JPH02311706A - 透明膜表面形状測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［概要］ 基材に設けられた透明膜の表面形状を光切断線法により
測定する透明膜表面形状測定装置に関し、簡単な構成で
透明膜の表面形状を測定できるようにすることを目的と
し、 基材に設けられた透明膜に光を照射して光切断線を形成
する照射光学手段と、該光切断線を撮像する撮像手段と
、撮像された画像を所定方向に走査して該光切断線のう
ち該透明膜の表面に形成された光切断線の帯状像の縁部
一点を求める追跡開始点探索手段と、該一点を追跡開始
点として輪郭線追跡処理により該光切断線像の幅方向一
方側の輪郭線を求める輪郭線追跡手段と、該輪郭線の各
点を始点としこの始点から所定距離内かつ該光切断線像
の幅方向に沿って最大輝度の点を求めることにより該光
切断線を細線化しこの細線を該透明膜の表面形状とする
細線化手段と、を備えて構成する。

［産業上の利用分野１ 本発明は、基材に設けられた透明膜の表面形状を光切断
線法により測定する透明膜表面形状測定装置に関する。

［従来の技術］ 例えばプリント配線板の表面形状については、プリント
配線板に光を照射して光切断線を形成し、この光切断線
を撮像装置で撮像し、その画像を用いて測定することが
できる。しかし、この光切断線法は、従来、反射率の極
めて小さい透明膜の表面形状測定には適用することがで
きなかった。

基材に設けられた透明膜の表面形状については、光切断
線法により基材表面形状を測定し、エリプソメータによ
り透明膜の膜厚を測定し、面測定結果から透明膜の表面
形状を測定することができる。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、基材表面形状測定装置及び複雑な構成のエリプ
ソメータを用い、しかも両側室データを関連付けなけれ
ばならないので、構成が極めて複雑になる。

本発明の目的は、このような問題点に温み、簡単な構成
で透明膜の表面形状を測定することができる透明膜表面
形状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］ 第１図は本発明の原理構成を示す。

図中、３は照射光学手段であり、基材１ａに設けられた
透明膜１ｃ、例えば半導体ウェー八に被着されたレジス
ト膜に光を照射して光切断１２を形成する。

４は撮像装置であり、この光切断線２を撮像する。

５は追跡開始点探索手段であり、この撮像装置２で撮像
された画像を所定方向に走査して、光切断線２のうち透
明膜１ｃの表面に形成された光切断線の帯状像の縁部一
点を求める。

６は輪郭線追跡手段であり、この一点を追跡開始点とし
て、輪郭線追跡処理により光切断線像の幅方向一方何の
輪郭線を求める。

７は細線化手段であり、この輪郭線の各点を始点とし、
この始点から所定距離内かつ該光切断線像の幅方向に沿
って最大輝度の点を求めることにより該光切断線を細線
化し、この細線を透明膜ＩＣの表面形状とする。

［作用］ 透明膜ＩＣの反射率は基材１ａに比し一般に極めて小さ
いので、透明膜ＩＣの表面に形成された光切断線を撮像
すれば、その幅は広くなり、基材ｌａの表面に形成され
た光切断線の像と重なってしまう。

しかし、上記のような画像処理を行なえば、透明膜１ｃ
の表面に形成された光切断線の像から透明膜ＩＣの表面
形状を得ることができる。

本発明は、光切断線の画像を処理して透明膜の表面形状
を測定するので、エリプソメータのような複雑な膜厚測
定装置を用いる必要がなく、構成が極めて簡単になる。

［実施例］ 以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説明する。

第２図は透明膜表面形状測定装置の構成を示す。

試料１０は、走査用のＸ−Ｙステージ１２上に載置され
ている。この試料１０は、基板１０ａの表面に八ｌなど
の配線１０ｂが被着され、さらに透明膜１０ｃが被着さ
れて構成されている。試料１０には、スリット光により
光切断線が形成される。

すなわち、レーザ１４から放射されたレーザ光は、ビー
ムエクスパンダ１６により拡径平行化され、シリンドリ
カルレンズ１８を通ってスリット光となり、入射角θで
試料１０に入射して基板１０ａ、配線１０ｂ及び透明膜
１０ｃの各表面に光切断線を形成する。

これら光切断線は、ｘ−ｙステージ１２の上方に配置さ
れた撮像装置２０により撮像される。撮像装置２０から
出力される映像信号のうち輝度信号は、対数変換回路２
１により低輝度部が拡大された後、Ａ／Ｄ変換器２２で
２値化されてマイクロコンピュータ２４へ供給される。

第２図では、マイクロコンピュータ２４のソフトウェア
構成を機能ブロック２４ａ〜２４ｇで示す。

Ａ／Ｄ変換器２２からの輝度データＳは画像記憶部２４
ａに供給されて光切断線像が形成される。

第３図に示すような試料断面に沿って光切断線が形成さ
れた場合には、第４図に示すような光切断線像が形成さ
れる。ただし、第４図は光切断線像を細線化して示す。

第４図中、細線化光切断線像１１ａ、ｌｌｂ及びｌｌｃ
は、それぞれ第３図に示す基板１０ａ１配線１０ｂ及び
透明膜１０ｃの表面での光切断線の像を後述の如く細線
化したものである。以下において、単に光切断線１１ａ
といった場合には、細線化前の光切断線を指すものとす
る。ｌｌｂ、ＩＩｃについても同様である。

透明膜１０ｃの反射率は一般に、ｌ配線の反射率の１７
１０〜１／１００程度と極めて小さく、光切断線像ｌｉ
ｅを得るには、照射スリット光の強度を大きくするか、
または、高感度の撮像装置２０を用いる必要がある。こ
のようにすると、光切断線像１１ａ、ｌｌｂ及び１１ｃ
の横幅が広くなり、光切断線像１１ａ、ｌｌｂと光切断
線像１１ｃとが重なってしまう。そこで、次のようにし
て細線化光切断線像１１ｃを得る。

撮像装置２０の配置から、例えば第４図に示す如く、光
切断線像１１ｃは光切断線像１１ａ及び１１ｂよりも必
ず画面下方側に位置している。そこで、追跡開始点探索
部２４ｂは、第４図に示す如く、画面左上隅の付近の点
から下方へ走査し、輝度ＳがＳ≧５ｏ（Ｓｏは透明膜１
０ｃ上に形成された光切断線の像の輪郭線を検出するた
めの小さな値）となる画素を探索し、この画素を探索開
始点Ａとする。

次に、輪郭線追跡部２４ｃは、この探索開始点Ａを基に
して、周知の輪郭線追跡処理により光切断線像１１ｃの
第４図上方側の輪郭線を求める。

この追跡処理は、第５〜７図に示す如く、３Ｘ３マトリ
ツクスの各要素を画素に対応させ、マトリックスの中心
要素を現在追跡点（Ｏ印）とし、その回りの８個の画素
の内、１つ前の追跡点（・）を除き、このｅ印から時計
回りに■〜■と探索し、その途中で最初にＳ≧８０とな
った画素を求め、これを次の追跡点とする。この求める
追跡点は、第５図では■であり、その次は第６図の■で
あり、第７図の場合には■である。

次に、戻り部除去部２４ｄにおいて、この輪郭線の内、
次のような戻り部を除去する。例えば第７図において、
各列の追跡点を見ていき、１列中に複数の追跡点がある
場合には、第７図最下方の追跡点のみを選択し、これを
その前列の追跡点と結ぶ。すなわち、第７図中の画素Ｙ
とＺは同一列内の追跡点であるので、下方側の追跡点Ｚ
を選択し、これを１つ前の列の追跡点Ｘと結ぶことによ
り、突出した戻り部を除去する。このような処理により
、第８図に示すような輪郭線Ｃ１が得られる。

次に、帯状化部２４ｅにおいて、他方の輪郭線を推定す
るために、この輪郭線ｃ１を一方の幅方向端部とする帯
状領域を形成する。すなわち、第８図に示す如く、輪郭
線ｃ１を第８′Ｉ！Ｊ下方側に一定画素数だけ平行移動
した疑似輪郭線ｃ２を求める。

次に、細線化部２４「において、この帯状領域を細線化
する。すなわち、第８図において、各列に付き、輪郭線
ｃ１から疑似輪郭ｌＩｃ２までの画素の内、最大輝度の
画素を求める。この最大輝度の画素を連ねた線が第４図
に示す細線化光切断線像１１ｃであり、透明膜１０ｃの
表面形状に対応する。細線化部２４ｆはさらに、第８図
において、各列につき、疑似輪郭Ｊ１１ｃ２より下方の
全画素のうち、最大輝度の画素を求める。この最大輝度
の画素を連ねた線が第４図に示す細線化光切断線像１１
ａ及びｌｌｂであり、基板１０ａ及び配線１０ｂの表面
形状に対応する。これら細線化光切断線像１１ａ、ｌｌ
ｂ及び］、　１　ｃはレコーダ２６に供給され、この際
、測定位置算出部２４ｇは、ｘ−Ｙステージ１２から構
成される装置座標（Ｘ。

Ｙ）を試料１０上の光照射部の位置座標に変換してレコ
ーダ２６に供給する。

細線化部２４ｆによる処理が終了すると、細線化部２４
ｆからステージコントローラ２８へレディ信号が供給さ
れ、ステージコントローラ２８はこれに応答して、ｘ−
Ｙステージ１２をステップ駆動する。

このような処理を繰り返すことにより、透明膜１０Ｃ１
配線１０ｂ及び基板１０ａの表面形状がレコーダ２６に
記録される。

［発明の効果］ 以上説明した如く、本発明に係る透明膜表面形状測定装
置では、光切断線の画像を処理して透明膜の表面形状を
測定する構成であるので、エリプソメータのような複雑
な膜厚測定装置を用いる必要がなく、構成が極めて簡単
になるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成を示すブロック図である。 第２図乃至第８図は本発明の一実施例に係り、第２図は
透明膜表面形状測定装置の構成を示すブロック図、 第３図は試料断面図、 第４図は第３図の試料断面に沿ってスリット光を照射し
たときの撮影画像において、光切断線像を細線化した図
、 第５図及び第６図は輪郭線追跡処理説明図、第７図は輪
郭線追跡処理及び戻り部除去処理の説明図、 第８図は帯状化処理及び細線化処理の説明図である。 図中、 １０ａは基板 １０ｃは透明膜 １２はｘ−Ｙステージ １４はレーザ １６はビームエクスパンダ １８はシリンドリカルレンズ ２０は撮像装置 ２２はＡ／Ｄ変換器 ２４はマイクロコンピュータ ２４ａは画像記憶部 ２４ｂは追跡開始点探索部 ２４ｃは輪郭線追跡部 ２４ａは帯状化部 ２４ｆは細線化部 第１図 島 ＋Ｐ八 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 基材（１ａ）に設けられた透明膜（１ｃ）に光を照射し
   て光切断線（２）を形成する照射光学手段（３）と、該
   光切断線を撮像する撮像手段（４）と、 撮像された画像を所定方向に走査して、該光切断線のう
   ち該透明膜の表面に形成された光切断線の帯状像の縁部
   一点を求める追跡開始点探索手段（５）と、 該一点を追跡開始点として、輪郭線追跡処理により該光
   切断線像の幅方向一方側の輪郭線を求める輪郭線追跡手
   段（６）と、 該輪郭線の各点を始点とし、この始点から所定距離内か
   つ該光切断線像の幅方向に沿って最大輝度の点を求める
   ことにより該光切断線を細線化し、この細線を該透明膜
   の表面形状とする細線化手段（７）と、 を有することを特徴とする透明膜表面形状測定装置。