(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を載せるステージを持ち、顕微鏡及びカメラと上記ステージ間の距離を調整する移動機構を有する測定装置の合焦点方法において、
上記移動機構によって所定の距離を移動しながら、上記顕微鏡によって拡大され上記カメラによって撮像された上記被写体の画像から輝度波形を求め、上記被写体の所定の範囲の輝度波形の最大値と最小値を検出し、当該輝度波形の最大値を１００％、最小値を０％として、予め０〜１００％の中から選択されて設定された上側スライスレベルと下側スライスレベルでの交点２点を結んだ直線の傾きをフォーカス値として算出し、算出した上記フォーカス値が、所定の最大フォーカス値の範囲内であれば、上記フォーカス値を算出した時の距離を合焦点とすることを特徴とする合焦点方法。
【請求項２】
請求項１記載の合焦点方法において、上記所定の最大フォーカス値の範囲は、上記移動機構によって所定の距離を移動しながら、上記顕微鏡によって拡大され上記カメラによって撮像された上記被写体の画像から輝度波形を求め、上記被写体の所定の範囲の輝度波形の最大値と最小値を検出し、当該輝度波形の最大値を１００％、最小値を０％として、予め０〜１００％の中から選択されて設定された上側スライスレベルと下側スライスレベルでの交点２点を結んだ直線の傾きをフォーカス値として算出し、算出した上記フォーカス値が最大値であることを特徴とする合焦点方法。
【請求項３】
被写体を載せるステージと、顕微鏡と、カメラと、上記顕微鏡及び上記カメラと上記ステージとの間の距離を調整する移動機構と、画像処理部とを有する測定装置の合焦点装置において、
上記画像処理部は、上記移動機構によって所定の距離を移動しながら、上記顕微鏡によって拡大され上記カメラによって撮像された上記被写体の画像から輝度波形を求め、上記被写体の所定の範囲の輝度波形の最大値と最小値を検出し、当該輝度波形の最大値を１００％、最小値を０％として、予め０〜１００％の中から選択されて設定された上側スライスレベルと下側スライスレベルでの交点２点を結んだ直線の傾きをフォーカス値として算出し、算出した上記フォーカス値が、所定の最大フォーカス値の範囲内であれば、上記フォーカス値を算出した時の距離を合焦点とすることを特徴とする合焦点装置。
【請求項４】
請求項３記載の合焦点装置において、上記画像処理部は、上記所定の最大フォーカス値を求める場合に、モニタに算出した輝度波形の傾きの軌跡を表示し、操作者が設定するパラメータに応じて算出した傾きの軌跡を、上記モニタに表示することを特徴とする合焦点装置。
【請求項５】
被写体を載せるステージと、顕微鏡と、カメラと、上記顕微鏡及び上記カメラと上記ステージとの間の距離を調整する移動機構と、画像処理部とを有する測定装置において、
上記画像処理部は、上記移動機構によって所定の距離を移動しながら、上記顕微鏡によって拡大され上記カメラによって撮像された上記被写体の画像から輝度波形を求め、上記被写体の所定の範囲の輝度波形の最大値と最小値を検出し、当該輝度波形の最大値を１００％、最小値を０％として、予め０〜１００％の中から選択されて設定された上側スライスレベルと下側スライスレベルでの交点２点を結んだ直線の傾きをフォーカス値として算出し、算出した上記フォーカス値が、所定の最大フォーカス値の範囲内であれば、上記フォーカス値を算出した時の距離を合焦点とすることを特徴とする測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、拡大被写体像を撮像して、被写体の寸法測定等を行うための画像処理装置に関わり、特にオートフォーカス（以下、AF と略す）処理に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図３は、線幅測定装置の略構成を示すブロック図である。線幅測定装置は、主に半導体の TFT（ Thin Film Transistor ）基板のマスクパターンの幅や欠陥などを検査するための装置である。
図３に示すように、線幅測定装置は、主に XY ステージ 45 、Z 移動機構 44 、X 移動機構 42 、Y 移動機構 43 、カメラ 40 、光源 46 、顕微鏡 41 、AF 装置 52 、PC 50 、モニタ 51 で構成される。
ここで、X 移動の方向は紙面上で左右の方向であり、Y 移動方向は X 移動の方向に直角に交わる紙面上の奥行き方向、Z 移動方向は X 移動と Y 移動の方向でできる平面（水平方向）に垂直の方向（紙面の上下方向）である。
【０００３】
XY ステージ 45 は、被写体（例えば、TFT 基板）のマスクを載せる試料台であり、X 移動機構 42 と Y 移動機構 43 により、水平方向の位置制御を行い。また XY ステージ 45 は、Z 移動機構 44 により、垂直方向の位置制御を行う。
PC 50 は、そのアプリケーションソフトウエアを用いて、X ドライバ 47 と Y ドライバ 48 、及び、Z ドライバ 49 をそれぞれ制御し、X ドライバ 47 と Y ドライバ 48 、及び、Z ドライバ 49 を介して、X 移動機構 42 と Y 移動機構 43 、及び、Z 移動機構 44 は、それぞれ、駆動する。
なお、XY ステージ 45 は、防振構造の固定台に設置される。
【０００４】
例えば、顕微鏡 41 は反射型の顕微鏡であり、PC 50 は、光源 46 を制御し、照明光を被写体に照射する。
照射された光が被写体から反射することによって、その被写体像は、顕微鏡 41 に入射し、顕微鏡 41 を介して拡大され、拡大被写体像がカメラ 40 の光電変換面に入射する。
カメラ 40 は、入射された拡大被写体像を撮像し、映像信号に変換して、PC 50 に出力する。
PC 50 は、入力された映像信号について、あらかじめ定められたアプリケーションソフトウエアによって画像処理を施す。
【０００５】
TFT 基板上に形成されたマスクなどのパターンの線幅を測定する場合は、以下のような流れとなる。
被写体であるマスクは、XY ステージ 45 に載せられ、PC 50 により、X ドライバ 47 、Y ドライバ 48 、Z ドライバ 49 を制御することで、マスク上のあるパターンの位置に移動する。
【０００６】
顕微鏡 41 の焦点深度は、高倍率になるほど小さくなる。例えば、数μm の精度で測定や検査をするためには、顕微鏡 41 を高倍率にすることになるため、合焦点（オートフォーカス、以下、AF と称する）処理が必要となる。
AF 処理は、XY ステージ 45 を上下に移動しながら、AF 装置 52 から出力されるフォーカス値を PC 50 のアプリケーションソフトウエアで判別することによって、合焦点位置（ XY ステージ 45 の Z 方向の高さ）を検出して、検出された合焦点位置でXY ステージ 45 の上下移動を停止するプロセスである。
こうして合焦点となった Z 方向の位置での被写体像が、顕微鏡 41を介してカメラ 40 により、映像信号として、PC 50 に入力される。
PC 50 においてはアプリケーションソフトにより、画像処理を行うことで、パターン幅等を計測する。
【０００７】
AF 処理は、XY ステージ 45 を上下移動することで、顕微鏡 41 からの映像の合焦点位置を検出する制御であり、パターン幅計測精度に大きく影響を及ぼす重要な制御である。
線幅測定装置で使用されている AF 処理には、例えば、レーザーなどの光線を使用し距離を計測するレーザー AF 、映像信号のコントラストを利用したAF 、計算機内のアプリケーションソフトウエアで画像処理を使用したAF などの方法がある。そしてその中でも、安価で速度も速い、映像信号を利用したAF が一般的に利用される。映像信号を利用したAF は、装置のZ 移動機構を上下させて得られる映像の輝度値より、フォーカス位置を算出するものである（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
フォーカス値の算出は、操作者が指定したある映像エリアの輝度信号に対して微分処理を行い、その積分値を使用していた。そして、積分値が大きい（即ち、フォーカス値が大きい）Z の高さ（移動位置）を合焦点高さとしていた。
また、このことは、輝度信号に高周波成分を多く含むもの（微分処理後の波形の振幅が激しいもの）はフォーカス値が大きく、輝度波形に高周波成分が少ないもの（微分処理後の波形の振幅が少ないもの）はフォーカス値が小さくなるということである。そのため、合焦点の映像は高周波成分が多く含まれるため、フォーカス値が大きくなる場所を捉えることで、合焦点を検出することが可能となる。
【０００９】
従来の AF の制御方法を図３と図２を用いて説明する。図２は、従来の AF 処理の一例を示すフローチャートである。
初めに、Z 移動範囲設定ステップ 1 では、PC 50 のアプリケーションソフトウエアで、XY ステージ 45 の垂直（高さ）方向の移動量を指定する。
次に Z 初期値移動ステップ 6 では、XY ステージ 45 の高さを AF を行う初期位置へ移動する。
その後、移動開始ステップ 7 により、垂直方向にXY ステージ 45 が移動を開始する。
カメラ映像取り込みステップ 8 では、垂直方向に XY ステージ 45 が移動している間に、カメラ 40 が映像エリア内の被写体像を撮像し、その映像が AF 装置 52 に取り込まれ続けている。
【００１０】
微分処理ステップ 24 では、取り込まれた映像の輝度信号について微分を行うことによって高周波成分を抽出し、その値をある映像領域内で積分することで、フォーカス値を算出している。
このフォーカス値は、高周波成分が多いほど大きくなる。即ち、フォーカス値が大きいほど合焦点に近く、少ないほど合焦点から遠くなることとなる。
フォーカス値作成ステップ 10 では、これらの高周波成分を PC 50 のアプリケーションソフトウエアで判別可能な範囲のフォーカス値に変換し、PC 50 に出力する。
【００１１】
ピーク値更新ステップ 11 では、PC 50 はアプリケーションソフトウエアを動作させてフォーカス値の最大値かどうかを判定する。即ち、PC 50 に記憶していたフォーカス値の最大値と、PC 50 に AF 装置 52 から入力されたフォーカス値とを比較する。もし、PC 50 に記憶していたフォーカス値の最大値の方が大きいか同じならば、元の記憶していたフォーカス値の最大値を維持する。また、PC 50 に記憶していたフォーカス値の最大値より、入力されたフォーカス値の方が大きい場合は、元の記憶していたフォーカス値の最大値に替えて、入力されたフォーカス値をフォーカス値の最大値として、フォーカス値の最大値を更新する。
【００１２】
移動範囲判定ステップ 12 では、Z 移動範囲設定 1 で設定した、Z 位置を判別し、もし、移動範囲外ならば、Z 移動停止ステップ 13 へ進み、移動範囲内なら映像取り込みステップ 8 に戻る。
Z 移動停止ステップ 13 では、XY ステージ 45 の垂直方向の移動を停止する。
Z 初期位置移動ステップ 14 では、XY ステージ 45 を AF を行う初期位置に再び移動させる。
さらに、映像取り込みステップ 16 では、カメラ 40 の映像をAF 装置 52 に取り込む。そして、微分処理ステップ 25 では、映像の輝度信号の高周波成分を抽出し、更にフォーカス値作成ステップ 18 で、フォーカス値を生成する。
【００１３】
ピーク値近傍判定ステップ 19 では、フォーカス値が、ピーク値更新ステップ 11 で記憶あるいは更新しているフォーカス値の最大値の近傍の値であるかどうかを判別する。もし、近傍でないと判別すると、映像取り込みステップ 16 へ移動し、近傍であると判別すると Z 移動停止ステップ 20 へ進む。
Z 移動停止ステップ 20 では、AF 処理が終了した（合焦点した）として、XY ステージ 45 の移動を停止する。
なお、近傍とは、例えば、最大値に対して、あらかじめ定めた所定値以内であることをいう。
【００１４】
合焦点後、映像取り込みステップ 21 では、映像を PC 50 に取り込み、線幅測定ステップ 22 で画像処理により、パターン幅を測定する。
最後に結果表示ステップ 23 で、計測結果をモニタ 51 に表示する。
【００１５】
【特許文献１】特開平８−２１１２８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上述の従来技術では、被写体が高さ方向に段差を持っているときなど、合焦点位置を複数箇所持つ被写体の場合、フォーカス値を算出する領域にそれらが含まれると、合焦点位置がどこになるのか分からなかった。また、フォーカス値を算出する領域を絞るために、設定領域を小さくすると、輝度信号のコントラストが低くなり、S/N が悪化し、合焦点に収斂しないなどの問題があった。
本発明の目的は、上記のような問題を解決し、被写体の表面の凹凸に影響され難く、最もふさわしい位置で合焦点できる合焦点方法及び焦点装置並びにそれを使った測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の目的を達成するため、本発明は、フォーカス値の生成において、映像の輝度信号の指定領域の波形（以降は輝度波形と呼ぶ）の傾きをそのフォーカス値とするものである。
【００１８】
即ち、本発明の合焦点方法は、被写体を載せるステージを持ち、顕微鏡及びカメラとステージ間の距離を調整する移動機構を有する測定装置の合焦点方法において、顕微鏡からの映像をカメラに入力し、移動機構によって距離を移動しながら所定の範囲の輝度波形の傾きをフォーカス値として算出し、算出したフォーカス値が、所定の最大フォーカス値の範囲内であれば、フォーカス値を算出した時の距離を合焦点とすることを特徴とする。
また好ましくは、所定の最大フォーカス値の範囲は、顕微鏡からの映像をカメラに入力し、移動機構によって距離を移動しながら所定の範囲の輝度波形の傾きをフォーカス値として算出し、算出したフォーカス値が最大値である。
【００１９】
また、本発明の合焦点装置は、被写体を載せるステージと、顕微鏡と、カメラと、顕微鏡及びカメラとステージとの間の距離を調整する移動機構と、画像処理部とを有する測定装置の合焦点装置の画像処理部は、顕微鏡からの映像をカメラに入力し、移動機構によって顕微鏡及びカメラとステージ間の距離を移動しながら所定の範囲の輝度波形の傾きをフォーカス値として算出し、算出したフォーカス値が、所定の最大フォーカス値の範囲内であれば、フォーカス値を算出した時の距離を合焦点とすることを特徴とする。
また好ましくは、画像処理部は、所定の最大フォーカス値を求める場合に、モニタに算出した輝度波形の傾きの軌跡を表示し、操作者が設定するパラメータに応じて算出した輝度波形の傾きの軌跡を、モニタに表示する。
【００２０】
また本発明の測定装置は、被写体を載せるステージと、顕微鏡と、カメラと、顕微鏡及びカメラとステージとの間の距離を調整する移動機構と、画像処理部とを有する測定装置において、画像処理部は、顕微鏡からの映像をカメラに入力し、移動機構によって距離を移動しながら所定の範囲の輝度波形の傾きをフォーカス値として算出し、算出したフォーカス値が、所定の最大フォーカス値の範囲内であれば、フォーカス値を算出した時の距離を合焦点とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、表面の凹凸に影響され難く、最も合焦点としたい場所で AF 処理を行うことができる。
また、設定した最大のフォーカス値を基準に、他の被写体の AF 処理時にも、所定範囲内に入ったフォーカス値になった時点での Z 高さを合焦点位置と認識して測定を行うので、AF 処理が高速になる。このため、検査時間も短縮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明はＸＹステージを持ち、Ｚ移動機構を有する線幅測定装置の画像処理において、カメラの映像信号の、ある範囲の輝度波形の傾きを算出する機能を有し、Ｚ移動を行いながらある範囲の輝度波形の傾きを算出することで、その最大の傾きを合焦点とする機能を有する、輝度波形の傾きをオートフォーカスのフォーカス値とする AF 方法および装置並びに線幅測定装置である。
【００２３】
一般的に輝度信号は合焦点付近で急峻な波形となる。しかし、被写体の表面に凹凸や段差が複数ある場合には合焦点が高さ方向に幾つも存在することがある。そのため、被写体によっては微小な凹凸があると、AF の種類や AF をかける場所により、どの高さを合焦点とするか予測できなかった。
本発明を適用すれば、線幅測定を行う画像領域と同一の場所の輝度波形の傾きをフォーカス値とすることで、表面の凹凸に影響され難く、最もふさわしい位置で合焦点できる。
【００２４】
図５は、XY ステージ上に、被写体（被写体 501 ）として、パターン形成（パターン 601 を形成）された TFT 基板のマスクを載せたことを示す図である。図７は、被写体 501 の光路、画像、及び輝度波形を説明するための図である。図７では、図５に示すような反射率の高い短冊状のパターン（パターン以外の部分は反射率が低い）を持つ被写体 501 を載せた時の顕微鏡の画像と N ライン目の輝度波形を示したものである。
【００２５】
図７(1) と(2) において、(a) は TFT 基板のマスク上に形成されたパターンに顕微鏡から照射された光が反射する様子を模式的に示した断面図である。
図７(1) は合焦点に近い高さにおけるものであり、顕微鏡によって拡大されカメラによって撮像された被写体の画像は、(b) のように反射率の高い部分（パターン 601 ）では光が反射され、輝度が強くなり、それ以外の部分では光の反射が弱いため輝度が弱くなる。この輝度波形は (c) のように急峻なものとなる。
【００２６】
図７(2) は、ほとんど焦点が合っていない高さの場合におけるものであり、顕微鏡によって拡大されカメラによって撮像された被写体の画像は、(b) のように、図７(1) の (b) と比較して、ぼやけた映像となり、輝度波形も (c) のように、なだらかなものである。
このように、輝度波形は、合焦点において、急峻な波形を持つ。
【００２７】
図６は、XY ステージ上に、被写体（被写体 502 ）として、パターン形成（パターン 601 とパターン 602 を形成）された TFT 基板のマスクを載せたことを示す図である。図８は、被写体 502 の光路、画像、及び輝度波形を説明するための図である。図８では、図６のように、XY ステージ上に高さの異なる反射率の高い短冊状の２つのパターン 601 と 602（パターン以外の部分は反射率が低い）を持つ被写体を載せた時の顕微鏡の画像と N ライン目の輝度波形を示したものである。
【００２８】
図８(1) は、パターン 601 が合焦点の場合におけるものであり、顕微鏡によって拡大されカメラによって撮像された被写体の画像は、(b) のようにパターン 601 の辺りは精細な画像となっているが、パターン 602 の辺りはぼやけた画像になっている。
この輝度波形は、(c) のように、パターン 601 の辺りは急峻な波形となり、パターン 602 の辺りがなだらかな波形となっている。
【００２９】
図８(2) は、パターン 602 が合焦点の場合におけるものであり、顕微鏡によって拡大されカメラによって撮像された被写体の画像は、(b) のようにパターン 601 の辺りはぼやけた画像となっているが、パターン 602 の辺りは精細な画像になっている。
この輝度波形は、(c) のように、パターン 601 の辺りがなだらかな波形となり、パターン 602 の辺りは急峻な波形となっている。
【００３０】
オートフォーカス値を作成する画像エリアの設定が、パターン 601 とパターン 602 を両方含むような設定であった場合には、従来の方法ではパターン 601 とパターン 602 のどちらの合焦点高さに収斂するのか分からない。
また、オートフォーカス値を作成する画像領域を、パターン 601 またはパターン 602 のどちらかが収まるように設定することも可能であるが、その場合、オートフォーカス値を作成する画像領域が小さくなるため、輝度変化が少なくなり、S/N が悪い状態となり、正確に合焦点を捉えることが難しくなる。
【００３１】
そこで、本発明では、図９に示すように、輝度波形の水平方向に AF 処理をかける領域を設定し、その中の最大値と最小値を検出する。図９は、本発明の一実施例の合焦点位置を検出する方法を説明するための図である。
図９において、その輝度波形の最大値を 100 %、最小値を 0 %として、例えば 70 %と 30 %の位置を算出し（以降、70 %つまり上側を上スライスレベル、30 %つまり下側を下スライスレベルと呼ぶ）、その２点を結んだ直線の傾きをフォーカス値とするものである。
【００３２】
このようにすることで、微小な領域をフォーカス値算出の領域に設定しても、輝度波形の傾きさえあればその最大値をフォーカス値とすることができる。
なお、輝度波形は、画像の N ライン目のものであるが、実際の線幅測定においては、たいてい複数ラインを選択して、それらのラインの平均のエッジ位置などから、その幅を計測する場合が多い。
従って、本発明の場合も、線幅測定と同様に、１ラインのみではなく、複数ラインの平均の傾きを算出することで安定した AF 処理を行うことができる。
【００３３】
本発明の実施形態を、一実施図１と図３を用いて説明する。図１は、本発明のAF 処理の一実施例を示すフローチャートである。図１は、図２のフローチャートに対して、Z 移動範囲設定ステップ 1 と Z 初期値移動ステップ 6 の間に、上下スライスレベル決定ステップを追加し、微分処理ステップ 24 の替わりに傾き検出ステップ 9 を用いたものである。
【００３４】
図１において、測定前の準備として、操作者は、Z 移動範囲設定ステップ 1 で、PC 50 のアプリケーションソフトウエアの図４（詳細の説明は後述する。）のようなインターフェースで、XY ステージ 45 の垂直方向（ Z 方向）の移動量である Z 移動範囲上限と Z 移動範囲下限の設定を行う。
更に、上下スライスレベル設定ステップ 2 で、同様に、PC 50 のアプリケーションソフトウエアの図４のようなインターフェースで、上スライスレベルと下スライスレベルの設定を行って測定を開始する。
【００３５】
測定を開始すると、まず、Z 初期値移動ステップ 6 では、Z 移動範囲設定ステップ 1 で設定した Z 移動範囲の上限値または下限値に移動する。即ち、XY ステージ 45 を Z 移動機構 44 で駆動して、AF 処理用の初期位置へ移動する。
その後、移動開始ステップ 7 では、AF 処理用の初期位置から垂直方向に XY ステージ 45 を移動する。Z 初期値移動ステップ 6 で上限値に移動するか下限値に移動するかは、図４の検索方向のパラメータである「上から下」または「下から上」により、決定される（図４は「上から下」設定時を表す）。
さらに、移動開始 7 で上下どちらに方向に移動するかも、「上から下」、「下から上」のパラメータによって決定される。「上から下」は初期値移動6 で上限値に移動し、その後、移動開始 7 で下に向かって移動する。「下から上」は下限値に移動した後、上に向かって移動する。
【００３６】
XY ステージ 45 が移動している間、カメラ映像取り込みステップ 8 により、カメラ 40 の映像を AF 装置 52 に取り込み続ける。
取り込んだ映像は、傾き検出ステップ 9 で指定された領域内の輝度波形の傾きを算出し、この傾きからフォーカス値作成ステップ 10 でフォーカス値を作成する。
ピーク値更新ステップ 11 では、これらのフォーカス値により、PC 50 のアプリケーションソフトウエアはフォーカス値の最大値かどうか判定し、もし、最大値であればフォーカス値の最大値を更新する。
即ち、PC 50 は、アプリケーションソフトウエアを動作させてフォーカス値の最大値かどうかを判定する。即ち、PC 50 に記憶していたフォーカス値の最大値と、PC 50 に AF 装置 52 から入力されたフォーカス値とを比較する。もし、PC 50 に記憶していたフォーカス値の最大値の方が大きいか同じならば、元の記憶していたフォーカス値の最大値を維持する。また、PC 50 に記憶していたフォーカス値の最大値より、入力されたフォーカス値の方が大きい場合は、元の記憶していたフォーカス値の最大値に替えて、入力されたフォーカス値をフォーカス値の最大値として、フォーカス値の最大値を更新する。
【００３７】
移動範囲判定ステップ 12 では、Z 移動範囲設定 1 で設定した、Z 位置を判別し、もし、移動範囲外ならば、Z 移動停止ステップ 13 へ進み、移動範囲内なら映像取り込みステップ 8 に戻る。
Z 移動停止ステップ 13 では、XY ステージ 45 の垂直方向の移動を停止する。
ここまでの処理で、目標とする最大のフォーカス値が決定した。次に、最大フォーカス値を検索する処理を行う。
【００３８】
Z 初期位置移動ステップ 14 では、AF 処理を行う初期位置、つまり、Z 移動範囲の上限値か下限値にXY ステージ 45 を再び移動する。そして、移動開始ステップ 15 で、上方向か下方向に移動する。ここでの上限値か下限値、上方向か下方向かは、Z 初期移動ステップ 6 と移動開始ステップ7 と同一である。
【００３９】
更に、映像取り込みステップ 16では、カメラ 40 が取得した映像をAF 装置 52 に取り込む。
傾き検出ステップ 17 では、指定されたエリア内の輝度波形の傾きを算出し、この傾きからフォーカス値作成ステップ18 でフォーカス値を作成する。
【００４０】
ピーク値近傍判定ステップ 19 では、フォーカス値が、ピーク値更新ステップ 11 で記憶あるいは更新しているフォーカス値の最大値の近傍の値であるかどうかを判別する。もし、近傍でないと判別すると、映像取り込みステップ 16 へ移動し処理を繰り返す。また、近傍であると判別すると Z 移動停止ステップ 20 へ進む。
Z 移動停止ステップ 20 では、AF 処理が終了した（合焦点した）として、XY ステージ 45 の移動を停止する。
【００４１】
近傍とは、あらかじめ、ステップ 7 〜 13 のプロセスで算出された最大フォーカス値に、100 %以下のある割合（係数）を乗じた値の絶対値と最大フォーカス値の範囲にフォーカス値が入ることである。
合焦点を捕らえた後、映像取り込みステップ 21 では、再び映像を PC 50 に取り込み、線幅測定ステップ 22 で画像処理により、パターン幅を測定する。
最後に計測結果を結果表示ステップ 23ステップで表示する。
以上で一連の傾き AF による線幅測定のシーケンスが終了する。
【００４２】
図４は、本発明の AF 処理方法を使用した PC 50 のアプリケーションソフトウエアの AF パラメータ設定画面の一実施例を示す図である。図４の設定画面は、例えば、図３のモニタ 51 の表示画面上に表示され、操作者が図示しないマウス等のポインティングデバイスやキーボード等を使って、GUI（ Graphical User Interface ）操作することによって設定可能である。
【００４３】
図４のように、Z 移動範囲設定である Z 移動範囲上限と Z 移動範囲下限、上スライスレベルと下スライスレベル、速度、及び検索方向などを AF パラメータ設定画面 101 のパラメータ設定部 102 の所定のボックス部分に入力する。
例えば、Z 移動範囲上限の値をボックス 103 内にキーボードで数値入力する。同様に、Z 移動範囲下限の値をボックス 104 内に入力する。また、ボックス 105 には上スライスレベルの値、ボックス 106 には下スライスレベルの値、ボックス 107 には XY ステージの上下移動の速度、ボックス 108 には検索する方向、即ち、上からまたは下のどちらから XY ステージを移動させるかを入力またはマウス操作によってメニューを表示させて選択する。また更に、最大フォーカス値は、テストボタン 110 を GUI 操作等で押すことで最大の傾きを再検索し、図４右側に、表示するようになっている。
【００４４】
図４のフォーカス曲線表示部 111 は、実際に線幅測定する前に傾き AF を試用できるようになっている。試用するには、テストボタン 110 を押すことで、図１のステップ 7 〜 13 で算出したフォーカス値の軌跡を実線で、ステップ 15 〜 20 で算出したフォーカス値の軌跡を破線で示すように、色分けや太さ、その他の装飾表示を行うようにして区別し易いようにしている。なお、フォーカス曲線表示部 111 の横軸は、Z 方向の移動距離、縦軸は、フォーカス値である。
【００４５】
図４において、AF パラメータの設定が終わったとき、操作者は、OK ボタン 112 を押すことにより、AF パラメータの設定画面を終了する。
また、操作は、それまで行っていた AF パラメータの設定に満足できない場合には、CANCEL ボタンを押すことで、今までの設定を削除する。
パラメータ設定の良し悪しの判断は、フォーカス曲線表示部 111 のフォーカス曲線の大小が、上下の範囲と左右の範囲に広がれば広がるほど良いので、操作者が視覚的に簡単に判断できる。
【００４６】
上記のように AF パラメータの設定を終了したならば、同じロットや同じパターンであるならば、同じ AF パラメータの設定値を使用して、繰り返し合焦点が可能なため、その AF 設定のまま、次々と測定を繰り返すことができる。即ち、図１のステップから、ステップ 14 〜ステップ 23 を実行することにより、繰り返すことができる。
また、合焦点を本発明で実施し、線幅測定や外観検査等に利用する場合、上述の従来技術や発明の実施例では、画像処理により線幅等を算出していたが、被写体をセットしただけで、自動的に合焦点することにより、顕微鏡画像を直接観察したり、画像をモニタで観察することもできる。
【００４７】
図９で説明したように、輝度波形の傾きをフォーカス値として、図４に示すような手順でパラメータ設定を行うことにより、迅速なパラメータ設定が可能である。また、表示画面を見ながら、設定結果をテスト（試用）して、視覚的に見ることができるので、操作者の熟練度も不要である。
更に、計測等や観察を行うため、AF 処理する時間も、限られた領域の輝度波形の傾きを求め、フォーカス値として使用するため、高速な処理が実現でき、測定や観察の時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の AF 処理の一例を示すフローチャート。
【図２】従来の AF 処理の一例を示すフローチャート。
【図３】線幅測定装置の略構成を示すブロック図。
【図４】本発明の AF パラメータ設定画面の一実施例を示す図。
【図５】XY ステージ上に、被写体を載せたことを示す図。
【図６】XY ステージ上に、被写体を載せたことを示す図。
【図７】被写体 1 の光路、画像、及び輝度波形を説明するための図。
【図８】被写体 2 の光路、画像、及び輝度波形を説明するための図。
【図９】本発明の一実施例の合焦点位置を検出する方法を説明するための図。
【符号の説明】
【００４９】
40：カメラ、  41：顕微鏡、  42：X 移動機構、  43：Y 移動機構、  44：Z 移動機構、  45：XY ステージ、  46：光源、  50：PC 、  51：モニタ、  52：AF 装置、  101：AF パラメータ設定画面、  102：パラメータ設定部、  103〜109：ボックス、  110：テストボタン、  111：フォーカス曲線表示部、  112:OK ボタン、  113：CANCEL ボタン、  501，502：被写体、  601，602：パターン。
【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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