(57)【要約】【課題】安定してハーフトーン膜の最薄部の膜厚を測定することができる膜厚測定装置、膜厚測定方法および膜厚測定プログラムを提供すること。【解決手段】隣り合うパターンＰ間に設けられるハーフトーン膜ＨＰの膜厚を、複数のパターンＰを撮像した画像に基づいて測定する膜厚測定装置１であって、画像内におけるハーフトーン膜ＨＰの形成領域を抽出する抽出部３５ｃと、抽出部３５ｃが抽出したハーフトーン膜ＨＰの形成領域において画像の膨張処理および収縮処理を行う画像処理部３５ｄと、画像処理部３５ｄによって膨張処理および収縮処理された画像における膜厚方向の高さ画像を生成する高さ画像生成部３５ｂと、高さ画像生成部３５ｂによって生成された高さ画像をもとに、ハーフトーン膜ＨＰの膜厚を測定する測定部３５ｅと、を備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
隣り合うパターン間に設けられるハーフトーン膜の膜厚を、前記複数のパターンを撮像した画像に基づいて測定する膜厚測定装置であって、
前記画像内における前記ハーフトーン膜の形成領域を抽出する抽出部と、
前記抽出部が抽出した前記ハーフトーン膜の形成領域に対して画像の膨張処理を行った後、収縮処理を行う画像処理部と、
少なくとも前記画像処理部によって膨張処理および収縮処理された画像における膜厚方向の高さ画像を生成する高さ画像生成部と、
前記高さ画像生成部によって生成された前記高さ画像をもとに、前記ハーフトーン膜の膜厚を測定する測定部と、
を備えたことを特徴とする膜厚測定装置。
【請求項２】
前記高さ画像生成部は、前記画像処理部による膨張処理および収縮処理が行われる前の画像に対して処理前高さ画像をさらに生成し、
前記抽出部は、前記高さ画像生成部が生成した前記処理前高さ画像をもとに、前記ハーフトーン膜の形成領域を抽出することを特徴とする請求項１に記載の膜厚測定装置。
【請求項３】
前記収縮処理における収縮比率は、前記膨張処理における膨張比率より大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の膜厚測定装置。
【請求項４】
隣り合うパターン間に設けられるハーフトーン膜の膜厚を、前記複数のパターンを撮像した画像に基づいて測定する膜厚測定方法であって、
前記画像内における前記ハーフトーン膜の形成領域を抽出する抽出ステップと、
前記抽出ステップで抽出した前記ハーフトーン膜の形成領域に対して画像の膨張処理を行った後、収縮処理を行う画像処理ステップと、
前記画像処理ステップによって膨張処理および収縮処理された画像における膜厚方向の高さ画像を生成する高さ画像生成ステップと、
前記高さ画像生成ステップによって生成された前記高さ画像をもとに、前記ハーフトーン膜の膜厚を測定する測定ステップと、
を含むことを特徴とする膜厚測定方法。
【請求項５】
隣り合うパターン間に設けられるハーフトーン膜の膜厚を、前記複数のパターンを撮像した画像に基づいて測定する膜厚測定装置に、
前記画像内における前記ハーフトーン膜の形成領域を抽出する抽出手順と、
前記抽出手順で抽出した前記ハーフトーン膜の形成領域に対して画像の膨張処理を行った後、収縮処理を行う画像処理部と、
前記画像処理手順によって膨張処理および収縮処理された画像における膜厚方向の高さ画像を生成する高さ画像生成手順と、
前記高さ画像生成手順によって生成された前記高さ画像をもとに、前記ハーフトーン膜の膜厚を測定する測定手順と、
を行わせることを特徴とする膜厚測定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用のガラス基板や各種半導体基板やプリント基板などにおける配線パターン等の膜厚を測定する膜厚測定装置、膜厚測定方法および膜厚測定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ガラス基板や各種半導体基板やプリント基板（以下、基板という）などの製造において、基板の検査等の処理を行う検査装置がある。検査装置は、少なくとも撮像等によって基板の検査処理を行う検査部を有する。
【０００３】
検査部は、例えば、顕微鏡等を用いて基板上のＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）アレイ基板の配線パターン等の拡大画像をカメラで取得して、基板の検査を行う。この検査の一種として、基板上に形成されたフォトレジスト等の膜厚や各種配線パターンの膜厚、液晶層からの透過光の着色を行うカラーフィルタ上に形成された各種部材の膜厚の測定が挙げられる。膜厚の測定は、一般的に、光源から基板に入力した光から発光スペクトルを取得して得られた屈折率等の薄膜情報を用いて行われる。
【０００４】
上述した配線パターンは、フォトリソグラフィと呼ばれる膜形成、露光、現像、膜除去の一連の工程を繰り返すことによって所望のパターンに形成される。具体的には、次の通りである。まず、電極膜形成後、フォトレジストを積層し、フォトレジストの所望の部分に露光または露光用の光を遮蔽するようにマスクした後、露光・現像してフォトレジスト上で電極パターンを形成する。その後、電極膜のエッチングを行い、電極膜上のレジストを剥離することによって形成される。
【０００５】
ところで、上述した配線パターン等の基板上のパターンは、異なるパターンを有する複数のマスク（特に高精細なものはレチクルと呼ばれる）を用いて順次露光等の一連の工程を行うことで形成される。近年、マスクの使用枚数を減らして作業工程とコストを削減するため、グレートーンマスクまたはハーフトーンマスクと呼ばれる露光マスクを用いて半透過膜を形成する露光が行われている。
【０００６】
上述したグレートーンマスクまたはハーフトーンマスクは、少なくとも光を透過する透過部と、透過部が透過する光量に比して透過量の少ない光半透光部と、光を透過しない遮光部とを有し、レジスト膜への露光量を制御している（例えば、特許文献１を参照）。また、レジストを剥離するアッシング処理を要することなく単一のフォトレジストを遮光層および半透光層のパターニングに利用できるハーフトーンマスクが開示されている（例えば、特許文献２を参照）。
【０００７】
検査部は、上述したグレートーンマスクまたはハーフトーンマスクを用いてパターニングされた配線パターンの膜厚を測定する。膜厚測定では、例えば白色干渉計を用いてベースとなる表面とハーフトーン膜表面との段差をもとにハーフトーン膜の膜圧が測定される。この測定された膜厚を管理することによって、ＴＦＴアレイ基板におけるパターン成形の精度を維持する。
【０００８】
また、ハーフトーン膜が設けられるパターンの間隔が、例えば数μｍ程度である場合、ハーフトーン膜の表面は、配設面に対して平坦にならない。具体的には、ハーフトーン膜表面と平行な方向から見た際に、膜端面の形状が略弧状をなしている。この場合においてハーフトーンの膜厚は、最薄部（弧状の先端）におけるベース面からの高さとして測定さ
れる。この測定では、撮像されたハーフトーンの画像において、ハーフトーン膜を挟んだエッジ間の中点がハーフトーン膜の最薄部であるものと仮定し、コントラスト比によるエッジ検出、配線パターンのパターンマッチング等を経て求められたエッジ間の中点における膜厚が測定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−１３９９７５号公報
【特許文献２】特開２０１１−１３３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、特許文献１，２が開示するような従来のハーフトーンマスク（グレートーンマスク）を用いてパターニングを行う際、配線パターンの端面の製造状態や、撮像された画像上の見え方により、求められる中点の位置が変わる場合がある。特に、ハーフトーン膜と配線パターンとの境界部分において干渉縞が発生すると、上述したエッジの検出ができない場合が生じ、この際のエッジの検出位置が本来の位置と異なり中点位置が変わるため、本来測定したい膜厚の安定した測定ができないという問題があった。
【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、安定してハーフトーン膜の最薄部の膜厚を測定することができる膜厚測定装置、膜厚測定方法および膜厚測定プログラム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】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる膜厚測定装置は、隣り合うパターン間に設けられるハーフトーン膜の膜厚を、前記複数のパターンを撮像した画像に基づいて測定する膜厚測定装置であって、前記画像内における前記ハーフトーン膜の形成領域を抽出する抽出部と、前記抽出部が抽出した前記ハーフトーン膜の形成領域に対して画像の膨張処理を行った後、収縮処理を行う画像処理部と、少なくとも前記画像処理部によって膨張処理および収縮処理された画像における膜厚方向の高さ画像を生成する高さ画像生成部と、前記高さ画像生成部によって生成された前記高さ画像をもとに、前記ハーフトーン膜の膜厚を測定する測定部と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明にかかる膜厚測定装置は、上記の発明において、前記高さ画像生成部は、前記画像処理部による膨張処理および収縮処理が行われる前の画像に対して処理前高さ画像をさらに生成し、前記抽出部は、前記高さ画像生成部が生成した前記処理前高さ画像をもとに、前記ハーフトーン膜の形成領域を抽出することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明にかかる膜厚測定装置は、上記の発明において、前記収縮処理における収縮比率は、前記膨張処理における膨張比率より大きいことを特徴とする。
【００１５】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる膜厚測定方法は、隣り合うパターン間に設けられるハーフトーン膜の膜厚を、前記複数のパターンを撮像した画像に基づいて測定する膜厚測定方法であって、前記画像内における前記ハーフトーン膜の形成領域を抽出する抽出ステップと、前記抽出ステップで抽出した前記ハーフトーン膜の形成領域に対して画像の膨張処理を行った後、収縮処理を行う画像処理ステップと、前記画像処理ステップによって膨張処理および収縮処理された画像における膜厚方向の高さ画像を生成する高さ画像生成ステップと、前記高さ画像生成ステップによって生成された前記高さ画像をもとに、前記ハーフトーン膜の膜厚を測定する測定ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる膜厚測定プログラムは、隣り合うパターン間に設けられるハーフトーン膜の膜厚を、前記複数のパターンを撮像した画像に基づいて測定する膜厚測定装置に、前記画像内における前記ハーフトーン膜の形成領域を抽出する抽出手順と、前記抽出手順で抽出した前記ハーフトーン膜の形成領域に対して画像の膨張処理を行った後、収縮処理を行う画像処理部と、前記画像処理手順によって膨張処理および収縮処理された画像における膜厚方向の高さ画像を生成する高さ画像生成手順と、前記高さ画像生成手順によって生成された前記高さ画像をもとに、前記ハーフトーン膜の膜厚を測定する測定手順と、を行わせることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、画像内で抽出されたハーフトーン領域に対して膨張処理および収縮処理を行った後、グレースケールに変換して膜厚の測定およびその位置の算出を行うようにしたので、安定してハーフトーン膜の最薄部の膜厚を測定することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の実施の形態にかかるフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）検査装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態にかかるＦＰＤ検査装置が行う膜厚測定方法を示すフローチャートである。
【図３】図３は、本発明の実施の形態にかかる膜厚測定方法を説明する図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態にかかる膜厚測定方法を説明する図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態にかかる膜厚測定方法を説明する図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態にかかる膜厚測定方法の膨張および収縮処理を説明する図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態にかかる膜厚測定方法の膨張および収縮処理を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明において参照する各図は、本発明の内容を理解し得る程度に形状、大きさ、および位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。すなわち、本発明は各図で例示された形状、大きさ、および位置関係のみに限定されるものではない。
【００２０】
まず、本発明の実施の形態にかかる膜厚測定装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明では、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用のガラス基板や各種半導体基板やプリント基板などにおける配線パターンの膜厚を測定する検査装置を例に挙げて説明する。検査装置は、製造装置等に直結するインライン型であってもよいし、カセット等の基板ストッカーと直接搬入出するオフライン型であってもよい。
【００２１】
図１は、本実施の形態にかかるＦＰＤ検査装置の概略構成を示す模式図である。図１に示すように、ＦＰＤ検査装置１は、搬送された矩形をなす基板Ｗの画像取得を行う画像取得部２と、画像取得部２全体の制御を行う制御機構３と、を備える。また、基板Ｗは、基板Ｗ上に所定パターンからなる配線パターンが形成されている。この配線パターンは、複数のパターンＰによって形成され、隣り合うパターンＰ間にはハーフトーン膜ＨＰが形成されている。
【００２２】
画像取得部２は、干渉する光を取り込む干渉対物レンズ２０と、少なくとも干渉対物レ
ンズ２０を保持し、干渉対物レンズ２０の光軸と同軸の落射照明光学系（図示せず）を内部に有する鏡筒２１と、鏡筒２１に連結され、干渉対物レンズ２０を介して基板Ｗの干渉像を撮像する撮像部２２と、鏡筒２１を干渉対物レンズ２０の光軸方向に昇降駆動させる昇降部２３と、基板Ｗを載置するステージ２４とを備える。
【００２３】
なお、本実施の形態では、干渉対物レンズ２０として、たとえば１倍，２倍，５倍の比較的倍率の低い対物レンズ（以下、「低倍対物レンズ」という）と、１０倍，２０倍，５０倍の低倍対物レンズの倍率に対して高倍率である対物レンズ（以下、「高倍対物レンズ」という）とが少なくとも一つずつレボルバに装着され、干渉対物レンズの切り替えが可能である。低倍対物レンズおよび高倍対物レンズの倍率は一例であり、高倍対物レンズが低倍対物レンズに対して高ければよい。また、基板Ｗからの反射光または透過光を取り込む対物レンズが取り付けられてもよい。
【００２４】
落射照明光学系は、干渉対物レンズ２０内から基板Ｗに向けて照明光を照明する落射照明光を照射する。
【００２５】
また、基板Ｗは、ステージ２４によって保持されている。ステージ２４は、例えば基板Ｗの搬送方向に沿って延びる板状をなす。ステージ２４には、図示しないエア供給部からのエアの供給によって鉛直上方に向けてエアを吹き出す複数の吹出穴が設けられる。この吹出穴から吹き出されるエアによって、ステージ２４上に載置された基板Ｗはステージ２４の上面から浮上して支持される。これにより、基板Ｗの搬送等にかかる損傷を防止することができる。なお、ステージ２４は、上面で基板Ｗを保持し、搬送方向に沿って回転可能な支持手段としてのフリーローラによって支持されるものであってもよい。また、ここで、ステージ２４には、基板Ｗを載置する載置面をＸＹ平面とみたときに、ステージ２４をＸ方向およびＹ方向にそれぞれ独立して移動させるステージ移動機構が設けられていることが好ましい。このとき、干渉対物レンズ２０の光軸方向をＺ方向とし、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向は、互いに直交しているものとする。
【００２６】
また、ＦＰＤ検査装置１が、少なくとも画像取得部２を囲み、光学ユニット１００の上方に設けられるクリーンな空気（以下、クリーンエアという）を送り込むＦＦＵ（Ｆａｎ
Ｆｉｌｔｅｒ  Ｕｎｉｔ）を有する外装を備えていれば、クリーンルームを形成することができるので好ましい。このクリーンルームは、基板の搬入口および搬出口ならびに下部のダクト以外、密閉された内部空間である。
【００２７】
ＦＦＵは、例えば、パーティクルなどのダストが除去されたクリーンエアを送出する。この結果、ダストの少ないクリーンな状態とする。また、送出されたクリーンな空気は、クリーンルーム内でダウンフローを形成したのち、排気口から排気される。
【００２８】
制御機構３は、制御部３０、入力部３１、出力部３２、記憶部３３、画像取込部３４および測定処理部３５および検査部３６を備える。制御機構３は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信機能等を備えたコンピュータで実現される。
【００２９】
制御部３０は、ＦＰＤ検査装置１全体の制御を行う。入力部３１は、キーボード、マウス、タッチパネル、ボタン等を用いて構成され、検体の分析に必要な諸情報や分析動作の指示情報等を外部から入力する。出力部３２は、ディスプレイ等を用いて構成される。
【００３０】
記憶部３３は、情報を磁気的に記憶するハードディスクと、ＦＰＤ検査装置１が処理を実行する際にその処理にかかわる検査プログラムや、本実施の形態による膜厚測定方法を実現するプログラムである膜厚測定プログラムを含む各種プログラムをハードディスクからロードして電気的に記憶するメモリとを用いて構成される。また、記憶部３３は、基板
Ｗ上の配線パターンの参照画像を記憶している。参照画像には、基板上のハーフトーン膜の形成位置等の情報も付加されている。
【００３１】
画像取込部３４は、画像取得部２から映像信号を画像情報として取り込む。画像取込部３４は、取り込んだ画像情報を測定処理部３５に出力する。
【００３２】
測定処理部３５は、画像取込部３４から出力された画像情報をもとに、基板上のパターンにおけるハーフトーン膜の膜厚を測定する。測定処理部３５は、所定の配線パターンを検出するパターン検出部３５ａと、画像情報をもとに画像におけるＺ方向（膜厚方向）の高さ画像を生成する高さ画像生成部３５ｂと、生成された高さ画像からハーフトーン膜の形成領域を抽出する抽出部３５ｃと、抽出したハーフトーン膜の形成領域において画像の膨張処理および収縮処理を行う画像処理部３５ｄと、膨張および収縮処理された画像およびベースとなる高さ情報をもとに、ハーフトーン膜の膜厚を測定する測定部３５ｅと、を有する。なお、高さ画像生成部３５ｂは、画像処理部３５ｄによって膨張処理および収縮処理される前後の画像に対して高さ画像の生成を行う。また、これら制御部３０や測定処理部３５などは、上述の処理が可能なＰＣや専用のコントローラとして構成されており、ＣＰＵなどのプロセッサやメモリに記憶された画像処理プログラム等を含むもので、さらにこれらの機能を達成するための一般的に知られている構成に置き換えることも可能である。
【００３３】
なお、画像取込部３４から出力される画像情報は、基板Ｗ上の配線パターンを撮像した撮像画像のほか、干渉対物レンズ２０をＺ方向に移動させてスキャニングして得られる複数の干渉画像である画像群を含んでいる。
【００３４】
検査部３６は、画像取得部２によって取得された画像またはそのスペクトル、測定処理部３５によって測定された膜厚をもとに基板Ｗの検査を行う。
【００３５】
上述したＦＰＤ検査装置１では、外部からステージ２４に搬入された基板Ｗに対して、制御部３０の制御のもと、画像取込部３４が、画像取得部２から映像信号を画像情報として取り込み、この取り込んだ画像情報を用いて測定処理部３５が基板上のパターンにおけるハーフトーン膜の膜厚を画像処理によって測定する。その後、検査部３６が、画像取得部２によって取得された画像またはそのスペクトル、測定処理部３５によって測定された膜厚をもとに基板Ｗの検査を行う。なお、少なくとも画像取得部２、制御部３０、画像取込部３４および測定処理部３５によって膜厚測定装置が構成される。
【００３６】
図２は、本発明の実施の形態にかかるＦＰＤ検査装置が行う膜厚測定方法を示すフローチャートである。なお、以下説明する処理は、それぞれ制御部３０の制御のもとで行われる。まず、パターン検出部３５ａは、画像処理によって、画像取込部３４によって取り込まれた画像内におけるハーフトーン膜が形成されているパターンの検出を行なう（ステップＳ１０１）。パターン検出部３５ａは、記憶部３３に予め記憶されている参照画像を用いて検査対象の基板上のパターンをマッチングさせ、検査対象の基板Ｗ上においてハーフトーン膜が形成されている位置を検出する。このパターンマッチングによる位置検出によって、膜厚測定対象の位置が決まる。
【００３７】
ステップＳ１０１の処理により膜厚測定位置が決まると、測定処理部３５は、膜厚測定位置における複数の干渉画像（Ｚ方向の異なる複数の画像）を取得する（ステップＳ１０２）。ここで、複数の干渉画像は、予め撮像部２２が撮像して記憶部３３に記憶されている画像を出力させるようにしてもよいし、膜厚測定位置決定後、この位置において干渉対物レンズをＺ方向に昇降駆動させて、干渉画像を得るようにしてもよい。
【００３８】
干渉画像取得後、高さ画像生成部３５ｂは、得られた複数の干渉画像から、各画像内の１画素ごとに干渉縞のコントラストが最大になる高さ位置（Ｚ方向の位置）を求め、その位置における高さを、例えば０〜２５５段階（２５６階調）のグレースケールに変換する（ステップＳ１０３）。これにより、高さが差異によりグレースケールの階調が異なる高さ画像（処理前高さ画像）を得ることができる。なお、高さ画像生成処理の時間短縮のため、測定対象領域内の画素についてグレースケール変換を行うようにしてもよい。
【００３９】
その後、抽出部３５ｃが、得られた高さ画像から予め設定されているハーフトーン膜を含むグレースケール領域を抽出する。基板Ｗ上の配線パターンとハーフトーン膜とは、図３に示すように、高さが異なっているため、パターンＰとハーフトーン膜ＨＰとのグレートーンの階調（グレイ値）が異なる。このときのベースＢからのパターンＰの最先端の高さをＨｐ、ハーフトーン膜ＨＰの最下端の高さ（ハーフトーン膜の膜厚）をＨｈｐとし、この高さＨｐ，Ｈｈｐのグレイ値をそれぞれＴｐ，Ｔｈとしたとき、グレイ値Ｔｈが含まれるような、例えば下限値をグレイ値Ｔ１、上限値をグレイ値Ｔ２として範囲を設定することによって、ハーフトーン膜の領域を抽出することができる（ステップＳ１０４、図４参照）。
【００４０】
ハーフトーン領域の抽出が終了すると、画像処理部３５ｄが、抽出されたハーフトーン領域に対して画像処理を行う（ステップＳ１０５，Ｓ１０６）。ここで、画像処理に用いるハーフトーン領域が、図５、図６（ａ）に示すようなパターンＰ１，Ｐ２間に設けられたハーフトーン膜ＨＰ１であるものとして説明する。このとき、ハーフトーン膜ＨＰ１は、パターンＰ１，Ｐ２側において、膜厚の不均一により得られる画像においてパターンＰ１，Ｐ２とハーフトーン膜ＨＰ１との境界Ｅ１，Ｅ２が不定形なものとなっている。
【００４１】
ステップＳ１０５において、画像処理部３５ｄは、ハーフトーン領域に対してモルフォロジー演算などの画像膨張処理を行う。具体的には、ハーフトーン膜の境界Ｅ１，Ｅ２（図６（ａ）参照）に対して、ハーフトーン領域を膨張するような処理を行うことで、パターンＰ１，Ｐ２側に境界Ｅ１ａ，Ｅ２ａが移動する（図６（ｂ）参照）。この膨張処理では、例えば、図７（ａ）に示すような９つの画素Ｐｃによって形成される境界Ｅ３に対して、周囲を取り囲むように画素Ｐｃを配置するような処理を行って膨張された境界Ｅ３ａ（ハーフトーン領域ＨＰ１ａ）を形成する（図７（ｂ）参照）。この膨張処理は、膨張対象物の外周を大きくすることによって、ハーフトーンの形成状態やノイズ等による境界Ｅ１，Ｅ２の形状の欠けや穴を埋設することができる。
【００４２】
また、ステップＳ１０６において、画像処理部３５ｄは、ハーフトーン領域に対する画像収縮処理を行う。具体的には、膨張処理によって膨張したハーフトーン膜の境界Ｅ１ａ，Ｅ２ａ（図６（ｂ）参照）に対して、ハーフトーン領域を収縮するような処理を行うことで、ハーフトーン領域を狭くする方向に境界Ｅ１ｂ，Ｅ２ｂが移動する（図６（ｃ）参照）。この収縮処理では、例えば、図７（ｂ）に示すような２５個の画素Ｐｃによって形成される境界Ｅ３ａに対して、周囲から画素Ｐｃを１または数画素取り除く処理を行って境界Ｅ３ｂ（ハーフトーン領域ＨＰ１ｂ）を形成する（図７（ｃ）参照）。
【００４３】
上述した膨張および収縮処理によって得られたハーフトーン領域ＨＰ１ｂは、図６（ａ）に示すハーフトーン膜の境界Ｅ１，Ｅ２と比して境界Ｅ１ｂ，Ｅ２ｂが円滑になる。すなわち、ハーフトーンの形成状態やノイズ等を除去したハーフトーン領域を抽出することが可能となる。これにより、不定形の境界を擬似的に円滑にし、エッジ位置や中点位置が大きく変化することを防止できる。なお、ハーフトーンの形成状態やノイズ等を除去するため、収縮処理における収縮比率は、膨張処理における膨張比率より大きいことが好ましい。
【００４４】
膨張および収縮処理終了後、高さ画像生成部３５ｂが、得られたハーフトーン領域ＨＰ１ｂに対してグレイ値に高さ画像を生成し、グレースケールに変換して各画素のグレイ値を算出する（ステップＳ１０７）。その後、測定部３５ｅが、この生成された高さ画像のグレイ値を用いてハーフトーン膜の膜厚測定を行う（ステップＳ１０８）。
【００４５】
測定部３５ｅは、例えば図４のように、各画素位置に応じてグレイ値をプロットし、このプロットに対して近似曲線を算出するために二次曲線近似法などによって、曲線Ｌを算出する。測定部３５ｅは、算出された曲線Ｌの最小のグレイ値を求め、そのグレイ値をもとにベースＢからの高さを算出してハーフトーン膜の膜厚を測定するとともに、その位置Ｇを取得する。
【００４６】
上述した膜厚測定処理によって、ハーフトーン膜の膜厚およびその膜厚の位置を安定して算出することができる。すなわち、本発明は、複数のパターンからなる所定の配線パターンの各パターン間に設けられるハーフトーン膜の膜厚を画像に基づいて測定する膜厚測定方法であって、画像内における前記ハーフトーン膜の形成領域を抽出し（抽出ステップ：ステップＳ１０４）、抽出したハーフトーン膜の形成領域において画像の膨張処理および収縮処理を行い（画像処理ステップ：Ｓ１０５，Ｓ１０６）、膨張処理および収縮処理された画像における膜厚方向の高さ画像を生成し（高さ画像生成ステップ：Ｓ１０７）、生成された高さ画像をもとに、ハーフトーン膜の膜厚を測定する（測定ステップ：Ｓ１０８）ものであり、本発明の技術方案として図２における全てのステップが必要となるものではない。
【００４７】
上述した実施の形態によれば、画像内で抽出されたハーフトーン領域に対して膨張処理および収縮処理を行った後、グレースケールに変換して膜厚の測定およびその位置の算出を行うようにしたので、安定してハーフトーン膜の最薄部の膜厚を測定することができる。また、膨張処理を行って膨張対象物の外周を大きくすることにより、ハーフトーンの形成状態やノイズ等による境界の形状の欠けや穴を埋設することができるため、ハーフトーン膜の最薄部の膜厚測定の安定性を維持することが可能となる。
【００４８】
以上のように、本発明にかかる膜厚測定装置、膜厚測定方法および膜厚測定プログラムは、安定してハーフトーン膜の最薄部の膜厚を測定することに有用である。
【符号の説明】
【００４９】
１  ＦＰＤ検査装置
２  画像取得部
３  制御機構
２０  干渉対物レンズ
２１  鏡筒
２２  撮像部
２３  昇降部
２４  ステージ
３０  制御部
３１  入力部
３２  出力部
３３  記憶部
３４  画像取込部
３５  測定処理部
３５ａ  パターン検出部
３５ｂ  高さ画像生成部
３５ｃ  抽出部
３５ｄ  画像処理部
３５ｅ  測定部
３６  検査部
Ｐ，Ｐ１，Ｐ２  パターン
ＨＰ，ＨＰ１  ハーフトーン膜
ＨＰ１ａ，ＨＰ１ｂ  ハーフトーン領域
Ｗ  基板
【図１】
2013156056.tif 000003
【図２】
2013156056.tif 000004
【図３】
2013156056.tif 000005
【図４】
2013156056.tif 000006
【図５】
2013156056.tif 000007
【図６】
2013156056.tif 000008
【図７】
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