JPH10103924A - 微少寸法測定装置 - Google Patents
微少寸法測定装置Info
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- JPH10103924A JPH10103924A JP25651496A JP25651496A JPH10103924A JP H10103924 A JPH10103924 A JP H10103924A JP 25651496 A JP25651496 A JP 25651496A JP 25651496 A JP25651496 A JP 25651496A JP H10103924 A JPH10103924 A JP H10103924A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】測定対象パターンの傾きを求めることができ演
算時間を大幅に短縮でき、従来は角度補正が困難であっ
た測定対象パターンまでも正しく角度補正することがで
きる微少寸法測定装置を提供すること。 【解決手段】平行線を含む測定対象パターンを光学顕微
鏡で拡大し、測定対象パターンを平行線に対してある交
差角を持つ方向で走査して画像情報を取得し、この画像
情報をもとにして平行線の間隔を測定する装置であり、
測定対象パターンの像を光学顕微鏡の光軸と同軸に回転
させる像回転手段14と、測定対象パターン像を所定角
度だけ回転させたときの像回転前後における走査ライン
上の平行線の幅を測定する手段9と、この手段で測定さ
れた像回転前後の幅測定値と像回転量とに基づいて走査
線方向と平行線との交差角を演算する傾き検出手段9と
を具備する。
算時間を大幅に短縮でき、従来は角度補正が困難であっ
た測定対象パターンまでも正しく角度補正することがで
きる微少寸法測定装置を提供すること。 【解決手段】平行線を含む測定対象パターンを光学顕微
鏡で拡大し、測定対象パターンを平行線に対してある交
差角を持つ方向で走査して画像情報を取得し、この画像
情報をもとにして平行線の間隔を測定する装置であり、
測定対象パターンの像を光学顕微鏡の光軸と同軸に回転
させる像回転手段14と、測定対象パターン像を所定角
度だけ回転させたときの像回転前後における走査ライン
上の平行線の幅を測定する手段9と、この手段で測定さ
れた像回転前後の幅測定値と像回転量とに基づいて走査
線方向と平行線との交差角を演算する傾き検出手段9と
を具備する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、測定対象パターン
像を画像処理することにより測定対象パターンに含まれ
た平行線の間隔を算出する微少寸法測定装置に係り、特
に走査線に対する測定対象パターンの傾きを補正する機
能を備えた微少寸法測定装置に関する。
像を画像処理することにより測定対象パターンに含まれ
た平行線の間隔を算出する微少寸法測定装置に係り、特
に走査線に対する測定対象パターンの傾きを補正する機
能を備えた微少寸法測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、測定対象パターンの拡大像を所定
方向に走査して画像情報を取得し、走査線に対する測定
対象パターンの傾きを画像回転機構による像回転により
補正するようにした微少寸法測定装置がある。
方向に走査して画像情報を取得し、走査線に対する測定
対象パターンの傾きを画像回転機構による像回転により
補正するようにした微少寸法測定装置がある。
【0003】この種の微少寸法測定装置が特開平4−2
78555号公報に開示されている。この公開公報に記
載された微少寸法測定装置は、ステージに載置される被
測定物の像を光学顕微鏡で拡大し、画像検出部で拡大画
像に含まれた測定対象となる平行線に対して所定の交差
角となる方向で該拡大像を走査して画像情報を取得し、
この画像情報を画像処理部に入力して処理することによ
り平行線の線間距離を求めている。
78555号公報に開示されている。この公開公報に記
載された微少寸法測定装置は、ステージに載置される被
測定物の像を光学顕微鏡で拡大し、画像検出部で拡大画
像に含まれた測定対象となる平行線に対して所定の交差
角となる方向で該拡大像を走査して画像情報を取得し、
この画像情報を画像処理部に入力して処理することによ
り平行線の線間距離を求めている。
【0004】この微少寸法測定装置では、光学顕微鏡の
後段に測定対象パターン像を光軸を中心に回転させるプ
リズム構成体が像回転光学系の一部として配置され、走
査線方向と平行線との交差角が許容範囲内に収まるよう
に像回転光学系に帰還制御が掛けられる。
後段に測定対象パターン像を光軸を中心に回転させるプ
リズム構成体が像回転光学系の一部として配置され、走
査線方向と平行線との交差角が許容範囲内に収まるよう
に像回転光学系に帰還制御が掛けられる。
【0005】走査線方向と平行線との交差角を求めるた
めには測定対象パターン像から平行線を抽出して測定パ
ターンのエッジを決定する必要がある。このために測定
対象パターン像を画像検出器で電気的な信号に変換し、
この画像検出器から出力される水平及び垂直方向の走査
線による各画素情報を画像検出器の持つ分解能に対応し
たビット数の画素値に変換し、明暗度に対応した所定の
ビット数でスライスすることにより測定対象パターンの
輪郭線を決定し、この輪郭線を測定パターンのエッジと
する。
めには測定対象パターン像から平行線を抽出して測定パ
ターンのエッジを決定する必要がある。このために測定
対象パターン像を画像検出器で電気的な信号に変換し、
この画像検出器から出力される水平及び垂直方向の走査
線による各画素情報を画像検出器の持つ分解能に対応し
たビット数の画素値に変換し、明暗度に対応した所定の
ビット数でスライスすることにより測定対象パターンの
輪郭線を決定し、この輪郭線を測定パターンのエッジと
する。
【0006】走査線方向と平行線との交差角を算出する
場合は、図12(a)に示すように測定対象パターン像
16に対して4辺が画像検出器の走査線方向と一致した
方形の画像情報抽出領域17を設定し、領域17の一辺
を始点として測定対象パターン像16のエッジまで複数
点にわたり距離L1〜Lnを検出する。測定対象パター
ン像16のエッジと走査線方向とが直交している場合
は、複数点での距離L1〜Lnの偏差が0になる。した
がって、走査線方向と被測定物の平行線とがずれること
による測定値誤差を最小限にするため、複数点の距離L
1〜Lnの偏差が許容範囲内に収束するように像回転光
学系13の回転角度を帰還制御して走査線が測定対象パ
ターンの輪郭線と一致するように修正する。
場合は、図12(a)に示すように測定対象パターン像
16に対して4辺が画像検出器の走査線方向と一致した
方形の画像情報抽出領域17を設定し、領域17の一辺
を始点として測定対象パターン像16のエッジまで複数
点にわたり距離L1〜Lnを検出する。測定対象パター
ン像16のエッジと走査線方向とが直交している場合
は、複数点での距離L1〜Lnの偏差が0になる。した
がって、走査線方向と被測定物の平行線とがずれること
による測定値誤差を最小限にするため、複数点の距離L
1〜Lnの偏差が許容範囲内に収束するように像回転光
学系13の回転角度を帰還制御して走査線が測定対象パ
ターンの輪郭線と一致するように修正する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図12
(b)に示すように画像情報抽出領域17中に複数の測
定対象パターンP1,P2が含まれている場合、測定対
象パターンP1のエッジまでの距離L1,L2…と、別
の測定対象パターンP2のエッジまでの距離Li…Ln
とが混在してしまうので正しい角度を求めることができ
ない。
(b)に示すように画像情報抽出領域17中に複数の測
定対象パターンP1,P2が含まれている場合、測定対
象パターンP1のエッジまでの距離L1,L2…と、別
の測定対象パターンP2のエッジまでの距離Li…Ln
とが混在してしまうので正しい角度を求めることができ
ない。
【0008】また、複数の走査ライン(L1〜Ln)が
傾き検出のための演算対象になるので、走査ライン(L
1〜Ln)間の偏差を最小に追い込むためにラインの抽
出及び偏差計算を繰り返さなければならず、そのための
演算時間が迅速な作業環境を実現する上での障害となっ
ている。
傾き検出のための演算対象になるので、走査ライン(L
1〜Ln)間の偏差を最小に追い込むためにラインの抽
出及び偏差計算を繰り返さなければならず、そのための
演算時間が迅速な作業環境を実現する上での障害となっ
ている。
【0009】本発明は、以上のような実情に鑑みてなさ
れたもので、像回転前後の各1ラインのデータから入力
画像に含まれた測定対象パターンの傾きを求めることが
でき演算時間を大幅に短縮できると共に、従来の方法で
は角度補正が困難であった測定対象パターンまでも正し
く角度補正することができる微少寸法測定装置を提供す
ることを目的とする。
れたもので、像回転前後の各1ラインのデータから入力
画像に含まれた測定対象パターンの傾きを求めることが
でき演算時間を大幅に短縮できると共に、従来の方法で
は角度補正が困難であった測定対象パターンまでも正し
く角度補正することができる微少寸法測定装置を提供す
ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために以下のような手段を講じた。本発明は、少
なくとも1組の平行線を含む測定対象パターンを光学顕
微鏡で拡大し、この拡大された測定対象パターンを前記
平行線に対してある交差角を持つ方向で走査して画像情
報を取得し、この画像情報をもとにして前記平行線の間
隔を測定する微少寸法測定装置において、前記測定対象
パターンの像を前記光学顕微鏡の光軸と同軸に回転させ
る像回転手段と、この像回転手段で測定対象パターン像
を所定角度だけ回転させたときの像回転前後における走
査ライン上の前記平行線の幅を測定する手段と、この手
段で測定された像回転前後の幅測定値と像回転量とに基
づいて走査線方向と前記平行線との交差角を演算する傾
き検出手段とを具備する。
成するために以下のような手段を講じた。本発明は、少
なくとも1組の平行線を含む測定対象パターンを光学顕
微鏡で拡大し、この拡大された測定対象パターンを前記
平行線に対してある交差角を持つ方向で走査して画像情
報を取得し、この画像情報をもとにして前記平行線の間
隔を測定する微少寸法測定装置において、前記測定対象
パターンの像を前記光学顕微鏡の光軸と同軸に回転させ
る像回転手段と、この像回転手段で測定対象パターン像
を所定角度だけ回転させたときの像回転前後における走
査ライン上の前記平行線の幅を測定する手段と、この手
段で測定された像回転前後の幅測定値と像回転量とに基
づいて走査線方向と前記平行線との交差角を演算する傾
き検出手段とを具備する。
【0011】本発明によれば、像回転前後における走査
ライン上の平行線の幅を測定して、像回転前後の幅測定
値と像回転量とに基づいて走査線方向と平行線との交差
角を求めることができることから、極めて短い時間で測
定対象パターンの傾きを検出することができる。
ライン上の平行線の幅を測定して、像回転前後の幅測定
値と像回転量とに基づいて走査線方向と平行線との交差
角を求めることができることから、極めて短い時間で測
定対象パターンの傾きを検出することができる。
【0012】本発明は、傾き検出手段で算出された交差
角から平行線が走査線方向と直交するように前記測定対
象パターンを像回転させる像回転手段の制御量を算出す
る傾き補正手段を備え、前記傾き補正手段で算出された
制御量で前記像回転手段を制御して測定対象パターンの
平行線が走査線方向と直交するように角度補正されてか
ら、当該角度補正後の測定対象パターンの画像情報をも
とに前記平行線の間隔を測定する。
角から平行線が走査線方向と直交するように前記測定対
象パターンを像回転させる像回転手段の制御量を算出す
る傾き補正手段を備え、前記傾き補正手段で算出された
制御量で前記像回転手段を制御して測定対象パターンの
平行線が走査線方向と直交するように角度補正されてか
ら、当該角度補正後の測定対象パターンの画像情報をも
とに前記平行線の間隔を測定する。
【0013】本発明によれば、傾き補正手段で角度補正
した測定対象パターンの画像情報から平行線の走査線方
向の幅を測定するので、従来のように画像情報抽出領域
の始点から測定対象パターンの複数点のエッジまでの距
離の偏差で回転量に帰還制御を掛けるのに比べて、極め
て短時間で測定対象パターンに含まれた平行線の幅を測
定することができる。
した測定対象パターンの画像情報から平行線の走査線方
向の幅を測定するので、従来のように画像情報抽出領域
の始点から測定対象パターンの複数点のエッジまでの距
離の偏差で回転量に帰還制御を掛けるのに比べて、極め
て短時間で測定対象パターンに含まれた平行線の幅を測
定することができる。
【0014】本発明は、傾き検出手段で算出された交差
角と像回転前の幅測定値とから幾何学的な計算で前記平
行線の間隔を検出するので、測定対象パターンの回転量
に帰還制御を掛ける必要がない。
角と像回転前の幅測定値とから幾何学的な計算で前記平
行線の間隔を検出するので、測定対象パターンの回転量
に帰還制御を掛ける必要がない。
【0015】ここで、測定対象パターンの像回転前後の
幅測定値と像回転量とから走査線方向と平行線との交差
角すなわち測定対象パターンの傾きを検出する原理につ
いて説明する。図10に示す測定対象パターンを例に説
明する。同図に示すように垂直方向の走査線に対して所
定の角度θ(θが測定対象となる)で傾いている測定対
象パターンPについて水平方向の走査線と交差する両端
のエッジの間隔を幅W1、測定対象パターンPをある角
度Tで像回転した後の測定対象パターンP′について水
平方向の走査線と交差する両端のエッジの間隔を幅W2
とし、像回転前の測定対象パターンPについて傾き角度
θを求めることになる。なお、測定対象パターンPと直
交するラインと交差する両端のエッジの間隔をWとす
る。微少寸法測定装置は、最終的にはWを測定値として
出力する。幅W1とW2は、 W1=W/cosθ W2=W/cos(θ+T) と表される。上記2式をWの形の式に変形して等式をま
とめ、cos(θ+T)を加法定理によって分解する
と、 W1×cosθ=W2×(cosθ×cosT−sin
θ×sinT) となる。
幅測定値と像回転量とから走査線方向と平行線との交差
角すなわち測定対象パターンの傾きを検出する原理につ
いて説明する。図10に示す測定対象パターンを例に説
明する。同図に示すように垂直方向の走査線に対して所
定の角度θ(θが測定対象となる)で傾いている測定対
象パターンPについて水平方向の走査線と交差する両端
のエッジの間隔を幅W1、測定対象パターンPをある角
度Tで像回転した後の測定対象パターンP′について水
平方向の走査線と交差する両端のエッジの間隔を幅W2
とし、像回転前の測定対象パターンPについて傾き角度
θを求めることになる。なお、測定対象パターンPと直
交するラインと交差する両端のエッジの間隔をWとす
る。微少寸法測定装置は、最終的にはWを測定値として
出力する。幅W1とW2は、 W1=W/cosθ W2=W/cos(θ+T) と表される。上記2式をWの形の式に変形して等式をま
とめ、cos(θ+T)を加法定理によって分解する
と、 W1×cosθ=W2×(cosθ×cosT−sin
θ×sinT) となる。
【0016】cosθ、sinθを左式にまとめると、
W2、sinTは0でないことから、 sinθ/co
sθ=(W2×cosT−W1)/(W2×sinT) tanθ=(W2×cosT−W1)/(W2×sinT) …式−A となるので、式−Aの右辺より明らかなように、W1,
W2,Tから像回転前の測定対象パターンPについて傾
き角度θが求められる。また、一般的に任意の2直線の
交差角θaは、−90度<θa<+90度で求めること
ができるので、この2直線を測定対象パターンのエッジ
と走査線とすれば、tanθは−90度<θa<+90
度で1つの解を持つことにより一つのθを求めることが
できる。以上のような発明により傾きを検出する場合
は、像回転前後の1ラインづつのサンプリングデータだ
けで良いことから、従来の方式に比べて大幅に演算時間
を短縮できる。さらに、画像情報抽出範囲内にある特定
のパターンに対して処理を行うため、画像情報抽出範囲
内に複数のパターンが存在する場合であっても角度補正
が可能となる。同様の理由で、図11(a)に示すよう
に画像情報抽出範囲内に平行線パターンとは全く関係の
ない像が含まれていたり、又は同図(b)に示すように
エッジ部分が欠けているようなパターンについても角度
の補正が可能となる。
W2、sinTは0でないことから、 sinθ/co
sθ=(W2×cosT−W1)/(W2×sinT) tanθ=(W2×cosT−W1)/(W2×sinT) …式−A となるので、式−Aの右辺より明らかなように、W1,
W2,Tから像回転前の測定対象パターンPについて傾
き角度θが求められる。また、一般的に任意の2直線の
交差角θaは、−90度<θa<+90度で求めること
ができるので、この2直線を測定対象パターンのエッジ
と走査線とすれば、tanθは−90度<θa<+90
度で1つの解を持つことにより一つのθを求めることが
できる。以上のような発明により傾きを検出する場合
は、像回転前後の1ラインづつのサンプリングデータだ
けで良いことから、従来の方式に比べて大幅に演算時間
を短縮できる。さらに、画像情報抽出範囲内にある特定
のパターンに対して処理を行うため、画像情報抽出範囲
内に複数のパターンが存在する場合であっても角度補正
が可能となる。同様の理由で、図11(a)に示すよう
に画像情報抽出範囲内に平行線パターンとは全く関係の
ない像が含まれていたり、又は同図(b)に示すように
エッジ部分が欠けているようなパターンについても角度
の補正が可能となる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。 (第1の実施の形態)図1は微少寸法測定装置の全体構
成を示している。この微少寸法測定装置は、ステージ1
に載置された被測定物2を対物レンズ3を通して照射さ
れる照明光で落射照明する。対物レンズ3の像側に配置
されたハーフミラー4に照明光学系5から出射した照明
光を入射することにより被測定物2が落射照明される。
対物レンズ3によって拡大された被測定物2の反射光像
をリレーレンズ6に入射し、このリレーレンズ6から投
影レンズ7へ伝送して画像検出器8に結像させている。
なお、対物レンズ3や照明光学系5等は光学顕微鏡の一
部として構成されている。
て説明する。 (第1の実施の形態)図1は微少寸法測定装置の全体構
成を示している。この微少寸法測定装置は、ステージ1
に載置された被測定物2を対物レンズ3を通して照射さ
れる照明光で落射照明する。対物レンズ3の像側に配置
されたハーフミラー4に照明光学系5から出射した照明
光を入射することにより被測定物2が落射照明される。
対物レンズ3によって拡大された被測定物2の反射光像
をリレーレンズ6に入射し、このリレーレンズ6から投
影レンズ7へ伝送して画像検出器8に結像させている。
なお、対物レンズ3や照明光学系5等は光学顕微鏡の一
部として構成されている。
【0018】画像検出器8はCCD又は撮像管で被測定
物2の拡大像を取り込み、撮像信号にして演算処理部9
へ送出する。演算処理部9は撮像信号の蓄積、角度補正
処理及び寸法測定を行う部分である。制御部10はモニ
タ11及びキーボード12に接続されており、演算処理
部9に設定値を登録するための各種の処理をモニタ11
及びキーボード12からの入力に基づいて実行すると共
に、演算処理部9から入力する画像データ及び測定値を
モニタ11に表示出力する。
物2の拡大像を取り込み、撮像信号にして演算処理部9
へ送出する。演算処理部9は撮像信号の蓄積、角度補正
処理及び寸法測定を行う部分である。制御部10はモニ
タ11及びキーボード12に接続されており、演算処理
部9に設定値を登録するための各種の処理をモニタ11
及びキーボード12からの入力に基づいて実行すると共
に、演算処理部9から入力する画像データ及び測定値を
モニタ11に表示出力する。
【0019】図1に示すように、リレーレンズ6から出
射した光をコリレーションレンズ13でコリレートして
から像回転光学系14に入射している。像回転光学系1
4は当該光学系を透過する透過光束像を点対称に1回転
させるプリズムを含んでおり、そのプリズムと共に光軸
を中心として回転できるようになっている。像回転光学
系14の透過光束像を補正リレーレンズ15で投影レン
ズ7に対する焦点補正を行ってから投影レンズ7に導い
ている。また、演算処理部9から回転駆動部16に指示
を与えることにより像回転光学系14を所望の角度だけ
回転制御できるようにしている。
射した光をコリレーションレンズ13でコリレートして
から像回転光学系14に入射している。像回転光学系1
4は当該光学系を透過する透過光束像を点対称に1回転
させるプリズムを含んでおり、そのプリズムと共に光軸
を中心として回転できるようになっている。像回転光学
系14の透過光束像を補正リレーレンズ15で投影レン
ズ7に対する焦点補正を行ってから投影レンズ7に導い
ている。また、演算処理部9から回転駆動部16に指示
を与えることにより像回転光学系14を所望の角度だけ
回転制御できるようにしている。
【0020】次に、以上のように構成された微少寸法測
定装置で測定対象パターンのエッジを形成する1組の平
行線の垂直方向の走査線に対する傾きを求めて角度補正
するための動作内容について説明する。
定装置で測定対象パターンのエッジを形成する1組の平
行線の垂直方向の走査線に対する傾きを求めて角度補正
するための動作内容について説明する。
【0021】図2は、任意の平行線の垂直方向の走査線
に対する傾きを求めるための全体の処理の流れを表した
フローチャートである。最初に、ステップS1の処理に
おいて被測定物2の角度補正前の測定対象パターン像を
取り込む。すなわち、照明している被測定物2の像を対
物レンズ3で拡大して取り込み、像回転光学系14を通
して画像検出器8に結像し、撮像信号に変換して演算処
理部9に入力する。
に対する傾きを求めるための全体の処理の流れを表した
フローチャートである。最初に、ステップS1の処理に
おいて被測定物2の角度補正前の測定対象パターン像を
取り込む。すなわち、照明している被測定物2の像を対
物レンズ3で拡大して取り込み、像回転光学系14を通
して画像検出器8に結像し、撮像信号に変換して演算処
理部9に入力する。
【0022】演算処理部9は、測定対象パターン像の撮
像信号をA/D変換した画像データを所定領域に保存す
ると共に制御部10に対して転送してモニタ11に測定
対象パターンの画像を表示させる。
像信号をA/D変換した画像データを所定領域に保存す
ると共に制御部10に対して転送してモニタ11に測定
対象パターンの画像を表示させる。
【0023】次に、ステップS2の処理において測定対
象パターン像に含まれる平行線の傾き検出のための初期
設定を行う。図3は初期設定のためのフローチャートを
示しており、図4は初期設定を行うための初期設定画面
の構成を示している。
象パターン像に含まれる平行線の傾き検出のための初期
設定を行う。図3は初期設定のためのフローチャートを
示しており、図4は初期設定を行うための初期設定画面
の構成を示している。
【0024】今、図5に示すような入力画像Mがステッ
プS1の処理によって取り込まれたものとする。この入
力画像Mを表示しているモニタ11上においてキーボー
ド12から画像情報抽出領域17を規定する2点の座標
データを入力する。画像情報抽出領域17の座標データ
を指定することにより、モニタ11における水平及び垂
直方向の走査線で囲まれた方形の領域17が制御装置1
0に認識される。画像情報抽出領域17の座標指示では
測定対象となる平行線のパターンが含まれるように座標
データを決める。
プS1の処理によって取り込まれたものとする。この入
力画像Mを表示しているモニタ11上においてキーボー
ド12から画像情報抽出領域17を規定する2点の座標
データを入力する。画像情報抽出領域17の座標データ
を指定することにより、モニタ11における水平及び垂
直方向の走査線で囲まれた方形の領域17が制御装置1
0に認識される。画像情報抽出領域17の座標指示では
測定対象となる平行線のパターンが含まれるように座標
データを決める。
【0025】図5に示す例では3つの平行線パターンP
1〜P3が画像情報抽出領域17に含まれており、各平
行線パターンP1〜P3は水平方向または垂直方向の走
査線に対して所定の角度で交差するように傾いている。
1〜P3が画像情報抽出領域17に含まれており、各平
行線パターンP1〜P3は水平方向または垂直方向の走
査線に対して所定の角度で交差するように傾いている。
【0026】画像情報抽出領域17の中の平行線パター
ンP1〜P3を水平方向の走査線に沿って横切るような
検出ライン18を定め、その検出ライン18と交差する
複数の平行線パターンP1〜P3の中から角度補正及び
幅測定のために傾き角度を測定する任意の平行線パター
ンを決める。例えば、平行線パターンP2を測定対象パ
ターンに設定する。
ンP1〜P3を水平方向の走査線に沿って横切るような
検出ライン18を定め、その検出ライン18と交差する
複数の平行線パターンP1〜P3の中から角度補正及び
幅測定のために傾き角度を測定する任意の平行線パター
ンを決める。例えば、平行線パターンP2を測定対象パ
ターンに設定する。
【0027】被測定物2によっては平行線パターンP2
のプロファイルがスライス位置によりエッジ位置の異な
る形状をしている場合がある。図5に示す例では、プロ
ファイルが台形状を成しているのでスライス位置により
エッジ位置が変動する。
のプロファイルがスライス位置によりエッジ位置の異な
る形状をしている場合がある。図5に示す例では、プロ
ファイルが台形状を成しているのでスライス位置により
エッジ位置が変動する。
【0028】被測定物2にあるラインパターンの幅を測
定する際に用いるプロファイルのデータは、各画素での
輝度値を直線で結んだものなので、エッジ部分が、垂直
にならずに、図5に示すように若干台形形状になってし
まう。
定する際に用いるプロファイルのデータは、各画素での
輝度値を直線で結んだものなので、エッジ部分が、垂直
にならずに、図5に示すように若干台形形状になってし
まう。
【0029】このような形状では、当然スライスライン
のしきい値によって、測定する幅が異なってしまうため
に、例えばプロファイルデータの輝度の最大値、最小値
との中間値を通るようなラインをスライスラインとし、
そのラインとプロファイルとの交点をエッジとすれば良
い。
のしきい値によって、測定する幅が異なってしまうため
に、例えばプロファイルデータの輝度の最大値、最小値
との中間値を通るようなラインをスライスラインとし、
そのラインとプロファイルとの交点をエッジとすれば良
い。
【0030】ただし、輝度のプロファイルデータに対す
るエッジの認識方法は、上記の方法だけではなく、スラ
イスラインがプロファイルラインとエッジ付近で交差す
るようなものであれば、中間値でなくても良い。また、
平均化フィルター等の画像処理でノイズ成分を除去した
上で、ラインプロファイルの微分係数を算出し、そのピ
ークポイントをエッジとするなど、画像デジタルデータ
における一般的なエッジ抽出法であれば何でも良い。
るエッジの認識方法は、上記の方法だけではなく、スラ
イスラインがプロファイルラインとエッジ付近で交差す
るようなものであれば、中間値でなくても良い。また、
平均化フィルター等の画像処理でノイズ成分を除去した
上で、ラインプロファイルの微分係数を算出し、そのピ
ークポイントをエッジとするなど、画像デジタルデータ
における一般的なエッジ抽出法であれば何でも良い。
【0031】上記した初期設定データをモニタ11に表
示した図4の初期設定画面から入力できるようにしてい
る。検出ライン位置欄20によって画像情報抽出領域1
7に任意の走査ライン位置を設定する。入力画像Mのサ
イズは640×480のように(x方向の画素数)×
(y方向の画素数)で表すことができるが、検出ライン
はx方向の走査線と一致しているのでy=240のよう
にy方向の画素位置によって検出ライン位置を設定す
る。
示した図4の初期設定画面から入力できるようにしてい
る。検出ライン位置欄20によって画像情報抽出領域1
7に任意の走査ライン位置を設定する。入力画像Mのサ
イズは640×480のように(x方向の画素数)×
(y方向の画素数)で表すことができるが、検出ライン
はx方向の走査線と一致しているのでy=240のよう
にy方向の画素位置によって検出ライン位置を設定す
る。
【0032】制御部10は、検出ライン位置欄20に設
定されたy画素位置に基づいて、入力画像データからy
=240でのx方向の走査線上の画素値を取り出して、
これら画素値を画素順に並べたプロファイルをウインド
ウ表示する。
定されたy画素位置に基づいて、入力画像データからy
=240でのx方向の走査線上の画素値を取り出して、
これら画素値を画素順に並べたプロファイルをウインド
ウ表示する。
【0033】このウインドウ表示したプロファイルに対
してスライスライン22を設定することにより、画像情
報抽出領域17に含まれた各平行線パターンP1〜P3
のエッジがそれぞれ決定する。
してスライスライン22を設定することにより、画像情
報抽出領域17に含まれた各平行線パターンP1〜P3
のエッジがそれぞれ決定する。
【0034】また、像回転光学系14が回転すると入力
画像Mの全体が回転するので画像情報抽出領域17に表
示される画像が回転するが、画像の回転角度によらず必
ず画像情報抽出領域17に表示される範囲が入力画像の
中心付近に存在する。この範囲を示すライン23を求め
てプロファイルのウインドウ中に表示する。
画像Mの全体が回転するので画像情報抽出領域17に表
示される画像が回転するが、画像の回転角度によらず必
ず画像情報抽出領域17に表示される範囲が入力画像の
中心付近に存在する。この範囲を示すライン23を求め
てプロファイルのウインドウ中に表示する。
【0035】また、プロファイルが表示される平行線パ
ターンP1,P2には左から順番にシリアル番号を付与
し、対応するプロファイルの下にその番号を表示する。
なお、1組のライン23によって挟まれた範囲内のパタ
ーンであれば像回転によって領域17から外れることが
ないので、上記番号付けを行うプロファイルをライン2
3によって挟まれた範囲内のものを対象とするように設
定することもでる。
ターンP1,P2には左から順番にシリアル番号を付与
し、対応するプロファイルの下にその番号を表示する。
なお、1組のライン23によって挟まれた範囲内のパタ
ーンであれば像回転によって領域17から外れることが
ないので、上記番号付けを行うプロファイルをライン2
3によって挟まれた範囲内のものを対象とするように設
定することもでる。
【0036】また、測定対象パターン欄25に測定対象
の平行線パターンの番号を設定し、ずらし角度量欄26
に像回転光学系14の回転量(ずらし角度)を設定す
る。同図に示す例では平行線パターン番号=2、ずらし
角度量=30を入力している。
の平行線パターンの番号を設定し、ずらし角度量欄26
に像回転光学系14の回転量(ずらし角度)を設定す
る。同図に示す例では平行線パターン番号=2、ずらし
角度量=30を入力している。
【0037】演算処理部9は、制御部10から上記手順
によって初期値設定画面を使って設定された初期設定値
が渡されると、プロファイルデータを基準にして検出ラ
イン位置、測定対象パターン番号及びスライスライン情
報から角度補正前の水平走査線方向(x方向)の平行線
パターンP2の幅W1を求める(ステップS3)。角度
補正前の平行線パターンP2の幅W1は、スライスライ
ンによって決まる左側のエッジから右側のエッジまでの
画素数をカウントすることにより測定することができ
る。
によって初期値設定画面を使って設定された初期設定値
が渡されると、プロファイルデータを基準にして検出ラ
イン位置、測定対象パターン番号及びスライスライン情
報から角度補正前の水平走査線方向(x方向)の平行線
パターンP2の幅W1を求める(ステップS3)。角度
補正前の平行線パターンP2の幅W1は、スライスライ
ンによって決まる左側のエッジから右側のエッジまでの
画素数をカウントすることにより測定することができ
る。
【0038】次に、初期設定で登録されたずらし角度量
=30だけ像回転光学系14を光軸を中心に回転するよ
うに回転駆動部16を制御する(ステップS4)。像回
転光学系14を回転させることにより、画像情報抽出領
域17中の平行線パターンP2がずらし角度量=30だ
け回転する。
=30だけ像回転光学系14を光軸を中心に回転するよ
うに回転駆動部16を制御する(ステップS4)。像回
転光学系14を回転させることにより、画像情報抽出領
域17中の平行線パターンP2がずらし角度量=30だ
け回転する。
【0039】上記ステップS4での処理により画像検出
器8に結像している入力画像M′が像回転するので、こ
の回転後の入力画像M′を画像検出器8で撮像信号に変
換して演算処理部9に取り込み、入力画像M′の画像デ
ータから画像情報抽出領域17の画像データを抽出する
(ステップS5)。この抽出した画像情報抽出領域17
の画像データから検出ラインに沿ったプロファイルを検
出し、平行線パターンP2のプロファイルに対するスラ
イスラインによって決定されるエッジ間の幅W2を求め
る(ステップS6)。
器8に結像している入力画像M′が像回転するので、こ
の回転後の入力画像M′を画像検出器8で撮像信号に変
換して演算処理部9に取り込み、入力画像M′の画像デ
ータから画像情報抽出領域17の画像データを抽出する
(ステップS5)。この抽出した画像情報抽出領域17
の画像データから検出ラインに沿ったプロファイルを検
出し、平行線パターンP2のプロファイルに対するスラ
イスラインによって決定されるエッジ間の幅W2を求め
る(ステップS6)。
【0040】以上のようにして平行線パターンP2の像
回転前後の検出ライン方向の幅W1とW2とが求められ
たならば、上記式−Aに基づいて角度補正前(ステップ
S3で幅W1を計算したとき)の平行線パターンP2の
垂直方向の走査線に対する傾きθを計算する(ステップ
S7)。
回転前後の検出ライン方向の幅W1とW2とが求められ
たならば、上記式−Aに基づいて角度補正前(ステップ
S3で幅W1を計算したとき)の平行線パターンP2の
垂直方向の走査線に対する傾きθを計算する(ステップ
S7)。
【0041】平行線パターンP2のエッジ間の寸法W
は、平行線パターンP2の傾きθを下式に代入して計算
で幾何学的に求めることができる。 W=W1cosθ 又は、演算処理部9で平行線パターンP2の垂直方向の
走査線に対する傾きθが求められているので、平行線パ
ターンP2の傾きθが0に近付く方向に像回転光学系1
4を角度量θだけ回転させる。
は、平行線パターンP2の傾きθを下式に代入して計算
で幾何学的に求めることができる。 W=W1cosθ 又は、演算処理部9で平行線パターンP2の垂直方向の
走査線に対する傾きθが求められているので、平行線パ
ターンP2の傾きθが0に近付く方向に像回転光学系1
4を角度量θだけ回転させる。
【0042】このような平行線パターンP2の傾きを角
度θだけ補正する角度補正を行って平行線パターンP2
と垂直方向の走査線とを一致させた後、再び被測定物2
の画像入力を行う。そして、画像情報抽出領域17の画
像データを抽出し、平行線パターンP2のスライスライ
ンによって決まる左側のエッジから右側のエッジまでの
画素数をカウントすることにより平行線パターンP2の
幅Wを測定することができる。
度θだけ補正する角度補正を行って平行線パターンP2
と垂直方向の走査線とを一致させた後、再び被測定物2
の画像入力を行う。そして、画像情報抽出領域17の画
像データを抽出し、平行線パターンP2のスライスライ
ンによって決まる左側のエッジから右側のエッジまでの
画素数をカウントすることにより平行線パターンP2の
幅Wを測定することができる。
【0043】このような実施の形態によれば、オペレー
タによって指定された単一の平行線パターンについて像
回転前後の走査線方向の幅W1,W2を求め、この幅W
1,W2及び任意の回転量Tから平行線パターンの走査
線方向に対する傾きθを求めているので、平行線パター
ンの傾きを求めるまでの処理時間を短縮でき、さらに画
像情報抽出領域17に複数の平行線パターンが存在した
り、測定対象パターンとは無関係な形状物が含まれてい
ても正確に平行線パターンの傾きを求めることができ
る。
タによって指定された単一の平行線パターンについて像
回転前後の走査線方向の幅W1,W2を求め、この幅W
1,W2及び任意の回転量Tから平行線パターンの走査
線方向に対する傾きθを求めているので、平行線パター
ンの傾きを求めるまでの処理時間を短縮でき、さらに画
像情報抽出領域17に複数の平行線パターンが存在した
り、測定対象パターンとは無関係な形状物が含まれてい
ても正確に平行線パターンの傾きを求めることができ
る。
【0044】また、この実施の形態によれば、計算され
た平行線パターンの傾きθから走査線方向の幅Wを幾何
学的計算によって求めることができるので、従来のよう
な全ての走査ラインの偏差に基づいた帰還制御に比べ
て、走査線方向の幅Wが取得されるまでの時間を大幅に
短縮できる。
た平行線パターンの傾きθから走査線方向の幅Wを幾何
学的計算によって求めることができるので、従来のよう
な全ての走査ラインの偏差に基づいた帰還制御に比べ
て、走査線方向の幅Wが取得されるまでの時間を大幅に
短縮できる。
【0045】また、この実施の形態によれば、計算され
た平行線パターンの傾きθがそのまま角度補正量の指示
値となるので、従来のような全ての走査ラインの偏差に
基づいた帰還制御に比べて、角度補正に要する時間を大
幅に短縮できる。
た平行線パターンの傾きθがそのまま角度補正量の指示
値となるので、従来のような全ての走査ラインの偏差に
基づいた帰還制御に比べて、角度補正に要する時間を大
幅に短縮できる。
【0046】また、測定対象パターンが途中でラインの
切れているようなパターンの場合、像回転の回転中心が
入力画像Mの中心と一致していることから、角度補正前
の水平方向の幅W1の中点の座標と入力画像中心との位
置関係より、画像の回転により移動し得るW1の中点座
標を求めておいて、その位置で回転後の幅W2を測定す
るか、またはステージに2次元移動機構を設けたり、光
学系自体が2次元に移動する機構を設けて上記W1の中
点位置を常に画像中心と一致させることにより、ライン
パターンの長さがW(走査方向と一致する幅)以上の長
さを持っていれば傾き角度を正確に測定できる。
切れているようなパターンの場合、像回転の回転中心が
入力画像Mの中心と一致していることから、角度補正前
の水平方向の幅W1の中点の座標と入力画像中心との位
置関係より、画像の回転により移動し得るW1の中点座
標を求めておいて、その位置で回転後の幅W2を測定す
るか、またはステージに2次元移動機構を設けたり、光
学系自体が2次元に移動する機構を設けて上記W1の中
点位置を常に画像中心と一致させることにより、ライン
パターンの長さがW(走査方向と一致する幅)以上の長
さを持っていれば傾き角度を正確に測定できる。
【0047】さらに、光学系に共焦点光学系を搭載すれ
ば、反射率の違いによるラインパターンだけでなく、反
射率はあまり変わらず、Z方向に段差があるようなライ
ンパターンに対しても以下に示すような高輝度蓄積法に
よって同様の測定が可能である。すなわち、試料面の一
点に収束光を照射した状態で、先ずその光軸方向(Z方
向)に上記収束光を走査して、かかる走査中に輝度が最
大となる位置(Z位置)を検出して保存する。次に、上
記収束光をX方向に移動させることにより試料面の次の
一点に上記収束光の初期照射点を位置させ、この状態で
上記収束光をZ方向へ走査して、かかる走査中に輝度が
最大となる位置(Z位置)を検出し保存する。以後同様
に、収束光の初期照射点の位置をX方向及びY方向にス
テップ的に移動させるごとに収束光をZ方向へ走査し、
これらの走査で検出された輝度の最大値をそれぞれ保存
する。かくして、輝度変化に基づいた試料の表面情報が
測定される。
ば、反射率の違いによるラインパターンだけでなく、反
射率はあまり変わらず、Z方向に段差があるようなライ
ンパターンに対しても以下に示すような高輝度蓄積法に
よって同様の測定が可能である。すなわち、試料面の一
点に収束光を照射した状態で、先ずその光軸方向(Z方
向)に上記収束光を走査して、かかる走査中に輝度が最
大となる位置(Z位置)を検出して保存する。次に、上
記収束光をX方向に移動させることにより試料面の次の
一点に上記収束光の初期照射点を位置させ、この状態で
上記収束光をZ方向へ走査して、かかる走査中に輝度が
最大となる位置(Z位置)を検出し保存する。以後同様
に、収束光の初期照射点の位置をX方向及びY方向にス
テップ的に移動させるごとに収束光をZ方向へ走査し、
これらの走査で検出された輝度の最大値をそれぞれ保存
する。かくして、輝度変化に基づいた試料の表面情報が
測定される。
【0048】なお、上記手順によって初期設定を行うこ
とができるが、初期設定に必要な情報は回転前後の幅W
1,W2を求めるための走査位置と、回転後の幅W2を
求めるためのずらし角度量Tとの2つであるので、この
2つの条件が求められるような手段(演算処理部への初
期設定登録等)であれば他の設定手段によってもよい。
また、上記した説明では測定対象パターンを1回の像
回転だけで測定しているが、複数のずらし角度量を設定
し、各ずらし角度Tiで回転させたときの幅W2iを求
め、ずらし角度Tiと幅W2iと回転前の幅W1から求
められる各傾きθiから平均値θを求めて最終的な傾き
測定値として使用しても良い。
とができるが、初期設定に必要な情報は回転前後の幅W
1,W2を求めるための走査位置と、回転後の幅W2を
求めるためのずらし角度量Tとの2つであるので、この
2つの条件が求められるような手段(演算処理部への初
期設定登録等)であれば他の設定手段によってもよい。
また、上記した説明では測定対象パターンを1回の像
回転だけで測定しているが、複数のずらし角度量を設定
し、各ずらし角度Tiで回転させたときの幅W2iを求
め、ずらし角度Tiと幅W2iと回転前の幅W1から求
められる各傾きθiから平均値θを求めて最終的な傾き
測定値として使用しても良い。
【0049】図6は複数のずらし角度量を設定するため
の初期値設定画面の構成を示している。平均回数欄27
に、平行線パターンの各ずらし角度での傾き測定値の平
均回数の数値を設定する。同図に示す場合であれば2つ
のずらし角度でそれぞれ像回転させたときの各傾き測定
値θ1、θ2の平均値θを使用する場合が示されてい
る。登録パターン番号28には、測定対象パターン欄2
5及びずらし角度量欄26に各指示値を設定する際に対
象となるパターン番号が設定される。パターン番号の最
大値は平均回数欄27の平均回数となる。
の初期値設定画面の構成を示している。平均回数欄27
に、平行線パターンの各ずらし角度での傾き測定値の平
均回数の数値を設定する。同図に示す場合であれば2つ
のずらし角度でそれぞれ像回転させたときの各傾き測定
値θ1、θ2の平均値θを使用する場合が示されてい
る。登録パターン番号28には、測定対象パターン欄2
5及びずらし角度量欄26に各指示値を設定する際に対
象となるパターン番号が設定される。パターン番号の最
大値は平均回数欄27の平均回数となる。
【0050】このように、複数のずらし角度量を設定し
て角ずらし角度Tiと幅W2iと回転前の幅W1から求
められる各傾きθiから平均値θを求めることにより、
ノイズなどによる測定誤差を低減できる利点がある。
て角ずらし角度Tiと幅W2iと回転前の幅W1から求
められる各傾きθiから平均値θを求めることにより、
ノイズなどによる測定誤差を低減できる利点がある。
【0051】(第2の実施の形態)測定対象とする平行
線パターン及び傾き測定のためのずらし角度量を自動的
に設定して平行線パターンの傾きを自動的に測定できる
ようにシステム構成する。システム構成は、図1に示す
ものと基本的に同じであり、図1中に点線で示す制御線
L1により演算制御部9からステージ1を二次元駆動で
きるものとする。
線パターン及び傾き測定のためのずらし角度量を自動的
に設定して平行線パターンの傾きを自動的に測定できる
ようにシステム構成する。システム構成は、図1に示す
ものと基本的に同じであり、図1中に点線で示す制御線
L1により演算制御部9からステージ1を二次元駆動で
きるものとする。
【0052】図7に補正角度を決定するのに使用する測
定対象パターンを自動検出するためのフローチャートを
示している。制御部10には角度補正前でかつ像回転操
作前の入力画像Mの画像データが保持されている。かか
る入力画像の画像中心を始点として当該始点を含む水平
方向の1ラインを走査し、この走査ラインの上下に隣接
する2つの走査ラインをそれぞれ走査する。走査ライン
上に平行線パターンが存在すればラインデータ(走査ラ
イン上に配列された各画素のビットデータからなる)に
平行線パターンに対応したプロファイルが現れる。そこ
で、画像中心の始点を含んだ水平方向の走査ラインを中
心にして、平行線パターンが検出されるまで、1ライン
づつ走査ラインを画像領域の上下方向へシフトさせてい
く。
定対象パターンを自動検出するためのフローチャートを
示している。制御部10には角度補正前でかつ像回転操
作前の入力画像Mの画像データが保持されている。かか
る入力画像の画像中心を始点として当該始点を含む水平
方向の1ラインを走査し、この走査ラインの上下に隣接
する2つの走査ラインをそれぞれ走査する。走査ライン
上に平行線パターンが存在すればラインデータ(走査ラ
イン上に配列された各画素のビットデータからなる)に
平行線パターンに対応したプロファイルが現れる。そこ
で、画像中心の始点を含んだ水平方向の走査ラインを中
心にして、平行線パターンが検出されるまで、1ライン
づつ走査ラインを画像領域の上下方向へシフトさせてい
く。
【0053】平行線パターンが画像領域の上下限に到達
する前に検出されるケースと全く検出されないケースの
2つが可能性として考えられる。平行線パターンが検出
された場合は、その検出パターンのパターン数を判別す
る。検出パターンが複数存在するときはその中から走査
開始ラインに最も近い検出パターンを測定対象パターン
に決定する。検出パターンが一つであれば、その平行線
パターンを測定対象パターンに決定する。
する前に検出されるケースと全く検出されないケースの
2つが可能性として考えられる。平行線パターンが検出
された場合は、その検出パターンのパターン数を判別す
る。検出パターンが複数存在するときはその中から走査
開始ラインに最も近い検出パターンを測定対象パターン
に決定する。検出パターンが一つであれば、その平行線
パターンを測定対象パターンに決定する。
【0054】一方、平行線パターンが全く検出されなか
った場合は、水平方向の走査線が領域17の現在の対角
線(方形の領域を対象としているので対角線は2方向分
存在する)と平行になるように像回転光学系14を回転
させる。
った場合は、水平方向の走査線が領域17の現在の対角
線(方形の領域を対象としているので対角線は2方向分
存在する)と平行になるように像回転光学系14を回転
させる。
【0055】像回転後に取り込んだ入力画像を画像中心
を横切るように水平方向に1ライン走査する。この結
果、平行線パターンが検出されなかった像回転前の画像
状態で画像領域の対角線方向に走査したのと同じことと
なる。2つの対角線の一つに沿った走査ラインで走査し
ても平行線パターンが検出されたなかった場合は、さら
にもう一つの対角線に平行な走査ラインとなるように像
回転させてから同様のパターン検出を行う。
を横切るように水平方向に1ライン走査する。この結
果、平行線パターンが検出されなかった像回転前の画像
状態で画像領域の対角線方向に走査したのと同じことと
なる。2つの対角線の一つに沿った走査ラインで走査し
ても平行線パターンが検出されたなかった場合は、さら
にもう一つの対角線に平行な走査ラインとなるように像
回転させてから同様のパターン検出を行う。
【0056】このように対角線に平行な走査ラインで画
像中心を走査することにより、図11(c)に示すよう
な平行線パターンの走査ラインが矢印で示す対角線方向
に変更されるので平行線パターンを検出することができ
る。
像中心を走査することにより、図11(c)に示すよう
な平行線パターンの走査ラインが矢印で示す対角線方向
に変更されるので平行線パターンを検出することができ
る。
【0057】なお、画像領域の対角線に平行な走査ライ
ンとなるように像回転した場合は、平行線パターンの回
転操作前の幅W1は、測定対象パターンが検出された対
角線に平行な走査ラインに沿ったエッジの間隔となる。
最終的には、この像回転前の幅W1、像回転後の幅W2
及びずれ角度量Tから求められる傾き角度θは、対角線
に平行な走査ラインに対する補正量となるので、対角線
に平行なラインを基準とした回転量をθrとすれば、θ
=θ−θrとして置き換えれば、上記第1の実施の形態
と同様に扱うことができる。
ンとなるように像回転した場合は、平行線パターンの回
転操作前の幅W1は、測定対象パターンが検出された対
角線に平行な走査ラインに沿ったエッジの間隔となる。
最終的には、この像回転前の幅W1、像回転後の幅W2
及びずれ角度量Tから求められる傾き角度θは、対角線
に平行な走査ラインに対する補正量となるので、対角線
に平行なラインを基準とした回転量をθrとすれば、θ
=θ−θrとして置き換えれば、上記第1の実施の形態
と同様に扱うことができる。
【0058】以上の処理によって1つの測定対象パター
ンが決定したならば、当該パターンの両端のエッジの中
点(W1の中心)が画像中心に一致するようにステージ
1を二次元駆動する。
ンが決定したならば、当該パターンの両端のエッジの中
点(W1の中心)が画像中心に一致するようにステージ
1を二次元駆動する。
【0059】次に、像回転後の測定対象パターンの幅W
2を求めるためのずらし角度量を決定する。図8はずら
し角度量を決定するためのフローチャートを示してい
る。上記処理で像回転前の測定対象パターンの幅W1を
求めたが、このときの走査ラインに対して±90度を越
えない範囲でプラス方向及びマイナス方向に交互に一定
角度づつ回転角度を増やして画像を回転させる操作を繰
り返す。像回転後の1ライン走査に対してパターンが検
出されるまで上記操作を繰り返し、パターン検出された
ときのずらし角度量Tを保存する。
2を求めるためのずらし角度量を決定する。図8はずら
し角度量を決定するためのフローチャートを示してい
る。上記処理で像回転前の測定対象パターンの幅W1を
求めたが、このときの走査ラインに対して±90度を越
えない範囲でプラス方向及びマイナス方向に交互に一定
角度づつ回転角度を増やして画像を回転させる操作を繰
り返す。像回転後の1ライン走査に対してパターンが検
出されるまで上記操作を繰り返し、パターン検出された
ときのずらし角度量Tを保存する。
【0060】以上のようにして求めたW1,W2及びT
から式−Aに基づいて像回転前の測定対象パターンの傾
き角度θを求める。このような実施の形態によれば、角
度補正を行うための初期設定が不要となるので、画像範
囲内に平行線パターンのみで、かつ平行線パターンが画
像範囲内に収まっていれば自動的に平行線パターンの傾
きを計算して角度補正することができる。
から式−Aに基づいて像回転前の測定対象パターンの傾
き角度θを求める。このような実施の形態によれば、角
度補正を行うための初期設定が不要となるので、画像範
囲内に平行線パターンのみで、かつ平行線パターンが画
像範囲内に収まっていれば自動的に平行線パターンの傾
きを計算して角度補正することができる。
【0061】また、光学系に共焦点光学系を搭載するこ
とにより、反射率の違いによるラインパターンだけでな
く、段差による又は深さ方向のラインパターンに対して
も同様に傾きを自動測定できる。
とにより、反射率の違いによるラインパターンだけでな
く、段差による又は深さ方向のラインパターンに対して
も同様に傾きを自動測定できる。
【0062】さらに、角度補正後にラインパターンの幅
Wを求める機能を搭載し、ステージ1に2次元駆動機構
を付加し予め被測定物の測定ポイントを記憶させておく
ことにより、被測定物上の複数の測定対象パターンを順
次切り換えて自動的に測定することもできる。
Wを求める機能を搭載し、ステージ1に2次元駆動機構
を付加し予め被測定物の測定ポイントを記憶させておく
ことにより、被測定物上の複数の測定対象パターンを順
次切り換えて自動的に測定することもできる。
【0063】また、画像情報抽出領域に初期設定で特定
の方形領域を指定し、その方形領域内にはラインパター
ンのみが含まれるように設定すれば、ラインパターン以
外の形状物を含んだ被測定物についても測定対象パター
ンの傾き角度を補正することができる。
の方形領域を指定し、その方形領域内にはラインパター
ンのみが含まれるように設定すれば、ラインパターン以
外の形状物を含んだ被測定物についても測定対象パター
ンの傾き角度を補正することができる。
【0064】以上の説明では、測定対象パターンの両端
エッジの中点をステージ1の二次元駆動によって画像の
中心位置と一致させているが、光学系等のその他の手段
であっても被測定物の任意の位置を画像中心に移動でき
る手段であれば適用することができる。
エッジの中点をステージ1の二次元駆動によって画像の
中心位置と一致させているが、光学系等のその他の手段
であっても被測定物の任意の位置を画像中心に移動でき
る手段であれば適用することができる。
【0065】図9に像回転後の測定対象パターンの両端
エッジの幅W2を求めるためにずらし角度量を決定する
ためのフローチャートが示されている。先に説明した図
8のフローチャートでは平行線パターンが検出されたと
ころで検出処理を中止しているが、図9に示す変形例で
は検出パターンの有無に拘らず回転量が±90度になる
まで像回転操作を繰り返し、検出パターンが検出される
度にそのときのずらし角度量Ti及び検出パターンの両
端エッジの幅W2iを測定して保存する。最終的に得ら
れた各幅W2i、ずらし角度量Ti及び像回転操作前の
エッジ幅W1とから各ずらし角度量Tiでの傾きθiを
求め、その平均値θを測定対象パターンの像回転操作前
の最終的な傾き測定値として算出する。
エッジの幅W2を求めるためにずらし角度量を決定する
ためのフローチャートが示されている。先に説明した図
8のフローチャートでは平行線パターンが検出されたと
ころで検出処理を中止しているが、図9に示す変形例で
は検出パターンの有無に拘らず回転量が±90度になる
まで像回転操作を繰り返し、検出パターンが検出される
度にそのときのずらし角度量Ti及び検出パターンの両
端エッジの幅W2iを測定して保存する。最終的に得ら
れた各幅W2i、ずらし角度量Ti及び像回転操作前の
エッジ幅W1とから各ずらし角度量Tiでの傾きθiを
求め、その平均値θを測定対象パターンの像回転操作前
の最終的な傾き測定値として算出する。
【0066】このような処理をすることにより、ノイズ
などによる測定誤差を少なくする効果がある。以上、本
発明について実施の形態に基づいて説明したが、この明
細書には以下の発明を含んでいる。 (1) 平行線を含む測定対象パターンを拡大する光学
顕微鏡と、拡大された測定対象パターンを前記平行線に
対してある交差角を持つ方向で走査して画像情報を取得
する画像検出器と、画像情報をもとにして走査線方向の
前記平行線の間隔を測定する演算処理部と、測定対象パ
ターンの像を光学顕微鏡の光軸と同軸に回転させる像回
転手段とを備えた微少寸法測定装置における測定対象パ
ターンの傾き検出方法において、画像領域の中心を含む
水平方向の1ラインから走査を開始し、画像領域の上下
方向に向けて上下交互に走査ラインをずらして走査ライ
ン上の画素データを取り込んで平行線パターンを検出
し、上下交互に走査ラインをずらして走査ライン上の画
素データを取り込む処理を平行線パターンが検出される
まで繰り返し、走査開始ラインに近い位置の平行線パタ
ーンを測定対象パターンとして選定して該測定対象パタ
ーンの走査線方向の両端のエッジの幅W1を検出し、被
測定物が載置されているステージ又は測定対象パターン
像が通過する光学系を制御して測定対象パターンの走査
線方向のエッジの両端の中点を画像領域の中心へ移動
し、測定対象パターンの幅W1を求めたときの走査ライ
ンに対して±90度を越えない範囲でプラス方向及びマ
イナス方向に交互に一定角度づつ画像を回転させ、
像回転後の走査ライン上の画素データから測定対象パタ
ーンが検出されるまで像回転操作を繰り返し、測定対象
パターンが検出されたときの回転角度をずらし角度Tと
して、前記W1,W2及びTから像回転前の測定対象パ
ターンの傾き角度θを求めることを特徴とする測定対象
パターンの傾き検出方法。 (2) 平行線を含む測定対象パターンを拡大する光学
顕微鏡と、拡大された測定対象パターンを前記平行線に
対してある交差角を持つ方向で走査して画像情報を取得
する画像検出器と、画像情報をもとにして走査線方向の
前記平行線の間隔を測定する演算処理部と、測定対象パ
ターンの像を光学顕微鏡の光軸と同軸に回転させる像回
転手段とを備えた微少寸法測定装置における測定対象パ
ターンの傾き検出方法において、画像領域の中心を含む
水平方向の1ラインから走査を開始し、画像領域の上下
方向に向けて上下交互に走査ラインをずらして走査ライ
ン上の画素データを取り込んで平行線パターンを検出
し、上下交互に走査ラインをずらして走査ライン上の画
素データを取り込む処理を平行線パターンが検出される
まで繰り返し、走査開始ラインに近い位置の平行線パタ
ーンを測定対象パターンとして選定して該測定対象パタ
ーンの走査線方向の両端のエッジの幅W1を検出し、被
測定物が載置されているステージ又は測定対象パターン
像が通過する光学系を制御して測定対象パターンの走査
線方向のエッジの両端の中点を画像領域の中心へ移動
し、測定対象パターンの幅W1を求めたときの走査ライ
ンに対して最大回転角が±90度になるまでプラス方向
及びマイナス方向に交互に一定角度づつ角度量を増やし
て画像を回転させ、回転角が最大回転角になるまでに測
定対象パターンが検出されたそれぞれの回転角Ti及び
そのときの走査線方向のエッジの幅W2iを記憶し、前
記W1、Ti及びW2iからそれぞれの回転角Tiに対
する傾き角度θiを求め、それら傾き角度θiの平均値
θを測定対象パターンの傾きとして算出することを特徴
とする測定対象パターンの傾き検出方法。 (3) 上記(1)又は(2)の微少寸法測定装置にお
ける測定対象パターンの傾き検出方法において、上下交
互に走査ラインをずらして走査ライン上の画素データを
取り込み平行線パターンを検出する処理で、走査ライン
が画像領域の上下限に達しても平行線パターンが検出さ
れない場合は、走査線方向を画像領域の対角線方向に変
更して再び画像中心から開始することを特徴とする傾き
検出方法。本発明は上記実施形態に限定されるものでは
なく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変形実施
可能である。
などによる測定誤差を少なくする効果がある。以上、本
発明について実施の形態に基づいて説明したが、この明
細書には以下の発明を含んでいる。 (1) 平行線を含む測定対象パターンを拡大する光学
顕微鏡と、拡大された測定対象パターンを前記平行線に
対してある交差角を持つ方向で走査して画像情報を取得
する画像検出器と、画像情報をもとにして走査線方向の
前記平行線の間隔を測定する演算処理部と、測定対象パ
ターンの像を光学顕微鏡の光軸と同軸に回転させる像回
転手段とを備えた微少寸法測定装置における測定対象パ
ターンの傾き検出方法において、画像領域の中心を含む
水平方向の1ラインから走査を開始し、画像領域の上下
方向に向けて上下交互に走査ラインをずらして走査ライ
ン上の画素データを取り込んで平行線パターンを検出
し、上下交互に走査ラインをずらして走査ライン上の画
素データを取り込む処理を平行線パターンが検出される
まで繰り返し、走査開始ラインに近い位置の平行線パタ
ーンを測定対象パターンとして選定して該測定対象パタ
ーンの走査線方向の両端のエッジの幅W1を検出し、被
測定物が載置されているステージ又は測定対象パターン
像が通過する光学系を制御して測定対象パターンの走査
線方向のエッジの両端の中点を画像領域の中心へ移動
し、測定対象パターンの幅W1を求めたときの走査ライ
ンに対して±90度を越えない範囲でプラス方向及びマ
イナス方向に交互に一定角度づつ画像を回転させ、
像回転後の走査ライン上の画素データから測定対象パタ
ーンが検出されるまで像回転操作を繰り返し、測定対象
パターンが検出されたときの回転角度をずらし角度Tと
して、前記W1,W2及びTから像回転前の測定対象パ
ターンの傾き角度θを求めることを特徴とする測定対象
パターンの傾き検出方法。 (2) 平行線を含む測定対象パターンを拡大する光学
顕微鏡と、拡大された測定対象パターンを前記平行線に
対してある交差角を持つ方向で走査して画像情報を取得
する画像検出器と、画像情報をもとにして走査線方向の
前記平行線の間隔を測定する演算処理部と、測定対象パ
ターンの像を光学顕微鏡の光軸と同軸に回転させる像回
転手段とを備えた微少寸法測定装置における測定対象パ
ターンの傾き検出方法において、画像領域の中心を含む
水平方向の1ラインから走査を開始し、画像領域の上下
方向に向けて上下交互に走査ラインをずらして走査ライ
ン上の画素データを取り込んで平行線パターンを検出
し、上下交互に走査ラインをずらして走査ライン上の画
素データを取り込む処理を平行線パターンが検出される
まで繰り返し、走査開始ラインに近い位置の平行線パタ
ーンを測定対象パターンとして選定して該測定対象パタ
ーンの走査線方向の両端のエッジの幅W1を検出し、被
測定物が載置されているステージ又は測定対象パターン
像が通過する光学系を制御して測定対象パターンの走査
線方向のエッジの両端の中点を画像領域の中心へ移動
し、測定対象パターンの幅W1を求めたときの走査ライ
ンに対して最大回転角が±90度になるまでプラス方向
及びマイナス方向に交互に一定角度づつ角度量を増やし
て画像を回転させ、回転角が最大回転角になるまでに測
定対象パターンが検出されたそれぞれの回転角Ti及び
そのときの走査線方向のエッジの幅W2iを記憶し、前
記W1、Ti及びW2iからそれぞれの回転角Tiに対
する傾き角度θiを求め、それら傾き角度θiの平均値
θを測定対象パターンの傾きとして算出することを特徴
とする測定対象パターンの傾き検出方法。 (3) 上記(1)又は(2)の微少寸法測定装置にお
ける測定対象パターンの傾き検出方法において、上下交
互に走査ラインをずらして走査ライン上の画素データを
取り込み平行線パターンを検出する処理で、走査ライン
が画像領域の上下限に達しても平行線パターンが検出さ
れない場合は、走査線方向を画像領域の対角線方向に変
更して再び画像中心から開始することを特徴とする傾き
検出方法。本発明は上記実施形態に限定されるものでは
なく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変形実施
可能である。
【0067】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、像
回転前後の各1ラインのデータから入力画像に含まれた
測定対象パターンの傾きを求めることができ演算時間を
大幅に短縮できると共に、従来の方法では角度補正が困
難であった測定対象パターンまでも正しく角度補正する
ことができる微少寸法測定装置を提供できる。
回転前後の各1ラインのデータから入力画像に含まれた
測定対象パターンの傾きを求めることができ演算時間を
大幅に短縮できると共に、従来の方法では角度補正が困
難であった測定対象パターンまでも正しく角度補正する
ことができる微少寸法測定装置を提供できる。
【図1】第1の実施の形態に係る微少寸法測定装置の全
体構成図である。
体構成図である。
【図2】第1の実施の形態における測定対象パターンの
傾き算出のためのフローチャートである。
傾き算出のためのフローチャートである。
【図3】第1の実施の形態における初期設定のためのフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図4】第1の実施の形態における初期値設定画面の構
成図である。
成図である。
【図5】入力画像から領域抽出した測定対象パターンを
示す図である。
示す図である。
【図6】初期値設定画面の変形例の構成図である。
【図7】第2の実施の形態に係る微少寸法測定装置にお
ける初期設定値の自動検出のためのフローチャートであ
る。
ける初期設定値の自動検出のためのフローチャートであ
る。
【図8】第2の実施の形態におけるずれ角度量を決定す
るフローチャートである。
るフローチャートである。
【図9】ずれ角度量を決定するための変形例のフローチ
ャートである。
ャートである。
【図10】本発明の傾き検出原理を説明するための図で
ある。
ある。
【図11】種々の測定パターンを示す図である。
【図12】従来の傾き検出原理及びその不具合を説明す
るための図である。
るための図である。
1…ステージ 2…被測定物 3…対物レンズ 5…照明光学系 8…画像検出器 9…演算処理部 10…制御部 11…モニタ 12…キーボード 14…像回転光学系 16…回転駆動部
Claims (3)
- 【請求項1】 少なくとも1組の平行線を含む測定対象
パターンを光学顕微鏡で拡大し、この拡大された測定対
象パターンを前記平行線に対してある交差角を持つ方向
で走査して画像情報を取得し、この画像情報をもとにし
て前記平行線の間隔を測定する微少寸法測定装置におい
て、 前記測定対象パターンの像を前記光学顕微鏡の光軸と同
軸に回転させる像回転手段と、この像回転手段で測定対
象パターン像を所定角度だけ回転させたときの像回転前
後における走査ライン上の前記平行線の幅を測定する手
段と、この手段で測定された像回転前後の幅測定値と像
回転量とに基づいて走査線方向と前記平行線との交差角
を演算する傾き検出手段とを具備したことを特徴とする
微少寸法測定装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の微少寸法測定装置におい
て、 前記傾き検出手段で算出された交差角から前記像回転手
段を制御して平行線が走査線方向と直交するように前記
測定対象パターンを角度補正する傾き補正手段を備え、 前記傾き補正手段で測定対象パターンの平行線が走査線
方向と直交するように角度補正されてから、当該角度補
正後の測定対象パターンの画像情報をもとに前記平行線
の間隔を測定することを特徴とする微少寸法測定装置。 - 【請求項3】 請求項1記載の微少寸法測定装置におい
て、 前記傾き検出手段で算出された交差角と像回転前後の幅
測定値とから幾何学的な計算で前記平行線の間隔を検出
することを特徴とする微少寸法測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25651496A JPH10103924A (ja) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | 微少寸法測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25651496A JPH10103924A (ja) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | 微少寸法測定装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10103924A true JPH10103924A (ja) | 1998-04-24 |
Family
ID=17293689
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25651496A Withdrawn JPH10103924A (ja) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | 微少寸法測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10103924A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005148584A (ja) * | 2003-11-19 | 2005-06-09 | Olympus Corp | 共焦点レーザ顕微鏡 |
JP2005156847A (ja) * | 2003-11-25 | 2005-06-16 | Olympus Corp | 共焦点顕微鏡システム及びプログラム |
JP2008164834A (ja) * | 2006-12-27 | 2008-07-17 | Olympus Corp | 顕微鏡及び顕微鏡の明るさ調整方法 |
KR20180028590A (ko) * | 2016-09-08 | 2018-03-19 | 에스엔유 프리시젼 주식회사 | 선폭 측정장치 및 이를 이용한 선폭 측정방법 |
CN112129218A (zh) * | 2019-06-06 | 2020-12-25 | 东京毅力科创株式会社 | 图案测量装置、倾斜度计算方法和图案测量方法 |
JP2022062236A (ja) * | 2017-02-10 | 2022-04-19 | ナノトロニクス イメージング インコーポレイテッド | 顕微鏡検査において大面積の撮像を容易にするためのカメラと検体の整列 |
-
1996
- 1996-09-27 JP JP25651496A patent/JPH10103924A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005148584A (ja) * | 2003-11-19 | 2005-06-09 | Olympus Corp | 共焦点レーザ顕微鏡 |
JP4576112B2 (ja) * | 2003-11-19 | 2010-11-04 | オリンパス株式会社 | 共焦点レーザ顕微鏡 |
JP2005156847A (ja) * | 2003-11-25 | 2005-06-16 | Olympus Corp | 共焦点顕微鏡システム及びプログラム |
JP2008164834A (ja) * | 2006-12-27 | 2008-07-17 | Olympus Corp | 顕微鏡及び顕微鏡の明るさ調整方法 |
KR20180028590A (ko) * | 2016-09-08 | 2018-03-19 | 에스엔유 프리시젼 주식회사 | 선폭 측정장치 및 이를 이용한 선폭 측정방법 |
KR101865338B1 (ko) * | 2016-09-08 | 2018-06-08 | 에스엔유 프리시젼 주식회사 | 선폭 측정장치 및 이를 이용한 선폭 측정방법 |
JP2022062236A (ja) * | 2017-02-10 | 2022-04-19 | ナノトロニクス イメージング インコーポレイテッド | 顕微鏡検査において大面積の撮像を容易にするためのカメラと検体の整列 |
CN112129218A (zh) * | 2019-06-06 | 2020-12-25 | 东京毅力科创株式会社 | 图案测量装置、倾斜度计算方法和图案测量方法 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20031202 |