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公開番号2025092445
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-19
出願番号2024206067
出願日2024-11-27
発明の名称高さマップを組み合わせる方法及び高さマップを組み合わせるための表面形状測定装置
出願人株式会社ミツトヨ
代理人弁理士法人創光国際特許事務所
主分類G01B 21/20 20060101AFI20250612BHJP(測定;試験)
要約【課題】高さマップを組み合わせる方法及び及び高さマップを組み合わせるための表面形状測定装置を提供する。
【解決手段】第1および第2の高さマップを表面形状測定装置のセンサで測定するステップ101と、第1および第2の高さマップの第1の重複領域を決定するステップ102と、第1の高さマップと第2の高さマップとの間の第1の類似性を決定するステップ103と、第1の高さマップおよび第2の高さマップの第2の重複領域を決定するステップ104と、第1の高さマップと第2の高さマップとの間の第2の類似性を決定するステップ105と、第1および第2の類似性を比較するステップ106と、第1および第2の高さマップを組み合わせるステップ107と、試料表面の合成高さマップを出力するステップ108とを含む。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
試料の試料表面の第１の高さマップおよび第２の高さマップを表面形状測定装置で測定し、前記第１および前記第２の高さマップを組み合わせて合成高さマップにする方法であって、当該方法は、
前記第１および前記第２の高さマップを表面形状測定装置のセンサで測定するステップであって、前記センサは、前記第１および前記第２の高さマップが、前記センサの部分的に重複する視野内で測定されるように、前記試料表面に対して移動させられるステップと、
前記試料表面の合成高さマップを生成するために、前記第１および前記第２の高さマップを組み合わせるステップと、
を含み、
前記第１および第２の高さマップを組み合わせるステップは、
前記第１および前記第２の高さマップを部分的に重複させることによって、前記第１および前記第２の高さマップの第１の重複領域を決定するステップであって、前記第１の重複領域では、前記第１および前記第２の高さマップが重複するステップと、
類似性尺度を使用して前記第１の重複領域における前記第１および前記第２の高さマップとの間の類似性を決定することによって、前記第１および前記第２の高さマップとの間の第１の類似性を決定するステップと、
前記第１および前記第２の高さマップを、前記第１の重複領域と比較して互いに対してシフトさせることによって、前記第１および第２の高さマップの第２の重複領域を決定するステップと、
前記第２の重複領域における前記第１および第２の高さマップの高さとの間の類似性を、前記類似性尺度を使用して決定することによって、前記第１および第２の高さマップとの間の第２の類似性を決定するステップと、
前記第１の重複領域及び前記第２の重複領域のそれぞれの表面積に基づいて、前記第１および前記第２の類似性を正規化することによって、前記第１の類似性および第２の類似性を比較するステップと、
第１の類似性尺度および第２の類似性尺度の比較に基づいて、前記第１の重複領域及び前記第２の重複領域のうちの１つにおいて、前記第１および第２の高さマップをスティッチすることによって前記第１および第２の高さマップを組み合わせるステップと、を含むことを特徴とする、
方法。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記方法は、
前記第１および前記第２の高さマップの複数の重複領域を、前記第１および前記第２の高さマップを互いに対して続いてシフトすることによって決定するステップと、
前記第１および前記第２の高さマップのそれぞれのシフト後に、前記類似性尺度を使用することによって、それぞれの重複領域における前記第１および前記第２の高さマップの高さ間の類似性を決定することによって、前記第１および前記第２の高さマップ間の類似性を決定するステップと、
重複領域のそれぞれの表面積に基づいて類似性を正規化することによって複数の類似性を比較するステップと、
複数の類似性の比較に基づいて、１つの重複領域において前記第１および前記第２の高さマップをスティッチすることによって、前記第１および前記第２の高さマップを組み合わせるステップと、をさらに含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記センサは、複数の画素を備え、前記第１および前記第２の高さマップは、前記センサの一画素だけ互いに対してシフトされる、
請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記類似性尺度は、それぞれの重複領域における前記第１および前記第２の高さマップの高さの間の相関に基づくものであり、前記第１および前記第２の高さマップは、前記相関に基づいて組み合わせられる、
請求項１又は２に記載の方法。
【請求項５】
前記相関は、ゼロ正規化相互相関関数：
JPEG
2025092445000003.jpg
15
170
に基づいて決定され、
式中、Nは第１の重複領域及び第２の重複領域のそれぞれの表面積であり、sVは前記第１の高さマップのそれぞれの重複領域における高さの標準偏差であり、sWは前記第２の高さマップのそれぞれの重複領域における高さの標準偏差であり、Viは前記第１の高さマップのそれぞれの重複領域における高さであり、Wiは前記第２の高さマップのそれぞれの重複領域における高さであり、meanVは、前記第１の高さマップのそれぞれの重複領域における平均高さであり、meanWは、前記第２の高さマップのそれぞれの重複領域における平均高さである、
請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記方法は、
２つの高さマップの特徴を鮮明な特徴と滑らかな特徴とに分類するステップと、
重み付き類似性尺度を使用することによって、重複領域の各々に対する類似性を決定するステップと、をさらに含み、
前記重みは、特徴を鮮明な特徴と滑らかな特徴とに分類することに基づくものである、
請求項１又は２に記載の方法。
【請求項７】
前記鮮明な特徴は、前記滑らかな特徴よりも大きな重みを有する、
請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記特徴は、その勾配に基づいて分類され、および/または、前記重みは勾配に基づくものである、
請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記方法は、
前記第１の高さマップおよび/または前記第２の高さマップにおける１つ以上の平坦領域を決定するステップと、
前記１つ以上の平坦領域の高さ値の変化を提供することによって修正された前記第１および前記第２の高さマップを決定するステップと、
前記類似性尺度を使用して、前記第１の重複領域内の前記第１および前記第２の高さマップの間の類似性を決定するステップと、をさらに含む、
請求項１又は２に記載の方法。
【請求項１０】
前記１つ以上の平坦領域は、高さマップにおける特徴の分類に基づいて決定される、
請求項９に記載の方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【発明の概要】
【０００１】
本発明は、表面形状測定装置を用いて試料表面の第１の高さマップ及び第２の高さマップを測定し、第１及び第２の高さマップを組み合わせて合成高さマップにする方法に関する。本発明は、第１の高さマップおよび第２の高さマップを測定し、第１および第２の高さマップを組み合わせて合成高さマップにするように構成された表面形状測定装置にさらに関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【０００２】
合成高さマップを取得する既知の方法は、第１及び第２の高さマップを測定することと、テンプレートとしても知られる、高さマップの少なくとも１つの表面下部（subsurface）を選択することを含み、該少なくとも１つの表面下部は、次いで、２つの表面下部の間の類似性を決定するために、高さマップの他方の表面下部を移動させられる。一般に、表面下部は、例えばＵＳ８４４７５６１Ｂ２などにおいて、２つの表面下部を相関させるために使用され得る認識可能な特徴の存在に基づいて選択され得る。言い換えれば、既知の方法は、高さマップの認識可能な特徴を決定し、これらの特徴をそれらの間でマッチングすることに依存する。
【０００３】
既知の方法は、本発明が緩和しようとするいくつかの問題を有する。特に、１つ以上のテンプレートは、高さマップがテンプレートの領域内で重複するように選択されなければならない。例えば高さマップ上の類似の特徴の存在に起因する高さマップの不正確な組み合わせを防止するために、複数のテンプレートが試験されなければならない場合がある。
【０００４】
本発明の第１の態様は、上記の問題を克服することを目的とする。本発明はまた、重複領域を決定し、それによって高さマップをスティッチすることによって合成高さマップを得るための代替方法を提供することを目的としている。
【０００５】
本発明の第１の態様の目的は、請求項１に記載の方法によって達成される。
【０００６】
本発明は、試料の試料表面の第１の高さマップ及び第２の高さマップを表面形状測定装置、例えば光学表面形状測定装置で測定し、第１及び第２の高さマップを組み合わせて合成高さマップにする方法に関する。表面形状測定装置は、試料表面の合成高さマップを得るために組み合わせる必要があり得る２つ以上の高さマップを得るために試料表面の複数の視野を測定することを可能にする任意の好適な表面形状測定装置であり得る。第１および第２の高さマップは、試料表面の複数の高さマップのうちの２つの高さマップであってもよい。例えば、取得された合成高さマップは、より大きい合成高さマップを取得するために、第３の高さマップとさらに組み合わせられてもよい。
【０００７】
本方法は、表面形状測定装置のセンサを用いて第１および第２の高さマップを測定するステップを含む。センサは、光学センサであってもよいが、任意の好適な種類のセンサが使用されてもよい。センサは、センサの視野内の試料表面の高さに関連する画素データを取得するための複数の画素を備え得る。センサは、例えば、センサの目標（objective）に対して試料表面を保持するためのホルダを移動させることによって、試料表面に対して移動され、その結果、第１および第２の高さマップは、センサの部分的に重複する視野において測定される。その結果、第１の高さマップおよび第２の高さマップは、同じ高さ情報を含む領域を含み、その領域に沿って第１の高さマップおよび第２の高さマップをスティッチして、試料表面の一部の合成高さマップを得ることができる。
【０００８】
本方法はさらに、試料表面の合成高さマップを生成するために、第１および第２の高さマップを組み合わせるステップを含む。高さマップを組み合わせるステップは、第１の高さマップと第２の高さマップとを部分的に重複させることによって、第１の高さマップと第２の高さマップとの第１の重複領域を決定するステップを含み、第１の重複領域において、第１の高さマップと第２の高さマップとが重複する。既知の方法とは対照的に、高さマップのテンプレートが選択され、次いで、テンプレートは、高さマップの他方のテンプレート上に移動される。本発明の方法は、第１および第２の高さマップの両方を直接取得し、それらを部分的に重ね合わせて第１の重複領域を画定することを含む。既知の方法におけるテンプレートは、測定された高さマップの一部分に対応する。
【０００９】
第１の重複領域における第１の高さマップと第２の高さマップとの間の、例えば相関又は絶対差の合計に基づく第１の類似性は、類似性尺度を使用して重複領域における第１の高さマップと第２の高さマップとの間の類似性、例えば相関を決定することによって決定される。したがって、第１の高さマップと第２の高さマップとを重複させた後、類似性尺度に基づいて類似性が第１の重複領域に割り当てられ、この類似性は、重複領域における第１の高さマップと第２の高さマップとの間の類似性の値を提供する。例えば、第１の類似性値は、第１の重複領域における第１の高さマップの高さ値と第２の高さマップの高さ値との間の差の二乗の和に基づき得る。
【００１０】
第１の類似性を決定した後、第１および第２の高さマップの第２の重複領域は、第１の重複領域と比較して、第１および第２の高さマップを相互に対してシフトさせることによって決定される。例えば、第１の高さマップは、第２の高さマップに対してx方向に画素距離だけシフトされ得る。したがって、高さマップのテンプレートを移動させるのではなく、完全な高さマップが互いに対してシフトされ、これは、正しい重複領域を決定するために利用可能な情報の量を増加させ、テンプレートを互いに対して選択および移動させることを必要としない。第１および第２の重複領域は、概して、高さマップの相対移動により、異なる表面積を有してもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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