JPH06103168B2 - 微小寸法測定方法 - Google Patents
微小寸法測定方法Info
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- JPH06103168B2 JPH06103168B2 JP24629589A JP24629589A JPH06103168B2 JP H06103168 B2 JPH06103168 B2 JP H06103168B2 JP 24629589 A JP24629589 A JP 24629589A JP 24629589 A JP24629589 A JP 24629589A JP H06103168 B2 JPH06103168 B2 JP H06103168B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は，光学顕微鏡とTVカメラ等のイメージセンサを
利用して，磁気ヘッドのギャップ幅,ICウェハの線幅等
の微小寸法を非接触で測定する微小寸法測定方法に関す
るものである。
利用して，磁気ヘッドのギャップ幅,ICウェハの線幅等
の微小寸法を非接触で測定する微小寸法測定方法に関す
るものである。
基本的な寸法測定装置の構成（例えば，特開昭59−1766
05号公報に記載）としては，第２図に示すように，光学
顕微鏡５で投影された被写体（被測定物）７の空間像を
TVカメラ８で撮像し，寸法測定演算処理装置９で所望部
分の寸法を電気的に測定し,TVモニタ10に被測定物７の
画像と寸法測定値を表示するものがある。
05号公報に記載）としては，第２図に示すように，光学
顕微鏡５で投影された被写体（被測定物）７の空間像を
TVカメラ８で撮像し，寸法測定演算処理装置９で所望部
分の寸法を電気的に測定し,TVモニタ10に被測定物７の
画像と寸法測定値を表示するものがある。
ここで，第３図に示すようにTVカメラ８の撮像した被測
定物７のモニタ画像７′における１水平走査線li上の輝
度分布は，走査線liに対応する映像信号をＮ分解した各
画素位置とそれぞれの輝度により，輝度一画素特性が得
られる。この特性より，寸法を求めるが，従来の処理方
法としては，第３図において輝度分布における最大輝度
レベル２を100％とし，最小輝度レベル３を０％とし,50
％の輝度レベル４に相当するａ番目の位置の画素とｂ番
目の位置の画素間の位置差Nabを求め、この位置差Nab
に、この時の顕微鏡５の測定倍率とTVカメラ８から被測
定物７までの被写体距離により決まる予め求めていた係
数ｋを乗じて、対応する被測定物７の寸法値Ｘを求めて
いた。
定物７のモニタ画像７′における１水平走査線li上の輝
度分布は，走査線liに対応する映像信号をＮ分解した各
画素位置とそれぞれの輝度により，輝度一画素特性が得
られる。この特性より，寸法を求めるが，従来の処理方
法としては，第３図において輝度分布における最大輝度
レベル２を100％とし，最小輝度レベル３を０％とし,50
％の輝度レベル４に相当するａ番目の位置の画素とｂ番
目の位置の画素間の位置差Nabを求め、この位置差Nab
に、この時の顕微鏡５の測定倍率とTVカメラ８から被測
定物７までの被写体距離により決まる予め求めていた係
数ｋを乗じて、対応する被測定物７の寸法値Ｘを求めて
いた。
Ｘ＝ｋ・Nab なお，本発明におけるa,bの部分を，ここでは被測定物
７の輪郭と呼ぶ。また，ここでは被測定物７が磁気ヘッ
ドのギャップ部の場合を示している。
７の輪郭と呼ぶ。また，ここでは被測定物７が磁気ヘッ
ドのギャップ部の場合を示している。
従来の方法において，被測定物の実寸法が光学顕微鏡の
分解能αよりも小さい時に，測定不可能となる。
分解能αよりも小さい時に，測定不可能となる。
上記のように，顕微鏡の分解能は上式のように表わされ
るが，現状の光学顕微鏡では，λ＝0.55μm,NA＝0.9で
あり、α＝0.3μｍが寸法測定の限界である。
るが，現状の光学顕微鏡では，λ＝0.55μm,NA＝0.9で
あり、α＝0.3μｍが寸法測定の限界である。
すなわち,TVカメラ８で撮像した１水平走査線liに対応
する映像信号の輝度分布は，第４図のように，分解能α
以上の実寸法の被測定物画像７′の場合は、最小輝度レ
ベル３′が所定の一定値となるが，分解能α以下の実寸
法の被測定物画像７″,7は，実寸法が小さくなるにつ
れて，図のように最小輝度レベル３″,3が高くなる。
これは光の干渉により明るい部分の信号が混ざるためで
ある。このような場合に，画像の輪郭から輪郭までの画
素位置差に基づいて被測定物の測定方法を算出したの
で，第４図に示すように，それぞれの位置差Ｎ″ab,N
abに差は認められなくなり，第５図に示す如く，実寸法
と測定値の間に差を生ずる結果となる。
する映像信号の輝度分布は，第４図のように，分解能α
以上の実寸法の被測定物画像７′の場合は、最小輝度レ
ベル３′が所定の一定値となるが，分解能α以下の実寸
法の被測定物画像７″,7は，実寸法が小さくなるにつ
れて，図のように最小輝度レベル３″,3が高くなる。
これは光の干渉により明るい部分の信号が混ざるためで
ある。このような場合に，画像の輪郭から輪郭までの画
素位置差に基づいて被測定物の測定方法を算出したの
で，第４図に示すように，それぞれの位置差Ｎ″ab,N
abに差は認められなくなり，第５図に示す如く，実寸法
と測定値の間に差を生ずる結果となる。
本発明は，これらの欠点を除去し，α以下の被測定物に
対しても，寸法測定ができるようにすることを目的とし
ている。
対しても，寸法測定ができるようにすることを目的とし
ている。
本発明は，上記の目的を達成るため、被測定物画像の輪
郭間の位置差の情報だけに基づいて，寸法測定をするの
ではなく，被測定物の実寸法と該被測定物の対応画像の
輝度レベル情報との比例関数関係に着目し，これを被測
定物の寸法測定の１要素に加えた構成としたものであ
る。
郭間の位置差の情報だけに基づいて，寸法測定をするの
ではなく，被測定物の実寸法と該被測定物の対応画像の
輝度レベル情報との比例関数関係に着目し，これを被測
定物の寸法測定の１要素に加えた構成としたものであ
る。
その結果，顕微鏡の分解能α以上の寸法測定では，被測
定物画像の輪郭間の位置差に基づいて寸法測定を行ない
分解能α以下の寸法測定では，画像の輝度情報に基づい
て寸法測定を行なうため，分解能α以下の寸法測定が正
確にできる。
定物画像の輪郭間の位置差に基づいて寸法測定を行ない
分解能α以下の寸法測定では，画像の輝度情報に基づい
て寸法測定を行なうため，分解能α以下の寸法測定が正
確にできる。
以下，本発明を一実施例によって説明する。第１図は，
第２図に示すTVカメラ８で被測定物７を撮像し，寸法測
定をする１走査線に対応する映像信号を適宜，寸法測定
演算処理装置９に取込み,A/Dコンバータでその輝度レベ
ルをデジタル化し，これを一連の記憶素子に画素単位で
記憶させたときの各画素位置における輝度レベル特性を
示したものである。ここで，記憶素子上の画素番地をＯ
〜Ｎ番地、ｉ番地の輝度レベルをViとする。そして記憶
された輝度レベルの最大値２を100％レベル、最小値３
を０％レベルとし、スレッシュホールドレベル４の値Ｔ
Ｌを、例えば50％レベルに定め、このスレッシュホール
ドレベル４と同じ輝度レベルの画素a,bの番地を求め
る。そして、画素a,b間の全ての番地の輝度レベル（ス
レッシュホールドレベルからの輝度差ＴＬ−Vi）を加算
し、画素a,b間の輝度レベルViの積分値Ｓを次式により
得る。
第２図に示すTVカメラ８で被測定物７を撮像し，寸法測
定をする１走査線に対応する映像信号を適宜，寸法測定
演算処理装置９に取込み,A/Dコンバータでその輝度レベ
ルをデジタル化し，これを一連の記憶素子に画素単位で
記憶させたときの各画素位置における輝度レベル特性を
示したものである。ここで，記憶素子上の画素番地をＯ
〜Ｎ番地、ｉ番地の輝度レベルをViとする。そして記憶
された輝度レベルの最大値２を100％レベル、最小値３
を０％レベルとし、スレッシュホールドレベル４の値Ｔ
Ｌを、例えば50％レベルに定め、このスレッシュホール
ドレベル４と同じ輝度レベルの画素a,bの番地を求め
る。そして、画素a,b間の全ての番地の輝度レベル（ス
レッシュホールドレベルからの輝度差ＴＬ−Vi）を加算
し、画素a,b間の輝度レベルViの積分値Ｓを次式により
得る。
ここで，この積分値Ｓは，第４図にも示す如く，被測定
物７の実寸法と密接な比例関係があることが実測の結
果，明らかとなった。そこで，このＳに顕微鏡５の光学
倍率等によって決まる，あらかじめ算出した係数ｋを乗
じて，被測定物７の測定寸法値Ｘを次の如くして得る。
物７の実寸法と密接な比例関係があることが実測の結
果，明らかとなった。そこで，このＳに顕微鏡５の光学
倍率等によって決まる，あらかじめ算出した係数ｋを乗
じて，被測定物７の測定寸法値Ｘを次の如くして得る。
なお，本方式は所望範囲にある輝度レベルを加算する方
式のため，照明系の自動調光により，被測定物の最大輝
度を安定させる必要がある。
式のため，照明系の自動調光により，被測定物の最大輝
度を安定させる必要がある。
このため，実際には，記憶される１走査線の映像信号の
輝度レベルの最大値２が，つねに一定になるように光源
６の光量を制御する自動調光システムを併用している。
輝度レベルの最大値２が，つねに一定になるように光源
６の光量を制御する自動調光システムを併用している。
また，この自動調光システムの誤差分に対しては，輝度
レベルの最大値ＶＰを積分値Ｓに対して除算することに
より，より正確な寸法値を得ることができる。
レベルの最大値ＶＰを積分値Ｓに対して除算することに
より，より正確な寸法値を得ることができる。
この場合の測定寸法Ｘは次式により表わされる。
以上の説明は，顕微鏡の分解能α以下の場合の寸法測定
方法であり，分解能α以上の寸法測定においては従来の
被測定物画像の輪郭間の位置差に基づく測定寸法を併用
することにより，本発明の測定寸法は，分解能α以上か
ら以下までの被測定物の寸法測定において，第５図に示
すように，従来の測定値特性17に比較して理想寸法値特
性18に，より近づいた測定値特性19となる。
方法であり，分解能α以上の寸法測定においては従来の
被測定物画像の輪郭間の位置差に基づく測定寸法を併用
することにより，本発明の測定寸法は，分解能α以上か
ら以下までの被測定物の寸法測定において，第５図に示
すように，従来の測定値特性17に比較して理想寸法値特
性18に，より近づいた測定値特性19となる。
なお，上記の説明は，測定部分の画像の輝度レベルが他
の部分より低い場合の測定について説明したが，高い場
合にも本発明が適用できることは言うまでもない。
の部分より低い場合の測定について説明したが，高い場
合にも本発明が適用できることは言うまでもない。
以上説明した如く，本発明によれば，被測定物の実寸法
が顕微鏡の分解能αよりも小さい時にも，実寸法値に近
い高精度の寸法測定が可能である。
が顕微鏡の分解能αよりも小さい時にも，実寸法値に近
い高精度の寸法測定が可能である。
第１図は本発明の演算処理方法を説明するための輝度−
画素特性図，第２図は基本的な寸法測定装置全体のブロ
ック図，第３図は被測定物画像とその映像信号の輝度分
布の関係を示す図，第４図は種々の寸法の被測定物画像
とそれぞれの映像信号の輝度分布の関係を示す図，第５
図は実寸法と測定値の特性図である。 1:輝度−画素特性曲線,2:最大輝度レベル,3:最小輝度レ
ベル,4:スレッシュホールドレベル,5:顕微鏡,6:光源,7:
被測定物,8:TVカメラ,9:演算処理装置,10:TVモニタ。
画素特性図，第２図は基本的な寸法測定装置全体のブロ
ック図，第３図は被測定物画像とその映像信号の輝度分
布の関係を示す図，第４図は種々の寸法の被測定物画像
とそれぞれの映像信号の輝度分布の関係を示す図，第５
図は実寸法と測定値の特性図である。 1:輝度−画素特性曲線,2:最大輝度レベル,3:最小輝度レ
ベル,4:スレッシュホールドレベル,5:顕微鏡,6:光源,7:
被測定物,8:TVカメラ,9:演算処理装置,10:TVモニタ。
Claims (1)
- 【請求項１】光学顕微鏡とイメージセンサを用いて，被
測定物を撮像し，得られた映像信号から所定の輝度レベ
ルに一致する２点の信号位置を抽出し，この２点間の位
置差情報に基づき上記被測定物の寸法を算出測定する装
置において，上記２点間の位置情報と該２点間に含まれ
る映像信号の輝度レベルの積分値に基づき，上記被測定
物の寸法を算出することを特徴とする微小寸法測定方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24629589A JPH06103168B2 (ja) | 1989-09-25 | 1989-09-25 | 微小寸法測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24629589A JPH06103168B2 (ja) | 1989-09-25 | 1989-09-25 | 微小寸法測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03110404A JPH03110404A (ja) | 1991-05-10 |
| JPH06103168B2 true JPH06103168B2 (ja) | 1994-12-14 |
Family
ID=17146429
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24629589A Expired - Fee Related JPH06103168B2 (ja) | 1989-09-25 | 1989-09-25 | 微小寸法測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06103168B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002131019A (ja) * | 2000-10-26 | 2002-05-09 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 徴小寸法測定方法 |
| JP2007113925A (ja) * | 2005-10-18 | 2007-05-10 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 被測定線状体の外径測定方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100694320B1 (ko) * | 2005-08-05 | 2007-03-14 | 한국원자력연구소 | 길이 측정장치 및 방법 |
-
1989
- 1989-09-25 JP JP24629589A patent/JPH06103168B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002131019A (ja) * | 2000-10-26 | 2002-05-09 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 徴小寸法測定方法 |
| JP2007113925A (ja) * | 2005-10-18 | 2007-05-10 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 被測定線状体の外径測定方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03110404A (ja) | 1991-05-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |