▶ カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハーの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-02-21
(45)【発行日】2023-03-02
(54)【発明の名称】粒子顕微鏡を用いる画像記録方法
(51)【国際特許分類】
H01J 37/22 20060101AFI20230222BHJP
G06T 5/00 20060101ALI20230222BHJP
【ＦＩ】
H01J37/22 502Z
G06T5/00 725
【請求項の数】
25
(21)【出願番号】P 2021518103
(86)(22)【出願日】2019-10-01
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-01-06
(86)【国際出願番号】 EP2019076637
(87)【国際公開番号】W WO2020070156
(87)【国際公開日】2020-04-09
【審査請求日】2021-04-01
(31)【優先権主張番号】102018124401.0
(32)【優先日】2018-10-02
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(31)【優先権主張番号】62/888,866
(32)【優先日】2019-08-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】503263355
【氏名又は名称】カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー
(74)【代理人】
【識別番号】100094569
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 伸一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100109070
【弁理士】
【氏名又は名称】須田 洋之
(74)【代理人】
【識別番号】100067013
【弁理士】
【氏名又は名称】大塚 文昭
(74)【代理人】
【識別番号】100086771
【弁理士】
【氏名又は名称】西島 孝喜
(74)【代理人】
【識別番号】100120525
【弁理士】
【氏名又は名称】近藤 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100139712
【弁理士】
【氏名又は名称】那須 威夫
(74)【代理人】
【識別番号】100158469
【弁理士】
【氏名又は名称】大浦 博司
(72)【発明者】
【氏名】ザイドラー ディルク
(72)【発明者】
【氏名】コルブ トーマス
(72)【発明者】
【氏名】フートヴォール フィリップ
(72)【発明者】
【氏名】ノイマン イェンス ティモ
(72)【発明者】
【氏名】リーデセル クリストフ
(72)【発明者】
【氏名】ウォジェク クリスチャン
(72)【発明者】
【氏名】コレア ホアキン
(72)【発明者】
【氏名】ヘーゲル ヴォルフガング
【審査官】後藤 大思
(56)【参考文献】
【文献】特開２００７－２９８３９７（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１５／０３４８７４９（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｊ ３７／００－３７／３６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
マルチビーム粒子顕微鏡を用いた画像記録方法において、複数の粒子ビームで対象を走査することと、前記粒子ビームにより生成される信号を検出することとによって、対象の複数の画像を記録することであって、
各記録画像は画像データに関連付けられ、
前記画像データの各々は複数の輝度値を含み、
前記複数の記録画像の各記録画像の前記輝度値は、前記複数の粒子ビームのうちの１つの粒子ビームにより生成される前記検出信号に基づいて特定される、
各輝度値は、前記記録画像の座標系内の位置及び前記対象上の位置に関連付けられる、という記録することと、
複数の関心領域を特定することであって、
各関心領域は、前記対象の少なくとも１つの位置に関連付けられる、という特定することと、
前記記録画像の各々において複数の画像領域を特定することであって、
前記複数の画像領域の各画像領域は、前記複数の関心領域のうちの１つの関心領域に関連付けられ、
各画像領域は、前記対象のその位置の、同じく前記画像領域に関連付けられる前記関心領域に関連付けられる近隣における位置に関連付けられる輝度値を含む、という特定することと、
複数の変位ベクトルを特定することであって、
前記複数の変位ベクトルの各変位ベクトルは、前記複数の画像領域のうちの一定の画像領域に関連付けられ、
前記一定の画像領域は、前記複数の関心領域のうちの一定の関心領域に関連付けられ、
前記一定の画像領域に関連付けられる前記変位ベクトルは、前記一定の画像領域に関連付けられる前記画像データを、同じく前記一定の関心領域に関連付けられる他の画像領域の画像データと相関させることによって特定される、という特定することと、
前記記録画像の前記画像データと前記特定された変位ベクトルに基づいて画像歪みを特定することと、
を含み、
前記複数の粒子ビームにおける隣接する粒子ビームは隣接する対象領域を走査し、
前記隣接する対象領域のペアは一部が重複し、
複数の関心領域が、それぞれ、少なくとも２つの隣接する対象領域の重複領域内にある前記対象上の位置に関連付けられる、
方法。
【請求項2】
前記記録画像の前記画像データ及び前記特定された画像歪みに基づいて結果の画像を生成することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記結果の画像を生成することにおいて、前記一定の記録画像のうちの一定の画像領域の少なくとも１つの輝度値は、前記結果の画像の座標系内の位置に関連付けられ、前記結果の画像の座標系内の前記位置は、前記一定の画像領域に関連付けられた前記変位ベクトルに基づいて特定される、請求項２に記載の方法。
【請求項4】
前記記録画像の前記画像領域に対応付けられる前記変位ベクトルは相互に異なることができる、請求項１～３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項5】
第一の変位ベクトルは、一定の記録画像の第一の画像領域に関連付けられ、前記記録画像の前記第一の画像領域内の第一の位置に関連付けられる少なくとも１つの輝度値は、前記結果の画像の座標系内の前記結果の画像の第一の位置に関連付けられ、
第二の変位ベクトルは、前記一定の記録画像の第二の画像領域に関連付けられ、
前記第二の変位ベクトルは前記第一の変位ベクトルとは異なり、
前記記録画像の前記第二の画像領域内の第二の位置に関連付けられる少なくとも１つの輝度値は、前記結果の画像の座標系内の前記結果の画像内の第二の位置に関連付けられ、
この輝度値は、前記記録画像の前記第二の画像領域内の第二の位置に対応付けられ、
以下の関係が満たされる：
Ｂ２－Ｂ１＝Ｏ２＋Ｖ２－Ｏ１－Ｖ１；
ただし、
Ｂ１は前記結果の画像の座標系内の前記第一の位置の座標ベクトルを表し、
Ｂ２は前記結果の画像の座標系内の前記第二の位置の座標ベクトルを表し、
Ｏ１は前記一定の記録画像の座標系内の前記第一の位置の座標ベクトルを表し、
Ｏ２は前記一定の記録画像の座標系内の前記第二の位置の座標ベクトルを表し、
Ｖ１は前記第一の変位ベクトルを表し、
Ｖ２は前記第二の変位ベクトルを表す、
請求項１～４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項6】
第三の変位ベクトルは、前記一定の記録画像の第三の画像領域に対応付けられ、前記第三の画像領域は、前記第一の画像領域と前記第二の画像領域との間に位置し、
前記少なくとも１つの輝度値は、前記結果の画像の座標系内の前記結果の画像の第三の位置に関連付けられ、
この輝度値は、前記記録画像の前記第三の画像領域内の第三の位置に関連付けられ、
以下の関係が満たされる：
｜（Ｏ２－Ｏ１）ｉ｜＞｜（Ｏ３－Ｏ１）ｉ｜，
｜（Ｖ２－Ｖ１）ｉ｜＞｜（Ｖ３－Ｖ１）ｉ｜，
ただし、
Ｏ３は前記一定の記録画像の座標系内の前記第三の位置の座標ベクトルを表し、
Ｖ３は前記第三の変位ベクトルを表し、
（Ｏ２－Ｏ１）ｉは差分ベクトル（Ｏ２－Ｏ１）のｉ番目の成分を表し、
（Ｏ３－Ｏ１）ｉは差分ベクトル（Ｏ３－Ｏ１）のｉ番目の成分を表し、
（Ｖ２－Ｖ１）ｉは差分ベクトル（Ｖ２－Ｖ１）のｉ番目の成分を表し、
（Ｖ３－Ｖ１）ｉは差分ベクトル（Ｖ３－Ｖ１）のｉ番目の成分を表す、
請求項５に記載の方法。
【請求項7】
前記画像領域に関連付けられる前記変位ベクトルは、相互に平行な向きとされる、請求項１～６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項8】
前記対象の同じ位置の近隣における前記位置は、前記記録画像の座標系内の前記対象のこの位置から、前記記録画像の座標系内の前記記録画像の最大直径の０．１倍より小さい距離に配置される、請求項１～７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項9】
各記録画像の前記画像領域の、前記記録画像の座標系内の任意の方向に測定される側方寸法は、前記各方向への前記記録画像の範囲の０．５倍よりそれぞれ小さい、請求項１～８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項10】
前記対象の座標系内の前記関心領域の位置は事前に特定される、請求項１～９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項11】
前記関心領域の位置は、前記記録画像の解析に基づいて特定される、請求項１～９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項12】
前記複数の画像の記録中に前記対象を前記粒子顕微鏡に関して固定された位置に維持することをさらに含む、請求項１～１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項13】
前記複数の画像の記録中に前記対象を前記粒子顕微鏡に関して変位させることをさらに含む、請求項１～１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項14】
前記複数の画像の記録中に前記対象を前記粒子顕微鏡に関して、前記対象の表面に平行な方向に変位させることをさらに含む、請求項１～１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項15】
前記複数の画像は次々に記録される、請求項１～１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項16】
一定の画像を記録することは、前記一定の画像の前の画像を記録することが完了した後にのみ開始される、請求項１～１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項17】
前記画像を記録することは、少なくとも１つの粒子ビームで前記対象を走査することと、前記少なくとも１つの粒子ビームにより生成される信号を検出することと、を含み、前記記録画像の前記輝度値は、前記検出信号に基づいて特定され、
前記輝度値に関連付けられる前記記録画像の座標系内の前記位置は、前記走査中に発生する前記少なくとも１つの粒子ビームの走査位置に基づいて特定される、
請求項１～１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項18】
マルチビーム粒子顕微鏡を用いた画像記録方法において、複数の粒子ビームの配列で対象の表面を走査して、前記対象に入射する前記粒子ビームの粒子により生成される信号を検出することであって、隣接する粒子ビームは隣接する対象領域を走査し、隣接する対象領域のペアは重複する、検出することと、
複数の画像を前記検出信号に基づいて生成し、各画像が前記複数の粒子ビームのうちの１つの粒子ビームにより生成される前記検出信号に基づくようにすることであって、各画像は対応する表面領域の画像である、生成することと、
各画像内の複数の画像領域を特定し、第一の画像の一定の画像領域へと画像化される前記対象の対象部分が第二の画像の画像領域にも画像化されるようにすることであって、前記第一及び第二の画像は、隣接する粒子ビームにより生成される検出信号に基づいて生成される、特定することと
前記画像の画像領域のペアの画像データを相関させることであって、画像領域の各ペアは、前記対象の同じ対象部分が前記画像領域のペアの両方の画像領域内に画像化されるように選択される、相関させることと、
前記複数の画像の画像歪みを、前記画像データの前記相関に基づいて特定することと、
を含む方法。
【請求項19】
組合せによる結果の画像を、前記複数の画像及び前記特定された画像歪みに基づいて生成することをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項20】
前記複数の画像及び前記特定された画像歪みに基づいて、前記複数の生成された画像のうちの少なくとも１つの画像データに対応する前記対象上の位置を特定することをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項21】
前記対象は半導体回路であり、前記対象上の前記位置は、前記半導体回路の欠陥を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項22】
前記隣接する対象領域のペアの重複部分は、画像領域ペアに画像化された複数の重複する対象部分を含む、請求項１８～２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項23】
隣接する粒子ビームのペアにより走査され、画像領域のペアに画像化される複数の重複する対象部分の数は、５より多く、特に１０より多い、請求項２２に記載の方法。
【請求項24】
第一の画像領域ペアに画像化される第一の対象部分は、前記隣接する粒子ビームによって、第二の画像領域ペアに画像化される第二の対象部分が同じ隣接する粒子ビームにより走査される前に走査され、前記第一の画像領域ペアの前記画像データを相関させることは、前記同じ隣接する粒子ビームによって、前記第二の画像領域ペアに画像化される前記対象部分を走査することの前に開始される、請求項１８～２３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項25】
前記第一の画像領域ペアの前記画像データを相関させることは、前記同じ隣接する粒子ビームにより前記第二の画像領域ペアに画像化される前記対象部分を走査することの完了より前に完了される、請求項２４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本願は、２０１８年１０月２日に出願された独国特許出願第１０ ２０１８ １２４ ４０１．０号及び２０１９年８月１９日に出願された米国仮特許出願第６２／８８８，８６６号の優先権を主張する。これらの出願の全開示を参照によって本願に援用する。
本願は、２０１８年１０月２日に出願された独国特許出願第１０ ２０１８ １２４ ４０１．０号及び２０１９年８月１９日に出願された米国仮特許出願第６２／８８８，８６６号の優先権を主張する。これらの出願の全開示を参照によって本願に援用する。
【0002】
本発明は、粒子顕微鏡を用いて画像を記録する方法に関する。
【背景技術】
【0003】
粒子顕微鏡は典型的に、画像化対象を取り付けるための対象マウントと、１つ又は複数の粒子ビームを発生させ、その１つ又は複数の粒子ビームを対象へと方向付ける粒子ビームコラムと、を含む。対象に入射する粒子により生成される信号が検出され、それによって検出信号の輝度値を対象上のその信号の発生位置に関連付けることができる。収集された輝度値と輝度値に関連付けられる対象上の位置は対象の画像を表し、例えばそれをスクリーン上に表示でき、それを解析でき、又はそれをその他の目的のために保存することができる。
【0004】
検出信号は信号ノイズにより影響を受けるため、所望の解像度及び画像品質を有する画像を取得するには、十分な量の信号を画像化対象の領域から収集する必要がある。信号の収集にはかなりの時間を要する。現実には、画像を生成するための信号を収集している間に、対象を保持する対象マウントが粒子ビームコラムに関して移動する、ということが起こりうる。このような移動は、機械的不安定さ、熱ドリフト、又はその他の理由に起因するかもしれない。このような移動の結果、検出信号と対象上の位置との関連付けが十分に明確でなくなり、結果として得られた画像はぼけるか、又は歪む可能性がある。さらに、対象に入射する粒子及び対象から出て検出信号を形成する粒子は、対象上に表面電荷を発生させる。表面電荷は、生成された画像中に画像アーチファクトを生じさせるかもしれない。
【0005】
従来の方法によれば、対象の複数の画像が逐次的に記録され、記録画像の各々の画像品質は、記録画像の組合せ又は重畳に基づいて計算される、結果の画像より低い。このような方法では、個々の記録画像の組合せ又は重畳によって、結果の画像を形成する際に、後続画像の記録中の粒子ビームコラムに関する対象ホルダの移動が勘案される。ここで、コンピュータ援用画像処理を用いて記録画像間の変位を特定できる。例えば、このような特定には、記録画像を相関させる方法が含まれてよい。こうした方法の例は、米国特許第７，０３４，２９６ Ｂ２号において示されている。
【0006】
コンピュータ援用画像処理により、それゆえ、より画像品質の低い複数の記録画像に基づいて、より高品質の画像が生成されるかもしれない。より高品質の画像は、例えばより高いコントラストノイズ比を示すかもしれない。例えば、より高品質の画像は、従来の重畳により得られる画像と比較して、より低い画像ぼけを示すかもしれない。画像ぼけは、例えばより低品質の画像の記録中にドリフトが関わり、より低品質の画像を組み合わせて、より高品質画像を形成する際にこのようなドリフトが正しく考慮されないと、より高品質の画像に影響を与えるかもしれない。さらに、より高品質の画像は、より低品質の画像の各々より高いコントラストノイズ比を示すかもしれない。
【0007】
さらに、コンピュータ援用画像処理を使用することによって、粒子光学画像中の表面電荷により生じた画像アーチファクトを軽減することができるか否かという問題が生じた。
【0008】
本発明は、上述の検討事項を考慮してなされた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明の目的は、コンピュータ援用画像処理が改善された画像品質を提供する、粒子顕微鏡を用いた画像記録方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の実施形態は、粒子顕微鏡を用いた画像記録方法を提供し、この方法は粒子顕微鏡を用いて対象の複数の画像を記録することを含む。
【0011】
記録画像は、データ記録によって表される。データ記録は、時間、場所、検査対象対象の種類、倍率、対象の座標系若しくは粒子顕微鏡の座標系における画像化対象領域の座標、帯その他の項目名でのメタデータを含んでよい。記録画像は画像データをさらに含み、画像で下手は複数の輝度値を含み、各輝度値は記録画像の座標系内の位置及び対象上の位置に関連付けられる。
【0012】
各輝度値は例えば、粒子顕微鏡の粒子ビームが対象上の同じ位置に方向付けられている間（ドウェルタイム）に、一定の持続時間中に検出される検出信号の数を表してよい。検出信号は、粒子ビームの粒子によってそれらが対象に当たったときに生成される二次電子、後方散乱電子、Ｘ線、光、及びその他のイベントの検出から、検出イベントとすることができる。
【0013】
例示的実施形態によれば、対象上の、一定の輝度値に関連付けられる位置は、一定の輝度値を特定するための信号が収集されている間に粒子ビームが実際に方向付けられた対象上の位置である。
【0014】
例示的実施形態によれば、一定の輝度値に関連付けられる記録画像の座標系内の位置は、同じく一定の輝度値に関連付けられる対象上の位置に対応する。この関連付けは例えば、座標変換により表される対応とすることができ、これは対象の座標系内の対象上の位置を画像の座標系内の位置に基づいて計算することを可能にする。適当な座標変換は、例えば粒子顕微鏡に関する対象の測定位置、顕微鏡の倍率、及びその他のデータに基づいて特定できる。
【0015】
記録画像の座標系内の位置は、したがって、単純化の仮定を用いて対象の座標系内の対応位置に変換できる。１つの単純化の仮定によれば、画像の記録中、粒子顕微鏡に関する対象の位置はわかっているか、少なくとも変化しない。現実には、画像の記録中、対象は粒子顕微鏡に関して移動するかもしれず、又は粒子顕微鏡に関する粒子ビームの位置は予期せず変化するかもしれず、それによって粒子ビームは予想位置とは異なる位置において対象に入射するが、これは変位の量が分からないかもしれないからである。このような状況では、記録画像の座標系内の位置が対象の座標系内の位置を表す精度がより低い。ビームは対象の既知の位置に限定的な精度でのみ入射し、対象のこの位置は、ビームがこの位置で対象に入射するため、輝度値に関連付けられる。
【0016】
一定の輝度値に関連付けられる記録画像の座標系内の位置は、例えば、一定の輝度値を特定するための信号が検出されている間に、粒子顕微鏡のビーム偏向器に適用される励起に基づいて特定できる。偏向器の励起は、粒子ビームを対象上の所望の位置に方向付けるために適用される。
【0017】
画像を表す輝度値は、例えば、記録画像の座標系内の位置を表す整数インデックスを有する２次元行列として保存できる。しかしながら、記録された各輝度値を、記録画像の座標系内の位置を表す２つの追加の値と共に保存することも可能である。これらの値は、例えば整数又は浮動小数点により表すことができる。
【0018】
例示的実施形態によれば、画像の記録方法は、複数の関心領域の特定を含んでよく、対象上の少なくとも１つの位置がある関心領域に関連付けられる。
【0019】
例えば、関心領域は、対象の座標系内で予め特定できる。例えば、関心領域は、対象のうち重要な特徴を含むことが予想される領域とすることができる。例えば、対象が集積回路である場合、関心領域は、その集積回路において、回路の選択された特徴を見出すことのできる位置に関する情報を提供する、その集積回路の利用可能な設計データに基づいて特定できる。選択された回路素子は好ましくは、高コントラストの粒子光学画像の中で識別し、位置特定できる回路素子である。別の例によれば、関心領域の位置は、記録画像自体の解析に基づいて特定される。例えば、記録画像の１つ又は複数を解析して、高いコントラストを有する特徴を含む画像部分を表す、対応付けられた画像データを有する領域が記録画像内のどこにあるかを特定することができる。特定されたこれらの関心領域は、対象に関連付けることができ、対象の少なくとも１つの位置及び一般的には対象の複数の位置を含むことができる。
【0020】
別の実施形態によれば、画像の記録方法は、記録画像の各々における複数の画像領域の特定を含み、これらの画像領域の各々は複数の関心領域のうちの１つに関連付けられる。複数の画像領域は、画像領域の各々が、同じくこの画像領域内にある関心領域に関連付けられる対象のその位置の近隣にある位置に対応付けられる記録画像の輝度値を含むように特定される。
【0021】
画像領域は、記録画像の座標系内の延長領域とすることができる。本願に関して、画像領域は、画像データを「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ又はｃｏｎｔａｉｎ）」。これは、画像データが画像領域の画像データとみなされるのは、記録画像の座標系内の位置に関連付けられる記録画像の画像データが延長領域内にあるときであることを意味する。
【0022】
対象の関心領域が例えば電子回路の素子である場合、一定の記録画像の各画像領域は、記録画像のこれらの画像データが、対応する関心領域に関連付けられる対象の位置の近隣にある対象上の位置に対応付けられる輝度値を含む画像領域に関連付けられるように選択される。これは、例えば、記録画像の複数の画像領域の各々が、記録画像の表現の中で対象の関心領域と少なくとも一部が重複する場合に満たすことができる。しかしながら、画像領域が常に記録画像の座標系内の対応する位置にある必要はない。これは特に、関心領域が記録画像の解析に基づいて特定される場合、又は対象が複数の画像の記録中に粒子顕微鏡に関して移動した場合に起こるかもしれない。対象の関心領域が例えば、対象の座標系内で事前に特定される場合、記録画像の、その関心領域に関連付けられる画像領域は、粒子顕微鏡に関する対象の位置、倍率、及びその他のデータを考慮して座標変換を用いて特定できる。
【0023】
別の例示的実施形態によれば、画像の記録方法は、複数の画像領域の画像領域の少なくとも幾つかに関連付けられる変位ベクトルを特定することを含む。ここで、一定の画像領域に関連付けられる変位ベクトルは、当該の一定の画像領域の画像データと他の１つの画像領域又は他の複数の画像領域の画像データとの相関に基づいて特定される。特に、相互に相関される画像領域は、複数の関心対象る領域のうちの同じ関心領域に関連付けられるかもしれない。相互に相関される画像領域は、例えば異なる記録画像の画像領域であり得る。
【0024】
１つの画像領域の画像データの他の画像領域の画像データとの相関は、例えば数学的関数により表すことのできる計算を含む。数学的関数は、相関されるべき画像領域の画像データを入力パラメータとして受けてよく、これらの入力パラメータに基づいて出力を計算してよい。出力は例えば、スカラ値、ベクトル等のスカラ値のタプル、及び画像データとすることができる。このような関数の一例は、２次元フーリエ変換を使用する畳み込み演算を行うことによって、２つの画像領域間の変位ベクトルを特定する関数である。このような計算方法の例は、Ｌａｕｔｅｒｂｏｒｎ ｅｔ ａｌ．Ｋｏｈａｅｒｅｎｔｅ Ｏｐｔｉｋ－Ｇｒｕｎｄｌａｇｅｎ ｆｕｅｒ Ｐｈｙｓｉｋｅｒ ｕｎｄ Ｉｎｇｅｎｉｅｕｒｅ，Ｂｅｒｌｉｎ Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ １９９３のＡ．１項に示されている。
【0025】
例えば、各関心領域について以下のステップを実行できる：まず、対象の関心領域に関連付けられる記録画像の画像領域を特定する。これは、対象のうち関心領域内にある特徴が、特定された画像領域内に含まれる画像データに基づいて生成される画像表現の中でも見えることを意味する。画像領域の表現の中で、対象の特徴は一般に、画像領域の同じ位置にはない。これは、例えば、対象の関心領域と記録画像の対応する画像領域との間の対応が、粒子顕微鏡に関する対象の変位によって、限定的な精度でしかわからないからである。画像の相関に基づいて特定される変位ベクトルは、このような変位を表す。さらに、変位ベクトルによって、記録画像の座標系内の画像領域の輝度値に対応付けられた位置を、それぞれの変位ベクトルによって変位させることが可能となり、それによって、変位の後に、異なる記録画像の画像領域の輝度値が対象上の同じ位置に関連付けられる。
【0026】
したがって、変位ベクトルを考慮に入れることによって、一定の品質の画像を表す画像データを含む画像領域の画像データを組み合わせて、より高品質の画像を表す画像データを有する画像を形成することが可能である。
【0027】
例示的実施形態によれば、画像の記録方法は、結果の画像の、記録画像の画像データをその結果の画像に対応付けることによる生成をさらに含み、各画像領域の複数の輝度値のうちの１つ又は複数の輝度値は、結果の画像の座標系内の位置に関連付けられ、結果の画像の座標系内の位置は、画像領域に関連付けられる変位ベクトルに基づいて計算される。
【0028】
異なる変位ベクトルに関連付けられる画像領域を有する一定の記録画像において、結果の画像に寄与する画像データは、記録画像内のそれらの位置に応じて異なる量だけ変位される。記録画像の座標系内の事前に特定された画像領域内の位置に関連付けられる少なくとも幾つかの輝度値は、この画像領域に関連付けられる変位ベクトルと等しい、又はこの変位ベクトルに基づいて計算されるベクトルによって変位される。他の輝度値の位置を変位させるためのベクトルは、例えば記録画像の画像領域に関連付けられる変位ベクトル群全体に基づいて特定できる。他の例によれば、他の輝度値の位置を変位させるためのベクトルは、これのような変位ベクトル間の内挿及び／又は外挿によって特定できる。幾つかの例によれば、他の輝度値の位置を変位させるための変位ベクトルは、選択された２次元基底関数群のパラメータを個々の関心領域に基づいて特定された変位ベクトルにフィットさせることによって特定できる。一定の位置における変位は、当該の一定の位置にパラメータ化された基底関数群を適用することによって計算できる。基底関数は、画像回転及び二次又はそれより高次の偏差等、顕微鏡の特徴的な歪み効果を説明するように選択されてよい。
【0029】
上述の画像の記録方法は、有利な点として、複数の画像の記録中に粒子ビームが対象に入射する位置が、粒子ビームが対象に入射すると予想される位置から逸脱する状況で使用でき、これらの逸脱は記録画像の全ての位置について同じではなく、それによって記録画像の座標系内の逸脱は場所ごとに異なる。これは、例えば対象上の局所化された表面電荷が入射粒子ビームを偏向させ、それが対象の全ての位置について同じわけではない場合に起こるかもしれない。このような状況で、上述の方法は、各記録画像の画像データを異なる変位ベクトルに基づいて変位させる柔軟な方法を提供し、それによって、高い品質と画像ぼけの少ない、結果の画像を生成できる。
【0030】
対象の複数の画像は、１つの粒子ビームを発生させる粒子顕微鏡又は複数の粒子ビームの配列を発生させるマルチビーム粒子顕微鏡を用いて記録できる。上述の方法は、複数の粒子ビームを発生させる粒子顕微鏡にとって特に有益であり、それは、個々の粒子ビームに、他の粒子ビームに関するドリフト又はその他の偏向が生じるかもしれないからであり、これは特に時間に依存するかもしれない。すると、記録画像の各々における画像領域を、各画像領域の画像データが１つの粒子ビームによってのみ生成されるように特定することが可能となる。換言すれば、変位ベクトルを各粒子ビームに対応付けることができ、この変位ベクトルは、他の粒子ビームに関する個々の粒子ビームの偏向の時間的変化さえも考慮することにより、個々の記録画像を重畳して、高い品質を有する結果の画像を形成することを可能にするかもしれない。
【0031】
別の例示的実施形態によれば、マルチビーム粒子顕微鏡を用いた画像記録方法は、複数の粒子ビームの配列で対象の表面を走査することと、対象に入射する粒子ビームにより生成される信号を検出することと、を含み、隣接する粒子ビームは隣接する対象領域を走査し、隣接する対象領域ペアは重複する。方法は、検出信号に基づいて複数の画像を生成し、各画像が複数の粒子ビームのうちの１つの粒子ビームによって生成された検出信号に基づくようにすることをさらに含んでよく、各画像は対応する表面領域の画像である。方法は、各画像内の複数の画像領域を、第一の画像の一定の画像領域へと結像される対象の対象部分が第二の画像の画像領域にも結像されるように特定することをさらに含んでよく、第一及び第二の画像は、隣接する粒子ビームによって生成された検出信号に基づいて生成される。方法は、画像の画像領域ペアの画像データを相関させることをさらに含んでよく、各画像領域ペアは、対象の同じ対象部分がその画像領域ペアの両方の画像領域内に結像されるように選択される。方法は、画像データの相関に基づいて複数の画像の画像歪みを特定することと、複数の画像及び特定された画像歪みに基づいて、組合せによる結果の画像を生成することと、をさらに含んでよい。
【0032】
［当初請求項１］
粒子顕微鏡を用いた画像記録方法において、
前記粒子顕微鏡を用いて対象の複数の画像を記録することであって、
各記録画像は画像データに関連付けられ、
前記画像データの各々は複数の輝度値を含み、
各輝度値は、前記記録画像の座標系内の位置及び前記対象上の位置に関連付けられる、という記録することと、
複数の関心領域を特定することであって、
各関心領域は、前記対象の少なくとも１つの位置に関連付けられる、という特定することと、
前記記録画像の各々において複数の画像領域を特定することであって、
前記複数の画像領域の各画像領域は、前記複数の関心領域のうちの１つの関心領域に関連付けられ、
各画像領域は、前記対象のその位置の、同じく前記画像領域に関連付けられる前記関心領域に関連付けられる近隣における位置に関連付けられる輝度値を含む、という特定することと、
複数の変位ベクトルを特定することであって、
前記複数の変位ベクトルの各変位ベクトルは、前記複数の画像領域のうちの一定の画像領域に関連付けられ、
前記一定の画像領域は、前記複数の関心領域のうちの一定の関心領域に関連付けられ、
前記一定の画像領域に関連付けられる前記変位ベクトルは、前記一定の画像領域に関連付けられる前記画像データを、同じく前記一定の関心領域に関連付けられる他の画像領域の画像データと相関させることによって特定される、という特定することと、
前記記録画像の前記画像データと前記特定された変位ベクトルに基づいて画像歪みを特定することと、
を含む方法。
［当初請求項２］
前記記録画像の前記画像データ及び前記特定された画像歪みに基づいて結果の画像を生成することをさらに含む、当初請求項１に記載の方法。
［当初請求項３］
前記結果の画像を生成することにおいて、前記一定の記録画像のうちの一定の画像領域の少なくとも１つの輝度値は、前記結果の画像の座標系内の位置に関連付けられ、前記結果の画像の座標系内の前記位置は、前記一定の画像領域に関連付けられた前記変位ベクトルに基づいて特定される、当初請求項２に記載の方法。
［当初請求項４］
前記記録画像の前記画像領域に対応付けられる前記変位ベクトルは相互に異なることができる、当初請求項１～３のいずれか１項に記載の方法。
［当初請求項５］
第一の変位ベクトルは、一定の記録画像の第一の画像領域に関連付けられ、
前記記録画像の前記第一の画像領域内の第一の位置に関連付けられる少なくとも１つの輝度値は、前記結果の画像の座標系内の前記結果の画像の第一の位置に関連付けられ、
第二の変位ベクトルは、前記一定の記録画像の第二の画像領域に関連付けられ、
前記第二の変位ベクトルは前記第一の変位ベクトルとは異なり、
前記記録画像の前記第二の画像領域内の第二の位置に関連付けられる少なくとも１つの輝度値は、前記結果の画像の座標系内の前記結果の画像内の第二の位置に関連付けられ、
この輝度値は、前記記録画像の前記第二の画像領域内の第二の位置に対応付けられ、
以下の関係が満たされる：
Ｂ２－Ｂ１＝Ｏ２＋Ｖ２－Ｏ１－Ｖ１；
ただし、
Ｂ１は前記結果の画像の座標系内の前記第一の位置の座標ベクトルを表し、
Ｂ２は前記結果の画像の座標系内の前記第二の位置の座標ベクトルを表し、
Ｏ１は前記一定の記録画像の座標系内の前記第一の位置の座標ベクトルを表し、
Ｏ２は前記一定の記録画像の座標系内の前記第二の位置の座標ベクトルを表し、
Ｖ１は前記第一の変位ベクトルを表し、
Ｖ２は前記第二の変位ベクトルを表す、
当初請求項１～４のいずれか１項に記載の方法。
［当初請求項６］
第三の変位ベクトルは、前記一定の記録画像の第三の画像領域に対応付けられ、
前記第三の画像領域は、前記第一の画像領域と前記第二の画像領域との間に位置し、
前記少なくとも１つの輝度値は、前記結果の画像の座標系内の前記結果の画像の第三の位置に関連付けられ、
この輝度値は、前記記録画像の前記第三の画像領域内の第三の位置に関連付けられ、
以下の関係が満たされる：
｜（Ｏ２－Ｏ１）ｉ｜＞｜（Ｏ３－Ｏ１）ｉ｜，
｜（Ｖ２－Ｖ１）ｉ｜＞｜（Ｖ３－Ｖ１）ｉ｜，
ただし、
Ｏ３は前記一定の記録画像の座標系内の前記第三の位置の座標ベクトルを表し、
Ｖ３は前記第三の変位ベクトルを表し、
（Ｏ２－Ｏ１）ｉは差分ベクトル（Ｏ２－Ｏ１）のｉ番目の成分を表し、
（Ｏ３－Ｏ１）ｉは差分ベクトル（Ｏ３－Ｏ１）のｉ番目の成分を表し、
（Ｖ２－Ｖ１）ｉは差分ベクトル（Ｖ２－Ｖ１）のｉ番目の成分を表し、
（Ｖ３－Ｖ１）ｉは差分ベクトル（Ｖ３－Ｖ１）のｉ番目の成分を表す、
当初請求項５に記載の方法。
［当初請求項７］
前記画像領域に関連付けられる前記変位ベクトルは、相互に平行な向きとされる、当初請求項１～６のいずれか１項に記載の方法。
［当初請求項８］
前記対象の同じ位置の近隣における前記位置は、前記記録画像の座標系内の前記対象のこの位置から、前記記録画像の座標系内の前記記録画像の最大直径の０．１倍より小さい距離に配置される、当初請求項１～７のいずれか１項に記載の方法。
［当初請求項９］
各記録画像の前記画像領域の、前記記録画像の座標系内の任意の方向に測定される側方寸法は、前記各方向への前記記録画像の範囲の０．５倍よりそれぞれ小さい、当初請求項１～８のいずれか１項に記載の方法。
［当初請求項１０］
前記対象の座標系内の前記関心領域の位置は事前に特定される、当初請求項１～９のいずれか１項に記載の方法。
［当初請求項１１］
前記関心領域の位置は、前記記録画像の解析に基づいて特定される、当初請求項１～９のいずれか１項に記載の方法。
［当初請求項１２］
前記複数の画像の記録中に前記対象を前記粒子顕微鏡に関して固定された位置に維持することをさらに含む、当初請求項１～１１のいずれか１項に記載の方法。
［当初請求項１３］
前記複数の画像の記録中に前記対象を前記粒子顕微鏡に関して変位させることをさらに含む、当初請求項１～１１のいずれか１項に記載の方法。
［当初請求項１４］
前記複数の画像の記録中に前記対象を前記粒子顕微鏡に関して、前記対象の表面に平行な方向に変位させることをさらに含む、当初請求項１～１１のいずれか１項に記載の方法。
［当初請求項１５］
前記複数の画像は次々に記録される、当初請求項１～１４のいずれか１項に記載の方法。
［当初請求項１６］
一定の画像を記録することは、前記一定の画像の前の画像を記録することが完了した後にのみ開始される、当初請求項１～１５に記載の方法。
［当初請求項１７］
前記画像を記録することは、少なくとも１つの粒子ビームで前記対象を走査することと、前記少なくとも１つの粒子ビームにより生成される信号を検出することと、を含み、
前記記録画像の前記輝度値は、前記検出信号に基づいて特定され、
前記輝度値に関連付けられる前記記録画像の座標系内の前記位置は、前記走査中に発生する前記少なくとも１つの粒子ビームの走査位置に基づいて特定される、
当初請求項１～１６のいずれか１項に記載の方法。
［当初請求項１８］
前記画像を記録することは、複数の粒子ビームで前記対象を走査することと、前記複数の粒子ビームにより生成された信号を検出することと、を含み、
前記複数の記録画像の各記録画像の前記輝度値は、前記複数の粒子ビームのうちの１つの粒子ビームにより生成される前記検出信号に基づいて特定される、
当初請求項１～１７のいずれか１項に記載の方法。
［当初請求項１９］
隣接する粒子ビームは隣接する対象領域を走査し、
前記隣接する対象領域のペアは一部が重複し、
複数の関心領域が、少なくとも２つの隣接する対象領域内にある前記対象上の位置に関連付けられる、
当初請求項１６に記載の方法。
［当初請求項２０］
特に当初請求項１～１９のいずれか１項に記載の方法と組み合わせられるマルチビーム粒子顕微鏡を用いた画像記録方法において、
複数の粒子ビームの配列で対象の表面を走査して、前記対象に入射する前記粒子ビームの粒子により生成される信号を検出することであって、隣接する粒子ビームは隣接する対象領域を走査し、隣接する対象領域のペアは重複する、検出することと、
複数の画像を前記検出信号に基づいて生成し、各画像が前記複数の粒子ビームのうちの１つの粒子ビームにより生成される前記検出信号に基づくようにすることであって、各画像は対応する表面領域の画像である、生成することと、
各画像内の複数の画像領域を特定し、第一の画像の一定の画像領域へと画像化される前記対象の対象部分が第二の画像の画像領域にも画像化されるようにすることであって、前記第一及び第二の画像は、隣接する粒子ビームにより生成される検出信号に基づいて生成される、特定することと
前記画像の画像領域のペアの画像データを相関させることであって、画像領域の各ペアは、前記対象の同じ対象部分が前記画像領域のペアの両方の画像領域内に画像化されるように選択される、相関させることと、
前記複数の画像の画像歪みを、前記画像データの前記相関に基づいて特定することと、
を含む方法。
［当初請求項２１］
組合せによる結果の画像を、前記複数の画像及び前記特定された画像歪みに基づいて生成することをさらに含む、当初請求項２０に記載の方法。
［当初請求項２２］
前記複数の画像及び前記特定された画像歪みに基づいて、前記複数の生成された画像のうちの少なくとも１つの画像データに対応する前記対象上の位置を特定することをさらに含む、当初請求項２０に記載の方法。
［当初請求項２３］
前記対象は半導体回路であり、前記対象上の前記位置は、前記半導体回路の欠陥を含む、当初請求項２２に記載の方法。
［当初請求項２４］
前記隣接する対象領域のペアの重複部分は、画像領域ペアに画像化された複数の重複する対象部分を含む、当初請求項２０～２３のいずれか１項に記載の方法。
［当初請求項２５］
隣接する粒子ビームのペアにより走査され、画像領域のペアに画像化される複数の重複する対象部分の数は、５より多く、特に１０より多い、当初請求項２４に記載の方法。
［当初請求項２６］
第一の画像領域ペアに画像化される第一の対象部分は、前記隣接する粒子ビームによって、第二の画像領域ペアに画像化される第二の対象部分が同じ隣接する粒子ビームにより走査される前に走査され、
前記第一の画像領域ペアの前記画像データを相関させることは、前記同じ隣接する粒子ビームによって、前記第二の画像領域ペアに画像化される前記対象部分を走査することの前に開始される、当初請求項２０～２５のいずれか１項に記載の方法。
［当初請求項２７］
前記第一の画像領域ペアの前記画像データを相関させることは、前記同じ隣接する粒子ビームにより前記第二の画像領域ペアに画像化される前記対象部分を走査することの完了より前に完了される、当初請求項２６に記載の方法。
本発明の実施形態を、下記のような図面を参照しながら説明する。
粒子顕微鏡を用いた画像記録方法において、
前記粒子顕微鏡を用いて対象の複数の画像を記録することであって、
各記録画像は画像データに関連付けられ、
前記画像データの各々は複数の輝度値を含み、
各輝度値は、前記記録画像の座標系内の位置及び前記対象上の位置に関連付けられる、という記録することと、
複数の関心領域を特定することであって、
各関心領域は、前記対象の少なくとも１つの位置に関連付けられる、という特定することと、
前記記録画像の各々において複数の画像領域を特定することであって、
前記複数の画像領域の各画像領域は、前記複数の関心領域のうちの１つの関心領域に関連付けられ、
各画像領域は、前記対象のその位置の、同じく前記画像領域に関連付けられる前記関心領域に関連付けられる近隣における位置に関連付けられる輝度値を含む、という特定することと、
複数の変位ベクトルを特定することであって、
前記複数の変位ベクトルの各変位ベクトルは、前記複数の画像領域のうちの一定の画像領域に関連付けられ、
前記一定の画像領域は、前記複数の関心領域のうちの一定の関心領域に関連付けられ、
前記一定の画像領域に関連付けられる前記変位ベクトルは、前記一定の画像領域に関連付けられる前記画像データを、同じく前記一定の関心領域に関連付けられる他の画像領域の画像データと相関させることによって特定される、という特定することと、
前記記録画像の前記画像データと前記特定された変位ベクトルに基づいて画像歪みを特定することと、
を含む方法。
［当初請求項２］
前記記録画像の前記画像データ及び前記特定された画像歪みに基づいて結果の画像を生成することをさらに含む、当初請求項１に記載の方法。
［当初請求項３］
前記結果の画像を生成することにおいて、前記一定の記録画像のうちの一定の画像領域の少なくとも１つの輝度値は、前記結果の画像の座標系内の位置に関連付けられ、前記結果の画像の座標系内の前記位置は、前記一定の画像領域に関連付けられた前記変位ベクトルに基づいて特定される、当初請求項２に記載の方法。
［当初請求項４］
前記記録画像の前記画像領域に対応付けられる前記変位ベクトルは相互に異なることができる、当初請求項１～３のいずれか１項に記載の方法。
［当初請求項５］
第一の変位ベクトルは、一定の記録画像の第一の画像領域に関連付けられ、
前記記録画像の前記第一の画像領域内の第一の位置に関連付けられる少なくとも１つの輝度値は、前記結果の画像の座標系内の前記結果の画像の第一の位置に関連付けられ、
第二の変位ベクトルは、前記一定の記録画像の第二の画像領域に関連付けられ、
前記第二の変位ベクトルは前記第一の変位ベクトルとは異なり、
前記記録画像の前記第二の画像領域内の第二の位置に関連付けられる少なくとも１つの輝度値は、前記結果の画像の座標系内の前記結果の画像内の第二の位置に関連付けられ、
この輝度値は、前記記録画像の前記第二の画像領域内の第二の位置に対応付けられ、
以下の関係が満たされる：
Ｂ２－Ｂ１＝Ｏ２＋Ｖ２－Ｏ１－Ｖ１；
ただし、
Ｂ１は前記結果の画像の座標系内の前記第一の位置の座標ベクトルを表し、
Ｂ２は前記結果の画像の座標系内の前記第二の位置の座標ベクトルを表し、
Ｏ１は前記一定の記録画像の座標系内の前記第一の位置の座標ベクトルを表し、
Ｏ２は前記一定の記録画像の座標系内の前記第二の位置の座標ベクトルを表し、
Ｖ１は前記第一の変位ベクトルを表し、
Ｖ２は前記第二の変位ベクトルを表す、
当初請求項１～４のいずれか１項に記載の方法。
［当初請求項６］
第三の変位ベクトルは、前記一定の記録画像の第三の画像領域に対応付けられ、
前記第三の画像領域は、前記第一の画像領域と前記第二の画像領域との間に位置し、
前記少なくとも１つの輝度値は、前記結果の画像の座標系内の前記結果の画像の第三の位置に関連付けられ、
この輝度値は、前記記録画像の前記第三の画像領域内の第三の位置に関連付けられ、
以下の関係が満たされる：
｜（Ｏ２－Ｏ１）ｉ｜＞｜（Ｏ３－Ｏ１）ｉ｜，
｜（Ｖ２－Ｖ１）ｉ｜＞｜（Ｖ３－Ｖ１）ｉ｜，
ただし、
Ｏ３は前記一定の記録画像の座標系内の前記第三の位置の座標ベクトルを表し、
Ｖ３は前記第三の変位ベクトルを表し、
（Ｏ２－Ｏ１）ｉは差分ベクトル（Ｏ２－Ｏ１）のｉ番目の成分を表し、
（Ｏ３－Ｏ１）ｉは差分ベクトル（Ｏ３－Ｏ１）のｉ番目の成分を表し、
（Ｖ２－Ｖ１）ｉは差分ベクトル（Ｖ２－Ｖ１）のｉ番目の成分を表し、
（Ｖ３－Ｖ１）ｉは差分ベクトル（Ｖ３－Ｖ１）のｉ番目の成分を表す、
当初請求項５に記載の方法。
［当初請求項７］
前記画像領域に関連付けられる前記変位ベクトルは、相互に平行な向きとされる、当初請求項１～６のいずれか１項に記載の方法。
［当初請求項８］
前記対象の同じ位置の近隣における前記位置は、前記記録画像の座標系内の前記対象のこの位置から、前記記録画像の座標系内の前記記録画像の最大直径の０．１倍より小さい距離に配置される、当初請求項１～７のいずれか１項に記載の方法。
［当初請求項９］
各記録画像の前記画像領域の、前記記録画像の座標系内の任意の方向に測定される側方寸法は、前記各方向への前記記録画像の範囲の０．５倍よりそれぞれ小さい、当初請求項１～８のいずれか１項に記載の方法。
［当初請求項１０］
前記対象の座標系内の前記関心領域の位置は事前に特定される、当初請求項１～９のいずれか１項に記載の方法。
［当初請求項１１］
前記関心領域の位置は、前記記録画像の解析に基づいて特定される、当初請求項１～９のいずれか１項に記載の方法。
［当初請求項１２］
前記複数の画像の記録中に前記対象を前記粒子顕微鏡に関して固定された位置に維持することをさらに含む、当初請求項１～１１のいずれか１項に記載の方法。
［当初請求項１３］
前記複数の画像の記録中に前記対象を前記粒子顕微鏡に関して変位させることをさらに含む、当初請求項１～１１のいずれか１項に記載の方法。
［当初請求項１４］
前記複数の画像の記録中に前記対象を前記粒子顕微鏡に関して、前記対象の表面に平行な方向に変位させることをさらに含む、当初請求項１～１１のいずれか１項に記載の方法。
［当初請求項１５］
前記複数の画像は次々に記録される、当初請求項１～１４のいずれか１項に記載の方法。
［当初請求項１６］
一定の画像を記録することは、前記一定の画像の前の画像を記録することが完了した後にのみ開始される、当初請求項１～１５に記載の方法。
［当初請求項１７］
前記画像を記録することは、少なくとも１つの粒子ビームで前記対象を走査することと、前記少なくとも１つの粒子ビームにより生成される信号を検出することと、を含み、
前記記録画像の前記輝度値は、前記検出信号に基づいて特定され、
前記輝度値に関連付けられる前記記録画像の座標系内の前記位置は、前記走査中に発生する前記少なくとも１つの粒子ビームの走査位置に基づいて特定される、
当初請求項１～１６のいずれか１項に記載の方法。
［当初請求項１８］
前記画像を記録することは、複数の粒子ビームで前記対象を走査することと、前記複数の粒子ビームにより生成された信号を検出することと、を含み、
前記複数の記録画像の各記録画像の前記輝度値は、前記複数の粒子ビームのうちの１つの粒子ビームにより生成される前記検出信号に基づいて特定される、
当初請求項１～１７のいずれか１項に記載の方法。
［当初請求項１９］
隣接する粒子ビームは隣接する対象領域を走査し、
前記隣接する対象領域のペアは一部が重複し、
複数の関心領域が、少なくとも２つの隣接する対象領域内にある前記対象上の位置に関連付けられる、
当初請求項１６に記載の方法。
［当初請求項２０］
特に当初請求項１～１９のいずれか１項に記載の方法と組み合わせられるマルチビーム粒子顕微鏡を用いた画像記録方法において、
複数の粒子ビームの配列で対象の表面を走査して、前記対象に入射する前記粒子ビームの粒子により生成される信号を検出することであって、隣接する粒子ビームは隣接する対象領域を走査し、隣接する対象領域のペアは重複する、検出することと、
複数の画像を前記検出信号に基づいて生成し、各画像が前記複数の粒子ビームのうちの１つの粒子ビームにより生成される前記検出信号に基づくようにすることであって、各画像は対応する表面領域の画像である、生成することと、
各画像内の複数の画像領域を特定し、第一の画像の一定の画像領域へと画像化される前記対象の対象部分が第二の画像の画像領域にも画像化されるようにすることであって、前記第一及び第二の画像は、隣接する粒子ビームにより生成される検出信号に基づいて生成される、特定することと
前記画像の画像領域のペアの画像データを相関させることであって、画像領域の各ペアは、前記対象の同じ対象部分が前記画像領域のペアの両方の画像領域内に画像化されるように選択される、相関させることと、
前記複数の画像の画像歪みを、前記画像データの前記相関に基づいて特定することと、
を含む方法。
［当初請求項２１］
組合せによる結果の画像を、前記複数の画像及び前記特定された画像歪みに基づいて生成することをさらに含む、当初請求項２０に記載の方法。
［当初請求項２２］
前記複数の画像及び前記特定された画像歪みに基づいて、前記複数の生成された画像のうちの少なくとも１つの画像データに対応する前記対象上の位置を特定することをさらに含む、当初請求項２０に記載の方法。
［当初請求項２３］
前記対象は半導体回路であり、前記対象上の前記位置は、前記半導体回路の欠陥を含む、当初請求項２２に記載の方法。
［当初請求項２４］
前記隣接する対象領域のペアの重複部分は、画像領域ペアに画像化された複数の重複する対象部分を含む、当初請求項２０～２３のいずれか１項に記載の方法。
［当初請求項２５］
隣接する粒子ビームのペアにより走査され、画像領域のペアに画像化される複数の重複する対象部分の数は、５より多く、特に１０より多い、当初請求項２４に記載の方法。
［当初請求項２６］
第一の画像領域ペアに画像化される第一の対象部分は、前記隣接する粒子ビームによって、第二の画像領域ペアに画像化される第二の対象部分が同じ隣接する粒子ビームにより走査される前に走査され、
前記第一の画像領域ペアの前記画像データを相関させることは、前記同じ隣接する粒子ビームによって、前記第二の画像領域ペアに画像化される前記対象部分を走査することの前に開始される、当初請求項２０～２５のいずれか１項に記載の方法。
［当初請求項２７］
前記第一の画像領域ペアの前記画像データを相関させることは、前記同じ隣接する粒子ビームにより前記第二の画像領域ペアに画像化される前記対象部分を走査することの完了より前に完了される、当初請求項２６に記載の方法。
本発明の実施形態を、下記のような図面を参照しながら説明する。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】粒子顕微鏡を用いた画像記録方法を説明する略図である。
【図3】粒子顕微鏡を用いた別の画像記録方法を説明する略図である。
【図4】マルチビーム粒子顕微鏡内の粒子ビームの配列によって操作される対象領域を示す粒子表面の正面図である。
【図9】マルチビーム粒子顕微鏡を用いた画像記録方法の実施形態を説明するフローチャートである。
【図10】マルチビーム粒子顕微鏡を用いた画像記録方法の別の実施形態を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0034】
粒子顕微鏡を用いた画像記録方法の実施形態を、図１及び２を参照しながら以下に説明する。図１は、粒子ビーム顕微鏡を用いた画像記録方法の詳細を示す略図であり、図２は、図１の記録画像から取得される結果の画像の詳細を説明する略図である。
【0035】
図１において実線で描かれている長方形１１は、粒子顕微鏡を用いて記録される第一の記録画像を表し、図１において破線で描かれている長方形１１’は、第一の記録画像１１の記録に続いて粒子顕微鏡を用いて記録される第二の記録画像を表す。記録画像１１、１１’の各々は、複数の輝度値を含む画像データを含み、各輝度値は、記録画像の座標系内の位置及び対象上の位置に関連付けられる。
【0036】
輝度値は、粒子ビームが対象へと方向付けられる測定から、及び対象に入射する粒子ビームによって生成された信号が検出されている間に得られる。輝度値は、検出信号の輝度を表す。例えば、粒子ビームは対象を体系的に走査でき、輝度値は各走査位置について特定できる。このような状況では、輝度値を２次元配列として保存することが有利である可能性があり、配列の要素は輝度値によって特定され、他方で配列のインデックスはそれぞれの輝度値に関連付けられる記録画像の座標系内の位置を表す。配列の要素はすると、典型的に記録画像の「ピクセル」と呼ばれる。しかしながら、各輝度値を、記録画像内の輝度値の座標を表す２つの追加の値と共に保存することも可能である。これは、ラスタ走査方式のように、粒子顕微鏡の粒子ビームが対象上の、規則的な線と列の配列に配置されていない位置に逐次的に向けられる場合に有利である可能性がある。
【0037】
この説明的な例において、記録画像１１及び１１’を得るもとになった対象は、図１において三角形とひし形で表される３つの顕著な特徴を有する簡略化された均一な構造を有すると仮定される。３つの特徴のうちの１つ目は、第一の記録画像１１の中で実線で示される三角形１３により表される。対象のこの同じ特徴は、第二の記録画像１１’の中では破線で示される三角形１３’により表される。記録画像１１及び１１’の顕著な特徴１３及び１３’はそれぞれ、対象の同じ特徴の測定から得られたものではあるが、一致しないことが明らかである。図１の表現において、記録画像１１及び１１’の要素１３及び１３’はそれぞれ、ベクトルＶ１により変換された場合に特徴１３が特徴１３’と一致するという点で、対応する形状を有する。
【0038】
対象の別の顕著な特徴は、第一の記録画像１１の中で実線で示される三角形１５として表され、これは第二の記録１１’においては破線で示される三角形１５’として表されている。再び、記録画像１１及び１１’の特徴１５及び１５’はそれぞれ、対象上の同じ位置に関連付けられる測定輝度値から得られたものであるが、一致しない。図１のベクトルＶ２は、記録画像１１の特徴１５を、それが記録画像１１’の特徴１５’と一致するように変位させるための変位を表す。
【0039】
同様に、図１は対象の別の特徴も示し、これは第一の記録画像１１では実線で描かれてるひし形１４として表され、第二の記録画像１１’では点線で示されるひし形１４’として表されている。変位ベクトルＶ３は、特徴１４を、それが特徴１４’と一致するように変位させるための変位を示す。図１に示される説明的な例において、長方形１１及び１１’により表される記録画像の外側境界さえも一致していない。ベクトルＶ４は、長方形１１をそれが長方形１１’と一致するように変位させる変位を表す。変位Ｖ４は、例えば第一の記録画像１１の記録の開始と第二の記録画像１１’の記録の開始又は終了との間で発生する、粒子顕微鏡に関する対象の移動に起因する可能性がある。このような移動の原因は、例えば温度変化により引き起こされるドリフト等の不可避的なドリフト又は対象を保持する対象ホルダが粒子顕微鏡に関して移動される場合の意図的な変位である可能性がある。
【0040】
図１からは、変位ベクトルＶ１、Ｖ２、及びＶ３がそれらの量と方向に関して異なることも明らかである。これは、例えば入射粒子ビームにより生成できる対象上の局所的な表面電荷に起因する可能性がある。ここで、対象上の局所的な表面電荷の量と分布は時間に依存し、粒子ビームに使用される走査方式に依存する可能性があり、時間依存の局所的表面電荷は入射粒子ビームを偏向させるかもしれず、それによってこれは、粒子顕微鏡の現在の動作条件に基づく、及び局所化された表面電荷が存在しない場合に粒子ビームが入射するはずである予想位置から逸脱した位置において対象に入射する。したがって、記録画像の座標系と対象の座標系との間の座標変換をアフィン変換によって表すことは不可能かもしれない。
【0041】
変位ベクトルＶ１、Ｖ２、及びＶ３間の差は測定によって生じることが明らかである。しかしながら、変位ベクトルＶ４は、任意に選択できる。変位ベクトルＶ４が変化すると、変位ベクトルＶ１、Ｖ２、及びＶ３もそれに対応して変化し、その際、変位ベクトルＶ１、Ｖ２、及びＶ３間の差は保持される。図１の例では、変位ベクトルＶ４は、ベクトルＶ１及びＶ２の量の合計が最小となるように選択される。これは、要素１３、１３’、１５、及び１５’が、記録画像１１及び１１’の記録中に相互に関して移動しない対象上の特徴の測定から得られるとの仮定に基づく。
【0042】
図２は、記録画像１１及び１１’から得られる結果の画像２１の略図である。結果の画像２１は、記録画像１１及び１１’の画像データを組み合わせることによって得られる。
【0043】
記録画像１１及び１１’が従来の方法によって組み合わされた場合、第一の記録画像１１の座標系の中で第一の記録画像１１の輝度値に対応付けられた位置は変位ベクトルＶ４によって変位されて、第一の記録画像１１の輝度値に対応付けられる結果の画像２１の座標系内の位置が提供される。第二の記録画像１１’の輝度値に関連付けられるその座標系内の位置は、結果の画像２１内のこれらの輝度値の位置として、さらに変位させることなく、そのまま使用できる。
【0044】
第一の記録画像１１内の特徴１３から得られる輝度値はすると、第二の記録画像１１’内の特徴１３から得られる輝度値と一致しなくなるのは明らかである。その結果、記録画像１１及び１１’の中でそれぞれ特徴１３及び１３’として表される対象の特徴は、結果の画像の中ではぼけて見える。同じことが、記録画像１１及び１１’の中でそれぞれ特徴１５と１４及び１５’と１４’として表される対象の特徴にも当てはまる。
【0045】
記録画像１１及び１１’の画像データを組み合わせて結果の画像２１を形成するための上述の例示的な方法では、前述の問題が勘案され、対象の特徴の表現がより鮮鋭で、よりぼけの少ない結果の画像を提供できる。
【0046】
この目的のために、対象の関心領域が特定される。対象の関心領域は、対象のうち、適当な要素を含む領域とすることができる。適当な要素は例えば、対象の粒子顕微鏡画像の中で容易に識別できる特徴とすることができる。適当な特徴は、例えば記録画像の中で識別可能な特徴であり、画像内の特徴の位置は高い精度で特定できる。十分な大きさを有し、記録画像内で高いコントラストで表現できる非周期的特徴は適当な特徴の例である。図１に関して上述した説明的な例では、２つの関心領域が特定される。２つの関心領域は、記録画像１１及び１１’において三角形１３、１３’、１５、及び１５’として表される対象の特徴を含む。対象の少なくとも１つの位置が各関心領域に対応付けられる。現実には、多くの位置を関心領域に対応付けることができ、それは、関心領域は対象上のゼロより大きい側方範囲を有するからである。例えば、関心領域は、対象上の側方範囲を有する適当な特徴が関心領域内に完全に含まれ、したがって関心対象の特徴となるように選択できる。
【0047】
対象の複数の関心領域の特定に続き、記録画像１１、１１’の中で複数の画像領域が特定される。記録画像１１内で特定された画像領域は、図１において実線で示される長方形２３及び２５として表され、記録画像１１’内で特定された画像領域は、図１において点線で示される長方形２３’及び２５’として表される。画像領域２３、２３’、２５、及び２５’の各々は、対象の正確に１つの関心領域に関連付けられる。
【0048】
画像領域の各々は、対象の関心領域の１つが記録画像内の画像領域内に含まれるように特定される。例えば、記録画像１１内の画像領域２３は、対象の関心領域の１つが画像領域２３内にあるように特定される。この例において、対象の、画像領域２３内の関心領域は、図１において三角形１３として示される関心領域で一定の記録画像１１は輝度値を含み、これは、説明のために三角形１３の頂点において選択されており、図１でベクトルＯ１として表される、記録画像１１の座標系内の座標を有する位置に関連付けられる。この輝度値はまた、三角形の特徴の頂点にある、対象の位置にも関連付けられる。
【0049】
上の説明では、輝度値が実測されており、それが対象上の、対象の関心領域にも関連付けられる位置に正確に関連付けられると仮定されている。図１の例に当てはめると、これは、対象上の、関心領域に関連付けられる少なくとも１つの位置が対象上の三角形の特徴の下側頂点であるとすると、粒子ビームをこの位置へと方向付けることによって、正確にこの位置に関連付けられる輝度値も取得しなければならないことを意味する。現実には、これが必ずしも当てはまるとは限らず、それは、粒子ビームはこの位置の近隣の１つ又は複数の位置にも向けられる可能性があるからである。このような近隣は、図１において円２７で表されている。
【0050】
要約すると、記録画像１１の画像領域２３は、それが対象の１つの関心領域関連付けられるように、且つそれが対象の位置Ｏ１の近隣２７内のある位置に関連付けられける輝度値を含むように特定され、この位置はまた、画像領域２３に関連付けられる関心領域にも関連付けられる。
【0051】
他の画像領域２３’、２５、予備２５’も、それに対応する方法で特定される。
【0052】
画像領域２３、２３’、２５、及び２５’の特定に続き、変位ベクトルは画像領域の各々に関連付けられる。図１の例において、変位ベクトルＶ１は画像領域２３に関連付けられ、長さゼロの変位ベクトルは画像領域２３’に関連付けられ、変位ベクトルＶ２は画像領域２５に関連付けられ、長さゼロの変位ベクトルは画像領域２５’に関連付けられる。
【0053】
変位ベクトルＶ１は、画像領域２３の画像データを画像領域２３’の画像データと、画像領域２３’の変位ベクトルの長さがゼロであるとの制約を前提に、相関させることによって特定される。同様に、変位ベクトルＶ２は、画像領域２５の画像データを画像領域２５’の画像データと相関させることによって特定される。ここで、他の様々な方法にしたがって変位ベクトルを特定することが可能である。例えば、画像領域２３及び２３’に対応付けられる変位ベクトルは、長さゼロの変位ベクトルが画像領域２３に関連付けられ、他方で、逆の向きであるが、図１に示される変位ベクトルＶ１と同じ長さを有する変位ベクトルが画像領域２３’に関連付けられるように計算できる。また、画像領域２３及び２３’に関連付けられる変位ベクトルを、これらが同じ長さであるが、反対の方向を有するように特定することも可能である。変位ベクトルの他の特定方法も可能であり、同様に使用できる。
【0054】
画像領域に関連付けられる変位ベクトルの特定に続き、結果の画像２１が記録画像１１及び１１’の画像データから生成され、その際、変位ベクトルＶ１及びＶ２が考慮される。
【0055】
具体的には、記録画像１１の、三角形１３の頂点の位置Ｏ１に関連付けられ、領域２３内にある輝度値はまた、図２においてベクトルＢ１により表される座標を有する結果の画像２１の座標系内の位置にも関連付けられる。この位置Ｂ１は、画像領域２３に関連付けられる変位ベクトルＶ１に基づいて計算される。同じことが、画像領域２３’内の三角形１３’の頂点にある位置についても当てはまり、その結果、記録画像１１及び１１’の座標系内の別々の位置に関連付けられる輝度値は結果の画像２１の座標系内の同じ位置に関連付けられることになる。
【0056】
画像領域に関連付けられる変位ベクトルに基づくこの計算は、それぞれの画像領域の少なくとも１つの輝度値について行われる。この計算はまた、そのような位置の近隣の位置に関連付けられる輝度値についても実行することが有利である可能性がある。例えば、三角形１３に属する全ての輝度値は、変位ベクトルＶ１により変位させることによって、結果の画像２１の表現の中で、高い鮮鋭さを有し、ぼけの少ない三角形１３’’の表現を得ることができる。
【0057】
同様に、三角形１５に属する全ての輝度値を、画像領域２５に関連付けられる変位ベクトルＶ２を使って変位させることによって、三角形１５’との正確な重畳を得ることができ、それによって、図２内の三角形１５’’の表現は高いコントラストノイズ比と低いぼけを示す。
【0058】
結果の画像の中の対象の特徴の表現は、少なくとも、相関によってそのための変位ベクトルが特定された関連する画像領域を有する関心領域のより近隣にあるそのような特徴について、非常に鮮鋭にできることが明らかである。幾つかの状況において、対象の十分な数の関心領域を特定し、関心領域が相互に十分に短い距離だけ離間され、記録画像の全ての輝度値が関心領域に関連付けられる画像領域内にあるようにすることは不可能かもしれない。このような状況は例えば、対象上に、記録画像内で区別でき、十分に高いコントラストを有してこれらが相関を行うのに適しているような特徴が少数しか存在しない場合に生じうる。さらに、対象の関心領域の数はまた、方法の高いパフォーマンスのために減らすこともでき、それは、関心領域の数が少なければ、計算する必要のある相関の数も少なくなるからである。
【0059】
しかしながら、画像領域２３、２３’、２５、２５’に含まれない記録画像の画像領域についても、結果の画像の中で高い鮮鋭さと少ないぼけを示す表現を得ることは依然として可能である。例えば、画像領域２３、２３’、２５、２５’に含まれない画像領域も変位ベクトルに対応付け、対応する画像データを組み合わせて結果の画像２１を形成する際に、これらの変位ベクトルを使用することも可能である。これについては、図１において、記録画像１１ではひし形１４として、記録画像１１’ではひし形１４’として表される対象の特徴に関して以下に説明する。変位ベクトルＶ３は、記録画像１１のひし形１４を含む画像領域に関連付けられる。変位へクトルＶ３は、ひし形１４に含まれる画像領域に関連付けられる画像データの相関に基づいて計算されるのではなく、記録画像１１及び１１’の画像領域に関連付けられる変位ベクトル間の内挿を行うことによって計算される。別の例によれば、変位ベクトルＶ３は、画像データの相関に基づいてパラメータ化された選択された基底関数群に基づいて計算される。
【0060】
ひし形１４は、記録画像１１の座標系内で画像領域２３及び２５間に位置する。ひし形１４を含む画像領域に関連付けることのできる変位ベクトルＶ３もまた、それぞれ画像領域２３及び２５の変位ベクトルＶ１及びＶ２の長さ及び方向の間の長さ及び方向を有すると仮定できる。それゆえ、ひし形１４を含む画像領域の変位ベクトルＶ３は、変位ベクトルＶ１及びＶ２間の内挿によって特定できる。内挿を行うために各種の方法を使用できる。例えば、変位ベクトルが内挿により計算されることになる位置と対応する画像領域との間の逆距離は、内挿の重みとして使用できる。
【0061】
内挿による変位ベクトルの特定は、実際には十分に正確であり得るが、厳密ではない。これは図２において、変位ベクトルＶ３により変位された図１のひし形１４が図１のひし形１４’と厳密には一致せず、それによって結果の画像２１内の結果のひし形１４’’が若干ぼけたひし形であることで表されている。それでも、結果の画像により示されるぼけは、画像１１及び１１’を組み合わせる従来の方法と比較すると少ない。
【0062】
記録画像１１の画像領域２３は、記録画像１１の第一の画像領域であり、これは第一の変位ベクトルＶ１に関連付けられる。少なくとも１つの輝度値は、結果の画像２１において、結果の画像２１の座標系内の位置Ｂ１に関連付けられ、この輝度値は、記録画像１１の中では、記録画像１１の座標系内の第一の画像領域２３の第一の位置Ｏ１に関連付けられる。
【0063】
記録画像１１の画像領域２５はすると、この記録画像１１の第二の画像領域であり、それは第二の変位ベクトルＶ２に関連付けられる。第一の変位ベクトルＶ１と第二の変位ベクトルＶ２は、相互に異なる。記録画像１１の座標系における第二の画像領域２５内の第二の位置Ｏ２に関連付けられる少なくとも１つの輝度値は、結果の画像２１の中で、結果の画像２１の座標系内の第二の位置Ｂ２に関連付けられる。
【0064】
これらの特定は、以下の関係が満たされるように行われる：
Ｂ２－Ｂ１＝Ｏ２＋Ｖ２－Ｏ１－Ｖ１
Ｂ２－Ｂ１＝Ｏ２＋Ｖ２－Ｏ１－Ｖ１
【0065】
図１に関連して説明した例において、ひし形１４はほぼ要素１３及び１５間に位置付けられる。さらに、ひし形１４は、画像領域２３及び２５の各々の外側に位置付けられる。図１のひし形１４の位置は、図１ではベクトルＯ３により示されている。ひし形１４はほぼ要素１３及び１５間に位置付けられているため、以下の関係が保持される：
｜（Ｏ２－Ｏ１）ｉ｜＞｜（Ｏ３－Ｏ１）ｉ｜。
ここで、（Ｏ２－Ｏ１）ｉと（Ｏ３－Ｏ１）ｉは、ベクトルの差（Ｏ２－Ｏ１）と（Ｏ３－Ｏ１）のｉ番目の成分を示す。ベクトルＸｉのｉ番目の成分は、Ｘｉ＝Ｘ*ｅｉとして計算されてよく、式中、ｅｉは記録画像の座標系内のｉ番目の単位ベクトルを示し、”*”はスカラ積を示す。
｜（Ｏ２－Ｏ１）ｉ｜＞｜（Ｏ３－Ｏ１）ｉ｜。
ここで、（Ｏ２－Ｏ１）ｉと（Ｏ３－Ｏ１）ｉは、ベクトルの差（Ｏ２－Ｏ１）と（Ｏ３－Ｏ１）のｉ番目の成分を示す。ベクトルＸｉのｉ番目の成分は、Ｘｉ＝Ｘ*ｅｉとして計算されてよく、式中、ｅｉは記録画像の座標系内のｉ番目の単位ベクトルを示し、”*”はスカラ積を示す。
【0066】
記録画像１１の、記録画像２３及び２５の外側の位置Ｏ３に対応付けられる輝度値は、結果画像２１の、図２において座標ベクトルＢ３を有する位置に対応付けられ、これは変位ベクトルＶ３に基づいて計算される。変位ベクトルＶ３は、以下の関係が保持されるように内挿によって計算できる：
Ｂ３－Ｂ１＝Ｏ３＋Ｖ３－Ｏ１－Ｖ１且つ
｜（Ｖ２－Ｖ１）ｉ｜＞｜（Ｖ３－Ｖ１）ｉ｜、
式中、（Ｖ２－Ｖ１）ｉと（Ｖ３－Ｖ１）ｉは、それぞれベクトルの差（Ｖ２－Ｖ１）と（Ｖ３－Ｖ１）のｉ番目の成分である。
Ｂ３－Ｂ１＝Ｏ３＋Ｖ３－Ｏ１－Ｖ１且つ
｜（Ｖ２－Ｖ１）ｉ｜＞｜（Ｖ３－Ｖ１）ｉ｜、
式中、（Ｖ２－Ｖ１）ｉと（Ｖ３－Ｖ１）ｉは、それぞれベクトルの差（Ｖ２－Ｖ１）と（Ｖ３－Ｖ１）のｉ番目の成分である。
【0067】
変位ベクトルは、画像領域に関連付けられる変位ベクトルＶ１及びＶ２に基づく上述の例示的な変位クトルＶ３と同様に記録画像の全ての画像データについて特定できる。スプライン方式等の多くの内挿及び外挿方法をこの目的のために使用できる。関心領域の数は上記の説明的な例では２とされたが、より多くの関心領域が使用できる。
【0068】
粒子顕微鏡を用いる画像記録方法の別の実施形態について、図３を参照しながら以下に説明する。図３は、対象３１の表面の概略正面図である。粒子顕微鏡を用いて表面３１の画像を記録するための方法が提供される。この例において、粒子顕微鏡は、複数の粒子ビームを対象の表面に同時に方向付けるマルチビーム粒子顕微鏡である。各粒子ビームは、その粒子ビームに関連付けられる対象領域３３を走査できる。対象領域は正方形の形状であり、これらは相互に隣接して配置される。隣接する対象領域３３のペアは相互に重複する。これは、対象の、対象領域３３の１つの辺の付近にある位置はまた、この対象領域に隣接して配置された対象領域の辺の付近にもあることを意味する。対象の表面上のこのような位置は、２つ又は３つの粒子ビームにより走査され、したがって、これらの位置は２つ又は３つの記録画像内に含まれる。図３は、実線で描かれた長方形として１つの例示的な対象領域３３0を示し、他方で、例示的な対象領域３３0に隣接して配置された４つの対象領域３３1、３３2、３３3、及び３３4は破線で描かれた長方形として示されている。
【0069】
上述の例において、対象領域３３の各々は正方形の形状を有し、対象領域は市松模様のパターンに配置される。その他の構成も可能である。例えば、対象領域は長方形の形状を有してよく、それによってこれらの辺のペアの長さは異なる。さらに、対象領域は例えば六角形であってもよく、対象領域はハニカムパターンに配置される。
【0070】
対象領域３３を走査する粒子ビームは、二次電子等の信号を生成し、これを検出し、検出信号を発生したそれぞれの粒子ビームに対応付けることができる。輝度値は検出信号に基づいて特定でき、輝度値は、対象の座標系における、検出信号がその粒子ビームにより生成された時点でその粒子ビームが入射した位置に関連付けられる。一連の検出信号から得られた輝度値の連続は、記録画像の画像データを提供する。それゆえ、記録画像は各対象領域３３に関連付けられてよい。
【0071】
図３のベクトルＳ０、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、及びＳ４は、それぞれ対象領域３３0、３３1、３３2、３３3、及び３３4の対象の座標系内の位置を表す、対象の座標系内の位置ベクトルを表す。これらのベクトルは、例えば粒子顕微鏡の適当な較正によって得られたものであってよい。記録画像の座標系内の位置と対象の座標系内の位置との間の対応をこれらの位置ベクトルを使って特定することが可能である。
【0072】
対象は、粒子顕微鏡画像の中で認識可能な複数の顕著な特徴３５を有する。これらの特徴は、対象上に規則的パターンで配置されてよい。これらの特徴のうち、対象領域３３0の近くにある小集合が図３においてひし形として概略的に示されている。これらの特徴は、上述の粒子顕微鏡を用いた画像記録方法のための関心領域を形成する。個々の対象領域３３の記録画像はすると、複数の画像領域を含むことになり、複数の画像領域を各記録画像内で特定でき、各画像領域は顕著な特徴３５に対応する１つの関心領域に関連付けられ、また、画像領域はそれぞれの関心領域内及びそれぞれの関心領域の近隣内の位置に関連付けられた輝度値を含む。図３に示される顕著な特徴３５に対応する関心領域の部分は、隣接する対象領域３３1、３３2、３３3、及び３３4と隣接する部分において対象領域３３0の辺の付近に位置付けられる。
【0073】
前述のように、変位ベクトルは異なる画像の画像領域に関連付けることができ、異なる画像領域は対象の同じ関心領域に関連付けられ、変位ベクトルは、画像領域に対して行われる相関に基づいて特定される。このような変位ベクトルは、図３において説明のために長さが誇張されているベクトル３７によって表されている。変位ベクトル３７は、記録画像の対象領域３３0の画像領域に関連付けられ、画像領域は、同じ関心領域に関連付けられる隣接する対象領域３３1、３３2、３３3、及び３３4の画像内にある。
【0074】
変位ベクトル３７の配置は、対象領域３３0の記録画像への結像がたる型画像歪みを含んでいることを示唆する。他方で、図３に示される変位ベクトルの配置はまた、中央の対象領域３３0に実質的に歪みがない場合、及び隣接する対象領域３３1、３３2、３３3、及び３３4の各々がピンクッション歪みを有するときにも説明できる。この不明瞭さは、隣接する対象領域の全ペア間の全ての重複部分を考慮することと、特定された変位の総量を最小化することによって解消できる。
【0075】
変位ベクトルは、変位ベクトル３７に基づく内挿又は外挿を行うことによって、記録画像の座標系内の各位置に関連付けることができる。それゆえ、より歪みの少ない対象領域３３0の画像を得るために、これらの変位ベクトルに基づいて記録画像の輝度値に関連付けられる位置を補正することが可能となる。
【0076】
このようなプロセスは、対象の隣接する対象領域３３の全ペア間の全ての重複部分に適用することにより、複数の粒子ビームにより記録される画像内の歪みの補正を特定することができる。これらの特定された歪み補正は、複数の粒子ビームによって記録される画像の歪みを補正するために使用できる。例えば、特定された歪み補正を使って個々の対象領域の画像データを組み合わせて、対象全体の高品質画像を形成することが可能である。しかしながら、組合せによる画像の生成は必要ではない。例えば半導体ウェハの欠陥の有無を評価する用途において、特定された歪み補正を使って画像の小さい一部に基づいてウェハの欠陥の位置を特定すれば十分であり、対象全体の組合せによる画像ははっきりとは計算されない。
【0077】
上述の図３の例において、変位ベクトル３７は様々な方向に均等に分散されている。変位ベクトル３７の配置は、画像歪みが画像の中央において消失していることを示唆する。他の例では、内挿により特定された変位ベクトルは画像領域の中央でも消失しないということが起こるかもしれない。
【0078】
内挿及び外挿を実行するために使用されるアルゴリズムの種類は多岐にわたり得る。例えば、画像領域に対応付けられる変位ベクトルを特定して、変位ベクトルの１つの要素が例えばゼロの所定の値を有するようにすることが有利かもしれない。粒子ビームが、例えば水平走査線に沿って対象を走査する場合、記録画像の座標系はその座標系の１つの単位ベクトルが走査線に平行となるように選択できる。すると、走査線に平行な向きではない単位ベクトルに対応する要素がゼロの値を有するように変位ベクトルを特定できる。これは、例えば２次元相関によって特定された変位ベクトルを走査線に平行な向きの単位ベクトルに投射することによって実現できる。その後、画像データの相関に基づいて特定される変位ベクトルはすると、走査線に平行な向きとされる。同様に、画像領域のこれらの変位ベクトルから内挿又は外挿により特定される変位ベクトルがこの方向に向けられる。具体的には、画像領域に関連付けられる変位ベクトルと内挿又は外挿によって特定される変位ベクトルは、相互に平行となる。このような方法は、粒子ビームで対象を走査する画像記録方法において発生する走査の歪みを補償するために特に有利である。
【0079】
図４は、マルチビーム粒子顕微鏡の中で粒子ビームの配列により走査される対象領域を説明する対象表面の正面図である。
【0080】
マルチビーム粒子顕微鏡は、複数の粒子ビームの配列を発生させる。粒子ビームの配列は対象を走査し、個々のビームは各々、長方形の対象領域５１を走査する。各対象領域は、図４に示される例において、対象表面５３上で１０μｍの高さと１２μｍの幅を有する。複数の粒子ビームの配列の隣接するビームは、対象表面５３上の相互に隣接する対象領域５１を走査する。ここで、隣接する粒子ビームにより走査される対象領域５１はある量だけ重複し、これについては後でさらに説明する。
【0081】
各対象領域５１に関連付けられる画像は、粒子ビームの配列で複数の対象領域５１を走査することによって生成できる。複数の画像は、粒子ビームの配列の粒子ビームの束を共通に偏向させて、対象領域５１が並行して走査されるようにすることによって同時に生成できる。
【0082】
マルチビーム粒子顕微鏡を使って同時に走査できる対象領域５１は、粒子ビームの配列のパターンに対応するパターンに配置される。上述の例において、マルチビーム粒子顕微鏡は９１の粒子ビームを使用し、対象領域５１は線状に配置され、一番上の線５５は６つの対象領域５１を含む。各線の対象領域５１の数は、中央の線５７が１１の対象領域５１を含むまで、線ごとに１つずつ増やされる。そこから、各線の対象領域５１の数は１つずつ減らされ、最終的に一番下の線５９は再び６つの対象領域５１を有する。
【0083】
対象表面５３の、９１のビームを使って同時に走査できる部分６１は、階段状の境界を有する実質的に六角形の形状を有する。
【0084】
図５は、対応する対象領域５１の９１の画像についての毎回の記録の合間に対象表面５３を電子顕微鏡に関して並進移動させることによって走査される、対象表面５３の延長部分の図である。対象表面５３を粒子顕微鏡に関して並進移動させ、六角形の部分６１が対象の表面５３の全体をカバーし、対象表面５３の延長部分の画像が上述の手順により取得できることが明らかである。
【0085】
マルチビーム粒子顕微鏡に関する背景情報は、米国特許第９，５３６，７０２ Ｂ２号及びその中で引用されている別の文献に示されている。
【0086】
上述の例において、１つのビームで走査される対象領域５１の大きさは１０μｍ×１２μｍである。画像形成で使用されるピクセルサイズは、対象表面５３上で２ｎｍである。１つの対象領域の記録画像はしたがって、１３，０００，０００のピクセルを有する。この例では、その画像データを保存するために使用される色深度は８ビットであり、それによって１つの画像に関連付けられる画像データの量は３０ＭＢである。ビームの数は９１であるため、１つの対象部分６１の１回の同時走査の画像データの量は２．７３ＧＢである。１回の同時走査の持続時間は１秒であり、それによって、対象表面５３の１ｍｍ2を走査するのに必要な時間は２．３５時間であり、生成される画像データの量は２２．７５ＴＢである。
【0087】
一定の時間内でこのような量のデータを処理することは明らかに困難である。ここで、画像データに集約的な画像処理パイプラインを適用しなければ、個々の対象領域５１の画像を相互に継ぎ合わせて図５に示されるような延長された対象領域の画像全体を形成できない点に留意されたい。
【0088】
例えば半導体内の欠陥のみを検出しようとする場合等、画像全体を表示する必要がない状況がある。しかしながら、このような状況でも、個々の画像の歪みを特定し、補正することができる。半導体応用では、歪みの結果として、主として、この特徴が回路設計に基づいて予想されるそれらの位置からシフトする。歪みの補正は、例えば特徴の大きさの５分の１より高い精度で本来の位置を回復しなければならない。特徴が４０ｎｍのコンタクトホールである場合、この精度は、ピクセルサイズが２ｎｍであるとすると、４ピクセルに対応する８ｎｍより高いことに対応する。
【0089】
図６Ａは、図４の詳細を示す対象表面５３の正面図である。隣接する対象領域５１は特定の量だけ重複し、それによって、隣接する粒子ビームの対応するペアにより走査される対象領域５１の隣接ペアの各々は、対象表面５３上の重複部分６３を共有する。
【0090】
図６Ｂは、粒子顕微鏡により記録される例示的な対象の２つの画像６５及び６６の一部を示す。
【0091】
図６Ｂに示される上の画像６５は、図６Ａにおいて「ＩＤ３」と表示された表面部分５１から得られた画像の下部分であり、図６Ｂに示される下の画像６６は、図６Ａにおいて「ＩＤ１」と表示された対象領域５１から記録された画像の上部分である。画像６５及び６６の各々は画像部分６７を含み、これは対象表面５３の隣接する対象領域５１間の重複部分６３の画像である。
【0092】
【0093】
【0094】
対象領域５３上の重複部分６３内で、複数の重複対象部分７３を画定し、選択できる。
【0095】
図７Ｃは、例示的な数として３つの重複する対象部分７３とこれらの重複する対象部分７３の拡大図７５を示している。拡大図７５の各々は、２つの画像６５及び６６間の重複する対象部分７３間の変位を表す変位ベクトル７７の表現を含む。変位ベクトル７７は、２つの画像６５及び６６間の重複する対象部分７３に関連付けられる画像データ間の相関に基づいて特定できる。
【0096】
図７Ｄは、隣接する対象領域５１間の重複部分６３の複数の重複する対象部分７３を相関させることによって特定された複数の変位ベクトル７７のグラフィック表現である。ここで、図７Ｃに示される３つの重複する対象部分７３から得られた変位ベクトルは、実線で描かれた矢印により表され、図７Ｃに示されていないその他の重複する対象部分から得られた変位ベクトルは破線により描かれている。図の例において、重複する対象領域１つから得られる変位ベクトル７７の数は９である。より多い、又はより少ない数の重複する対象部分７３を使用して、より多い又はより少ない変位ベクトル７７を特定できる。
【0097】
各対象領域５１は、重複する部分６３の周辺を含み、この周辺に沿って分散される複数の変位ベクトル７７は前述のように特定できる。対象領域５１の画像の周辺に沿って分散される多変位ベクトル７７の全体は、対象領域５１の、この対象領域５１に関連付けられる画像への画像化の画像歪みを示す。換言すれば、変位ベクトル７７若しくはこれらの変位ベクトルから導出されるデータ又は画像の周辺に沿って分散された変位ベクトルを表すデータは、重複する画像に含まれる画像歪みの「フィンガプリント」を表す。
【0098】
図８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、及び８Ｄは、画像の周辺に沿って分散される変位ベクトル７７に基づいて特定できる例示的な画像歪みの説明のための表現を示す。図８Ａはスケールエラーから生じる画像歪みを示し、図８Ｂは回転エラーから生じる画像歪みを示し、図８Ｃは、画像化において発生するせん断エラーから生じる画像歪みを示す。さらに、図８Ｄは、アフィン変換では表すことのできる二次歪みを示す。この歪みは、ビーム走査システムの不正確さから生じる歪みの例である。
【0099】
適当に選択された基底関数群を使って、歪みについて画像を補正することが可能である。ここで、１つの最適化プロセスで計算しなければならない全ての画像歪みが考慮されるかもしれず、それは、変位ベクトル７７が画像の共通の重複部分から生じているからである。歪み補正方法は、全ての画像のうちの画像ごとに基底関数の重みを調整して、最終的に結果の変位ベクトルのフィンガプリント７７が実質的に消失するか、最小値に到達するようにされてよい。通常、残留する変位ベクトルが残り、これは基底関数群を拡張することによって、より多くの補正自由度を追加することで排除できるか、又は残留する変位ベクトルの分布の標準偏差の幅が、例えば２ピクセルの閾値より低い場合には容認できる。
【0100】
画像歪みは、各対象領域５１の各画像について特定できることが明らかである。これらの画像歪みは、組合せによる結果の画像が対象領域５１の画像に基づいて生成される際に考慮できる。
【0101】
図９は、マルチビーム粒子顕微鏡を用いた画像記録方法の実施形態を説明するフローチャートを示す。具体的には、主プロセス１０２において、粒子顕微鏡の粒子ビームの配列が対象領域５１を同時に走査し、これらの画像領域５１の画像が得られる。制御システム１０１は、記録画像を画像データベース１０３に保存する。保存された画像は、後で解析するか、さらに処理することができる。このように画像をさらに処理することには、画像を継ぎ合わせて、より大きい、組合せによる結果の画像を形成することが含まれてよい。前述のように、組合せによる結果の画像を個々の画像の特定された画像歪みに基づいて生成することが有利である可能性がある。画像歪みの特定は、画像部分のペア間の相関に基づく変位ベクトル７７の特定等の高コストの計算を含む。これらの計算には多大な計算時間が必要となり、これは幾つかの動作条件では、粒子顕微鏡を使用する画像記録に必要な時間と同じ又は同様の程度であり得る。
【0102】
個々の表面部分５１が各々、上から下へのライン走査等の同じ走査方式で走査されると仮定すると、複数の重複する対象部分７７の幾つかが他の重複する対象部分７７より早く走査されることが明らかである。
【0103】
図９に示される方法において、計算ステップ１０５は、次の重複する対象部分７７が２つの隣接する対象ビームによりすでに走査されたか否かを判断する。答えがノーであれば、プロセスはステップ１０７で待機する。答えがイエスであれば、ステップ１０９において、それ以前に利用可能となっていた重複する対象部分７７が記録画像データから抽出される。ステップ１１１で、重複する対象部分７７に対応する画像部分が「パッチ」として作成される。ステップ１１３でこれらの画像部分が解析され、これらが変位ベクトル７７の特定に使用するのに適しているか否かが特定される。例えば、構造を全く示さない画像部分は有用ではない。したがって、ステップ１１３は、画像部分が対象上の特徴から得られる構造を含むか否か、且つ、これらの構造が、所望の方位範囲の変位ベクトルを特定できる向きを有するか否かを特定する。
【0104】
有用な重複する対象部分７５に対応する変位ベクトル７７がステップ１１５で特定され、ステップ１１９でデータベースに保存される。変位ベクトル７７は、個々の画像の画像歪みを表し、後の時点で、画像データベース中に保存された画像を解析する際に使用できる。
【0105】
このプロセスは、図１０に示されるフローチャートでより詳しく説明される。ステップ１２１で、データベース１１７に保存された変位ベクトルに基づいて対象領域５１の各画像の画像歪みを特定できる。画像歪みは、粒子ビームの配列を使って同時に走査できる対象部分５１の全体に関係する。ステップ１２３で六角形の表面部分６１の画像をこの情報に基づいて一体に継ぎ合わせることができ、ステップ１２５でそれに対応する組合せによる結果の画像を出力できる。
【0106】
個々の粒子ビームに関連付けられる画像歪みが特定の時間にわたり十分に一定のままであると仮定すると、幾つかの記録された六角形の表面部分６１に関する変位ベクトルの計算を省き、組合せによる結果の画像の生成において、それ以前に特定された画像歪みを素要することが可能となる。それゆえ、個別の粒子ビームに関連付けられる画像歪みは、定期的に、例えば１０、２０、５０、又は１００の六角形が走査されるごとに特定でき、それによって多くの計算時間を節約できる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図7D】
【図8A-8D】
【図9】
【図10】