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COMEF 画像処理ソフトウエア


 

                  OEG


半導体産業用
 

 

COMEF 画像処理ソフトウエア 線幅計測 




COMEFは線幅と線間隔を高精度に測定するための特殊機能を備えた画像処理ソフトウェアです。グレー値アルゴリズムを使用し、シリコンウェハ上の導線または構造体の幅および距離をサブピクセル精度で測定することができます。
 
サブピクセルによる精度向上
 
ピクセルとはなにで、測定精度にどう影響するのか?


 
ピクセルとはCCDチップ上の単位受光素子です。ピクセルのサイズは、そのチップの幾何学的解像度を決定します。設計には光学系のスケール(倍率β 'とも呼ばれる)を考慮しなければなりません。
光学イメージングは​​可逆なので、CCDチップを物体面(サンプル面)に投影することもできます。サンプルを拡大10倍でチップ上に画像化する対物レンズは、原理的にチップを1/10縮小してサンプル上に投影します。
このような対物レンズを用いると、チップのピクセルサイズが6μmとすれば、1ピクセルはサンプル上においては0.6μmのサイズを有することになります。
PCモニタ上のドットとピクセルが1:1の関係で表現されているならば、この光学系ではマウスカーソルを0.6μm単位で位置決めできることになります。
これが幾何学的分解能であり、それを用いてモニタ上の測定点を設定することができます。
»幾何学的な«解像度を考えておくことは、解像度に影響を及ぼす他の要因(電気的な信号伝達、光学収差)もあるために重要です。
これらの影響はしかし小さく一般的に数値化するのは難しいものです。
 
一般に、PCモニタ上の測定点のマニュアル設定時に、エッジ位置の検出の理論的限界として次の式が使われます。
 
ΔXm= P /β'(1)
 
ここに、ΔXm=測定点の手動設定(=測定分解能)の不確定性、P = CCDチップ上のピクセル距離、β '=スケール(倍率)です。
 
分解能は測定精度とは一致せず、ある許容度を含むものなので、分解能は達成可能な測定精度から概算される近似値として理解されます。
通常の測定アプリケーションでは測定精度は約5ΔXとなります。したがって上記のケースで約3μmと計算できます。
この近似がCOMEFの標準測定機能にも適用されます。
 
サブピクセルアルゴリズムによる測定精度の向上
誰かが画像処理において一度言及したことがあるのか、確かに»サブピクセル«という用語はよく知られています。
 
サブピクセルとはなにか?
サブピクセル化とは、ΔXmより高い再現性を持つようなエッジ検出を意味します。
 
どのように機能するのか?
PCモニタ上の設定測定点を介して手動でエッジ位置の認識が行われないことが条件の一つです。
エッジ認識は、対象となるスクリーンウィンドウにおけるグレートーン分布に基づいて行われます。したがってこの測定方式は、オブジェクトごとに認識するには適していません。
しかし、例えば半導体応用におけるウェハやマスク上のホッパまたは構造上の回路経路など、線形に伸びたオブジェクトに対しては卓越した完全性を発揮します。
 
右図には、いわゆるグレートーン処理のための従来からあるアプリケーションが示されています。左の画像は、測定フィールドに描かれた赤の右側の灰色のトーン分布を示しています。
これらのアプリケーションを用いる場合は、以下の式が有効です。
 
ΔXG= P /(nG×β')(2)
 
ここにΔXG=グレートーン分布によるエッジ検出の不確定性(=測定分解能)、P = CCDチップ上のピクセル距離、β '=スケール(倍率)、nG =グレートーンの階調数、です。
 
通常、標準デジタル画像における256階調が適用されると、エッジ位置の検出分解能の理論上の限界値はΔXG=6μm/(256×10)=0.00234μmとなります。
これはピクセル単位にすれば1/2560ピクセルということになります。
 
実際にはこの値は普通得られません(実際得られるイメージでは実質256階調とはならず、環境、光学、信号処理の影響があります)。達成可能な階調は、対象物のコントラストによって変化するからです。それは数式からも明らかです。私たちは現実的な値として100階調を仮定しています。そうすると理論的限界分解能は6nmとなります。考えられる全ての誤差を考慮して、実用的には検出精度上限は約100nm =0.1μmが可能です。
 
マニュアル測定の場合においてもグレートーン処理による自動測定においても、COMEFは正確なデジタル画像の測定に理想的なツールです。









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