JP2546533B2 - 膜厚測定装置 - Google Patents

膜厚測定装置

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JP2546533B2 JP6082916A JP8291694A JP2546533B2 JP 2546533 B2 JP2546533 B2 JP 2546533B2 JP 6082916 A JP6082916 A JP 6082916A JP 8291694 A JP8291694 A JP 8291694A JP 2546533 B2 JP2546533 B2 JP 2546533B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は膜厚測定装置に関し、特
に測定対象の試料からの反射光を検出し試料の膜厚を測
定する膜厚測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の膜厚測定装置は、例えば、特開昭
61−117404号公報に開示されている。この膜厚
測定装置は、図4に示すように、ステージ51に載せた
被測定試料50を照射する光源52と、被測定試料50
を撮影し被測定試料50からの反射光を検出するカメラ
53と、カメラ53から入力した画像情報を保存する画
像記憶部54と、入力した画像情報から波長分析を行う
波長分析部55と、分析したデータを解析して被測定試
料50の膜厚を求める膜厚解析部56とから構成され
る。そして、膜厚解析部56は、予め波長分析データと
膜厚との関係を示す基準データを備えており、波長分析
部55から得た波長分析データを基に基準データを検索
し、被測定試料50の膜厚を求める。
【0003】また、別の従来例としては、特開平2−9
0008号公報に開示されている。これは、基板上に塗
布されたレジスト膜の厚さを測定するものであって、基
板を加熱し、その際に基板上のレジスト膜表面から放射
される赤外線エネルギー強度を測定し、予め求めておい
た赤外線エネルギー強度とレジスト膜厚との関係からレ
ジストの膜厚を求めるものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した前者の例で
は、試料表面状態をカメラを用いて入力する機構を有
し、入力画像を波長解析して求められた波長分布に基づ
いて、あらかじめ保存した波長分布と膜厚との相関関係
のデータを検索し膜厚を求める方式であるために、多量
の基準データを必要とし、試料の膜厚を求めるために時
間がかかるという欠点がある。
【0005】また、後者の例では、試料に物理的な処理
を施し、その処理によって発生する影響を基に膜厚を測
定する原理を利用しているため、測定時に試料の変質が
生じる場合があり、すべての試料に対して適用できない
という欠点がある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の膜厚測定装置
は、被測定試料を載置し移動自在なステージと、前記被
測定試料および前記ステージ上に光を照射する光源と前
記被測定試料を撮影し前記被測定試料の表面からの反射
光を検出するカメラとを有する実体顕微鏡と、前記ステ
ージに載置し背景画像の輝度較正を行うための基準白色
板と、入力画像の濃淡が適正な範囲になるように前記カ
メラの露出を制御するカメラ露出制御回路と、前記カメ
ラが撮影した前記被測定試料の表面状態を画像情報とし
て記憶する画像記憶部と、前記画像記憶部に記憶した前
記画像情報から前記被測定試料の画像の濃淡値を求める
ための画像処理を行う画像処理部と、前記実体顕微鏡に
おける前記被測定試料の視野および位置関係を検出する
ステージ位置検出部と、前記画像処理部による画像処理
結果と予め求めた平均濃淡値および膜厚の相関を示す基
準データとから前記被測定試料の膜厚を求める膜厚解析
とを備えている。
【0007】また、前記画像記憶部が、前記ステージに
前記被測定試料を載置した状態の画像情報を記憶する原
画像記憶部と、前記ステージに載置した前記基準白色板
の画像情報を記憶する背景記憶部と、補正された画像情
報を記憶する補正画像記憶部とから成り;前記画像処理
部が、前記原画像記憶部および背景記憶部からそれぞれ
画像情報を入力し背景画像から原画像に含まれる照明む
らを補正する照明むら補正部と、前記背景画像の平均輝
度から原画像の輝度を正規化する背景輝度補正部と、前
記補正画像記憶部に記憶された補正済み画像情報から前
記被測定試料の範囲を切り出す背景識別部と、この背景
識別部から切り出された範囲における前記被測定試料の
濃淡の平均値を求める平均濃淡値計算部とから成っても
よい。
【0008】さらに、前記背景記憶部に記憶された画像
のうち、濃淡が最小もしくは最大値をとる画素数が基準
の数以上になる場合、前記カメラ露出制御回路は、前記
カメラの露出を最小もしくは最大値をとる画素の数を基
準値まで減少させるように露出を制御し、再度撮影する
ようにしてもよい。
【0009】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して詳細に
説明する。図1は、本発明の膜厚測定装置の一実施例を
示す構成図であり図3は、膜厚解析に用いる基準データ
の構成例を示す図である。
【0010】本発明の膜厚測定装置は、図1に示すよう
に、被測定試料10を載せ移動自在なステージ11と、
ステージ11と蝶番15を介して接続されステージ11
上に載せもしくは取り外しの可能な基準白色板14と、
被測定試料10およびステージ11に光を照射する光源
12と被測定試料10を撮影し被測定試料10の表面か
らの反射光を検出するカメラ13とを含む実体顕微鏡1
と、カメラ13が撮影した被測定試料10の表面状態を
画像情報として記憶する画像記憶部2と、画像記憶部2
に保存した画像情報を処理する画像処理部3と、画像処
理部3における画像処理結果を基に被測定試料10の膜
厚を解析する膜厚解析部4と、入力画像の濃淡が適正な
範囲になるようにカメラ13の露出を制御するカメラ露
出制御回路5と、実体顕微鏡1における被測定試料10
の視野および位置関係を検出するステージ位置検出部6
とから構成される。また、膜厚解析部4は、予め実験等
により求めた平均濃淡値および膜厚の相関を示す基準デ
ータ41を備えている。
【0011】図2は、図1の画像記憶装置2および画像
処理装置3の詳細を示す構成図である。図2を参照する
と、図1に示す画像記憶部2は、ステージ11に被測定
試料10を載せ、基準白色板14を取り外した状態の画
像情報を記録する原画像記憶部21と、ステージ11上
に基準白色板14を載せた状態の画像情報を記録する背
景記憶部22と、補正済みの画像情報を記憶する補正画
像記憶部23とから構成される。
【0012】また、画像処理部3は、画像記憶部2の原
画像記憶部21,背景記憶部22からのデータを入力し
背景画像のデータから原画像に含まれる照明むらを補正
する照明むら補正部31と、背景画像の平均輝度から原
画像の輝度を正規化する背景輝度補正部32と、補正さ
れた画像から被測定試料の範囲を切り出すための背景識
別部33と、切り出された範囲における濃淡の平均値を
計算する平均濃淡値計算部34とから構成される。
【0013】次に、上述のように構成された本実施例の
動作について説明する。まず、ステージ11上に基準白
色板14を載せた状態で、背景記憶部22にカメラ13
から写し出された画像情報を入力する。このとき、背景
記憶部22に記憶された画像のうち、濃淡が最小もしく
は最大値をとる画素数が基準の数以上になった場合、カ
メラ露出制御回路5はカメラ13の露出を制御し、最小
もしくは最大値をとる画素の数を基準値まで減少させ
る。その後、再度カメラ13により撮影を行い、背景記
憶部22に画像情報を再入力する。これにより背景画像
の輝度の較正を行う。続いて、ステージ11から基準白
色板14を取り外して被測定試料10を載せ、原画像記
憶部21にカメラ13から写し出された画像情報を入力
する。
【0014】照明むら補正部31は、原画像記憶部21
および背景記憶部22の記憶内容を入力し、これらの差
分を計算することにより入力画像の照明むらを補正す
る。さらに、背景輝度補正部32は、この差分画像と背
景記憶部22に記憶した背景画像との比率をとることに
より原画像の輝度を正規化する。このようにして補正さ
れた画像は補正画像記憶部23へ出力され記憶される。
【0015】背景識別部33は、補正画像記憶部23か
ら平均濃淡値を求めるための処理範囲を指定する。平均
濃淡値計算部34は、処理範囲の画像を入力し濃淡の平
均値を計算し、それを平均濃淡値データとして膜厚解析
部4へ出力する。ステージ位置検出部6は、ステージ1
1の基準位置からのずれ量を検出しステージの位置情報
として出力する。膜厚解析部4は、画像処理部3からの
平均濃淡値データとステージ位置検出部6からのステー
ジ11の位置情報を入力するとともに、予め備えている
基準データ41から相当する基準データを検索する。
【0016】図3は、膜厚解析に用いる基準データの構
成の一例を示す図である。図3を参照すると、基準デー
タは、平均濃淡aとその状態における膜厚dとから構成
される。これにより、膜厚dは、試料の表面の濃淡によ
って、(1)式に示すように一意的に求められる。
【0017】d=f(a) …………(1) ここで、関数fは試料および試料の膜の材質により決定
される関数である。これにより、膜厚解析部4は、平均
濃淡値データおよび基準データから試料の膜厚を求める
ことができる。最後に、膜厚解析部4は、このようにし
て求めた膜厚データとステージ位置との関係をグラフや
表などの公知の表示手段により出力する。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように本発明の膜厚測定装
置によれば、被測定試料の膜厚を解析するための基準デ
ータとして、被測定試料からの反射光の濃淡値を用いる
ことにより、基準データの構造が単純になるため、検索
や解析が高速かつ容易になり、被測定試料の変質が生じ
ない膜厚測定装置を提供できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図2】図1の画像記憶部2および画像処理部3の詳細
を示す構成図である。
【図3】図1の基準データ41の構成例を示す図であ
る。
【図4】従来例を示す構成図である。
【符号の説明】
1 実体顕微鏡 2,54 画像記憶部 3 画像処理部 4,56 膜厚解析部 5 カメラ露出制御回路 6 ステージ位置検出部 10,50 被測定試料 11,51 ステージ 12,52 光源 13,53 カメラ 14 基準白色板 15 蝶番 21 原画像記憶部 22 背景記憶部 23 補正画像記憶部 31 照明むら補正部 32 背景輝度補正部 33 背景識別部 34 平均濃淡値計算部 41 基準データ 55 波長分析部

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被測定試料を載置し移動自在なステージ
    と、前記被測定試料および前記ステージ上に光を照射す
    る光源と前記被測定試料を撮影し前記被測定試料の表面
    からの反射光を検出するカメラとを有する実体顕微鏡
    と、前記ステージに載置し背景画像の輝度較正を行うた
    めの基準白色板と、入力画像の濃淡が適正な範囲になる
    ように前記カメラの露出を制御するカメラ露出制御回路
    と、前記カメラが撮影した前記被測定試料の表面状態を
    画像情報として記憶する画像記憶部と、前記画像記憶部
    に記憶した前記画像情報から前記被測定試料の画像の濃
    淡値を求めるための画像処理を行う画像処理部と、前記
    実体顕微鏡における前記被測定試料の視野および位置関
    係を検出するステージ位置検出部と、前記画像処理部に
    よる画像処理結果と予め求めた平均濃淡値および膜厚の
    相関を示す基準データとから前記被測定試料の膜厚を求
    める膜厚解析部とを備えることを特徴とする膜厚測定装
    置。
  2. 【請求項2】 前記画像記憶部が、前記ステージに前記
    被測定試料を載置した状態の画像情報を記憶する原画像
    記憶部と、前記ステージに載置した前記基準白色板の画
    像情報を記憶する背景記憶部と、補正された画像情報を
    記憶する補正画像記憶部とから成り;前記画像処理部
    が、前記原画像記憶部および背景記憶部からそれぞれ画
    像情報を入力し背景画像から原画像に含まれる照明むら
    を補正する照明むら補正部と、前記背景画像の平均輝度
    から原画像の輝度を正規化する背景輝度補正部と、前記
    補正画像記憶部に記憶された補正済み画像情報から前記
    被測定試料の範囲を切り出す背景識別部と、この背景識
    別部から切り出された範囲における前記被測定試料の濃
    淡の平均値を求める平均濃淡値計算部とから成る;こと
    を特徴とする請求項1記載の膜厚測定装置。
  3. 【請求項3】 前記背景記憶部に記憶された画像のう
    ち、濃淡が最小もしくは最大値をとる画素数が基準の数
    以上になる場合、前記カメラ露出制御回路は、前記カメ
    ラの露出を最小もしくは最大値をとる画素の数を基準値
    まで減少させるように露出を制御し、再度撮影するよう
    にしたことを特徴とする請求項2項記載の膜厚測定装
    置。
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