(57)【要約】【課題】断面斜面形状の配線パターンの形状を特定することは困難である。【解決手段】基板上に形成した断面斜面形状の配線パターン２Ａの形状を特定する配線パターン形状特定装置１であって、各形状の候補情報を予め格納したデータベース１１と、走査座標毎に、共焦点光学方式を用いて受光強度データを取得し、受光強度データに基づき配線パターンの高さデータを取得する高さ情報取得処理部３１と、受光強度データに基づき配線パターンのエッジ位置を取得するエッジ位置取得処理部３２と、高さデータに近似した候補情報をデータベースから絞り込む形状候補絞込み処理部３３と、エッジ位置を算出した際に使用した配線パターンの受光強度データと絞り込んだ候補情報の受光強度データとを比較してマッチング度合が最大値となる候補情報を配線パターンの形状として特定する形状候補特定処理部３４とを有するようにした。【選択図】図２
2007248208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下側平面部に対して平行な上側平面部と、前記上側平面部及び下側平面部間を連結する傾斜面とで構成する特定対象物の形状を、走査型の共焦点光学方式を用いて特定する形状特定装置であって、
光軸走査位置及び光軸方向に垂直な走査位置を表す走査座標毎に、前記共焦点光学方式による照射光の集光ビーム位置を走査して、散乱反射光の受光量データを取得する受光量データ取得手段と、
前記受光量データ取得手段にて取得した受光量データを前記走査座標毎に記憶する記憶手段と、
対象物の高さに相当する高さ推測データが異なる複数の対象物の形状毎に、前記共焦点光学方式による集光ビーム位置を異ならせて走査したときに得られる受光量データに相当する受光量推測データを含む候補情報を予め格納したデータベースと、
前記受光量データが最大となる走査座標を前記記憶手段から検索し、これら検索した走査座標に基づき、前記上側平面部及び下側平面部の走査座標を取得し、これら上側平面部及び下側平面部の走査座標に基づき、これら上側平面部及び下側平面部間における前記特定対象物の高さデータを取得する高さ情報取得手段と、
前記高さ情報取得手段にて取得した前記上側平面部及び下側平面部の走査座標内の所定座標範囲内の受光量データを前記記憶手段から検索し、これら検索した前記所定座標範囲内の受光量データの変化度合が最大となる位置に相当する走査座標を、前記特定対象物のエッジ位置として取得するエッジ位置取得手段と、
前記データベースに格納中の複数の候補情報から、前記高さ情報取得手段にて取得した前記特定対象物の高さデータに近似した前記高さ推測データを含む候補情報を絞り込む候補情報絞込み手段と、
前記候補情報絞込み手段にて前記候補情報を絞り込むと、前記エッジ位置取得手段にて取得した前記特定対象物のエッジ位置の走査座標に基づき、前記集光ビーム位置を特定し、前記エッジ位置取得手段にて検索した前記所定座標範囲内の受光量データと、前記特定した集光ビーム位置に対応する受光量推測データとを前記絞り込んだ候補情報毎に比較し、前記受光量推測データが前記受光量データに最も相関性のある前記候補情報を前記特定対象物の形状として特定する対象物特定手段とを有することを特徴とする形状特定装置。
【請求項２】
前記特定対象物のエッジ位置は、前記上側平面部及び傾斜面間の上面エッジ位置及び、前記下側平面部及び傾斜面間の下面エッジ位置を有し、
前記候補情報は、
さらに前記対象物の傾斜幅に相当する傾斜幅推測データについても異なる複数の対象物の形状毎に、前記共焦点光学方式による集光ビーム位置を異ならせて走査したときに得られる受光量データに相当する受光量推測データを含み、
前記候補情報絞込み手段は、
前記エッジ位置取得手段にて取得した前記上面エッジ位置及び下面エッジ位置に基づき、前記特定対象物の傾斜幅データを算出し、前記データベースに格納中の複数の候補情報から、前記特定対象物の高さデータに近似した前記高さ推測データ、さらに、前記特定対象物の傾斜幅データに近似した前記傾斜幅推測データを含む候補情報を絞り込むことを特徴とする請求項１記載の形状特定装置。
【請求項３】
前記走査座標毎に、干渉系光学方式を用いて、前記散乱反射光と参照光とが干渉した光波の強度分布データを取得する干渉系強度分布データ取得手段を有し、
前記記憶手段は、
前記受光量データ取得手段にて取得した前記受光量データ及び、前記干渉系強度分布データ取得手段にて取得した前記強度分布データを前記走査座標毎に記憶し、
前記高さ情報取得手段は、
前記受光量データが最大となる走査座標、同走査座標の光軸方向近傍の走査座標及び、これら走査座標毎の強度分布データを前記記憶手段から夫々検索し、これら検索した走査座標の強度分布データに基づき、最適干渉条件に適した走査座標を検索し、これら検索した走査座標に基づき、前記上側平面部及び下側平面部の走査座標を取得し、これら上側平面部及び下側平面部の走査座標に基づき、これら上側平面部及び下側平面部間における前記特定対象物の高さデータを取得することを特徴とする請求項１又は２記載の形状特定装置。
【請求項４】
下側平面部に対して平行な上側平面部と、前記上側平面部及び下側平面部間を連結する傾斜面とで構成する特定対象物の形状を、走査型の共焦点光学方式を用いて特定する形状特定装置であって、
光軸走査位置及び光軸方向に垂直な走査位置を表す走査座標毎に、前記共焦点光学方式による照射光の集光ビーム位置を走査して、散乱反射光の受光量データを取得する受光量データ取得手段と、
前記走査座標毎に、前記散乱反射光の受光角度範囲毎の受光量データを角度強度分布データとして取得する角度強度分布データ取得手段と、
前記受光量データ取得手段にて取得した前記受光量データ及び、前記角度強度分布データ取得手段にて取得した前記角度強度分布データを前記走査座標毎に記憶する記憶手段と、
対象物の高さに相当する高さ推測データが異なる複数の対象物の形状毎に、前記共焦点光学方式による集光ビーム位置を異ならせて走査したときに得られる受光量データに相当する受光量推測データ及び、同対象物に対する角度強度分布データに相当する角度強度分布推測データ、同対象物の斜面角度情報を含む候補情報を予め格納したデータベースと、
前記受光量データが最大となる走査座標を前記記憶手段から検索し、これら検索した走査座標に基づき、前記上側平面部及び下側平面部の走査座標を取得し、これら上側平面部及び下側平面部の走査座標に基づき、これら上側平面部及び下側平面部間における前記特定対象物の高さデータを取得する高さ情報取得手段と、
前記高さ情報取得手段にて取得した前記上側平面部及び下側平面部の走査座標内の所定座標範囲内の受光量データを前記記憶手段から検索し、これら検索した前記所定座標範囲内の受光量データの変化度合が最大となる位置に相当する走査座標を、前記特定対象物のエッジ位置として取得するエッジ位置取得手段と、
前記データベースに格納中の複数の候補情報から、前記高さ情報取得手段にて取得した前記特定対象物の高さデータに近似した前記高さ推測データを含む候補情報を絞り込む候補情報絞込み手段と、
前記候補情報絞込み手段にて前記候補情報を絞り込むと、前記エッジ位置取得手段にて取得した前記特定対象物のエッジ位置の走査座標に基づき、前記集光ビーム位置を特定し、前記エッジ位置取得手段にて検索した前記所定座標範囲内の受光量データと、前記特定した集光ビーム位置に対応する受光量推測データとを前記絞り込んだ候補情報毎に比較し、前記受光量推測データが前記受光量データに最も相関性のある前記候補情報を前記特定対象物の形状として暫定的に特定する暫定特定手段と、
前記暫定特定手段にて暫定的に特定した前記候補情報の斜面角度情報から算出した斜面法線方向に対する所定の受光角度範囲の受光量推測データを積算した受光量積算推測データを前記データベースに格納中の角度強度分布推測データから読み出すと共に、前記所定座標範囲内の受光量データの内、前記算出した斜面法線方向に対する前記所定の受光角度範囲の受光量データを積算した受光量積算データを前記記憶手段に記憶中の角度強度分布データから読み出し、前記受光量積算推測データと前記受光量積算データとを前記絞り込んだ候補情報毎に比較し、前記受光量積算推測データが前記受光量積算データに最も相関性のある前記候補情報を前記特定対象物の形状として特定する対象物特定手段とを有することを特徴とする形状特定装置。
【請求項５】
下側平面部に対して平行な上側平面部と、前記上側平面部及び下側平面部間を連結する傾斜面とで構成する特定対象物の形状を、走査型の共焦点光学方式を用いて特定する形状特定方法であって、
対象物の高さに相当する高さ推測データが異なる複数の対象物の形状毎に、前記共焦点光学方式による集光ビーム位置を異ならせて走査したときに得られる受光量データに相当する受光量推測データを含む候補情報を、データベースに予め格納しておくステップと、
光軸走査位置及び光軸方向に垂直な走査位置を表す走査座標毎に、前記共焦点光学方式による照射光の集光ビーム位置を走査して、散乱反射光の受光量データを取得するステップと、
前記取得した受光量データを前記走査座標毎に記憶手段に記憶するステップと、
前記受光量データが最大となる走査座標を前記記憶手段から検索し、これら検索した走査座標に基づき、前記上側平面部及び下側平面部の走査座標を取得し、これら上側平面部及び下側平面部の走査座標に基づき、これら上側平面部及び下側平面部間における前記特定対象物の高さデータを取得するステップと、
前記取得した前記上側平面部及び下側平面部の走査座標内の所定座標範囲内の受光量データを前記記憶手段から検索し、これら検索した前記所定座標範囲内の受光量データの変化度合が最大となる位置に相当する走査座標を、前記特定対象物のエッジ位置として取得するステップと、
前記データベースに格納中の複数の候補情報から、前記特定対象物の高さデータに近似した前記高さ推測データを含む候補情報を絞り込むステップと、
前記候補情報を絞り込むと、前記特定対象物のエッジ位置の走査座標に基づき、前記集光ビーム位置を特定し、前記所定座標範囲内の受光量データと、前記特定した集光ビーム位置に対応する受光量推測データとを前記絞り込んだ候補情報毎に比較し、前記受光量推測データが前記受光量データに最も相関性のある前記候補情報を前記特定対象物の形状として特定するステップとを有することを特徴とする形状特定方法。
【請求項６】
前記特定対象物のエッジ位置は、前記上側平面部及び傾斜面間の上面エッジ位置及び、前記下側平面部及び傾斜面間の下面エッジ位置を有し、
前記候補情報は、さらに前記対象物の傾斜幅に相当する傾斜幅推測データについても異なる複数の対象物の形状毎に、前記共焦点光学方式による集光ビーム位置を異ならせて走査したときに得られる受光量データに相当する受光量推測データを含み、
前記候補情報を絞り込むステップにおいては、
前記上面エッジ位置及び下面エッジ位置に基づき、前記特定対象物の傾斜幅データを算出し、前記データベースに格納中の複数の候補情報から、前記特定対象物の高さデータに近似した前記高さ推測データ、さらに、前記特定対象物の傾斜幅データに近似した前記傾斜幅推測データを含む候補情報を絞り込むことを特徴とする請求項５記載の形状特定方法。
【請求項７】
前記走査座標毎に、干渉系光学方式を用いて、前記散乱反射光と参照光とが干渉した光波の強度分布データを取得するステップを有し、
前記取得した受光量データを前記記憶手段に記憶するステップにおいては、
同受光量データの他に、前記取得した前記強度分布データを前記走査座標毎に前記記憶手段に記憶し、
前記高さデータを取得するステップにおいては、
前記受光量データが最大となる走査座標、同走査座標の光軸方向近傍の走査座標及び、これら走査座標毎の強度分布データを前記記憶手段から夫々検索し、これら検索した走査座標の強度分布データに基づき、最適干渉条件に適した走査座標を検索し、これら検索した走査座標に基づき、前記上側平面部及び下側平面部の走査座標を取得し、これら上側平面部及び下側平面部の走査座標に基づき、これら上側平面部及び下側平面部間における前記特定対象物の高さデータを取得することを特徴とする請求項５又は６記載の形状特定方法。
【請求項８】
下側平面部に対して平行な上側平面部と、前記上側平面部及び下側平面部間を連結する傾斜面とで構成する特定対象物の形状を、走査型の共焦点光学方式を用いて特定する形状特定方法であって、
光軸走査位置及び光軸方向に垂直な走査位置を表す走査座標毎に、前記共焦点光学方式による照射光の集光ビーム位置を走査して、散乱反射光の受光量データを取得するステップと、
前記走査座標毎に、前記散乱反射光の受光角度範囲毎の受光量データを角度強度分布データとして取得するステップと、
対象物の高さに相当する高さ推測データが異なる複数の対象物の形状毎に、前記共焦点光学方式による集光ビーム位置を異ならせて走査したときに得られる受光量データに相当する受光量推測データ及び、同対象物に対する角度強度分布データに相当する角度強度分布推測データ、同対象物の斜面角度情報を含む候補情報を、データベースに予め格納しておくステップと、
前記取得した前記受光量データ及び、前記取得した前記角度強度分布データを前記走査座標毎に記憶手段に記憶するステップと、
前記受光量データが最大となる走査座標を前記記憶手段から検索し、これら検索した走査座標に基づき、前記上側平面部及び下側平面部の走査座標を取得し、これら上側平面部及び下側平面部の走査座標に基づき、これら上側平面部及び下側平面部間における前記特定対象物の高さデータを取得するステップと、
前記取得した前記上側平面部及び下側平面部の走査座標内の所定座標範囲内の受光量データを前記記憶手段から検索し、これら検索した前記所定座標範囲内の受光量データの変化度合が最大となる位置に相当する走査座標を、前記特定対象物のエッジ位置として取得するステップと、
前記データベースに格納中の複数の候補情報から、前記特定対象物の高さデータに近似した前記高さ推測データを含む候補情報を絞り込むステップと、
前記候補情報を絞り込むと、前記特定対象物のエッジ位置の走査座標に基づき、前記集光ビーム位置を特定し、前記所定座標範囲内の受光量データと、前記特定した集光ビーム位置に対応する受光量推測データとを前記絞り込んだ候補情報毎に比較し、前記受光量推測データが前記受光量データに最も相関性のある前記候補情報を前記特定対象物の形状として暫定的に特定するステップと、
前記暫定的に特定した前記候補情報の斜面角度情報から算出した斜面法線方向に対する所定の受光角度範囲の受光量推測データを積算した受光量積算推測データを前記データベースに格納中の角度強度分布推測データから前記絞り込んだ候補情報毎に読み出すと共に、前記所定座標範囲内の受光量データの内、前記算出した斜面法線方向に対する前記所定の受光角度範囲の受光量データを積算した受光量積算データを前記記憶手段に記憶中の角度強度分布データから読み出し、前記受光量積算推測データと前記受光量積算データとを前記絞り込んだ候補情報毎に比較し、前記受光量積算推測データが前記受光量積算データに最も相関性のある前記候補情報を前記特定対象物の形状として特定するステップとを有することを特徴とする形状特定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば液晶ディスプレイ（以下、単にＬＣＤと称する）基板や半導体ウェハ等の各種基板上に形成した、傾斜面を備えた断面斜面形状の配線パターン等の特定対象物の形状を、共焦点光学方式を利用して特定する、例えば配線パターン形状特定装置等の形状特定装置及び形状特定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＣＤ基板、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）等のＦＰＤ（Flat Panel Display）基板、半導体ウェハ等の各種基板、並びに、それらのリソグラフィに使用するマスク基板等は、蒸着・エッチング等の膜製造技術を用いて製造されている。
【０００３】
このような基板上に形成する配線パターンの形状は、傾斜面を備えた断面斜面形状であることが多々あることから、その後の製造工程で同断面斜面形状の寸法誤差が接触不良の原因になる虞も否めず、同配線パターンの傾斜面の傾き角度や寸法誤差が許容範囲内にあるか否かを測定できるようにすることが製造ライン上でも求められている。
【０００４】
また、近年の高集積化要求に応じて、配線パターンは更なる微細化が進み、ますます検査精度（分解能）の向上が求められているのも実情である。
【０００５】
そこで、このような実情に鑑み、基板上に形成した配線パターンを高精度に計測する技術としては様々な方法が知られている。
【０００６】
まず、基板上に形成した配線パターンを計測する方法としては、図１８に示すように、基板５００上の面内走査位置（ＸＹ）及び光軸走査位置（Ｚ）を表す走査座標毎に、共焦点光学方式を用いて、基板５００上の散乱反射光の受光量データを取得し、これら取得した受光量データを走査座標毎に記憶し、図１８（ａ）に示すように面内走査位置毎に受光量データが最大値となる走査座標を合焦位置として、配線パターン５０１の高さ距離を計測することができる共焦点光学方式を用いた方法が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００７】
この特許文献１の配線パターン計測方法によれば、二次元的な面内走査位置（ＸＹ）だけではなく、光軸走査位置（Ｚ）要素も含めて、三次元的に同基板５００上の配線パターン５０１の高さ距離をも計測することができる。
【０００８】
また、基板上の断面斜面形状の配線パターンの傾斜面の傾斜幅を計測する方法としては、図１９（ａ）及び（ｂ）に示すように、基板６００上の断面斜面形状の配線パターン６０１の段差、すなわち上面エッジ位置６０１Ａ及び下面エッジ位置６０１Ｂを計測する方法であって、基板６００上に照射したガウスビームの反射光に対する強度分布特性を面内走査位置毎に取得し、これら強度分布特性を、図１９（ｃ）に示すように微分化することで反射強度変化の最大点を求め（図１９（ｄ）参照）、この最大点に相当する位置を配線パターン６０１の上面エッジ位置６０１Ａ及び下面エッジ位置６０１Ｂとし、これら上面エッジ位置６０１Ａ及び下面エッジ位置６０１Ｂに基づき、配線パターン５００の傾斜幅を算出するという方法が知られている（例えば特許文献２参照）。
【０００９】
尚、特許文献２の方法においては、配線パターン６０１に相当する上面部、基板６００に相当する下面部、これら上面部及び下面部間を連結する傾斜面６０１Ｃでは夫々異なる一様の反射率を備えた平面領域と仮定し、干渉の影響を無視し、単純な振幅だけの変化で考えると、ガウスビームの強度分布と反射率との畳み込み演算で反射強度を取得することができ、さらに、この反射強度の変化の最大点をエッジ位置とすることができるものである。
【００１０】
従って、特許文献２の方法によれば、基板６００上に形成された配線パターン６０１の上面エッジ位置６０１Ａ及び下面エッジ位置６０１Ｂを取得し、これら上面エッジ位置６０１Ａ及び下面エッジ位置６０１Ｂに基づき、配線パターン６０１の傾斜面６０１Ｃの傾斜幅を算出することができる。
【００１１】
また、基板上に形成した配線パターンを特定する方法としては、図２０に示すように、振幅分布が既知で位相が揃ったビーム光７０１を基板７００上に照射し、撮像素子に取り込まれた散乱反射光の強度分布を用いることで、表面形状の推測計算を繰り返し実行し、収束した値を配線パターン７０２の形状として特定する技術が知られている（例えば特許文献３参照）。
【００１２】
従って、特許文献３の方法によれば、基板７００上に照射したビーム光７０１に対する散乱反射光の強度分布を用いることで、表面形状の推測計算を繰り返し、基板７００上に形成した配線パターン７０２の形状を特定することができる。
【特許文献１】特開平９−２５７４４０号公報（図１及び要約書参照）
【特許文献２】特開昭６０−６１６０３号公報（図３及び（特許請求の範囲）参照）
【特許文献３】特開平１１−９４５３９号公報（図１及び要約書参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１の計測方法によれば、基板５００上の走査座標（ＸＹＺ）毎に、共焦点光学方式を用いて、基板５００上の散乱反射光の受光量データを取得し、これら取得した受光量データを走査座標（ＸＹＺ）毎に記憶し、面内走査位置（ＸＹ）毎に、図１８（ａ）に示すように受光量データが最大値となる走査座標を合焦位置として、基板５００上の配線パターン５０１の高さを計測できるようにしたが、図１８（ｂ）に示すように、断面斜面形状の配線パターン５０１のエッジ付近にビームスポットがかかる場合、受光量データの最大値となる走査座標が合焦位置とはならず誤検出を生じて配線パターン５０１の高さを計測することができないため、その結果、基板５００上に形成した配線パターン５０１の形状を特定することはできない。
【００１４】
また、特許文献２の計測方法によれば、基板６００上に照射したガウスビームの反射光に対する強度分布特性を面内走査位置毎に取得し、これら強度分布特性を微分化することで反射強度変化の最大点を求め、この最大点に相当する位置を配線パターン６０１の上面エッジ位置６０１Ａ及び下面エッジ位置６０１Ｂとし、これら上面エッジ位置６０１Ａ及び下面エッジ位置６０１Ｂに基づき、配線パターン６０１の傾斜面６０１Ｃの傾斜幅を算出できるようにしたが、二次元的に上面エッジ位置６０１Ａ及び下面エッジ位置６０１Ｂを認識できるに過ぎず、基板６００上に形成した配線パターン６０１の形状を特定することはできない。
【００１５】
また、特許文献３の特定方法によれば、基板７００上に照射したビーム光７０１の散乱反射光の強度分布を用いることで、表面形状の推測計算を繰り返し、基板７００上の配線パターン７０２の形状を特定できるようにしたが、そもそも、ワーク表面直前の複素振幅分布が既知で、位相がそろったビーム光７０１であると仮定して計算する方法であるため、仮にビーム光７０１が収差のない理想的なビーム光であったとしても、図２０（ｂ）に示すように、ビーム光７０１のウエスト位置が基板７００上の所定位置に位置するか否かを確認することができないため、ビーム光７０１のウエスト位置が面内方向及び光軸方向に位置ズレした場合、ビーム光７０１のワーク表面直前の複素振幅分布は変化して正確な形状推測を実行することができず、複素振幅分布を理想状態に照射するための位置調整機構とそれを確認するモニタ機構が必要となる。
【００１６】
本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところが、共焦点光学方式を利用して、傾斜面を備えた断面斜面形状の配線パターン等の特定対象物の高さデータ、同特定対象物のエッジ位置を正確に取得して、同特定対象物の形状を特定することができる形状特定装置及び形状特定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために本発明の形状特定装置は、下側平面部に対して平行な上側平面部と、前記上側平面部及び下側平面部間を連結する傾斜面とで構成する特定対象物の形状を、走査型の共焦点光学方式を用いて特定する形状特定装置であって、光軸走査位置及び光軸方向に垂直な走査位置を表す走査座標毎に、前記共焦点光学方式による照射光の集光ビーム位置を走査して、散乱反射光の受光量データを取得する受光量データ取得手段と、前記受光量データ取得手段にて取得した受光量データを前記走査座標毎に記憶する記憶手段と、対象物の高さに相当する高さ推測データが異なる複数の対象物の形状毎に、前記共焦点光学方式による集光ビーム位置を異ならせて走査したときに得られる受光量データに相当する受光量推測データを含む候補情報を予め格納したデータベースと、前記受光量データが最大となる走査座標を前記記憶手段から検索し、これら検索した走査座標に基づき、前記上側平面部及び下側平面部の走査座標を取得し、これら上側平面部及び下側平面部の走査座標に基づき、これら上側平面部及び下側平面部間における前記特定対象物の高さデータを取得する高さ情報取得手段と、前記高さ情報取得手段にて取得した前記上側平面部及び下側平面部の走査座標内の所定座標範囲内の受光量データを前記記憶手段から検索し、これら検索した前記所定座標範囲内の受光量データの変化度合が最大となる位置に相当する走査座標を、前記特定対象物のエッジ位置として取得するエッジ位置取得手段と、前記データベースに格納中の複数の候補情報から、前記高さ情報取得手段にて取得した前記特定対象物の高さデータに近似した前記高さ推測データを含む候補情報を絞り込む候補情報絞込み手段と、前記候補情報絞込み手段にて前記候補情報を絞り込むと、前記エッジ位置取得手段にて取得した前記特定対象物のエッジ位置の走査座標に基づき、前記集光ビーム位置を特定し、前記エッジ位置取得手段にて検索した前記所定座標範囲内の受光量データと、前記特定した集光ビーム位置に対応する受光量推測データとを前記絞り込んだ候補情報毎に比較し、前記受光量推測データが前記受光量データに最も相関性のある前記候補情報を前記特定対象物の形状として特定する対象物特定手段とを有するようにした。
【００１８】
従って、本発明の形状特定装置によれば、光軸走査位置及び光軸方向に垂直な走査位置を表す走査座標毎に、前記共焦点光学方式による照射光の集光ビーム位置を走査して、散乱反射光の受光量データを取得して記憶手段に記憶し、前記受光量データが最大となる走査座標を前記記憶手段から検索し、これら検索した走査座標に基づき、前記上側平面部及び下側平面部の走査座標を取得し、これら上側平面部及び下側平面部の走査座標に基づき、これら上側平面部及び下側平面部間における前記特定対象物の高さデータを取得し、前記上側平面部及び下側平面部の走査座標内の所定座標範囲内の受光量データを前記記憶手段から検索し、これら検索した前記所定座標範囲内の受光量データの変化度合が最大となる位置に相当する走査座標を、前記特定対象物のエッジ位置として取得したので、共焦点光学方式で得た走査座標毎の受光量データを利用して、傾斜面を備えた特定対象物の高さはもちろんのこと、同特定対象物のエッジ位置をも高速に取得することができ、さらには、最大となる受光量データの走査座標を利用していることから、従来のような位置調整機構を設けなくても、理想的なビームウエスト位置で特定対象物の高さやエッジ位置を取得することができる。尚、形状を特定する対象の範囲は三次元的なものや、光軸方向及び、この光軸方向に垂直な１ラインによって規定される１断面内のものを含むものとする。
【００１９】
さらに本発明の形状特定装置によれば、前記データベースに格納中の複数の候補情報から、前記高さ情報取得手段にて取得した前記特定対象物の高さデータに近似した前記高さ推測データを含む候補情報を絞り込み、前記特定対象物のエッジ位置の走査座標に基づき集光ビーム位置を特定し、前記所定座標範囲内の受光量データと、前記特定した集光ビーム位置に対応する受光量推測データとを前記絞り込んだ候補情報毎に比較し、前記受光量推測データが前記受光量データに最も相関性のある候補情報を前記特定対象物の形状として特定するようにしたので、特定対象物の高さデータを使用して同特定対象物の形状に近似した候補情報を絞り込むことで、その後の候補情報の特定に要する対象物特定手段の処理負担を大幅に軽減することができ、さらには、これら絞り込まれた候補情報との比較に際して、同エッジ位置を利用して集光ビーム位置を特定することで集光ビーム位置ズレによるマッチング誤差（比較誤差）の影響を無くし、その結果、傾斜面を備えた断面斜面形状の特定対象物であっても同特定対象物の形状を高速かつ正確に特定することができる。
【００２０】
また、本発明の形状特定装置は、前記特定対象物のエッジ位置が、前記上側平面部及び傾斜面間の上面エッジ位置及び、前記下側平面部及び傾斜面間の下面エッジ位置を有し、前記候補情報は、さらに前記対象物の傾斜幅に相当する傾斜幅推測データについても異なる複数の対象物の形状毎に、前記共焦点光学方式による集光ビーム位置を異ならせて走査したときに得られる受光量データに相当する受光量推測データを含み、前記候補情報絞込み手段は、前記エッジ位置取得手段にて取得した前記上面エッジ位置及び下面エッジ位置に基づき、前記特定対象物の傾斜幅データを算出し、前記データベースに格納中の複数の候補情報から、前記特定対象物の高さデータに近似した前記高さ推測データ、さらに、前記特定対象物の傾斜幅データに近似した前記傾斜幅推測データを含む候補情報を絞り込むようにした。
【００２１】
従って、本発明の形状特定装置によれば、特定対象物の高さデータの他に、同特定対象物の傾斜幅データでも、同特定対象物に近似した候補情報をデータベースから絞り込むようにしたので、前記対象物特定手段は、絞り込まれた候補情報の件数が少なくなることから、これら候補情報の比較処理に要する負担を大幅に軽減することができる。
【００２２】
また、本発明の形状特定装置は、前記走査座標毎に、干渉系光学方式を用いて、前記散乱反射光と参照光とが干渉した光波の強度分布データを取得する干渉系強度分布データ取得手段を有し、前記記憶手段は、前記受光量データ取得手段にて取得した前記受光量データ及び、前記干渉系強度分布データ取得手段にて取得した前記強度分布データを前記走査座標毎に記憶し、前記高さ情報取得手段は、前記受光量データが最大となる走査座標、同走査座標の光軸方向近傍の走査座標及び、これら走査座標毎の強度分布データを前記記憶手段から夫々検索し、これら検索した走査座標の強度分布データに基づき、最適干渉条件に適した走査座標を検索し、これら検索した走査座標に基づき、前記上側平面部及び下側平面部の走査座標を取得し、これら上側平面部及び下側平面部の走査座標に基づき、これら上側平面部及び下側平面部間における前記特定対象物の高さデータを取得するようにした。
【００２３】
従って、本発明の形状特定装置によれば、前記走査座標毎に、干渉系光学方式を用いて、前記散乱反射光と参照光とが干渉した光波の強度分布データを取得して、前記受光量データと併せて同強度分布データを記憶手段に記憶し、前記受光量データが最大となる走査座標、同走査座標の光軸方向近傍の走査座標及び、これら走査座標毎の強度分布データを前記記憶手段から夫々検索し、これら検索した走査座標の強度分布データに基づき、最適干渉条件に適した走査座標を検索し、これら検索した走査座標に基づき、前記上側平面部及び下側平面部の走査座標を取得し、これら上側平面部及び下側平面部の走査座標に基づき、これら上側平面部及び下側平面部間における前記特定対象物の高さデータを取得するようにしたので、干渉系光学方式の走査座標毎の強度分布データを使用して光軸方向の分解能を増やすことで光軸走査位置での測定精度を大幅に向上させ、その結果、特定対象物の高さはもちろんのこと、特定対象物のエッジ位置の取得精度を大幅に向上させることができる。
【００２４】
また、本発明の形状特定装置は、下側平面部に対して平行な上側平面部と、前記上側平面部及び下側平面部間を連結する傾斜面とで構成する特定対象物の形状を、走査型の共焦点光学方式を用いて特定する形状特定装置であって、光軸走査位置及び光軸方向に垂直な走査位置を表す走査座標毎に、前記共焦点光学方式による照射光の集光ビーム位置を走査して、散乱反射光の受光量データを取得する受光量データ取得手段と、前記走査座標毎に、前記散乱反射光の受光角度範囲毎の受光量データを角度強度分布データとして取得する角度強度分布データ取得手段と、前記受光量データ取得手段にて取得した前記受光量データ及び、前記角度強度分布データ取得手段にて取得した前記角度強度分布データを前記走査座標毎に記憶する記憶手段と、対象物の高さに相当する高さ推測データが異なる複数の対象物の形状毎に、前記共焦点光学方式による集光ビーム位置を異ならせて走査したときに得られる受光量データに相当する受光量推測データ及び、同対象物に対する角度強度分布データに相当する角度強度分布推測データ、同対象物の斜面角度情報を含む候補情報を予め格納したデータベースと、前記受光量データが最大となる走査座標を前記記憶手段から検索し、これら検索した走査座標に基づき、前記上側平面部及び下側平面部の走査座標を取得し、これら上側平面部及び下側平面部の走査座標に基づき、これら上側平面部及び下側平面部間における前記特定対象物の高さデータを取得する高さ情報取得手段と、前記高さ情報取得手段にて取得した前記上側平面部及び下側平面部の走査座標内の所定座標範囲内の受光量データを前記記憶手段から検索し、これら検索した前記所定座標範囲内の受光量データの変化度合が最大となる位置に相当する走査座標を、前記特定対象物のエッジ位置として取得するエッジ位置取得手段と、前記データベースに格納中の複数の候補情報から、前記高さ情報取得手段にて取得した前記特定対象物の高さデータに近似した前記高さ推測データを含む候補情報を絞り込む候補情報絞込み手段と、前記候補情報絞込み手段にて前記候補情報を絞り込むと、前記エッジ位置取得手段にて取得した前記特定対象物のエッジ位置の走査座標に基づき、前記集光ビーム位置を特定し、前記エッジ位置取得手段にて検索した前記所定座標範囲内の受光量データと、前記特定した集光ビーム位置に対応する受光量推測データとを前記絞り込んだ候補情報毎に比較し、前記受光量推測データが前記受光量データに最も相関性のある前記候補情報を前記特定対象物の形状として暫定的に特定する暫定特定手段と、前記暫定特定手段にて暫定的に特定した前記候補情報の斜面角度情報から算出した斜面法線方向に対する所定の受光角度範囲の受光量推測データを積算した受光量積算推測データを前記データベースに格納中の角度強度分布推測データから読み出すと共に、前記所定座標範囲内の受光量データの内、前記算出した斜面法線方向に対する前記所定の受光角度範囲の受光量データを積算した受光量積算データを前記記憶手段に記憶中の角度強度分布データから読み出し、前記受光量積算推測データと前記受光量積算データとを前記絞り込んだ候補情報毎に比較し、前記受光量積算推測データが前記受光量積算データに最も相関性のある前記候補情報を前記特定対象物の形状として特定する対象物特定手段とを有するようにした。
【００２５】
従って、本発明の形状特定装置によれば、光軸走査位置及び光軸方向に垂直な走査位置を表す走査座標毎に、前記共焦点光学方式による照射光の集光ビーム位置を走査して、散乱反射光の受光量データを取得して記憶手段に記憶し、前記受光量データが最大となる走査座標を前記記憶手段から検索し、これら検索した走査座標に基づき、前記上側平面部及び下側平面部の走査座標を取得し、これら上側平面部及び下側平面部の走査座標に基づき、これら上側平面部及び下側平面部間における前記特定対象物の高さデータを取得し、前記上側平面部及び下側平面部の走査座標内の所定座標範囲内の受光量データを前記記憶手段から検索し、これら検索した前記所定座標範囲内の受光量データの変化度合が最大となる位置に相当する走査座標を、前記特定対象物のエッジ位置として取得したので、共焦点光学方式で得た走査座標毎の受光量データを利用して、傾斜面を備えた特定対象物の高さはもちろんのこと、同特定対象物のエッジ位置をも高速に取得することができ、さらには、最大となる受光量データの走査座標を利用していることから、従来のような位置調整機構を設けなくても、理想的なビームウエスト位置で特定対象物の高さやエッジ位置を取得することができる。尚、形状を特定する対象の範囲は三次元的なものや、光軸方向及び、この光軸方向に垂直な１ラインによって規定される１断面内のものを含むものとする。
【００２６】
さらに、本発明の形状特定装置によれば、前記データベースから候補情報を絞り込むと、前記特定対象物のエッジ位置の走査座標に基づき、前記集光ビーム位置を特定し、前記所定座標範囲内の受光量データと、前記特定した集光ビーム位置に対応する受光量推測データとを前記絞り込んだ候補情報毎に比較し、前記受光量推測データが前記受光量データに最も相関性のある前記候補情報を前記特定対象物の形状として暫定的に特定し、この暫定的に特定した前記候補情報の斜面角度情報から算出した斜面法線方向に対する所定の受光角度範囲の受光量推測データを積算した受光量積算推測データを前記データベースに格納中の角度強度分布推測データから読み出すと共に、前記所定座標範囲内の受光量データの内、前記算出した斜面法線方向に対する前記所定の受光角度範囲の受光量データを積算した受光量積算データを前記記憶手段に記憶中の角度強度分布データから読み出し、前記受光量積算推測データと前記受光量積算データとを前記絞り込んだ候補情報毎に比較し、前記受光量積算推測データが前記受光量積算データに最も相関性のある前記候補情報を前記特定対象物の形状として特定するようにしたので、特定対象物の高さデータを使用して同特定対象物の形状に近似した候補情報を絞り込むことで、その後の候補情報の特定に要する対象物特定手段の処理負担を大幅に軽減することができ、さらには、これら絞り込まれた候補情報との比較に際して、同エッジ位置を利用して集光ビーム位置を特定することで集光ビーム位置ズレによるマッチング誤差（比較誤差）の影響を無くし、その結果、傾斜面を備えた断面斜面形状の特定対象物であっても同特定対象物の形状を高速かつ正確に特定することができる。さらに、傾斜面の斜面法線方向に対する受光角度範囲の受光量は傾斜面の形状を識別する要素を多く含んでいることから、斜面法線方向に対する受光角度範囲の受光量を比較の要素にすることで、特定対象物の形状を特定する際の精度を大幅に向上させることができる。
【００２７】
また、上記目的を達成するために本発明の形状特定方法は、下側平面部に対して平行な上側平面部と、前記上側平面部及び下側平面部間を連結する傾斜面とで構成する特定対象物の形状を、走査型の共焦点光学方式を用いて特定する形状特定方法であって、対象物の高さに相当する高さ推測データが異なる複数の対象物の形状毎に、前記共焦点光学方式による集光ビーム位置を異ならせて走査したときに得られる受光量データに相当する受光量推測データを含む候補情報を、データベースに予め格納しておくステップと、光軸走査位置及び光軸方向に垂直な走査位置を表す走査座標毎に、前記共焦点光学方式による照射光の集光ビーム位置を走査して、散乱反射光の受光量データを取得するステップと、前記取得した受光量データを前記走査座標毎に記憶手段に記憶するステップと、前記受光量データが最大となる走査座標を前記記憶手段から検索し、これら検索した走査座標に基づき、前記上側平面部及び下側平面部の走査座標を取得し、これら上側平面部及び下側平面部の走査座標に基づき、これら上側平面部及び下側平面部間における前記特定対象物の高さデータを取得するステップと、前記取得した前記上側平面部及び下側平面部の走査座標内の所定座標範囲内の受光量データを前記記憶手段から検索し、これら検索した前記所定座標範囲内の受光量データの変化度合が最大となる位置に相当する走査座標を、前記特定対象物のエッジ位置として取得するステップと、前記データベースに格納中の複数の候補情報から、前記特定対象物の高さデータに近似した前記高さ推測データを含む候補情報を絞り込むステップと、前記候補情報を絞り込むと、前記特定対象物のエッジ位置の走査座標に基づき、前記集光ビーム位置を特定し、前記所定座標範囲内の受光量データと、前記特定した集光ビーム位置に対応する受光量推測データとを前記絞り込んだ候補情報毎に比較し、前記受光量推測データが前記受光量データに最も相関性のある前記候補情報を前記特定対象物の形状として特定するステップとを有するようにした。
【００２８】
従って、本発明の形状特定方法によれば、光軸走査位置及び光軸方向に垂直な走査位置を表す走査座標毎に、前記共焦点光学方式による照射光の集光ビーム位置を走査して、散乱反射光の受光量データを取得して記憶手段に記憶し、前記受光量データが最大となる走査座標を前記記憶手段から検索し、これら検索した走査座標に基づき、前記上側平面部及び下側平面部の走査座標を取得し、これら上側平面部及び下側平面部の走査座標に基づき、これら上側平面部及び下側平面部間における前記特定対象物の高さデータを取得し、前記上側平面部及び下側平面部の走査座標内の所定座標範囲内の受光量データを前記記憶手段から検索し、これら検索した前記所定座標範囲内の受光量データの変化度合が最大となる位置に相当する走査座標を、前記特定対象物のエッジ位置として取得したので、共焦点光学方式で得た走査座標毎の受光量データを利用して、傾斜面を備えた特定対象物の高さはもちろんのこと、同特定対象物のエッジ位置をも高速に取得することができ、さらには、最大となる受光量データの走査座標を利用していることから、従来のような位置調整機構を設けなくても、理想的なビームウエスト位置で特定対象物の高さやエッジ位置を取得することができる。尚、形状を特定する対象の範囲は三次元的なものや、光軸方向及び、この光軸方向に垂直な１ラインによって規定される１断面内のものを含むものとする。
【００２９】
さらに本発明の形状特定方法によれば、前記データベースに格納中の複数の候補情報から、前記特定対象物の高さデータに近似した前記高さ推測データを含む候補情報を絞り込み、前記特定対象物のエッジ位置の走査座標に基づき集光ビーム位置を特定し、前記所定座標範囲内の受光量データと、前記特定した集光ビーム位置に対応する受光量推測データとを前記絞り込んだ候補情報毎に比較し、前記受光量推測データが前記受光量データに最も相関性のある候補情報を前記特定対象物の形状として特定するようにしたので、特定対象物の高さデータを使用して同特定対象物の形状に近似した候補情報を絞り込むことで、その後の候補情報の特定に要する対象物特定手段の処理負担を大幅に軽減することができ、さらには、これら絞り込まれた候補情報との比較に際して、同エッジ位置を利用して集光ビーム位置を特定することで集光ビーム位置ズレによるマッチング誤差（比較誤差）の影響を無くし、その結果、傾斜面を備えた断面斜面形状の特定対象物であっても同特定対象物の形状を高速かつ正確に特定することができる。
【００３０】
また、本発明の形状特定方法は、前記特定対象物のエッジ位置は、前記上側平面部及び傾斜面間の上面エッジ位置及び、前記下側平面部及び傾斜面間の下面エッジ位置を有し、前記候補情報は、さらに前記対象物の傾斜幅に相当する傾斜幅推測データについても異なる複数の対象物の形状毎に、前記共焦点光学方式による集光ビーム位置を異ならせて走査したときに得られる受光量データに相当する受光量推測データを含み、前記候補情報を絞り込むステップにおいては、前記上面エッジ位置及び下面エッジ位置に基づき、前記特定対象物の傾斜幅データを算出し、前記データベースに格納中の複数の候補情報から、前記特定対象物の高さデータに近似した前記高さ推測データ、さらに、前記特定対象物の傾斜幅データに近似した前記傾斜幅推測データを含む候補情報を絞り込むようにした。
【００３１】
従って、本発明の形状特定方法によれば、特定対象物の高さデータの他に、同特定対象物の傾斜幅データでも、同特定対象物に近似した候補情報をデータベースから絞り込むようにしたので、絞り込まれる候補情報の件数が少なくなることから、これら候補情報の比較処理に要する負担を大幅に軽減することができる。
【００３２】
また、本発明の形状特定方法は、前記走査座標毎に、干渉系光学方式を用いて、前記散乱反射光と参照光とが干渉した光波の強度分布データを取得するステップを有し、前記取得した受光量データを前記記憶手段に記憶するステップにおいては、同受光量データの他に、前記取得した前記強度分布データを前記走査座標毎に前記記憶手段に記憶し、前記高さデータを取得するステップにおいては、前記受光量データが最大となる走査座標、同走査座標の光軸方向近傍の走査座標及び、これら走査座標毎の強度分布データを前記記憶手段から夫々検索し、これら検索した走査座標の強度分布データに基づき、最適干渉条件に適した走査座標を検索し、これら検索した走査座標に基づき、前記上側平面部及び下側平面部の走査座標を取得し、これら上側平面部及び下側平面部の走査座標に基づき、これら上側平面部及び下側平面部間における前記特定対象物の高さデータを取得するようにした。
【００３３】
従って、本発明の形状特定方法によれば、前記走査座標毎に、干渉系光学方式を用いて、前記散乱反射光と参照光とが干渉した光波の強度分布データを取得して、前記受光量データと併せて同強度分布データを記憶手段に記憶し、前記受光量データが最大となる走査座標、同走査座標の光軸方向近傍の走査座標及び、これら走査座標毎の強度分布データを前記記憶手段から夫々検索し、これら検索した走査座標の強度分布データに基づき、最適干渉条件に適した走査座標を検索し、これら検索した走査座標に基づき、前記上側平面部及び下側平面部の走査座標を取得し、これら上側平面部及び下側平面部の走査座標に基づき、これら上側平面部及び下側平面部間における前記特定対象物の高さデータを取得するようにしたので、干渉系光学方式の走査座標毎の強度分布データを使用して光軸方向の分解能を増やすことで光軸走査位置での測定精度を大幅に向上させ、その結果、特定対象物の高さはもちろんのこと、特定対象物のエッジ位置の取得精度を大幅に向上させることができる。
【００３４】
また、本発明の形状特定方法は、下側平面部に対して平行な上側平面部と、前記上側平面部及び下側平面部間を連結する傾斜面とで構成する特定対象物の形状を、走査型の共焦点光学方式を用いて特定する形状特定方法であって、光軸走査位置及び光軸方向に垂直な走査位置を表す走査座標毎に、前記共焦点光学方式による照射光の集光ビーム位置を走査して、散乱反射光の受光量データを取得するステップと、前記走査座標毎に、前記散乱反射光の受光角度範囲毎の受光量データを角度強度分布データとして取得するステップと、対象物の高さに相当する高さ推測データが異なる複数の対象物の形状毎に、前記共焦点光学方式による集光ビーム位置を異ならせて走査したときに得られる受光量データに相当する受光量推測データ及び、同対象物に対する角度強度分布データに相当する角度強度分布推測データ、同対象物の斜面角度情報を含む候補情報を、データベースに予め格納しておくステップと、前記取得した前記受光量データ及び、前記取得した前記角度強度分布データを前記走査座標毎に記憶手段に記憶するステップと、前記受光量データが最大となる走査座標を前記記憶手段から検索し、これら検索した走査座標に基づき、前記上側平面部及び下側平面部の走査座標を取得し、これら上側平面部及び下側平面部の走査座標に基づき、これら上側平面部及び下側平面部間における前記特定対象物の高さデータを取得するステップと、前記取得した前記上側平面部及び下側平面部の走査座標内の所定座標範囲内の受光量データを前記記憶手段から検索し、これら検索した前記所定座標範囲内の受光量データの変化度合が最大となる位置に相当する走査座標を、前記特定対象物のエッジ位置として取得するステップと、前記データベースに格納中の複数の候補情報から、前記特定対象物の高さデータに近似した前記高さ推測データを含む候補情報を絞り込むステップと、前記候補情報を絞り込むと、前記特定対象物のエッジ位置の走査座標に基づき、前記集光ビーム位置を特定し、前記所定座標範囲内の受光量データと、前記特定した集光ビーム位置に対応する受光量推測データとを前記絞り込んだ候補情報毎に比較し、前記受光量推測データが前記受光量データに最も相関性のある前記候補情報を前記特定対象物の形状として暫定的に特定するステップと、前記暫定的に特定した前記候補情報の斜面角度情報から算出した斜面法線方向に対する所定の受光角度範囲の受光量推測データを積算した受光量積算推測データを前記データベースに格納中の角度強度分布推測データから前記絞り込んだ候補情報毎に読み出すと共に、前記所定座標範囲内の受光量データの内、前記算出した斜面法線方向に対する前記所定の受光角度範囲の受光量データを積算した受光量積算データを前記記憶手段に記憶中の角度強度分布データから読み出し、前記受光量積算推測データと前記受光量積算データとを前記絞り込んだ候補情報毎に比較し、前記受光量積算推測データが前記受光量積算データに最も相関性のある前記候補情報を前記特定対象物の形状として特定するステップとを有するようにした。
【００３５】
従って、本発明の形状特定方法によれば、光軸走査位置及び光軸方向に垂直な走査位置を表す走査座標毎に、前記共焦点光学方式による照射光の集光ビーム位置を走査して、散乱反射光の受光量データを取得して記憶手段に記憶し、前記受光量データが最大となる走査座標を前記記憶手段から検索し、これら検索した走査座標に基づき、前記上側平面部及び下側平面部の走査座標を取得し、これら上側平面部及び下側平面部の走査座標に基づき、これら上側平面部及び下側平面部間における前記特定対象物の高さデータを取得し、前記上側平面部及び下側平面部の走査座標内の所定座標範囲内の受光量データを前記記憶手段から検索し、これら検索した前記所定座標範囲内の受光量データの変化度合が最大となる位置に相当する走査座標を、前記特定対象物のエッジ位置として取得したので、共焦点光学方式で得た走査座標毎の受光量データを利用して、傾斜面を備えた特定対象物の高さはもちろんのこと、同特定対象物のエッジ位置をも高速に取得することができ、さらには、最大となる受光量データの走査座標を利用していることから、従来のような位置調整機構を設けなくても、理想的なビームウエスト位置で特定対象物の高さやエッジ位置を取得することができる。尚、形状を特定する対象の範囲は三次元的なものや、光軸方向及び、この光軸方向に垂直な１ラインによって規定される１断面内のものを含むものとする。
【００３６】
さらに、本発明の形状特定方法によれば、前記データベースから候補情報を絞り込むと、前記特定対象物のエッジ位置の走査座標に基づき、前記集光ビーム位置を特定し、前記所定座標範囲内の受光量データと、前記特定した集光ビーム位置に対応する受光量推測データとを前記絞り込んだ候補情報毎に比較し、前記受光量推測データが前記受光量データに最も相関性のある前記候補情報を前記特定対象物の形状として暫定的に特定し、この暫定的に特定した前記候補情報の斜面角度情報から算出した斜面法線方向に対する所定の受光角度範囲の受光量推測データを積算した受光量積算推測データを前記データベースに格納中の角度強度分布推測データから読み出すと共に、前記所定座標範囲内の受光量データの内、前記算出した斜面法線方向に対する前記所定の受光角度範囲の受光量データを積算した受光量積算データを前記記憶手段に記憶中の角度強度分布データから読み出し、前記受光量積算推測データと前記受光量積算データとを前記絞り込んだ候補情報毎に比較し、前記受光量積算推測データが前記受光量積算データに最も相関性のある前記候補情報を前記特定対象物の形状として特定するようにしたので、特定対象物の高さデータを使用して同特定対象物の形状に近似した候補情報を絞り込むことで、その後の候補情報の特定に要する処理負担を大幅に軽減することができ、さらには、これら絞り込まれた候補情報との比較に際して、同エッジ位置を利用して集光ビーム位置を特定することで集光ビーム位置ズレによるマッチング誤差（比較誤差）の影響を無くし、その結果、傾斜面を備えた断面斜面形状の特定対象物であっても同特定対象物の形状を高速かつ正確に特定することができる。さらに、傾斜面の斜面法線方向に対する受光角度範囲の受光量は傾斜面の形状を識別する要素を多く含んでいることから、斜面法線方向に対する受光角度範囲の受光量を比較の要素にすることで、特定対象物の形状を特定する際の精度を大幅に向上させることができる。
【発明の効果】
【００３７】
上記のように構成された本発明の形状特定装置及び形状特定方法によれば、共焦点光学方式で得た走査座標毎の受光量データを利用して、傾斜面を備えた特定対象物の高さはもちろんのこと、同特定対象物のエッジ位置をも高速に取得することができ、さらには、最大となる受光量データの走査座標を利用していることから、従来のような位置調整機構を設けなくても、理想的なビームウエスト位置で特定対象物の高さやエッジ位置を取得することができる。
【００３８】
さらに、本発明の形状特定装置及び形状特定方法によれば、特定対象物の高さデータを使用して同特定対象物の形状に近似した候補情報を絞り込むことで、その後の候補情報の特定に要する処理負担を大幅に軽減することができ、さらには、これら絞り込まれた候補情報との比較に際して、同エッジ位置を利用して集光ビーム位置を特定することで集光ビーム位置ズレによるマッチング誤差（比較誤差）の影響を無くし、その結果、傾斜面を備えた断面斜面形状の特定対象物であっても同特定対象物の形状を高速かつ正確に特定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、図面に基づいて本発明の形状特定装置に関わる実施の形態を示す配線パターン形状特定装置について説明する。
【００４０】
（実施の形態１）
図１は第１の実施の形態を示す配線パターン形状特定装置内部の概略構成を示すブロック図である。
【００４１】
図１に示す配線パターン形状特定装置１は、特定対象物である断面斜面形状の配線パターン２Ａを配置した基板２Ｂ（図４参照）等の測定対象ワーク２に対してビーム光を照射するコヒーレント光源３と、コヒーレント光源３からのビーム光を平行にするコリメータレンズ４と、光分岐機能を備え、コリメータレンズ４で平行にしたビーム光を透過する、例えばハーフミラー等のビームスプリッタ５と、ビームスプリッタ５で透過したビーム光を集光して測定対象ワーク２上に照らし、同測定対象ワーク２からの散乱反射光を入射する対物レンズ６と、この対物レンズ６からの散乱反射光をビームスプリッタ５で反射した散乱反射光を集光する結像レンズ７と、この結像レンズ７で集光した散乱反射光を、ピンホール８を通じて結像する受光素子９と、測定対象ワーク２上のビーム光の焦点位置を面内走査（ＸＹ）方向及び光軸走査（Ｚ）方向に走査駆動する焦点位置走査部１０と、後述する対象物毎の候補情報を予め格納したデータベース１１と、様々な情報を表示出力する出力表示部１２と、様々な情報を記憶するメモリ部１３と、この配線パターン形状特定装置１全体を制御する制御処理部１４とを有している。尚、ピンホール８は、ビーム光の焦点位置と共焦点関係に配置されているものとする。
【００４２】
断面斜面形状の配線パターン２Ａの形状は、図４（ｃ）に示すように、基板２Ｂの下側平面部（以下、単に下面部と称する）１０１に対して平行な上側平面部（以下、単に上面部と称する）１０２と、上面部１０２及び下面部１０１間を連結する傾斜面１０３とで構成するものである。尚、上面部１０２及び下面部１０１は、例えばビームスポットの約２倍程度の安定した平面を備えているものとする。
【００４３】
面内走査位置は、測定対象ワーク２の縦軸をＹ座標、横軸をＸ座標とし、図４（ｃ）に示す基板２Ｂ上の配線パターン２Ａを基準にした場合、左右方向を横軸（Ｘ）、奥行き方向を縦軸（Ｙ）とし、光軸走査位置は、測定対象ワーク２の高さ軸をＺ座標とし、図４（ｃ）に示す基板２Ｂ上の配線パターン２Ａを基準にした場合、上下方向を高さ軸（Ｚ）にし、これらＸ座標、Ｙ座標及びＺ座標は数十ｎｍ単位とし、面内走査座標は（ＸＹ）で、走査座標は（ＸＹＺ）で表すものとする。
【００４４】
図２は第１の実施の形態に関わる制御処理部１４内部の概略構成を示すブロック図である。
【００４５】
図２に示す制御処理部１４は、焦点位置走査部１０を駆動制御する走査駆動制御部２１と、出力表示部１２を表示制御する表示制御部２２と、データベース１１内の候補情報を読出制御するデータベース制御部２３と、受光素子９にて取得した散乱反射光の受光強度データを走査座標毎に取得する受光強度データ取得部２４と、この制御処理部１４全体を制御する制御部２５とを有している。
【００４６】
受光強度データ取得部２４は、測定対象ワーク２に対する散乱反射光を、対物レンズ６、ビームスプリッタ５、結像レンズ７及びピンホール８を経て受光素子９で結像して、この光波の受光強度データを走査座標（ＸＹＺ）毎に取得するものである。
【００４７】
制御部２５は、受光強度データ取得部２４にて走査座標毎に、ビーム光のビーム位置（集光ビーム位置）を走査して散乱反射光の受光強度データを取得すると、走査座標毎に受光強度データをメモリ部１３に記憶するものである。
【００４８】
また、制御部２５は、上面部１０２及び下面部１０１間の高さデータ、すなわち特定対象物（配線パターン２Ａ）の高さデータを取得する高さ情報取得処理部３１と、上面部１０２及び傾斜面１０３間の上面エッジ位置１０３Ａ及び／又は、下面部１０１及び傾斜面１０３間の下面エッジ位置１０３Ｂで構成する特定対象物（配線パターン２Ａ）のエッジ位置を取得するエッジ位置取得処理部３２と、高さ情報取得処理部３１にて取得した特定対象物の高さデータ及びエッジ位置取得処理部３２にて取得した特定対象物のエッジ位置に基づき、特定対象物の形状に近似した対象物の候補情報をデータベース１１から絞り込む形状候補絞込み処理部３３と、この形状候補絞込み処理部３３にて絞り込んだ候補情報から特定対象物の形状を特定する形状候補特定処理部３４とを有している。
【００４９】
高さ情報取得処理部３１は、メモリ部１３に記憶中の全走査座標（ＸＹＺ）の全受光強度データから、面内走査位置（ＸＹ）毎に受光強度データが最大値となる走査座標を検索し、これら検索した走査座標を正式座標とし、これら検索した正式座標から上面部１０２及び下面部１０１の正式座標を取得し、これら上面部１０２及び下面部１０１の正式座標に基づき、これら上面部１０２及び下面部１０１間の特定対象物の高さデータを算出するものである。尚、正式座標とは、面内走査位置毎に理想的なビームウエスト位置の走査座標に相当するものである。
【００５０】
尚、上面部１０２及び下面部１０１間の高さデータの算出方法としては、上面部１０２及び下面部１０１の正式座標内のＺ座標群をカーブフィッティング等で平行な２平面で近似し、これら２平面間の距離を高さデータとするものである。
【００５１】
制御部２５は、高さ情報取得処理部３１にて上面部１０２及び下面部１０１間の特定対象物の高さデータを算出すると、上面部１０２及び下面部１０１の正式座標及び、上面部１０２及び下面部１０１間の特定対象物の高さデータをメモリ部１３に記憶するものである。
【００５２】
エッジ位置取得処理部３２は、高さ情報取得処理部３１にて取得した上面部１０２及び下面部１０１の正式座標内の所定座標範囲の受光強度データをメモリ部１３から検索し、これら検索した所定座標範囲内の受光強度データ（図４（ａ）参照）を微分化（図４（ｂ）参照）して変化度合が最大となる位置に相当する走査座標を、上面部１０２及び傾斜面１０３間の特定対象物の上面エッジ位置１０３Ａ及び／又は、下面部１０１及び傾斜面１０３間の特定対象物の下面エッジ位置１０３Ｂを、特定対象物のエッジ位置として算出するものである。
【００５３】
尚、所定座標範囲内の受光強度データとは、上面部１０２及び下面部１０１の正式座標内にある任意の共通Ｙ座標における各Ｘ座標位置の受光強度データに相当するものである。
【００５４】
制御部２５は、エッジ位置取得処理部３２にて特定対象物のエッジ位置を算出すると、特定対象物のエッジ位置をメモリ部１３に記憶するものである。
【００５５】
また、候補情報絞込み処理部３３は、エッジ位置取得処理部３２にて取得した特定対象物のエッジ位置が上面エッジ位置１０３Ａ及び下面エッジ位置１０３Ｂであると判定されると、上面エッジ位置１０３Ａ及び下面エッジ位置１０３Ｂの正式座標に基づき、傾斜面１０３の傾斜幅に相当する傾斜幅データを算出するものである。
【００５６】
制御部２５は、候補情報絞込み処理部３３にて傾斜幅データを算出すると、同特定対象物の傾斜幅データをメモリ部１３に記憶するものである。
【００５７】
候補情報絞込み処理部３３は、メモリ部１３に記憶中の特定対象物の高さデータ及び傾斜幅データに基づき、データベース１１に格納中の候補情報から高さデータ及び傾斜幅データに近似した形状の候補情報をデータベース１１から絞り込むものである。
【００５８】
尚、データベース１１は、図３に示すように、様々な対象物の候補情報を予め格納しておき、候補情報は、対象物を識別する識別名と、同対象物の高さに相当する高さ推測データと、同対象物の傾斜面の傾斜幅に相当する傾斜幅推測データと、異なる複数のビーム位置毎に走査したときに得られる受光強度データとを含むものとする。また、当然ながら、同対象物の材質等の情報も含まれているものとする。
【００５９】
制御部２５は、候補情報絞込み処理部３３にてデータベース１１から候補情報を絞り込むと、これら絞り込んだ候補情報をメモリ部１３に記憶するものである。
【００６０】
形状候補特定処理部３４は、メモリ部１３に記憶中の特定対象物のエッジ位置でビーム位置を特定し、メモリ部１３に記憶中の絞り込んだ候補情報の内、特定ビーム位置の受光強度推測データと、エッジ位置を算出する際に使用した所定座標範囲内の受光強度データとを比較して、任意の評価関数でマッチング度合を算出し、これら複数の候補情報の内、マッチング度合が最大値の候補情報を特定対象物の形状として特定するものである。尚、評価関数としては、最小二乗距離や相互相関値を用いるものとする。
【００６１】
尚、請求項記載の形状特定装置は配線パターン形状特定装置１、下側平面部は下面部１０１、上側平面部は上面部１０２、傾斜面は傾斜面１０３、特定対象物は配線パターン２Ａ、受光量データ取得手段は受光強度データ取得部２４、記憶手段はメモリ部１３、データベースはデータベース１１、高さ情報取得手段は高さ情報取得処理部３１、エッジ位置取得手段はエッジ位置取得処理部３２、候補情報絞込み手段は形状候補絞込み処理部３３、対象物特定手段は形状候補特定処理部３４に相当するものである。
【００６２】
次に第１の実施の形態を示す配線パターン形状特定装置１の動作について説明する。図５乃至図８は第１の実施の形態に関わる制御処理部１４内部の第１形状特定処理に関わる制御部２５の処理動作を示すフローチャートである。
【００６３】
第１形状特定処理とは、共焦点光学方式を用いて、例えば基板２Ｂ上に形成した断面斜面形状の配線パターン２Ａ（特定対象物）の形状を特定する処理である。
【００６４】
図５において制御部２５は、走査駆動制御部２１を通じて、測定対象ワーク２上を面内走査位置（ＸＹ）及び光軸走査位置（Ｚ）の走査座標毎に走査を開始すべく、焦点位置走査部１０を駆動制御する（ステップＳ１１）。
【００６５】
制御部２５は、受光強度データ取得部２４を通じて、走査座標毎に散乱反射光の受光強度データを取得し（ステップＳ１２）、受光強度データを走査座標毎にメモリ部１３に記憶する（ステップＳ１３）。
【００６６】
制御部２５は、走査座標毎に受光強度データを記憶すると、全ての走査座標の受光強度データを記憶したか否かを判定する（ステップＳ１４）。制御部２５は、全ての走査座標の受光強度データを記憶したのでなければ、走査駆動制御部２１を通じて、次の走査座標位置を走査すべく、焦点位置走査部１０を駆動制御して（ステップＳ１５）、ステップＳ１２に移行する。
【００６７】
また、制御部２５は、ステップＳ１４にて全ての走査座標の受光強度データを記憶したのであれば、高さ情報取得処理部３１を通じて、面内座標位置（ＸＹ）毎に受光強度データが最大値の走査座標をメモリ部１３から検索する（ステップＳ１６）。
【００６８】
制御部２５は、高さ情報取得処理部３１を通じて、これら検索した走査座標を正式座標とし、これら正式座標から特定対象物に関わる上面部１０２及び下面部１０１の正式座標を取得する（ステップＳ１７）。この結果、理想的なビームウエスト位置の上面部１０２及び下面部１０１の走査座標が得られたことになる。
【００６９】
制御部２５は、高さ情報取得処理部３１を通じて、特定対象物に関わる上面部１０２及び下面部１０１の正式座標を取得すると、これら上面部１０２及び下面部１０１の正式座標に基づき、上面部１０２及び下面部１０１間の高さデータを算出し（ステップＳ１８）、上面部１０２及び下面部１０１の正式座標と高さデータとをメモリ部１３に記憶することで(ステップＳ１９)、図６に示すＭ１に移行する。
【００７０】
図６に示すＭ１において制御部２５は、エッジ位置取得処理部３２を通じて、メモリ部１３に記憶中の上面部１０２及び下面部１０１の正式座標内の所定座標範囲の受光強度データをメモリ部１３から読み出す（ステップＳ２１）。尚、所定座標範囲の受光強度データとは、メモリ部１３に記憶中の上面部１０２及び下面部１０１の正式座標内にある任意の共通Ｙ座標における各Ｘ座標位置の受光強度データ（図４（ａ）参照）に相当するものである。
【００７１】
制御部２５は、エッジ位置取得処理部３２を通じて所定座標範囲の受光強度データを読み出すと、図４（ｂ）に示すように、これら受光強度データを微分化して(ステップＳ２２)、同微分量に基づき、変化量が最大となる点の走査座標を、上面エッジ位置１０３Ａ及び下面エッジ位置１０３Ｂとし、これら上面エッジ位置１０３Ａ及び下面エッジ位置１０３Ｂを特定対象物のエッジ位置として算出し(ステップＳ２３)、同特定対象物のエッジ位置をメモリ部１３に記憶することで(ステップＳ２４)、図７に示すＭ２に移行する。
【００７２】
図７に示すＭ２において制御部２５は、形状候補絞込み処理部３３を通じて、メモリ部１３に記憶中の特定対象物のエッジ位置が上面エッジ位置１０３Ａ及び下面エッジ位置１０３Ｂ両方であるか否かを判定する(ステップＳ３１)。
【００７３】
制御部２５は、形状候補絞込み処理部３３を通じて、エッジ位置が上面エッジ位置１０３Ａ及び下面エッジ位置１０３Ｂ両方であると判定されると、上面エッジ位置１０３Ａ及び下面エッジ位置１０３Ｂの正式座標に基づき、傾斜面１０３の傾斜幅に相当する傾斜幅データを算出し(ステップＳ３２)、この傾斜幅データをメモリ部１３に記憶する(ステップＳ３３)。
【００７４】
制御部２５は、形状候補絞込み処理部３３を通じて、傾斜幅データをメモリ部１３に記憶すると、メモリ部１３に記憶中の特定対象物の高さデータ及び傾斜幅データに基づき候補情報をデータベースから絞り込み（ステップＳ３４）、これら絞り込んだ候補情報をメモリ部１３に記憶することで（ステップＳ３５）、図８に示すＭ３に移行する。尚、ステップＳ３４では、特定対象物の高さデータに近似した高さ推測データ、かつ特定対象物の傾斜幅データに近似した傾斜幅推測データを含む候補情報を絞り込むものとする。
【００７５】
また、制御部２５は、形状候補絞込み処理部３３を通じて、ステップＳ３１にてエッジ位置が上面エッジ位置１０３Ａ及び下面エッジ位置１０３Ｂ両方でないと判定されると、上面エッジ位置１０３Ａ又は下面エッジ位置１０３Ｂの何れか一方であると判断し、メモリ部１３に記憶中の特定対象物の高さデータに基づき候補情報をデータベース１１から絞り込み（ステップＳ３６）、同絞り込んだ候補情報をメモリ部１３に記憶すべく、ステップＳ３５に移行する。尚、ステップＳ３６では、特定対象物の高さデータに近似した高さ推測データを含む候補情報を絞り込むものとする。
【００７６】
また、図８に示すＭ３において制御部２５は、形状候補特定処理部３４を通じて、メモリ部１３に記憶中の特定対象物のエッジ位置でビーム位置を特定し(ステップＳ４１)、メモリ部１３に記憶中の絞り込んだ候補情報の内、特定ビーム位置の受光強度推測データと、エッジ位置を算出する際に使用した所定座標範囲内の受光強度データとを比較して、任意の評価関数でマッチング度合を算出し(ステップＳ４２)、これら複数の候補情報の内、マッチング度合が最大値の候補情報を特定対象物の形状として特定する(ステップＳ４３)。
【００７７】
制御部２５は、形状候補特定処理部３４にて特定対象物の形状を特定すると、表示制御部２２を通じて、候補情報を出力表示部１２に表示出力することで(ステップＳ４４)、この処理動作を終了する。
【００７８】
第１の実施の形態によれば、測定対象ワーク２上の面内走査位置（ＸＹ）及び光軸走査位置（Ｚ）を表す走査座標毎に、共焦点光学方式によるビーム光のビーム位置を走査して、散乱反射光の受光強度データを取得してメモリ部１３に記憶し、面内走査位置毎に、受光強度データが最大となる走査座標をメモリ部１３から検索し、これら検索した走査座標に基づき、上面部１０２及び下面部１０１の走査座標を正式座標として取得し、これら上面部１０２及び下面部１０１の正式座標に基づき、これら上面部１０２及び下面部１０１間における特定対象物の高さデータを取得し、上面部１０２及び下面部１０１の正式座標内の所定座標範囲内の受光強度データをメモリ部１３から検索し、これら検索した所定座標範囲内の受光強度データの変化度合が最大となる位置に相当する走査座標を、特定対象物のエッジ位置として取得したので、共焦点光学方式で得た走査座標毎の受光強度データを利用して、傾斜面１０３を備えた特定対象物の高さはもちろんのこと、同特定対象物のエッジ位置をも高速に取得することができ、さらには、面内走査位置毎に最大となる受光強度データの走査座標を利用していることから、従来のような位置調整機構を設けなくても、理想的なビームウエスト位置で特定対象物の高さやエッジ位置を取得することができる。
【００７９】
さらに第１の実施の形態によれば、特定対象物の高さデータとデータベース１１に格納中の各候補情報内の高さ推測データとを比較し、高さ推測データが高さデータに近似した候補情報をデータベース１１から絞り込み、特定対象物のエッジ位置の走査座標に基づきビーム位置を特定し、所定座標範囲内の受光強度データと、特定したビーム位置に対応する受光強度推測データとを絞り込んだ候補情報毎に比較し、受光強度推測データが受光強度データに最も相関性のある候補情報を特定対象物の形状として特定するようにしたので、特定対象物の高さデータを使用して同特定対象物の形状に近似した候補情報を絞り込むことで、その後の候補情報の特定に要する形状候補特定処理部３４の処理負担を大幅に軽減することができ、さらには、これら絞り込まれた候補情報との比較に際して、同エッジ位置を利用してビーム位置を特定することでビーム位置ズレによるマッチング誤差の影響を無くし、その結果、傾斜面１０３を備えた断面斜面形状の特定対象物であっても同特定対象物の形状を高速かつ正確に特定することができる。
【００８０】
さらに、第１の実施の形態によれば、特定対象物の高さデータの他に、同特定対象物の傾斜幅データでも、同特定対象物の形状に近似した候補情報をデータベース１１から絞り込むようにしたので、形状候補特定処理部３４は、絞り込まれた候補情報の件数が少なくなることから、これら候補情報の比較処理に要する負担を大幅に軽減することができる。
【００８１】
尚、上記第１の実施の形態においては、数十ｎｍ単位の走査座標毎に受光強度データを取得するようにしたが、光軸走査方向のビームウエストの位置ズレは受光強度データにノイズがある場合はもちろんのこと、ノイズがない場合であっても、傾斜面１０３の傾斜角度が大きい場合は、検出誤差が生じ、例えば光軸走査方向に４０ｎｍズレた場合、図９の検証結果に示すように、検出誤差が３０度以上になるといった事態が想定される。
【００８２】
(実施の形態２)
そこで、このような事態に対処すべく、光軸走査方向のＺ座標の分解能を数ｎｍ単位に走査可能にし、走査座標毎の受光強度データを取得できる配線パターン形状特定装置につき、第２の実施の形態として説明する。図１０は第２の実施の形態を示す配線パターン形状特定装置内部の概略構成を示すブロック図である。尚、図１に示す配線パターン形状特定装置１と同一のものには同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。
【００８３】
図１０に示す配線パターン形状特定装置１Ａと図１に示す配線パターン形状特定装置１とが異なるところは、コリメータレンズ４及びビームスプリッタ５間の光路上に干渉系光学構成部４０を配置し、この干渉系光学構成部４０で散乱反射光と参照光とが干渉した光波の干渉系強度分布データを走査座標毎に取得し、これら走査座標毎に取得した干渉系強度分布データを使用して、光軸走査方向の分解能を数十ｎｍから数ｎｍ単位に走査可能にした点にある。
【００８４】
図１０に示す干渉系光学構成部４０は、コリメータレンズ４及びビームスプリッタ５間の光路上に配置され、干渉系ビームスプリッタ４１と、第２対物レンズ４２と、参照ミラー４３と、受光素子アレイ４４とを有し、受光素子アレイ４４は、コリメータレンズ４で平行にしたビーム光の一部を干渉系ビームスプリッタ４１で分岐して第２対物レンズ４２経由で参照ミラー４３に集光し、この参照ミラー４３で反射したビーム光を参照光として第２対物レンズ４２及び干渉系ビームスプリッタ４１経由で受光すると共に、対物レンズ６及びビームスプリッタ５経由で散乱反射光の一部を干渉系ビームスプリッタ４１で分岐して散乱反射光を受光するものである。尚、コヒーレント光源３及び参照ミラー４３間の光路長と、コヒーレント光源３及びビーム焦点位置間の光路長とは同一に設定配置されているものとする。
【００８５】
図１１は第２の実施の形態に関わる制御処理部１４Ａ内部の概略構成を示すブロック図である。
【００８６】
図１１に示す制御処理部１４Ａは、走査駆動制御部２１、表示制御部２２、データベース制御部２３、受光強度データ取得部２４及び制御部２５の他に、干渉系光学構成部４０内の受光素子アレイ４４にて受光した参照光及び散乱反射光が干渉した光波の強度分布データを取得する干渉系強度分布データ取得部２６を有している。
【００８７】
また、制御部２５は、干渉系強度分布データ取得部２６にて走査座標毎に干渉系の強度分布データを取得すると、受光強度データ取得部２４にて取得した受光強度データと併せて、走査座標毎に干渉系の強度分布データをメモリ部１３に記憶するものである。
【００８８】
制御部２５内の高さ情報取得処理部３１は、メモリ部１３に記憶中の全走査座標の全受光強度データから、面内走査位置毎に受光強度データが最大値となる走査座標及び、同走査座標の上下付近の走査座標を検索し、これら検索した走査座標の干渉系強度分布データに基づき、最適干渉条件に適した走査座標を面内走査位置毎に検索し、これら検索した走査座標を正式座標とし、これら検索した正式座標から上面部１０２及び下面部１０１の正式座標を取得し、これら上面部１０２及び下面部１０１の正式座標に基づき、これら上面部１０２及び下面部１０１間の特定対象物の高さデータを算出するものである。尚、上下付近の走査座標とは、例えば走査座標（Ｘ．Ｙ．Ｚ）を基準とした場合、（Ｘ．Ｙ．（Ｚ＋１））と、（Ｘ．Ｙ．（Ｚ−１））等に相当するものである。
【００８９】
また、最適干渉条件とは、面内走査位置毎のＺ座標が異なる複数の走査座標の内、干渉縞が最も少なく、かつ縞ピッチが最も広い状態の走査座標を選択するための条件に相当するものである。
【００９０】
尚、請求項記載の形状特定装置は配線パターン形状特定装置１Ａ、干渉系光学方式は干渉系光学構成部４０、干渉系強度分布データ取得手段は干渉系強度分布データ取得部２６に相当するものである。
【００９１】
次に第２の実施の形態を示す配線パターン形状特定装置１Ａの動作について説明する。図１２は第２の実施の形態に関わる制御処理部１４Ａ内部の第２形状特定処理に関わる制御部２５の処理動作を示すフローチャートである。
【００９２】
第２形状特定処理とは、基板２Ｂ上に形成した断面斜面形状の特定対象物を光学的方式で特定するに際して、干渉系光学構成４０を用いて光軸走査方向の走査精度の向上を図った処理である。
【００９３】
図１２において制御部２５は、走査駆動制御部２１を通じて、測定対象ワーク２上を面内走査位置及び光軸走査位置の走査座標毎に走査を開始すべく、焦点位置走査部１０を駆動制御する（ステップＳ５１）。
【００９４】
制御部２５は、受光強度データ取得部２４を通じて、走査座標毎に散乱反射光の受光強度データを取得すると共に、干渉系強度分布データ取得部２６を通じて、走査座標毎に干渉系強度分布データを取得し（ステップＳ５２）、これら受光強度データ及び干渉系強度分布データを走査座標毎にメモリ部１３に記憶する（ステップＳ５３）。
【００９５】
制御部２５は、走査座標毎に受光強度データ及び干渉系強度分布データを記憶すると、全ての走査座標の受光強度データ及び干渉系強度分布データを記憶したか否かを判定する（ステップＳ５４）。制御部２５は、全ての走査座標の受光強度データ及び干渉系強度分布データを記憶したのでなければ、走査駆動制御部２１を通じて、次の走査座標位置を走査すべく、焦点位置走査部１０を駆動制御して（ステップＳ５５）、ステップＳ５２に移行する。
【００９６】
また、制御部２５は、ステップＳ５４にて全ての走査座標の受光強度データ及び干渉系強度分布データを記憶したのであれば、高さ情報取得処理部３１を通じて、面内座標毎に受光強度データが最大値の走査座標及び、同走査座標の上下付近の走査座標をメモリ部１３から検索する（ステップＳ５６）。
【００９７】
制御部２５は、高さ情報取得処理部３１を通じて、これら検索した走査座標の干渉系強度分布データに基づき、最適干渉条件に適した走査座標を面内走査位置毎に検索し（ステップＳ５７）、これら検索した走査座標を正式座標とし、これら正式座標から特定対象物に関わる上面部１０２及び下面部１０１の正式座標を取得する（ステップＳ５８）。尚、最適干渉条件とは、面内走査位置毎のＺ座標が異なる複数の走査座標の内、干渉縞が最も少なく、かつ縞ピッチが最も広い状態の走査座標を選択するための条件に相当するものである。
【００９８】
制御部２５は、高さ情報取得処理部３１を通じて、特定対象物に関わる上面部１０２及び下面部１０１の正式座標を取得すると、これら上面部１０２及び下面部１０１の正式座標に基づき、上面部１０２及び下面部１０１間の高さデータを算出し（ステップＳ５９）、上面部１０２及び下面部１０１の正式座標と、同特定対象物の高さデータとをメモリ部１３に記憶することで(ステップＳ６０)、図５に示すＭ１に移行する。
【００９９】
第２の実施の形態によれば、走査座標毎に、干渉系光学構成部４０を用いて、散乱反射光と参照光とが干渉した光波の強度分布データを取得して、受光強度データと併せて同強度分布データをメモリ部１３に記憶し、面内走査位置毎に、受光強度データが最大となる走査座標、同走査座標の光軸走査方向近傍の走査座標及び、これら走査座標毎の強度分布データをメモリ部１３から夫々検索し、これら検索した走査座標の強度分布データに基づき、最適干渉条件に適した走査座標を面内走査位置毎に検索し、これら検索した走査座標に基づき、前記上側平面部及び下側平面部の走査座標を正式座標として取得し、これら上側平面部及び下側平面部の正式座標に基づき、これら上側平面部及び下側平面部間における特定対象物の高さデータを取得するようにしたので、第１の実施の形態で掲げた効果の他、干渉系光学構成部４０の走査座標毎の強度分布データを使用して光軸走査方向の分解能を増やすことで光軸走査位置での測定精度を大幅に向上させ、その結果、特定対象物の高さはもちろんのこと、特定対象物のエッジ位置の取得精度を大幅に向上させることができる。
【０１００】
また、前述した上記第１の実施の形態においては、特定対象物の高さデータ及び傾斜幅データに基づき、同特定対象物の形状に近似した候補情報をデータベース１１から絞り込み、エッジ位置を算出する際に使用した受光強度データと、同エッジ位置で特定したビーム位置の受光強度データとを候補情報毎に比較し、マッチング度合が最大となる候補情報を特定対象物の形状として特定するようにしたが、候補情報を特定する際には更なる精度向上を図ることが求められている。そこで、このような要望に応えた配線パターン形状特定装置につき、第３の実施の形態として説明する。
【０１０１】
（実施の形態３）
図１３は第３の実施の形態を示す配線パターン形状特定装置内部の概略構成を示すブロック図である。尚、第１の実施の形態を示す配線パターン形状特定装置１と同一のものには同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。
【０１０２】
図１３に示す配線パターン形状特定装置１Ｂと図１に示す配線パターン形状特定装置１とが異なるところは、ビームスプリッタ５及び対物レンズ６間の光路上に光学構成部５０を配置し、同光学構成部５０で散乱反射光の受光角度範囲毎の受光強度データを角度強度分布データとして走査座標毎に取得し、この角度強度分布データを使用して、形状候補絞込み処理部３３にて絞り込んだ複数の候補情報から特定対象物の形状に適合した候補情報を特定する点にある。
【０１０３】
図１３に示す光学構成部５０は、ビームスプリッタ５及び対物レンズ６間の光路上に配置され、対物レンズ６経由の散乱反射光の一部を光分岐する第２ビームスプリッタ５１と、この第２ビームスプリッタ５１で一部分岐した散乱反射光を受光する第２受光素子アレイ５２とを有している。
【０１０４】
図１４は第３の実施の形態に関わる制御処理部１４Ｂ内部の概略構成を示すブロック図である。
【０１０５】
図１４に示す制御処理部１４Ｂは、走査駆動制御部２１、表示制御部２２、データベース制御部２３、受光強度データ取得部２４及び制御部２５の他に、第２受光素子アレイ５２にて受光した散乱反射光の受光角度範囲毎の受光強度データを角度強度分布データとして走査座標毎に取得する角度強度分布データ取得部２７を有している。
【０１０６】
また、制御部２５は、角度強度分布データ取得部２７にて走査座標毎に角度強度分布データを取得すると、受光強度データ取得部２４にて取得した受光強度データと併せて、走査座標毎に同角度強度分布データをメモリ部１３に記憶するものである。
【０１０７】
尚、データベース１１に格納中の候補情報は、同対象物の識別名、同対象物の高さ推測データ、同対象物の傾斜幅推測データ、ビーム位置毎の受光強度データの他に、図１５に示す強度角度分布推測データを備えているものとする。
【０１０８】
また、制御部２５は、形状候補特定処理部３４の代わりに、形状候補暫定特定処理部３４Ａ及び形状候補特定処理部３４Ｂを有している。
【０１０９】
形状候補暫定特定処理部３４Ａは、形状候補絞込み処理部３３にて候補情報を絞り込むと、メモリ部１３に記憶中の特定対象物のエッジ位置でビーム位置を特定し、メモリ部１３に記憶中の絞り込んだ候補情報の内、特定ビーム位置の受光強度推測データと、エッジ位置を算出する際に使用した所定座標範囲内の受光強度データとを比較して、任意の評価関数でマッチング度合を算出し、これら複数の候補情報の内、マッチング度合が最大値の候補情報を特定対象物の形状として暫定的に特定し、同候補情報の斜面角度情報をメモリ部１３に記憶するものである。
【０１１０】
また、形状候補特定処理部３４Ｂは、形状候補暫定特定処理部３４Ａにて暫定的に特定した候補情報の斜面角度情報から算出した斜面法線方向に対する所定の受光角度範囲の受光強度推測データを積算した受光強度積算推測データをデータベース１１に格納中の角度強度分布推測データから読み出すと共に、所定座標範囲内の受光強度データの内、前記算出した斜面法線方向に対する所定の受光角度範囲の受光強度データを積算した受光強度積算データをメモリ部１３に記憶中の角度強度分布データから読み出し、受光強度積算推測データと受光強度積算データとを絞り込んだ候補情報毎に比較し、任意の評価関数を使用してマッチング度合を算出し、これら絞り込んだ複数の候補情報の内、マッチング度合が最大値の候補情報を特定対象物の形状として特定するものである。
【０１１１】
尚、請求項記載の形状特定装置は配線パターン形状特定装置１Ｂ、角度強度分布データ取得手段は光学構成部５０及び角度強度分布データ取得部２７、暫定特定手段は形状候補暫定特定処理部３４Ａ、対象物特定手段は形状候補特定処理部３４Ｂに相当するものである。
【０１１２】
次に第３の実施の形態を示す配線パターン形状特定装置１Ｂの動作について説明する。図１６及び図１７は第３の実施の形態に関わる制御処理部１４Ｂ内部の第３形状特定処理に関わる制御部２５の処理動作を示すフローチャートである。
【０１１３】
第３形状特定処理とは、基板２Ｂ上に形成した断面斜面形状の特定対象物を光学的方式で特定するに際して、形状候補絞込み処理部３３にて絞り込んだ複数の候補情報から特定対象物の形状に適合した候補情報を特定する精度の向上を図った処理である。
【０１１４】
図１６において制御部２５は、走査駆動制御部２１を通じて、測定対象ワーク２上を面内走査位置及び光軸走査位置の走査座標毎に走査を開始すべく、焦点位置走査部１０を駆動制御する（ステップＳ６１）。
【０１１５】
制御部２５は、受光強度データ取得部２４を通じて、走査座標毎に散乱反射光の受光強度データを取得すると共に、角度強度分布データ取得部２７を通じて、走査座標毎に角度強度分布データを取得し（ステップＳ６２）、これら受光強度データ及び角度強度分布データを走査座標毎にメモリ部１３に記憶する（ステップＳ６３）。
【０１１６】
制御部２５は、走査座標毎に受光強度データ及び角度強度分布データを記憶すると、全ての走査座標の受光強度データ及び角度強度分布データを記憶したか否かを判定する（ステップＳ６４）。
【０１１７】
制御部２５は、全ての走査座標の受光強度データ及び角度強度分布データを記憶したのでなければ、走査駆動制御部２１を通じて、次の走査座標位置を走査すべく、焦点位置走査部１０を駆動制御して（ステップＳ６５）、ステップＳ６２に移行する。
【０１１８】
また、制御部２５は、ステップＳ６４にて全ての走査座標の受光強度データ及び角度強度分布データを記憶したのであれば、高さ情報取得処理部３１を通じて、面内座標位置毎に受光強度データが最大値の走査座標をメモリ部１３から検索する（ステップＳ６６）。
【０１１９】
制御部２５は、高さ情報取得処理部３１を通じて、これら検索した走査座標を正式座標とし、これら正式座標から特定対象物に関わる上面部１０２及び下面部１０１の正式座標を取得する（ステップＳ６７）。
【０１２０】
制御部２５は、高さ情報取得処理部３１を通じて、特定対象物に関わる上面部１０２及び下面部１０１の正式座標を取得すると、これら上面部１０２及び下面部１０１の正式座標に基づき、上面部１０２及び下面部１０１間の高さデータを算出し（ステップＳ６８）、上面部１０２及び下面部１０１の正式座標と、特定対象物の高さデータとをメモリ部１３に記憶することで(ステップＳ６９)、図６に示すＭ１に移行する。
【０１２１】
そして、制御部２５は、図６に示すＭ１から図７のステップＳ３５までの処理動作を実行した後、ステップＳ３５にて絞り込んだ候補情報をメモリ部１３に記憶すると、図１７に示すＭ５に移行する。
【０１２２】
図１７に示すＭ５において制御部２５は、形状候補暫定特定処理部３４Ａを通じて、メモリ部１３に記憶中の特定対象物のエッジ位置でビーム位置を特定し（ステップＳ７１）、メモリ部１３に記憶中の絞り込んだ候補情報の内、特定ビーム位置の受光強度データと、エッジ位置を算出する際に使用した所定座標範囲内の受光強度データとを比較し、任意の評価関数を用いてマッチング度合を、絞り込んだ候補情報毎に算出し(ステップＳ７２)、これら絞り込んだ複数の候補情報の内、マッチング度合が最大値の候補情報を特定対象物の形状として暫定的に特定する(ステップＳ７３)。
【０１２３】
制御部２５は、形状候補暫定特定処理部３４Ａを通じて候補情報を暫定的に特定すると、この暫定的に特定した候補情報の斜面角度情報をメモリ部１３に記憶する（ステップＳ７４）。
【０１２４】
制御部２５は、形状候補特定処理部３４Ｂを通じて、メモリ部１３に記憶中の暫定的に特定した候補情報の斜面角度情報から算出した斜面法線方向に対する所定の受光角度範囲の受光強度推測データを積算した受光強度積算推測データと、エッジ位置を算出する際に使用した所定座標範囲の受光強度データの内、前記算出した斜面法線方向に対する所定の受光角度範囲の受光強度データを積算した受光強度積算データとを、絞り込んだ候補情報毎に比較し、任意の評価関数を用いてマッチング度合を算出する（ステップＳ７５）。
【０１２５】
さらに、制御部２５は、形状候補特定処理部３４Ｂを通じて、マッチング度合が最大値の候補情報を特定対象物の形状として特定し（ステップＳ７６）、表示制御部２２を通じて、候補情報を出力表示部１２に表示出力することで(ステップＳ７７)、この処理動作を終了する。
【０１２６】
第３の実施の形態によれば、データベース１１から候補情報を絞り込むと、特定対象物のエッジ位置の走査座標に基づき、ビーム位置を特定し、所定座標範囲内の受光強度データと、特定したビーム位置に対応する受光強度推測データとを、前記絞り込んだ候補情報毎に比較し、受光強度推測データが受光強度データに最も相関性のある候補情報を特定対象物の形状として暫定的に特定し、この暫定的に特定した候補情報の斜面角度情報から算出した斜面法線方向に対する所定の受光角度範囲の受光強度推測データを積算した受光強度積算推測データをデータベース１１に格納中の角度強度分布推測データから読み出すと共に、所定座標範囲内の受光強度データの内、前記算出した斜面法線方向に対する所定の受光角度範囲の受光強度データを積算した受光強度積算データをメモリ部１３に記憶中の角度強度分布データから読み出し、受光強度積算推測データと受光強度積算データとを、前記絞り込んだ候補情報毎に比較し、受光強度積算推測データが受光強度積算データに最も相関性のある候補情報を特定対象物の形状として特定するようにしたので、特定対象物の高さデータを使用して同特定対象物の形状に近似した候補情報を絞り込むことで、その後の候補情報の特定に要する形状候補特定処理部３４Ｂの処理負担を大幅に軽減することができ、さらには、これら絞り込まれた候補情報との比較に際して、同エッジ位置を利用してビーム位置を特定することでビーム位置ズレによるマッチング誤差の影響を無くし、その結果、傾斜面１０３を備えた断面斜面形状の特定対象物であっても同特定対象物の形状を高速かつ正確に特定することができる。
【０１２７】
さらに、傾斜面１０３の斜面法線方向に対する受光角度範囲の受光強度は傾斜面の形状を識別する要素を多く含んでいることから、斜面法線方向に対する受光角度範囲の受光強度を比較の要素にすることで、特定対象物の形状を特定する際の精度を大幅に向上させることができる。
【０１２８】
尚、上記第１乃至第３の実施の形態においては、ビームスプリッタ５をハーフミラーで構成し、同ハーフミラーで散乱反射光を反射するようにしたが、例えば偏光板で構成し、同偏光板で散乱反射光を光分岐するようにしても良いことは言うまでもない。
【０１２９】
また、上記第１乃至第３の実施の形態においては、図７に示すステップＳ３１乃至３３までの処理動作を、形状候補絞込み処理部３３を通じて実行するようにしたが、エッジ位置取得処理部３２を通じて実行するようにしても良いことは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１３０】
本発明の形状特定装置によれば、共焦点光学方式で得た走査座標毎の受光量データを利用して、傾斜面を備えた特定対象物の高さはもちろんのこと、同特定対象物のエッジ位置をも取得し、同特定対象物の高さデータを使用して同特定対象物に近似した候補情報を絞り込み、さらに、これら絞り込まれた候補情報との比較に際して、同エッジ位置を利用して集光ビーム位置を特定することで集光ビーム位置ズレによるマッチング誤差（比較誤差）の影響を無くし、その結果、傾斜面を備えた断面斜面形状の特定対象物であっても同特定対象物の形状を高速かつ正確に特定することができるため、例えばＬＣＤ基板や半導体ウェハ等の各種基板等に形成した配線パターンの形状を特定する配線パターン形状特定装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】本発明の形状特定装置に関わる第１の実施の形態を示す配線パターン形状特定装置内部の概略構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態に関わる制御処理部内部の概略構成を示すブロック図である。
【図３】第１の実施の形態に関わるデータベースに格納中のデータ内容を端的に示す説明図である。
【図４】第１の実施の形態に関わるエッジ位置取得処理部の動作内容を端的に示す説明図である。
【図５】第１の実施の形態に関わる制御処理部内部の第１形状特定処理に関わる制御部の処理動作を示すフローチャートである。
【図６】第１の実施の形態に関わる制御処理部内部の第１形状特定処理に関わる制御部の処理動作を示すフローチャートである。
【図７】第１の実施の形態に関わる制御処理部内部の第１形状特定処理に関わる制御部の処理動作を示すフローチャートである。
【図８】第１の実施の形態に関わる制御処理部内部の第１形状特定処理に関わる制御部の処理動作を示すフローチャートである。
【図９】各形状の光軸方向のビーム位置ズレ（４０ｎｍ）で生じた検出誤差の検証結果を示す説明図である。
【図１０】第２の実施の形態を示す配線パターン形状特定装置内部の概略構成を示すブロック図である。
【図１１】第２の実施の形態に関わる制御処理部内部の概略構成を示すブロック図である。
【図１２】第２の実施の形態に関わる制御処理部内部の第２形状特定処理に関わる制御部の処理動作を示すフローチャートである。
【図１３】第３の実施の形態を示す配線パターン形状特定装置内部の概略構成を示すブロック図である。
【図１４】第３の実施の形態に関わる制御処理部内部の概略構成を示すブロック図である。
【図１５】第３の実施の形態に関わるデータベース内部に格納した角度強度分布データを端的に示す説明図である。
【図１６】第３の実施の形態に関わる制御処理部内部の第３形状特定処理に関わる制御部の処理動作を示すフローチャートである。
【図１７】第３の実施の形態に関わる制御処理部内部の第３形状特定処理に関わる制御部の処理動作を示すフローチャートである。
【図１８】従来技術において特定対象物の高さデータを取得する際の原理説明図である。
【図１９】従来技術において特定対象物の上面エッジ位置及び下面エッジ位置を取得する際の原理説明図である。
【図２０】従来技術においてビーム位置と測定対象ワークとの関係を端的に示す説明図である。
【符号の説明】
【０１３２】
１Ａ，１Ｂ  配線パターン形状特定装置（形状特定装置）
２Ａ  配線パターン（特定対象物）
１１  データベース
１３  メモリ部（記憶手段）
２４  受光強度データ取得部（受光量データ取得手段）
２６  干渉系強度分布データ取得部（干渉系強度分布データ取得手段）
２７  角度強度分布データ取得部（角度強度分布データ取得手段）
３１  高さ情報取得処理部（高さ情報取得手段）
３２  エッジ位置取得処理部（エッジ位置取得手段）
３３  形状候補絞込み処理部（候補情報絞込み手段）
３４  形状候補特定処理部（対象物特定手段）
３４Ａ  形状候補暫定特定処理部（暫定特定手段）
３４Ｂ  形状候補特定処理部（対象物特定手段）
４０  干渉系光学構成部（干渉系光学方式）
５０  光学構成部（角度強度分布データ取得手段）
１０１  下面部（下側平面部）
１０２  上面部（上側平面部）
１０３  傾斜面
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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