JP2005003416A - 微小寸法計測方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】微小寸法計測方法に関し、計測対象を傾斜させて撮像したＳＥＭ画像間に於ける相関値の低下を抑制できるようにする。
【解決手段】計測対象を垂直方向（角度θ０ ）で撮像したθ０ 画像中で計測箇所の左右からテンプレートＡ０ とＥ０ を切り出し、計測基準点ＰＡ０とＰＥ０を定め、ＰＡ０−ＰＥ０間の距離Ｌを測長し、計測対象を左に傾け撮像したθ１ 画像中でテンプレートＡ０ と一致するテンプレートＡ１ を探索し計測基準点ＰＡ０に対応する計測基準点ＰＡ１を求め、計測基準点ＰＡ１と寸法計測箇所の距離ａ１ を測長し、計測対象を更に左に傾け撮像した画像中でテンプレートＡ１ と一致する領域を探索し計測基準点を求め、該計測基準点と寸法計測箇所との距離を測長し、又、前記とは逆に計測対象を右に傾け撮像したθ３ 画像中及び更に右に傾け撮像した画像中で前記同様の操作で距離ｅ１ などを測長し、各距離の値から目的とする寸法を算出する。
【選択図】 図１
【解決手段】計測対象を垂直方向（角度θ０ ）で撮像したθ０ 画像中で計測箇所の左右からテンプレートＡ０ とＥ０ を切り出し、計測基準点ＰＡ０とＰＥ０を定め、ＰＡ０−ＰＥ０間の距離Ｌを測長し、計測対象を左に傾け撮像したθ１ 画像中でテンプレートＡ０ と一致するテンプレートＡ１ を探索し計測基準点ＰＡ０に対応する計測基準点ＰＡ１を求め、計測基準点ＰＡ１と寸法計測箇所の距離ａ１ を測長し、計測対象を更に左に傾け撮像した画像中でテンプレートＡ１ と一致する領域を探索し計測基準点を求め、該計測基準点と寸法計測箇所との距離を測長し、又、前記とは逆に計測対象を右に傾け撮像したθ３ 画像中及び更に右に傾け撮像した画像中で前記同様の操作で距離ｅ１ などを測長し、各距離の値から目的とする寸法を算出する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直上からの観測が困難な微小な物体、例えばハードディスクドライブ（ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｄｒｉｖｅ：ＨＤＤ）に於ける磁気ヘッドの磁極幅を高精度で計測したい場合などに適用して好適な微小寸法計測方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５はＨＤＤの磁気ヘッドに於ける計測対象である磁極を説明する為の要部斜面図であり、図に於いて、１はベース、２は磁極、２Ａは下部磁極、２Ｂは上部磁極、３はギャップを生成させる絶縁体、３Ａ及び３Ｂはギャップ中央、Ｈは磁極の高さ、ｗｇ はギャップ中央位置に於ける磁極幅、Ｇはギャップ（絶縁体３の厚さに相当）をそれぞれ示している。尚、図示の磁極２に於いて、磁極２の高さＨは５〔μｍ〕、磁極２のギャップ位置に於ける磁極幅は０．５〔μｍ〕、ギャップＧは０．２〔μｍ〕である。尚、本明細書で記号ｗｇ は磁極の場合に用い、一般的な寸法計測箇所の寸法の場合にはｗを用いる。
【０００３】
図示のような微小物体の計測は、通常、走査電子顕微鏡（ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：ＳＥＭ）を用いて行うのであるが、書き込みヘッドの磁極の場合、図から明らかなように、逆台形をなしている為、直上から俯瞰したＳＥＭ観測で磁極２のギャップ中央位置に於ける磁極幅ｗｇ を計測することは不可能である。
【０００４】
従って、従来、磁極２のギャップ位置に於ける磁極幅Ｗｇ を計測するには、集束イオン・ビーム（ｆｏｃｕｓｅｄ ｉｏｎ ｂｅａｍ：ＦＩＢ）装置などで磁極２を加工、即ち、切断してからＳＥＭ観測で計測を行う必要があり、従って、
▲１▼ 破壊計測になる。
▲２▼ ＦＩＢに依る加工に時間を要する。
などの問題がある。
【０００５】
そこで、本発明者等は、さきに前記▲１▼及び▲２▼に挙げた問題を解消することができる微小寸法計測方法を開発した。
【０００６】
その概略は、計測対象をベース１ごと傾斜させて現れるギャップ中央３Ａ若しくは３Ｂとベース１の表面模様（テクスチャ）を利用して仮定した基準点との間の距離を計測対象上方に配置したＳＥＭで観測して得られたデータを基にして磁極幅の寸法を割り出す方法であって、実際のデータを収集するに当たっては、計測対象を左右二段階に亙って傾斜させて計測を行ない、傾斜角が０度である場合を含め５つの距離データを取得して計算処理するものである。
【０００７】
図６はＨＤＤの磁気ヘッドに於ける磁極幅の計測を行なう場合を説明する為の計測装置の一部及び計測対象を表す要部斜面図であり、図５に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
【０００８】
図に於いて、１１は傾斜ステージ、１１Ａは傾斜ステージの回動軸、１２はＳＥＭの対物レンズ、１３は磁気ヘッドをそれぞれ示している。
【０００９】
図７及び図８は磁極幅の計測方法を説明する為のＳＥＭ画像を表す要部説明図であり、図５及び図６に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。尚、図７及び図８は一つに纏められるべき図なのであるが、分断して明瞭となる大きさに表してあるので、矢印Ａ１を矢印Ａ２に、そして、矢印Ｂ１を矢印Ｂ２にそれぞれ連結して見ると良い。
【００１０】
図に於いて、Ａ０ 及びＥ０ はテンプレート、Ａ１ 及びＥ３ は角度補正後のテンプレート、ｈは水平方向の画素、ｖは垂直方向の画素、Ｌは計測基準点ＰＡ０及び計測基準点ＰＥ０間のＳＥＭ測長値（観測角θ０ ）、Ａ１１は角度補正後のテンプレートＡ１ と略一致する領域、Ｅ１３は角度補正後のテンプレートＥ３ と略一致する領域、ａ１ は計測基準点ＰＡ１とギャップ中央３Ａまでの距離、ｅ１ は計測基準点ＰＥ３とギャップ中央３Ｂまでの距離をそれぞれ示している。
【００１１】
図９は磁極幅の計測方法を説明する為の説明図であり、図に於いて、ｗｇ はギャップ位置の磁極幅、Ｌはテンプレートに於ける計測基準点間の距離のＳＥＭ測長値（観測角θ０ ）、θ０ は水平観測角、θ１ は左傾斜第１観測角、θ２ は左傾斜第２観測角（θ２ ＞θ１ ）、θ３ は右傾斜第１観測角、θ４ は右傾斜第２観測角（θ４ ＞θ３ ）、ａは左テンプレートＡ０ （図７参照）の計測基準点ＰＡ０と左ギャップ中央３Ａとの間の距離、ａ１ はａのＳＥＭ測長値（観測角θ１ ）、ａ２ はａのＳＥＭ測長値（観測角θ２ ）、ｅは右テンプレートＥ０ （図７参照）の計測基準点ＰＥ０と右ギャップ中央３Ｂとの間の距離、ｅ１ はｅのＳＥＭ測長値（観測角θ３ ）、ｅ２ はｅのＳＥＭ測長値（観測角θ４ ）、αはａが水平と成す角度（左仰角）、εはｅが水平と成す角度（右仰角）をそれぞれ示している。尚、ここに挙げられた各記号のうち、図９には現れていないものもあるが、それ等の記号は、計測対象を２段階に亙って傾けた場合に必要となるものであって、それ等については、図１０を参考にされると良い。
【００１２】
図６乃至図９を参照しつつ磁極幅の計測方法について説明すると、
（１） 図６に見られるように、計測対象の磁気ヘッド１３をＳＥＭの傾斜ステージ１１上に載置し、少なくとも５つの角度、即ち、水平観測角θ０ 、左傾斜第１観測角θ１ 、左傾斜第２観測角θ２ 、右傾斜第１観測角θ３ 、右傾斜第２観測角θ４ について磁極２の撮影を行なう。
【００１３】
（２） 図７及び図８に見られるように、磁極２の両側に展延するベース１に於ける表面模様を利用し、各画像間の位置の対応をとる。但し、図７及び図８では、原理を説明する為、左傾斜第２観測角θ２ 及び右傾斜第２観測角θ４ の場合については省略してあり、これについては後に図１０並びに図１１を用いて説明する。尚、本明細書に於ける説明に於いては、簡明にする為、ＳＥＭ画像の識別に観測角に関する記号θ０ 、θ１ 、θ２ 、θ３ 、θ４ を援用する。
【００１４】
計測過程を具体的に説明すると、
▲１▼ 傾斜ステージ１１を水平θ０ に維持し、ＳＥＭ画像の撮像を行ない、図７（Ａ）に見られるＳＥＭ画像θ０ （０度）を得る。寸法計測箇所に於ける左右に展延するベース１の表面模様領域に適当なサイズ、例えば水平ｈ画素×垂直ｖ画素とするテンプレートＡ０ （左テンプレート）及びＥ０ （右テンプレート）を設定する。尚、図７（Ｂ）及び（Ｃ）にはテンプレートＡ０ 及びＥ０ を抜き出して表示してある。
【００１５】
▲２▼ テンプレートＡ０ 及びＥ０ の中心（図では＋マークで表示）を計側基準点（計測基準点ＰＡ０、及び、計測基準点ＰＥ０）とし、テンプレートＡ０ の計測基準点ＰＡ０からテンプレートＥ０ の計測基準点ＰＥ０までの距離Ｌを計測する。尚、ここでは、計測基準点を各テンプレートの中心としたが、一般的には任意の位置を選択して良い。
【００１６】
▲３▼ テンプレートＡ０ に於ける水平方向サイズを左傾斜第１観測角θ１ として角度補正する。即ち、ｈ→ｈ・ｃｏｓ（θ１ −θ０ ）となるように水平方向のみ縮小する。この角度補正後のテンプレートを図７（Ｄ）に記号Ａ１ で表してある。尚、左傾斜第２観測角θ２ とする角度補正も行なうのであるが説明を省略する。
【００１７】
▲４▼ テンプレートＥ０ に於ける水平方向サイズを右傾斜第１観測角θ３ として角度補正する。即ち、ｈ→ｈ・ｃｏｓ（θ３ −θ０ ）となるように水平方向のみ縮小する。この角度補正後のテンプレートを図７（Ｅ）に記号Ｅ３ で表してある。尚、右傾斜第２観測角θ４ とする角度補正についても説明を省略する。
【００１８】
▲５▼ 図８（Ａ）に見られるように、ＳＥＭ画像θ１ 中を探索して角度補正後のテンプレートＡ１ と一致するか、或いは、最も似ている領域Ａ１１を選定し、領域Ａ１１の中心（計測基準点ＰＡ１）から寸法計測箇所である左ギャップ中央３Ａまでの距離ａ１ を計測する。
【００１９】
角度補正後のテンプレートＡ１ と領域Ａ１１との一致度の判定には、例えば、正規化相関マッチングを利用する。
【００２０】
正規化相関マッチングは、テンプレートＡ１ と比較する画像である領域Ａ１１の正規化相関値γが最大となる位置を検出するものであり、γは下記の数式３で表される。
【００２１】
【数３】
【００２２】
▲６▼ 図８（Ｂ）に見られるように、ＳＥＭ画像θ３ 中を探索して角度補正後のテンプレートＥ１ と一致するか、或いは、最も似ている領域Ｅ１３を選定し、領域Ｅ１３の中心（計測基準点ＰＥ３）から寸法計測箇所である右ギャップ中央３Ｂまでの距離ｅ１ を計測する。
【００２３】
▲７▼ 前記のようにして得た距離Ｌ、ａ１ （及びａ２ ）、ｅ１ （及びｅ２ ）のそれぞれの値から磁極２の磁極幅ｗｇ （＝ｗ）を下記の数式４を用いて算出する。
【００２４】
【数４】
【００２５】
前記したように、先行発明では、各画像間に於ける基準位置の対応付けをする為にテクスチャマッチングの方法を利用しているのであるが、その左傾斜第１観測角と左傾斜第２観測角、また、右傾斜第１観測角と右傾斜第２観測角のように２段階に傾斜させてデータを得ているプロセスに起因して問題が起こる。
【００２６】
図１０及び図１１は従来の技術に於ける問題点を説明する為の計測対象（ＳＥＭ画像）を表す要部説明図であり、図５乃至図９に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。尚、図１０並びに図１１は一つに纏められるべき図なのであるが、分断して明瞭となる大きさに表してあるので、矢印Ａ１を矢印Ａ２に、そして、矢印Ｂ１を矢印Ｂ２にそれぞれ連結して見ると良い。
【００２７】
従来の技術では、計測対象を複数段階に亙って傾斜させて観測する場合、基準は、常に水平θ０ のＳＥＭ画像から切り出したテンプレート、即ち、図１０に見られるテンプレートＡ０ 及びテンプレートＥ０ である。
【００２８】
その計測に於いては、
▲１▼ 水平θ０ （例えば０°）画像の左基準点ＰＡ０→
左傾斜第１観測角θ１ （例えば＋２０°）画像の左基準点ＰＡ１
▲２▼ 水平θ０ （例えば０°）画像の左基準点ＰＡ０→
左傾斜第２観測角θ２ （例えば＋４０°）画像の左基準点ＰＡ２
▲３▼ 水平θ０ （例えば０°）画像の右基準点ＰＥ０→
右傾斜第１観測角θ３ （例えば−２０°）画像の右基準点ＰＥ３
▲４▼ 水平θ０ （例えば０°）画像の右基準点ＰＥ０→
右傾斜第２観測角θ４ （例えば−４０°）画像の右基準点ＰＥ４の対応を求めている。
【００２９】
ところが、上記▲２▼及び▲４▼の場合に於いては、水平θ０ （０°）から左右傾斜第２観測角θ２ 、θ４ （±４０°）までの傾斜角度の差が大きい為、ＳＥＭ画像のテクスチャの変化（変形）が大きくなり、結果としてマッチングの度合いを計る正規化相関値が低くなる旨の問題が起こる。
【００３０】
【特許文献１】
特開平６−２４１７３１号公報
【００３１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では、左右傾斜第２観測角、或いは、それより更に深い左右傾斜観測角のＳＥＭ画像に於ける相関値の低下を簡単な手段で抑制できるようにする。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
本発明に依る微小寸法計測方法に於いては、
（ａ） 計測対象を略垂直な方向（角度θ０ ）、左に角度θ１ だけ傾けた方向、左に角度θ２ （θ２ ＞θ１ ）だけ傾けた方向、右に角度θ３ だけ傾けた方向、右に角度θ４ （θ４ ＞θ３ ）だけ傾けた方向から撮像してθ０ 画像、θ１ 画像、θ２ 画像、θ３ 画像、θ４ 画像を取得する過程に於いて、
（ｂ） θ０ 画像中の計測箇所の左右からそれぞれ適当な大きさの画像を切り出して左側のテンプレートをＡ０ とし、また、右側のテンプレートをＥ０ とし、テンプレートＡ０ 及びテンプレートＥ０ 中の適切な位置をそれぞれ計測基準点ＰＡ０及びＰＥ０と定め、
（ｃ） 計測基準点ＰＡ０−ＰＥ０間の距離Ｌを測長し、
（ｄ） θ１ 画像中からテンプレートＡ０ と一致する領域を探索して計測基準点ＰＡ０に対応するθ１ 画像中の計測基準点ＰＡ１を求め、計測基準点ＰＡ１と計測対象の寸法計測箇所の一端までの距離ａ１ を測長し、
（ｅ） θ１ 画像から計測基準点ＰＡ１を含む適当な大きさの画像を切り出してテンプレートＡ１ とし、
（ｆ） θ２ 画像中からテンプレートＡ１ と一致する領域を探索して計測基準点ＰＡ１に対応するθ２ 画像中の計測基準点ＰＡ２を求め、計測基準点ＰＡ２と計測対象の寸法計測箇所の一端までの距離ａ２ を測長し、
（ｇ） θ３ 画像中からテンプレートＥ０ と一致する領域を探索して計測基準点ＰＥ０に対応するθ３ 画像中の計測基準点ＰＥ３を求め、計測基準点ＰＥ３と計測対象の寸法計測箇所の一端までの距離ｅ１ を測長し、
（ｈ） θ３ 画像から計測基準点ＰＥ３を含む適当な大きさの画像を切り出してテンプレートＥ３ とし、
（ｉ） θ４ 画像中から画像θ３ 中のテンプレートＥ３ と一致する領域を探索して計測基準点ＰＥ３に対応するθ４ 画像中の計測基準点ＰＥ４を求め、計測基準点ＰＥ４と計測対象の寸法計測箇所の一端までの距離ｅ２ を測長し、
（ｊ） 前記のようにして得た距離Ｌ、ａ１ 、ａ２ 、ｅ１ 、ｅ２ の値から計測対象に於いて目的とする寸法計測箇所の寸法ｗを下記の数式５を用いて算出すること
【数５】
が基本の構成になっている。
【００３３】
前記手段を採ることに依り、複数段階に亙る左右傾斜観測角を設定してＳＥＭ画像間の画像マッチング、即ち、対応点の探索を行なう場合、ＳＥＭ画像の変形を最小限に抑えることができ、相関値の低下を防止することが可能となる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
実施例１
図１及び図２は計測対象である磁気ヘッドに於ける磁極幅の計測方法を説明する為のＳＥＭ画像を表す要部説明図であり、図５乃至図１０に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。尚、図１及び図２は一つに纏められるべき図なのであるが、分断して明瞭となる大きさに表してあるので、矢印Ａ１を矢印Ａ２に、そして、矢印Ｂ１を矢印Ｂ２にそれぞれ連結して見ると良い。
【００３５】
図１及び図２を参照。
（１） 荷電粒子を用いる方法、或いは、光学的な方法を適用することに依り、計測対象を略垂直な方向である角度θ０ （例えば０°）方向から撮像してθ０ 画像を得る。
θ０ 画像中の計測箇所の左右から適当な大きさの画像を切り出し、何れか一方の側、例えば左側をテンプレートＡ０ 、及び、他方の側、例えば右側をテンプレートＥ０ とする。
それぞれに於ける例えば中心位置などの適切な位置を計測基準点ＰＡ０及び計測基準点ＰＥ０として定める。
第１の計測基準点ＰＡ０並びに計測基準点ＰＥ０間の距離Ｌを測長する。
【００３６】
（２） 計測対象を左に角度θ１ （例えば＋２０°）だけ傾け、その状態で撮像してθ１ 画像を得る。
θ１ 画像中からテンプレートＡ０ と一致する領域を探索して計測基準点ＰＡ０に対応するθ１ 画像中の計測基準点ＰＡ１を求め、計測基準点ＰＡ１から計測対象の寸法計測箇所、例えば磁気ヘッド１３（図６参照）に於けるギャップ中央３Ａまでの距離ａ１ を測長する。
θ１ 画像中で計測基準点ＰＡ１を含む適当な大きさの画像を切り出してテンプレートＡ１ とする。
【００３７】
（３） 計測対象を左に角度θ２ （例えば＋４０°）だけ傾け、その状態で撮像してθ２ 画像を得る。
θ２ 画像中からテンプレートＡ１ と一致する領域を探索して計測基準点ＰＡ１に対応する画像θ２ 中の計測基準点ＰＡ２を求め、計測基準点ＰＡ２から計測対象の寸法計測箇所、即ち、磁気ヘッド１３（図６参照）に於けるギャップ中央３Ａまでの距離ａ２ を測長する。
実施の形態１に於いては、計測対象を傾けるのは２段階で終わりであるから不要なのであるが、θ２ 画像中で記号を付与するのであれば、計測基準点ＰＡ２を含む適当な大きさの画像を切り出してテンプレートＡ２ として良い。
【００３８】
（４） 計測対象を左に角度θ３ （例えば−２０°）だけ傾け、その状態で撮像してθ３ 画像を得る。
θ３ 画像中からテンプレートＥ０ と一致する領域を探索して計測基準点ＰＥ０に対応するθ３ 画像中の計測基準点ＰＥ３を求め、計測基準点ＰＥ３から計測対象の寸法計測箇所、即ち、磁気ヘッド（図６参照）に於けるギャップ中央３Ｂまでの距離ｅ１ を測長する。
θ３ 画像中で計測基準点ＰＥ３を含む適当な大きさの画像を切り出してテンプレートＥ３ とする。
【００３９】
（５） 計測対象を左に角度θ４ （例えば−４０°）だけ傾け、その状態で撮像してθ４ 画像を得る。
θ４ 画像中からテンプレートＥ３ と一致する領域を探索して計測基準点ＰＥ３に対応するθ４ 画像中の計測基準点ＰＥ４を求め、計測基準点ＰＥ４から計測対象の寸法計測箇所、即ち、磁気ヘッド１３（図６参照）に於けるギャップ中央３Ｂまでの距離ｅ２ を測長する。
実施の形態１に於いては、計測対象を傾けるのは２段階で終わりであるから不要なのであるが、θ４ 画像中で記号を付与するのであれば、計測基準点ＰＥ４を含む適当な大きさの画像を切り出してテンプレートＥ４ として良い。
【００４０】
（６） 前記のようにして得た距離Ｌ、ａ１ 及びａ２ 、ｅ１ 及びｅ２ の値から計測対象に於ける磁極２（図６及び図９参照）の磁極幅Ｗｇ （＝ｗ）を下記の数式６を用いて算出する。
【００４１】
【数６】
【００４２】
実施例２
図３及び図４は磁気ヘッドに於ける磁極幅の計測方法を説明する為のＳＥＭ画像を表す要部説明図であり、図１及び図２に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。尚、図３及び図４は一つに纏められるべき図なのであるが、分断して明瞭となる大きさに表してあるので、矢印Ａ１を矢印Ａ２に、そして、矢印Ｂ１を矢印Ｂ２にそれぞれ連結して見ると良い。
【００４３】
図３及び図４を参照。
（１） 計測対象を左に角度θ１ （例えば＋２０°）だけ傾け、その状態で撮像してθ１ 画像を得る。
θ１ 画像中の計測箇所の左から適当な大きさの画像を切り出してテンプレートＡ１ とする。
テンプレートＡ１ に於ける例えば中心位置などの適切な位置を計測基準点ＰＡ１と定める。
計測基準点ＰＡ１から計測対象に於ける寸法計測箇所、即ち、磁気ヘッド１３（図６参照）に於ける例えばギャップ中央３Ａまでの距離ａ１ を測長する。
【００４４】
（２） 計測対象を右に角度θ３ （例えば−２０°）だけ傾け、その状態で撮像してθ３ 画像を得る。
θ３ 画像中の計測箇所の右から適当な大きさの画像を切り出してテンプレートＥ３ とする。
テンプレートＥ３ に於ける例えば中心位置などの適切な位置を計測基準点ＰＥ３と定める。
計測基準点ＰＥ３から計測対象に於ける寸法計測箇所、即ち、磁気ヘッド１３（図６参照）に於ける例えばギャップ中央３Ｂまでの距離ｅ１ を測長する。
【００４５】
（３） 計測対象を略垂直な方向である角度θ０ （例えば０°）方向から撮像してθ０ 画像を得る。
θ０ 画像中からテンプレートＡ１ と一致する領域を探索して計測基準点ＰＡ１に対応する位置を求め、θ０ 画像中でテンプレートＥ３ と一致する領域を探索して計測基準点ＰＥ３に対応する位置を求め、計測基準点ＰＡ１に対応する位置と計測基準点ＰＥ３に対応する位置との間の距離Ｌを測長する。
【００４６】
（４） 計測対象を左に角度θ２ （例えば＋４０°）だけ傾け、その状態で撮像してθ２ 画像を得る。
θ２ 画像中からテンプレートＡ１ と一致する領域を探索して計測基準点ＰＡ１に対応する位置を求め、計測基準点ＰＡ１に対応する位置から計測対象の寸法計測箇所、即ち、磁気ヘッド１３（図６参照）に於けるギャップ中央３Ａまでの距離ａ２ を測長する。
【００４７】
（５） 計測対象を右に角度θ４ （例えば−４０°）だけ傾け、その状態で撮像してθ４ 画像を得る。
θ４ 画像中からテンプレートＥ１ と一致する領域を探索して計測基準点ＰＥ３に対応する位置を求め、計測基準点ＰＥ３に対応する位置から計測対象の寸法計測箇所、即ち、磁気ヘッド１３（図６参照）に於けるギャップ中央３Ｂまでの距離ｅ２ を測長する。
【００４８】
（６） 前記のようにして得た距離Ｌ、ａ１ 及びａ２ 、ｅ１ 及びｅ２ の値から計測対象に於ける磁極２（図６及び図９参照）の磁極幅ｗｇ （＝ｗ）を下記の数式７を用いて算出する。
【００４９】
【数７】
【００５０】
【発明の効果】
本発明に依る微小寸法計測方法に於いては、
（ａ） 計測対象を略垂直な方向（角度θ０ ）、左に角度θ１ だけ傾けた方向、左に角度θ２ （θ２ ＞θ１ ）だけ傾けた方向、右に角度θ３ だけ傾けた方向、右に角度θ４ （θ４ ＞θ３ ）だけ傾けた方向から撮像してθ０ 画像、θ１ 画像、θ２ 画像、θ３ 画像、θ４ 画像を取得する過程に於いて、
（ｂ） θ０ 画像中の計測箇所の左右からそれぞれ適当な大きさの画像を切り出して左側のテンプレートをＡ０ とし、また、右側のテンプレートをＥ０ とし、テンプレートＡ０ 及びテンプレートＥ０ 中の適切な位置をそれぞれ計測基準点ＰＡ０及びＰＥ０と定め、
（ｃ） 計測基準点ＰＡ０−ＰＥ０間の距離Ｌを測長し、
（ｄ） θ１ 画像中からテンプレートＡ０ と一致する領域を探索して計測基準点ＰＡ０に対応するθ１ 画像中の計測基準点ＰＡ１を求め、計測基準点ＰＡ１と計測対象の寸法計測箇所の一端までの距離ａ１ を測長し、
（ｅ） θ１ 画像から計測基準点ＰＡ１を含む適当な大きさの画像を切り出してテンプレートＡ１ とし、
（ｆ） θ２ 画像中からテンプレートＡ１ と一致する領域を探索して計測基準点ＰＡ１に対応するθ２ 画像中の計測基準点ＰＡ２を求め、計測基準点ＰＡ２と計測対象の寸法計測箇所の一端までの距離ａ２ を測長し、
（ｇ） θ３ 画像中からテンプレートＥ０ と一致する領域を探索して計測基準点ＰＥ０に対応するθ３ 画像中の計測基準点ＰＥ３を求め、計測基準点ＰＥ３と計測対象の寸法計測箇所の一端までの距離ｅ１ を測長し、
（ｈ） θ３ 画像から計測基準点ＰＥ３を含む適当な大きさの画像を切り出してテンプレートＥ３ とし、
（ｉ） θ４ 画像中から画像θ３ 中のテンプレートＥ３ と一致する領域を探索して計測基準点ＰＥ３に対応するθ４ 画像中の計測基準点ＰＥ４を求め、計測基準点ＰＥ４と計測対象の寸法計測箇所の一端までの距離ｅ２ を測長し、
（ｊ） 前記のようにして得た距離Ｌ、ａ１ 、ａ２ 、ｅ１ 、ｅ２ の値から計測対象に於いて目的とする寸法計測箇所の寸法ｗを下記の数式８を用いて算出すること
【数８】
が基本の構成になっている。
【００５１】
前記構成を採ることに依り、複数段階に亙る左右傾斜観測角を設定してＳＥＭ画像間の画像マッチング、即ち、対応点の探索を行なう場合、ＳＥＭ画像の変形を最小限に抑えることができ、相関値の低下を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】計測対象である磁気ヘッドに於ける磁極幅の計測方法を説明する為のＳＥＭ画像を表す要部説明図である。
【図２】計測対象である磁気ヘッドに於ける磁極幅の計測方法を説明する為のＳＥＭ画像を表す要部説明図である。
【図３】磁気ヘッドに於ける磁極幅の計測方法を説明する為のＳＥＭ画像を表す要部説明図である。
【図４】磁気ヘッドに於ける磁極幅の計測方法を説明する為のＳＥＭ画像を表す要部説明図である。
【図５】ＨＤＤの磁気ヘッドに於ける計測対象である磁極を説明する為の要部斜面図である。
【図６】ＨＤＤの磁気ヘッドに於ける磁極幅の計測を行なう場合を説明する為の計測装置の一部及び計測対象を表す要部斜面図である。
【図７】磁極幅の計測方法を説明する為のＳＥＭ画像を表す要部説明図である。
【図８】磁極幅の計測方法を説明する為のＳＥＭ画像を表す要部説明図である。
【図９】磁極幅の計測方法を説明する為の説明図である。
【図１０】従来の技術に於ける問題点を説明する為の計測対象（ＳＥＭ画像）を表す要部説明図である。
【図１１】従来の技術に於ける問題点を説明する為の計測対象（ＳＥＭ画像）を表す要部説明図である。
【符号の説明】
１ ベース
２ 磁極
２Ａ 下部磁極
２Ｂ 上部磁極
３ ギャップを生成させる絶縁体
３Ａ及び３Ｂ ギャップ中央
１１ 傾斜ステージ
１１Ａ 傾斜ステージの回動軸
１２ ＳＥＭの対物レンズ
１３ 磁気ヘッド
Ｈ 磁極の高さ
ｗｇ ギャップ中央位置に於ける磁極幅
ｗ 寸法計測箇所の寸法
Ｇ ギャップ（絶縁体３の厚さに相当）
Ｌ 計測基準点間の距離のＳＥＭ測長値（観測角θ０ ）
θ０ 水平観測角
θ１ 左傾斜第１観測角
θ２ 左傾斜第２観測角（θ２ ＞θ１ ）
θ３ 右傾斜第１観測角
θ４ 右傾斜第２観測角（θ４ ＞θ３ ）
Ａ０ 左テンプレート
Ｅ０ 右テンプレート
ａ 計測基準点ＰＡ０と左ギャップ中央３Ａとの間の距離
ａ１ ａのＳＥＭ測長値（観測角θ１ ）
ａ２ ａのＳＥＭ測長値（観測角θ２ ）
ｅ 計測基準点ＰＥ０と右ギャップ中央３Ｂとの間の距離
ｅ１ ｅのＳＥＭ測長値（観測角θ３ ）
ｅ２ ｅのＳＥＭ測長値（観測角θ４ ）
α ａが水平と成す角度（左仰角）
ε ｅが水平と成す角度（右仰角）
【発明の属する技術分野】
本発明は、直上からの観測が困難な微小な物体、例えばハードディスクドライブ（ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｄｒｉｖｅ：ＨＤＤ）に於ける磁気ヘッドの磁極幅を高精度で計測したい場合などに適用して好適な微小寸法計測方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５はＨＤＤの磁気ヘッドに於ける計測対象である磁極を説明する為の要部斜面図であり、図に於いて、１はベース、２は磁極、２Ａは下部磁極、２Ｂは上部磁極、３はギャップを生成させる絶縁体、３Ａ及び３Ｂはギャップ中央、Ｈは磁極の高さ、ｗｇ はギャップ中央位置に於ける磁極幅、Ｇはギャップ（絶縁体３の厚さに相当）をそれぞれ示している。尚、図示の磁極２に於いて、磁極２の高さＨは５〔μｍ〕、磁極２のギャップ位置に於ける磁極幅は０．５〔μｍ〕、ギャップＧは０．２〔μｍ〕である。尚、本明細書で記号ｗｇ は磁極の場合に用い、一般的な寸法計測箇所の寸法の場合にはｗを用いる。
【０００３】
図示のような微小物体の計測は、通常、走査電子顕微鏡（ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：ＳＥＭ）を用いて行うのであるが、書き込みヘッドの磁極の場合、図から明らかなように、逆台形をなしている為、直上から俯瞰したＳＥＭ観測で磁極２のギャップ中央位置に於ける磁極幅ｗｇ を計測することは不可能である。
【０００４】
従って、従来、磁極２のギャップ位置に於ける磁極幅Ｗｇ を計測するには、集束イオン・ビーム（ｆｏｃｕｓｅｄ ｉｏｎ ｂｅａｍ：ＦＩＢ）装置などで磁極２を加工、即ち、切断してからＳＥＭ観測で計測を行う必要があり、従って、
▲１▼ 破壊計測になる。
▲２▼ ＦＩＢに依る加工に時間を要する。
などの問題がある。
【０００５】
そこで、本発明者等は、さきに前記▲１▼及び▲２▼に挙げた問題を解消することができる微小寸法計測方法を開発した。
【０００６】
その概略は、計測対象をベース１ごと傾斜させて現れるギャップ中央３Ａ若しくは３Ｂとベース１の表面模様（テクスチャ）を利用して仮定した基準点との間の距離を計測対象上方に配置したＳＥＭで観測して得られたデータを基にして磁極幅の寸法を割り出す方法であって、実際のデータを収集するに当たっては、計測対象を左右二段階に亙って傾斜させて計測を行ない、傾斜角が０度である場合を含め５つの距離データを取得して計算処理するものである。
【０００７】
図６はＨＤＤの磁気ヘッドに於ける磁極幅の計測を行なう場合を説明する為の計測装置の一部及び計測対象を表す要部斜面図であり、図５に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
【０００８】
図に於いて、１１は傾斜ステージ、１１Ａは傾斜ステージの回動軸、１２はＳＥＭの対物レンズ、１３は磁気ヘッドをそれぞれ示している。
【０００９】
図７及び図８は磁極幅の計測方法を説明する為のＳＥＭ画像を表す要部説明図であり、図５及び図６に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。尚、図７及び図８は一つに纏められるべき図なのであるが、分断して明瞭となる大きさに表してあるので、矢印Ａ１を矢印Ａ２に、そして、矢印Ｂ１を矢印Ｂ２にそれぞれ連結して見ると良い。
【００１０】
図に於いて、Ａ０ 及びＥ０ はテンプレート、Ａ１ 及びＥ３ は角度補正後のテンプレート、ｈは水平方向の画素、ｖは垂直方向の画素、Ｌは計測基準点ＰＡ０及び計測基準点ＰＥ０間のＳＥＭ測長値（観測角θ０ ）、Ａ１１は角度補正後のテンプレートＡ１ と略一致する領域、Ｅ１３は角度補正後のテンプレートＥ３ と略一致する領域、ａ１ は計測基準点ＰＡ１とギャップ中央３Ａまでの距離、ｅ１ は計測基準点ＰＥ３とギャップ中央３Ｂまでの距離をそれぞれ示している。
【００１１】
図９は磁極幅の計測方法を説明する為の説明図であり、図に於いて、ｗｇ はギャップ位置の磁極幅、Ｌはテンプレートに於ける計測基準点間の距離のＳＥＭ測長値（観測角θ０ ）、θ０ は水平観測角、θ１ は左傾斜第１観測角、θ２ は左傾斜第２観測角（θ２ ＞θ１ ）、θ３ は右傾斜第１観測角、θ４ は右傾斜第２観測角（θ４ ＞θ３ ）、ａは左テンプレートＡ０ （図７参照）の計測基準点ＰＡ０と左ギャップ中央３Ａとの間の距離、ａ１ はａのＳＥＭ測長値（観測角θ１ ）、ａ２ はａのＳＥＭ測長値（観測角θ２ ）、ｅは右テンプレートＥ０ （図７参照）の計測基準点ＰＥ０と右ギャップ中央３Ｂとの間の距離、ｅ１ はｅのＳＥＭ測長値（観測角θ３ ）、ｅ２ はｅのＳＥＭ測長値（観測角θ４ ）、αはａが水平と成す角度（左仰角）、εはｅが水平と成す角度（右仰角）をそれぞれ示している。尚、ここに挙げられた各記号のうち、図９には現れていないものもあるが、それ等の記号は、計測対象を２段階に亙って傾けた場合に必要となるものであって、それ等については、図１０を参考にされると良い。
【００１２】
図６乃至図９を参照しつつ磁極幅の計測方法について説明すると、
（１） 図６に見られるように、計測対象の磁気ヘッド１３をＳＥＭの傾斜ステージ１１上に載置し、少なくとも５つの角度、即ち、水平観測角θ０ 、左傾斜第１観測角θ１ 、左傾斜第２観測角θ２ 、右傾斜第１観測角θ３ 、右傾斜第２観測角θ４ について磁極２の撮影を行なう。
【００１３】
（２） 図７及び図８に見られるように、磁極２の両側に展延するベース１に於ける表面模様を利用し、各画像間の位置の対応をとる。但し、図７及び図８では、原理を説明する為、左傾斜第２観測角θ２ 及び右傾斜第２観測角θ４ の場合については省略してあり、これについては後に図１０並びに図１１を用いて説明する。尚、本明細書に於ける説明に於いては、簡明にする為、ＳＥＭ画像の識別に観測角に関する記号θ０ 、θ１ 、θ２ 、θ３ 、θ４ を援用する。
【００１４】
計測過程を具体的に説明すると、
▲１▼ 傾斜ステージ１１を水平θ０ に維持し、ＳＥＭ画像の撮像を行ない、図７（Ａ）に見られるＳＥＭ画像θ０ （０度）を得る。寸法計測箇所に於ける左右に展延するベース１の表面模様領域に適当なサイズ、例えば水平ｈ画素×垂直ｖ画素とするテンプレートＡ０ （左テンプレート）及びＥ０ （右テンプレート）を設定する。尚、図７（Ｂ）及び（Ｃ）にはテンプレートＡ０ 及びＥ０ を抜き出して表示してある。
【００１５】
▲２▼ テンプレートＡ０ 及びＥ０ の中心（図では＋マークで表示）を計側基準点（計測基準点ＰＡ０、及び、計測基準点ＰＥ０）とし、テンプレートＡ０ の計測基準点ＰＡ０からテンプレートＥ０ の計測基準点ＰＥ０までの距離Ｌを計測する。尚、ここでは、計測基準点を各テンプレートの中心としたが、一般的には任意の位置を選択して良い。
【００１６】
▲３▼ テンプレートＡ０ に於ける水平方向サイズを左傾斜第１観測角θ１ として角度補正する。即ち、ｈ→ｈ・ｃｏｓ（θ１ −θ０ ）となるように水平方向のみ縮小する。この角度補正後のテンプレートを図７（Ｄ）に記号Ａ１ で表してある。尚、左傾斜第２観測角θ２ とする角度補正も行なうのであるが説明を省略する。
【００１７】
▲４▼ テンプレートＥ０ に於ける水平方向サイズを右傾斜第１観測角θ３ として角度補正する。即ち、ｈ→ｈ・ｃｏｓ（θ３ −θ０ ）となるように水平方向のみ縮小する。この角度補正後のテンプレートを図７（Ｅ）に記号Ｅ３ で表してある。尚、右傾斜第２観測角θ４ とする角度補正についても説明を省略する。
【００１８】
▲５▼ 図８（Ａ）に見られるように、ＳＥＭ画像θ１ 中を探索して角度補正後のテンプレートＡ１ と一致するか、或いは、最も似ている領域Ａ１１を選定し、領域Ａ１１の中心（計測基準点ＰＡ１）から寸法計測箇所である左ギャップ中央３Ａまでの距離ａ１ を計測する。
【００１９】
角度補正後のテンプレートＡ１ と領域Ａ１１との一致度の判定には、例えば、正規化相関マッチングを利用する。
【００２０】
正規化相関マッチングは、テンプレートＡ１ と比較する画像である領域Ａ１１の正規化相関値γが最大となる位置を検出するものであり、γは下記の数式３で表される。
【００２１】
【数３】
▲６▼ 図８（Ｂ）に見られるように、ＳＥＭ画像θ３ 中を探索して角度補正後のテンプレートＥ１ と一致するか、或いは、最も似ている領域Ｅ１３を選定し、領域Ｅ１３の中心（計測基準点ＰＥ３）から寸法計測箇所である右ギャップ中央３Ｂまでの距離ｅ１ を計測する。
【００２３】
▲７▼ 前記のようにして得た距離Ｌ、ａ１ （及びａ２ ）、ｅ１ （及びｅ２ ）のそれぞれの値から磁極２の磁極幅ｗｇ （＝ｗ）を下記の数式４を用いて算出する。
【００２４】
【数４】
前記したように、先行発明では、各画像間に於ける基準位置の対応付けをする為にテクスチャマッチングの方法を利用しているのであるが、その左傾斜第１観測角と左傾斜第２観測角、また、右傾斜第１観測角と右傾斜第２観測角のように２段階に傾斜させてデータを得ているプロセスに起因して問題が起こる。
【００２６】
図１０及び図１１は従来の技術に於ける問題点を説明する為の計測対象（ＳＥＭ画像）を表す要部説明図であり、図５乃至図９に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。尚、図１０並びに図１１は一つに纏められるべき図なのであるが、分断して明瞭となる大きさに表してあるので、矢印Ａ１を矢印Ａ２に、そして、矢印Ｂ１を矢印Ｂ２にそれぞれ連結して見ると良い。
【００２７】
従来の技術では、計測対象を複数段階に亙って傾斜させて観測する場合、基準は、常に水平θ０ のＳＥＭ画像から切り出したテンプレート、即ち、図１０に見られるテンプレートＡ０ 及びテンプレートＥ０ である。
【００２８】
その計測に於いては、
▲１▼ 水平θ０ （例えば０°）画像の左基準点ＰＡ０→
左傾斜第１観測角θ１ （例えば＋２０°）画像の左基準点ＰＡ１
▲２▼ 水平θ０ （例えば０°）画像の左基準点ＰＡ０→
左傾斜第２観測角θ２ （例えば＋４０°）画像の左基準点ＰＡ２
▲３▼ 水平θ０ （例えば０°）画像の右基準点ＰＥ０→
右傾斜第１観測角θ３ （例えば−２０°）画像の右基準点ＰＥ３
▲４▼ 水平θ０ （例えば０°）画像の右基準点ＰＥ０→
右傾斜第２観測角θ４ （例えば−４０°）画像の右基準点ＰＥ４の対応を求めている。
【００２９】
ところが、上記▲２▼及び▲４▼の場合に於いては、水平θ０ （０°）から左右傾斜第２観測角θ２ 、θ４ （±４０°）までの傾斜角度の差が大きい為、ＳＥＭ画像のテクスチャの変化（変形）が大きくなり、結果としてマッチングの度合いを計る正規化相関値が低くなる旨の問題が起こる。
【００３０】
【特許文献１】
特開平６−２４１７３１号公報
【００３１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では、左右傾斜第２観測角、或いは、それより更に深い左右傾斜観測角のＳＥＭ画像に於ける相関値の低下を簡単な手段で抑制できるようにする。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
本発明に依る微小寸法計測方法に於いては、
（ａ） 計測対象を略垂直な方向（角度θ０ ）、左に角度θ１ だけ傾けた方向、左に角度θ２ （θ２ ＞θ１ ）だけ傾けた方向、右に角度θ３ だけ傾けた方向、右に角度θ４ （θ４ ＞θ３ ）だけ傾けた方向から撮像してθ０ 画像、θ１ 画像、θ２ 画像、θ３ 画像、θ４ 画像を取得する過程に於いて、
（ｂ） θ０ 画像中の計測箇所の左右からそれぞれ適当な大きさの画像を切り出して左側のテンプレートをＡ０ とし、また、右側のテンプレートをＥ０ とし、テンプレートＡ０ 及びテンプレートＥ０ 中の適切な位置をそれぞれ計測基準点ＰＡ０及びＰＥ０と定め、
（ｃ） 計測基準点ＰＡ０−ＰＥ０間の距離Ｌを測長し、
（ｄ） θ１ 画像中からテンプレートＡ０ と一致する領域を探索して計測基準点ＰＡ０に対応するθ１ 画像中の計測基準点ＰＡ１を求め、計測基準点ＰＡ１と計測対象の寸法計測箇所の一端までの距離ａ１ を測長し、
（ｅ） θ１ 画像から計測基準点ＰＡ１を含む適当な大きさの画像を切り出してテンプレートＡ１ とし、
（ｆ） θ２ 画像中からテンプレートＡ１ と一致する領域を探索して計測基準点ＰＡ１に対応するθ２ 画像中の計測基準点ＰＡ２を求め、計測基準点ＰＡ２と計測対象の寸法計測箇所の一端までの距離ａ２ を測長し、
（ｇ） θ３ 画像中からテンプレートＥ０ と一致する領域を探索して計測基準点ＰＥ０に対応するθ３ 画像中の計測基準点ＰＥ３を求め、計測基準点ＰＥ３と計測対象の寸法計測箇所の一端までの距離ｅ１ を測長し、
（ｈ） θ３ 画像から計測基準点ＰＥ３を含む適当な大きさの画像を切り出してテンプレートＥ３ とし、
（ｉ） θ４ 画像中から画像θ３ 中のテンプレートＥ３ と一致する領域を探索して計測基準点ＰＥ３に対応するθ４ 画像中の計測基準点ＰＥ４を求め、計測基準点ＰＥ４と計測対象の寸法計測箇所の一端までの距離ｅ２ を測長し、
（ｊ） 前記のようにして得た距離Ｌ、ａ１ 、ａ２ 、ｅ１ 、ｅ２ の値から計測対象に於いて目的とする寸法計測箇所の寸法ｗを下記の数式５を用いて算出すること
【数５】
【００３３】
前記手段を採ることに依り、複数段階に亙る左右傾斜観測角を設定してＳＥＭ画像間の画像マッチング、即ち、対応点の探索を行なう場合、ＳＥＭ画像の変形を最小限に抑えることができ、相関値の低下を防止することが可能となる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
実施例１
図１及び図２は計測対象である磁気ヘッドに於ける磁極幅の計測方法を説明する為のＳＥＭ画像を表す要部説明図であり、図５乃至図１０に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。尚、図１及び図２は一つに纏められるべき図なのであるが、分断して明瞭となる大きさに表してあるので、矢印Ａ１を矢印Ａ２に、そして、矢印Ｂ１を矢印Ｂ２にそれぞれ連結して見ると良い。
【００３５】
図１及び図２を参照。
（１） 荷電粒子を用いる方法、或いは、光学的な方法を適用することに依り、計測対象を略垂直な方向である角度θ０ （例えば０°）方向から撮像してθ０ 画像を得る。
θ０ 画像中の計測箇所の左右から適当な大きさの画像を切り出し、何れか一方の側、例えば左側をテンプレートＡ０ 、及び、他方の側、例えば右側をテンプレートＥ０ とする。
それぞれに於ける例えば中心位置などの適切な位置を計測基準点ＰＡ０及び計測基準点ＰＥ０として定める。
第１の計測基準点ＰＡ０並びに計測基準点ＰＥ０間の距離Ｌを測長する。
【００３６】
（２） 計測対象を左に角度θ１ （例えば＋２０°）だけ傾け、その状態で撮像してθ１ 画像を得る。
θ１ 画像中からテンプレートＡ０ と一致する領域を探索して計測基準点ＰＡ０に対応するθ１ 画像中の計測基準点ＰＡ１を求め、計測基準点ＰＡ１から計測対象の寸法計測箇所、例えば磁気ヘッド１３（図６参照）に於けるギャップ中央３Ａまでの距離ａ１ を測長する。
θ１ 画像中で計測基準点ＰＡ１を含む適当な大きさの画像を切り出してテンプレートＡ１ とする。
【００３７】
（３） 計測対象を左に角度θ２ （例えば＋４０°）だけ傾け、その状態で撮像してθ２ 画像を得る。
θ２ 画像中からテンプレートＡ１ と一致する領域を探索して計測基準点ＰＡ１に対応する画像θ２ 中の計測基準点ＰＡ２を求め、計測基準点ＰＡ２から計測対象の寸法計測箇所、即ち、磁気ヘッド１３（図６参照）に於けるギャップ中央３Ａまでの距離ａ２ を測長する。
実施の形態１に於いては、計測対象を傾けるのは２段階で終わりであるから不要なのであるが、θ２ 画像中で記号を付与するのであれば、計測基準点ＰＡ２を含む適当な大きさの画像を切り出してテンプレートＡ２ として良い。
【００３８】
（４） 計測対象を左に角度θ３ （例えば−２０°）だけ傾け、その状態で撮像してθ３ 画像を得る。
θ３ 画像中からテンプレートＥ０ と一致する領域を探索して計測基準点ＰＥ０に対応するθ３ 画像中の計測基準点ＰＥ３を求め、計測基準点ＰＥ３から計測対象の寸法計測箇所、即ち、磁気ヘッド（図６参照）に於けるギャップ中央３Ｂまでの距離ｅ１ を測長する。
θ３ 画像中で計測基準点ＰＥ３を含む適当な大きさの画像を切り出してテンプレートＥ３ とする。
【００３９】
（５） 計測対象を左に角度θ４ （例えば−４０°）だけ傾け、その状態で撮像してθ４ 画像を得る。
θ４ 画像中からテンプレートＥ３ と一致する領域を探索して計測基準点ＰＥ３に対応するθ４ 画像中の計測基準点ＰＥ４を求め、計測基準点ＰＥ４から計測対象の寸法計測箇所、即ち、磁気ヘッド１３（図６参照）に於けるギャップ中央３Ｂまでの距離ｅ２ を測長する。
実施の形態１に於いては、計測対象を傾けるのは２段階で終わりであるから不要なのであるが、θ４ 画像中で記号を付与するのであれば、計測基準点ＰＥ４を含む適当な大きさの画像を切り出してテンプレートＥ４ として良い。
【００４０】
（６） 前記のようにして得た距離Ｌ、ａ１ 及びａ２ 、ｅ１ 及びｅ２ の値から計測対象に於ける磁極２（図６及び図９参照）の磁極幅Ｗｇ （＝ｗ）を下記の数式６を用いて算出する。
【００４１】
【数６】
実施例２
図３及び図４は磁気ヘッドに於ける磁極幅の計測方法を説明する為のＳＥＭ画像を表す要部説明図であり、図１及び図２に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。尚、図３及び図４は一つに纏められるべき図なのであるが、分断して明瞭となる大きさに表してあるので、矢印Ａ１を矢印Ａ２に、そして、矢印Ｂ１を矢印Ｂ２にそれぞれ連結して見ると良い。
【００４３】
図３及び図４を参照。
（１） 計測対象を左に角度θ１ （例えば＋２０°）だけ傾け、その状態で撮像してθ１ 画像を得る。
θ１ 画像中の計測箇所の左から適当な大きさの画像を切り出してテンプレートＡ１ とする。
テンプレートＡ１ に於ける例えば中心位置などの適切な位置を計測基準点ＰＡ１と定める。
計測基準点ＰＡ１から計測対象に於ける寸法計測箇所、即ち、磁気ヘッド１３（図６参照）に於ける例えばギャップ中央３Ａまでの距離ａ１ を測長する。
【００４４】
（２） 計測対象を右に角度θ３ （例えば−２０°）だけ傾け、その状態で撮像してθ３ 画像を得る。
θ３ 画像中の計測箇所の右から適当な大きさの画像を切り出してテンプレートＥ３ とする。
テンプレートＥ３ に於ける例えば中心位置などの適切な位置を計測基準点ＰＥ３と定める。
計測基準点ＰＥ３から計測対象に於ける寸法計測箇所、即ち、磁気ヘッド１３（図６参照）に於ける例えばギャップ中央３Ｂまでの距離ｅ１ を測長する。
【００４５】
（３） 計測対象を略垂直な方向である角度θ０ （例えば０°）方向から撮像してθ０ 画像を得る。
θ０ 画像中からテンプレートＡ１ と一致する領域を探索して計測基準点ＰＡ１に対応する位置を求め、θ０ 画像中でテンプレートＥ３ と一致する領域を探索して計測基準点ＰＥ３に対応する位置を求め、計測基準点ＰＡ１に対応する位置と計測基準点ＰＥ３に対応する位置との間の距離Ｌを測長する。
【００４６】
（４） 計測対象を左に角度θ２ （例えば＋４０°）だけ傾け、その状態で撮像してθ２ 画像を得る。
θ２ 画像中からテンプレートＡ１ と一致する領域を探索して計測基準点ＰＡ１に対応する位置を求め、計測基準点ＰＡ１に対応する位置から計測対象の寸法計測箇所、即ち、磁気ヘッド１３（図６参照）に於けるギャップ中央３Ａまでの距離ａ２ を測長する。
【００４７】
（５） 計測対象を右に角度θ４ （例えば−４０°）だけ傾け、その状態で撮像してθ４ 画像を得る。
θ４ 画像中からテンプレートＥ１ と一致する領域を探索して計測基準点ＰＥ３に対応する位置を求め、計測基準点ＰＥ３に対応する位置から計測対象の寸法計測箇所、即ち、磁気ヘッド１３（図６参照）に於けるギャップ中央３Ｂまでの距離ｅ２ を測長する。
【００４８】
（６） 前記のようにして得た距離Ｌ、ａ１ 及びａ２ 、ｅ１ 及びｅ２ の値から計測対象に於ける磁極２（図６及び図９参照）の磁極幅ｗｇ （＝ｗ）を下記の数式７を用いて算出する。
【００４９】
【数７】
【発明の効果】
本発明に依る微小寸法計測方法に於いては、
（ａ） 計測対象を略垂直な方向（角度θ０ ）、左に角度θ１ だけ傾けた方向、左に角度θ２ （θ２ ＞θ１ ）だけ傾けた方向、右に角度θ３ だけ傾けた方向、右に角度θ４ （θ４ ＞θ３ ）だけ傾けた方向から撮像してθ０ 画像、θ１ 画像、θ２ 画像、θ３ 画像、θ４ 画像を取得する過程に於いて、
（ｂ） θ０ 画像中の計測箇所の左右からそれぞれ適当な大きさの画像を切り出して左側のテンプレートをＡ０ とし、また、右側のテンプレートをＥ０ とし、テンプレートＡ０ 及びテンプレートＥ０ 中の適切な位置をそれぞれ計測基準点ＰＡ０及びＰＥ０と定め、
（ｃ） 計測基準点ＰＡ０−ＰＥ０間の距離Ｌを測長し、
（ｄ） θ１ 画像中からテンプレートＡ０ と一致する領域を探索して計測基準点ＰＡ０に対応するθ１ 画像中の計測基準点ＰＡ１を求め、計測基準点ＰＡ１と計測対象の寸法計測箇所の一端までの距離ａ１ を測長し、
（ｅ） θ１ 画像から計測基準点ＰＡ１を含む適当な大きさの画像を切り出してテンプレートＡ１ とし、
（ｆ） θ２ 画像中からテンプレートＡ１ と一致する領域を探索して計測基準点ＰＡ１に対応するθ２ 画像中の計測基準点ＰＡ２を求め、計測基準点ＰＡ２と計測対象の寸法計測箇所の一端までの距離ａ２ を測長し、
（ｇ） θ３ 画像中からテンプレートＥ０ と一致する領域を探索して計測基準点ＰＥ０に対応するθ３ 画像中の計測基準点ＰＥ３を求め、計測基準点ＰＥ３と計測対象の寸法計測箇所の一端までの距離ｅ１ を測長し、
（ｈ） θ３ 画像から計測基準点ＰＥ３を含む適当な大きさの画像を切り出してテンプレートＥ３ とし、
（ｉ） θ４ 画像中から画像θ３ 中のテンプレートＥ３ と一致する領域を探索して計測基準点ＰＥ３に対応するθ４ 画像中の計測基準点ＰＥ４を求め、計測基準点ＰＥ４と計測対象の寸法計測箇所の一端までの距離ｅ２ を測長し、
（ｊ） 前記のようにして得た距離Ｌ、ａ１ 、ａ２ 、ｅ１ 、ｅ２ の値から計測対象に於いて目的とする寸法計測箇所の寸法ｗを下記の数式８を用いて算出すること
【数８】
【００５１】
前記構成を採ることに依り、複数段階に亙る左右傾斜観測角を設定してＳＥＭ画像間の画像マッチング、即ち、対応点の探索を行なう場合、ＳＥＭ画像の変形を最小限に抑えることができ、相関値の低下を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】計測対象である磁気ヘッドに於ける磁極幅の計測方法を説明する為のＳＥＭ画像を表す要部説明図である。
【図２】計測対象である磁気ヘッドに於ける磁極幅の計測方法を説明する為のＳＥＭ画像を表す要部説明図である。
【図３】磁気ヘッドに於ける磁極幅の計測方法を説明する為のＳＥＭ画像を表す要部説明図である。
【図４】磁気ヘッドに於ける磁極幅の計測方法を説明する為のＳＥＭ画像を表す要部説明図である。
【図５】ＨＤＤの磁気ヘッドに於ける計測対象である磁極を説明する為の要部斜面図である。
【図６】ＨＤＤの磁気ヘッドに於ける磁極幅の計測を行なう場合を説明する為の計測装置の一部及び計測対象を表す要部斜面図である。
【図７】磁極幅の計測方法を説明する為のＳＥＭ画像を表す要部説明図である。
【図８】磁極幅の計測方法を説明する為のＳＥＭ画像を表す要部説明図である。
【図９】磁極幅の計測方法を説明する為の説明図である。
【図１０】従来の技術に於ける問題点を説明する為の計測対象（ＳＥＭ画像）を表す要部説明図である。
【図１１】従来の技術に於ける問題点を説明する為の計測対象（ＳＥＭ画像）を表す要部説明図である。
【符号の説明】
１ ベース
２ 磁極
２Ａ 下部磁極
２Ｂ 上部磁極
３ ギャップを生成させる絶縁体
３Ａ及び３Ｂ ギャップ中央
１１ 傾斜ステージ
１１Ａ 傾斜ステージの回動軸
１２ ＳＥＭの対物レンズ
１３ 磁気ヘッド
Ｈ 磁極の高さ
ｗｇ ギャップ中央位置に於ける磁極幅
ｗ 寸法計測箇所の寸法
Ｇ ギャップ（絶縁体３の厚さに相当）
Ｌ 計測基準点間の距離のＳＥＭ測長値（観測角θ０ ）
θ０ 水平観測角
θ１ 左傾斜第１観測角
θ２ 左傾斜第２観測角（θ２ ＞θ１ ）
θ３ 右傾斜第１観測角
θ４ 右傾斜第２観測角（θ４ ＞θ３ ）
Ａ０ 左テンプレート
Ｅ０ 右テンプレート
ａ 計測基準点ＰＡ０と左ギャップ中央３Ａとの間の距離
ａ１ ａのＳＥＭ測長値（観測角θ１ ）
ａ２ ａのＳＥＭ測長値（観測角θ２ ）
ｅ 計測基準点ＰＥ０と右ギャップ中央３Ｂとの間の距離
ｅ１ ｅのＳＥＭ測長値（観測角θ３ ）
ｅ２ ｅのＳＥＭ測長値（観測角θ４ ）
α ａが水平と成す角度（左仰角）
ε ｅが水平と成す角度（右仰角）
Claims (5)
- （ａ） 計測対象を略垂直な方向（角度θ０ ）、左に角度θ１ だけ傾けた方向、左に角度θ２ （θ２ ＞θ１ ）だけ傾けた方向、右に角度θ３ だけ傾けた方向、右に角度θ４ （θ４ ＞θ３ ）だけ傾けた方向から撮像してθ０ 画像、θ１ 画像、θ２ 画像、θ３ 画像、θ４ 画像を取得する過程に於いて、
（ｂ） θ０ 画像中の計測箇所の左右からそれぞれ適当な大きさの画像を切り出して左側のテンプレートをＡ０ とし、また、右側のテンプレートをＥ０ とし、テンプレートＡ０ 及びテンプレートＥ０ 中の適切な位置をそれぞれ計測基準点ＰＡ０及びＰＥ０と定め、
（ｃ） 計測基準点ＰＡ０−ＰＥ０間の距離Ｌを測長し、
（ｄ） θ１ 画像中からテンプレートＡ０ と一致する領域を探索して計測基準点ＰＡ０に対応するθ１ 画像中の計測基準点ＰＡ１を求め、計測基準点ＰＡ１と計測対象の寸法計測箇所の一端までの距離ａ１ を測長し、
（ｅ） θ１ 画像から計測基準点ＰＡ１を含む適当な大きさの画像を切り出してテンプレートＡ１ とし、
（ｆ） θ２ 画像中からテンプレートＡ１ と一致する領域を探索して計測基準点ＰＡ１に対応するθ２ 画像中の計測基準点ＰＡ２を求め、計測基準点ＰＡ２と計測対象の寸法計測箇所の一端までの距離ａ２ を測長し、
（ｇ） θ３ 画像中からテンプレートＥ０ と一致する領域を探索して計測基準点ＰＥ０に対応するθ３ 画像中の計測基準点ＰＥ３を求め、計測基準点ＰＥ３と計測対象の寸法計測箇所の一端までの距離ｅ１ を測長し、
（ｈ） θ３ 画像から計測基準点ＰＥ３を含む適当な大きさの画像を切り出してテンプレートＥ３ とし、
（ｉ） θ４ 画像中から画像θ３ 中のテンプレートＥ３ と一致する領域を探索して計測基準点ＰＥ３に対応するθ４ 画像中の計測基準点ＰＥ４を求め、計測基準点ＰＥ４と計測対象の寸法計測箇所の一端までの距離ｅ２ を測長し、
（ｊ） 前記のようにして得た距離Ｌ、ａ１ 、ａ２ 、ｅ１ 、ｅ２ の値から計測対象に於いて目的とする寸法計測箇所の寸法ｗを下記の数式１を用いて算出すること
- （ａ） 計測対象を略垂直な方向（角度θ０ ）、左に角度θ１ だけ傾けた方向、左に角度θ２ （θ２ ＞θ１ ）だけ傾けた方向、右に角度θ３ だけ傾けた方向、右に角度θ４ （θ４ ＞θ３ ）だけ傾けた方向から撮像してθ０ 画像、θ１ 画像、θ２ 画像、θ３ 画像、θ４ 画像を取得する過程に於いて、
（ｂ） θ１ 画像中の計測箇所の左から適当な大きさの画像を切り出してテンプレートＡ１ とし且つテンプレートＡ１ 中の適切な位置を計測基準点ＰＡ１と定め、
（ｃ） 計測基準点ＰＡ１から計測対象の寸法計測箇所までの距離ａ１ を測長し、
（ｄ） θ３ 画像中の計測箇所の右から適当な大きさの画像を切り出してテンプレートＥ３ とし且つテンプレートＥ３ 中の適切な位置を計測基準点ＰＥ３と定め、
（ｅ） 計測基準点ＰＥ３から計測対象の寸法計測箇所までの距離ｅ１ を測長し、
（ｆ） θ０ 画像中からテンプレートＡ１ と一致する領域を探索して計測基準点ＰＡ１に対応する位置を求め、θ０ 画像中でテンプレートＥ３ と一致する領域を探索して計測基準点ＰＥ３に対応する位置を求め、計測基準点ＰＡ１に対応する位置と計測基準点ＰＥ３に対応する位置との間の距離Ｌを測長し、
（ｇ） θ２ 画像中からテンプレートＡ１ と一致する領域を探索して計測基準点ＰＡ１に対応する位置を求め、計測基準点ＰＡ１に対応する位置から計測対象の寸法計測箇所までの距離ａ２ を測長し、
（ｈ） θ４ 画像中からテンプレートＥ３ と一致する領域を探索して計測基準点ＰＥ３に対応する位置を求め、計測基準点ＰＥ３に対応する位置から計測対象の寸法計測箇所までの距離ｅ２ を測長し、
（ｉ） 前記のようにして得た距離Ｌ、ａ１ 、ａ２ 、ｅ１ 、ｅ２ の値から計測対象に於いて目的とする寸法計測箇所の寸法ｗを下記の数式２を用いて算出すること
- 計測対象を角度θｍ だけ傾けて撮像した画像から切り出したテンプレートと一致する領域を角度θｎ だけ傾けて撮像した画像中で探索する際、
角度θｎ 画像中のテンプレート画像の傾き方向のサイズを
ｈ・ｃｏｓθｎ ／ｃｏｓθｍ
但し
ｈ：角度θｍ 画像に於けるテンプレートの傾き方向のサイズ
とすること
を特徴とする請求項１或いは２記載の微小寸法計測方法。 - 計測対象を角度θｍ だけ傾けて撮像した画像から切り出したテンプレートと一致する領域を角度θｎ だけ傾けて撮像した画像中で探索する際、
角度θｎ 画像中のテンプレート画像の傾き方向のサイズを
ｈ・ｃｏｓ（θｎ −θｓｌｏｐｅ ）／ｃｏｓ（θｍ −θｓｌｏｐｅ ）
但し
ｈ：角度θｍ 画像に於けるテンプレートの傾き方向のサイズ
θｓｌｏｐｅ ：テンプレート領域の水平方向に対する傾斜角
とすること
を特徴とする請求項１或いは２記載の微小寸法計測方法。 - 計測対象を角度θｍ だけ傾けて撮像した画像からテンプレートと一致する領域を探索する際に正規化相関マッチングの手段を適用すること
を特徴とする請求項１乃至４の何れか１記載の微小寸法計測方法。
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|---|---|---|---|
| JP2003164862A JP4283044B2 (ja) | 2003-06-10 | 2003-06-10 | 微小寸法計測方法 |
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| JP2003164862A JP4283044B2 (ja) | 2003-06-10 | 2003-06-10 | 微小寸法計測方法 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8305435B2 (en) | 2007-03-22 | 2012-11-06 | Hitachi High-Technologies Corporation | Image processing system and scanning electron microscope |
| US9846027B2 (en) | 2008-01-09 | 2017-12-19 | Nikon Corporation | Measuring apparatus, method, and program |
| CN111932283A (zh) * | 2020-09-22 | 2020-11-13 | 北京大鱼梦想科技有限公司 | 一种防伪检测方法及装置 |
-
2003
- 2003-06-10 JP JP2003164862A patent/JP4283044B2/ja not_active Expired - Fee Related
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