JP3900368B1 - LAYER SECTION MEASURING SYSTEM AND METHOD, AND COMPUTER PROGRAM - Google Patents

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Abstract

【課題】動状態解析システムにおいて、画像の動状態或いは変化状態を高精度で解析できるようにする。
【解決手段】動状態解析システム(100)は、時間軸又は時間と相関関係にある数量軸上で所定間隔をおいて並ぶ少なくとも二枚の画像の差分を、画素単位で演算する差分演算部(111)と、画像上における少なくとも一方向に交わる配列をなす複数の画素についての、該演算された差分の平均値や最大値などの差分統計値を、前記一方向に沿った座標軸上の各点に対応付けて演算する差分統計値演算手段(112)と、該演算された差分統計値を、座標軸と時間軸又は数量軸とで張られた面に置くことで、解析用画像を生成する解析用画像生成手段(113)とを備える。
【選択図】図1
In a moving state analysis system, a moving state or a changing state of an image can be analyzed with high accuracy.
A dynamic state analysis system (100) includes a difference calculation unit (100) for calculating a difference between at least two images arranged at a predetermined interval on a time axis or a quantity axis correlated with time in a pixel unit. 111) and a statistical difference value such as an average value or a maximum value of the calculated differences for a plurality of pixels forming an array intersecting at least in one direction on the image, and each point on the coordinate axis along the one direction. Difference statistical value calculation means (112) for calculating in association with each other, and an analysis for generating an analysis image by placing the calculated difference statistical value on a plane stretched between a coordinate axis and a time axis or a quantity axis Image generating means (113).
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、例えば解析対象である積層体の表面に交わる方向に設定された走査線上における距離と相関関係にある数量軸に対して変化する画像における変化状態を解析する層断面計測システム及び方法、並びにコンピュータプログラムに関する。 The present invention, for example, a layer cross-sectional measurement system and method for analyzing a change state in an image changing with respect to a quantity axis correlated with a distance on a scanning line set in a direction intersecting the surface of a laminate to be analyzed, And a computer program.

この種の層断面計測システムを含む画像解析システムは、伝統的な数値化法の一つである「時空間画像法」を用いる。時空間画像法を用いる場合、水平座標軸及び垂直座標軸で張られる二次元平面の濃度値画像を第三軸としての時間軸上に並べることにより得られる時空間画像の水平又は垂直方向で時間軸に沿った方向に切断して得られる時空間断面画像をパターン解析して得られる数値で、動状態を記述している。このような方法の一種である「時系列差分画像法」では特に、時系列上の二枚の画像の差分をとり、画像内の変化のある部分のみを抽出し、その差分画像をパターン解析することにより動状態を数値化している。 An image analysis system including this type of layer cross-section measurement system uses a “spatio-temporal image method” which is one of the traditional numerical methods. When using the spatio-temporal image method, the density value image of the two-dimensional plane stretched by the horizontal coordinate axis and the vertical coordinate axis is arranged on the time axis as the third axis on the time axis in the horizontal or vertical direction of the spatio-temporal image. A moving state is described by numerical values obtained by pattern analysis of a spatiotemporal cross-sectional image obtained by cutting in a direction along the direction. In particular, the “time-series difference image method”, which is a kind of such a method, takes a difference between two images in the time series, extracts only a changed portion in the image, and performs pattern analysis on the difference image. Therefore, the dynamic state is quantified.

従来この種の画像解析システムとしては、例えば車両における自動操縦や操縦支援を行う技術分野において、車載カメラで捕らえた画像中における数値化の対象物を、パターン認識技術によって特定した上で、その対象物の動きを上記数値化方法により数値化するシステムが開発されている(特許文献1参照)。 Conventionally, as this type of image analysis system, for example, in the technical field of performing autopilot and steering support in a vehicle, the object to be digitized in an image captured by an in-vehicle camera is identified by pattern recognition technology, and then the target A system for digitizing the movement of an object by the above-described digitization method has been developed (see Patent Document 1).

加えて、このような画像解析システムは、例えば、プラズマディスプレイにおける蛍光体の層厚や層間ギャップの測定、積層フィルムから構成される偏光板の温度による層厚変化の測定など、積層構造の層断面計測システムの主要部としても機能する。ここでは、計測対象物の表面に垂直な方向(言い換えれば、深度方向)を走査方向として、一定走査速度で撮像される複数の表面画像或いは光学界面画像を、上述の如き動画を構成する連続画像に見立ててその動状態を解析すれば、実際には動状態ではなく、複数の表面画像或いは光学界面画像における各層の変化状態を解析できる訳である。 In addition, such an image analysis system, for example, measures the layer thickness of a phosphor in a plasma display, measurement of the layer thickness of a polarizing plate composed of laminated films, measurement of the layer thickness of the phosphor and interlayer gap, and the layer cross section of the laminated structure. It also functions as the main part of the measurement system. Here, a plurality of surface images or optical interface images captured at a constant scanning speed with a direction perpendicular to the surface of the measurement object (in other words, a depth direction) as a scanning direction are continuous images constituting the moving image as described above. Therefore, if the dynamic state is analyzed, it is possible to analyze the change state of each layer in a plurality of surface images or optical interface images instead of the actual dynamic state.

特開2001―175845号公報JP 2001-175845 A

しかしながら、上述した背景技術によれば、画像或いは画像データにおけるS/N(Signal to Noise)比が必ずしも十分高くないという技術的問題点がある。例えば、前述の時系列差分画像法によれば、差分或いは差分値における雑音成分が相対的に大きいため、この雑音成分が大なり小なり差分画像をパターン解析する際の障害となっている However, according to the background art described above, there is a technical problem that an S / N (Signal to Noise) ratio in an image or image data is not necessarily high enough. For example, according to the above-described time-series difference image method, the noise component in the difference or the difference value is relatively large. Therefore, the noise component becomes larger or smaller, which is an obstacle to pattern analysis of the difference image .

加えて、前述した層断面計測システムによれば、画像を取得する際に干渉プロファイルを用いるのが通常であり、その感度が一般に悪い或いは信号が微弱であることに起因して、数値化する際の雑音が顕著である。この結果、層厚や層間ギャップを精度良く計測することは困難或いは実践上不可能であるという技術的問題点がある。   In addition, according to the layer cross-sectional measurement system described above, an interference profile is usually used when acquiring an image, and the sensitivity is generally poor or the signal is weak. The noise is remarkable. As a result, there is a technical problem that it is difficult or practically impossible to accurately measure the layer thickness and the interlayer gap.

本発明は上述の問題点に鑑み成されたものであり、例えば画像の変化状態を高精度で解析可能である層断面計測システム及び方法、並びにコンピュータをそのようなシステムとして機能させるコンピュータプログラムを提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and provides, for example, a layer cross-sectional measurement system and method capable of analyzing a change state of an image with high accuracy, and a computer program that causes a computer to function as such a system. The task is to do.

本発明の層断面計測システムは上記課題を解決するために、積層体の表面に交わる方向に設定された走査線上における距離と相関関係にある数量軸上で所定間隔をおいて並ぶ少なくとも二枚の画像の差分を、画素単位で演算する差分演算手段と、前記画像上における少なくとも一方向に交わる配列をなす複数の画素についての、前記演算された差分の平均値、前記演算された差分の最大値及び前記演算された差分が閾値以上となる画素の個数のうち少なくとも一つである、差分統計値を、前記一方向に沿った座標軸上の各点に対応付けて演算する差分統計値演算手段と、該演算された差分統計値を、前記座標軸と前記数量軸とで張られた面に置くことで、解析用画像を生成する解析用画像生成手段とを備える。 In order to solve the above problems, the layer cross-sectional measurement system of the present invention has at least two sheets arranged at a predetermined interval on a quantity axis that is correlated with the distance on the scanning line set in the direction intersecting the surface of the laminate . Difference calculation means for calculating the difference of the image in units of pixels, and the average value of the calculated difference and the maximum value of the calculated difference for a plurality of pixels forming an array intersecting in at least one direction on the image And difference statistical value calculation means for calculating a difference statistical value corresponding to each point on the coordinate axis along the one direction, which is at least one of the number of pixels in which the calculated difference is equal to or greater than a threshold value. And an analysis image generation means for generating an analysis image by placing the calculated difference statistical value on a surface stretched between the coordinate axis and the quantity axis .

本発明の層断面計測システムによれば、距離と相関関係にある数量軸上で所定間隔をおいて並ぶ少なくとも二枚の画像を含む、複数の画像が層断面解析の対象となる。このような少なくとも二枚の画像は、例えば層断面解析用の走査線(典型的には、積層構造の表面に垂直な方向、即ち深度方向に設定された走査線)に沿って配列された複数の静止画を構成しており、このような走査線に沿って一定速度で連続的或いは間欠的な走査を行うことで取得される複数の表面図或いは光学界面図(典型的には、積層構造における各深度における光学界面図)のうち、相前後して取得される少なくとも二枚の表面図或いは光学界面図である。 According to PBN meter measuring system of the present invention, the distance between at least two images arranged at predetermined intervals on the quantity axis is correlated multiple images are subject to the layer cross-section analysis. Such at least two images are, for example, a plurality of layers arranged along a scanning line for layer cross-sectional analysis (typically, a scanning line set in a direction perpendicular to the surface of the stacked structure, that is, a depth direction). A plurality of surface views or optical interface diagrams (typically laminated structures) obtained by performing continuous or intermittent scanning at a constant speed along such scanning lines. 2 is an optical interface diagram at each depth in FIG. 2). FIG.

解析時には先ず、例えばプロセッサ、メモリ等を備えてなる、差分演算手段によって、例えば透明な多層構造体である、積層体の表面に交わる方向に、例えば垂直に(即ち、積層体における深度方向に沿って)設定された走査線上における距離と相関関係にある数量軸上で、所定間隔をおいて並ぶ少なくとも二枚の画像の差分が、画素単位で演算される。ここに「少なくとも二枚の画像の差分」とは、少なくとも二枚の画像間で、同一画素(即ち、同一位置或いは同一アドレスの画素)における、単色の又はRGB系やCMY系等のカラー各色の、濃度情報、輝度情報、彩度情報、色彩情報、色調情報等の、画像を規定するパラメータの差分或いは差分値を意味する。この際、「二枚の画像の差分」或いは「二枚のみの画像の差分」とは、一の画像における特定画素について、前又は後にある他の画像における同一の特定画素との間での、演算の対象となるパラメータについての差分或いは差分値である。そして「三枚以上の画像の差分」とは、一の画像における特定画素について、前又は後にある他の複数の画像における同一の特定画素との間での、演算の対象となるパラメータについての平均値等の基準値(即ち、3枚以上の画像における特定画素のパラメータに基づく基準値)からのズレとしての、差分或いは差分値である。単純な場合には、二枚の画像間での白黒表示における濃度の差分が、演算される。また、このような差分が演算される画像は、デジタル画像でもよいし、アナログ画像でもよい。更に、本発明に係る「差分」或いは「差分値」とは、数量軸に対する微小変化である「微分」或いは「微分値」を含む概念である。このように本発明に係る「差分」とは、狭義には、二枚の画像間における同一画素についての演算の対象となるパラメータの単純な差分を意味し、広義には、三枚以上の画像間における同一画素についての演算の対象となるパラメータの基準値からの差分或いはズレも意味し得る。 At the time of analysis, first, for example, by a difference calculation means including a processor, a memory, etc., for example, a transparent multilayer structure, a direction intersecting the surface of the laminate, for example, perpendicularly (that is, along the depth direction in the laminate). The difference between at least two images arranged at a predetermined interval on the quantity axis correlated with the distance on the set scanning line is calculated in units of pixels. Here, “difference between at least two images” means that each color of a single color or RGB system or CMY system at the same pixel (that is, a pixel at the same position or the same address) between at least two images. Means a difference or difference value of parameters that define an image, such as density information, luminance information, saturation information, color information, and tone information. At this time, “difference between two images” or “difference between only two images” means a specific pixel in one image and the same specific pixel in another image before or after, It is a difference or a difference value for a parameter to be calculated. The “difference of three or more images” is an average of parameters to be calculated with respect to a specific pixel in one image and the same specific pixel in a plurality of other images before or after. It is a difference or a difference value as a deviation from a reference value such as a value (that is, a reference value based on a parameter of a specific pixel in three or more images). In a simple case, the density difference in black and white display between two images is calculated. Moreover, the image from which such a difference is calculated may be a digital image or an analog image. Furthermore, “difference” or “difference value” according to the present invention is a concept including “differentiation” or “differentiation value” which is a minute change with respect to the quantity axis. As described above, the “difference” according to the present invention means, in a narrow sense, a simple difference between parameters to be calculated for the same pixel between two images, and in a broad sense, three or more images. It may also mean a difference or deviation from a reference value of a parameter to be calculated for the same pixel.

続いて、例えばプロセッサ、メモリ等を備えてなる、差分統計値演算手段によって、画像上における一方向に沿って設定された座標軸の各点において、該一方向に交わる(例えば、直交する)配列をなす複数の画素の差分統計値が演算される。ここに「一方向」は、例えば一枚の画像であるビットマップ画像やラスター画像における、該一枚の画像の水平方向、垂直方向、水平垂直の両方向、斜めなどの任意の方向或いは任意の二方向などであり、好ましくは当該動状態解析システムの解析対象となる動画の性質に応じて適宜に設定される性質のものである。また、このような画素の配列は、典型的には、同一画像、即ち同一時刻の画像或いは同一機会に取得された画像を構成する、画素の配列であり、該一方向に交わる一次元配列(即ち、一列の画素列)でもよいし、このような一次元配列を含む又は同一画像内で平面的に広がる2次元配列(即ち、複数列の画素列又は所定平面エリア内の画素群)であってもよい。言い換えれば、係る画素の配列は、一つの画像上において上記一方向に交わる方向に延びる線分上に少なくとも位置する。   Subsequently, an array intersecting in one direction (for example, orthogonal) at each point of the coordinate axis set along the one direction on the image by the difference statistic value calculation means including, for example, a processor and a memory. Difference statistical values of a plurality of pixels are calculated. Here, “one direction” refers to, for example, an arbitrary direction such as a horizontal image, a vertical direction, both horizontal and vertical directions, an oblique direction, or any two of a single image, such as a bitmap image or a raster image. The direction is preferably set according to the property of the moving image to be analyzed by the dynamic state analysis system. Such an array of pixels is typically an array of pixels constituting the same image, that is, an image at the same time or an image acquired at the same opportunity, and a one-dimensional array ( That is, it may be a single pixel column) or a two-dimensional array that includes such a one-dimensional array or spreads in a plane within the same image (that is, a plurality of pixel columns or a group of pixels in a predetermined plane area). May be. In other words, the pixel array is located at least on a line segment extending in the direction intersecting the one direction on one image.

但し、このような画素の配列は、複数の画像を前記数量軸に沿って配列した場合における、該複数の画像に跨るものであってもよい。即ち、このような画素の配列は、典型的には、同一画像上における一次元的な配列又は二次元的な配列であるが、複数の画像に跨る一次元的な配列、二次元的な配列又は三次元的な配列であってもよい。本発明に係る「差分統計値」は、差分の平均値、差分の最大値及び演算された差分が閾値以上となる画素の個数のうち、少なくとも一つである。差分に係る、これら平均値等以外の統計値として知られている既存の統計値を、ここでの差分統計値として用いることも可能である。 However, such an arrangement of pixels may extend over the plurality of images when a plurality of images are arranged along the quantity axis . That is, such an array of pixels is typically a one-dimensional array or a two-dimensional array on the same image, but a one-dimensional array or a two-dimensional array over a plurality of images. Alternatively, a three-dimensional array may be used. The “difference statistical value” according to the present invention is at least one of the average difference value, the maximum difference value, and the number of pixels in which the calculated difference is equal to or greater than a threshold value. It is also possible to use an existing statistical value known as a statistical value other than these average values related to the difference as the differential statistical value here.

続いて、例えばプロセッサ、メモリ等を備えてなる、解析用画像生成手段によって、該演算された差分統計値が、座標軸と数量軸とで張られた面に置かれることで、解析用画像が生成される。ここでは、例えば座標軸と数量軸との二次元平面上の各点に、差分統計値が値により異なる色濃度やカラーなどで示される、解析用画像が生成される。数学的には、係る座標軸と数量軸とを二つの直交軸とする二次元平面上の各点について対応する差分統計値が割り当てられ、言い換えれば、係る二次元平面に対して更にこれに垂直な第3の軸として差分統計値を示す数量軸が設定され、係る二次元平面の各点における差分統計値の大小に応じて変化する色や濃度等が各点に割り当てられることとなり、これにより、色や濃度等のパターンが顕在化される。ここでは特に、例えば、積層構造に係る複数の表面図或いは光学界面図を元として、座標軸(即ち、X軸又はY軸)と、数量軸としての深度方向に延びる軸(即ち、Z軸)とで張られた断面図が、解析用画像として生成されることになる。このように生成される解析用画像を、例えばこの解析用画像をパターン解析するパターン解析手段によって自動で又は解析者の目視によって、パターン解析することで、元となる画像(即ち、一連の静止画からなる動画や、一つの積層構造に係る複数の表面図或いは光学界面図)における変化状態を解析可能となる。 Subsequently, an analysis image is generated by placing the calculated difference statistical value on a plane stretched between the coordinate axis and the quantity axis by an analysis image generation unit including a processor, a memory, and the like. Is done. Here, for example, an analysis image is generated at each point on the two-dimensional plane of the coordinate axis and the quantity axis, in which the difference statistical value is indicated by a different color density or color depending on the value. Mathematically, a corresponding difference statistic is assigned for each point on a two-dimensional plane with the coordinate axis and quantity axis as two orthogonal axes, in other words, perpendicular to this two-dimensional plane. A quantity axis indicating a difference statistic value is set as the third axis, and a color, density, or the like that changes according to the difference statistic value at each point on the two-dimensional plane is assigned to each point. Patterns such as color and density are revealed. Here, in particular, for example, based on a plurality of surface views or optical interface views related to the laminated structure, a coordinate axis (that is, X axis or Y axis) and an axis extending in the depth direction as a quantity axis (that is, Z axis) A cross-sectional view stretched by is generated as an analysis image. The analysis image generated in this way is subjected to pattern analysis, for example, automatically by pattern analysis means for pattern analysis of this analysis image or by visual analysis by an analyst, so that the original image (that is, a series of still images) And a change state in a plurality of surface diagrams or optical interface diagrams related to one laminated structure) can be analyzed.

このような一連の処理の中で、差分統計値演算手段によって差分統計値を演算する際には特に、画像或いは画像データにおけるランダムな又はランダム性が相対的に高いノイズ成分を、画像或いは画像データにおけるランダム性が相対的に低い信号成分に対して、相対的に弱めることができる。即ち、平均値、最大値又は差分が閾値以上となる画素の個数である、本発明に係る「差分統計値」は、単なる差分値或いは単なる微分値と比べて、S/N比率が高い。言い換えれば、画像或いは画像データにおける信号成分が微弱であっても、差分統計値を、演算する段階で、信号成分を相対的に強めている。逆に言えば、本発明に係る「差分統計値」は、これら平均値、最大値又は差分が閾値以上となる画素の個数に限らず、多少なりとも差分そのものと比べて、S/N比率が高くなるように或いは信号成分が相対的に強められるように該差分が統計処理された値であればよいことになる。   Among such a series of processes, when calculating the difference statistic value by the difference statistic value calculating means, a random noise component or a relatively highly random noise component in the image or image data is converted into the image or image data. It is possible to relatively weaken a signal component having a relatively low randomness. That is, the “difference statistical value” according to the present invention, which is the number of pixels whose average value, maximum value, or difference is equal to or greater than the threshold value, has a higher S / N ratio than a simple difference value or a simple differential value. In other words, even if the signal component in the image or the image data is weak, the signal component is relatively strengthened at the stage of calculating the difference statistical value. In other words, the “difference statistical value” according to the present invention is not limited to the average value, the maximum value, or the number of pixels in which the difference is equal to or greater than the threshold value, and the S / N ratio is more or less compared to the difference itself. It is sufficient that the difference is a value obtained by statistical processing so that the signal component becomes higher or the signal component is relatively strengthened.

特に本発明では、差分統計値の一例として差分の「平均」を用いることで、前述の通りS/N比を向上させ、視野内で均一であるが微弱な変化状態を顕著な信号として抽出できる。 In particular, in the present invention, by using the “average” of the difference as an example of the difference statistical value, the S / N ratio can be improved as described above, and a uniform but weak change state in the field of view can be extracted as a significant signal. .

差分統計値の他の例として差分の「最大値」を用いることで、視野内で局所的に発生する変化状態を信号として抽出できる。尚、この場合に、差分の「平均」を用いると、変化状態が局所的であるが故に、抽出される信号は弱められてしまう。 By using the “maximum value” of the difference as another example of the difference statistical value, it is possible to extract a change state that occurs locally in the field of view as a signal. In this case, if the “average” of the differences is used, the extracted signal is weakened because the change state is local.

更に、差分統計値の他の例として差分に係る「閾値以上となる画素の個数」を用いることで、差分が極端に大きい変化状態の信号と閾値以上で相対的に小さい変化状態の信号とを、同じ重みとして扱うことができるため、相対的に小さい変化状態の信号が、極端に大きい変化状態の信号に隠れてしまうことを防止できる。尚、この場合に、前述の差分の「平均」や「最大値」を用いると、相対的に弱い変化状態の信号が極端に大きい変化状態の信号に隠されてしまう。 Furthermore, as another example of the difference statistic value, by using the “number of pixels equal to or greater than the threshold value” relating to the difference, a signal having a change state having an extremely large difference and a signal having a relatively small change state having a difference greater than or equal to the threshold are obtained. Since these signals can be treated as the same weight, it is possible to prevent a signal with a relatively small change state from being hidden by an extremely large change state signal. In this case, if the above-mentioned “average” or “maximum value” of the differences is used, a relatively weak change state signal is hidden by an extremely large change state signal.

以上の結果、解析用画像生成手段により生成される解析用画像上では、元の画像上で各画素の濃度等そのものや、特に二枚の画像間の画素単位での差分そのものを直接解析する場合に比較して、画像或いは画像データにおけるノイズ成分が大きくても、より高精度で、画像の変化状態を解析可能となる。 As a result of the above, in the analysis image generated by the analysis image generation means, when directly analyzing the density of each pixel on the original image, in particular, the pixel-by-pixel difference between the two images. Compared to the above, even if the noise component in the image or the image data is large, the change state of the image can be analyzed with higher accuracy.

従って、このような層断面計測システムによれば、高精度で層断面を解析することができ、より具体的には、高精度で層厚や層間ギャップを計測でき、高精度で層厚の温度変化を計測できる。 Therefore, according to such a layer cross-section measurement system, it is possible to analyze a layer cross-section with high accuracy, more specifically, it is possible to measure a layer thickness and an interlayer gap with high accuracy, and to accurately measure the temperature of the layer thickness. Change can be measured.

本発明の層断面計測システムの一態様では、前記生成された解析用画像を、パターン解析するパターン解析手段を更に備える。 In one aspect of the layer cross-section measurement system of the present invention, pattern analysis means for performing pattern analysis on the generated analysis image is further provided.

この態様によれば、例えばプロセッサ、メモリ等を備えてなる、パターン解析手段によって、解析用画像生成手段により生成された解析用画像を、自動的に解析可能となり、実践上有利である。例えば、パターン解析手段によって、層厚計測、層間ギャップ計測、層厚変化の計測等を、解析用画像上で自動的に実行可能となる。 According to this aspect, for example, the analysis image generated by the analysis image generation unit can be automatically analyzed by the pattern analysis unit including a processor, a memory, and the like, which is advantageous in practice. For example, layer thickness measurement, interlayer gap measurement, layer thickness change measurement, and the like can be automatically executed on the analysis image by the pattern analysis means.

本発明の層断面計測システムの他の態様では、前記走査線上に配列された複数の測定点で前記積層体内からの可視光を含む電磁波を受信することで、複数の画像を生成する撮像手段を更に備え、前記差分演算手段は、前記複数の画像に含まれる前記少なくとも二枚の画像の差分を演算する。 In another aspect of the layer cross-section measurement system of the present invention, there is provided an imaging unit that generates a plurality of images by receiving electromagnetic waves including visible light from the laminated body at a plurality of measurement points arranged on the scanning line. The difference calculation means further calculates a difference between the at least two images included in the plurality of images.

この態様によれば、例えば、参照光との干渉を利用した光学顕微鏡等を含んでなる撮像手段によって、典型的には透明な多層構造体である、積層体の表面に交わる方向に、例えば垂直に(即ち、積層体における深度方向に沿って)設定された走査線上に配列された複数の測定点で、係る積層体内から電磁波が受信される。このような可視光の受光等の電磁波の受信や受光は、典型的には、撮像手段がその焦点位置や撮像位置を、走査線に沿って等速度或いは規則的に移動することで、連続的或いは断続的に行われる。このような走査を伴う撮像によって、距離と相関関係にある数量軸上で所定間隔或いは一定間隔で並ぶ複数の画像が生成される。すると、差分演算手段によって、係る複数の画像に含まれる少なくとも二枚の画像の差分が各画素について演算され、更に、差分統計値演算手段による演算及び解析用画像生成手段による解析用画像の生成が行われる。従って、高精度で、例えば層断面の解析等を実行可能となる。 According to this aspect, for example, by an imaging unit including an optical microscope using interference with reference light, for example, in a direction crossing the surface of the laminate, which is typically a transparent multilayer structure , for example, perpendicular Electromagnetic waves are received from the laminated body at a plurality of measurement points arranged on the scanning line set in (i.e., along the depth direction in the laminated body). Such reception or reception of electromagnetic waves such as reception of visible light is typically performed continuously by the imaging means moving its focal position or imaging position at a constant speed or regularly along the scanning line. Or it is performed intermittently. By such imaging with scanning, a plurality of images arranged at predetermined intervals or constant intervals on the quantity axis correlated with the distance are generated. Then, the difference calculation means calculates the difference between at least two images included in the plurality of images for each pixel, and further calculates the difference statistical value calculation means and generates the analysis image by the analysis image generation means. Done. Therefore, for example, analysis of a layer cross section can be performed with high accuracy.

本発明の層断面計測方法は上記課題を解決するために、積層体の表面に交わる方向に設定された走査線上における距離と相関関係にある数量軸上で所定間隔をおいて並ぶ少なくとも二枚の画像の差分を、画素単位で演算する差分演算工程と、前記画像上における少なくとも一方向に交わる配列をなす複数の画素についての、前記演算された差分の平均値、前記演算された差分の最大値及び前記演算された差分が閾値以上となる画素の個数のうち少なくとも一つである、差分統計値を、前記一方向に沿った座標軸上の各点に対応付けて演算する差分統計値演算工程と、該演算された差分統計値を、前記座標軸と前記数量軸とで張られた面に置くことで、解析用画像を生成する解析用画像生成工程とを備える。 In order to solve the above-described problem, the layer cross-sectional measurement method of the present invention has at least two sheets arranged at a predetermined interval on the quantity axis correlated with the distance on the scanning line set in the direction intersecting the surface of the laminate . A difference calculation step for calculating a difference between images in units of pixels, and an average value of the calculated differences and a maximum value of the calculated differences for a plurality of pixels forming an array intersecting at least one direction on the image. And a difference statistic value calculation step of calculating a difference statistic value corresponding to each point on the coordinate axis along the one direction, which is at least one of the number of pixels in which the calculated difference is equal to or greater than a threshold value; And an analysis image generation step of generating an analysis image by placing the calculated difference statistical value on a surface stretched between the coordinate axis and the quantity axis .

本発明の層断面計測方法によれば、上述した本発明の層断面計測システムの場合と同様に、より高精度で画像の変化状態を解析可能となる。 According to the layer cross-sectional measurement method of the present invention, the change state of the image can be analyzed with higher accuracy as in the case of the layer cross-section measurement system of the present invention described above.

尚、本発明の層断面計測方法においても、上述した本発明の層断面計測システムにおける各種態様と同様の各種態様を採ることが可能である。 In addition, also in the layer cross-section measuring method of this invention, it is possible to take the various aspects similar to the various aspects in the layer cross-section measuring system of this invention mentioned above.

本発明のコンピュータプログラムは上記課題を解決するために、コンピュータを上述した本発明に係る層断面計測システム(但し、その各種態様を含む)として機能させる。 In order to solve the above problems, the computer program of the present invention causes a computer to function as the above-described layer cross-section measurement system (including various aspects thereof).

本実施形態のコンピュータプログラムによれば、当該コンピュータプログラムを格納するCD−ROM、DVD−ROM等の記録媒体から、当該コンピュータプログラムを、層断面計測システムに備えられたコンピュータに読み込んで実行させれば、或いは、当該コンピュータプログラムを通信手段を介してダウンロードさせた後に実行させれば、上述した本発明に係る層断面計測システムを比較的簡単に構築できる。これにより、上述した本発明に係る層断面計測システムの場合と同様に、より高精度で画像の変化状態を解析可能となる。 According to the computer program of this embodiment, if the computer program is read from a recording medium such as a CD-ROM or DVD-ROM storing the computer program, and executed by a computer provided in the layer cross-section measurement system. Alternatively, if the computer program is executed after being downloaded via communication means, the above-described layer cross-section measurement system according to the present invention can be constructed relatively easily. As a result, the change state of the image can be analyzed with higher accuracy as in the case of the layer cross-section measurement system according to the present invention described above.

本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための最良の形態から明らかにされよう。   The operation and other advantages of the present invention will become apparent from the best mode for carrying out the invention described below.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明層断面計測システム及び方法、或いは、コンピュータを層断面計測システムとして機能させることが可能なコンピュータプログラムに係る実施形態を、図から図を参照して説明する PBN measurement system and method of the present invention, or the embodiment according to the computer program capable of causing a computer to function as a layer cross-section measurement system will be described with reference to FIGS.

先ず、図を参照して、本実施形態に係る層断面計測システムの構成について説明する。図本実施形態に係る層断面計測システムのブロック図である。 First, with reference to FIG. 1 , the structure of the layer cross-section measuring system which concerns on this embodiment is demonstrated. Figure 1 is a block diagram of a layer cross-section measurement system according to the present embodiment.

において、層断面計測システム200は、制御部200c、光学顕微鏡装置201、及び駆動装置204を備える。制御部200cは、光学顕微鏡装置201からの画像が取り込まれる画像メモリ202と、駆動装置204における走査を制御する走査制御装置203とを備え、その他差分演算部111、差分統計値演算部112、解析用画像生成部113、及びパターン解析部114を備える。層断面計測システム100は更に表示装置116、プリンタ117、及び記憶装置118を備えて構成されている。 In FIG. 1 , the layer cross-section measurement system 200 includes a control unit 200 c, an optical microscope device 201, and a drive device 204. The control unit 200c includes an image memory 202 into which an image from the optical microscope apparatus 201 is captured, and a scanning control device 203 that controls scanning in the driving device 204. In addition , a difference calculating unit 111, a difference statistical value calculating unit 112, An analysis image generation unit 113 and a pattern analysis unit 114 are provided. The layer cross-sectional measurement system 100 further includes a display device 116, a printer 117, and a storage device 118.

光学顕微鏡装置201は、本発明に係る「撮像手段」の一例であり、多層構造体800に光源光を照射し、その反射光と参照光との干渉を利用して、光学的に多層構造体800内に存在する各反射界面からの微小な反射光を受光することで、各画像を取得する。より具体的には、多層構造体800の表面に垂直な、即ち多層構造体800の深度方向を走査方向として、その焦点位置或いは撮像位置が走査方向に沿って走査されつつ、各深度における表面画像或いは光学界面画像を撮像可能に構成されている。   The optical microscope apparatus 201 is an example of the “imaging unit” according to the present invention, and irradiates the multilayer structure 800 with light source light, and optically utilizes the interference between the reflected light and the reference light to optically multilayer the structure. Each image is acquired by receiving minute reflected light from each reflection interface existing in 800. More specifically, the surface image at each depth is perpendicular to the surface of the multilayer structure 800, that is, the focal position or the imaging position is scanned along the scanning direction, with the depth direction of the multilayer structure 800 as the scanning direction. Or it is comprised so that an optical interface image can be imaged.

画像メモリ202は、このように取得された複数の画像を、少なくとも一枚ずつ或いは複数枚ずつ、走査線に対応付けて、即ち各深度別に逐次に蓄える。より具体的には、画像メモリ202は、距離と相関関係にある数量軸上で所定間隔をおいて並ぶ二枚の画像を含む、複数の画像を、少なくとも一枚ずつ或いは複数枚ずつ蓄える。差分演算部111は、本発明に係る「差分演算手段」の一例であり、画像メモリ202に蓄えられており、距離と相関関係にある数量軸上で所定間隔をおいて並ぶ二枚の画像の差分を、画素単位で演算するように構成されている。差分統計値演算部112は、本発明に係る「差分統計値演算手段」の一例であり、画像上における少なくとも一方向に交わる配列をなす複数の画素についての、差分演算部111により演算された差分の差分統計値を、係る一方向に沿った座標軸上の各点に対応付けて演算するように構成されている。 The image memory 202 stores the plurality of images acquired in this way in association with the scanning lines at least one by one or a plurality of images, that is, sequentially for each depth. More specifically, the image memory 202 stores a plurality of images including at least one image or a plurality of images including two images arranged at a predetermined interval on the quantity axis correlated with the distance. The difference calculation unit 111 is an example of the “difference calculation unit” according to the present invention. The difference calculation unit 111 is stored in the image memory 202 and includes two images arranged at a predetermined interval on the quantity axis correlated with the distance. The difference is calculated in units of pixels. The difference statistical value calculation unit 112 is an example of the “difference statistical value calculation unit” according to the present invention, and the difference calculated by the difference calculation unit 111 for a plurality of pixels forming an array intersecting at least in one direction on the image. Are calculated in association with each point on the coordinate axis along one direction.

駆動装置204は、このような走査方向に沿って一定速度で連続的或いは間欠的な走査を行わせるべく、光学顕微鏡装置201の焦点位置或いは撮像位置を変更させる駆動を行い、走査制御装置203は、駆動装置204による駆動動作を、光学顕微鏡装置201における撮像動作と同期制御するように構成されている。   The driving device 204 performs driving to change the focal position or the imaging position of the optical microscope device 201 so as to perform continuous or intermittent scanning at a constant speed along such a scanning direction, and the scanning control device 203 The driving operation by the driving device 204 is configured to be synchronously controlled with the imaging operation in the optical microscope device 201.

尚、駆動装置204は、光学顕微鏡装置201を多層構造体800の表面に沿って(即ち、X方向やY方向に)移動可能に構成されてもよく、このように構成すれば、より大きな多層構造体800の所望の平面位置における断面図を、最終的に得られる解析用画像として、生成可能となる。但し、例えば数mm角や数百μm角など、多層構造体800がその平面サイズにおいて光学顕微鏡装置201の撮像可能な平面範囲と比べて十分に小さければ、このように光学顕微鏡装置201を多層構造体800の表面に沿って移動させる必要はない。   The driving device 204 may be configured to be able to move the optical microscope device 201 along the surface of the multilayer structure 800 (that is, in the X direction or the Y direction). A cross-sectional view of the structure 800 at a desired plane position can be generated as an analysis image finally obtained. However, if the multilayer structure 800 is sufficiently smaller than the plane range that can be imaged by the optical microscope apparatus 201 in the plane size, such as several mm square or several hundred μm square, for example, the optical microscope apparatus 201 is configured in this way. There is no need to move along the surface of the body 800.

このため、走査制御装置203による制御下で、駆動装置204により光学顕微鏡装置201が一定方向(即ち、深度方向)に連続的又は断続的或いは間欠的に走査されつつ、光学顕微鏡装置201による画像取得が順次行われ、距離と相関関係にある数量軸上で所定間隔或いは一定間隔で並ぶ複数の画像が取得される。即ち、各深度の光学界面図が取得される。そして、このように取得された画像或いは画像データが、画像メモリ202に走査線に対応付けられて、即ち各深度に対応付けられて逐次に蓄えられる。 For this reason, the image acquisition by the optical microscope apparatus 201 is performed while the optical microscope apparatus 201 is continuously or intermittently or intermittently scanned in a certain direction (that is, the depth direction) by the driving apparatus 204 under the control of the scanning control apparatus 203. Are sequentially performed, and a plurality of images arranged at predetermined or constant intervals on the quantity axis correlated with the distance are acquired. That is, an optical interface diagram at each depth is acquired. Then, thus obtained image or image data, in association with the scanning line in the image memory 202, i.e., Ru stored sequentially in association with each depth.

ここで実施形態における差分や差分統計値の演算について、図を参照して説明を加える。ここに図は、距離と相関関係にある数量軸上で所定間隔をおいて並ぶ複数の断面画像における、一方向或いは座標軸、及び画素の配列を図式的に示す概念図である。 Here, the calculation of the difference and differential statistical value in the present embodiment, adding explained with reference to FIG. FIG. 2 is a conceptual diagram schematically showing the arrangement of one direction or coordinate axes and pixels in a plurality of cross-sectional images arranged at predetermined intervals on the quantity axis correlated with the distance .

において、光学顕微鏡装置201の対物レンズ600は、太い矢印ARの如き光源光を照射し、その反射光を受光し、参照光との干渉を利用しての光学界面図SVを取得する。この際、駆動装置204により駆動されることで、その対物レンズ600の焦点位置或いは撮像位置は、走査方向(即ち、深度方向或いはZ軸方向)に、図中細い矢印SCNで示したように順次走査され、各深度の光学界面図SV1、SV2、…、SVi、…、SVmを取得することになる。ここで、光学界面図SV1に着目すると、そのx軸に沿う方向を本発明に係る「一方向」の一例として、座標軸601を光学界面図SV1上に定義すると共にこれに直交する座標軸603を光学界面図SV1上に定義する。ここでは特に、光学界面図SV1におけるy方向の中心線の位置に、座標軸601を定義する。また、本発明に係る「距離と相関関係にある数量軸」の一例を、ここでのz軸と定義する。すると、この光学界面図SV上にある各画素Q(x、y、z1)についての差分は、この画素Q(x、y、z1)の値(例えば、色別の濃度)と一定時間ごとに矢印SCN方向にΔZだけずらして得られる画素(x、y、z2)(但し、z2=z1+Δz)の値との差となる。即ち、差分演算部111(図参照)により、このような差分が光学界面図SV1上にある座標軸603上の各画素Pについて逐次演算されることとなり、更に、差分統計値演算部112により、座標軸603上にあり且つ座標軸601上にある画素Q(x、yc,z1)についての差分統計値が、座標軸603上にある複数の画素Pの差分を用いての差分統計値として演算される。更に、このような座標軸601上にある画素Q(x、yc,z1)の差分統計値の演算を各xに対して行うことで、一枚の光学界面図SV1におけるy方向の中心線である座標軸601上の各画素Q(x、yc,z1)についての差分統計値が得られる。更に、このような演算を、複数の光学界面図SV1、SV2、…、SVi、…、SVmについて同様に行うことで、最終的には、各光学界面図SViにおけるy方向の中心線である座標軸601上の各画素Q(x、yc,z1)についての差分統計値が得られる。 In FIG. 2 , the objective lens 600 of the optical microscope apparatus 201 irradiates light source light such as a thick arrow AR, receives the reflected light, and acquires an optical interface diagram SV using interference with the reference light. At this time, by being driven by the driving device 204, the focal position or imaging position of the objective lens 600 is sequentially changed in the scanning direction (that is, the depth direction or the Z-axis direction) as indicated by the thin arrow SCN in the figure. The optical interface diagrams SV1, SV2,..., SVi,. Here, paying attention to the optical interface diagram SV1, the coordinate axis 601 is defined on the optical interface diagram SV1 while the direction along the x-axis is an example of “one direction” according to the present invention, and the coordinate axis 603 orthogonal thereto is optically defined. Define on interface diagram SV1. Here, in particular, the coordinate axis 601 is defined at the position of the center line in the y direction in the optical interface diagram SV1. In addition, an example of the “quantity axis correlated with the distance ” according to the present invention is defined as the z-axis here. Then, the difference for each pixel Q (x, y, z1) on this optical interface diagram SV is the value of this pixel Q (x, y, z1) (for example, the density for each color) and every certain time. This is a difference from the value of the pixel (x, y, z2) (z2 = z1 + Δz) obtained by shifting by ΔZ in the arrow SCN direction. That is, such a difference is sequentially calculated for each pixel P on the coordinate axis 603 on the optical interface diagram SV1 by the difference calculation unit 111 (see FIG. 1 ), and further, by the difference statistic value calculation unit 112, The difference statistical value for the pixel Q (x, yc, z1) on the coordinate axis 603 and on the coordinate axis 601 is calculated as a difference statistical value using the differences of a plurality of pixels P on the coordinate axis 603. Further, by calculating the difference statistic value of the pixel Q (x, yc, z1) on the coordinate axis 601 with respect to each x, the center line in the y direction in one optical interface diagram SV1 is obtained. A difference statistical value for each pixel Q (x, yc, z1) on the coordinate axis 601 is obtained. Further, by performing the same calculation for a plurality of optical interface diagrams SV1, SV2,..., SVi,..., SVm, the coordinate axis that is the center line in the y direction in each optical interface diagram SVi is finally obtained. A difference statistic value for each pixel Q (x, yc, z1) on 601 is obtained.

再び図1に戻り、差分統計値演算部112は、画素Q(x、yc,z1)に対する差分統計値として、座標軸603上にある複数の画素Qの差分の平均値又は最大値を演算するように構成されている。或いは、座標軸603上にある複数の画素Qの中で、差分が閾値以上となる画素の個数を、差分統計値として演算してもよい。解析用画像生成部113は、本発明に係る「解析用画像生成手段」の一例であり、差分統計値演算部112により演算された差分統計値を、座標軸601と数量軸zとで張られた面に置くことで、解析用画像を生成するように構成されている。より具体的には、座標軸601上にある各画素Q(x、yc,z1)の差分統計値を、座標軸601(言い換えれば「方向軸」)と、距離と相関関係にある数量軸とで張られる解析用画像の画素の数値とする。更に実施形態における解析用画像生成部113により生成される解析用画像について、図を参照して説明を加える。ここに図は、解析用画像を図式的に示す概念図である。 Returning to FIG. 1 again, the difference statistical value calculation unit 112 calculates the average value or the maximum value of the differences of the plurality of pixels Q on the coordinate axis 603 as the difference statistical value for the pixel Q (x, yc, z1). It is configured. Alternatively, the number of pixels having a difference equal to or greater than a threshold value among a plurality of pixels Q on the coordinate axis 603 may be calculated as a difference statistical value. The analysis image generation unit 113 is an example of the “analysis image generation unit” according to the present invention, and the difference statistical value calculated by the difference statistical value calculation unit 112 is stretched between the coordinate axis 601 and the quantity axis z. It is configured to generate an image for analysis by placing it on the surface. More specifically, the difference statistical value of each pixel Q (x, yc, z1) on the coordinate axis 601 is stretched between the coordinate axis 601 (in other words, the “direction axis”) and the quantity axis that is correlated with the distance. The numerical value of the pixel of the analysis image to be obtained. Furthermore the analysis image generated by the analysis image generating unit 113 in this embodiment is added with reference to FIG. FIG. 3 is a conceptual diagram schematically showing the analysis image.

において、解析用画像STMは、図に示したy方向の中心線である座標軸601のところにyの値が固定されており、xの値及びzの値をパラメータとする、一枚の解析用画像STM、即ち多層構造体800のy方向の中央断面である。ここでは、図においてy方向に沿って配列された複数の画素についての差分が、座標軸601上の画素Q(x、yc,z)に対する差分統計値を演算するために専ら用いられているので、画素Q(x、yc,z)における信号成分が相対的に強められる結果となっている。尚、図中、変化状態パターンPATを粗いドット状で示しているが、実際の変化状態パターンPATは、解析用画像STMの全体に対して、ドットが識別できない程度に細いか、又は或いはドット状ではなく連続的或いはアナログ的なパターンであってもよい。再び図1に戻り、パターン解析部114は、本発明に係る「パターン解析手段」の一例であり、解析用画像生成部113により生成された解析用画像DTMを、パターン解析し、その解析結果を所定フォーマットの電子データとして生成するように構成されている。表示装置116は、例えばLCD(液晶表示装置)、CRT(カソードレイチューブ)等からなり、パターン解析部114によるパターン解析結果たる電子データを、所定フォーマットで表示する。プリンタ117は、例えばレーザプリンタ、インクジェットプリンタ等からなり、パターン解析部114によるパターン解析結果たる電子データを、所定フォーマットで印刷する。記憶装置118は、例えばハードディスク装置、光ディスク装置等からなり、パターン解析部114によるパターン解析結果たる電子データを、所定フォーマットで記憶するように構成されている。制御部200cは、以上の如き機能を有する、差分演算部111、差分統計値演算部112、解析用画像生成部113、及びパターン解析部114をハードウエア的に備えていてもよい。或いは、好ましくはCPU、メモリ等を備えたコンピュータをこれら各部として機能させるコンピュータプログラムが格納されたCD−ROM、DVD−ROM等の記録媒体からの該コンピュータプログラムのインストールや、或いはインターネット等経由のダウンロードによるインストールなどによって、これら各部がコンピュータ内に論理的に構築されてもよい。 In FIG. 3 , the analysis image STM has one y value fixed at the coordinate axis 601 that is the center line in the y direction shown in FIG. 2 , and the x value and the z value are used as parameters. 3 is an analysis image STM of the multilayer structure 800 in the y direction. Here, the difference for a plurality of pixels arranged in the y direction in FIG. 2 is exclusively used to calculate the difference statistical value for the pixel Q (x, yc, z) on the coordinate axis 601. As a result, the signal component in the pixel Q (x, yc, z) is relatively strengthened. In FIG. 3 , the change state pattern PAT is shown as a rough dot shape. However, the actual change state pattern PAT is so thin that the dots cannot be identified with respect to the entire analysis image STM, or the dots It may be a continuous or analog pattern instead of a shape. Returning to FIG. 1 again, the pattern analysis unit 114 is an example of the “pattern analysis unit” according to the present invention. The pattern analysis unit 114 performs pattern analysis on the analysis image DTM generated by the analysis image generation unit 113, and displays the analysis result. It is configured to generate electronic data in a predetermined format. The display device 116 includes, for example, an LCD (liquid crystal display device), a CRT (cathode ray tube), and the like, and displays electronic data as a pattern analysis result by the pattern analysis unit 114 in a predetermined format. The printer 117 is composed of, for example, a laser printer, an ink jet printer, or the like, and prints electronic data as a pattern analysis result by the pattern analysis unit 114 in a predetermined format. The storage device 118 includes, for example, a hard disk device, an optical disk device, and the like, and is configured to store electronic data as a pattern analysis result by the pattern analysis unit 114 in a predetermined format. The control unit 200c may include a difference calculation unit 111, a difference statistical value calculation unit 112, an analysis image generation unit 113, and a pattern analysis unit 114 that have the functions as described above in hardware. Alternatively, installation of the computer program from a recording medium such as a CD-ROM or DVD-ROM storing a computer program that preferably causes a computer having a CPU, memory, etc. to function as each of these units, or download via the Internet, etc. These units may be logically constructed in the computer by installation according to the above.

尚、図及び図に示したように、差分統計値が演算される画素Qを、y方向の中心線上に固定された座標軸601上の画素Qにのみ限定する(その結果として、座標軸601に対応する一枚の解析用画像STMのみが最終的に得られる)必要はない。即ち、差分統計値が演算される画素Qを、y軸に沿って所定間隔で配列された複数の座標軸601上の画素Qとしてもよい(その結果として、複数の座標軸601に対応する複数枚の解析用画像STM(y)が最終的に得られることになる)。 As shown in FIGS. 2 and 3 , the pixel Q on which the difference statistical value is calculated is limited to only the pixel Q on the coordinate axis 601 fixed on the center line in the y direction (as a result, the coordinate axis 601 Only one analysis image STM corresponding to is finally obtained). That is, the pixel Q on which the difference statistic value is calculated may be the pixel Q on the plurality of coordinate axes 601 arranged at predetermined intervals along the y-axis (as a result, a plurality of pixels corresponding to the plurality of coordinate axes 601 may be obtained. An analysis image STM (y) is finally obtained).

例えば図に示すように、図の場合と同様に差分を演算した後に、光学界面図SV1上にある座標軸603上の各画素Qについて、その上下において座標軸603上で幅604(但し、光学界面図のy方向の長さより短い幅)内にある複数の画素Qの差分を用いて、夫々演算してもよい。即ち、所定間隔で或いは画素単位で、座標軸603上に並ぶ複数の座標Qについての差分統計値を、自らを中心に幅604内に位置する他の複数の画素の差分を用いて演算してもよい。このような演算を、座標軸601に沿って配列された複数の座標軸603について行い、更に、これを複数の光学界面図SVについて行えば、例えば、図に示したように、変化状態パターンPATを画像として夫々有する複数の解析用画像STM(y)を生成できる。このように図及び図の場合と異なり、図及び図の場合には、中心線付近についてのみならず、所望のy座標における複数の解析用画像STM(y)が得られる。尚、図及び図は、図及び図と夫々同趣旨の概念図である。 For example, as shown in FIG. 4 , after calculating the difference in the same manner as in FIG. 2 , each pixel Q on the coordinate axis 603 on the optical interface diagram SV1 has a width 604 (but optical You may calculate each using the difference of the some pixel Q in the width | variety shorter than the length of the y direction of an interface diagram. That is, the difference statistic value for a plurality of coordinates Q arranged on the coordinate axis 603 at a predetermined interval or in units of pixels may be calculated using the difference between a plurality of other pixels located within the width 604 around itself. Good. Such operation is performed for a plurality of coordinate axes 603 that are arranged along a coordinate axis 601, further, if this is done for a plurality of optical interface view SV, for example, as shown in FIG. 5, the change state pattern PAT A plurality of analysis images STM (y) each possessed as an image can be generated. In this way, unlike the cases of FIGS. 2 and 3, in the case of FIGS. 4 and 5, a plurality of analysis images STM (y) at a desired y coordinate are obtained not only in the vicinity of the center line. Incidentally, FIGS. 4 and 5, Ru conceptual diagram der in FIGS. 2 and 3 and respectively the same concept.

ここで図を参照して、解析用画像生成部113により生成される解析用画像について、具体例を挙げて説明を加える。図(a)は、本実施形態により生成された解析用画像STMを示す平面図であり、図(b)は、比較例における同趣旨の平面図である。 Here, with reference to FIG. 6 , the analysis image generated by the analysis image generation unit 113 will be described with a specific example. 6 (a) is a plan view showing an analysis image STM generated by the present embodiment, FIG. 6 (b) is a plan view of the control apparatus in the comparative example.

(a)に示すように、解析用画像STM(y)中では、層701〜706について、各層の配置や、特に層704が薄くなっている層703と層705との間の層間ギャップGPについても、高い精度で、その層厚が計測可能とされている。これは主に、差分統計値演算部112によって差分統計値を演算する際に画像データにおけるランダム性が高いノイズ成分を弱めることにより、達成されるものと考察される。 As shown in FIG. 6 (a), an interlayer gap between in the analysis image STM (y) is the layer 701 to 706, each arrangement or, in particular the layer 703 and the layer 705 is a layer 704 is thinner For GP, the layer thickness can be measured with high accuracy. This is considered to be achieved mainly by weakening a highly random noise component in the image data when the difference statistic value calculation unit 112 calculates the difference statistic value.

(b)に示すように、本実施形態の構成から差分統計値を演算する処理を除去して、差分をそのまま使って解析用画像を生成した比較例によれば、層701〜706について、各層の配置が明確ではなく、特に層704が薄くなっている領域では、不明確さが顕著であり、層間ギャップGPについても、高精度での層厚計測が不可能である。これは主に、差分統計値演算部112によって差分統計値を演算する際に画像データにおけるランダム性が高いノイズ成分を弱めることができていないためと考察される。 As shown in FIG. 6 (b), the process of calculating the differential statistical values from the configuration of the present embodiment is removed, according to the comparative example that generated analysis image uses exactly the difference, the layer 701 to 706 The arrangement of each layer is not clear, and particularly in the region where the layer 704 is thin, the ambiguity is remarkable, and the interlayer gap GP cannot be measured with high accuracy. This is considered to be because noise components with high randomness in the image data cannot be weakened mainly when the difference statistic value calculation unit 112 calculates the difference statistic value.

以上のように実施形態によれば、差分統計値演算部112によって差分統計値を演算する際に、画像データにおけるランダム性が高いノイズ成分を弱めることができるので、解析用画像上では、より高精度で、画像の変化状態を解析可能となる。また、微小ボイドや微小異物が分布していると想定される透明積層フィルムに対して本実施形態を適用し、この際、差分統計値として前述の「最大値」又は「閾値以上の画素の個数」を用いることにより、その深さ方向の分布状態が解析可能となる。 As described above, according to the present embodiment, when the difference statistic value is calculated by the difference statistic value calculation unit 112, a noise component having high randomness in the image data can be weakened. The change state of the image can be analyzed with high accuracy. In addition, the present embodiment is applied to a transparent laminated film in which minute voids and minute foreign matter are assumed to be distributed. At this time, as the difference statistical value, the above-mentioned “maximum value” or “number of pixels equal to or greater than the threshold value” is used. The distribution state in the depth direction can be analyzed.

実施例
次に以上のように構成された実施形態を適用した実施例について説明する。
< Example >
Next, examples of applying the embodiment configured as described above will be described.

前述の実施形態を、層断面計測システムに適用した実施例について、図及び図を参照して説明する。ここに図は、本実施例のシステムのブロック図であり、図は、本実施例のシステムにより生成される解析用画像である、x−z層断面及びy−z層断面である。 The embodiments described above, the embodiment applied to the layer cross-section measurement system will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a block diagram of the system of the present embodiment, and FIG. 8 is an xz layer section and a yz layer section, which are analysis images generated by the system of the present embodiment.

において、層断面計測システム40は、透明多層構造体サンプル43を評価対象とするものであり、光学顕微鏡装置41と、光学顕微鏡装置41の焦点位置或いは撮像位置を透明多層構造体サンプル43の表面に垂直な走査方向に、相対的に順次移動させる駆動装置44と、計測及び制御用のコンピュータ45とを備えて構成される。 In FIG. 7 , the layer cross-section measurement system 40 is intended to evaluate the transparent multilayer structure sample 43, and the optical microscope apparatus 41 and the focal position or imaging position of the optical microscope apparatus 41 are set to the transparent multilayer structure sample 43. A driving device 44 that sequentially moves in a scanning direction perpendicular to the surface and a computer 45 for measurement and control are provided.

このように構成されているので、光学顕微鏡装置41の撮像位置を、透明多層構造体サンプル43に対して、その表面の法線方向或いは深さ方向に順次に走査させることにより、或いは必要に応じて、更にその表面に沿って順次に走査させることにより、透明多層構造体サンプル43の連続的な顕微鏡像が、光学顕微鏡装置41で観測可能となる。ここで撮像される連続的な画像は、時系列でZ軸を変化させて取得されるので、透明多層構造体サンプル43の各深度における光学界面画像を表すことになる。この際、前述の差分演算部、差分統計値演算部、解析用画像生成部、及び走査制御部として機能するコンピュータ45によって、取り込まれた画像の差分の絶対値を算出し、更に差分統計値を算出することで、図(a)に例示する如き、横軸が原画像のX方向の座標であり且つ縦軸が原画像のZ方向の座標である、解析用画像と、図(b)に例示する如き、横軸が原画像のY方向の座標であり且つ縦軸が原画像のZ方向の座標である、解析用画像を作成する。これらの解析用図面上では、積層状態に変化がない箇所、即ち反射界面が存在しない箇所は、基本的に何らのパターンも描かれることの無い平素な箇所或いは領域となり、積層状態に変化がある箇所、即ち反射界面が存在する箇所には、積層パターンが現れることになる。 Since it is configured in this way, the imaging position of the optical microscope device 41 is sequentially scanned in the normal direction or depth direction of the surface of the transparent multilayer structure sample 43, or as necessary. Further, by sequentially scanning along the surface, a continuous microscope image of the transparent multilayer structure sample 43 can be observed by the optical microscope device 41. Since the continuous images captured here are acquired by changing the Z axis in time series, the optical interface images at each depth of the transparent multilayer structure sample 43 are represented. At this time, the computer 45 functioning as the difference calculation unit, the difference statistical value calculation unit, the analysis image generation unit, and the scanning control unit described above calculates the absolute value of the difference between the captured images, and further calculates the difference statistical value. by calculating, such illustrated in FIG. 8 (a), and the horizontal axis is the X direction coordinate of the original image and the vertical axis represents the Z direction coordinate of the original image, and the analysis image, FIG. 8 (b 2), an analysis image is created in which the horizontal axis is the coordinate in the Y direction of the original image and the vertical axis is the coordinate in the Z direction of the original image. In these analysis drawings, the portion where the lamination state does not change, that is, the portion where the reflective interface does not exist is basically a flat portion or region where no pattern is drawn, and there is a change in the lamination state. A laminated pattern appears at a place, that is, a place where a reflective interface exists.

本実施例によれば、差分統計値を用いて生成された解析用画像により、ミクロンオーダといった非常に薄い層の位置や層厚、層間ギャップ或いは空隙の位置や厚みなどを、高い精度で計測できる。   According to the present embodiment, it is possible to measure the position and thickness of a very thin layer such as a micron order, the position and thickness of an interlayer gap or void, etc. with high accuracy by using the analysis image generated using the difference statistics. .

尚、本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨、或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う動状態数値化システム及び方法、並びにコンピュータプログラムもまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the spirit or idea of the invention that can be read from the claims and the entire specification. A state digitizing system and method, and a computer program are also included in the technical scope of the present invention.

本発明の実施形態に係る層断面計測システムのブロック図である。It is a block diagram of a layer section measuring system concerning an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態の、数量軸上で並ぶ複数の断面画像における、座標軸及び画素の配列の一例を図式的に示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows typically an example of the arrangement | positioning of a coordinate axis and a pixel in the some cross-sectional image arranged on a quantity axis of embodiment of this invention . 本発明の実施形態における解析用画像の一例を図式的に示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows typically an example of the image for an analysis in embodiment of this invention . 本発明の実施形態の、数量軸上で並ぶ複数の断面画像における、座標軸及び画素の配列の他の例を図式的に示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows typically the other example of the arrangement | positioning of a coordinate axis and a pixel in the some cross-sectional image arranged on a quantity axis of embodiment of this invention . 本発明の実施形態における解析用画像の他の例を図式的に示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the other example of the image for analysis in embodiment of this invention typically. 図6(a)は、本実施形態により生成された解析用画像を示す平面図であり、図6(b)は、比較例における同趣旨の平面図である。FIG. 6A is a plan view showing an analysis image generated according to the present embodiment , and FIG. 6B is a plan view having the same concept in a comparative example . 本発明の実施例のシステムのブロック図である。It is a block diagram of the system of the Example of this invention . 本発明の実施例のシステムにより生成される解析用画像である、x−z層断面及びy−z層断面である。 It is the xz layer cross section and yz layer cross section which are the images for analysis produced | generated by the system of the Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

0…層断面計測システム、00…層断面計測システム、01…光学顕微鏡装置、00c…制御部、02…画像メモリ、203…走査制御装置、204…駆動装置、111…差分演算部、112…差分統計値演算部、113…解析用画像生成部、114…パターン解析部、800…多層構造体 4 0 ... PBN cut measurement system, 2 00 ... PBN cut measurement system, 2 01 ... optical microscope apparatus, 2 00C ... control unit, 2 02 ... image memory, 203 ... scan controller, 204 ... driving apparatus, 111 ... differential operation , 112... Statistical difference calculation unit, 113... Image generation unit for analysis, 114... Pattern analysis unit , 800.

Claims (5)

積層体の表面に交わる方向に設定された走査線上における距離と相関関係にある数量軸上で所定間隔をおいて並ぶ少なくとも二枚の画像の差分を、画素単位で演算する差分演算手段と、
前記画像上における少なくとも一方向に交わる配列をなす複数の画素についての、前記演算された差分の平均値、前記演算された差分の最大値及び前記演算された差分が閾値以上となる画素の個数のうち少なくとも一つである、差分統計値を、前記一方向に沿った座標軸上の各点に対応付けて演算する差分統計値演算手段と、
該演算された差分統計値を、前記座標軸と前記数量軸とで張られた面に置くことで、解析用画像を生成する解析用画像生成手段と
を備えることを特徴とする層断面計測システム。
A difference calculation means for calculating a difference between at least two images arranged at a predetermined interval on a quantity axis correlated with a distance on a scanning line set in a direction intersecting the surface of the laminate, in units of pixels;
The average value of the calculated difference, the maximum value of the calculated difference, and the number of pixels for which the calculated difference is equal to or greater than a threshold value for a plurality of pixels forming an array intersecting in at least one direction on the image. Differential statistical value calculation means for calculating a differential statistical value corresponding to each point on the coordinate axis along the one direction, which is at least one of them,
A layer cross-section measurement system comprising: an analysis image generation unit configured to generate an analysis image by placing the calculated difference statistical value on a surface stretched between the coordinate axis and the quantity axis.
前記生成された解析用画像を、パターン解析するパターン解析手段を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の層断面計測システム。   The layer cross-sectional measurement system according to claim 1, further comprising pattern analysis means for performing pattern analysis on the generated analysis image. 前記走査線上に配列された複数の測定点で前記積層体内からの可視光を含む電磁波を受信することで、複数の画像を生成する撮像手段を更に備え、
前記差分演算手段は、前記複数の画像に含まれる前記少なくとも二枚の画像の差分を演算する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の層断面計測システム。
It further comprises imaging means for generating a plurality of images by receiving electromagnetic waves including visible light from the laminated body at a plurality of measurement points arranged on the scanning line,
The layer cross-sectional measurement system according to claim 1, wherein the difference calculation unit calculates a difference between the at least two images included in the plurality of images.
積層体の表面に交わる方向に設定された走査線上における距離と相関関係にある数量軸上で所定間隔をおいて並ぶ少なくとも二枚の画像の差分を、画素単位で演算する差分演算工程と、
前記画像上における少なくとも一方向に交わる配列をなす複数の画素についての、前記演算された差分の平均値、前記演算された差分の最大値及び前記演算された差分が閾値以上となる画素の個数のうち少なくとも一つである、差分統計値を、前記一方向に沿った座標軸上の各点に対応付けて演算する差分統計値演算工程と、
該演算された差分統計値を、前記座標軸と前記数量軸とで張られた面に置くことで、解析用画像を生成する解析用画像生成工程と
を備えることを特徴とする層断面計測方法。
A difference calculation step of calculating a difference between at least two images arranged at predetermined intervals on a quantity axis correlated with a distance on a scanning line set in a direction intersecting the surface of the laminate, in units of pixels;
The average value of the calculated difference, the maximum value of the calculated difference, and the number of pixels for which the calculated difference is equal to or greater than a threshold value for a plurality of pixels forming an array intersecting in at least one direction on the image. A difference statistic value calculating step of calculating a difference statistic value corresponding to each point on the coordinate axis along the one direction, which is at least one of them,
An analysis image generating step of generating an analysis image by placing the calculated difference statistical value on a surface stretched between the coordinate axis and the quantity axis.
コンピュータを、請求項1又は2に記載の層断面計測システムとして機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。 A computer program for causing a computer to function as the layer cross-section measurement system according to claim 1 or 2 .
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