JP4496149B2 - 寸法測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、光学顕微鏡とＴＶカメラなどのイメージセンサを使用して、ＩＣウエハの線幅などの微小寸法を非接触で測定する寸法測定装置に関し、特に、微小寸法を精度良く測定する寸法測定装置に関する。

例えば、光学顕微鏡とＴＶカメラなどのイメージセンサを使用して、ＩＣウエハの線幅などの微小寸法を非接触で測定することが行われている（例えば、特許文献１、２参照。）。
一例として、寸法測定装置では、被測定物を撮像した画像に基づいて、画素−感度特性を取得し、最大感度レベルＶＭＡＸを１００パーセント（％）とし最小感度レベルＶＭＩＮを０パーセントとした場合における５０パーセントの感度レベルをスライスレベルＳＬとして、当該スライスレベルＳＬに相当する2点の傾斜部を検出し、これら2点の画素間の位置の差から寸法を測定することが行われる。

特開平３−１１０４０４号公報 特開平７−８３６１５号公報

しかしながら、従来の寸法測定装置では、例えば、光学顕微鏡の分解能αに対して、傾斜部の幅（スロープ幅）Ｗが当該分解能αの２倍の値（つまり、２α）未満であるような場合について、寸法測定の精度が不十分であるといった不具合があった。
本発明は、このような従来の課題を解決するために為されたもので、微小寸法を精度良く測定することができる寸法測定装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る寸法測定装置では、次のような構成により、被測定物に関する寸法を測定する。
すなわち、光学顕微鏡が、前記被測定物の画像を映す。撮像手段が、 前記光学顕微鏡により映された画像を撮像する。特性取得手段が、前記撮像手段により撮像された画像に基づいて、画素位置に対する感度レベルの特性を取得する。幅測定手段が、前記特性取得手段により取得された特性に基づいて、感度レベルの最大値と最小値との中間（つまり、５０パーセント）のレベル（又は、それに近いレベル）をスライスレベルとして設定し、当該スライスレベルに相当する感度レベルを有する２つの画素位置の間の幅を測定する。記憶手段が、前記幅測定手段により測定される幅と用いるべきスライスレベルとの対応が予め行われた実験の結果に基づいて設定された情報を記憶する。寸法測定手段が、前記記憶手段に記憶された情報に基づいて、前記幅測定手段により測定された幅に対応した用いるべきスライスレベルを設定し、当該スライスレベルを用いて前記被測定物に関する寸法を測定する。

従って、例えば、５０パーセント（又は、それに近いレベル）のスライスレベルを用いて或る幅を測定したときの測定値が予め定められた値と比べて小さい場合には、予め行われた実験の結果により設定された情報に基づいて、当該測定値に対応した用いるべきスライスレベル（理想のスライスレベル）を設定して測定を行うことにより、正確な測定を行うことができる。これにより、微小寸法を精度良く測定することができる。

ここで、被測定物としては、種々なものが用いられてもよく、例えば、ＩＣウエハなどを用いることができる。
また、測定対象となる寸法としては、種々な所の寸法が用いられてもよく、例えば、ＩＣウエハの線幅や、ＩＣウエハに存在する傾斜部の幅などを用いることができる。
また、画素位置に対する感度（輝度）レベルの特性としては、例えば、画像における水平方向或いは垂直方向の特性が用いられる。
また、予め行われた実験の結果に基づく情報としては、スライスレベルを適切なレベルへ変更するための情報が用いられ、種々な情報が用いられてもよい。
また、幅測定手段では、必ずしも中間（５０パーセント）のレベルに相当するスライスレベルばかりでなく、それに近いレベルに相当するスライスレベルが用いられてもよく、例えば、実用上で有効であれば、厳密に中間のレベルに同一でなくとも多少のずれがあってもよい。
また、例えば、或る幅を測定する際にその左側の位置と右側の位置をそれぞれ測定するような場合には、左側の位置と右側の位置とで、同一のスライスレベルが用いられてもよく、或いは、異なるスライスレベルが用いられてもよい。

以上説明したように、本発明に係る寸法測定装置によると、光学顕微鏡により映された被測定物の画像を撮像し、画素位置に対する感度レベルの特性に基づいて、感度レベルの最大値と最小値との中間のレベル（又は、それに近いレベル）をスライスレベルとして、当該スライスレベルに相当する感度レベルを有する２つの画素位置の間の幅を測定し、予め行われた実験の結果に基づく幅とスライスレベルとの対応に基づいて、測定された幅に対応したスライスレベルを用いて被測定物に関する寸法を測定するようにしたため、当該寸法を精度良く測定することができる。

本発明に係る実施例を図面を参照して説明する。
図１には、本発明の一実施例に係る寸法測定装置の構成例を示してある。
本例の寸法測定装置は、落射照明部１と、光学顕微鏡２と、ＴＶカメラ３と、寸法測定演算処理装置４と、ＴＶモニタ５を備えている。
また、本例の寸法測定装置には、被写体となる試料に相当するＩＣウエハなどの被測定物１１が設置される。

本例の寸法測定装置により行われる測定処理の一例を示す。
落射照明部１により被測定物１１に対して光を照射し、光学顕微鏡２により投影された被測定物１１の空間像をＴＶカメラ３により撮像し、撮像された画像（映像）に基づいて寸法測定演算処理装置４により所望部分の寸法を電気的に測定し、ＴＶモニタ５により被測定物１１の画像と寸法測定値を表示する。

光学顕微鏡２で落射照明を被測定物１１に投影すると、被測定物１１の平らな部分で反射した光がＴＶカメラ３に多く入り、被測定物１１の傾斜（スロープ）部で反射した光はＴＶカメラ３に入らないことで、これに応じた画像が取得される。
図２（ａ）には、被測定物１１を側面方向から見た一例を示してある。本例の被測定物１１は、平らな下地２２の上にほぼ平らな上地２１を形成して構成されており、上地２１の縁の部分は傾斜していて傾斜部を構成している。本例では、被測定物１１が２層膜である場合を示してあり、上地２１の横方向（左右方向）の寸法を測定する。
図２（ａ）に示される被測定物１１の上方から落射照明が当てられ、下地２２の平らな面ではその反射率Ｄで光が反射され、上地２１の平らな面部分ではその反射率Ｕで光が反射され、上地２１の傾斜部では光が斜め方向に反射される。そして、図２（ａ）に示される被測定物１１の上方から、光学顕微鏡２を介してＴＶカメラ３により画像が撮像される。

図２（ｂ）には、図２（ａ）に示される被測定物１１を撮像した場合に形成されるモニタ画像３１の一例を示してある。このモニタ画像３１では、平らな面については反射光が撮像されて例えば白く（明るく）見え、傾斜部については反射光が撮像されずに例えば黒く（暗く）見える。
また、図２（ｂ）には、画面内に、ｉ（ｉは任意の数値）番目の水平走査線Ｌｉを示してある。
ＴＶカメラ３により撮像された被測定物１１のモニタ画像３１において、或る１つの水平走査線Ｌｉ上の感度分布として、当該水平走査線Ｌｉに対応する水平方向の画像信号（映像信号）を複数であるＮ個に分解することで、水平方向の各画素位置と当該各画素位置における感度（輝度）とを対応付けた特性（画素−感度特性）が得られる。

図２（ｃ）には、図２（ｂ）に示されるモニタ画像３１について水平走査線Ｌｉ上の画素−感度特性の一例を示してある。横軸は画素の位置を示しており、縦軸は感度を示している。本例の画素−感度特性では、傾斜部以外に対応する画素位置では感度が大きく、傾斜部に対応する画素位置では感度が小さく減衰ピークが現れている。本例では、このような画素−感度特性に基づいて寸法を測定する。

まず、一般的な寸法測定処理について説明する。
図２（ｃ）に示される感度分布（画素−感度特性）において、最大の感度レベルＶＭＡＸと最小の感度レベルＶＭＩＮを検出し、最大感度レベルＶＭＡＸを１００パーセント（％）として最小感度レベルＶＭＩＮを０パーセントとした場合における５０パーセント（つまり、中間）の感度レベルをスライスレベルＳＬとする。次いで、測定された感度がスライスレベルＳＬに相当する２点の画素の位置として、最も左側にあるａ番目の画素位置と最も右側にあるｂ番目の画素位置を検出し、これら２つの画素位置の間の位置の差Ｎａｂを求める。
そして、この位置差Ｎａｂに、測定時における光学顕微鏡２の測定倍率とＴＶカメラ３から被測定物１１までの距離（被写体距離）により決まる予め求められた係数ｋを乗じて、当該乗算の結果を対応する被測定物１１の寸法値Ｘとして求める。つまり、Ｘ＝ｋ×Ｎａｂとなる。なお、係数ｋの値は、例えば、予め寸法測定演算処理装置４のメモリなどに記憶されて設定される、或いは、測定時などに寸法測定演算処理装置４により算出される。

ここで、本例では、画素位置ａ及び画素位置ｂの部分を被測定物１１の下地輪郭と言う。
また、下地輪郭間の位置差Ｎａｂだけでは、被測定物１１の測定対象の実寸法が光学顕微鏡２の分解能α近辺にあるときには真の値からずれる。光の波長をλとし、光学顕微鏡２の対物のレンズの開口数をＮＡとすると、分解能αは、α＝λ／（２×ＮＡ）と表される。
代表的な光学顕微鏡の一例では、λ＝０．５５μｍ、ＮＡ＝０．９であり、α＝０．３μｍが寸法測定の限界である。

次に、本例の寸法測定処理の例を説明する。
図４〜図９には、α＝０．５５μｍである場合におけるシミュレーションによる実験結果の例として、被測定物１１の傾斜部の幅（スロープ幅）Ｗ、下地２２の反射率Ｄ、上地２１の反射率Ｕと分解能αの関係を示してある。
本例では、図２（ｄ）に示されるように、画素位置ｂの側の傾斜部についての実験結果を示してあり、スロープ幅Ｗなどに関して測定値と理想値（実際の値）とを比較している。

図４（ａ）〜（ｅ）には、Ｗ＝１．１μｍである場合を示してある。また、図４では、（ａ）Ｕ＝１、Ｄ＝１の場合、（ｂ）Ｕ＝０．２５、Ｄ＝１の場合、（ｃ）Ｕ＝０．５、Ｄ＝１の場合、（ｄ）Ｕ＝１、Ｄ＝０．５の場合、（ｅ）Ｕ＝１、Ｄ＝０．２５の場合を示してある。
図５（ａ）〜（ｅ）には、Ｗ＝０．７５μｍである場合を示してある。また、図５では、（ａ）Ｕ＝１、Ｄ＝１の場合、（ｂ）Ｕ＝０．２５、Ｄ＝１の場合、（ｃ）Ｕ＝０．５、Ｄ＝１の場合、（ｄ）Ｕ＝１、Ｄ＝０．５の場合、（ｅ）Ｕ＝１、Ｄ＝０．２５の場合を示してある。

図６（ａ）〜（ｅ）には、Ｗ＝０．６μｍである場合を示してある。また、図６では、（ａ）Ｕ＝１、Ｄ＝１の場合、（ｂ）Ｕ＝０．２５、Ｄ＝１の場合、（ｃ）Ｕ＝０．５、Ｄ＝１の場合、（ｄ）Ｕ＝１、Ｄ＝０．５の場合、（ｅ）Ｕ＝１、Ｄ＝０．２５の場合を示してある。
図７（ａ）〜（ｅ）には、Ｗ＝０．３５μｍである場合を示してある。また、図７では、（ａ）Ｕ＝１、Ｄ＝１の場合、（ｂ）Ｕ＝０．２５、Ｄ＝１の場合、（ｃ）Ｕ＝０．５、Ｄ＝１の場合、（ｄ）Ｕ＝１、Ｄ＝０．５の場合、（ｅ）Ｕ＝１、Ｄ＝０．２５の場合を示してある。

図８（ａ）〜（ｇ）には、Ｗ＝０．２５μｍである場合を示してある。また、図８では、（ａ）Ｕ＝１、Ｄ＝１の場合、（ｂ）Ｕ＝０．２５、Ｄ＝１の場合、（ｃ）Ｕ＝０．５、Ｄ＝１の場合、（ｄ）Ｕ＝０．８、Ｄ＝１の場合、（ｅ）Ｕ＝１、Ｄ＝０．８の場合、（ｆ）Ｕ＝１、Ｄ＝０．５の場合、（ｇ）Ｕ＝１、Ｄ＝０．２５の場合を示してある。
図９（ａ）〜（ｄ）には、Ｗ＝０．１５μｍである場合を示してある。また、図９では、（ａ）Ｕ＝１、Ｄ＝１の場合、（ｂ）Ｕ＝０．８、Ｄ＝１の場合、（ｃ）Ｕ＝０．９、Ｄ＝１の場合、（ｄ）Ｕ＝１、Ｄ＝０．９の場合を示してある。

図４〜図９に示されるそれぞれの表では、スロープ幅Ｗ、下地２２の反射率Ｄ、上地２１の反射率Ｕの組み合わせに対応して、左側（本例では、図２（ｄ）に示される上地２１の側）と右側（本例では、図２（ｄ）に示される下地２２の側）のそれぞれについて最大感度レベルＶＭＡＸを１００パーセントとして最小感度レベルＶＭＩＮを０パーセントとした場合における５０パーセントの感度レベルと、この５０パーセントの感度レベルをスライスレベルＳＬとした場合に傾斜部における左側と右側のそれぞれについて測定される画素位置に対応した位置（本例では、単位はμｍ）及びそれから求められるスロープ幅と、左側と右側のそれぞれについての理想の位置及びそのスロープ幅と、左側の位置と右側の位置及びスロープ幅のそれぞれについて測定値と理想値との差と、これに基づいて決定される左側と右側のそれぞれについての理想的なスライスレベルを示してある。

具体的な一例として、図４（ａ）では、Ｗ＝１．１μｍ、Ｕ＝１、Ｄ＝１である場合について、５０パーセントの感度レベルが左側（図２（ｄ）に示される上地２１の側）も右側（図２（ｄ）に示される下地２２の側）も５０であり、５０パーセントの感度レベルをスライスレベルとしたときに当該スライスレベルに一致する傾斜部における左側の位置の測定値が−０．０２５μｍであり右側の位置の測定値が１．０７５μｍでありそのスロープ幅が１．１μｍであり、左側の位置の理想値が−０．０２５μｍであり右側の位置の理想値が１．０７５μｍでありそのスロープ幅の理想値が１．１μｍであり、測定値と理想値との差が左側の位置についても右側の位置についてもスロープ幅についても０μｍであり、理想のスライスレベルが左側についても右側についても５０パーセントであることが示されている。

具体的な他の一例として、図５（ａ）では、Ｗ＝０．７５μｍ、Ｕ＝１、Ｄ＝１である場合について、５０パーセントの感度レベルが左側も右側も５２．５１であり、５０パーセントの感度レベルをスライスレベルとしたときに当該スライスレベルに一致する傾斜部における左側の位置の測定値が−０．０３７μｍであり右側の位置の測定値が０．７３７μｍでありそのスロープ幅が０．７７４４２６μｍであり、左側の位置の理想値が−０．０２５μｍであり右側の位置の理想値が０．７２５μｍでありそのスロープ幅の理想値が０．７５μｍであり、測定値と理想値との差に関して左側の位置についての差が−０．０１２μｍであり右側の位置についての差が０．０１２μｍでありそのスロープ幅についての差が０．０２４μｍであり、理想のスライスレベルが左側についても右側についても４７パーセントであることが示されている。
また、他のそれぞれの表についても、同様に読み取れる。

ここで、図４（ａ）〜（ｅ）に示されるように、下地２２の反射率Ｄや上地２１の反射率Ｕを種々に変えても、Ｗ＝１．１μｍ＝２αである場合のシミュレーションでは、５０パーセントの感度レベルに相当するスライスレベルＳＬを用いた場合の測定位置と理想の位置とが合致している。このため、光学顕微鏡２の分解能αに対して２α以上のスロープ幅Ｗを有する傾斜部を持つ被測定物１１の寸法測定では、５０パーセントの感度レベルに相当するスライスレベルＳＬを用いて、被測定物１１の画像中に存在する下地輪郭部を検出して、寸法測定を行うことにより、精度良く寸法を測定することができる。

これに対して、図５〜図９に示されるように、Ｗ＝０．７５μｍ、Ｗ＝０．６μｍ、Ｗ＝０．３５μｍ、Ｗ＝０．２５μｍ、Ｗ＝０．１５μｍである場合には、５０パーセントの感度レベルに相当するスライスレベルＳＬを用いた場合の測定位置と理想の位置とがずれている。
そこで、本例では、このような実験により得られた情報を寸法測定装置に記憶しておき、この情報に基づいて測定に用いるスライスレベルを変更することにより、精度の良い寸法測定を実現する。

図３には、スライスレベル変更用のテーブルの内容の一例を示してある。本例では、このテーブルの情報が予め寸法測定演算処理装置４が有するメモリに設定されて記憶されている。
本例のテーブルでは、図４〜図９に示されるような実験結果に基づいて、５０パーセントの感度レベルに相当するスライスレベルＳＬを用いた場合に測定されたスロープ幅の測定値と、左側と右側のそれぞれについて測定位置と理想位置との差と、実際のスロープ幅Ｗと、上地２１の反射率Ｕと、下地２２の反射率Ｄと、左側についての理想のスライスレベルＳＬ１及び右側についての理想のスライスレベルＳＬ２と、を対応付ける情報を格納している。なお、本例では、数値としては、近似値を用いているところもあるが、例えば、実験値とテーブル値とは同一であってもよく、或いは、実験値から得られた近似値などがテーブル値として用いられてもよい。

本例の寸法測定演算処理装置４により行われる寸法測定処理の手順の一例を示す。
まず、５０パーセントの感度レベルに相当するスライスレベルＳＬを用いて、当該スライスレベルＳＬに一致する位置として、傾斜部における左側の位置と右側の位置を測定する。
なお、傾斜部としては、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示される２つの傾斜部（左側の傾斜部と、右側の傾斜部）のそれぞれについて測定する。ここでは、図２（ｄ）に示される右側の傾斜部について測定する場合を示すが、左側の傾斜部についても同様な測定を行う。

５０パーセントのスライスレベルＳＬでの測定の結果、スロープ幅として０．７７μｍ（或いは、それに近い値）が得られた場合には、例えば左側（本例では、上地２１の側）と右側（本例では、下地２２の側）の感度を比較することで、上地２１の反射率Ｕと下地２２の反射率Ｄとを比較する。
この比較の結果、Ｕ＝Ｄであるときには、４７パーセントの感度レベルに相当する左側のスライスレベルＳＬ１及び４７パーセントの感度レベルに相当する右側のスライスレベルＳＬ２を用いて測定する。これにより、傾斜部における左側の位置や右側の位置を正確に測定することができ、実際のスロープ幅である０．７５μｍ（＝１．３６α）という寸法を測定することが可能である。

一方、前記比較の結果、Ｕ＝Ｄではないときには、スライスレベル変更用テーブルの内容に基づいて、Ｕ及びＤの組み合わせに対応する理想の左側のスライスレベルＳＬ１及び理想の右側のスライスレベルＳＬ２を読み取って、これらのスライスレベルＳＬ１、ＳＬ２を用いて測定する。これにより、左側のスライスレベルＳＬ１を用いて傾斜部における左側の位置を正確に測定することができるとともに、右側のスライスレベルＳＬ２を用いて傾斜部における右側の位置を正確に測定することができ、実際のスロープ幅である０．７５μｍ（＝１．３６α）という寸法を測定することが可能である。

同様に、５０パーセントのスライスレベルＳＬでの測定の結果、スロープ幅として０．６７μｍ（或いは、それに近い値）が得られた場合であり、Ｕ＝Ｄであるときには、４３パーセントの感度レベルに相当する左側のスライスレベルＳＬ１及び４３パーセントの感度レベルに相当する右側のスライスレベルＳＬ２を用いて測定することにより、傾斜部における左側の位置や右側の位置を正確に測定することができ、実際のスロープ幅である０．６μｍ（＝１．０９α）という寸法を測定することが可能である。また、Ｕ＝Ｄではないときには、スライスレベル変更用テーブルの内容に基づいて、理想の左側のスライスレベルＳＬ１及び理想の右側のスライスレベルＳＬ２を用いて測定する。

同様に、５０パーセントのスライスレベルＳＬでの測定の結果、スロープ幅として０．５２μｍ（或いは、それに近い値）が得られた場合であり、Ｕ＝Ｄであるときには、２７パーセントの感度レベルに相当する左側のスライスレベルＳＬ１及び２７パーセントの感度レベルに相当する右側のスライスレベルＳＬ２を用いて測定することにより、傾斜部における左側の位置や右側の位置を正確に測定することができ、実際のスロープ幅である０．３５μｍ（＝０．６３α）という寸法を測定することが可能である。また、Ｕ＝Ｄではないときには、スライスレベル変更用テーブルの内容に基づいて、理想の左側のスライスレベルＳＬ１及び理想の右側のスライスレベルＳＬ２を用いて測定する。

同様に、５０パーセントのスライスレベルＳＬでの測定の結果、スロープ幅として０．４９μｍ（或いは、それに近い値）が得られた場合であり、Ｕ＝Ｄであるときには、１４パーセントの感度レベルに相当する左側のスライスレベルＳＬ１及び１４パーセントの感度レベルに相当する右側のスライスレベルＳＬ２を用いて測定することにより、傾斜部における左側の位置や右側の位置を正確に測定することができ、実際のスロープ幅である０．２５μｍ（＝０．４５α）という寸法を測定することが可能である。また、Ｕ＝Ｄではないときには、スライスレベル変更用テーブルの内容に基づいて、理想の左側のスライスレベルＳＬ１及び理想の右側のスライスレベルＳＬ２を用いて測定する。

同様に、５０パーセントのスライスレベルＳＬでの測定の結果、スロープ幅として０．４７μｍ（或いは、それに近い値）が得られた場合であり、Ｕ＝Ｄであるときには、７パーセントの感度レベルに相当する左側のスライスレベルＳＬ１及び７パーセントの感度レベルに相当する右側のスライスレベルＳＬ２を用いて測定することにより、傾斜部における左側の位置や右側の位置を正確に測定することができ、実際のスロープ幅である０．１５μｍ（＝０．２７α）という寸法を測定することが可能である。

例えば、Ｕ＝Ｄである場合については、５０パーセントのスライスレベルＳＬで下地輪郭部を測定して０．７７μｍ（＝１．４α）程度であれば左右について４７パーセントのスライスレベルＳＬ１、ＳＬ２で下地輪郭部を測定し直すことで、正しい値である０．７５μｍ（＝１．３６α）を検出することができる。また、１．１μｍ（＝２α）と０．７７μｍ（＝１．４α）との間の寸法については、例えば、１．１μｍである場合における理想のスライスレベルと０．７７μｍである場合における理想のスライスレベルに基づいて、均等などの配分で得られるスライスレベル（例えば、直線補間などにより得られるスライスレベル）を決定し、このスライスレベルを用いて測定し直すことで、正しい値を検出することができる。

また、Ｕ＝Ｄである場合については、５０パーセントのスライスレベルＳＬで下地輪郭部を測定して０．６６μｍ（＝１．２α）程度であれば左右について４３パーセントのスライスレベルＳＬ１、ＳＬ２で下地輪郭部を測定し直すことで、正しい値である０．６μｍ（＝１．０９α）を検出することができる。また、０．７７μｍ（＝１．４α）と０．６６μｍ（＝１．２α）との間の寸法については、例えば、０．７７μｍである場合における理想のスライスレベルと０．６６μｍである場合における理想のスライスレベルに基づいて、均等などの配分で得られるスライスレベルを決定し、このスライスレベルを用いて測定し直すことで、正しい値を検出することができる。

それより小さい測定結果についても、上記と同様である。
なお、例えば、０．５２μｍや０．４９μｍについて正確に特定することができないような場合には、大幅な誤差になるので、光学顕微鏡２の分解能αまでが限界であるとする。
光学顕微鏡２の分解能αは、使用波長λを短くすることや、対物レンズの開口数ＮＡを大きくすることにより、小さくすることができる。例えば、現状において市販で入手することが可能な光学顕微鏡では、使用波長λ＝０．２４８μｍ、ＮＡ＝０．９であり、分解能α＝｛０．２４８／（２×０．９）｝＝０．１３μｍとなる。この場合、α＝０．１３μｍまでの、傾斜部を正しく測定することが可能である。

そして、上記のようにして、傾斜部における左側の位置や右側の位置やスロープ幅Ｗを正しく測定することが可能となり、これにより、線幅の寸法を正しく測定することができる。本例では、この線幅は、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示されるような一方の傾斜部と他方の傾斜部との間の距離（本例では、位置差Ｎａｂに相当する長さ）に相当する。
なお、被測定物１１に関して測定する対象となる寸法としては、種々な所の寸法が用いられてもよく、また、その寸法を求める方法としても種々な方法が用いられてもよく、例えば、それぞれの傾斜部における左側の位置や右側の位置やスロープ幅Ｗのうちの一部又は全部に基づいて寸法を求めるようなことが可能である。

以上のように、本例の寸法測定装置では、予め行われた実験の結果に基づく値を用いて作成されたスライスレベル変更用のテーブルを記憶しておき、当該テーブルに基づいて、５０パーセントのスライスレベルを用いて測定した結果に応じて適切なスライスレベルへ変更して、変更したスライスレベルを用いて測定を行う。
従って、例えば、光の分解能α近辺の測定値についても絶対値に近い値を検出することが可能であり、また、予め設定されたテーブルに基づいて処理が行われることから、高速に測定処理を行うことが可能である。

また、本例の寸法測定装置では、光学顕微鏡２とＴＶカメラ３などのイメージセンサを用いて被測定物１１を撮像し、得られた画像信号（映像信号）から所定の感度（輝度）レベルに一致する２点の信号位置を抽出し、これら２点間の位置差の情報に基づいて被測定物１１の寸法を算出測定するに際して、例えば、これら２点間の位置情報とこれら２点間に含まれる画像信号の感度（輝度）レベルの積分値に基づいて、被測定物１１の寸法を算出するようなことも可能である（例えば、特許文献１、２参照。）。

なお、本例の寸法測定装置では、ＴＶカメラ３の機能により撮像手段が構成されており、寸法測定演算処理装置４の機能により特性取得手段や幅測定手段や記憶手段や寸法測定手段が構成されている。また、本例では、スライスレベル変更用のテーブルの情報により、５０パーセントのスライスレベルを用いて測定される幅と理想のスライスレベルとを対応付ける情報が構成されている。

ここで、本発明に係る寸法測定装置などの構成としては、必ずしも以上に示したものに限られず、種々な構成が用いられてもよい。また、本発明は、例えば、本発明に係る処理を実行する方法或いは方式や、このような方法や方式を実現するためのプログラムや当該プログラムを記録する記録媒体などとして提供することも可能であり、また、種々な装置やシステムとして提供することも可能である。
また、本発明の適用分野としては、必ずしも以上に示したものに限られず、本発明は、種々な分野に適用することが可能なものである。
また、本発明に係る寸法測定装置などにおいて行われる各種の処理としては、例えばプロセッサやメモリ等を備えたハードウエア資源においてプロセッサがＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）に格納された制御プログラムを実行することにより制御される構成が用いられてもよく、また、例えば当該処理を実行するための各機能手段が独立したハードウエア回路として構成されてもよい。
また、本発明は上記の制御プログラムを格納したフロッピー（登録商標）ディスクやＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）−ＲＯＭ等のコンピュータにより読み取り可能な記録媒体や当該プログラム（自体）として把握することもでき、当該制御プログラムを当該記録媒体からコンピュータに入力してプロセッサに実行させることにより、本発明に係る処理を遂行させることができる。

本発明の一実施例に係る寸法測定装置の構成例を示す図である。 （ａ）〜（ｄ）は寸法測定処理の例を説明するための図である。 スライスレベル変更用テーブルの内容の一例を示す図である。 （ａ）〜（ｅ）は実験結果の例を示す図である。 （ａ）〜（ｅ）は実験結果の例を示す図である。 （ａ）〜（ｅ）は実験結果の例を示す図である。 （ａ）〜（ｅ）は実験結果の例を示す図である。 （ａ）〜（ｇ）は実験結果の例を示す図である。 （ａ）〜（ｄ）は実験結果の例を示す図である。

符号の説明

１・・落射照明部、 ２・・光学顕微鏡、 ３・・ＴＶカメラ、 ４・・寸法測定演算処理装置、 ５・・ＴＶモニタ、 １１・・被測定物、 ２１・・上地、 ２２・・下地、 ３１・・モニタ画像、

Claims (1)

1. 平らな下地の上にほぼ平らな上地を形成して構成された被測定物の前記上地の線幅寸法を測定する寸法測定装置において、
   前記被測定物に対して上方から光を照射する照明と、
   前記照明により光を照射された前記被測定物の画像を映す光学顕微鏡と、
   前記光学顕微鏡により映された画像を上方から撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段により撮像された画像に基づいて各画素位置に対する輝度レベルの特性を取得する特性取得手段と、
   前記特性取得手段により取得された特性に基づいて輝度レベルの最大値と最小値との中間の輝度レベル又はそれに近い輝度レベルをスライスレベルとして設定し、当該スライスレベルに相当する輝度レベルを有する２つの画素位置の間のスロープ幅を測定する幅測定手段と、
   予め行われた実験の結果に基づいて、前記幅測定手段により測定された前記スロープ幅と、前記上地の反射率と、前記下地の反射率と、理想のスライスレベルとを対応付けた情報を記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶された前記情報に基づいて、前記幅測定手段により測定された前記スロープ幅及び前記輝度レベルに基づく前記上地の反射率と前記下地の反射率との比較結果に対応する前記理想のスライスレベルを用いて前記被測定物に関する線幅寸法を測定する寸法測定手段と、
   を備えたことを特徴とする寸法測定装置。

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