準領域におけるパラメータの調整の代替とすることができる。本発明によれば、輝度調整をするたびに基準領域の画像を生成する必要がない。言い換えれば、調整領域および中間領域を含む多数のターゲット領域の画像を生成しながら、ターゲット領域に含まれる複数の調整領域において輝度を調整することができる。結果として、調整領域および中間領域を含む多数のターゲット領域の画像生成のスループットを低下させずに、安定した輝度のターゲット領域の画像生成が可能になる。
画像生成装置の一実施形態を示す模式図である。 基準領域のパターン密度を算定する一実施形態を説明する模式図である。 基準領域のパターン密度を算定する他の実施形態を説明する模式図である。 基準領域および複数の調整領域の設定方法の一実施形態を説明するフローチャートである。 画像を生成する動作の一実施形態を説明するフローチャートである。 輝度のヒストグラムの一例を示す図である。 図７Ａは、山の全体が低輝度側に偏っている例を示すヒストグラムである。 図７Ｂは、山の全体が高輝度側に偏っている例を示すヒストグラムである。 図８Ａは、アナログパラメータおよびデジタルパラメータを調整する一実施形態を説明するための輝度のヒストグラムを示す図である。 図８Ｂは、アナログパラメータおよびデジタルパラメータを調整する一実施形態を説明するための輝度のヒストグラムを示す図である。 図８Ｃは、アナログパラメータおよびデジタルパラメータを調整する一実施形態を説明するための輝度のヒストグラムを示す図である。
　以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
　図１は、画像生成装置の一実施形態を示す模式図である。画像生成装置は、ワークピースＷの画像を生成する走査電子顕微鏡１と、走査電子顕微鏡１の動作を制御する動作制御部５を備えている。ワークピースＷの例としては、半導体デバイスの製造に使用されるウェーハ、マスク、パネル、基板などが挙げられる。
　動作制御部５は、少なくとも１台のコンピュータから構成される。動作制御部５は、プログラムが格納された記憶装置５ａと、プログラムに含まれる命令に従って演算を実行する処理装置５ｂを備えている。記憶装置５ａは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの主記憶装置と、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）などの補助記憶装置を備えている。処理装置５ｂの例としては、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＧＰＵ（グラフィックプロセッシングユニット）が挙げられる。ただし、動作制御部５の具体的構成はこれらの例に限定されない。
　走査電子顕微鏡１は、電子ビームを放出する電子銃１５、電子銃１５から放出された電子ビームを集束する集束レンズ１６、電子ビームをＸ方向に偏向するＸ偏向器１７、電子ビームをＹ方向に偏向するＹ偏向器１８、電子ビームをワークピースＷにフォーカスさせる対物レンズ２０、ワークピースＷを支持するステージ３１を有する。電子銃１５、集束レンズ１６、Ｘ偏向器１７、Ｙ偏向器１８、および対物レンズ２０は、カラム３０内に配置されている。
　電子銃１５から放出された電子ビームは集束レンズ１６で集束された後に、Ｘ偏向器１７、Ｙ偏向器１８で偏向されつつ対物レンズ２０により集束されてワークピースＷの表面に照射される。ワークピースＷに電子ビームの一次電子が照射されると、ワークピースＷからは二次電子および反射電子などの電子が放出される。ワークピースＷから放出された電子は電子検出器２６により検出される。
　電子検出器２６は、ワークピースＷから放出された電子（二次電子または反射電子）を光に変換するシンチレータ２７と、シンチレータ２７により変換された光を電気信号に変換する光電子増幅管（ＰＭＴ）２８と、光電子増幅管２８から出力された電気信号を増幅するアナログ増幅器２９を有している。ワークピースＷから放出された電子（二次電子または反射電子）は、シンチレータ２７、光電子増幅管２８、アナログ増幅器２９を含む電子検出器２６によって検出される。電子検出器２６から出力された電気信号は、画像取得装置３２に入力され画像に変換される。このようにして、走査電子顕微鏡１は、ワークピースＷの表面の画像を生成する。画像取得装置３２は動作制御部５に接続されている。
　画像生成装置は、走査電子顕微鏡１によって生成された画像の輝度を調整するための機能を有する。以下、輝度調整について詳細に説明する。画像の輝度を調整するためのパラメータ（以下、輝度パラメータともいう）には、アナログパラメータとデジタルパラメータが含まれる。アナログパラメータは、ワークピースＷから放出された電子（二次電子または反射電子）を検出する電子検出器２６に適用され、デジタルパラメータは、走査電子顕微鏡１によって生成された画像に対して実行されるデジタル処理に適用される。アナログパラメータは、走査電子顕微鏡１が画像を生成するときに適用され、デジタルパラメータは走査電子顕微鏡１によって生成された画像の画像処理に対して適用される。
　アナログパラメータは、走査電子顕微鏡１の電子検出感度を決定するパラメータである。より具体的には、電子検出器２６から出力される電気信号を調整するための複数のアナログパラメータである。これらアナログパラメータには、光電子増幅管２８から出力される電気信号のレベルを調整するためのＰＭＴゲインと、アナログ増幅器２９から出力される電気信号のレベルを調整するためのアナログゲインと、アナログ増幅器２９から出力される電気信号のピークの位置を輝度値に沿ってシフトさせるアナログオフセットが含まれる。
　ＰＭＴゲインは、入射光を電気信号に変換するときの増幅比を変更するためのパラメータである。ＰＭＴゲインを上げると、入射光はより強い電気信号に変換される。アナログゲインおよびアナログオフセットは、アナログ増幅器２９の動作を調整するためのパラメータである。アナログゲインを上げると、電気信号のピークは下がるが、電気信号の強さが全輝度範囲に亘ってより均一化される。アナログオフセットを上げると、電気信号のピークの位置は高輝度側に移動する。
　デジタルパラメータは、画像処理によって輝度を調整するためのパラメータである。デジタルパラメータには、デジタルゲインとデジタルオフセットが含まれる。画像処理は、動作制御部５によって画像に対して実行される。デジタルゲインは、画像を構成する全画素の輝度の全体の分布を変更するためのパラメータである。デジタルゲインを上げると、画像の輝度のピークは下がるが、画像を構成する全画素の輝度がより均一化される。デジタルオフセットは、画像全体の輝度のピークの位置を輝度値に沿ってシフトさせるためのパラメータである。デジタルオフセットを上げると、画像全体の輝度のピークの位置は高輝度側に移動する。
　このように、本実施形態では、５つの輝度パラメータ、すなわちＰＭＴパラメータ、アナログゲイン、アナログオフセット、デジタルゲイン、およびデジタルオフセットを用いて画像の輝度を調整する。ただし、本発明は本実施形態に限定されず、上述した５つの輝度パラメータのうちのいずれかのみを用いてもよいし、あるいは上述した５つの輝度パラメータ以外のパラメータをさらに用いてもよい。また、複数の電子検出器や、異なる検出方法を組み合わせ、それぞれ独立したパラメータを用いてもよい。
　多くの画像を生成しているとき、ワークピースＷの電気的チャージや、走査電子顕微鏡１自身の電気的チャージなどの要因で画像の輝度が変化することがある。そこで、そのような経時的な輝度の変化を補正するために、画像生成装置は、ワークピースＷ上の複数のターゲット領域のそれぞれの画像を連続的に生成しながら、画像の輝度を調整するように構成されている。より具体的には、画像生成装置は、ワークピースＷ上の複数のターゲット領域の画像を生成しながら、ある間隔で輝度を調整する。輝度調整の間隔は、時間的間隔またはワークピースＷ上の距離的な間隔である。このように、画像を生成しながら輝度を定期的に調整することにより、画像生成装置は、経時的な輝度の変化を補正することができる。
　輝度調整は、同じまたは類似するパターン密度を有する複数の領域で行われる。これら複数の領域は、１つの基準領域と複数の調整領域を含む。基準領域は、輝度調整に用いられる上記輝度パラメータ（すなわち、ＰＭＴパラメータ、アナログゲイン、アナログオフセット、デジタルゲイン、およびデジタルオフセット）の初期値を決定するために使用される領域である。各調整領域は、基準領域内のパターン密度と所定の範囲内で近似するパターン密度を持つ領域である。パターン密度については後述する。
　輝度調整が行われる基準領域および複数の調整領域は、画像生成の対象である複数のターゲット領域に含まれる。基準領域および複数の調整領域は、ワークピースＷ上の複数のターゲット領域の画像を生成する前に予め決定される。一実施形態では、基準領域および複数の調整領域は、ワークピースＷ上の複数のターゲット領域の画像を生成している間に決定されてもよい。動作制御部５は、決定された基準領域および複数の調整領域の位置および大きさをその記憶装置５ａに保存する。
　各調整領域は、基準領域のパターン密度と近似するパターン密度を有する領域である。パターン密度は、各領域内のパターンに対応するＣＡＤパターンの幅と長さとの関係によって定義される。より具体的には、パターン密度は、対応するＣＡＤパターンの幅と長さから算定される。ＣＡＤパターンは、ワークピースＷに形成されたパターンの設計データに含まれるパターンの設計情報によって定義される仮想パターンであり、ポリゴン形状を有している。ワークピースＷに形成されたパターンは、設計データ上のＣＡＤパターンに従って形成される。ワークピースＷに形成されたパターンの設計データは、動作制御部５の記憶装置５ａ内に予め格納されている。
　動作制御部５は、基準領域のパターン密度を、基準領域内のパターンの設計データから算定する。同様に、動作制御部５は、撮像しようとするワークピースＷ上の複数のターゲット領域のそれぞれのパターン密度を、各ターゲット領域内のパターンの設計データから算定する。
　図２は、ワークピースＷ上の基準領域のパターン密度を算定する一実施形態を説明する模式図である。この例では、基準領域内に３つのパターンが存在し、図２に示す３つのパターンは、基準領域内に存在する３つのパターンに対応するＣＡＤパターンである。動作制御部５は、基準領域のパターン密度を、設計データから算定する。より具体的には、動作制御部５は、基準領域のパターン密度を、設計データ上の対応するＣＡＤパターンの寸法から算定する。図２に示す例では、電子ビームの走査方向に沿った寸法は幅と定義され、電子ビームの走査方向に垂直な方向に沿った寸法は長さと定義される。図２に示すように、３つのＣＡＤパターンは、３つの幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３を有する部分を含む。幅Ｗ１の部分の長さの合計はＬ１であり、幅Ｗ２の部分の長さの合計はＬ２＋Ｌ３であり、幅Ｗ３の部分の長さの合計はＬ４＋Ｌ５＋Ｌ６である。基準領域のパターン密度は、基準領域内のパターンに対応する３つのＣＡＤパターンの幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３と、対応する長さＬ１，Ｌ２＋Ｌ３，Ｌ４＋Ｌ５＋Ｌ６との関係として表される。
　図３は、ワークピースＷ上の基準領域のパターン密度を算定する他の実施形態を説明する模式図である。図３に示す３つのＣＡＤパターンは、図２に示す３つのＣＡＤパターンと同じであるが、電子ビームの走査方向が図２とは９０°異なる。図３に示すように、３つのＣＡＤパターンは、３つの幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４，Ｗ５を有する部分を含む。幅Ｗ１の部分の長さの合計はＬ１であり、幅Ｗ２の部分の長さの合計はＬ２＋Ｌ３＋Ｌ４であり、幅Ｗ３の部分の長さの合計はＬ５であり、幅Ｗ４の部分の長さの合計はＬ６であり、幅Ｗ５の部分の長さの合計はＬ７である。基準領域のパターン密度は、基準領域内のパターンに対応する３つのＣＡＤパターンの幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４，Ｗ５と、対応する長さＬ１，Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７として表される。
　動作制御部５は、同じようにして、ターゲット領域のうち、基準領域以外の他の領域のパターン密度を算定する。さらに動作制御部５は、基準領域のパターン密度と所定の範囲内で近似するパターン密度を持つ複数の調整領域を決定する。より具体的には、動作制御部５は、基準領域のパターン密度を、ターゲット領域のそれぞれのパターン密度と比較し、基準領域のパターン密度と所定の範囲内で近似するパターン密度を持つ複数の領域をターゲット領域から選択し、選択された領域を調整領域に決定する。調整領域は、輝度調整が行われる領域である。一実施形態では、近似性の判定に使用される上記所定の範囲は、基準領域のパターン密度（すなわち、基準領域内のＣＡＤパターンの幅と長さ）を中心とする数値範囲である。
　図４は、基準領域および複数の調整領域の設定方法の一実施形態を説明するフローチャートである。
　ステップ１－１では、ワークピースＷの表面内の基準領域が決定される。基準領域の決定は、ユーザーによって実施されてもよいし、あるいは動作制御部５によって実施されてもよい。動作制御部５は、決定された基準領域の位置および大きさをその記憶装置５ａに保存する。基準領域の位置および大きさは、パターンの設計データから特定することができる。
　ステップ１－２は、動作制御部５は、基準領域のパターン密度を算定する。
　ステップ１－３では、動作制御部５は、ターゲット領域のうち、基準領域以外の他の領域のパターン密度を算定する。
　ステップ１－４では、動作制御部５は、基準領域のパターン密度を、上記他の領域のそれぞれのパターン密度と比較し、基準領域のパターン密度と所定の範囲内で近似するパターン密度を持つ複数の調整領域を決定する。動作制御部５は、決定された複数の調整領域の位置および大きさをその記憶装置５ａに保存する。複数の調整領域の位置および大きさは、パターンの設計データから特定することができる。
　このようにして、輝度調整が行われる基準領域および複数の調整領域が決定されると、動作制御部５は走査電子顕微鏡１に指令を発して、基準領域、複数の調整領域、および中間領域（後述する）を含む複数のターゲット領域の画像を走査電子顕微鏡１に生成させる。一実施形態では、走査電子顕微鏡１が複数のターゲット領域の画像を生成しながら、動作制御部５は基準領域および複数の調整領域を決定してもよい。
　以下、画像を生成する動作について、図５に示すフローチャートを参照して説明する。
　ステップ２－１では、動作制御部５は走査電子顕微鏡１に指令を発して、基準領域の画像を走査電子顕微鏡１に生成させる。
　ステップ２－２では、動作制御部５は、基準領域の画像を走査電子顕微鏡１から受け取り、基準領域の画像の輝度を調整するためのパラメータの設定値を調整する。本実施形態では、パラメータは、上述した５つの輝度パラメータ（すなわち、ＰＭＴパラメータ、アナログゲイン、アナログオフセット、デジタルゲイン、およびデジタルオフセット）である。このステップ２－２で調整されたパラメータの設定値は、パラメータの初期値である。一実施形態では、基準領域の画像の輝度を調整するためのパラメータの設定値は、ユーザーにより調整されてもよい。
　画像全体の輝度は、輝度のヒストグラムによって表現される。輝度のヒストグラムは、輝度を表す横軸と、各輝度を有する画素の数を表す縦軸を有するグラフである。図６は、輝度のヒストグラムの一例を示す図である。グレースケールの画像では、横軸の輝度は、例えば、０から２５５までの数値である。この輝度の０から２５５までの数値範囲は一例であり、他の数値範囲であってもよい。一般に、輝度調整は、図６に示すように、ヒストグラムの山の裾野の一端が、輝度の最小値（図６の例では０）にあり、他端が輝度の最大値（図６の例では２５５）にあることが好ましい。一方、図７Ａのように、ヒストグラムの山の全体が低輝度側に偏っており、山の裾野の左端がヒストグラム上に現れない場合は、画像は暗く、かつ黒つぶれが多く画像に現れる。別の例では、図７Ｂのように、ヒストグラムの山の全体が高輝度側に偏っており、山の裾野の右端がヒストグラム上に現れない場合は、画像は明るく、かつ白飛びが多く画像に現れる。よって、ヒストグラムの山形状が図６に示すような形状になるように輝度調整が行われる。
　図５に戻り、ステップ２－３では、上記５つのパラメータのうち、アナログパラメータであるＰＭＴパラメータ、アナログゲイン、およびアナログオフセットの調整された設定値を走査電子顕微鏡１に適用する。
　ステップ２－４では、動作制御部５は走査電子顕微鏡１に指令を発し、複数の中間領域の複数の画像を走査電子顕微鏡１に連続して生成させる。複数の中間領域は、ターゲット領域に含まれる領域であり、基準領域および上記複数の調整領域以外の領域である。複数の中間領域の数は、輝度調整に必要な時間的間隔または距離的間隔に基づいて定められてもよい。
　ステップ２－５では、動作制御部５は、上記５つの輝度パラメータのうち、デジタルパラメータであるデジタルゲインおよびデジタルオフセットの調整された設定値を、上記ステップ２－４で生成した複数の中間領域の複数の画像の画像処理に適用する。上述したように、デジタルパラメータは、画像処理により画像の輝度を調整するパラメータであるため、動作制御部５は、生成された画像の輝度をデジタルパラメータにより調整することができる。デジタルパラメータにより輝度が調整された画像は、動作制御部５の記憶装置５ａ内に保存される。
　ステップ２－６では、動作制御部５は走査電子顕微鏡１に指令を発し、複数の調整領域のうちの１つの画像を走査電子顕微鏡１に生成させる。
　ステップ２－７では、動作制御部５は、上記１つの調整領域の画像を走査電子顕微鏡１から受け取り、上記１つの調整領域の画像の輝度のヒストグラムと、基準領域の画像の輝度のヒストグラムとの差が小さくなるように、上記１つの調整領域の画像の輝度を調整するためのパラメータの設定値を調整する。具体的には、動作制御部５は、上記１つの調整領域の画像の輝度のヒストグラムの山形状が、基準領域の画像の輝度のヒストグラムの山形状に近づく方向にパラメータの設定値を調整する。本実施形態では、パラメータは、上述した５つの輝度パラメータ（すなわち、ＰＭＴパラメータ、アナログゲイン、アナログオフセット、デジタルゲイン、およびデジタルオフセット）である。
　上記ステップ２－７の一実施形態について、図８Ａ乃至図８Ｃを参照して説明する。一実施形態では、走査電子顕微鏡１は、ワークピースＷの同じ領域を繰り返し撮像して複数の画像を生成し、動作制御部５はこれらの画像を積算し、さらに積算された画像の各画素の輝度値を積算枚数で割り算することで平均画像を生成するように構成されている。
　図８Ａは、積算される前の複数の画像のうちの１つの画像の輝度のヒストグラムを示す図である。上述した５つの輝度パラメータのうち、アナログパラメータは、積算される前の複数の画像のそれぞれに適用される。具体的には、図８Ａの点線で示すように、動作制御部５は、低輝度側と高輝度側で輝度が飽和しない限りにおいて、輝度レンジを広げる方向に（すなわちコントラストが高くなる方向に）アナログパラメータを調整する。
　図８Ｂは、同じ領域の複数の画像を積算し、さらに積算された画像の各画素の輝度値を積算枚数で割り算することで得られた平均画像の輝度のヒストグラムを示す図である。図８Ｂから分かるように、各画素の積算された輝度値が積算枚数で割り算されるので、ランダムノイズは平均画像から除去され、ＳＮ比が向上された平均画像が得られる。その一方で、平均画像の輝度レンジは狭くなる（すなわちコントラストが低下する）。
　そこで、図８Ｃに示すように、動作制御部５は、上述した５つの輝度パラメータのうち、デジタルパラメータを平均画像に適用して、輝度レンジを広げる（コントラストを高める）。すなわち、図８Ｃのヒストグラムの形状が、点線で示す基準領域の画像の輝度のヒストグラムに近づくように、動作制御部５はデジタルパラメータの設定値を調整する。
　図５に戻り、ステップ２－８では、動作制御部５は、上記５つのパラメータのうち、デジタルパラメータであるデジタルゲインおよびデジタルオフセットの調整された設定値を、上記ステップ２－５で生成した調整領域の画像の画像処理に適用する。デジタルパラメータにより輝度が調整された画像は、動作制御部５の記憶装置５ａ内に保存される。
　ステップ２－９では、動作制御部５は、上記５つのパラメータのうち、アナログパラメータであるＰＭＴパラメータ、アナログゲイン、およびアナログオフセットの調整された設定値を走査電子顕微鏡１に適用する。これらのアナログパラメータは、次に画像を生成する前に走査電子顕微鏡１に適用される。
　ステップ２－１０では、動作制御部５は走査電子顕微鏡１に指令を発し、他の複数の中間領域の複数の画像を走査電子顕微鏡１に連続して生成させる。このステップ２－１０の複数の中間領域も、ターゲット領域に含まれる領域である。複数の中間領域の数は、輝度調整に必要な時間的間隔または距離的間隔に基づいて定められてよい。
　ステップ２－１１では、動作制御部５は、上記ステップ２－７で調整されたデジタルパラメータであるデジタルゲインおよびデジタルオフセットの設定値を、上記ステップ２－１０で生成した複数の中間領域の複数の画像の画像処理に適用する。複数の中間領域の各画像の輝度はデジタルパラメータにより調整される。デジタルパラメータにより輝度が調整された画像は、動作制御部５の記憶装置５ａ内に保存される。
　ステップ２－１２では、動作制御部５は、全てのターゲット領域の画像が生成されたか否かを判定する。全てのターゲット領域の画像が生成されていない場合は、動作制御部５は、ステップ２－６以降を繰り返す。全てのターゲット領域の画像が生成された場合は、動作制御部５は、走査電子顕微鏡１に指令を発して、ターゲット領域の画像の生成を終了させる。
　各調整領域内のパターン密度は、基準領域内のパターン密度に近似している。したがって、各調整領域におけるパラメータの調整は、基準領域におけるパラメータの調整の代替とすることができる。本実施形態によれば、輝度調整をするたびに基準領域の画像を生成する必要がない。言い換えれば、走査電子顕微鏡１が、調整領域および中間領域を含む多数のターゲット領域の画像を生成しながら、動作制御部５は、ターゲット領域に含まれる複数の調整領域において輝度を調整することができる。結果として、調整領域および中間領域を含む多数のターゲット領域の画像生成のスループットを向上することができる。
　上述した実施形態は説明を簡便にするためワークピースのパターンが表面の１層のみ解像した画像を想定したが、１次電子を高加速し複数の層のパターンが解像した画像でも、複数層の設計データを使い同様の輝度調整手法を用いる事も可能である。例えば、下層に行くに従い検出器に到達する電子が少なく、検出画像に対する輝度の影響が少なくなる場合は、設計値から算出した層毎のパターン密度に一定の比率を乗じ、実際の検出画像に合うよう勘案する手法も想定される。また、電子の検出器は様々な種類がある。例えば２次電子を主に検出する検出器や、反射電子を主に検出する検出器では、各層からの検出画像へ与える輝度の影響は異なるので、検出器の種類に合わせた各層の貢献比率を勘案する手法も想定される。
　上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。
　本発明は、ウェーハ、基板、パネル、マスクなどのワークピース上のパターンの画像を走査電子顕微鏡で生成する方法に利用可能である。
　１　　　走査電子顕微鏡
　５　　　動作制御部
１５　　　電子銃
１６　　　集束レンズ
１７　　　Ｘ偏向器
１８　　　Ｙ偏向器
２０　　　対物レンズ
２６　　　電子検出器
２７　　　シンチレータ
２８　　　光電子増幅管
２９　　　アナログ増幅器
３０　　　カラム
３１　　　ステージ
３２　　　画像取得装置

Claims (4)

  1. 　表面にパターンが形成されているワークピースの画像を、該画像の輝度を調整しながら生成する方法であって、
    　前記ワークピースの表面内の基準領域を決定し、
    　前記基準領域のパターン密度を、前記基準領域内のパターンの設計データから算定し、
    　前記算定されたパターン密度と所定の範囲内で近似するパターン密度を持つ複数の調整領域を決定し、
    　前記基準領域の画像を走査電子顕微鏡で生成し、
    　前記複数の調整領域のうちの１つの画像を前記走査電子顕微鏡で生成し、
    　前記１つの調整領域の画像の輝度のヒストグラムと、前記基準領域の画像の輝度のヒストグラムとの差が小さくなるように、前記１つの調整領域の画像の輝度を調整するためのパラメータの設定値を調整し、
    　前記ワークピースの表面内の複数の中間領域の複数の画像を前記走査電子顕微鏡で生成する、方法。
  2. 　前記パラメータは、前記走査電子顕微鏡の電子検出感度を決定するアナログパラメータと、画像処理によって輝度を調整するためのデジタルパラメータを含み、
    　前記方法は、前記アナログパラメータの設定値を調整した後に、前記アナログパラメータの前記調整された設定値を前記走査電子顕微鏡に適用し、
    　前記複数の中間領域の複数の画像の画像処理に、前記デジタルパラメータの前記調整された設定値を適用することで、前記複数の画像の輝度を調整する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
  3. 　前記複数の調整領域のうちの１つの画像を前記走査電子顕微鏡で生成する工程から、前記複数の中間領域の前記複数の画像の輝度を調整する工程までを繰り返す、請求項２に記載の方法。
  4. 　前記パターン密度は、対応するＣＡＤパターンの幅と長さとの関係によって定義される、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
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