(57)【要約】【課題】  本発明は電子ビーム描画装置における高さ測定方法に関し、正確なビーム描画を行なうことを目的としている。【解決手段】  投光レンズによってスリット像を基準上に結像し、受光レンズによって前記ＣＣＤカメラ上にスリット像を結像し、該スリット像を画像化し、画像を２値化し、２値化画像内のＬＵＴ値２５５の領域の重心位置検出によってスリット像位置を求め、該スリット像位置に基づいて材料面の高さを求める方法において、  ａ．２値化画像内のＬＵＴ値２５５領域の面積を算出する  ｂ．算出した面積が所定の範囲ならＬＵＴ値２５５の領域の重心位置を求めるが、所定の領域外なら２値化閾値を変えて画像を２値化する、処理を算出した面積が所定の範囲内になるまで繰り返し、この処理後の２値化画像においてＬＵＴ値２５５の領域の重心位置を求める。【選択図】    図１
2006216834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、該光源の光を受けるスリットと、該スリットを通過した光を投光する投光レンズと、該投光レンズからの光を受光する受光レンズ及び該受光レンズの光を電気信号に変換する光電変換手段を備え、
前記投光レンズによってスリット像を材料面上に結像し、受光レンズによって前記光電変換手段上にスリット像を結像し、該スリット像を画像化し、画像を２値化し、２値化画像内の“１”に対応する領域の重心位置検出によってスリット像位置を求め、該スリット像位置の変化に基づいて材料面の高さを求める方法において、
ａ．２値化画像内の“１”に対応する領域の面積を算出する
ｂ．算出した面積が所定の範囲なら２値化画像内の“１”に対応する領域の重心位置を検出して材料面の高さを求めるが、所定の範囲外なら２値化閾値を変えて画像を２値化する、
処理を算出した面積が所定の範囲内になるまで繰り返す、
処理を行ない、算出した面積が所定の範囲になったら、２値化画像内の“１”に対応する領域の重心位置を検出して材料面の高さを求めることを特徴とする電子ビーム描画装置における高さ測定方法。
【請求項２】
前記２値化画像内の“１”に対応する画像データを８ビットデータの最大値で表わした請求項１記載の電子ビーム描画装置における高さ測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビーム描画装置における高さ測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、電子ビーム描画装置に関する技術である。電子ビーム描画装置は、ウエハやマスク上に微細パターンを描画する装置であり、超微細デバイスや量子細線等のナノメートル領域の超微細パターンの描画に不可欠な重要な技術である。
【０００３】
電子ビーム描画装置は、ビーム偏向（走査と位置決め）と材料移動を組み合わせて材料（ウエハやマスク）上に図形を描画する。即ち、ビーム偏向範囲（フィールド）内の描画と次のフィールドへの材料移動を繰り返すことによって材料面上に図形を描画する。
【０００４】
材料面に高さ変化がある場合に、ビーム偏向角が一定であると、フィールド幅が変わり、その接合にずれが生じて正確な図形を描画することができない。そのため、各フィールドの材料面の高さを測定し、その高さに応じてビーム偏向角を補正して図形の描画を行っている。
【０００５】
電子ビーム描画装置における材料面の高さ測定方法として三角測量方式を用いた方法がある。図９は、電子ビーム描画装置の高さ測定システム構成例を示す図である。図において、２は光源、３は該光源２からの光を受けるスリット、４は該スリット３を通過した光を受ける投光レンズ、１は材料面、７はスリット像ＳＩの位置、θは光源の入射角と出射角、９は光軸、５は材料面１の反射光を受ける受光レンズ、６は光電変換手段としてのＣＣＤカメラ、８はＣＣＤカメラ６へ結像するスリット像Ｓｉの位置、１０はＣＣＤカメラ６の出力を受けて画像処理を行なう画像処理システム、１１は画像処理結果等を表示するモニタである。動作概要を以下に説明する。
【０００６】
光源２の光をスリット３に照明し、投光レンズ４によってスリット像ＳＩを材料面１上に結像する。この時、光は材料面１上に対して入射角θで入射する。材料面１から反射角θで反射した光は、受光レンズ５によってＣＣＤカメラ６上にスリット像Ｓｉを結像する。
【０００７】
ここで、材料面１の高さが変化して図１０に示すように１ａとなったものとする。破線が変更前の軌跡、実線が変更後の軌跡を示す。この時、受光レンズ５から見たスリット像ＳＩは、材料面に対するスリット像ＳＩの鏡像１２へと変化する。そのため、ＣＣＤカメラ６上のスリット像Ｓｉの位置も８から８ａへ変化する。この時の、材料面１における材料面の高さの変化量をΔＨとする。ＣＣＤカメラ６における結像位置の変化分をΔＳとする。
【０００８】
図１１は材料面近辺のようすを示す図である。図において、１，１ａは材料面、７はスリット像ＳＩの位置、９，９ａは光軸、１２は材料面に対するスリット像ＳＩの鏡像である。この時の、材料面１から１ａの高さ変化量をΔＨ、受光レンズ５の結像倍率をＭとすると、ＣＣＤカメラ６上のスリット像Ｓｉの８から８ａへの位置の変化量ΔＳは次式で表される。
【０００９】
ΔＳ＝２ΔＨ・Ｍ・ｃｏｓθ            （１）
（１）式より、材料面１から１ａへの変化量ΔＨは次式で表される。
ΔＨ＝ΔＳ／（２Ｍ・ｃｏｓθ）        （２）
従って、ＣＣＤカメラ６上のスリット像の位置の変化量ΔＳを測定することによって、材料面の高さ変化量ΔＨは測定することができる。
【００１０】
また、図１２に示すように、材料面１が材料面１ｂへ傾斜した場合、図に示すようにスリット像ＳＩは材料面１，１ｂ共にその面上に結像しており、受光レンズ５から見たスリット像ＳＩは変化しない。従って、ＣＣＤカメラ６上のスリット像Ｓｉの位置も変化しないため、高さ測定に誤差は生じない。
【００１１】
画像処理システム１０によるスリット像Ｓｉの位置を検出する画像処理は、図１３に示すフローチャートに従って行なう。先ず、画像を取得する（ＳＩ）。次に、取得した画像を２値化のしきい値パラメータｔｈｒと比較する（Ｓ２）。比較することにより、２値化を行なう（Ｓ３）。そして、ＬＵＴ値（ＣＣＤカメラ６上のスリット像Ｓｉの輝度に対応する値）２５５（８ビットデータの最大値）の領域の重心位置を検出する（Ｓ４）。
【００１２】
図１４は２値化の説明図（理想図）である。Ａは材料面上のスリット像を示している。図９のＳＩがスリット像、その左右の白い領域は、材料面のパターンであり、Ａｕ等で形成されているため、反射率が高く、白くなっている。一方、その他の領域は、材料面の基盤であり、ＳｉやＧａＡｓ等のため反射率が低く、灰色になっている。この画像をＣＣＤカメラで撮影した像がＡ´である。
【００１３】
スリット像Ｓｉは比較的明るく、周りの領域は暗くなっている。四角で囲まれた領域２０は画像処理領域である。材料面の高さが変化すると、ＣＣＤ画像内のスリット像Ｓｉの幅ｗは変化しない。この画像処理領域２０をある２値化のしきい値パラメータｔｈｒで２値化する。Ｂは画像処理領域２０内のＸ方向の断面のＬＵＴ分布である。スリット領域は、０〜２５５までの値をとりうる。図に示す例では、ＬＵＴ値は比較的低い値となっている。このＬＵＴ値をしきい値ｔｈｒで２値化する。
【００１４】
画像内のＬＵＴ値が２値化のしきい値パラメータｔｈｒ以上であればＬＵＴ値を２５５、未満であればＬＵＴ値を０とする。この時、ＣＣＤ画像内のスリット像Ｓｉは、ＬＵＴ値２５５（画像上は白）となり、それ以外はＬＵＴ値０（画像上は黒）となる。この２値化後の画像内のＬＵＴ値２５５の領域の重心位置を検出し、スリット像Ｓｉの位置とする。スリット像Ｓｉの位置が求まると、（２）式より材料面の変化量ΔＨが求まることになる。材料面の変化量ΔＨが求まると、変化量ΔＨを補正したビーム描画を行なうことが可能となる。
【００１５】
従来のこの種の技術としては、表面が傾斜すると、受光素子上で集光される光スポットが移動することを利用して光量分布の重心位置ではなく、光量分布のピーク位置を用いて表面の傾斜角を求めるものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−１９６３８５号公報（段落００２０〜００２５、図１〜図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上述した高さ測定方法において、実際のスリット像はエッジ（境界）部分がぼけている。図１５は実際のスリット像のボケの説明図である。図１４と同一のものは、同一の符号を付して示す。また、材料面もウエハの基板の種類や塗布するレジストの種類や厚さによって反射率が変化するため、スリット像Ｓｉの明るさ（ＬＵＴ値）が変化する。このため、画像処理の画像の２値化において、２値化のためのしきい値パラメータｔｈｒを一定にしていると、図１６に示すようにスリット像ＳｉのＬＵＴ値が２値化のしきい値パラメータｔｈｒ以下であった場合には、画像の２値化ができなくなって２値化画像内のＬＵＴ値２５５の領域の重心位置を検出できなくなる。
【００１７】
図１６の（ａ）は２値化前の状態を、（ｂ）は２値化後の状態を示している。（ａ）に示すように、画像Ｂのピーク値よりも高い位置にしきい値ｔｈｒが設定されると、２値化は不可能になり、（ｂ）に示すようにＬＵＴ値は２値化画像とならない。従って、ＬＵＴ値２５５の領域の重心位置を検出できなくなる。また、これを避けるために、２値化のしきい値パラメータｔｈｒを十分に小さくすると、問題が生じる。
【００１８】
図１７は２値化のようすを示す図である。（ａ）は２値化前の状態を、（ｂ）は２値化後の状態を示している。しきい値パラメータｔｈｒが十分に小さいと、画像Ｂは（ｂ）に示すように簡単に２値化される。しかしながら、しきい値が実際のスリット像のエッジの端の明暗がはっきりしない部分にかかるため、２値化後のＬＵＴ値２５５の領域は大きくなり、検出する重心位置が変化する。
【００１９】
図１８（実際の画像を２値化した時の結果を表しており、この時の画像は同じもので、しきい値パラメータｔｈｒのみを変更して重心位置と面積を検出（算出）している）は２値化特性の説明図である。（ａ）はしきい値パラメータｔｈｒに対する重心位置の特性を、（ｂ）はしきい値パラメータｔｈｒに対するＬＵＴ値２５５の領域面積を示す。しきい値パラメータｔｈｒを十分に小さくすると、（ａ）に示すように、重心位置が大きく変化し、重心位置を正確に決めることが困難になる。（ｂ）は２値化のしきい値パラメータｔｈｒを小さくしていった時、２値化画像内のＬＵＴ値２５５の領域面積が大きくなっていくことを示している。
【００２０】
従って、画像処理の画像の２値化において、２値化のしきい値パラメータｔｈｒを一定にしておくと、材料面の反射率即ちスリット像Ｓｉの明るさ（ＬＵＴ値）によって２値化画像内のＬＵＴ値２５５の領域の重心位置が検出でくなくなったり、変化したりするため、材料面の高さ測定において、測定不能や誤差を生じるという問題があった。
【００２１】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、材料面の高さ測定において、ＬＵＴ２５５領域の変化する現象を解消し、高さ測定において測定不能や誤差を生じる現象を解消することができる電子ビーム描画装置における高さ測定方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明は、画像処理の２値化のしきい値パラメータｔｈｒを材料面の反射率、即ちスリット像Ｓｉの明るさ（ＬＵＴ値）によって変更するようにして、スリット像Ｓｉの重心位置を安定でかつ正確に求めることができるようにしたものである。
（１）請求項１記載の発明は、光源と、該光源の光を受けるスリットと、該スリットを通過した光を投光する投光レンズと、該投光レンズからの光を受光する受光レンズ及び該受光レンズの光を電気信号に変換する光電変換手段を備え、前記投光レンズによってスリット像を材料面上に結像し、受光レンズによって前記光電変換手段上にスリット像を結像し、該スリット像を画像化し、画像を２値化し、２値化画像内の“１”に対応する領域の重心位置検出によってスリット像位置を求め、該スリット像位置の変化に基づいて材料面の高さを求める方法において、
ａ．２値化画像内の“１”に対応する領域の面積を算出する
ｂ．算出した面積が所定の範囲なら２値化画像内の“１”に対応する領域の重心位置を検出して材料面の高さを求めるが、所定の範囲外なら２値化閾値を変えて画像を２値化する、処理を算出した面積が所定の範囲内になるまで繰り返す、処理を行ない、算出した面積が所定の範囲になったら、２値化画像内の“１”に対応する領域の重心位置を検出して材料面の高さを求めることを特徴とする。
（２）請求項２記載の発明は、前記２値化画像内の“１”に対応する画像データを８ビットデータの最大値で表わしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
（１）請求項１記載の発明によれば、スリット像Ｓｉを２値化するためのしきい値ｔｈｒを材料面の反射率、即ちスリット像Ｓｉの明るさ（ＬＵＴ値）によって変更するようにして、スリット像Ｓｉの重心位置を安定でかつ正確に求めることができるようにしたものである。従って、本発明によれば、材料面の高さの変化に基づく補正を正確に行なうことができ、正しい描画を行なうことができる。
（２）請求項２記載の発明は、画像データを８ビットで表わした時の“１”に対応する画像データを８ビットデータの最大値２５５で表わすようにして本発明を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を詳細に説明する。
本発明の構成は、図９に示すものと同じである。材料面１は面上でスリット像ＳＩの光軸９を反射している。光源２はスリット３を照明している。スリット３は、光源２と投光レンズ４の間に配置されており、スリット３の開口形状は矩形としている。投光レンズ４は、スリット３と材料面１の間に配置されており、スリット３から射出された光を材料１上の位置７に結像させる。
【００２５】
受光レンズ５は、材料面１とＣＣＤカメラ６の間に配置されており、材料面１上で反射された光をＣＣＤカメラ６の位置８にスリット像Ｓｉとして結像させている。スリット像ＳＩは材料面１上に位置している。ＣＣＤカメラ６及び画像処理システム１０は、スリット像Ｓｉを画像化している。画像処理システム１０は、画像化したスリット像Ｓｉを画像処理することにより、ＣＣＤカメラ６上のスリット像Ｓｉの位置を検出している。モニタ１１は、ＣＣＤカメラ６及び画像処理システム１０によって画像化したスリット像Ｓｉを表示している。また、画像処理システム１０の表示切替によって画像処理後の画像も表示可能である。このように構成された装置の動作を説明すれば、以下の通りである。
（第１の形態）
最初に、ある材料面１の高さを基準としてＣＣＤカメラ６のスリット像Ｓｉの位置を画像処理システム１０によって測定しておく。この時、図１に示すようにスリット像Ｓｉの中心位置がほとんどモニタ１１上の中心位置になるように、ＣＣＤカメラ６を配置しておく。図１は本発明の第１の形態例の説明図であり、（ａ）はスリット像Ｓｉの画像、（ｂ）は２値化画像である。（ｂ）に示す２値化画像において、白い領域はＬＵＴ値２５５の領域、黒い領域はＬＵＴ値０の領域を示す。図のＣ点がＬＵＴ値２５５の領域の重心位置である。
【００２６】
また、図１においては、材料面１の高さが変化すると、スリット像Ｓｉはモニタ１１上を上下移動するが、ＣＣＤカメラ６を９０°回転して配置し、図２に示すように材料面１の高さの変化に対して、スリット像Ｓｉがモニタ１１上を水平移動するようにしてもよい。測定は、図１，図２に示すように、モニタ１１上の画像をある２値化のしきい値パラメータ（予め経験的に決めた値を用いる）によって２値化し、その２値化画像内のＬＵＴ値２５５の領域の重心位置を検出して行なう。図３は第１の形態例の動作を示すフローチャートである。
【００２７】
ＣＣＤカメラ６によってスリット像Ｓｉの画像を取得し（Ｓ１）、最初に設定されていた２値化のしきい値パラメータｔｈｒを用いて（Ｓ２）、画像の２値化を行なう（Ｓ３）。次に、２値化画像内のＬＵＴ値２５５の領域の面積ｓを算出する（Ｓ４）。この面積ｓを算出する方法は従来の技術を用いて行なうことができる。この面積ｓが基準となる面積ｓ０に対して（ｓ０−ｇ）＜ｓ＜（ｓ０＋ｇ）（ここで、ｇは経験的に求めた定数）を満たすかどうかチェックする（Ｓ５）。前記条件を満たす場合には、２値化画像内のＬＵＴ値２５５の領域の重心位置を検出し（Ｓ６）、処理を終了する。
【００２８】
前記条件を満たさない場合には、ｓｘ＝（ｓ−ｓ０）／ｇを２値化のしきい値パラメータｔｈｒに加算する。即ち、ｔｈｒ＝ｔｈｒ＋ｓｘを求めて、２値化のパラメータを変更する。ここで、小数点以下は切り捨て、切り上げ、四捨五入等を行なう。求めた新たなしきい値ｔｈｒが０から２５５の範囲にあるかどうかチェックする（Ｓ７）。ここで、ステップＳ５において判定する条件である（ｓ０−ｇ）＜ｓ＜（ｓ０＋ｇ）は、│ｓｘ│＜１の条件に相当する。そして、ステップＳ５からステップＳ７に行く条件は│ｓｘ│≧１に相当する。
【００２９】
前記ステップＳ７において、新たに求めたしきい値ｔｈｒが０＜ｔｈｒ＜２５５の条件を満たす場合には、求めたｔｈｒを２値化のしきい値パラメータとする（Ｓ９）。この時、２値化のしきい値パラメータｔｈｒがｔｈｒ≦０又はｔｈｒ≧２５５である場合には、０〜２５５の間の適当な値ｎ（ここで、ｎは経験的に求めた定数）をしきい値ｔｈｒとする（Ｓ８）。そして、ステップＳ８で求めたしきい値ｔｈｒをパラメータとて設定し（Ｓ９）、ステップＳ３に戻って画像の２値化を行なう。
【００３０】
その後、再度同じ画像を２値化して面積ｓが（ｓ０−ｇ）＜ｓ＜（ｓ０＋ｇ）の条件を満たすまで、２値化のしきい値パラメータｔｈｒの変更を繰り返して２値化画像内のＬＵＴ２５５の重心位置の検出を行なう。
【００３１】
このように、面積ｓが（ｓ０−ｇ）＜ｓ＜（ｓ０＋ｇ）の条件を満たした場合のしきい値ｔｈｒを用いて２値化すると、その２値化されたＬＵＴ値２５５の領域の重心位置を求めると、その重心位置は安定なものとなり、図１０に示す結像位置の変化量ΔＳとなる。ΔＳが求まると、（２）式から材料面１の高さ方向の変化量ΔＨを求めることができる。ΔＨを求めることができると、描画補正を正確に行なうことができる。
【００３２】
図４は本発明による補正の説明図である。従来、材料面１が図の位置にあり、偏光器２５で図に実線で示すように描画していたものとする。ここで、材料面が１ａの位置までΔＨだけ変化したものとする。この変化量ΔＨＨは、前述したように求めることができるので、偏光器２５による材料面１ａへの偏向が図の破線で示すように偏向され、正しく描画できるようになる。
【００３３】
図１０に示すように、材料面１から材料面１ａへ高さが変化すると、スリット像ＳＩの光軸９が９ａに変化し、ＣＣＤカメラ６上のスリット像Ｓｉが位置８ａのスリット像ＳｉへとΔＳだけ移動する。この時、モニタ１１の２値化画像は、図５に示すようにＬＵＴ２５５の領域は（ａ）から（ｂ）へと上方へ移動し、ＬＵＴ値２５５の領域の重心位置の変化量はｘとなる。この変化量ｘとΔＳは比例関係にあり、その比例係数をａとすると、次式が成り立つ。
【００３４】
ΔＳ＝ａ・ｘ        （３）
従って、（２）式より次式が成り立つ。
ΔＨ＝ａ・ｘ／（２Ｍ・ｃｏｓθ）＝ｂｘ        （４）
となる。（４）式の比例係数ｂを予め経験的に校正して求めておき、ｘの変化によって基準からの高さ変化量ΔＨを算出する。
（第２の形態例）
本発明の校正は、第１の形態例に相当する。動作を以下に説明する。
【００３５】
本発明の動作は、実施の形態例１に対して、画像処理の画像の２値化において、２値化のしきい値パラメータｔｈｒを変更する手順が異なる。図６は第２の形態例を示すフローチャートである。先ず、ＣＣＤカメラ６によってスリット像の画像を取得後（Ｓ１）、２値化のパラメータｔｈｒによって（Ｓ２）、画像の２値化を行なう（Ｓ３）。次に、２値化画像の内のＬＵＴ値２５５の領域の面積ｓを算出する（Ｓ４）。この面積ｓが基準となる面積ｓ０に対して、（ｓ０−ｇ）＜ｓ＜（ｓ０＋ｇ）を満たすかどうかチェックする（Ｓ５）。満たせば、２値化画像内のＬＵＴ値２５５の領域の重心位置を検出し（Ｓ６）、処理を終了する。
【００３６】
満たさない場合には、ｓとｓ０の大小関係によって２値化のしきい値パラメータｔｈｒの値を変更する。そして、ｓとｓ０の大小関係をチェックする（Ｓ７）。ここで、ステップＳ５において判定する条件である（ｓ０−ｇ）＜ｓ＜（ｓ０＋ｇ）は、│ｓｘ│＜１の条件に相当する。そして、ステップＳ５からステップＳ７に行く条件は│ｓｘ│≧１に相当する。
【００３７】
ｓ＞ｓ０の時、即ちｓｘ＞０の時にはｔｈｒ＝ｔｈｒ＋ｎ（ｎは任意の整数であり、０≦ｎ≦２５５の適当な値とする）を計算し（Ｓ９）、２値化のパラメータをステップＳ９で求めた値に変更する。ステップＳ７において、ｓ＜ｓ０、即ちｓｘ＜０の場合には、ｔｈｒ＝ｔｈｒ−ｎを計算する（Ｓ８）。そして、ステップＳ８で求めたしきい値ｔｈｒをステップＳ１０における新たなしきい値ｔｈｒとする。
【００３８】
その後、再度同じ画像を２値化して面積ｓが（ｓ０−ｇ）＜ｓ＜（ｓ０＋ｇ）を満たすまで、２値化のしきい値パラメータｔｈｒの変更を繰り返して、２値化画像内のＬＵＴ値２５５の領域の重心位置の検出を行なう。
【００３９】
このように、面積ｓが（ｓ０−ｇ）＜ｓ＜（ｓ０＋ｇ）の条件を満たした場合のしきい値ｔｈｒを用いて２値化すると、その２値化されたＬＵＴ値２５５の領域の重心位置を求めると、その重心位置は安定なものとなり、図１０に示す結像位置の変化量ΔＳとなる。ΔＳが求まると、（２）式から材料面１の高さ方向の変化量ΔＨを求めることができる。ΔＨを求めることができると、描画補正を正確に行なうことができる。このシーケンスを図３に示すシーケンスと比較すると、ｔｈｒの計算に固定値ｎを用いてｔｈｒを再計算するようにしているので、処理が遅くなるという差異がある。
（第３の形態例）
この実施の形態例では、スリット像Ｓｉの形状が円形となるようにしたものである。最初に、ある材料面１の高さを基準としてＣＣＤカメラ６のスリット像Ｓｉの位置を画像処理システム１０によって測定しておく。この時、図７に示すように、スリット像Ｓｉの中心位置がほとんどモニタ１１上の中心位置となるようにＣＣＤカメラ６を配置しておく。また、第１の形態例と同様にＣＣＤカメラ６を９０°回転させて配置し、材料面１の高さの変化に対してスリット像Ｓｉがモニタ１１上を水平移動するようにしてもよい。
【００４０】
測定は、図７に示すように、モニタ１１上の画像をある２値化のしきい値パラメータ（予め経験的に求めた値）によって２値化し、その２値化画像内のＬＵＴ値２５５の領域の重心位置を検出して行なう。この時の画像処理のフローチャートは、第１の形態例又は第２の形態例と同様である。
【００４１】
図１０に示すように、材料面１から材料面１ａに高さが変化すると、スリット像ＳＩの光軸９が光軸９ａに変化し、ＣＣＤカメラ６上のスリット像Ｓｉがスリット像ＳｉへのΔＳだけ移動する。この時、モニタ１１上の２値化画像は、図８に示すようにＬＵＴ値２５５の領域は上方に移動し、ＬＵＴ値２５５の領域の重心位置の変化量はｘとなる。ｘとΔＳは比例関係にあり、その比例係数をａとするとΔＳは（３）式で表され、（４）式によって基準からの高さ変化量ΔＨを算出する。ここで、（４）式の比例係数ｂは予め経験的に校正して求めている。
（第４の形態例）
第４の実施の形態例は、第３の形態例に相当する。光源２をレーザ光源に置き換え、スリット（従って、スリット像ＳＩ，Ｓｉ）を用いずにスポット状の光として照明光学系を構成する。照明光学系以外の構成は、形態例１〜形態例３と同様である。
【００４２】
このように構成された装置を用いると、第３の形態例と同様に、スポット状の光を用いてＣＣＤカメラ６で結像させ、結像位置の変化量ΔＳを求めることができる。
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、画像処理の２値化において、２値化のしきい値パラメータｔｈｒを材料面の反射率即ちスリット像Ｓｉの明るさ（ＬＵＴ値）によって変更することにより、２値化画像内のＬＵＴ値２５５の領域の重心位置が検出できなくなったり、変化する現象を解消し、高さ測定において、測定不能や誤差を生じる現象を解消することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１の実施の形態例の説明図である。
【図２】本発明の第１の形態例の説明図である。
【図３】第１の形態例の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明による補正の説明図である。
【図５】モニタ像の変化を示す図である。
【図６】第２の形態例の動作の形態例を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第３の形態例の説明図である。
【図８】本発明の第３の形態例の説明図である。
【図９】電子ビーム描画装置におけるシステム構成例を示す図である。
【図１０】材料面高さが変化した時のようすを示す図である。
【図１１】材料面近辺のようすを示す図である。
【図１２】材料面の傾きが変化した時のようすを示す図である。
【図１３】スリット像Ｓｉの位置を検出する処理を示すフローチャートである。
【図１４】２値化の説明図である。
【図１５】実際のスリット像のボケの説明図である。
【図１６】２値化のようすを示す図である。
【図１７】２値化のようすを示す図である。
【図１８】２値化特性の説明図である。
【符号の説明】
【００４４】
１    材料面
２    光源
３    スリット
４    投光レンズ
５    受光レンズ
６    ＣＣＤカメラ
７    スリット像ＳＩの位置
８    スリット像Ｓｉの位置
９    光軸
１０  画像処理システム
１１  モニタ
【図３】
2006216834.tif 000003
【図４】
2006216834.tif 000004
【図６】
2006216834.tif 000005
【図９】
2006216834.tif 000006
【図１０】
2006216834.tif 000007
【図１１】
2006216834.tif 000008
【図１２】
2006216834.tif 000009
【図１３】
2006216834.tif 000010
【図１６】
2006216834.tif 000011
【図１７】
2006216834.tif 000012
【図１８】
2006216834.tif 000013
【図１】
2006216834.tif 000014
【図２】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図１４】
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【図１５】
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