パターン寸法測定装置、方法及びプログラム
【課題】与えられたパターンの所定の部分の寸法を測定する際の精度の向上を図り得る構成を提供することを目的とする。
【解決手段】与えられたパターンを構成する点群から所定の演算によって近似線を求める近似線取得手段と、前記近似線から所定の演算によって基準点を求める基準点取得手段と、前記基準点から所定の演算によって測長位置を求める測長位置取得手段と、前記測長位置で前記パターンの所定の部分の寸法を測定する寸法測定手段とよりなる構成である。
【解決手段】与えられたパターンを構成する点群から所定の演算によって近似線を求める近似線取得手段と、前記近似線から所定の演算によって基準点を求める基準点取得手段と、前記基準点から所定の演算によって測長位置を求める測長位置取得手段と、前記測長位置で前記パターンの所定の部分の寸法を測定する寸法測定手段とよりなる構成である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はパターン寸法測定装置、方法及びプログラムに係り、特に与えられたパターンの所定の部分の寸法を測定するためのパターン寸法測定装置、方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
測長用走査型電子顕微鏡、いわゆるＣＤ−ＳＥＭは、半導体ウエハ内の定められた箇所を撮像し、同箇所を測長する機能を有し、半導体装置、ハードディスク装置の記録・再生ヘッドの製造工程等において広く使用されている。
【０００３】
この装置の一般的な手法は以下の通りである。
【０００４】
まず、半導体ウエハ上で撮像すべき座標と、基準となるいわゆる教師画像と、同半導体ウエハの当該撮像に係る画像における測長位置と、エッジ検出アルゴリズムとを計測レシピとして予め登録しておく。
【０００５】
次に、当該半導体ウエハが載置されたステージを粗動することにより、撮像位置を、同半導体ウエハ上の定められた座標まで移動する。そして撮像により得られた走査情報と前記予め登録しておいた教師画像とをテンプレートマッチングにより比較することにより、当該測長に係る画像範囲を決定する。
【０００６】
最後に、そのようにして決定された画像範囲が映し出された画面に対し、予め定められた位置の走査情報を用いて当該画像に含まれるエッジを検出する。そして検出されたエッジ間の距離を測定、すなわち測長する。測長には、画像を画面に映し出すための圧縮処理が施される前の走査情報が用いられるため、一般にその測長精度は高い。
【０００７】
また、走査型電子顕微鏡などで撮像されて画像情報となったものを対象とする場合に高精度で測長するための技術が特許文献１に開示されている。
【０００８】
特許文献１に開示された技術では、走査顕微鏡などを介した撮像により得られた顕微鏡画像において、当該画像に含まれるパターンの辺を全て直線で近似することにより、そのパターン形状を特定する。そして当該直線間の交点から割り出された特定点などの２点間の距離を算出することによって前記パターンの特定の箇所を測長する。
【０００９】
走査型電子顕微鏡などの画像では一般にそこに含まれるパターンの角が鈍って撮像される傾向にあるが、前記の特許文献１の方法によれば測定者の主観による測定点の指定という作業を排除できるため、測長ばらつきを低減することが可能とされている。
【００１０】
しかしながら前記ＣＤ−ＳＥＭによる測長では、測長位置の位置決め精度はテンプレートマッチングの精度に依存する。ここで一般に特徴の少ないパターンが測長対象である場合、テンプレートマッチングの精度低下が生じやすく、もって測長位置の位置決め精度が低下する可能性がある。
【００１１】
又顕微鏡画像に含まれるパターンにおいて全く特徴のない部分、例えば、後の製造工程で加工される予定の部分を測長するような場合、特許文献１の開示技術によってパターン形状を特定する方法では、測長位置を精度良く決定することは必ずしも容易ではないものと考えられる。
【特許文献１】特開２００２−３５０１２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、上記ＣＤ−ＳＥＭ、電子顕微鏡等によって得られた顕微鏡画像に含まれるパターン中の特定の部分を測長する場合に、同特定の部分を精度良く決定し、もって同部分の測長精度を効果的に向上可能な構成を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明では、与えられたパターンを構成する点群から近似線を求め、前記近似線から基準点を求め、前記基準点から測長位置を求めるようにした。
【００１４】
その結果測長位置を高精度に得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば比較的簡易な方法で高精度に測長位置を決定可能なため、上記ＣＤ−ＳＥＭ等で得られた画像を用いて製造品を検査するような場合に高精度且つ高速に検査作業を実施可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下本発明の実施例の構成につき、図とともに詳細に説明する。
【００１７】
本発明の実施例は走査型電子顕微鏡、ＣＣＤカメラ等によって得られた顕微鏡画像に対し高精度に計測位置を決定する機能を有する画像測長装置である。
【００１８】
すなわち本発明の実施例による画像測長装置は、前記顕微鏡画像中のパターンの辺を近似して得られる基準線から測長の基準となる点を得る機能を有する。その結果測長位置の位置決め精度を効果的に向上可能である。
【００１９】
後述の本発明の実施例１による画像測長装置は顕微鏡画像中の予め決められた位置で当該画像に含まれるパターンの寸法を測定、すなわち測長するための装置であり、同パターンの輪郭を構成する各辺部をなす点群を検出し、前記点群からパターンの輪郭を構成する各辺部の近似線を求め、同近似線、或いは同近似線の一又は複数の交点から基準点を求め、前記基準点から測長位置を求め、その測長位置においてエッジ検出により抽出された同パターンの輪郭であるエッジ間の寸法を測定、すなわち測長する機能を有する。
【００２０】
又後述の本発明の実施例２による画像測長装置では、前記パターンの輪郭を構成する各辺部をなす点群を検出する際、或いは前記点群からパターンの輪郭を構成する各辺部の近似線を求める際、測長対象の顕微鏡画像の種類に応じて、前記近似線を抽出するための画像の領域を予め制限する。そして予め用意しておいた、いわゆる教師画像と前記制限された領域内の画像との間でテンプレートマッチングを実施することにより、顕微鏡画像と前記教師画像との間の位置ずれを検出する。そして同検出結果に基づき、検出された位置ずれを修正するべく、当該近似線を抽出するための画像の領域を前記顕微鏡画像上で移動する機能を持たせた。
【００２１】
本発明の実施例３のよる画像測長装置では、前記パターンの輪郭を構成する各辺部をなす点群を検出する際、及び前記エッジ検出によりパターン寸法を測長する際において、予め用意しておいた複数の教師画像と前記顕微鏡画像との間でテンプレートマッチングを行う。そして予め用意しておいた対照表により、当該顕微鏡画像上の測長位置を決定するとともに、当該測長の際のエッジ検出アルゴリズム（後述）を選択する。その後、同決定に係る測長位置につき、同選択に係る最適なエッジ検出アルゴリズムを用いて当該パターンの寸法を測定、すなわち測長するようにした。
【００２２】
本発明の実施例４による画像測長装置では、前記パターンの輪郭を構成する各辺部をなす点群を検出する際、予め用意しておいた教師画像と前記顕微鏡画像との間でテンプレートマッチングを行い、両画像間の相関を算出する。そして算出された画像間の相関が所定の閾値より大きい場合に、それ以降の手順を実施するようにした。
【００２３】
本発明の実施例５による画像測長装置では、顕微鏡により撮像された顕微鏡画像を電子的に保存する手段を設けておき、所定の位置で当該画像に含まれるパターンの寸法を測定、すなわち測長する際、顕微鏡画像が撮像により得られ、これが前記保存する手段に保存されたことを検出する。そして同検出を契機として当該保存後の顕微鏡画像について所定の測長作業を開始し、同作業の結果を出力するようにした。
【００２４】
これら上記本発明の各実施例の画像測長装置によれば、走査型電子顕微鏡などで得られた顕微鏡画像に対し、同画像に含まれるパターンの輪郭を構成する各辺部の近似線から求められた点を基準に測長位置を決めるようにしたため、測長位置のばらつきを効果的に低減可能である。その結果測長位置のばらつきに起因する測長結果のばらつきを効果的に低減可能である。
【００２５】
又、前記顕微鏡画像に含まれるパターン中の、該当する製造品において後の製造工程で加工される予定の部分に対応する位置であり、当該顕微鏡画像中のパターンにおいては特に形状的に目立った特徴がない位置の部分を測長するような場合であっても、その測長位置を高精度に決定できる。もって、より高度な測長動作が実現でき、半導体装置、ハードディスク装置の記録・再生ヘッド等の製造工程において、製造品の検査を効率的に実施でき、もって製品の歩留りを向上させることが可能となり、大幅な製造コストの削減が可能となる。
【００２６】
以下本発明の各実施例による画像測長装置の機能につき、図とともに詳細に説明する。
【実施例１】
【００２７】
まず本発明の実施例１の画像測長装置について説明する。
【００２８】
図１は本発明の実施例１による画像測長装置５０の機能について説明するための図である。ここでは一例として、画像測長装置５０がパーソナルコンピュータにより構成されるものとする。
【００２９】
図１に示される如く、画像測長装置５０は上記ＣＤ−ＳＥＭ１００に接続され、ＣＤ−ＳＥＭ１００を制御するパーソナルコンピュータ１１０から検査対象品の撮像画像、すなわち顕微鏡画像の転送を受ける。そして画像測長装置５０では、転送された顕微鏡画像を画像処理することにより、検査対象品の所定の部分の寸法を測定、すなわち測長する。そのようにして検査対象品の所定の部分の寸法の情報により、当該製造品が所定の許容範囲内に収まっているか否かの判定等を行う。
【００３０】
図２は同画像測長装置５０の機能を説明するための機能ブロック図であり、図３は同画像測長装置５０の機能を説明するための動作フローチャートである。
【００３１】
図２に示す如く、画像測長装置５０は、ＣＤ−ＳＥＭ１００のパーソナルコンピュータ１１０から検査対象品の撮像画像、すなわち顕微鏡画像を受信する画像取得部５１１，当該顕微鏡画像に含まれるパターンのエッジを抽出するエッジ抽出部５１２，抽出されたエッジから近似線を取得する近似線取得部５１３、取得された近似線から基準点を求める基準点取得部５１４，求められた基準点から測長位置を取得する測長位置取得部５１５，前記顕微鏡画像中、測長位置取得部５１５で取得された測長位置におけるエッジを検出するエッジ検出部５１６，検出されたエッジ間の距離を測定、すなわち測長する測長部５１７及び測長結果を出力する結果出力部５１８を含む。
【００３２】
これら各部５１１〜５１８は、この例の場合、画像測長装置５０を構成するパーソナルコンピュータのＣＰＵが、所定のプログラムを実行することにより実現される。
【００３３】
又ここでは上記検査対象品の顕微鏡画像、すなわち測長対象の顕微鏡画像の例として、図４に示すハードディスク装置の記録・再生ヘッドの、その製造工程での撮像によって得られた走査型電子顕微鏡画像（単に「顕微鏡画像」と称する）を想定する。図４中、垂直方向がｙ軸であり、水平方向がｘ軸である。
【００３４】
図３中ステップＳ１で、図２のエッジ抽出部５１２の機能として、顕微鏡画像の各画素の、各ｙ座標におけるｘ軸方向の階調値のラインプロファイルから階調値が極大となる２点を抽出することにより、当該顕微鏡画像に含まれる、検査対象品の輪郭線を示すパターンの各辺をなす点群を抽出する。図６に、図５中直線１０上の、各画素の階調値のラインプロファイルを示す。
【００３５】
次に、ステップＳ２で、近似線取得部５１３の機能として、図５中、左側の点群の内、曲線部分を含まない領域１１に含まれる点のみを使用して、ハフ変換（後述）を用いて直線１３を、同様に右側について直線１４を、それぞれ近似線として取得する。更に、左側の点群の内、曲線部分を含まない領域１２に含まれる点のみを使用して、ハフ変換を用いて直線１５を、同様に右側について直線１６を、それぞれ近似線として取得する。
【００３６】
次に、ステップＳ３で、基準点取得部５１４の機能として、このようにして求められた近似線としての直線１３と直線１５の交点１７、直線１４と直線１６の交点１８をそれぞれ演算により求め、例えば、その間の中点１９を、測長位置の位置決めのための基準点として得る。
【００３７】
尚上記交点１８は、例えば直線１４及び直線１６をｘ−ｙ軸に関する関数として表し、関数演算を実施することにより求めることが可能である。
【００３８】
次に、ステップＳ４で、測長位置取得部５１５の機能として、予め登録しておいた情報を基に、ステップＳ３で得られた基準点から測長位置２０を決める。具体的には、例えば、後述するステップＳ５における測長の際のエッジ検出の始点の上記基準点に対する相対座標、エッジ検出を行うためにエッジを探索する範囲、エッジを探索する方向等の情報を基に測長位置２０を決める。
【００３９】
次に、ステップＳ５で、エッジ検出部５１６の機能として、顕微鏡画像の測長位置２０におけるエッジ検出を実行し、次に測長部５１７の機能として、その結果検出された図５中左右両側のエッジに対応する２点間の距離を算出して測長を行う。
【００４０】
図５の例では、図示のパターン中、測長位置２０におけるｘ方向に沿う画素の階調値のラインプロファイルを求め、後述するエッジ検出アルゴリズムのいずれかによりエッジを検出する。ここで検出されるエッジは顕微鏡画像に含まれるパターンの輪郭線に該当するため、エッジ検出により検出された２点間の距離を算出することにより、当該パターンの測長位置２０における幅２０が得られる。上記２点間の距離の算出は、例えばその間の画素数を算出することにより可能である。
【００４１】
更に、ステップＳ６で、画像測長装置５０を構成するパーソナルコンピュータ中の指定されたディレクトリ内で、未測長の画像、すなわちステップＳ１〜Ｓ５とともに上述の測長動作が未だ実施されていない顕微鏡画像の有無を判定する。未測長の画像に対しステップＳ１からステップＳ５の測長動作を順次実施する。
【００４２】
最後に、ステップＳ７で、結果出力部５１８の機能として、ステップＳ１〜Ｓ５によって得られた測長結果、近似線としての各直線、測長位置等のデータを該当する顕微鏡画像上に重ねたものを、当該パーソナルコンピュータのディスプレイに表示し、或いはデータファイルとして出力する。
【００４３】
次に、上述の本発明の実施例１の画像測長装置の測長結果を従来のＣＤ−ＳＥＭのみによる測長結果と比較し、その効果について説明する。
【００４４】
ＣＤ−ＳＥＭにより同一半導体ウエハ内の４４個の素子において、図５に示した測長位置２０で測長し、一連の測長作業を５回繰り返した。
【００４５】
一方、本発明の実施例１による画像測長装置により、ＣＤ−ＳＥＭが出力した画像データを図３とともに説明した方法で測長した。
【００４６】
これらの測長結果から、同一素子に対する、５回繰り返し測長でのばらつきを評価し、図７に示すヒストグラムを得た。
【００４７】
ＣＤ−ＳＥＭのみによる測長では撮像範囲がずれることにより測長位置がばらつき、その結果測長値に大きなばらつきが生じているのに対し、本発明の実施例１による画像測長装置による場合、撮像範囲がずれた画像においても高精度で測長位置が決められるため、測長値のばらつきを抑えることができている。
【００４８】
このように、本発明の実施例１の画像測長装置により、高精度で所定の位置におけるパターンの測長が可能となる。
【００４９】
なお、ＣＤ−ＳＥＭによる撮像において検査対象品に対する撮像範囲がずれるのは、一般的に図４，図５に示す如くの比較的縦長のパターンを対象とする場合、図中左右方向、すなわちｘ方向の位置決め精度が比較的高いのに対し、上下方向、すなわちｙ方向の位置決め精度を高めることは困難とされていることによる。
【００５０】
ここで撮像範囲とは、例えば図４，図５の例の場合同図に示される画像は検査対象品のうちの一部分を撮像したものであるが、その場合の撮像に係る範囲を言う。この撮像範囲が上下方向にずれた場合、得られた画像中の所定の位置でパターンの測長を行っても検査対象品中の異なる部分を測長することとなるため測長誤差が生ずる。
【００５１】
本発明の実施例１による画像測長装置５０では上記の如く顕微鏡画像中のパターンの輪郭の近似線を求め、近似線に基づいて測長位置を決定している。このため、たとえ撮像範囲がずれた場合であっても、撮像範囲内の顕微鏡画像に含まれるパターンの特徴に応じて測長位置が調整されるため、撮像範囲のずれによる測長誤差を最小限に抑えることが可能となる。
【実施例２】
【００５２】
次に本発明の実施例２の画像測長装置について説明する。
【００５３】
図８は同画像測長装置５０の機能を説明するための機能ブロック図であり、図９は同画像測長装置５０の機能を説明するための動作フローチャートである。
【００５４】
この実施例２の画像測長装置５０は上述の実施例１の画像測長装置５０と同様の構成を有し、図８に示す如く、テンプレートマッチング部５１９及び領域移動部５２０が新たに加わっている。
【００５５】
ここでも実施例１の場合同様、測長対象の顕微鏡画像として図４のものを想定する。
【００５６】
図９中ステップＳ２１で、顕微鏡画像中の画素の、各ｙ座標におけるｘ方向に沿う階調値のラインプロファイルから階調値が極大となる２点を抽出することにより、各辺をなす点群を抽出する。
【００５７】
次に、ステップＳ２２で、テンプレートマッチング部５１９の機能として、予め用意しておいた基準となる、いわゆる教師画像と、測長対象の顕微鏡画像との間で、テンプレートマッチングを行う。このテンプレートマッチングの実施により、上記教師画像に対する測長対象の顕微鏡画像のずれ量を算出する。
【００５８】
図１０はこの場合の動作を説明するための図であり、同図（ａ）は基準となる測長基準画像３０を示し、同図（ｂ）は測長対象の顕微鏡画像３５を示す。
【００５９】
ここで図１０（ａ）中の教師画像３１は、同図（ｂ）の測長対象の顕微鏡画像３５と同じ画像サイズである測長基準画像３０から切り出したものであり、画像サイズは測長対象の顕微鏡画像３５のサイズの半分とされている。
【００６０】
ここで教師画像３１を切り出す際、画像とともに当該教師画像３１の切り出し原点３２の座標（ＸＯ１、ＹＯ１）を記憶しておく。同時に、測定基準画像３０における所定の直線近似範囲３３をＹ≦ＹＵ、直線近似範囲３４をＹ≧ＹＬとして記憶しておく。尚ここでｘ，ｙ各座標の方向は、図１０（ａ）の右下部分に示される方向とする。
【００６１】
測長対象の顕微鏡画像３５と教師画像３１とのテンプレートマッチングにおいて、教師画像３１と測定対象の顕微鏡画像３５との相対位置を変化させながら画像間の類似度を測定する。そして画像間の類似度が最大となった際の教師画像３１の原点３２の、測定対象の顕微鏡画像３５上の位置３７（ＸＯ２、ＹＯ２）を求める。この場合、測定対象の顕微鏡画像３５の教師画像３１に対するｘ方向、ｙ方向のずれ量が、両座標間の差、すなわちＸＯ２−ＸＯ１、ＹＯ２−ＹＯ１として得られる。
【００６２】
次に、ステップＳ２３で、ステップＳ２１で検出された点群の内、上記ずれ量を加味して得た直線近似範囲３８、３９（図１０（ｂ））に含まれる点群のみを使用し、顕微鏡画像に含まれるパターンの輪郭を構成する各辺部を直線近似する。ここで、上記ずれ量を加味して得る直線近似範囲３８は、Ｙ≦ＹＵ＋（ＹＯ２−ＹＯ１）、直線近似範囲３９はＹ≧ＹＬ＋（ＹＯ２−ＹＯ１）として表される範囲である。
【００６３】
これが領域移動部５１９の機能である。すなわちテンプレートマッチングの結果として得られた顕微鏡画像のずれ量に応じ、直線近似範囲３８，３９，すなわち近似線取得部５１３の機能によってパターンの輪郭を構成する各辺部を直線近似する際の対象となる点群の範囲を画定する矩形窓を顕微鏡画像上で移動することにより、同範囲を変更する。その結果当該直線近似の精度を効果的に向上可能である。
【００６４】
すなわち図１０の例では、図示の如く、画像中のパターンは、同図（ａ）に比して、同図（ｂ）では撮像位置が若干上方向にずれている。すなわちパターンの上側の漏斗状の部分を見ると、図１０（ｂ）における方が、同図（ａ）におけるより、ｙ方向により長く現れている。すなわち漏斗状の下端部分が下側にずれて写っている。
【００６５】
このような場合、上記顕微鏡画像のずれ量は、ｙ方向にプラスの量として得られる。したがって直線近似を行う点群を画定する矩形窓はそれぞれ下方向に移動される。その結果、図示の如く、上側の直線近似範囲３８は測長基準画像３０の直線近似範囲３３に対し若干長く設定され、逆に下側の直線近似範囲３９は測長基準画像３０の直線近似範囲３４に対し若干短く設定される。
【００６６】
以降のステップＳ２４〜ステップＳ２８の動作は実施例１におけるステップＳ３〜Ｓ７の動作と同様であり、重複する説明を省略する。
【００６７】
このように第２実施例では教師画像と測長対象の顕微鏡画像とのパターンマッチングを行い、パターンの輪郭を構成する各辺部の直線近似範囲を画定する矩形窓を、パターンマッチングで得られた、対応するパターンの教師画像に対するずれの分だけ顕微鏡画像上で移動させる。その結果高精度にパターンの輪郭を構成する各辺部の近似直線を求める際の対象となる点群の範囲を、より適切なものにすることが可能となる。その結果近似曲線の取得の精度を効果的に向上可能であり、決められた位置におけるパターンの測長の精度を向上させることが可能となる。
【実施例３】
【００６８】
次に本発明の実施例３の画像測長装置について説明する。
【００６９】
図１１は同画像測長装置５０の機能を説明するための機能ブロック図であり、図１２は同画像測長装置５０の機能を説明するための動作フローチャートである。
【００７０】
この実施例３の画像測長装置５０は上述の実施例１の画像測長装置５０と同様の構成を有し、図１１に示す如く、テンプレートマッチング部５２１及び最適アルゴリズム選択部５２２が新たに加わっている。
【００７１】
実施例３では測長対象の画像群に、パターン形状やエッジコントラストが異なるＡ、Ｂ、Ｃの３種類の画像が含まれている状況を想定する。
【００７２】
図１２中ステップＳ４１〜ステップＳ４４で、顕微鏡画像に含まれるパターンの輪郭を構成する各辺部のエッジ点群を抽出し、基準点を得、測長位置を得る。これらの動作は実施例１におけるステップＳ１〜Ｓ４の動作と同様であり、重複する説明を省略する。
【００７３】
次に、ステップＳ４５で、テンプレートマッチング部５２１の機能として、測長対象の顕微鏡画像と、予め用意しておいた、上記Ａ，Ｂ，Ｃの３種類にそれぞれ対応する教師画像Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれとの間でテンプレートマッチングを行うことにより、測長対象の顕微鏡画像とこれら教師画像との間の類似度を算出する。ここで上記教師画像Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ上記画像種類Ａ、Ｂ、Ｃを代表する画像とされる。
【００７４】
上記ステップＳ４５の結果として最も大きい類似度を有する教師画像がＡ，Ｂ，Ｃのいずれかであるかにより、測長対象の顕微鏡画像の画像種類がＡ、Ｂ、Ｃのいずれかであるかを判定する。
【００７５】
次に、ステップＳ４６で、最適アルゴリズム選択部５２２の機能として、予め用意しておいた、画像種類とエッジ検出アルゴリズムの対照表を参照し、当該顕微鏡画像の画像種類に最適なエッジ検出アルゴリズムを選択する。
【００７６】
例えば、顕微鏡画像の画像種類がＡであった場合、実施例１のステップＳ５に対応するステップＳ４７におけるエッジ検出による測長動作中のエッジ検出において、図９に示す如く、顕微鏡画像の測長位置における画素の階調値の微分値を求め、微分値のラインプロファイル（同図中、微分値ラインプロファイル）において最大値と最小値とを求め、これらをエッジとして得るアルゴリズム、すなわち画素値の微分値のラインプロファイルにおいて最大値及び最小値を求める方法を選択する。
【００７７】
他方顕微鏡画像の画像種類がＢであった場合、図９中、顕微鏡画像の測長位置における画素の階調値のラインプロファイル（図９中、「階調値ラインプロファイル」）における極大値をエッジとして得るアルゴリズム、すなわち画素の階調値のラインプロファイルにおいて極大値を求める方法を選択する。
【００７８】
又顕微鏡画像の画像種類がＣであった場合、図９中、顕微鏡画像の測長位置における画素の階調値のラインプロファイルにおいて、階調値がある閾値を越える点を、階調値のラインプロファイルにおける極大値としての２点の中点を始点とし両側に向かって探索して求め、それらの点をエッジとして得るアルゴリズム、すなわち画素の階調値のラインプロファイルにおいて閾値により求める方法を選択する。
【００７９】
ステップＳ４７ではこのようにして選択されたアルゴリズムにより顕微鏡画像の測長位置におけるエッジ検出を行い、当該位置におけるパターンの幅を測長する。ステップＳ４７〜ステップＳ４９の動作は実施例１におけるステップＳ５〜Ｓ７の動作と同様であり、重複する説明を省略する。
【００８０】
走査型電子顕微鏡で得られる顕微鏡画像では検査対象品上の凹凸形状、材質等の条件により、撮像時のエッジコントラストが大きく異なる場合がある。このような条件において得られた顕微鏡画像から精度良く測長を行うためには、各条件に応じて最適なエッジ検出アルゴリズムを適用する必要がある。
【００８１】
従来はこの最適なエッジ検出アルゴリズムの選択を、操作者自身が判断して行っていた。それに対しこの実施例３の画像測長装置によれば、測長前の準備として、画像種類に応じた教師画像と対応する最適なエッジ検出アルゴリズムとの対照表を予め作成しておき、後の工程では、テンプレートマッチングの結果により自動的に最適なエッジ検出アルゴリズムを選択して適用するようにした。したがって大幅な測長工数の削減が実現できる。
【００８２】
なおこのエッジ検出アルゴリズム、すなわちエッジ検出方法については、図２１とともに後述する。
【実施例４】
【００８３】
次に本発明の実施例４の画像測長装置について説明する。
【００８４】
図１４は同画像測長装置５０の機能を説明するための機能ブロック図であり、図１５は同画像測長装置５０の機能を説明するための動作フローチャートである。
【００８５】
この実施例３の画像測長装置５０は上述の実施例１の画像測長装置５０と同様の構成を有し、図１４に示す如く、テンプレートマッチング部５２３及び類似度判定部５２４が新たに加わっている。
【００８６】
実施例５では、まず図１５中ステップＳ５０で、テンプレートマッチング部５２３の機能として、測長対象の顕微鏡画像に対し、予め用意しておいた教師画像との間でテンプレートマッチングを行うことによって両画像間の位置合わせを行う。そのようにして双方間のずれの修正を行った上で、教師画像と測長対象の顕微鏡画像との間の類似度を算出する。
【００８７】
次に、ステップＳ５１で、類似度判定部５２４の機能として、予め用意しておいた類似度の閾値を参照し、得られた類似度がその閾値より大きい場合にはその後のステップＳ５２〜ステップＳ５６の測長動作を行う。ステップＳ５２〜ステップＳ５６の測長動作は実施例１におけるステップＳ１〜Ｓ５のものと同様であり、重複する説明を省略する。
【００８８】
一方、類似度が閾値より小さい場合（ステップＳ５１の「低い」）には、その顕微鏡画像が測長する必要のない別種の画像であると判断し、そのままステップＳ５７に移動して他の顕微鏡画像の測長動作を行う動作を実施する。
【００８９】
ＣＤ−ＳＥＭでの半導体ウエハの自動測長においては、視野移動の他にフォーカス合せも自動で行っているが、検査対象品の表面状態の違いなどによりフォーカスが合っていない状態で撮像してしまう場合が生じ得る。また、製造プロセスの途中で何らかの不具合があり、部分的、もしくは完全に測長対象の素子部分が破壊されるような場合も想定される。
【００９０】
このように、ＣＤ−ＳＥＭによる撮像に係る顕微鏡画像には、当該画像に基づいてなされる上述の如くの測長処理に適さないもの、或いはその必要のないものが含まれている可能性がある。上述の実施例４の画像測長装置によれば、測長対象の画像群にそれら測長不適或いは不要の画像が含まれる場合にはそれらが測長工程から自動的に除外される。その結果無駄な測長処理の実施を省略することできるため、多数の測長対象の顕微鏡画像に対する処理を行う場合のトータルの測長工数を効果的に削減できる。
【実施例５】
【００９１】
次に本発明の実施例５の画像測長装置について説明する。
【００９２】
この実施例５では、ＣＤ−ＳＥＭ１００を制御しているコンピュータ１１０自体が画像測長装置として機能する。
【００９３】
図１６は同画像測長装置１１０の機能を説明するためのブロック図であり、図１７は同画像測長装置１１０の機能を説明するための動作フローチャートである。
【００９４】
この実施例５の画像測長装置１１０は、その測長動作を行う部分において上述の実施例１等による画像測長装置５０と同様の構成を有する。この場合図１６に示す如く、ＣＤ−ＳＥＭ１００を制御するパーソナルコンピュータ１１０自体が上記の如く画像測長装置として機能する。
【００９５】
まず図１７のステップＳ６０で、当該コンピュータ１１０自体を監視する。そして、例えばステップＳ６１にて、同コンピュータ１１０中の画像が格納されるディレクトリに存在されているファイル数を調べ、同ファイル数が増加した場合（ステップＳ６１の「ある」）、ステップＳ６２でその増加に係る顕微鏡画像に対する測長動作を行い、ステップＳ６３にてその測長結果を出力する。上記ディレクトリ中の上記増加に係る顕微鏡画像の判別は、例えば、該当する画像ファイルのタイムスタンプを調べることによって可能である。
【００９６】
ステップＳ６２で行われる測長動作は上述の実施例１〜実施例４のそれぞれにおける測長動作、すなわち図３，図９，図１２，図１５のそれぞれの動作フローチャートとともに上述した測長動作のうちのいずれのものでもよい。ここでステップＳ６２の工程には顕微鏡画像に含まれるパターンの輪郭を構成する各辺部をなす点群の抽出からエッジ検出によるパターン寸法の測長までの一連の動作が含まれるが、図１１，図１２とともに上述の実施例３における如くのエッジ検出アルゴリズムの自動選択機能を有するものとすることが望ましい。
【００９７】
従来の画像測長装置では、測長作業を行う対象となる顕微鏡画像、もしくはその画像群を操作者が判断して指定する必要があった。その結果画像数が膨大である場合には、画像を選択する作業が画像測長作業の大半の工数を占めるような状況も想定される。本発明の実施例５の画像測長装置によれば、ほぼ完全に人手を介在させることなく自動的に測長動作が実行され、更に特に遅延時間を生じることなく、操作者は測長結果を知ることができる。
【００９８】
すなわち実施例５によれば、ＣＤ−ＳＥＭ１００において検査対象品の顕微鏡画像の取得がなされ、これがコンピュータ１１０のハードディスク装置等の所定のディレクトリに保存されると、これが自動的に検出され、その新たな保存に係る顕微鏡画像に対する測長動作が自動的に開始される。したがって操作者は、顕微鏡画像の取得後に当該顕微鏡画像を前記所定のディレクトリに保存する操作を行うだけで、後は画像測長装置の機能により当該顕微鏡画像に対する測長動作が自動的に実行され、操作者はその結果を得ることができる。
【００９９】
以上、本発明の各実施例について説明してきたが、本発明の実施例はこれらの構成、条件等に限られるものではなく、各種の変更が可能である。例えば上記各実施例では顕微鏡画像に含まれるパターンの輪郭を構成する各辺部を直線で近似しているが、曲線による近似としてもよい（図１９とともに後述）。
【０１００】
又上記実施例２においては、直線近似の対象の点群の範囲を画定する矩形窓を、パターンマッチングで得られたずれ量の分だけ移動しているが、このずれ量の算出は、パターンの輪郭を構成する各辺部をなす点群を検出する段階で行っても良い。
【０１０１】
又上記実施例３においては、テンプレートマッチングによる画像種類の判定によって最適なエッジ検出アルゴリズムを選択して適用している。これに対し、画像種類と最適なエッジ検出アルゴリズムと測長位置との対照表を予め用意しておくことにより、画像種類の判定の結果によって最適なエッジ検出アルゴリズムとともに測長位置をも得ることができる。そして当該測長位置において当該最適なエッジ検出アルゴリズムにより測長動作を行う構成としても良い。更に、テンプレートマッチングを行う工程は変更可能である。例えば、パターンの輪郭を構成する各辺部のエッジ点群を抽出する前の段階でテンプレートマッチングを行って最適なエッジ検出アルゴリズムを選択し、選択されたアルゴリズムを、パターンの輪郭を構成する各辺部のエッジ点群を抽出するアルゴリズムとして適用してもよい。
【０１０２】
図１８は本発明の各実施例を構成するコンピュータ５０又は１１０の構成を示すブロック図である。
【０１０３】
図１８に示すごとく、同コンピュータ５０又は１１０は、与えられたプログラムを構成する命令を実行することによって様々な動作を実行するためのＣＰＵ５１と、キーボード、マウス等よりなりユーザが操作内容又はデータを入力するための操作部５２と、ユーザにＣＰＵ５１による処理経過、処理結果等を表示するＣＲＴ、液晶表示器等よりなる表示部５３と、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなりＣＰＵ５４が実行するプログラム、データ等を記憶したり作業領域として使用されるメモリ５４と，プログラム、データ等を格納するハードディスク装置５５と、ＣＤ−ＲＯＭ５７を媒介として外部からプログラムをロードしたりデータをロードするためのＣＤ−ＲＯＭドライブ５６と、インターネット、ＬＡＮ等の通信網５９を介して外部サーバからプログラムをダウンロード等するためのモデム５８とを有する。
【０１０４】
同コンピュータ５０、１１０はＣＤ−ＲＯＭ５７を媒介として、あるいは通信ネットワーク５９を媒介として、上述の各実施例の画像測長装置が実行する測長動作等の処理、すなわち図３，図９，図１２，図１５のそれぞれの動作フローチャートによって示される動作をＣＰＵ５１に実行させるための命令よりなるプログラムをロードあるいはダウンロードする。そしてこれをハードディスク装置５５にインストールし、適宜メモリ５４にロードしてＣＰＵ５１が実行する。その結果、同コンピュータ５０、１１０により画像測長装置が実現される。
【０１０５】
以下に上記各実施例における近似線取得部５１３における、顕微鏡画像に含まれるパターンの輪郭を構成する辺から近似線を求める場合の、直線近似以外の例について説明する。
【０１０６】
ここでは円（もしくは楕円）により近似する例を示す。
【０１０７】
図１９（ａ）に示すようなパターンにおいて矢印部の幅ｗを測長したい場合、図１９（ｂ）の破線で囲ったそれぞれの曲線部を円弧で近似し、その中心（ｘｃ１、ｙｃ１）及び（ｘｃ２、ｙｃ２）の中点（ｘ０、ｙ０）＝（（ｘｃ１＋ｘｃ２）／２、（ｙｃ１＋ｙｃ２）／２）を上記基準点とする。
【０１０８】
この例では、基準点から距離ｄの位置を測長位置として規定し、ｙ座標がｙ０＋ｄの位置でｘ方向に沿ってエッジ検出を行うことにより上記幅ｗを測長する。
【０１０９】
次に上記近似線取得部５１３において、顕微鏡画像に含まれるパターンの輪郭を構成する辺の近似線を求めるためのハフ変換について説明する。
【０１１０】
ハフ（Ｈｏｕｇｈ）変換については、例えば田村秀行編「コンピュータ画像処理」（オーム社、２００２）の２０４ページから２０６ページに以下の通り記載されている。
【０１１１】
すなわち、検出したい線の形が予め決められており、代数方程式でその形状が表現できる場合には、線の形状を表すパラメータ空間に画像中の特徴点（エッジ点など）を写像するハフ変換（Ｈｏｕｇｈ
Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）が有効であるとされている。ここでは最も標準的である直線検出用ハフ変換について述べる。
【０１１２】
まず直線を表す代数方程式としては、
ρ＝ｘｃｏｓθ＋ｙｓｉｎθ ．．．（Ｂ−１）
を用いる。
【０１１３】
上式中、ρは座標原点から直線に下ろした垂線の長さ、θは垂線とx軸との間の角度を表すパラメータである。この代数方程式を用いると、図２０（ａ）に示すｘ−ｙ画像空間中の直線ρ０＝ｘ０ｃｏｓθ＋ｙ０ｓｉｎθは、図２０（ｂ）に示すρ−θパラメータ空間中の１点として表される。
【０１１４】
また、画像中の特徴点（ｘ０、ｙ０）を通る任意の直線は
ρ＝ｘ０ｃｏｓθ＋ｙ０ｓｉｎθ ．．．（Ｂ−２）
と表され、この式を満たす直線群図２０（ｃ）は、パラメータ空間中で図２０（ｄ）のような軌跡を形作る。
【０１１５】
見方を変えると、このことは、画像空間中の点（ｘ０、ｙ０）が式（Ｂ−２）で表されるパラメータ空間中の軌跡に写像されることを意味する。
【０１１６】
こうした画像空間とパラメータ空間との関係に基づき、ハフ変換では次のようにして直線検出を行う。
【０１１７】
１）パラメータ空間を表す２次元配列を用意し、その値をすべて０に初期化する。
【０１１８】
２）画像中の各特徴点の座標値を式（Ｂ−１）のｘ、ｙに代入した式を、ρとθに関する方程式とみなし、パラメータ空間中でその方程式の表す軌跡を描く（図２０（ｅ）参照）。
【０１１９】
軌跡の描画は、θを一定間隔Δθずつ増加させながら方程式を満たすρの値を計算することによって軌跡の通過する配列要素を求め、その値を１増やす（投票する）ことによって軌跡を重ね書きする。
【０１２０】
３）すべての特徴点に対応する軌跡を描いた後、多数の軌跡が集中している位置、すなわち、パラメータ空間を表す配列中で大きな極大値をもつ要素を求める。
【０１２１】
そうした要素が表すパラメータを（ρ＊、θ＊）とする。このパラメータは画像中の直線ρ＊＝ｘｃｏｓθ＊＋ｙｓｉｎθ＊を表し、多数の特徴点を通る直線が検出されたことになる（図２０（ｅ）、（ｆ）参照）。
【０１２２】
ハフ変換は、画像中の特徴点が連続していなくてもうまく直線が検出でき、エッジの追跡などに比べて雑音にも強いとされている。このようにハフ変換は優れた特性をもっており、最初に提案された１９６２年以来非常に多くの改良、拡張がなされている。
【０１２３】
ハフ変換は、直線のほか、円や楕円の検出にも利用できる。ただし、円の場合はパラメータが３つ、楕円の場合は５つ必要であり、単純は方法では、それぞれ３次元、５次元の配列を用意する必要があり、記憶容量、計算時間ともにかなり大きくなるという問題があるとされている。
【０１２４】
この問題に対しても種々の工夫が考えられている。また、多角形など単純な代数方程式では表現できない２次元図形を検出するための方法として一般化ハフ変換がある。さらに、３次元の平面や物体の検出・認識にもハフ変換の考え方を利用することができる。
【０１２５】
次にエッジ抽出部５１２或いはエッジ検出部５１６によるエッジ検出のための方法について述べる。
【０１２６】
エッジ検出方法については、例えば社団法人、日本半導体製造装置協会のホームページにおけるロードマップ（平成１５年度）（ＵＲＬ：http://www.seaj.or.jp/rdmp/indx_f.htm、２００６年１０月１２日現在）の第５編「計測」に示されている。
【０１２７】
すなわち、顕微鏡画像の画素の階調値のラインプロファイルを使用するものとして実際にＣＤ−ＳＥＭに適用されているものとしては図２１に示される各方式がある。又一般的には、他にも多数の方法があり、図１３とともに説明した如く、微分値のラインプロファイルを使用する方法もある。図２１中、Ｌは測長値を示し、Ａは実際のパターン幅を示す。
【０１２８】
本発明は以下の付記の各々に記載の構成をとり得る。
（付記１）
与えられたパターンを構成する点群から近似線を求める近似線取得手段と、
前記近似線から所定の演算によって基準点を求める基準点取得手段と、
前記基準点から所定の演算によって測長位置を求める測長位置取得手段と、
前記測長位置で前記パターンの所定の部分の寸法を測定する寸法測定手段とよりなるパターン寸法測定装置。
（付記２）
前記近似線取得手段は、前記点群を一又は複数の直線で近似する手段よりなる付記１に記載のパターン寸法測定装置。
（付記３）
前記近似線取得手段は、前記点群を一又は複数の所定の曲線で近似する手段よりなる付記１に記載のパターン寸法測定装置。
（付記４）
前記曲線は円弧とされてなる付記３に記載のパターン寸法測定装置。
（付記５）
前記近似線取得手段は、前記点群を、所定の関数で表される直線又は曲線で近似する手段よりなる付記１に記載のパターン寸法測定装置。
（付記６）
前記近似線取得手段は、ハフ変換を用いて近似線を求める構成とされてなる付記１乃至５のうちのいずれかに記載のパターン寸法測定装置。
（付記７）
前記基準点取得段階は、近似線取得段階で得られた近似線同士の交点に基づいて基準点を求める構成とされてなる付記１乃至６のうちの何れか一項に記載のパターン寸法測定装置。
（付記８）
前記近似線取得手段は、前記与えられたパターンを構成する点群のうち所定の領域に属する点群を対象とするものとされ、
前記所定の領域を、前記与えられたパターンと所定の基準パターンとのパターンマッチングの結果に基づいて移動する手段を含む構成とされてなる付記１乃至７のうちのいずれかに記載のパターン寸法測定装置。
（付記９）
前記寸法測定手段は、前記パターンの所定の部分の寸法を測定するにあたって当該部分のエッジの位置を求める際のエッジ検出方法を、当該パターンを構成する画素値の当該部分における変化の態様により、所定の複数の方法から選択する構成とされてなる付記１乃至８のうちのいずれかに記載のパターン寸法測定装置。
（付記１０）
前記所定の複数の方法は、画素値の微分値のラインプロファイルにおいて最大値及び最小値を求める方法、画素の階調値のラインプロファイルにおいて極大値を求める方法及び画素の階調値のラインプロファイルにおいて閾値により求める方法を含む構成とされてなる付記９に記載のパターン寸法測定装置。
（付記１１）
更に前記近似線取得手段による近似線を求める動作が実行される前に、前記与えられたパターンにつき、所定の基準パターンとパターンマッチングを行い、当該所定の基準パターンとの相関が所定の値より小さい際には、前記近似線取得手段、基準点取得手段、測長位置取得手段及び寸法測定手段による一連の動作を実行しない構成とされてなる付記１乃至１０のうちのいずれかに記載のパターン寸法測定装置。
（付記１２）
前記近似線取得手段、基準点取得手段、測長位置取得手段及び寸法測定手段による一連の動作はコンピュータによる制御によって自動的に実行される構成とされ、
前記与えられたパターンの画像を撮像によって得る撮像手段によって得られた画像を保存する画像保存手段による画像の保存を検出する保存検出手段を有し、
前記保存検出手段による画像の保存が検出されたことを契機として、前記近似線取得手段、基準点取得手段、測長位置取得手段及び寸法測定手段による一連の動作が自動的に開始される構成とされてなる付記１乃至１１のうちのいずれかに記載のパターン寸法測定装置。
（付記１３）
与えられたパターンを構成する点群から近似線を求める近似線取得段階と、
前記近似線から基準点を求める基準点取得段階と、
前記基準点から測長位置を求める測長位置取得段階と、
前記測長位置で前記パターンの所定の部分の寸法を測定する寸法測定段階とよりなるパターン寸法測定方法。
（付記１４）
前記近似線取得段階は、前記与えられたパターンを構成する点群のうち、所定の領域に属する点群を対象としてなされ、
前記所定の領域を、前記与えられたパターンと所定の基準パターンとのパターンマッチングの結果に基づいて移動する段階を含む構成とされてなる付記１３に記載の方法。
（付記１５）
前記寸法測定段階では、前記パターンの所定の部分の寸法を測定するにあたって当該部分のエッジの位置を求める際のエッジ検出方法を、当該パターンを構成する画素値の当該部分における変化の態様により、所定の複数の方法から選択する構成とされてなる付記１３又は１４に記載の方法。
（付記１６）
更に前記近似線取得段階の前に、前記与えられたパターンにつき、所定の基準パターンとパターンマッチングを行い、当該所定の基準パターンとの相関が所定の値より小さい際には、前記一連の近似線取得段階、基準点取得段階、測長位置取得段階及び寸法測定段階を実行しない構成とされてなる付記１３乃至１５のうちのいずれかに記載の方法。
（付記１７）
与えられたパターンを構成する点群から近似線を求める近似線取得段階と、
前記近似線から基準点を求める基準点取得段階と、
前記基準点から測長位置を求める測長位置取得段階と、
前記測長位置で前記パターンの所定の部分の寸法を測定する寸法測定段階とをコンピュータに実行させるための命令よりなるプログラム。
（付記１８）
前記近似線取得段階は、前記与えられたパターンを構成する点群のうち、所定の領域に属する点群を対象としてなされ、
前記所定の領域を、前記与えられたパターンと所定の基準パターンとのパターンマッチングの結果に基づいて移動する段階をコンピュータに実行させるための命令を含む構成とされてなる付記１７に記載のプログラム。
（付記１９）
前記寸法測定段階では、前記パターンの所定の部分の寸法を測定するにあたって当該部分のエッジの位置を求める際のエッジ検出方法を、当該パターンを構成する画素値の当該部分における変化の態様により、所定の複数の方法から選択する構成とされてなる付記１７又は１８に記載のプログラム。
（付記２０）
更に前記近似線取得段階の前に、前記与えられたパターンにつき、所定の基準パターンとパターンマッチングを行い、当該所定の基準パターンとの相関が所定の値より小さい際には、前記一連の近似線取得段階、基準点取得段階、測長位置取得段階及び寸法測定段階を実行しない構成とされてなる付記１７乃至１９のうちのいずれかに記載のプログラム。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
本発明の適用例としては、上述の如くの半導体装置、ハードディスク装置などの製造工程における走査型電子顕微鏡画像に対するパターン測長に限られない。例えば本発明は顕微鏡画像を扱う全ての産業において適用可能である。又測長対象画像を得るための撮像装置としては上記走査型電子顕微鏡に限られず、光学顕微鏡、ＣＣＤカメラ、透過型電子顕微鏡等でもよく、本発明はこれらで撮像した画像に含まれるパターンの測長にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本発明の実施例による画像測長装置について説明するためのブロック図である。
【図２】本発明の実施例１による画像測長装置の機能を説明するための機能ブロック図である。
【図３】本発明の実施例１による画像測長装置の動作を説明するための動作フローチャートである。
【図４】本発明の実施例による画像測長装置の測長対象の一例の画像を示す図である。
【図５】本発明の実施例１による画像測長装置による測長方法について説明するための図である。
【図６】図４に示す画像における階調値のラインプロファイルの例を示す図である。
【図７】本発明の実施例１による画像測長装置の機能について説明するための図である。
【図８】本発明の実施例２による画像測長装置の機能を説明するための機能ブロック図である。
【図９】本発明の実施例２による画像測長装置の動作を説明するための動作フローチャートである。
【図１０】本発明の実施例２による画像測長装置における測長位置の位置決め手順を説明するための図である。
【図１１】本発明の実施例３による画像測長装置の機能を説明するための機能ブロック図である。
【図１２】本発明の実施例３による画像測長装置の動作を説明するための動作フローチャートである。
【図１３】本発明の実施例３による画像測長装置におけるエッジ検出アルゴリズムを説明するための図である。
【図１４】本発明の実施例４による画像測長装置の機能を説明するための機能ブロック図である。
【図１５】本発明の実施例４による画像測長装置の動作を説明するための動作フローチャートである。
【図１６】本発明の実施例５による画像測長装置の機能を説明するためのブロック図である。
【図１７】本発明の実施例５による画像測長装置の動作を説明するための動作フローチャートである。
【図１８】本発明の実施例による画像測長装置をコンピュータで実現する場合の当該コンピュータの構成を説明するためのブロック図である。
【図１９】本発明の実施例による画像測長装置において適用可能な、与えられたパターンの輪郭を円弧で近似する方法について説明するための図である。
【図２０】ハフ変換について説明するための図である。
【図２１】エッジ検出方法について説明するための図である。
【符号の説明】
【０１３１】
１０ 斜め辺の近似範囲の境界線
１１、３３、３８ 斜め辺の近似範囲
１２、３４、３９ 垂直辺の近似範囲
１３、１４ 斜め辺の近似直線
１５、１６ 垂直辺の近似直線
１７、１８ 斜め近似直線と垂直近似直線の交点
１９ 測長の基準点
２０ 測長位置例
３０ 測長基準画像
３１ 教師画像切り出し範囲
３２ 教師画像切り出し原点
３５ 測長対象の顕微鏡画像
３６ テンプレートマッチングにより検出された領域
３７ テンプレートマッチングにより検出された領域の原点
５０ 画像測長装置
１００ ＣＤ−ＳＥＭ
５１１ 画像取得部
５１２ エッジ抽出部
５１３ 近似線取得部
５１４ 基準点取得部
５１５ 測長位置取得部
５１６ エッジ検出部
５１７ 測長部
５１８ 結果出力部
５１９、５２１、５２３ テンプレートマッチング部
５２０ 領域移動部
５２２ 最適アルゴリズム選択部
５２４ 類似度判定部
【技術分野】
【０００１】
本発明はパターン寸法測定装置、方法及びプログラムに係り、特に与えられたパターンの所定の部分の寸法を測定するためのパターン寸法測定装置、方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
測長用走査型電子顕微鏡、いわゆるＣＤ−ＳＥＭは、半導体ウエハ内の定められた箇所を撮像し、同箇所を測長する機能を有し、半導体装置、ハードディスク装置の記録・再生ヘッドの製造工程等において広く使用されている。
【０００３】
この装置の一般的な手法は以下の通りである。
【０００４】
まず、半導体ウエハ上で撮像すべき座標と、基準となるいわゆる教師画像と、同半導体ウエハの当該撮像に係る画像における測長位置と、エッジ検出アルゴリズムとを計測レシピとして予め登録しておく。
【０００５】
次に、当該半導体ウエハが載置されたステージを粗動することにより、撮像位置を、同半導体ウエハ上の定められた座標まで移動する。そして撮像により得られた走査情報と前記予め登録しておいた教師画像とをテンプレートマッチングにより比較することにより、当該測長に係る画像範囲を決定する。
【０００６】
最後に、そのようにして決定された画像範囲が映し出された画面に対し、予め定められた位置の走査情報を用いて当該画像に含まれるエッジを検出する。そして検出されたエッジ間の距離を測定、すなわち測長する。測長には、画像を画面に映し出すための圧縮処理が施される前の走査情報が用いられるため、一般にその測長精度は高い。
【０００７】
また、走査型電子顕微鏡などで撮像されて画像情報となったものを対象とする場合に高精度で測長するための技術が特許文献１に開示されている。
【０００８】
特許文献１に開示された技術では、走査顕微鏡などを介した撮像により得られた顕微鏡画像において、当該画像に含まれるパターンの辺を全て直線で近似することにより、そのパターン形状を特定する。そして当該直線間の交点から割り出された特定点などの２点間の距離を算出することによって前記パターンの特定の箇所を測長する。
【０００９】
走査型電子顕微鏡などの画像では一般にそこに含まれるパターンの角が鈍って撮像される傾向にあるが、前記の特許文献１の方法によれば測定者の主観による測定点の指定という作業を排除できるため、測長ばらつきを低減することが可能とされている。
【００１０】
しかしながら前記ＣＤ−ＳＥＭによる測長では、測長位置の位置決め精度はテンプレートマッチングの精度に依存する。ここで一般に特徴の少ないパターンが測長対象である場合、テンプレートマッチングの精度低下が生じやすく、もって測長位置の位置決め精度が低下する可能性がある。
【００１１】
又顕微鏡画像に含まれるパターンにおいて全く特徴のない部分、例えば、後の製造工程で加工される予定の部分を測長するような場合、特許文献１の開示技術によってパターン形状を特定する方法では、測長位置を精度良く決定することは必ずしも容易ではないものと考えられる。
【特許文献１】特開２００２−３５０１２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、上記ＣＤ−ＳＥＭ、電子顕微鏡等によって得られた顕微鏡画像に含まれるパターン中の特定の部分を測長する場合に、同特定の部分を精度良く決定し、もって同部分の測長精度を効果的に向上可能な構成を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明では、与えられたパターンを構成する点群から近似線を求め、前記近似線から基準点を求め、前記基準点から測長位置を求めるようにした。
【００１４】
その結果測長位置を高精度に得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば比較的簡易な方法で高精度に測長位置を決定可能なため、上記ＣＤ−ＳＥＭ等で得られた画像を用いて製造品を検査するような場合に高精度且つ高速に検査作業を実施可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下本発明の実施例の構成につき、図とともに詳細に説明する。
【００１７】
本発明の実施例は走査型電子顕微鏡、ＣＣＤカメラ等によって得られた顕微鏡画像に対し高精度に計測位置を決定する機能を有する画像測長装置である。
【００１８】
すなわち本発明の実施例による画像測長装置は、前記顕微鏡画像中のパターンの辺を近似して得られる基準線から測長の基準となる点を得る機能を有する。その結果測長位置の位置決め精度を効果的に向上可能である。
【００１９】
後述の本発明の実施例１による画像測長装置は顕微鏡画像中の予め決められた位置で当該画像に含まれるパターンの寸法を測定、すなわち測長するための装置であり、同パターンの輪郭を構成する各辺部をなす点群を検出し、前記点群からパターンの輪郭を構成する各辺部の近似線を求め、同近似線、或いは同近似線の一又は複数の交点から基準点を求め、前記基準点から測長位置を求め、その測長位置においてエッジ検出により抽出された同パターンの輪郭であるエッジ間の寸法を測定、すなわち測長する機能を有する。
【００２０】
又後述の本発明の実施例２による画像測長装置では、前記パターンの輪郭を構成する各辺部をなす点群を検出する際、或いは前記点群からパターンの輪郭を構成する各辺部の近似線を求める際、測長対象の顕微鏡画像の種類に応じて、前記近似線を抽出するための画像の領域を予め制限する。そして予め用意しておいた、いわゆる教師画像と前記制限された領域内の画像との間でテンプレートマッチングを実施することにより、顕微鏡画像と前記教師画像との間の位置ずれを検出する。そして同検出結果に基づき、検出された位置ずれを修正するべく、当該近似線を抽出するための画像の領域を前記顕微鏡画像上で移動する機能を持たせた。
【００２１】
本発明の実施例３のよる画像測長装置では、前記パターンの輪郭を構成する各辺部をなす点群を検出する際、及び前記エッジ検出によりパターン寸法を測長する際において、予め用意しておいた複数の教師画像と前記顕微鏡画像との間でテンプレートマッチングを行う。そして予め用意しておいた対照表により、当該顕微鏡画像上の測長位置を決定するとともに、当該測長の際のエッジ検出アルゴリズム（後述）を選択する。その後、同決定に係る測長位置につき、同選択に係る最適なエッジ検出アルゴリズムを用いて当該パターンの寸法を測定、すなわち測長するようにした。
【００２２】
本発明の実施例４による画像測長装置では、前記パターンの輪郭を構成する各辺部をなす点群を検出する際、予め用意しておいた教師画像と前記顕微鏡画像との間でテンプレートマッチングを行い、両画像間の相関を算出する。そして算出された画像間の相関が所定の閾値より大きい場合に、それ以降の手順を実施するようにした。
【００２３】
本発明の実施例５による画像測長装置では、顕微鏡により撮像された顕微鏡画像を電子的に保存する手段を設けておき、所定の位置で当該画像に含まれるパターンの寸法を測定、すなわち測長する際、顕微鏡画像が撮像により得られ、これが前記保存する手段に保存されたことを検出する。そして同検出を契機として当該保存後の顕微鏡画像について所定の測長作業を開始し、同作業の結果を出力するようにした。
【００２４】
これら上記本発明の各実施例の画像測長装置によれば、走査型電子顕微鏡などで得られた顕微鏡画像に対し、同画像に含まれるパターンの輪郭を構成する各辺部の近似線から求められた点を基準に測長位置を決めるようにしたため、測長位置のばらつきを効果的に低減可能である。その結果測長位置のばらつきに起因する測長結果のばらつきを効果的に低減可能である。
【００２５】
又、前記顕微鏡画像に含まれるパターン中の、該当する製造品において後の製造工程で加工される予定の部分に対応する位置であり、当該顕微鏡画像中のパターンにおいては特に形状的に目立った特徴がない位置の部分を測長するような場合であっても、その測長位置を高精度に決定できる。もって、より高度な測長動作が実現でき、半導体装置、ハードディスク装置の記録・再生ヘッド等の製造工程において、製造品の検査を効率的に実施でき、もって製品の歩留りを向上させることが可能となり、大幅な製造コストの削減が可能となる。
【００２６】
以下本発明の各実施例による画像測長装置の機能につき、図とともに詳細に説明する。
【実施例１】
【００２７】
まず本発明の実施例１の画像測長装置について説明する。
【００２８】
図１は本発明の実施例１による画像測長装置５０の機能について説明するための図である。ここでは一例として、画像測長装置５０がパーソナルコンピュータにより構成されるものとする。
【００２９】
図１に示される如く、画像測長装置５０は上記ＣＤ−ＳＥＭ１００に接続され、ＣＤ−ＳＥＭ１００を制御するパーソナルコンピュータ１１０から検査対象品の撮像画像、すなわち顕微鏡画像の転送を受ける。そして画像測長装置５０では、転送された顕微鏡画像を画像処理することにより、検査対象品の所定の部分の寸法を測定、すなわち測長する。そのようにして検査対象品の所定の部分の寸法の情報により、当該製造品が所定の許容範囲内に収まっているか否かの判定等を行う。
【００３０】
図２は同画像測長装置５０の機能を説明するための機能ブロック図であり、図３は同画像測長装置５０の機能を説明するための動作フローチャートである。
【００３１】
図２に示す如く、画像測長装置５０は、ＣＤ−ＳＥＭ１００のパーソナルコンピュータ１１０から検査対象品の撮像画像、すなわち顕微鏡画像を受信する画像取得部５１１，当該顕微鏡画像に含まれるパターンのエッジを抽出するエッジ抽出部５１２，抽出されたエッジから近似線を取得する近似線取得部５１３、取得された近似線から基準点を求める基準点取得部５１４，求められた基準点から測長位置を取得する測長位置取得部５１５，前記顕微鏡画像中、測長位置取得部５１５で取得された測長位置におけるエッジを検出するエッジ検出部５１６，検出されたエッジ間の距離を測定、すなわち測長する測長部５１７及び測長結果を出力する結果出力部５１８を含む。
【００３２】
これら各部５１１〜５１８は、この例の場合、画像測長装置５０を構成するパーソナルコンピュータのＣＰＵが、所定のプログラムを実行することにより実現される。
【００３３】
又ここでは上記検査対象品の顕微鏡画像、すなわち測長対象の顕微鏡画像の例として、図４に示すハードディスク装置の記録・再生ヘッドの、その製造工程での撮像によって得られた走査型電子顕微鏡画像（単に「顕微鏡画像」と称する）を想定する。図４中、垂直方向がｙ軸であり、水平方向がｘ軸である。
【００３４】
図３中ステップＳ１で、図２のエッジ抽出部５１２の機能として、顕微鏡画像の各画素の、各ｙ座標におけるｘ軸方向の階調値のラインプロファイルから階調値が極大となる２点を抽出することにより、当該顕微鏡画像に含まれる、検査対象品の輪郭線を示すパターンの各辺をなす点群を抽出する。図６に、図５中直線１０上の、各画素の階調値のラインプロファイルを示す。
【００３５】
次に、ステップＳ２で、近似線取得部５１３の機能として、図５中、左側の点群の内、曲線部分を含まない領域１１に含まれる点のみを使用して、ハフ変換（後述）を用いて直線１３を、同様に右側について直線１４を、それぞれ近似線として取得する。更に、左側の点群の内、曲線部分を含まない領域１２に含まれる点のみを使用して、ハフ変換を用いて直線１５を、同様に右側について直線１６を、それぞれ近似線として取得する。
【００３６】
次に、ステップＳ３で、基準点取得部５１４の機能として、このようにして求められた近似線としての直線１３と直線１５の交点１７、直線１４と直線１６の交点１８をそれぞれ演算により求め、例えば、その間の中点１９を、測長位置の位置決めのための基準点として得る。
【００３７】
尚上記交点１８は、例えば直線１４及び直線１６をｘ−ｙ軸に関する関数として表し、関数演算を実施することにより求めることが可能である。
【００３８】
次に、ステップＳ４で、測長位置取得部５１５の機能として、予め登録しておいた情報を基に、ステップＳ３で得られた基準点から測長位置２０を決める。具体的には、例えば、後述するステップＳ５における測長の際のエッジ検出の始点の上記基準点に対する相対座標、エッジ検出を行うためにエッジを探索する範囲、エッジを探索する方向等の情報を基に測長位置２０を決める。
【００３９】
次に、ステップＳ５で、エッジ検出部５１６の機能として、顕微鏡画像の測長位置２０におけるエッジ検出を実行し、次に測長部５１７の機能として、その結果検出された図５中左右両側のエッジに対応する２点間の距離を算出して測長を行う。
【００４０】
図５の例では、図示のパターン中、測長位置２０におけるｘ方向に沿う画素の階調値のラインプロファイルを求め、後述するエッジ検出アルゴリズムのいずれかによりエッジを検出する。ここで検出されるエッジは顕微鏡画像に含まれるパターンの輪郭線に該当するため、エッジ検出により検出された２点間の距離を算出することにより、当該パターンの測長位置２０における幅２０が得られる。上記２点間の距離の算出は、例えばその間の画素数を算出することにより可能である。
【００４１】
更に、ステップＳ６で、画像測長装置５０を構成するパーソナルコンピュータ中の指定されたディレクトリ内で、未測長の画像、すなわちステップＳ１〜Ｓ５とともに上述の測長動作が未だ実施されていない顕微鏡画像の有無を判定する。未測長の画像に対しステップＳ１からステップＳ５の測長動作を順次実施する。
【００４２】
最後に、ステップＳ７で、結果出力部５１８の機能として、ステップＳ１〜Ｓ５によって得られた測長結果、近似線としての各直線、測長位置等のデータを該当する顕微鏡画像上に重ねたものを、当該パーソナルコンピュータのディスプレイに表示し、或いはデータファイルとして出力する。
【００４３】
次に、上述の本発明の実施例１の画像測長装置の測長結果を従来のＣＤ−ＳＥＭのみによる測長結果と比較し、その効果について説明する。
【００４４】
ＣＤ−ＳＥＭにより同一半導体ウエハ内の４４個の素子において、図５に示した測長位置２０で測長し、一連の測長作業を５回繰り返した。
【００４５】
一方、本発明の実施例１による画像測長装置により、ＣＤ−ＳＥＭが出力した画像データを図３とともに説明した方法で測長した。
【００４６】
これらの測長結果から、同一素子に対する、５回繰り返し測長でのばらつきを評価し、図７に示すヒストグラムを得た。
【００４７】
ＣＤ−ＳＥＭのみによる測長では撮像範囲がずれることにより測長位置がばらつき、その結果測長値に大きなばらつきが生じているのに対し、本発明の実施例１による画像測長装置による場合、撮像範囲がずれた画像においても高精度で測長位置が決められるため、測長値のばらつきを抑えることができている。
【００４８】
このように、本発明の実施例１の画像測長装置により、高精度で所定の位置におけるパターンの測長が可能となる。
【００４９】
なお、ＣＤ−ＳＥＭによる撮像において検査対象品に対する撮像範囲がずれるのは、一般的に図４，図５に示す如くの比較的縦長のパターンを対象とする場合、図中左右方向、すなわちｘ方向の位置決め精度が比較的高いのに対し、上下方向、すなわちｙ方向の位置決め精度を高めることは困難とされていることによる。
【００５０】
ここで撮像範囲とは、例えば図４，図５の例の場合同図に示される画像は検査対象品のうちの一部分を撮像したものであるが、その場合の撮像に係る範囲を言う。この撮像範囲が上下方向にずれた場合、得られた画像中の所定の位置でパターンの測長を行っても検査対象品中の異なる部分を測長することとなるため測長誤差が生ずる。
【００５１】
本発明の実施例１による画像測長装置５０では上記の如く顕微鏡画像中のパターンの輪郭の近似線を求め、近似線に基づいて測長位置を決定している。このため、たとえ撮像範囲がずれた場合であっても、撮像範囲内の顕微鏡画像に含まれるパターンの特徴に応じて測長位置が調整されるため、撮像範囲のずれによる測長誤差を最小限に抑えることが可能となる。
【実施例２】
【００５２】
次に本発明の実施例２の画像測長装置について説明する。
【００５３】
図８は同画像測長装置５０の機能を説明するための機能ブロック図であり、図９は同画像測長装置５０の機能を説明するための動作フローチャートである。
【００５４】
この実施例２の画像測長装置５０は上述の実施例１の画像測長装置５０と同様の構成を有し、図８に示す如く、テンプレートマッチング部５１９及び領域移動部５２０が新たに加わっている。
【００５５】
ここでも実施例１の場合同様、測長対象の顕微鏡画像として図４のものを想定する。
【００５６】
図９中ステップＳ２１で、顕微鏡画像中の画素の、各ｙ座標におけるｘ方向に沿う階調値のラインプロファイルから階調値が極大となる２点を抽出することにより、各辺をなす点群を抽出する。
【００５７】
次に、ステップＳ２２で、テンプレートマッチング部５１９の機能として、予め用意しておいた基準となる、いわゆる教師画像と、測長対象の顕微鏡画像との間で、テンプレートマッチングを行う。このテンプレートマッチングの実施により、上記教師画像に対する測長対象の顕微鏡画像のずれ量を算出する。
【００５８】
図１０はこの場合の動作を説明するための図であり、同図（ａ）は基準となる測長基準画像３０を示し、同図（ｂ）は測長対象の顕微鏡画像３５を示す。
【００５９】
ここで図１０（ａ）中の教師画像３１は、同図（ｂ）の測長対象の顕微鏡画像３５と同じ画像サイズである測長基準画像３０から切り出したものであり、画像サイズは測長対象の顕微鏡画像３５のサイズの半分とされている。
【００６０】
ここで教師画像３１を切り出す際、画像とともに当該教師画像３１の切り出し原点３２の座標（ＸＯ１、ＹＯ１）を記憶しておく。同時に、測定基準画像３０における所定の直線近似範囲３３をＹ≦ＹＵ、直線近似範囲３４をＹ≧ＹＬとして記憶しておく。尚ここでｘ，ｙ各座標の方向は、図１０（ａ）の右下部分に示される方向とする。
【００６１】
測長対象の顕微鏡画像３５と教師画像３１とのテンプレートマッチングにおいて、教師画像３１と測定対象の顕微鏡画像３５との相対位置を変化させながら画像間の類似度を測定する。そして画像間の類似度が最大となった際の教師画像３１の原点３２の、測定対象の顕微鏡画像３５上の位置３７（ＸＯ２、ＹＯ２）を求める。この場合、測定対象の顕微鏡画像３５の教師画像３１に対するｘ方向、ｙ方向のずれ量が、両座標間の差、すなわちＸＯ２−ＸＯ１、ＹＯ２−ＹＯ１として得られる。
【００６２】
次に、ステップＳ２３で、ステップＳ２１で検出された点群の内、上記ずれ量を加味して得た直線近似範囲３８、３９（図１０（ｂ））に含まれる点群のみを使用し、顕微鏡画像に含まれるパターンの輪郭を構成する各辺部を直線近似する。ここで、上記ずれ量を加味して得る直線近似範囲３８は、Ｙ≦ＹＵ＋（ＹＯ２−ＹＯ１）、直線近似範囲３９はＹ≧ＹＬ＋（ＹＯ２−ＹＯ１）として表される範囲である。
【００６３】
これが領域移動部５１９の機能である。すなわちテンプレートマッチングの結果として得られた顕微鏡画像のずれ量に応じ、直線近似範囲３８，３９，すなわち近似線取得部５１３の機能によってパターンの輪郭を構成する各辺部を直線近似する際の対象となる点群の範囲を画定する矩形窓を顕微鏡画像上で移動することにより、同範囲を変更する。その結果当該直線近似の精度を効果的に向上可能である。
【００６４】
すなわち図１０の例では、図示の如く、画像中のパターンは、同図（ａ）に比して、同図（ｂ）では撮像位置が若干上方向にずれている。すなわちパターンの上側の漏斗状の部分を見ると、図１０（ｂ）における方が、同図（ａ）におけるより、ｙ方向により長く現れている。すなわち漏斗状の下端部分が下側にずれて写っている。
【００６５】
このような場合、上記顕微鏡画像のずれ量は、ｙ方向にプラスの量として得られる。したがって直線近似を行う点群を画定する矩形窓はそれぞれ下方向に移動される。その結果、図示の如く、上側の直線近似範囲３８は測長基準画像３０の直線近似範囲３３に対し若干長く設定され、逆に下側の直線近似範囲３９は測長基準画像３０の直線近似範囲３４に対し若干短く設定される。
【００６６】
以降のステップＳ２４〜ステップＳ２８の動作は実施例１におけるステップＳ３〜Ｓ７の動作と同様であり、重複する説明を省略する。
【００６７】
このように第２実施例では教師画像と測長対象の顕微鏡画像とのパターンマッチングを行い、パターンの輪郭を構成する各辺部の直線近似範囲を画定する矩形窓を、パターンマッチングで得られた、対応するパターンの教師画像に対するずれの分だけ顕微鏡画像上で移動させる。その結果高精度にパターンの輪郭を構成する各辺部の近似直線を求める際の対象となる点群の範囲を、より適切なものにすることが可能となる。その結果近似曲線の取得の精度を効果的に向上可能であり、決められた位置におけるパターンの測長の精度を向上させることが可能となる。
【実施例３】
【００６８】
次に本発明の実施例３の画像測長装置について説明する。
【００６９】
図１１は同画像測長装置５０の機能を説明するための機能ブロック図であり、図１２は同画像測長装置５０の機能を説明するための動作フローチャートである。
【００７０】
この実施例３の画像測長装置５０は上述の実施例１の画像測長装置５０と同様の構成を有し、図１１に示す如く、テンプレートマッチング部５２１及び最適アルゴリズム選択部５２２が新たに加わっている。
【００７１】
実施例３では測長対象の画像群に、パターン形状やエッジコントラストが異なるＡ、Ｂ、Ｃの３種類の画像が含まれている状況を想定する。
【００７２】
図１２中ステップＳ４１〜ステップＳ４４で、顕微鏡画像に含まれるパターンの輪郭を構成する各辺部のエッジ点群を抽出し、基準点を得、測長位置を得る。これらの動作は実施例１におけるステップＳ１〜Ｓ４の動作と同様であり、重複する説明を省略する。
【００７３】
次に、ステップＳ４５で、テンプレートマッチング部５２１の機能として、測長対象の顕微鏡画像と、予め用意しておいた、上記Ａ，Ｂ，Ｃの３種類にそれぞれ対応する教師画像Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれとの間でテンプレートマッチングを行うことにより、測長対象の顕微鏡画像とこれら教師画像との間の類似度を算出する。ここで上記教師画像Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ上記画像種類Ａ、Ｂ、Ｃを代表する画像とされる。
【００７４】
上記ステップＳ４５の結果として最も大きい類似度を有する教師画像がＡ，Ｂ，Ｃのいずれかであるかにより、測長対象の顕微鏡画像の画像種類がＡ、Ｂ、Ｃのいずれかであるかを判定する。
【００７５】
次に、ステップＳ４６で、最適アルゴリズム選択部５２２の機能として、予め用意しておいた、画像種類とエッジ検出アルゴリズムの対照表を参照し、当該顕微鏡画像の画像種類に最適なエッジ検出アルゴリズムを選択する。
【００７６】
例えば、顕微鏡画像の画像種類がＡであった場合、実施例１のステップＳ５に対応するステップＳ４７におけるエッジ検出による測長動作中のエッジ検出において、図９に示す如く、顕微鏡画像の測長位置における画素の階調値の微分値を求め、微分値のラインプロファイル（同図中、微分値ラインプロファイル）において最大値と最小値とを求め、これらをエッジとして得るアルゴリズム、すなわち画素値の微分値のラインプロファイルにおいて最大値及び最小値を求める方法を選択する。
【００７７】
他方顕微鏡画像の画像種類がＢであった場合、図９中、顕微鏡画像の測長位置における画素の階調値のラインプロファイル（図９中、「階調値ラインプロファイル」）における極大値をエッジとして得るアルゴリズム、すなわち画素の階調値のラインプロファイルにおいて極大値を求める方法を選択する。
【００７８】
又顕微鏡画像の画像種類がＣであった場合、図９中、顕微鏡画像の測長位置における画素の階調値のラインプロファイルにおいて、階調値がある閾値を越える点を、階調値のラインプロファイルにおける極大値としての２点の中点を始点とし両側に向かって探索して求め、それらの点をエッジとして得るアルゴリズム、すなわち画素の階調値のラインプロファイルにおいて閾値により求める方法を選択する。
【００７９】
ステップＳ４７ではこのようにして選択されたアルゴリズムにより顕微鏡画像の測長位置におけるエッジ検出を行い、当該位置におけるパターンの幅を測長する。ステップＳ４７〜ステップＳ４９の動作は実施例１におけるステップＳ５〜Ｓ７の動作と同様であり、重複する説明を省略する。
【００８０】
走査型電子顕微鏡で得られる顕微鏡画像では検査対象品上の凹凸形状、材質等の条件により、撮像時のエッジコントラストが大きく異なる場合がある。このような条件において得られた顕微鏡画像から精度良く測長を行うためには、各条件に応じて最適なエッジ検出アルゴリズムを適用する必要がある。
【００８１】
従来はこの最適なエッジ検出アルゴリズムの選択を、操作者自身が判断して行っていた。それに対しこの実施例３の画像測長装置によれば、測長前の準備として、画像種類に応じた教師画像と対応する最適なエッジ検出アルゴリズムとの対照表を予め作成しておき、後の工程では、テンプレートマッチングの結果により自動的に最適なエッジ検出アルゴリズムを選択して適用するようにした。したがって大幅な測長工数の削減が実現できる。
【００８２】
なおこのエッジ検出アルゴリズム、すなわちエッジ検出方法については、図２１とともに後述する。
【実施例４】
【００８３】
次に本発明の実施例４の画像測長装置について説明する。
【００８４】
図１４は同画像測長装置５０の機能を説明するための機能ブロック図であり、図１５は同画像測長装置５０の機能を説明するための動作フローチャートである。
【００８５】
この実施例３の画像測長装置５０は上述の実施例１の画像測長装置５０と同様の構成を有し、図１４に示す如く、テンプレートマッチング部５２３及び類似度判定部５２４が新たに加わっている。
【００８６】
実施例５では、まず図１５中ステップＳ５０で、テンプレートマッチング部５２３の機能として、測長対象の顕微鏡画像に対し、予め用意しておいた教師画像との間でテンプレートマッチングを行うことによって両画像間の位置合わせを行う。そのようにして双方間のずれの修正を行った上で、教師画像と測長対象の顕微鏡画像との間の類似度を算出する。
【００８７】
次に、ステップＳ５１で、類似度判定部５２４の機能として、予め用意しておいた類似度の閾値を参照し、得られた類似度がその閾値より大きい場合にはその後のステップＳ５２〜ステップＳ５６の測長動作を行う。ステップＳ５２〜ステップＳ５６の測長動作は実施例１におけるステップＳ１〜Ｓ５のものと同様であり、重複する説明を省略する。
【００８８】
一方、類似度が閾値より小さい場合（ステップＳ５１の「低い」）には、その顕微鏡画像が測長する必要のない別種の画像であると判断し、そのままステップＳ５７に移動して他の顕微鏡画像の測長動作を行う動作を実施する。
【００８９】
ＣＤ−ＳＥＭでの半導体ウエハの自動測長においては、視野移動の他にフォーカス合せも自動で行っているが、検査対象品の表面状態の違いなどによりフォーカスが合っていない状態で撮像してしまう場合が生じ得る。また、製造プロセスの途中で何らかの不具合があり、部分的、もしくは完全に測長対象の素子部分が破壊されるような場合も想定される。
【００９０】
このように、ＣＤ−ＳＥＭによる撮像に係る顕微鏡画像には、当該画像に基づいてなされる上述の如くの測長処理に適さないもの、或いはその必要のないものが含まれている可能性がある。上述の実施例４の画像測長装置によれば、測長対象の画像群にそれら測長不適或いは不要の画像が含まれる場合にはそれらが測長工程から自動的に除外される。その結果無駄な測長処理の実施を省略することできるため、多数の測長対象の顕微鏡画像に対する処理を行う場合のトータルの測長工数を効果的に削減できる。
【実施例５】
【００９１】
次に本発明の実施例５の画像測長装置について説明する。
【００９２】
この実施例５では、ＣＤ−ＳＥＭ１００を制御しているコンピュータ１１０自体が画像測長装置として機能する。
【００９３】
図１６は同画像測長装置１１０の機能を説明するためのブロック図であり、図１７は同画像測長装置１１０の機能を説明するための動作フローチャートである。
【００９４】
この実施例５の画像測長装置１１０は、その測長動作を行う部分において上述の実施例１等による画像測長装置５０と同様の構成を有する。この場合図１６に示す如く、ＣＤ−ＳＥＭ１００を制御するパーソナルコンピュータ１１０自体が上記の如く画像測長装置として機能する。
【００９５】
まず図１７のステップＳ６０で、当該コンピュータ１１０自体を監視する。そして、例えばステップＳ６１にて、同コンピュータ１１０中の画像が格納されるディレクトリに存在されているファイル数を調べ、同ファイル数が増加した場合（ステップＳ６１の「ある」）、ステップＳ６２でその増加に係る顕微鏡画像に対する測長動作を行い、ステップＳ６３にてその測長結果を出力する。上記ディレクトリ中の上記増加に係る顕微鏡画像の判別は、例えば、該当する画像ファイルのタイムスタンプを調べることによって可能である。
【００９６】
ステップＳ６２で行われる測長動作は上述の実施例１〜実施例４のそれぞれにおける測長動作、すなわち図３，図９，図１２，図１５のそれぞれの動作フローチャートとともに上述した測長動作のうちのいずれのものでもよい。ここでステップＳ６２の工程には顕微鏡画像に含まれるパターンの輪郭を構成する各辺部をなす点群の抽出からエッジ検出によるパターン寸法の測長までの一連の動作が含まれるが、図１１，図１２とともに上述の実施例３における如くのエッジ検出アルゴリズムの自動選択機能を有するものとすることが望ましい。
【００９７】
従来の画像測長装置では、測長作業を行う対象となる顕微鏡画像、もしくはその画像群を操作者が判断して指定する必要があった。その結果画像数が膨大である場合には、画像を選択する作業が画像測長作業の大半の工数を占めるような状況も想定される。本発明の実施例５の画像測長装置によれば、ほぼ完全に人手を介在させることなく自動的に測長動作が実行され、更に特に遅延時間を生じることなく、操作者は測長結果を知ることができる。
【００９８】
すなわち実施例５によれば、ＣＤ−ＳＥＭ１００において検査対象品の顕微鏡画像の取得がなされ、これがコンピュータ１１０のハードディスク装置等の所定のディレクトリに保存されると、これが自動的に検出され、その新たな保存に係る顕微鏡画像に対する測長動作が自動的に開始される。したがって操作者は、顕微鏡画像の取得後に当該顕微鏡画像を前記所定のディレクトリに保存する操作を行うだけで、後は画像測長装置の機能により当該顕微鏡画像に対する測長動作が自動的に実行され、操作者はその結果を得ることができる。
【００９９】
以上、本発明の各実施例について説明してきたが、本発明の実施例はこれらの構成、条件等に限られるものではなく、各種の変更が可能である。例えば上記各実施例では顕微鏡画像に含まれるパターンの輪郭を構成する各辺部を直線で近似しているが、曲線による近似としてもよい（図１９とともに後述）。
【０１００】
又上記実施例２においては、直線近似の対象の点群の範囲を画定する矩形窓を、パターンマッチングで得られたずれ量の分だけ移動しているが、このずれ量の算出は、パターンの輪郭を構成する各辺部をなす点群を検出する段階で行っても良い。
【０１０１】
又上記実施例３においては、テンプレートマッチングによる画像種類の判定によって最適なエッジ検出アルゴリズムを選択して適用している。これに対し、画像種類と最適なエッジ検出アルゴリズムと測長位置との対照表を予め用意しておくことにより、画像種類の判定の結果によって最適なエッジ検出アルゴリズムとともに測長位置をも得ることができる。そして当該測長位置において当該最適なエッジ検出アルゴリズムにより測長動作を行う構成としても良い。更に、テンプレートマッチングを行う工程は変更可能である。例えば、パターンの輪郭を構成する各辺部のエッジ点群を抽出する前の段階でテンプレートマッチングを行って最適なエッジ検出アルゴリズムを選択し、選択されたアルゴリズムを、パターンの輪郭を構成する各辺部のエッジ点群を抽出するアルゴリズムとして適用してもよい。
【０１０２】
図１８は本発明の各実施例を構成するコンピュータ５０又は１１０の構成を示すブロック図である。
【０１０３】
図１８に示すごとく、同コンピュータ５０又は１１０は、与えられたプログラムを構成する命令を実行することによって様々な動作を実行するためのＣＰＵ５１と、キーボード、マウス等よりなりユーザが操作内容又はデータを入力するための操作部５２と、ユーザにＣＰＵ５１による処理経過、処理結果等を表示するＣＲＴ、液晶表示器等よりなる表示部５３と、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなりＣＰＵ５４が実行するプログラム、データ等を記憶したり作業領域として使用されるメモリ５４と，プログラム、データ等を格納するハードディスク装置５５と、ＣＤ−ＲＯＭ５７を媒介として外部からプログラムをロードしたりデータをロードするためのＣＤ−ＲＯＭドライブ５６と、インターネット、ＬＡＮ等の通信網５９を介して外部サーバからプログラムをダウンロード等するためのモデム５８とを有する。
【０１０４】
同コンピュータ５０、１１０はＣＤ−ＲＯＭ５７を媒介として、あるいは通信ネットワーク５９を媒介として、上述の各実施例の画像測長装置が実行する測長動作等の処理、すなわち図３，図９，図１２，図１５のそれぞれの動作フローチャートによって示される動作をＣＰＵ５１に実行させるための命令よりなるプログラムをロードあるいはダウンロードする。そしてこれをハードディスク装置５５にインストールし、適宜メモリ５４にロードしてＣＰＵ５１が実行する。その結果、同コンピュータ５０、１１０により画像測長装置が実現される。
【０１０５】
以下に上記各実施例における近似線取得部５１３における、顕微鏡画像に含まれるパターンの輪郭を構成する辺から近似線を求める場合の、直線近似以外の例について説明する。
【０１０６】
ここでは円（もしくは楕円）により近似する例を示す。
【０１０７】
図１９（ａ）に示すようなパターンにおいて矢印部の幅ｗを測長したい場合、図１９（ｂ）の破線で囲ったそれぞれの曲線部を円弧で近似し、その中心（ｘｃ１、ｙｃ１）及び（ｘｃ２、ｙｃ２）の中点（ｘ０、ｙ０）＝（（ｘｃ１＋ｘｃ２）／２、（ｙｃ１＋ｙｃ２）／２）を上記基準点とする。
【０１０８】
この例では、基準点から距離ｄの位置を測長位置として規定し、ｙ座標がｙ０＋ｄの位置でｘ方向に沿ってエッジ検出を行うことにより上記幅ｗを測長する。
【０１０９】
次に上記近似線取得部５１３において、顕微鏡画像に含まれるパターンの輪郭を構成する辺の近似線を求めるためのハフ変換について説明する。
【０１１０】
ハフ（Ｈｏｕｇｈ）変換については、例えば田村秀行編「コンピュータ画像処理」（オーム社、２００２）の２０４ページから２０６ページに以下の通り記載されている。
【０１１１】
すなわち、検出したい線の形が予め決められており、代数方程式でその形状が表現できる場合には、線の形状を表すパラメータ空間に画像中の特徴点（エッジ点など）を写像するハフ変換（Ｈｏｕｇｈ
Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）が有効であるとされている。ここでは最も標準的である直線検出用ハフ変換について述べる。
【０１１２】
まず直線を表す代数方程式としては、
ρ＝ｘｃｏｓθ＋ｙｓｉｎθ ．．．（Ｂ−１）
を用いる。
【０１１３】
上式中、ρは座標原点から直線に下ろした垂線の長さ、θは垂線とx軸との間の角度を表すパラメータである。この代数方程式を用いると、図２０（ａ）に示すｘ−ｙ画像空間中の直線ρ０＝ｘ０ｃｏｓθ＋ｙ０ｓｉｎθは、図２０（ｂ）に示すρ−θパラメータ空間中の１点として表される。
【０１１４】
また、画像中の特徴点（ｘ０、ｙ０）を通る任意の直線は
ρ＝ｘ０ｃｏｓθ＋ｙ０ｓｉｎθ ．．．（Ｂ−２）
と表され、この式を満たす直線群図２０（ｃ）は、パラメータ空間中で図２０（ｄ）のような軌跡を形作る。
【０１１５】
見方を変えると、このことは、画像空間中の点（ｘ０、ｙ０）が式（Ｂ−２）で表されるパラメータ空間中の軌跡に写像されることを意味する。
【０１１６】
こうした画像空間とパラメータ空間との関係に基づき、ハフ変換では次のようにして直線検出を行う。
【０１１７】
１）パラメータ空間を表す２次元配列を用意し、その値をすべて０に初期化する。
【０１１８】
２）画像中の各特徴点の座標値を式（Ｂ−１）のｘ、ｙに代入した式を、ρとθに関する方程式とみなし、パラメータ空間中でその方程式の表す軌跡を描く（図２０（ｅ）参照）。
【０１１９】
軌跡の描画は、θを一定間隔Δθずつ増加させながら方程式を満たすρの値を計算することによって軌跡の通過する配列要素を求め、その値を１増やす（投票する）ことによって軌跡を重ね書きする。
【０１２０】
３）すべての特徴点に対応する軌跡を描いた後、多数の軌跡が集中している位置、すなわち、パラメータ空間を表す配列中で大きな極大値をもつ要素を求める。
【０１２１】
そうした要素が表すパラメータを（ρ＊、θ＊）とする。このパラメータは画像中の直線ρ＊＝ｘｃｏｓθ＊＋ｙｓｉｎθ＊を表し、多数の特徴点を通る直線が検出されたことになる（図２０（ｅ）、（ｆ）参照）。
【０１２２】
ハフ変換は、画像中の特徴点が連続していなくてもうまく直線が検出でき、エッジの追跡などに比べて雑音にも強いとされている。このようにハフ変換は優れた特性をもっており、最初に提案された１９６２年以来非常に多くの改良、拡張がなされている。
【０１２３】
ハフ変換は、直線のほか、円や楕円の検出にも利用できる。ただし、円の場合はパラメータが３つ、楕円の場合は５つ必要であり、単純は方法では、それぞれ３次元、５次元の配列を用意する必要があり、記憶容量、計算時間ともにかなり大きくなるという問題があるとされている。
【０１２４】
この問題に対しても種々の工夫が考えられている。また、多角形など単純な代数方程式では表現できない２次元図形を検出するための方法として一般化ハフ変換がある。さらに、３次元の平面や物体の検出・認識にもハフ変換の考え方を利用することができる。
【０１２５】
次にエッジ抽出部５１２或いはエッジ検出部５１６によるエッジ検出のための方法について述べる。
【０１２６】
エッジ検出方法については、例えば社団法人、日本半導体製造装置協会のホームページにおけるロードマップ（平成１５年度）（ＵＲＬ：http://www.seaj.or.jp/rdmp/indx_f.htm、２００６年１０月１２日現在）の第５編「計測」に示されている。
【０１２７】
すなわち、顕微鏡画像の画素の階調値のラインプロファイルを使用するものとして実際にＣＤ−ＳＥＭに適用されているものとしては図２１に示される各方式がある。又一般的には、他にも多数の方法があり、図１３とともに説明した如く、微分値のラインプロファイルを使用する方法もある。図２１中、Ｌは測長値を示し、Ａは実際のパターン幅を示す。
【０１２８】
本発明は以下の付記の各々に記載の構成をとり得る。
（付記１）
与えられたパターンを構成する点群から近似線を求める近似線取得手段と、
前記近似線から所定の演算によって基準点を求める基準点取得手段と、
前記基準点から所定の演算によって測長位置を求める測長位置取得手段と、
前記測長位置で前記パターンの所定の部分の寸法を測定する寸法測定手段とよりなるパターン寸法測定装置。
（付記２）
前記近似線取得手段は、前記点群を一又は複数の直線で近似する手段よりなる付記１に記載のパターン寸法測定装置。
（付記３）
前記近似線取得手段は、前記点群を一又は複数の所定の曲線で近似する手段よりなる付記１に記載のパターン寸法測定装置。
（付記４）
前記曲線は円弧とされてなる付記３に記載のパターン寸法測定装置。
（付記５）
前記近似線取得手段は、前記点群を、所定の関数で表される直線又は曲線で近似する手段よりなる付記１に記載のパターン寸法測定装置。
（付記６）
前記近似線取得手段は、ハフ変換を用いて近似線を求める構成とされてなる付記１乃至５のうちのいずれかに記載のパターン寸法測定装置。
（付記７）
前記基準点取得段階は、近似線取得段階で得られた近似線同士の交点に基づいて基準点を求める構成とされてなる付記１乃至６のうちの何れか一項に記載のパターン寸法測定装置。
（付記８）
前記近似線取得手段は、前記与えられたパターンを構成する点群のうち所定の領域に属する点群を対象とするものとされ、
前記所定の領域を、前記与えられたパターンと所定の基準パターンとのパターンマッチングの結果に基づいて移動する手段を含む構成とされてなる付記１乃至７のうちのいずれかに記載のパターン寸法測定装置。
（付記９）
前記寸法測定手段は、前記パターンの所定の部分の寸法を測定するにあたって当該部分のエッジの位置を求める際のエッジ検出方法を、当該パターンを構成する画素値の当該部分における変化の態様により、所定の複数の方法から選択する構成とされてなる付記１乃至８のうちのいずれかに記載のパターン寸法測定装置。
（付記１０）
前記所定の複数の方法は、画素値の微分値のラインプロファイルにおいて最大値及び最小値を求める方法、画素の階調値のラインプロファイルにおいて極大値を求める方法及び画素の階調値のラインプロファイルにおいて閾値により求める方法を含む構成とされてなる付記９に記載のパターン寸法測定装置。
（付記１１）
更に前記近似線取得手段による近似線を求める動作が実行される前に、前記与えられたパターンにつき、所定の基準パターンとパターンマッチングを行い、当該所定の基準パターンとの相関が所定の値より小さい際には、前記近似線取得手段、基準点取得手段、測長位置取得手段及び寸法測定手段による一連の動作を実行しない構成とされてなる付記１乃至１０のうちのいずれかに記載のパターン寸法測定装置。
（付記１２）
前記近似線取得手段、基準点取得手段、測長位置取得手段及び寸法測定手段による一連の動作はコンピュータによる制御によって自動的に実行される構成とされ、
前記与えられたパターンの画像を撮像によって得る撮像手段によって得られた画像を保存する画像保存手段による画像の保存を検出する保存検出手段を有し、
前記保存検出手段による画像の保存が検出されたことを契機として、前記近似線取得手段、基準点取得手段、測長位置取得手段及び寸法測定手段による一連の動作が自動的に開始される構成とされてなる付記１乃至１１のうちのいずれかに記載のパターン寸法測定装置。
（付記１３）
与えられたパターンを構成する点群から近似線を求める近似線取得段階と、
前記近似線から基準点を求める基準点取得段階と、
前記基準点から測長位置を求める測長位置取得段階と、
前記測長位置で前記パターンの所定の部分の寸法を測定する寸法測定段階とよりなるパターン寸法測定方法。
（付記１４）
前記近似線取得段階は、前記与えられたパターンを構成する点群のうち、所定の領域に属する点群を対象としてなされ、
前記所定の領域を、前記与えられたパターンと所定の基準パターンとのパターンマッチングの結果に基づいて移動する段階を含む構成とされてなる付記１３に記載の方法。
（付記１５）
前記寸法測定段階では、前記パターンの所定の部分の寸法を測定するにあたって当該部分のエッジの位置を求める際のエッジ検出方法を、当該パターンを構成する画素値の当該部分における変化の態様により、所定の複数の方法から選択する構成とされてなる付記１３又は１４に記載の方法。
（付記１６）
更に前記近似線取得段階の前に、前記与えられたパターンにつき、所定の基準パターンとパターンマッチングを行い、当該所定の基準パターンとの相関が所定の値より小さい際には、前記一連の近似線取得段階、基準点取得段階、測長位置取得段階及び寸法測定段階を実行しない構成とされてなる付記１３乃至１５のうちのいずれかに記載の方法。
（付記１７）
与えられたパターンを構成する点群から近似線を求める近似線取得段階と、
前記近似線から基準点を求める基準点取得段階と、
前記基準点から測長位置を求める測長位置取得段階と、
前記測長位置で前記パターンの所定の部分の寸法を測定する寸法測定段階とをコンピュータに実行させるための命令よりなるプログラム。
（付記１８）
前記近似線取得段階は、前記与えられたパターンを構成する点群のうち、所定の領域に属する点群を対象としてなされ、
前記所定の領域を、前記与えられたパターンと所定の基準パターンとのパターンマッチングの結果に基づいて移動する段階をコンピュータに実行させるための命令を含む構成とされてなる付記１７に記載のプログラム。
（付記１９）
前記寸法測定段階では、前記パターンの所定の部分の寸法を測定するにあたって当該部分のエッジの位置を求める際のエッジ検出方法を、当該パターンを構成する画素値の当該部分における変化の態様により、所定の複数の方法から選択する構成とされてなる付記１７又は１８に記載のプログラム。
（付記２０）
更に前記近似線取得段階の前に、前記与えられたパターンにつき、所定の基準パターンとパターンマッチングを行い、当該所定の基準パターンとの相関が所定の値より小さい際には、前記一連の近似線取得段階、基準点取得段階、測長位置取得段階及び寸法測定段階を実行しない構成とされてなる付記１７乃至１９のうちのいずれかに記載のプログラム。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
本発明の適用例としては、上述の如くの半導体装置、ハードディスク装置などの製造工程における走査型電子顕微鏡画像に対するパターン測長に限られない。例えば本発明は顕微鏡画像を扱う全ての産業において適用可能である。又測長対象画像を得るための撮像装置としては上記走査型電子顕微鏡に限られず、光学顕微鏡、ＣＣＤカメラ、透過型電子顕微鏡等でもよく、本発明はこれらで撮像した画像に含まれるパターンの測長にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本発明の実施例による画像測長装置について説明するためのブロック図である。
【図２】本発明の実施例１による画像測長装置の機能を説明するための機能ブロック図である。
【図３】本発明の実施例１による画像測長装置の動作を説明するための動作フローチャートである。
【図４】本発明の実施例による画像測長装置の測長対象の一例の画像を示す図である。
【図５】本発明の実施例１による画像測長装置による測長方法について説明するための図である。
【図６】図４に示す画像における階調値のラインプロファイルの例を示す図である。
【図７】本発明の実施例１による画像測長装置の機能について説明するための図である。
【図８】本発明の実施例２による画像測長装置の機能を説明するための機能ブロック図である。
【図９】本発明の実施例２による画像測長装置の動作を説明するための動作フローチャートである。
【図１０】本発明の実施例２による画像測長装置における測長位置の位置決め手順を説明するための図である。
【図１１】本発明の実施例３による画像測長装置の機能を説明するための機能ブロック図である。
【図１２】本発明の実施例３による画像測長装置の動作を説明するための動作フローチャートである。
【図１３】本発明の実施例３による画像測長装置におけるエッジ検出アルゴリズムを説明するための図である。
【図１４】本発明の実施例４による画像測長装置の機能を説明するための機能ブロック図である。
【図１５】本発明の実施例４による画像測長装置の動作を説明するための動作フローチャートである。
【図１６】本発明の実施例５による画像測長装置の機能を説明するためのブロック図である。
【図１７】本発明の実施例５による画像測長装置の動作を説明するための動作フローチャートである。
【図１８】本発明の実施例による画像測長装置をコンピュータで実現する場合の当該コンピュータの構成を説明するためのブロック図である。
【図１９】本発明の実施例による画像測長装置において適用可能な、与えられたパターンの輪郭を円弧で近似する方法について説明するための図である。
【図２０】ハフ変換について説明するための図である。
【図２１】エッジ検出方法について説明するための図である。
【符号の説明】
【０１３１】
１０ 斜め辺の近似範囲の境界線
１１、３３、３８ 斜め辺の近似範囲
１２、３４、３９ 垂直辺の近似範囲
１３、１４ 斜め辺の近似直線
１５、１６ 垂直辺の近似直線
１７、１８ 斜め近似直線と垂直近似直線の交点
１９ 測長の基準点
２０ 測長位置例
３０ 測長基準画像
３１ 教師画像切り出し範囲
３２ 教師画像切り出し原点
３５ 測長対象の顕微鏡画像
３６ テンプレートマッチングにより検出された領域
３７ テンプレートマッチングにより検出された領域の原点
５０ 画像測長装置
１００ ＣＤ−ＳＥＭ
５１１ 画像取得部
５１２ エッジ抽出部
５１３ 近似線取得部
５１４ 基準点取得部
５１５ 測長位置取得部
５１６ エッジ検出部
５１７ 測長部
５１８ 結果出力部
５１９、５２１、５２３ テンプレートマッチング部
５２０ 領域移動部
５２２ 最適アルゴリズム選択部
５２４ 類似度判定部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
与えられたパターンを構成する点群から近似線を求める近似線取得手段と、
前記近似線から基準点を求める基準点取得手段と、
前記基準点から測長位置を求める測長位置取得手段と、
前記測長位置で前記パターンの所定の部分の寸法を測定する寸法測定手段とよりなるパターン寸法測定装置。
【請求項２】
前記近似線取得手段は、前記与えられたパターンを構成する点群のうち、所定の領域に属する点群を対象とするものとされ、
前記所定の領域を、前記与えられたパターンと所定の基準パターンとのパターンマッチングの結果に基づいて移動する手段を含む構成とされてなる請求項１に記載のパターン寸法測定装置。
【請求項３】
前記寸法測定手段は、前記パターンの所定の部分の寸法を測定するにあたって当該部分のエッジの位置を求める際のエッジ検出方法を、当該パターンを構成する画素値の当該部分における変化の態様により、所定の複数の方法から選択する構成とされてなる請求項１又は２に記載のパターン寸法測定装置。
【請求項４】
更に前記近似線取得手段による近似線を求める動作が実行される前に、前記与えられたパターンにつき、所定の基準パターンとパターンマッチングを行い、当該所定の基準パターンとの相関が所定の値より小さい際には、前記近似線取得手段、基準点取得手段、測長位置取得手段及び寸法測定手段による一連の動作を実行しない構成とされてなる請求項１乃至３のうちのいずれか一項に記載のパターン寸法測定装置。
【請求項５】
前記近似線取得手段、基準点取得手段、測長位置取得手段及び寸法測定手段による一連の動作はコンピュータによる制御によって自動的に実行され、
前記与えられたパターンの画像を撮像によって得る撮像手段によって得られた画像を保存する画像保存手段による画像の保存を検出する保存検出手段を有し、
前記保存検出手段によって前記画像保存手段による画像の保存が検出されたことを契機として、前記近似線取得手段、基準点取得手段、測長位置取得手段及び寸法測定手段による一連の動作が自動的に開始される構成とされてなる請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載のパターン寸法測定装置。
【請求項６】
与えられたパターンを構成する点群から近似線を求める近似線取得段階と、
前記近似線から基準点を求める基準点取得段階と、
前記基準点から測長位置を求める測長位置取得段階と、
前記測長位置で前記パターンの所定の部分の寸法を測定する寸法測定段階とよりなるパターン寸法測定方法。
【請求項７】
与えられたパターンを構成する点群から近似線を求める近似線取得段階と、
前記近似線から基準点を求める基準点取得段階と、
前記基準点から測長位置を求める測長位置取得段階と、
前記測長位置で前記パターンの所定の部分の寸法を測定する寸法測定段階とをコンピュータに実行させるための命令よりなるプログラム。
【請求項１】
与えられたパターンを構成する点群から近似線を求める近似線取得手段と、
前記近似線から基準点を求める基準点取得手段と、
前記基準点から測長位置を求める測長位置取得手段と、
前記測長位置で前記パターンの所定の部分の寸法を測定する寸法測定手段とよりなるパターン寸法測定装置。
【請求項２】
前記近似線取得手段は、前記与えられたパターンを構成する点群のうち、所定の領域に属する点群を対象とするものとされ、
前記所定の領域を、前記与えられたパターンと所定の基準パターンとのパターンマッチングの結果に基づいて移動する手段を含む構成とされてなる請求項１に記載のパターン寸法測定装置。
【請求項３】
前記寸法測定手段は、前記パターンの所定の部分の寸法を測定するにあたって当該部分のエッジの位置を求める際のエッジ検出方法を、当該パターンを構成する画素値の当該部分における変化の態様により、所定の複数の方法から選択する構成とされてなる請求項１又は２に記載のパターン寸法測定装置。
【請求項４】
更に前記近似線取得手段による近似線を求める動作が実行される前に、前記与えられたパターンにつき、所定の基準パターンとパターンマッチングを行い、当該所定の基準パターンとの相関が所定の値より小さい際には、前記近似線取得手段、基準点取得手段、測長位置取得手段及び寸法測定手段による一連の動作を実行しない構成とされてなる請求項１乃至３のうちのいずれか一項に記載のパターン寸法測定装置。
【請求項５】
前記近似線取得手段、基準点取得手段、測長位置取得手段及び寸法測定手段による一連の動作はコンピュータによる制御によって自動的に実行され、
前記与えられたパターンの画像を撮像によって得る撮像手段によって得られた画像を保存する画像保存手段による画像の保存を検出する保存検出手段を有し、
前記保存検出手段によって前記画像保存手段による画像の保存が検出されたことを契機として、前記近似線取得手段、基準点取得手段、測長位置取得手段及び寸法測定手段による一連の動作が自動的に開始される構成とされてなる請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載のパターン寸法測定装置。
【請求項６】
与えられたパターンを構成する点群から近似線を求める近似線取得段階と、
前記近似線から基準点を求める基準点取得段階と、
前記基準点から測長位置を求める測長位置取得段階と、
前記測長位置で前記パターンの所定の部分の寸法を測定する寸法測定段階とよりなるパターン寸法測定方法。
【請求項７】
与えられたパターンを構成する点群から近似線を求める近似線取得段階と、
前記近似線から基準点を求める基準点取得段階と、
前記基準点から測長位置を求める測長位置取得段階と、
前記測長位置で前記パターンの所定の部分の寸法を測定する寸法測定段階とをコンピュータに実行させるための命令よりなるプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図４】
【図５】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図４】
【図５】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−１１６２０６（Ｐ２００８−１１６２０６Ａ）
【公開日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２９６８５３（Ｐ２００６−２９６８５３）
【出願日】平成１８年１０月３１日（２００６．１０．３１）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月３１日（２００６．１０．３１）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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