为从扫描电子显微镜图像中测量关键尺寸和线边粗糙度设计各向异性噪声滤波器

摘要： 扫描电子显微镜（SEM）常用于检测光刻工艺转移的图形。典型检测包括测量转移图形中每个特征结构的临界尺寸（CD）和线边粗糙度（LER）。此类检测通常利用图像处理技术来识别特征结构边界。由于SEM图像往往包含大量噪声，在后续边缘检测流程前必须进行适当降噪。先前研究曾开发出一种根据噪声水平自适应调整的各向同性高斯滤波器设计方法，但该方法对较小特征结构（尤其是LER测量）的效果逊于较大特征结构。本研究主要目标是改进设计方法，使测量CD和LER的精度在特征尺寸缩小时不会显著下降。新方法通过采用非各向同性的高斯滤波器提升对信号与噪声的适应性——因为二者均表现出显著的方向相关性：垂直于特征方向的截止频率设定为涵盖大部分信号成分，另一方向的截止频率则平衡信号与噪声成分的纳入量。该方案实现了滤波器的系统化简易设计。同时优化了噪声估计算法以提高精度。基于已知特征边界的参考图像分析表明，本方法设计的非各向同性滤波器在CD、LER及功率谱密度精度方面均优于各向同性滤波器。