(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に設けられた複数のパターン層のうち第１のパターン層の第１パターンと第２のパターン層の第２パターンとのずれ量を測定する寸法測定装置において、
前記基板上の前記第１パターンと前記第２パターンとを含む画像データを入力する画像入力手段と、
前記画像データから前記第１パターンと前記第２パターンとのいずれか一方を分離し、基準パターン画像データとして登録する基準パターン画像登録手段と、
前記基板上を順次撮像して得られた画像データから、前記基準パターン画像データと一致するパターンを画像サーチする画像サーチ手段と、
を備えていることを特徴とする寸法測定装置。
【請求項２】
前記基準パターン画像登録手段は、前記第１パターンと前記第２パターンとを含む画像データについて同一光強度を有する画素数を各光強度ごとに積算して得たヒストグラムから前記第１パターンを含む光強度の領域と前記第２パターンを含む光強度の領域との間にある光強度をしきい値として前記画像データを二値化し、二値化後の一方の画像データを前記基準パターン画像データとして登録し、
前記画像サーチ手段は、前記基板上を順次撮像して得られた画像データについて前記しきい値を用いて二値化し、二値化後の画像データと前記基準パターン画像データとを比較して一致部分を検出し、一致部分を検出したときに同じパターンと判断する
ことを特徴とする請求項１記載の寸法測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は寸法測定装置に関し、特に複数のパターン層のうちある層のパターンと他の層のパターンとのずれ量を測定する寸法測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば液晶基板上に形成された複数のパターン層のうち上層のパターンと下層のパターンとのずれ量を測定するには、上層のパターンの中心と下層のパターンの中心との距離を測定しなければならない。
【０００３】
この測定を行うには、前記パターンの一部を基準測定マークとして画像登録及び測定エッジ登録を行い、その登録データを使用し、被測定マークのサーチを行う必要がある。
【０００４】
例えば図４の基準測定マーク１０を画像登録した後は、図８に示す測定エッジ登録が行われる。
【０００５】
まず、下層左エッジ検出範囲を指定する（ステップ８１）。下層左エッジａをボックスカーソルＡで囲む。
【０００６】
そして、下層左エッジ位置を登録する（ステップ８２）。このエッジ位置はボックスカーソルＥの座標▲１▼とボックスカーソルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの座標▲２▼，▲３▼，▲４▼，▲５▼の相対位置及び距離▲２▼′，▲３▼′，▲４▼′，▲５▼′で登録される。
【０００７】
次に、下層右エッジ検出範囲を指定する（ステップ８３）。下層右エッジｂをボックスカーソルＢで囲む。
【０００８】
そして、下層右エッジ位置を登録する（ステップ８４）。
【０００９】
その後、上層左エッジ検出範囲を指定する（ステップ８５）。上層左エッジｃをボックスカーソルＣで囲む。
【００１０】
そして、上層左エッジ位置を登録する（ステップ８６）。
【００１１】
次に、上層右エッジ検出範囲を指定する（ステップ８７）。上層右エッジｄをボックスカーソルＤで囲む。
【００１２】
最後に、上層右エッジ位置を登録する（ステップ８８）。
【００１３】
画像登録及び測定エッジ登録の後、その登録データを使用し、図２に示す基板１上の被測定マーク１１，１２，１３についてサーチを行う。
【００１４】
上述のように基準測定マーク１０を登録する場合、ボックスカーソルＥ内の画像データは上層・下層のパターンＰ1 ，Ｐ2 の区別無しに登録され、被測定マーク１１〜１３の画像サーチも上層・下層のパターンＰ1 ，Ｐ2 の区別無しに行われる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上層のパターンＰ1 と下層のパターンＰ2 とのずれ量が大きい場合や両パターンＰ1 ，Ｐ2 のエッジが重なった場合、登録された基準測定マーク画像と被測定マーク画像とが大きく異なる場合、誤サーチを起こすことがあり、誤サーチが生じると測定エッジの位置情報が図４の座標▲１▼の位置からの相対距離情報として登録されているため、測定エッジも誤検出され、測定精度を悪化させるという問題があった。
【００１６】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は誤サーチを防ぎ、測定精度を向上させることができる寸法測定装置を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するため請求項１記載の発明の寸法測定装置は、基板上に設けられた複数のパターン層のうち第１のパターン層の第１パターンと第２のパターン層の第２パターンとのずれ量を測定する寸法測定装置において、前記基板上の前記第１パターンと前記第２パターンとを含む画像データを入力する画像入力手段と、前記画像データから前記第１パターンと前記第２パターンとのいずれか一方を分離し、基準パターン画像データとして登録する基準パターン画像登録手段と、前記基板上を順次撮像して得られた画像データから、前記基準パターン画像データと一致するパターンを画像サーチする画像サーチ手段とを備えていることを特徴とする。
【００１８】
上述のように基板上に設けられた複数のパターン層のうち第１のパターンと第２のパターンとを含む画像データを入力し、その画像データから第１のパターンと第２のパターンとのいずれか一方を分離し、基準パターン画像データとして登録し、基板上を順次撮像して得られた画像データから、前記基準パターン画像データと一致するパターンを画像サーチするようにしたので、両パターンのずれ量が大きい場合等にも誤サーチを防ぐことができる。
【００１９】
請求項２記載の発明の寸法測定装置は、前記基準パターン画像登録手段は、前記第１パターンと前記第２パターンとを含む画像データについて同一光強度を有する画素数を各光強度ごとに積算して得たヒストグラムから前記第１パターンを含む光強度の領域と前記第２パターンを含む光強度の領域との間にある光強度をしきい値として前記画像データを二値化し、二値化後の一方の画像データを前記基準パターン画像データとして登録し、前記画像サーチ手段は、前記基板上を順次撮像して得られた画像データについて前記しきい値を用いて二値化し、二値化後の画像データと前記基準パターン画像データとを比較して一致部分を検出し、一致部分を検出したときに同じパターンと判断することを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１はこの発明の一実施形態に係る寸法測定装置の全体構成図である。
【００２２】
この実施形態に係る寸法測定装置は、図１に示すように、複数のパターン層が形成された基板１が載置されるステージ２と、基板１上の上層（例えばレジスト層）のパターン（第１パターン）Ｐ1 と下層（例えばクロム層）のパターン（第２パターン）Ｐ2 とを含む画像を拡大する顕微鏡３と、顕微鏡３により拡大された上層のパターンＰ1 と下層のパターンＰ2 とを含む画像データを入力するＣＣＤカメラ４と、ＣＣＤカメラ４で撮像した画像データを表示するモニタ５と、ＣＣＤカメラ４で撮像した画像データに基づいて画像処理する画像処理部６と、顕微鏡３、ステージ２及び画像処理部６を制御する制御用パーソナルコンピュータ７とを備えている。
【００２３】
図２は基板１の上面を説明するための図、図３は測定マークの拡大図である。
【００２４】
基板１の上面には上層のパターンＰ1 と下層のパターンＰ2 とが重なり、両パターンＰ1 ，Ｐ2 のずれ量ｄを測定するために、上層のパターンＰ1 の中心Ｃ1 と下層のパターンＰ2 の中心Ｃ2 との距離を測定する。
【００２５】
本システムは設定モード、登録モード及び測定モードに大別され、以下各モードについて説明する。
【００２６】
図５は設定モードのフローチャートである。
【００２７】
まず、測定条件を設定する製品・工程名を選択する（ステップ５１）。
【００２８】
次に、測定ポイントを設定する（ステップ５２）。
【００２９】
最後に、測定条件を設定する（ステップ５３）。例えばＡＦオフセット、測定回数等である。
【００３０】
図６は登録モードのフローチャートである。
【００３１】
まず、測定マークを登録する製品・工程名を選択する（ステップ６１）。
【００３２】
次に、サーチ法を選択する（ステップ６２）。ここでは被測定マーク１１〜１３のサーチを上層の登録画像データか下層の登録画像データの一方を使用してサーチする。
【００３３】
その後、基準測定マーク１０を登録する（ステップ６３）。基準測定マーク１０の登録方法については図７を用いて後述する。
【００３４】
最後に、測定エッジを登録する（ステップ６４）。測定エッジの登録方法は前述と同じ（図８参照）であり説明を省略する。
【００３５】
図７は測定マーク１０の登録のフローチャートである。
【００３６】
まず、基準測定マーク１０の位置にステージ２を移動させる（ステップ７１）。
【００３７】
次に、画像全体のヒストグラム（図９）を計測する（ステップ７２）。ヒストグラム計測は基準測定マーク１０を含む全画像について、ＣＣＤカメラ４の電荷蓄積量に基づきモニタピクセル毎の光量を計測して行われる。光量は０〜２５５の２５６階調に分類され、各階調に対応するピクセル数を得、ヒストグラムを作成する。
【００３８】
その後、ヒストグラムより上層・下層の分離条件を指定する（ステップ７３）。例えば二値化しきい値を指定する。すなわち比較的低反射率を有するレジスト層のパターンＰ1 からの低光強度の反射光を含む領域２６と、比較的高反射率を有するクロム層のパターンＰ2 からの高光強度の反射光を含む領域２８との間にある光量をしきい値２７とする。
【００３９】
そして、測定マーク登録範囲を指定する（ステップ７４）。図４に示すように基準測定マーク１０をボックスカーソルＥで囲む。
【００４０】
その後、分離条件により測定マーク登録範囲内のＸ方向画像データ及びＹ方向画像データを積算する（ステップ７５）。
【００４１】
前記Ｘ・Ｙ方向の個別の積算データを基準測定マークの登録画像データとし、モデル作成を終了する。
【００４２】
図１０は画像サーチのフローチャートである。
【００４３】
まず、被測定マーク１１，１２，１３の位置にステージ２を移動させる（ステップ１０１）。
【００４４】
次に、登録時に指定された上層・下層分離条件により被測定マーク１１〜１３の画像全体のＸ方向分離データを得る（ステップ１０２）。
【００４５】
その後、登録時に指定された上層・下層分離条件により被測定マーク１１〜１３の画像全体のＹ方向分離データを得る（ステップ１０３）。
【００４６】
そして、基準測定マークのＸ方向画像データと特徴が一致する位置及びＹ方向画像データと特徴が一致する位置を検出する（ステップ１０４）。
【００４７】
最後に、前記Ｘ・Ｙ方向の位置データにより、サーチの対象である被測定マーク１１〜１３をボックスカーソルＥで囲み、画像サーチを終了する。
【００４８】
図１１は寸法測定のフローチャートである。
【００４９】
まず、測定を行う製品・工程名を選択する（ステップ１１１）。
【００５０】
次に、結果ファイル名を指定する（ステップ１１２）。
【００５１】
その後、自動測定をスタートさせる（ステップ１１３）。
【００５２】
最後に、自動測定が終了した時点で測定モードが終了する（ステップ１１４）。
【００５３】
従来の寸法測定装置では、基準測定マーク１０の登録も被測定マーク１１〜１３の画像サーチも上層・下層のパターンＰ1 ，Ｐ2 の区別無しに行われるのに対し、この実施形態に係る寸法測定装置では、上層・下層のパターンＰ1 ，Ｐ2 を含む画像データについて同一電荷蓄積量（光量）を有する画素数を各光量ごとに積算して得たヒストグラムから、パターンＰ1 からの低光強度の反射光を含む領域２６とパターンＰ2 からの高光強度の反射光を含む領域２８との間にある光量をしきい値２７として画像データを二値化し、二値化後の一方の画像データを基準パターン画像データとして登録し、基板１上を順次撮像して得られた画像データについてしきい値２７を用いて二値化し、二値化後の画像データと基準パターン画像データとを比較して一致部分を検出し、一致部分を検出したときに同じパターンと判断する。
【００５４】
この実施形態に係る寸法測定装置によれば、上層のパターンＰ1 と下層のパターンＰ2 とのずれ量が大きい場合や、登録された基準測定マーク画像１０と被測定マーク画像１１〜１３とが大きく異なる場合に、誤サーチを防ぐことができ、測定精度を向上させることができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明の寸法測定装置によれば、第１のパターンと第２のパターンとのずれによって画像サーチが影響を受けないので、第１のパターンと第２のパターンとのずれ量が大きい場合等における誤サーチを防ぐことができ、測定精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明の一実施形態に係る寸法測定装置の全体構成図である。
【図２】図２は基板の上面を説明するための図である。
【図３】図３は測定マークの拡大図である。
【図４】図４はエッジ登録を説明するための基準測定マークの拡大図である。
【図５】図５は設定モードのフローチャートである。
【図６】図６は基準測定マークの登録モードのフローチャートである。
【図７】図７は基準測定マークの登録方法を説明するためのフローチャートである。
【図８】図８はエッジ登録のフローチャートである。
【図９】図９は基準測定マークの光量分布のヒストグラムの図である。
【図１０】図１０は被測定マークのサーチのフローチャートである。
【図１１】図１１は測定モードのフローチャートである。
【符号の説明】
１  基板
２  ステージ
４  ＣＣＤカメラ
５  モニタ
６  画像処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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