JPH07248453A - 観察画像の位置調整装置 - Google Patents
観察画像の位置調整装置Info
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- JPH07248453A JPH07248453A JP3962894A JP3962894A JPH07248453A JP H07248453 A JPH07248453 A JP H07248453A JP 3962894 A JP3962894 A JP 3962894A JP 3962894 A JP3962894 A JP 3962894A JP H07248453 A JPH07248453 A JP H07248453A
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Abstract
性良く観察画像の寸法測定に適した状態に補正すること
を目的とする。 【構成】光学系を介して取込まれた被検体像Sを撮像す
る撮像手段15と、撮像手段15により撮像された被検
体像Sと基準方向とを比較して前記被検体像Sの基準方
向に対する傾きを検出する傾き検出手段4と、傾き検出
手段4で検出した傾き量に基づいて被検体像を回転調節
する補正手段7とを具備したことを特徴とする。
Description
を画像処理機能を使って測定する寸法測定装置に適用可
能な装置に係り、さらに詳しくは顕微鏡の光学系等を介
して形成された観察画像の表示状態を調節する観察画像
の位置調整装置に関する。
像をテレビモニタ上に表示し、操作者が指定する観察画
像上の測定区間にある画素数及びその時の観察倍率から
観察画像上の測定区間の寸法を測定する寸法測定装置が
ある。
体チップの形成パターンのパターン幅等を測定する場
合、テレビモニタ上に表示されている被検体の測定区間
が画面に対して水平又は垂直な状態となるように、ステ
ージ又は治具を使用して半導体チップを操作する。その
後、テレビモニタ上に画面の水平方向または垂直方向と
平行にされた測定区間の両端座標が入力されると、その
座標入力された測定区間の両端間にある画素数が検出さ
れる。
うに画面に表示された観察画像から寸法測定を行う方式
では、測定区間と画面水平方向又は垂直方向との平行度
を操作者の主観的な判断に頼っているため、非常に再現
性が悪く、また画面に対し測定区間の平行度が低く、測
定精度を低下させる要因となっていた。
測定を行う場合、画像の水平方向と垂直方向とを別々の
機構で走査するため、水平方向画素と垂直方向画素とで
は1画素当たりの長さが異なってくる可能性がある。ま
た、一方向に限って見た場合にも実際の長さと、画面上
での長さとがリニアな関係にならない場合がある。この
ような状況下で画面に対して斜めの区間を測定しようと
すると著しく精度が低下する可能性がある。
れたもので、テレビモニタ上に表示される観察画像を操
作者の判断に頼ることなく、正確且つ迅速、さらに再現
性良く観察画像の寸法測定に適した状態に補正すること
ができ、高精度の寸法測定を短時間で効率良く行うこと
のできる観察画像の位置調整装置を提供することを目的
とする。
成するために、次のような手段を講じた。請求項1に対
応する観察画像の位置調整装置は、所定の光学系にて形
成された被検体像を入力する画像入力手段と、前記画像
入力手段により取込まれた被検体像を表示する画像表示
手段と、前記画像表示手段により表示された被検体像と
基準方向とを比較して前記被検体像の基準方向に対する
傾きを検出する傾き検出手段と、前記傾き検出手段で検
出した被検体像の傾きに基づいて前記被検体像の傾きを
補正する補正手段とを具備する構成とした。
置は、光学系を介して撮像した被検体像を画面上に表示
し、前記画面上で指示された前記被検体像上の測定区間
の寸法を、当該測定区間の両端間に存在する画素数に基
づいて算出する寸法測定装置に備えられ、前記画面の画
素配列方向と平行な基準方向に対する前記被検体像の傾
きを検出する傾き検出手段と、前記傾き検出手段で検出
された被検体像の傾きに応じて前記被検体像の傾きを補
正する補正手段とを具備する構成とした。
置は、上記構成のものにおいて、前記補正手段を、前記
被検体を光ビームで2次元走査する走査機構と、前記走
査機構を前記被検体像の傾き応じて制御する走査制御手
段とから構成した。
置は、上記構成のものにおいて、前記補正手段を、前記
被検体側または前記光学系側のいずれか一方を光軸を中
心に回転させる回転機構と、前記回転機構を前記被検体
像の傾き応じて制御する回転制御手段とから構成した。
のような作用を奏する。請求項1に対応する観察画像の
位置調整装置では、所定の光学系にて形成された被検体
像が画像入力手段より取込まれ画像表示手段によって表
示される。一方、傾き検出手段により被検体像と基準方
向とが比較されて被検体像の基準方向に対する傾きが検
出され、補正手段がその検出した傾きに基づいて被検体
像の傾きを補正する。従って、電気的に検出された被検
体像の傾きに応じて自動的に被検体像の傾きが補正され
るので、操作者の主観的な判断に頼ることなく、被検体
像上の測定区間を表示画面に対して水平または垂直な状
態に位置調整できる。
置では、光学系を介して撮像された被検体像が画面上に
表示されると共に、画面上において任意に指示された被
検体像上の測定区間の寸法が当該測定区間の両端間に存
在する画素数に基づいて算出される。一方、画面上に表
示された被検体像の測定区間と、同画面の画素配列方向
と平行な基準方向とが傾き検出手段で比較されて基準方
向に対する被検体像の傾きが検出される。補正手段では
傾き検出手段で検出された被検体像の傾きに応じて被検
体像の傾きを補正する。
置では、上記したようにして被検体の傾きが検出される
と、走査制御手段により被検体像の傾き応じて走査機構
が制御される。従って、走査機構による被検体の操作方
向を被検体像の傾き応じて補正できるものとなる。
置では、上記したようにして被検体の傾きが検出される
と、回転制御手段により被検体像の傾き応じて回転機構
が制御される。従って、回転機構による被検体像の回転
量が被検体像の傾き応じて補正できるものとなる。
1には、本発明の第1実施例に係る観察画像の位置調整
装置の全体構成が示されている。なお、本実施例は、被
検体上の特定区間の測定を顕微鏡による観察画像を用い
て行う場合の画像位置調整装置に関する例である。例え
ば、被検体は図4に示すように材質の差により明部10
aと斜線で示す暗部10bとを有し、その境界線が直線
部となる半導体チップのような試料を測定対象とする。
察光学系で所定倍率に拡大した被検体Sの像を顕微鏡内
に備えたカメラの撮像素子(不図示)上に結像し、該撮
像素子から出力される被検体像の画像信号を画像処理装
置2へ入力する。画像処理装置2は、画像信号を可視化
してテレビモニタ3に被検体像を表示すると共に、CP
U4からの要求に応じて被検体像の画像データをCPU
4へ送出するように動作する。CPU4は、キーボード
5及びマウス6から各種の指示入力が与えられると共
に、図3に示すフローチャートに基づいて動作し回転機
構7に対して回転指示を与える。回転機構7は顕微鏡1
に備えた上記カメラを光軸を中心として回転可能に保持
することにより補正手段を構成している。
いる。この回転機構7は筐体構造をなすユニット本体1
1を有している。ユニット本体11の天井部には所定位
置に円形の開口部が形成されている。その天井部の開口
部に回転筒12が挿入され、開口部の内壁にベアリング
13を介して回転自在に支持されている。回転筒12の
上端部外周に形成された捩子部に、カメラ14の先端部
開口の内周面が螺合されている。なお、カメラ14には
撮像素子15が内蔵されている。ユニット本体11内に
挿入された回転筒12の先端部外周にギヤ16が嵌合し
ている。
鏡の観察光学系を通過してきた被検体像を、カメラ14
内の撮像素子15へ導くための像光路17が形成されて
おり、その像光路17上に被検体像を撮像素子15上に
結像させるリレーレンズ18が配置されている。また、
ユニット本体11の底部には、CPU4から回転制御さ
れるモータ19が固定されている。モータ19の回転軸
には、回転筒12の先端部に固定したギヤ16と噛合し
ているギヤ20が固定されている。
動作について説明する。被検体Sとして図4に示す半導
体チップST が顕微鏡1のステージ上に載置されている
とすれば、半導体チップST の所定領域が顕微鏡1の観
察光学系で所定倍率まで拡大された後、カメラユニット
本体11のリレーレンズ18によりカメラ14の撮像素
子15上に結像される。撮像素子15で撮像された半導
体チップST の像は画像処理装置2に入力される。そし
て、画像処理装置2で所定の処理が施された後、テレビ
モニタ3に表示される。
ずに観察画像をテレビモニタ3に表示させた場合、例え
ば図5に示すように観察画像Mはテレビモニタ3の画面
に対し傾いてしまう可能性が高い。なお、図5では明部
10aと暗部10bとの境界線(直線部)Bがテレビモ
ニタ3の画面水平方向(以下、「X方向」と呼ぶ)に対
して傾いた状態が示されている。また、以降の説明では
テレビモニタ3の画面垂直方向をY方向と呼ぶ。
察画像Mの特定区間Dを測定する場合について図3のフ
ローチャートを参照して説明する。先ず、ステップS1
において、検出する境界線BをX方向またはY方向のい
ずれの方向と平行とするかをキーボード5からCPU4
に入力する。このような入力を受けたCPU4は観察画
像Mの中央にX方向と平行な境界検出位置指標線Lを表
示させ、この境界検出位置指標線Lをマウス6からの指
示により画面上を上下動させる。ステップS2におい
て、操作者は検出したい境界線Bの近傍に境界検出位置
指標線Lを移動させて検出位置を指示する。
画像処理装置7より境界検出位置指標線Lを含み、且つ
X方向に帯状でY方向に適当な幅を持った画像データを
読み取る。このとき読み取る領域のY方向の幅は、境界
線Bの傾き具合、境界の幅、画面の画素数等により最適
幅が異なるので、予め設定しておく必要がある。境界線
Bをできる限り長く含み、且つ他の境界を含まないよう
な幅に設定することにより精度の高い境界検出が可能と
なる。
いて、境界線Bを近似する一次式を求める。詳細手順
は、ステップS41〜S44に示す。すなわち、ステッ
プS41のノイズ除去処理において、メディアンフィル
ターによるフィルタリング処理を施し、境界線検出に悪
影響を及ぼすスパイク状のノイズを除去する。次に、ス
テップS42において、ラプラシアンフィルターを用い
たエッジ強調処理により、境界線部を高輝度、非境界部
を低輝度にするようなエッジ強調を施す。この処理によ
り境界線B上の画像データが高輝度に変化する。次に、
ステップS43における2値化処理により、予め定めた
閾値を越えた画素データを“1”、それ以外の画素デー
タを“0”に変換する。この結果、輝度の高い境界線B
は“1”となると共にその他の部分が“0”となるの
で、CPU4で境界線Bを認識可能となる。そして、最
後のステップS44において、画素データ“1”となっ
ている部分を近似する一次式を最小2乗法を用いて計算
する。以上の処理により境界線Bの検出が完了する。
ップS4で求めた一次式の傾きと基準値とを比較する。
ここで、基準値はその装置に要求される精度,顕微鏡の
解像力,画面の画素数等により異なるので、それらの条
件に応じて予め最適な値に設定しておく必要がある。
準値以内であればX方向と平行であると判断して処理を
完了する。また、一次式の傾きが基準値よりも大きけれ
ば非平行状態と判断してステップS6の処理へ移行す
る。ステップS6において、境界線BがX方向と平行に
なるように、ステップS4で求めた傾きに応じた回転指
示を回転機構7のモータ19へ送出する。
転指示に基づいてモータ19が回転する。モータ19の
回転はギヤ20及びギヤ16を介して回転筒12に回転
力として与えられる。モータ19の回転力を受けた回転
筒12はベアリング13を介して回転し、回転筒12に
固定されたカメラ14が回転筒12と共に回転する。そ
の結果、カメラ14の撮像素子15が撮像素子上に結像
されている像に対して相対的に回転し、テレビモニタ3
上に表示されている観察画像Mが所定角度回転する。そ
して、境界線BがX方向と平行になったところで回転が
停止される。
向と平行になったことが確認されたならば、次に特定区
間Dの寸法測定処理を実施する。すなわち、X方向と平
行にされた区間Dの両端を指示することにより、その測
定区間にある画素数を検出し、検出した画素数と現在の
顕微鏡の観察倍率とから実際の寸法を算出する。
3上に表示された観察画像Mの境界線Bの傾きを検出
し、その検出した傾きに応じてカメニユニット11のモ
ータ19を回転させるようにしたので、操作者の判断に
頼ることなく、正確且つ迅速に、さらに再現性良く観察
画像をその寸法測定に適した状態に補正することがで
き、高精度の寸法測定を短時間で効率良く行うことがで
きる。
境界線Bを回転させるためにカメラ14を回転させた
が、被検体Sを光軸を中心に回転させても第1実施例と
同様の効果を得ることができる。
せる回転機構を回転ステージを用いて実現した例が示さ
れいる。この回転ステージは、回転テーブルからなるメ
インステージ21と、メインステージ21の下端部を支
持する中間ステージ22とから構成されている。メイン
ステージ21の回転軸外周にはギヤ23が嵌合されてお
り、そのギヤ23に対して回転ステージモータ24の回
転軸に固定されたギヤ25が噛合している。中間ステー
ジ22はメインステージ21の下端部外周をベアリング
26を介して軸支している。中間ステージ22にはYラ
ック27が水平方向に延設されており、そのYラック2
7にY軸モータ28の回転軸に固定されたギヤ29が噛
合している。また、図6には記載されていないが、中間
ステージ22はYラックと直交する水平方向にXラック
が延設されており、そのXラックにX軸モータ30の回
転軸に固定されたギヤが噛合している。
及びX軸モータ30は、図1に示すCPU4から独立に
駆動制御する。ここで、この様な回転ステージを用いる
場合、回転ステージの回転中心と観察画像の中心が必ず
一致するとは限らない。両者の中心が一致していなけれ
ば回転ステージを回転させると、目的の境界線Bが視野
から消えてしまう。
像の中心を常に視野中心に維持しておくため、X方向と
Y方向に回転ステージ自体を移動させる。すなわち、観
察画像の中心と回転ステージの回転中心との間の距離を
CPU4に記憶させておき、ステップS4で求められる
境界線Bの傾きに応じた回転ステージの回転量と上記中
心間距離とからX方向及びY方向のステージ移動量を計
算する。
転機構7として用いれば、ステップS4で求めた境界線
Bの傾きに応じた回転量が求められたならば、その回転
量に応じた回転ステージモータ24の回転量をCPU4
から回転ステージモータ24に指示すると共に、回転ス
テージモータ24の回転量と上記中心間距離に応じてC
PU4で求めたY軸モータ28及びX軸モータ30の回
転量をCPU4からY軸モータ28及びX軸モータ30
へそれぞれ支持する。
によりメインステージ21が回転して境界線BがX方向
またはY方向と一致せしめられると共に、中間ステー2
2がY軸モータ28及びX軸モータ30からそれぞれ推
進力を受けてX方向及びY方向へそれぞれ所定量移動し
境界線Bが常に視野中心に維持されるものとなる。
る。図7は、第2実施例に係る画像位置調整装置の全体
構成を示している。なお、前述した第1実施例と同一部
分には同一符号を付している。
よって形成された被検体像上の任意の区間を寸法測定す
る装置に、本発明に係る画像位置調整装置を提供した例
である。
る。この走査型光学顕微鏡は、レーザ光源31からのレ
ーザビームをビームスプリッタ32を介して、対物レン
ズ39と共役な位置に設けられたガルバノメータミラー
33に入射する。このガルバノメータミラー33は、レ
ーザビームをY方向に走査する光偏向器として作用させ
ている。ガルバノメータミラー33で反射したレーザビ
ームは瞳伝送レンズ34,35を介して、対物レンズ3
9と共役な位置に設けられたもう一つのガルバノメータ
ミラー36に入射する。このガルバノメータミラー36
はレーザビームをX方向に走査する光偏向器として作用
する。そして、ガルバノメータミラー36で反射したレ
ーザビームを瞳投影レンズ37,結像レンズ38を通過
させて対物レンズ39の瞳に入射し、被検体S上に回折
によって制限されるレーザスポットを形成している。
ム(以下、「検出ビーム」と呼ぶ)は、再び元の伝播経
路を通ってビームスプリッタ32まで戻る。そして、ビ
ームスプリッタ32で反射された検出ビームが集光レン
ズ40で点状に集光され、この位置に配置されたピンホ
ール41を通過した検出ビームがピンホール41の後方
に配置された光検出器42で検出される。光検出器42
で検出された検出ビームは画像信号に変換されて、前述
した第1実施例と同様に画像処理装置2に入力される。
求められる境界線Bの傾きに応じてYガルバノドライバ
43及びXガルバノドライバ44に、ガルバノメータミ
ラー33,36を駆動するための駆動電圧波形を指示す
る。なお、ガルバノメータミラー33,36は図面上で
は同じ方向にレーザビームを偏向するかの如く図示され
ているが、実際にはX方向及びこれと直交するY方向に
走査している。
動作について説明する。先ず、CPU4からXガルバノ
ドライバ44に図8(b)に示す正弦波形状の駆動電圧
を指示すると共に、Yガルバノドライバ43に図8
(c)に示す階段状にステップアップする駆動電圧を指
示する。Xガルバノドライバ44に正弦波状の駆動電圧
を印加してガルバノメータミラー36でX走査し、正弦
波状の駆動電圧の直線に近似可能な区間でサンプリング
を行う。また、Yガルバノドライバ43に階段波形の駆
動電圧を印加してガルバノメータミラー33でY走査
し、駆動電圧が一定の間にサンプリングを行う。
跡45となるレーザスポットにて被検体Sが走査される
と、X,Y走査方向とテレビモニタ3の画面水平方向及
び画面垂直方向とが一致している一般的な装置では、テ
レビモニタ3上に表示される被検体像Sの観察像が、被
検体Sの走査方向に対する傾きだけ傾いた状態で表示さ
れるものとなる。
3上における被検体Sの観察画像の傾きを図3に示すフ
ローチャートに従って検出する。その検出した観察画像
の傾きに応じた駆動電圧をCPU4からYガルバノドラ
イバ43,Xガルバノドライバ44へ指示する。その時
の駆動電圧の波形を図9(b)(c)に示している。
の駆動電圧は、一定の傾きを持ってスライドする正弦波
からなり、その正弦波の傾きは上記検出した観察画像の
傾きに対応している。また、図9(c)に示すYガルバ
ノドライバ43の駆動電圧は、一定の傾きでステップア
ップする鋸歯状の波形となる駆動電圧からなり、その全
体の傾きは同様に観察画像の傾きに対応している。
ノドライバ44及びYガルバノドライバ43へ同時に与
えることにより、図9(a)に示すようにレーザスポッ
トがレンズ視野に対して斜めに走査されるものとなるの
で、レーザスポットのレンズ視野に対する角度を上記観
察画像の傾きに対応させることにより、被検体Sの境界
線Bに対して垂直に走査可能となる。
変えることにより、テレビモニタ3上に表示される観察
画像の位置調整がなされるものとなる。以上のように本
実施例によれば、走査型顕微鏡におけるXガルバノドラ
イバ44及びYガルバノドライバ43へ与える駆動電圧
を、検出した観察画像の傾きに応じて変化させるように
したので、被検体Sの注目する境界線Bをレーザスポッ
トで垂直に走査することができ、その結果、観察画像の
境界線Bをテレビモニタ3のX方向またはY方向と水平
または垂直に表示させることができる。本発明は上記実
施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲内で種々変形実施可能である。
レビモニタ上に表示される観察画像を操作者の判断に頼
ることなく、正確且つ迅速、さらに再現性良く観察画像
の寸法測定に適した状態に補正することができ、高精度
の寸法測定を短時間で効率良く行うことのできる観察画
像の位置調整装置を提供できる。
装置の構成図である。
構の構成図である。
チャートである。
界検出位置指標線Lを示す図である。
構の変形例を示す図である。
装置の構成図である。
イバの駆動電圧波形及び走査軌跡を示す図である。
イバの位置調整のための駆動電圧波形及び走査軌跡を示
す図である。
…CPU、5…キーボード、6…マウス、7…回転機
構、14…カメラ、15…撮像素子、11…カメニユニ
ット本体、12…回転筒、19…モータ、31…レーザ
光源、32…ビームスプリッタ、33,36…ガルバノ
メータミラー、34,35…瞳伝送レンズ、39…対物
レンズ、42…光検出器、43…Yガルバノドライバ、
44…Xガルバノドライバ。
Claims (4)
- 【請求項1】 所定の光学系にて形成された被検体像を
入力する画像入力手段と、前記画像入力手段により取込
まれた被検体像を表示する画像表示手段と、前記画像表
示手段により表示された被検体像と基準方向とを比較し
て前記被検体像の基準方向に対する傾きを検出する傾き
検出手段と、前記傾き検出手段で検出した被検体像の傾
きに基づいて前記被検体像の傾きを補正する補正手段と
を具備したことを特徴とする観察画像の位置調整装置。 - 【請求項2】 光学系を介して撮像した被検体像を画面
上に表示し、前記画面上で指示された前記被検体像上の
測定区間の寸法を、当該測定区間の両端間に存在する画
素数に基づいて算出する寸法測定装置に備えられ、 前記画面の画素配列方向と平行な基準方向に対する前記
被検体像の傾きを検出する傾き検出手段と、 前記傾き検出手段で検出された被検体像の傾きに応じて
前記被検体像の傾きを補正する補正手段とを具備したこ
とを特徴とする観察画像の位置調整装置。 - 【請求項3】 前記補正手段は、前記被検体を光ビーム
で2次元走査する走査機構と、前記走査機構を前記被検
体像の傾き応じて制御する走査制御手段とからなること
を特徴とする請求項2記載の観察画像の位置調整装置。 - 【請求項4】 前記補正手段は、前記被検体側または前
記光学系側のいずれか一方を光軸を中心に回転させる回
転機構と、前記回転機構を前記被検体像の傾き応じて制
御する回転制御手段とからなることを特徴とする請求項
2記載の観察画像の位置調整装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03962894A JP3450406B2 (ja) | 1994-03-10 | 1994-03-10 | 観察画像の位置調整装置及び走査型光学顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03962894A JP3450406B2 (ja) | 1994-03-10 | 1994-03-10 | 観察画像の位置調整装置及び走査型光学顕微鏡 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07248453A true JPH07248453A (ja) | 1995-09-26 |
JP3450406B2 JP3450406B2 (ja) | 2003-09-22 |
Family
ID=12558376
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP03962894A Expired - Lifetime JP3450406B2 (ja) | 1994-03-10 | 1994-03-10 | 観察画像の位置調整装置及び走査型光学顕微鏡 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3450406B2 (ja) |
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