(57)【要約】  【課題】  従来の微小寸法測定装置では、非測定物の測定画面に、類似あるいは同一のパターンが複数個ある場合、予め登録したパターン以外の同一または類似のパターンで測定する恐れがある。  【解決手段】  被測定物の所定部分を拡大してＴＶカメラで撮像し、該撮像した上記ＴＶカメラの画像から画像処理により所定パターンの寸法を測定する微小寸法測定方法において、上記ＴＶカメラの画像上に所定の大きさのサーチエリアと上記所定パターンをパターンマッチングで検出するための測定基準窓を設定し、上記測定基準窓を上記所定の大きさのサーチエリア内を適宜移動して上記所定パターンを検出するように構成される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物の所定部分を拡大してＴＶカメラで撮像し、該撮像した上記ＴＶカメラの画像から画像処理により所定パターンの寸法を測定する微小寸法測定方法において、上記ＴＶカメラの画像上に所定の大きさのサーチエリアと上記所定パターンをパターンマッチングで検出するための測定基準窓を設定し、上記測定基準窓を上記所定の大きさのサーチエリア内を適宜移動して上記所定パターンを検出することを特徴とする微小寸法測定方法。
【請求項２】
試料台と、上記試料台に載置される被測定物と、上記被測定物の所定部分を拡大して撮像するＴＶカメラ部と、上記ＴＶカメラ部で撮像された画像を画像処理する画像処理部と、上記画像処理部で画像処理した画像を表示する表示部を有し、上記画像処理部は、上記被測定物の所定パターンをパターンマッチングで検出するためのパターンマッチング処理部と寸法測定演算部を有し、上記パターンマッチング処理部は、上記画像上に所定の大きさのサーチエリアと上記所定パターンをパターンマッチングで検出するための測定基準窓を設定する機能と、上記測定基準窓を上記所定の大きさのサーチエリア内を適宜移動する機能を有し、上記測定基準窓を上記所定の大きさのサーチエリア内を適宜移動することによって上記所定パターンを検出することを特徴とする微小寸法測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小寸法測定方法および測定装置に関し、特に、二次元センサーを用いて非接触で対象物の寸法等を測定する微小寸法測定方法および測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板や液晶表示装置、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）装置等のガラス基板上に形成された微細な配線パターン等の線幅を測定する微小寸法測定方法としては、従来から微小寸法測定装置が知られている。この微小寸法測定装置は、図６に示すように試料台６０１上に載置された被測定物６０２、例えば、ＬＣＤ装置のガラス基板の表面を光学顕微鏡６０３でＴＶカメラ６０４の撮像部６０５に投影する。投影された被測定物６０２の表面の空間像は、ＴＶカメラ６０４の撮像部６０５で撮像され、映像信号として寸法測定演算処理装置６０６に入力される。寸法測定演算処理装置６０６では、被測定物６０２の所定部分の寸法を電気的に測定し、ＴＶモニタ６０７に被測定物６０２の画像と寸法測定値を表示する。なお、６０８は、マウス等の入力部を示す。寸法測定演算処理装置６０６の動作は、後述の図８で示される動作フローチャートで説明する。
【０００３】
ここで、上記の微小寸法測定装置を使用して被測定物６０２の配線パターン等の線幅を測定する方法について図７を用いて説明する。まず、図７（ａ）は、ＴＶカメラ６０４で撮影された被測定物６０２の表面のモニタ画像７０１を示す。７０２は、モニタ画像７０１を走査する水平走査線を示し、７０３は、被測定物６０２の表面の、例えば、配線パターンを示している。また、配線パターン７０３は、光の反射率が高く、明るく、その周囲は、反射率が低く、暗くなっている状態を示している。以下の図においても同様とする。Ｌｉは、ｉ番目の水平走査線を示し、このｉ番目の水平走査線上の輝度分布を図７（ｂ）に示している。即ち、図７（ｂ）は、輝度−画素特性を示し、横軸は、モニタ画像７０１の横方向の画素数Ｎ、縦軸は、輝度レベルを示す。
【０００４】
配線パターン７０３の測定原理としては、上記輝度−画素特性より寸法を求める。例えば、図７（ｂ）の輝度分布曲線７０４における最大輝度レベル７０５を１００％とし、最小輝度レベル７０６を０％とし、例えば、５０％の輝度レベル７０７に相当するａ番目の画素とｂ番目の画素間の位置差Ｎａｂを求める。次に、この位置差Ｎａｂに、この時の光学顕微鏡６０３の測定倍率とＴＶカメラ６０４から被測定物６０２までの被写体距離により決まる係数ｋとから対応する被測定物６０２の配線パターン７０３の寸法Ｘは、次の（１）式で求められる。
【０００５】
Ｘ＝ｋ×Ｎａｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）
このような原理を用いて被測定物６０２の配線パターン７０３を測定するが、その場合の方法を説明する。図７（ｃ）に示すように、まず、パターンマッチング用テンプレート登録ウインドウＰＷ（その中心の座標軸を（０、０）とする。以下の説明では、測定基準窓ＰＷと略称する。）と指定領域の登録ウインドウＬＷ（その中心の座標軸を（Ｌｘ，Ｌｙ）とする。以下の説明では、測定窓ＬＷと略称する。）および指定領域の登録ウインドウＲＷ（その中心の座標軸を（Ｒｘ，Ｒｙ）とする。以下の説明では、測定窓ＲＷと略称する。）を登録する方法を説明する。なお、ウインドウ（窓）とは、図７（ｃ）で示されている矩形状の範囲を意味する。以下の図においても同様である。図７（ｃ）に示すように、先ず、既知の基準となる被測定物（図示せず。）の配線パターンをＴＶモニタ６０７上に撮像し、画像を見ながら測定基準窓ＰＷをマウス６０８でドラッグし、測定基準窓ＰＷを選択し、その測定基準窓範囲内の画像をパターンマッチング画像として登録する。次に、測定窓ＬＷおよび測定窓ＲＷをマウス６０８でそれぞれドラッグし、測定すべき線幅の位置を選択し、これを測定範囲として登録する。これによって測定基準窓ＰＷと測定窓ＬＷおよび測定窓ＲＷは、既知の基準となる被測定物で前もって定められた位置として登録される。即ち、図７（ｃ）に示されるような位置関係で登録される。
【０００６】
次に、未知の被測定物６０２に置換え、未知の被測定物の配線パターンをＴＶカメラ６０４で撮像し、先に登録した測定基準窓ＰＷの配線パターンと一致する場所を探索する。この探索方法は、寸法測定演算処理装置６０６において、従来周知のパターンマッチング法を用いて行われるが、ここでは詳細な説明は、省略する。このパターンマッチング法で未知の被測定物６０２の配線パターン７０３から測定基準窓ＰＷの位置を検出し、これを基準にして既に登録してある測定窓ＬＷおよび測定窓ＲＷを決定する。そして測定窓ＬＷ内で、例えば、左側輪郭を、また、測定窓ＲＷ内で、例えば、右側輪郭を検出する。
【０００７】
この時のそれぞれの位置関係を次のように登録する。即ち、測定基準窓ＰＷの中心位置を（０，０）座標とし、次に測定窓ＬＷの中心位置を（Ｌｘ，Ｌｙ）座標、測定窓ＲＷの中心位置を（Ｒｘ，Ｒｙ）座標とし登録する。また、測定基準窓ＰＷの幅をＫＷｘ，ＫＷｙとし、次に測定窓ＬＷの幅をＬＷｘ，ＬＷｙ、測定窓ＲＷの幅をＲＷｘ、ＲＷｙとし登録することにより未知の被測定物６０２の配線パターン７０３の所定の位置の線幅の寸法を計測することが可能である。
【０００８】
ここで、更に詳細に寸法測定の方法を説明する。まず、測定窓ＬＷおよび測定窓ＲＷの範囲内での最大輝度および最小輝度を求め、前述の方法で寸法測定を行う。即ち、寸法測定は、まず、測定窓ＲＷの処理としてＲｘ−（ＲＷｘ／２）からＲｘ＋（ＲＷｘ／２）の間で、最大輝度１００％と最低輝度０％の輝度レベルから５０％の輝度レベルを決定する。その５０％の輝度レベルを有する画素位置ｂを寸法測定演算処理装置６０６で演算し、算出する。次に、測定窓ＬＷの処理としてＬｘ−（ＬＷｘ／２）からＬｘ＋（ＬＷｘ／２）の間で最大輝度１００％と最低輝度０％の輝度レベルから５０％の輝度レベルを決定し、上述と同様にその５０％の輝度レベルを有する画素位置ａを寸法測定演算処理装置６０６で演算し、算出する。これら画素位置ａとｂの差（画素間の位置差Ｎａｂ）を求め、この位置差Ｎａｂに、この時の光学顕微鏡６０３の測定倍率とＴＶカメラ６０４から被測定物６０２までの被写体距離により決まる係数ｋとから上述した式（１）により被測定物６０２の配線パターン７０３の所定の寸法値Ｘを求めることができる。
【０００９】
さて、上述した微小寸法測定装置では、一般的に、被測定対象物の基板または光学顕微鏡を相対的にＸＹ軸方向に移動させ、あらかじめ登録してある座標位置で対象パターンの測定を行う。これについて、図８、図９を用いて説明する。図８は、従来の微小寸法測定装置の動作を説明するためのフローチャートを示す図である。図９は、被測定物６０２の所定部分を光学顕微鏡６０３で拡大し、ＴＶカメラ６０４で撮像した画像をＴＶモニタ６０７に表示した測定画面を示している。この測定画面は、例えば、１０μ×１０μの大きさである。
【００１０】
図８において、まず、ステップ８０１で、測定をスタートする。ステップ８０２で、図６に示される光学顕微鏡６０３の視野内に被測定物６０２を移動する。方法としては、例えば、試料台６０１をＸ軸、Ｙ軸方向に移動し、測定すべき範囲を光学顕微鏡６０３の視野内に取込む。図９は、この状態を示している。図９において、９０１は、光学顕微鏡６０３の視野範囲（Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄで囲まれる範囲）に取込まれた、例えば、ＬＣＤ装置等のガラス基板を示し、９０２−１、９０２−２、・・・９０２−５は、ガラス基板９０１上に形成されたアルミニューム（Ａｌ）またはクロム（Ｃｒ）等で形成された電極を示している。なお、電極を代表する場合は、電極９０２と称する。９０３、９０４は、測定基準窓ＰＷに対応するものであり、これについては後述する。ＬＷ１、ＬＷ２は、前述した測定窓ＬＷに対応し、ＲＷ１、ＲＷ２は、前述した測定窓ＲＷに対応する。なお、図９では、２ヶ所の線幅を測定するために、測定窓ＬＷ１、ＲＷ１のペアと測定窓ＬＷ２、ＲＷ２のペアが示されている。９０５は、フォーカス用登録窓を示している。
【００１１】
ステップ８０３では、フォーカス調整を行う。フォーカス調整は、線幅等の測定のために前述した輝度信号の濃淡が明確となるようにフォーカス用登録窓９０５の画像を用いて、例えば、自動焦点合わせを行う。ステップ８０４では、自動光量調節を行う。自動光量調節は、明る過ぎないように、また、暗すぎないように照明光の明るさ調整を行う。照明光は、被測定物６０２を照明する光源（図示せず。）である。なお、フォーカス調整および自動光量調節は、寸法測定演算処理装置６０６からの指示で自動的に行われる。
【００１２】
ステップ８０５では画面領域内でのパターンマッチングを行い、目的のパターン位置を探索する。即ち、前述したように測定基準窓ＰＷを用いて、図９に示される画面全体にわたって、前もって登録されているパターンと同じパターンの位置を探索する。このパターンマッチングの方法は、例えば、前もって登録した測定基準窓ＰＷの輝度分布と、図９で示される測定基準窓９０３の輝度分布とを比較し、パターンが同じかどうかを判定する。
【００１３】
ステップ８０６では、目的のパターンを検出したかどうかを判定する。判定の結果、目的のパターンが検出されない場合（Ｎｏの場合）、ステップ８０７に進む。目的のパターンが検出された場合（Ｙｅｓの場合）、ステップ８１２に進む。
【００１４】
ステップ８１２では、指定領域のフォーカス調整が行われる。即ち、ステップ８１２では、目的のパターンについて再度、フォーカス用登録窓９０５を用いてフォーカス調整を行い、ステップ８１３に進む。
【００１５】
ステップ８１３では、寸法測定を開始する。寸法測定は、前述の図７で説明した方法により電極９０２の線幅等を測定する。例えば、図９において、ペアの測定窓ＬＷ１、ＲＷ１では、電極９０２−１と電極９０２−２の間の寸法を測定する。また、ペアの測定窓ＬＷ２、ＲＷ２では、電極９０２−４の線幅を測定する。
【００１６】
ステップ８０７では、探索動作をするかを判定する。探索動作をする場合（Ｙｅｓの場合）、ステップ８０８に進む。探索動作をしない場合（Ｎｏの場合）、ステップ８１０に進む。ステップ８１０では、パターンマッチングエラー表示を行う。パターンマッチングエラー表示により、オペレータは、ステップ８１１の動作を行う。即ち、オペレータは、手動で試料位置を修正し、リトライする。ここでは、オペレータがＴＶモニタを見ながら試料位置を修正し、所望のパターンに位置合わせし、ステップ８１２に進む。
【００１７】
ステップ８０８では、探索回数≦８回どうかを判定し、８回以下（Ｙｅｓの場合）であれば、ステップ８０９に進み、８回（Ｎｏの場合）であれば、ステップ８１０に進む。
【００１８】
ステップ８０９では、被測定物の位置を移動する。即ち、前もって設定されたピッチで被測定物の位置をＸ軸、Ｙ軸方向に移動する。そして、前述のステップ８０５からのステップを繰返す。
【００１９】
上述のような方法で、前もって登録されたテンプレートを使い、全撮像エリアにてパターンマッチングを行って目的のパターンを検出し、検出されたパターンのパターン位置情報と、予め登録されたテンプレート位置（測定基準窓ＰＷ）に対する測定窓（測定窓ＬＷおよび測定窓ＲＷ）の相対位置から測定パターンを検出し、線幅等の測定を行う。
【００２０】
しかしながら、従来の微小寸法測定装置では、非測定物の測定画面に、類似の、あるいは、同一のパターンが複数個あった場合、予め登録されたテンプレートでパターンマッチングを行うと複数の目標パターン候補が見つかる場合が存在する。例えば、図９に示すように、予め登録されたパターンに類似の、あるいは、同一のパターン９０３あるいは９０４として測定基準窓ＰＷに対応して検出される。図９では、２ヶ所が検出されることを示している。この場合、目的としたパターンに最も近いパターンで測定を行うが、パターンのコントラスト、明るさ、パターンサイズ等の変動に起因し、予め登録したパターン以外の同一、または類似の形状パターンで測定してしまう場合がある。即ち、本来、測定したい配線パターンは、パターン９０３であるのに、隣のパターン９０４を測定してしまうという問題がある。
【００２１】
また、予め登録された座標位置で対象パターンが見つからない場合、エラーメッセージを表示しオペレータによる手動位置合わせを促す手法は、オペレータの手を煩わすのみならず、オペレータが気づいて、操作するまで測定装置は停止状態になり装置の稼働率を低下させる問題がある。
【００２２】
更に、予め登録された座標位置で対象パターンが見つからない場合、予め登録されたピッチでステージをＸ軸、Ｙ軸方向にピッチ移動し、パターンマッチング動作を繰り返して目的のパターンを見つける手法は、ＸＹステージをピッチ移動しながらパターンマッチング動作を繰り返すため、時間が多大にかかる問題がある。従って、このような問題を解決する微小寸法測定方法および測定装置の実現が望まれている。
【００２３】
【特許文献１】特開２００５−６９７９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
従来の微小寸法測定方法および測定装置では、非測定物の測定画面に、類似の、あるいは、同一のパターンが複数個あった場合、予め登録したパターン以外の同一、または類似の形状パターンで測定してしまう場合がある。
【００２５】
また、予め登録された座標位置で対象パターンが見つからない場合、オペレータが気づいて、操作するまで測定装置は停止状態になり装置の稼働率を低下させる問題がある。
【００２６】
更に、予め登録された座標位置で対象パターンが見つからない場合、予め登録されたピッチでステージをＸ軸、Ｙ軸方向にピッチ移動し、パターンマッチング動作を繰り返して目的のパターンを見つける手法は、ＸＹステージをピッチ移動しながらパターンマッチング動作を繰り返すため、時間が多大にかかる問題がある。
【００２７】
本発明の目的は、信頼性の高い微小寸法測定方法および測定装置を提供することである。
【００２８】
本発明の他の目的は、非測定物の測定画面に、類似あるいは同一のパターンが存在しないような範囲を設定できる微小寸法測定方法および測定装置を提供することである。
【００２９】
本発明の他の目的は、非測定物の測定画面を大きくし、自動で探索できる範囲を広くして、パターンマッチングの確率を高くした微小寸法測定方法および測定装置を提供することである。
【００３０】
本発明の更に他の目的は、非測定物の測定画面を大きくし、電子的に探索範囲を変更し、パターンマッチングを行う微小寸法測定方法および測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
本発明の微小寸法測定方法は、被測定物の所定部分を拡大してＴＶカメラで撮像し、該撮像した上記ＴＶカメラの画像から画像処理により所定パターンの寸法を測定する微小寸法測定方法において、上記ＴＶカメラの画像上に所定の大きさのサーチエリアと上記所定パターンをパターンマッチングで検出するための測定基準窓を設定し、上記測定基準窓を上記所定の大きさのサーチエリア内を適宜移動して上記所定パターンを検出するように構成される。
【００３２】
また、本発明の微小寸法測定方法において、上記所定の大きさのサーチエリアを上記ＴＶカメラの画像上を適宜移動させ、上記移動させた上記所定の大きさのサーチエリア内で、上記測定基準窓を適宜移動させ、上記パターンマッチングで上記所定パターンを検出するように構成される。
【００３３】
また、本発明の微小寸法測定方法において、上記所定の大きさのサーチエリアは、上記所定パターンが２個以上含まれない大きさとするように構成される。
【００３４】
更に、本発明の微小寸法測定装置は、試料台と、上記試料台に載置される被測定物と、上記被測定物の所定部分を拡大して撮像するＴＶカメラ部と、上記ＴＶカメラ部で撮像された画像を画像処理する画像処理部と、上記画像処理部で画像処理した画像を表示する表示部を有し、上記画像処理部は、上記被測定物の所定パターンをパターンマッチングで検出するためのパターンマッチング処理部と寸法測定演算部を有し、上記パターンマッチング処理部は、上記画像上に所定の大きさのサーチエリアと上記所定パターンをパターンマッチングで検出するための測定基準窓を設定する機能と、上記測定基準窓を上記所定の大きさのサーチエリア内を適宜移動する機能を有し、上記測定基準窓を上記所定の大きさのサーチエリア内を適宜移動することによって上記所定パターンを検出するように構成される。
【発明の効果】
【００３５】
以上説明したように、本発明によれば、測定画面に同一または類似のパターンが複数個ある場合でも、所定のパターンを確実に検出できる微小寸法測定方法および測定装置を実現することができる。また、非測定物の測定画面を大きくでき、自動で探索できる範囲を広くして、パターンマッチングの検出できる確率を高くできるので、予め登録された座標位置で対象パターンが見つからない場合のオペレータの煩わしさが減少し、また、測定装置の稼働率を向上させることができる。更に、非測定物の測定画面を大きくし、電子的に探索範囲を変更し、パターンマッチングを行うため、ＸＹステージをピッチ移動してパターンマッチング動作を繰返す必要がなくタクトタイムを削減することができる等の特徴を有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
本発明に係る実施の形態について、図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例を説明するための動作フローチャートである。図２は、本発明に使用する微小寸法測定装置の一実施例を示す。なお、図２において、図６と同じものには同じ符号が付されている。２０１は、画像処理部である。この画像処理部２０１は、パターンマッチング処理部２０２および寸法測定演算処理部２０３を有している。なお、パターンマッチング処理部２０２および寸法測定演算処理部２０３は、一体に構成することもできる。２０４は、被測定物６０２を搭載するＸＹステージ、２０５は、ＸＹステージ２０４の駆動部を示す。この微小寸法測定装置は、被測定物６０２、例えば、ＬＣＤ装置のガラス基板上に形成された電極パターンを光学顕微鏡６０３で拡大し、ＴＶカメラ６０４の撮像部６０５に投影する。投影された被測定物６０２の表面の空間像は、ＴＶカメラ６０４の撮像部で撮像され、映像信号に変換されて画像処理部２０１のパターンマッチング処理部２０２に供給される。パターンマッチング処理部２０２では、図１で示す動作フローチャートに従って、所望のパターンを検出する。そして、寸法測定演算処理部２０３で、所望のパターンの映像信号を処理し、被測定物６０２の所望部分の寸法を電気的に演算し、ＴＶモニタ６０７に被測定物６０２の画像と寸法測定値を表示する。
【００３７】
次に、図１を用いて本発明の一実施例を詳細に説明する。図１において、まず、ステップ１０１で、測定をスタートする。ステップ１０２では、光学顕微鏡６０３の視野内に被測定物６０２の所定の測定部分を移動する。これについて図５を用いて説明する。図５は、例えば、ＬＣＤ装置の表示部を作成する場合の説明図である。５０１は、ガラス基板であり、このガラス基板５０１は、例えば、１１００ｍｍ×１３００ｍｍの大きさである。このガラス基板５０１には、例えば、表示部（画面）５０２−１、５０２−２、・・・５０２−６の６面のＬＣＤ表示画面が形成されている。なお、図５に示される実施例は、一実施例であり、ガラス基板の大きさ、ＬＣＤの表示画面の大きさにより分割できる画面数が異なることは言うまでもない。そして、Ｐ１、Ｐ２、・・・Ｐ９は、ＬＣＤの表示画面５０２−１、例えば、１５インチの表示画面の測定点を示している。なお、測定点を代表する場合は、測定点Ｐと称することにする。また、本実施例では、測定点は、例えば、９点を示すが、特に９点に限定されるものではない。そして、各測定点Ｐの位置は、前もってパターンマッチング処理部２０２の記憶部（図示せず。）に入力部６０８によりＸ位置、Ｙ位置が書込まれている。他の表示画面５０２−２、５０２−３、・・・５０２−６についても同様である。
【００３８】
従って、ＸＹステージ（試料台）２０４上にガラス基板５０１を載置し、ステップ１０２が動作すると、画像処理部２０１が駆動部２０５を介してＸＹステージ２０４を駆動し、例えば、測定点Ｐ１の画像を顕微鏡６０３の視野内に取込む。図３は、この状態を示している。なお、図３において、図９と同じものには同じ符号が付されている。図３において、３０１は、パターンマッチングサーチエリア（以下、サーチエリアと略称する。）、３０２−１、３０２−２は、測定窓ＬＷ１、ＲＷ１のペアあるいは測定窓ＬＷ２、ＲＷ２のペアを示すための表示を示す。このペア表示については、後述する。
【００３９】
ステップ１０３では、フォーカス調整、ステップ１０４では、自動光量調節を行う。これについては、図８で説明したフローチャートのステップ８０３および８０４と同じであるので、説明は省略する。
【００４０】
ステップ１０５では、サーチエリア内でのパターンマッチングを行う。これについて更に詳細に説明する。サーチエリア内でのパターンマッチングとは、図３に示すサーチエリア３０１内でのパターンマッチングを意味する。ここで、サーチエリア３０１は、例えば、同一のパターンが１つしか入らない大きさに設定される。例えば、基準測定窓ＰＷを用いてパターンマッチングにより所定のパターンを検出する場合、サーチエリア３０１のＸ軸方向の長さをＸＳ、Ｙ軸方向の長さをＹＳとし、電極９０２−１と９０２−２の間および電極９０２−２と９０２−３の間の距離をＴ１、電極９０２−２の幅をＤ１とすると、Ｘ軸方向の長さＸＳは、（２）式で表される範囲に設定される。
【００４１】
Ｔ１＜ＸＳ＜（２Ｔ１＋Ｄ１）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２）
一方、Ｙ軸方向の長さＹＳは、図３のようなパターンでは、特に、制限されるものではないが、パターンマッチングのための演算処理時間等も考慮して適宜定めることができる。例えば、Ｘ軸方向の長さＸＳと同じ長さに設定することもできる。図３では、ＸＳ＝ＹＳに設定されている。なお、上述のＸ軸方向の長さＸＳおよびＹ軸方向の長さＹＳは、上記（２）式に限定されるものではなく、撮像する被測定物のパターンに依存し、適宜、設定されるが、検出すべき同一のパターンが１つしか入らない大きさに設定されることはいうまでもない。
【００４２】
そして、サーチエリア３０１が決定されると、サーチエリア３０１内で基準測定窓ＰＷを用いてパターンマッチングにより所定のパターンを検出する。検出方法は、例えば、サーチエリア３０１の左上の角に、基準測定窓ＰＷの左上の角を一致させ、この位置での基準測定窓ＰＷの輝度分布と、前もって登録されている既知パターンの輝度分布とを比較する。一致しなければ、例えば、基準測定窓ＰＷを一画素分、Ｘ軸方向に移動し、基準測定窓ＰＷの輝度分布と、前もって登録されている既知パターンの輝度分布とを比較する。これを順次、繰返し、サーチエリア３０１内の全エリアについてパターンマッチングを行い、前もって登録されている既知パターンの輝度分布と一致するパターンの位置を検出する。なお、サーチエリア３０１内での、基準測定窓ＰＷの移動は、画素を移動する電子的な画像の切出しで行われ、ＸＹステージを駆動するものではないことは言うまでもない。
【００４３】
ステップ１０６では、目的のパターンを検出したかどうかを判定する。即ち、ステップ１０５でのサーチエリア３０１内のパターンマッチングで、目的のパターンが見つかった場合、ステップ１１１に進み、目的のパターンが見つからなかった場合ステップ１０７に進む。
【００４４】
ステップ１１１では、指定領域のフォーカス調整が行われる。即ち、ステップ１１１では、ステップ８１２と同様に、目的のパターンについて再度、フォーカス用登録窓９０５を用いてフォーカス調整を行い、ステップ１１２に進む。
【００４５】
ステップ１１２では、寸法測定を開始する。寸法測定は、前述の図７で説明した方法により電極９０２の線幅等を測定する。例えば、図３において、ペアの測定窓ＬＷ１、ＲＷ１では、電極９０２−１と電極９０２−２の間の寸法を測定する。また、ペアの測定窓ＬＷ２、ＲＷ２では、電極９０２−４の線幅を測定する。
【００４６】
ステップ１０７では、探索動作をするかどうかを判定する。探索動作をする場合（Ｙｅｓの場合）、ステップ１０８に進む。探索動作をしない場合（Ｎｏの場合）、ステップ１０９に進む。ステップ１０９では、パターンマッチングエラー表示を行う。このパターンマッチングエラー表示により、オペレータは、ステップ１１０の動作を行う。即ち、オペレータは、手動で被測定物の位置を修正し、リトライする。ここでは、オペレータがＴＶモニタを見ながら被測定物の位置を修正し、所望のパターンに位置合わせし、ステップ１１１に進む。
【００４７】
さて、ステップ１０７の探索動作について、図４を用いて詳細に説明する。図４は、図３と同様に被測定物６０２の所定部分を顕微鏡６０３で拡大し、ＴＶカメラ６０４で撮像した画像をＴＶモニタ６０７に表示した測定画面を示している。そして、（ａ）、（ｂ）、・・・（ｉ）は、９個のサーチエリア３０１を示している。即ち、サーチエリア（ａ）は、ａ１、ａ２、ａ３、ａ４で示される範囲を示し、図３のサーチエリア３０１に相当する。サーチエリア（ｂ）は、ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４で示される範囲、サーチエリア（ｃ）は、ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４で示される範囲である。他のサーチエリアも同様であり、サーチエリア（ｉ）は、ｉ１、ｉ２、ｉ３、ｉ４で示される範囲を表している。
【００４８】
そして、まず初めに、サーチエリア（ａ）で、ステップ１０５のサーチエリア（ａ）内で基準測定窓ＰＷを用いてパターンマッチングを行う。このパターンマッチングで目的のパターンが検出されない場合、サーチエリアをサーチエリア（ｂ）に移動し、同様に、サーチエリア（ｂ）内で基準測定窓ＰＷを用いてパターンマッチングを行う。これを順次繰返すことによってサーチエリアがサーチエリア（ｉ）まで移動する。即ち、ステップ１０７では、探索回数≦８回かどうかを判定し、８回以下（Ｙｅｓの場合）であれば、ステップ１０８に進み、上述したサーチエリアを順次移動し、パターンマッチングを行う。８回（Ｎｏの場合）であれば、ステップ１０９に進む。ステップ１０９以降は、前述した通りである。
【００４９】
以上説明したようにサーチエリア（ａ）で、目的のパターンが見つからなかった場合、サーチエリア３０１を（ｂ）に移動し、前記同様にパターンマッチングを行って目的のパターンを探す。見つからなかった場合は、さらに目的のパターンが見つかるまで（ｃ）、（ｄ）、・・・（ｉ）の順でサーチエリア３０１の移動とパターンマッチング動作を繰り返す。この過程で目的のパターンが見つかれば、前記同様、フォーカス用登録窓９０５の画像を用いて、例えば、画像コントラスト方式の自動焦点合わせを行い、図７で説明した場合と同様の方式で、寸法測定を開始する。例えば、図３において、ペアの測定窓ＬＷ１、ＲＷ１では、電極９０２−１と電極９０２−２の間の寸法を測定する。また、ペアの測定窓ＬＷ２、ＲＷ２では、電極９０２−４の線幅を測定する。
【００５０】
ここで、サーチエリア（ａ）〜（ｉ）の位置は、あらかじめ登録されたＸ軸方向のピッチとＹ軸方向のピッチの情報から自動計算することができる。またサーチエリア３０１の移動は、パターンマッチング処理部２０２の画像メモリ上で処理されるため、ＸＹステージの移動を行う必要がない。このように図３で示される測定画面内にサーチエリア３０１を設定することによって同一または類似のパターンを検出する確立を大幅に低減できる。あるいは、皆無にすることができるので、パターンマッチングの検出精度が飛躍的に向上させることができる。また、検査時間を短縮できる特徴がある。また、このように測定画面内にサーチエリア３０１を設定することによって同一または類似のパターンを検出する確立を大幅に低減する、あるいは、皆無にすることができるので、光学顕微鏡６０３の拡大倍率を小さくし、ＴＶカメラから取込む測定画面を大きくすることもできるので、１度の測定できる被測定物６０２の検査範囲を広くすることができる特徴がある。
【００５１】
なお、本実施例では、サーチエリアの移動を８回として説明したが、これに限られるものではなく、検査対象物の大きさ、検査目的あるいは、パターンの形状等に応じて適宜設定することができる。例えば、サーチエリア（ａ）の位置を中心にしてＸ軸、Ｙ軸各々の方向に対し、プラス方向またはマイナス方向にＮ回×Ｍピッチで指定することもできる。また、サーチエリア内にパターン情報がない場合は、そのサーチエリア内でのパターンマッチング動作を行わないで、シフトすることによって検査時間を短縮することもできる。
【００５２】
上記のようにして、例えば、ＬＣＤ表示部の測定点Ｐ１、Ｐ２，・・・Ｐ９全てについて線幅等を測定する。そして、一枚のＬＣＤ表示画面５０２−１が終了すると、これと同様に、図５に示すＣＬＤ表示部５０２−２、５０２−３、・・・５０２−６の全ての測定点Ｐの測定を順次行う。即ち、全５４点の測定点Ｐについて行うことで、線幅測定が完了する。なお、このように大面積で、しかも測定点Ｐが多い場合には、本発明を適用することによって、パターンマッチングの検出精度が飛躍的に向上させることができ、また、検査時間を短縮できる特徴がある。
【００５３】
図１０は、本発明の他の一実施例を説明するための図である。なお、図１０の各部の符号は、図３の符号に対応する。図１０に示す実施例では、図１に示すステップ１０９で、パターンマッチングエラーが発生した場合、パターンマッチングエラー表示することと説明した。本実施例では、パターンマッチングエラー表示として、基準測定窓３０１をカラー表示したり、あるいは、斜線、網掛け表示等することによってオペレータに容易にパターンマッチングエラーを知らせることができる。また、オペレータが遠くに離れている場合等では、ブザー音で知らせるようにすることもできる。
【００５４】
図１１は、更に、本発明の他の一実施例を説明するための図である。ここで、図１１は、例えば、被測定物６０２の所定部分を顕微鏡６０３で拡大し、ＴＶカメラ６０４で撮像した画像をＴＶモニタ６０７に表示した測定画面を示している。図１１において、９０１は、非測定物６０２、例えば、ＬＣＤのガラス基板を示す画像である。１１０１−１、１１０１−２、１１０１−３は、ガラス基板９０１上に形成された電極、１１０２−１、１１０２−２、１１０２−３は、電極１１０１の間の間隙の画像を示している。そして、前記実施例で説明したように、電極幅あるいは電極間の間隔を測定する場合、測定窓ＬＷ、ＲＷを使用することを説明した。
【００５５】
しかしながら、図１１に示すように測定個所が複数ある場合、例えば、測定窓のペアＬＷ１―ＲＷ１、測定窓のペアＬＷ２―ＲＷ２、測定窓のペアＬＷ３―ＲＷ３のように複数ある場合、これらがＴＶモニタ６０７に表示されると、いずれの測定窓がペアの測定窓であるかがオペレータには、区別できない場合が発生する。特に、測定窓のペアＬＷ２―ＲＷ２のように異なる電極間を測定するような場合には、なお更である。従って、測定窓のペアを明確にするために、測定窓のペア同士を結ぶ線分３０２−３、３０２−４、３０２−５を表示する。これによってオペレータは、測定窓のペアを容易に見分けることができる。なお、図３に示す線分３０２−１、３０２−２もこれと同様の趣旨である。なお、測定窓のペアを区別するためには、線分３０２以外に色を変えるとか、網掛けする等の方法も容易に実施できることはいうまでもない。
【００５６】
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は、ここに記載された微小寸法測定方法および測定装置の実施例に限定されるものではなく、上記以外の微小寸法測定方法および測定装置に広く適応することが出来ることは、言うまでも無い。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施例の動作を説明するためのフローチャートを示す。
【図２】本発明の一実施例の概略構成のブロック図を示す。
【図３】本発明の一実施例を説明するためのＴＶモニタ画面を示す。
【図４】本発明の一実施例のサーチエリアの移動を説明するためのＴＶモニタ画面を示す。
【図５】本発明の一実施例の測定点を説明するためのＬＣＤ基板を示す図である。
【図６】従来の微小寸法測定装置の一例の概略構成のブロック図を示す。
【図７】従来の微小寸法測定方法の原理を説明するための図である。
【図８】従来の微小寸法測定方法の動作を説明するためのフローチャートを示す。
【図９】従来の微小寸法測定方法を説明するためのＴＶモニタ画面を示す。
【図１０】本発明の他の一実施例を説明するためのＴＶモニタ画面を示す。
【図１１】本発明の更に他の一実施例を説明するためのＴＶモニタ画面を示す。
【符号の説明】
【００５８】
２０１：制御部、２０２：パターンマッチング処理部、２０３：寸法測定演算処理部、２０４、６０１：試料台、２０５：試料台駆動部、３０１：サーチエリア、３０２：測定窓のペアを示す線分、ＰＷ、９０３、９０４：測定基準窓、ＬＷ、ＲＷ：測定窓、５０１、９０１：ガラス基板、５０２：ＣＬＤ表示部、６０２：被測定物、６０３：光学顕微鏡、６０４：ＴＶカメラ、６０５：撮像部、６０６：寸法測定演算処理装置、６０７：ＴＶモニタ、６０８：入力部、７０１：モニタ画面、７０２：走査線、７０３：配線パターン、９０２、１１０１：電極、９０５：フォーカス用登録窓、１１０２：電極間隙。
【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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