CN100526795C - 显微镜摄像装置及尺寸测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在具有多个摄像头的显微镜摄像装置及尺寸测量装置中、在任一个变为异常时能够通过其他摄像头覆盖的系统。提供一种显微镜摄像装置及尺寸测量装置，对于多个摄像装置分别设有退避区域，并且各个摄像头具有能够移动到被测量对象物的测量点的位置的行程，在摄像头为故障或非工作状态的情况下，能够通过其余的摄像头覆盖。

Description

显微镜摄像装置及尺寸测量装置

技术领域

本发明涉及通过显微镜摄像装置将形成于基板上的图案的尺寸放大来测量尺寸的尺寸测量装置，特别涉及多个摄像头的运用系统。

背景技术

尺寸测量装置是通过显微镜将对形成在照相机基板上的图案等的被摄体照射照明光而得到的图案图像放大、对通过CCD照相机等的摄像装置将该图像摄像而得到的图案图像进行图像处理、自动测量尺寸的装置。

在对被摄体照射照明光的情况下，有从显微镜通过同轴反射照射并处理由其反射光得到的图像的反射照明方式、和从试料的背侧对显微镜照射并处理由其透过光得到的图像的透过照明方式。

在LCD(Liquid Crystal Device)基板那样的接近于透明的基板(以下称作玻璃基板)的尺寸测量中，具备两个照明机构，根据对象图案而分开使用。

以往，玻璃基板的图案尺寸测量一般是通过图3所示的结构实现的。图3是用来说明以往的尺寸测量装置的框图，是从上观察尺寸测量装置的图。此外，图4是用来说明图3的结构的尺寸测量装置的控制的方法的控制框图。

在图3和图4中，作为玻璃基板的被测量对象物86固定在Y方向移动载物台87上，在载物台驱动控制装置88的作用下向Y方向(箭头98)移动。

另一方面，具备摄像装置及照明装置的显微镜测头(head)81设置在上下移动载物台83上，用于在图像处理装置89的作用下对准显微镜图像的焦点的自动对焦控制。

此外，图像处理装置89控制显微镜测头81，进行显微镜测头81的照明调节、透镜倍率选择、自动对焦控制、摄像、以及图像处理的尺寸测量。

上下移动载物台83设置在用来移动显微镜测头81的X方向移动载物台82上，X方向移动载物台82通过在载物台驱动控制装置88的控制下使上下移动载物台83沿X方向移动而使显微镜测头81向X方向(箭头99)移动。

在显微镜测头81的下部配置有透过照明装置84，在载物台驱动控制装置88的作用下与显微镜测头81同步地沿X方向移动。

载物台驱动控制装置88由用来驱动Y方向移动载物台87和X方向移动载物台82的驱动电路部、以及进行载物台的移动控制和位置坐标管理的载物台控制部构成，进行各载物台(Y方向移动载物台87及X方向移动载物台82)的向从载物台控制装置90指示的位置坐标的定位。

在各载物台的移动范围端设置有用来防止机械冲突的限位传感器(未图示)，载物台驱动控制装置88如果检测到其信号，则将该载物台紧急停止。

在X方向移动载物台82、显微镜测头上下移动载物台83、透过照明装置X方向移动载物台85、以及Y方向移动载物台87的作用下，显微镜测头81能够移动到被测量对象物86上的任意的位置，在显微镜测头81移动到任意的位置后，通过图像处理装置89进行尺寸测量(参照特许文献1)。

【特许文献1】特开2002—228411号公报

LCD用基板等玻璃基板在近年来大型化不断发展，随之在1片玻璃基板上测量的点数增多。

另一方面，虽然进行了每1个点的测量所需要的时间的改善，但是由于赶不上基板的大型化的扩展速度，所以为了完成需要的测量处理，在1个生产线中需要比目前增加尺寸测量装置载物台数。

如果增加了尺寸测量装置的载物台数，则有投资金额大幅上升的问题。为了防止这样的投资金额的增大，在不增加尺寸测量装置的载物台数的情况下大幅缩短玻璃基板的尺寸测量工序中的生产节拍时间成为较大的课题。

为了解决上述的课题，设置多个显微镜测头而同时用多个显微镜测量不同的位置的图案的方法已经实用化。

这种方法是将被测量对象区域分割为多个，使一个显微镜测头负责分割后的一个区域，同时通过多个显微镜测量不同位置的图案。在此情况下，由于需要多个显微镜测头、显微镜的动作载物台以及图像处理装置，所以有故障的可能性增大、装置的工作效率下降以及生产线的稳定性下降的问题。

即，如果装置的一部分、例如显微镜测头或显微镜的动作载物台的一部分或图像处理装置故障，则不能进行故障的系统所负责的分割的被测量对象区域的测量，所以有不能进行被测量对象整个区域的测量的问题。此外，还有因一部分的故障而产生装置报警、装置系统整体不动作的问题。此外，有为了建立故障的复原处理机制而发生备用部件的配备或维护机制维持费等庞大的费用的问题。

另一方面，在没有建立故障的复原处理机制的情况下，不能长时间运行装置，所以即使实现了生产节拍时间的大幅缩短，也需要准备后备装置，有不能实现由减少尺寸测量装置载物台数带来的投资金额降低的问题。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题，采用为了实现生产节拍时间的缩短而设置多个显微镜测头、同时通过多个显微镜测量不同位置的图案的方法，并且充实故障时的装置后备功能，解决故障带来的装置工作效率下降或生产线的稳定性下降的问题。

为了达到上述目的，本发明的尺寸测量装置为了充实采用设置多个显微镜测头、同时通过多个显微镜测量不同位置的图案的方法的测量方式、和故障时的装置后备功能，解决故障带来的装置的工作率下降及生产线的稳定性下降的问题，进行了如下的构造及控制，使多个显微镜测头及透过照明装置分别具有能够在玻璃基板上的被测量区域上以直线状移动的行程，即使在至少1个显微镜测头故障或非工作等的异常状态下，也使故障或非工作状态的显微镜测头移动到退避位置，使其他显微镜测头在被测量对象物的被测量区域的全部区域中移动而能够进行测量处理。

进而，通过传感器检测至少1个显微镜测头处于退避位置的状态，进行如下的软件控制：在传感器检测到上述状态的期间，使该显微镜测头处于非工作状态，即使将该显微镜测头、关联动作轴、或者关联图像处理装置的任一个或全部的电源切断，也能够通过剩余的显微镜测头进行测量。

此外，在多个显微镜测头及透过照明装置的X方向动作轴上，分别设置有在机械地冲突之前检测的限位传感器，总是监视该信号，并且总是监视多个显微镜测头间及多个透过照明装置间的X方向的坐标的差量，通过软件控制以使得在该差量为预定值以内时减速停止，防止机械冲突，实现故障率降低。

即，有关本发明的技术方案1的显微镜摄像装置具备：第1载物台，能够与在被测量对象物上具有多个测量点的平面区域上的相互交叉的第1方向与第2方向中的第1方向平行地移动；N个摄像头，被设置在上述第1载物台上，能够在上述第1载物台上与上述第2方向平行地分别独立地移动，对上述被测量对象物摄像，在上述平面区域上分割后的N个区域内的测量点分别移动，N为2以上的整数；上下移动载物台，使该摄像头分别独立地上下移动；异常检测机构，对于上述N个摄像头分别检测异常；以及控制机构；上述控制机构进行控制，以便在上述异常检测机构检测到异常的情况下，使异常的摄像头从上述被测量对象物的平面区域退避到退避区域，通过上述异常检测机构没有检测到异常的摄像头而能够在上述被测量对象物的整个平面区域移动。

此外，优选的是，有关本发明的技术方案2的显微镜摄像装置还具备：N个透过照明装置，与上述N个摄像头分别对应；以及透过照明移动载物台，将上述透过照明装置同步移动到上述N个摄像头的上述平面区域上的位置，上述控制机构，在上述异常检测机构检测到摄像头的异常的情况下，使对应的透过照明装置从上述被测量对象物的平面区域退避到退避区域。

此外，优选的是，有关本发明的技术方案3的显微镜摄像装置还具备：N个透过照明装置，与上述N个摄像头分别对应；以及透过照明移动载物台，将上述透过照明装置同步移动到上述N个摄像头的上述平面区域上的位置，上述异常检测机构还检测上述N个透过照明装置的异常，上述控制机构进行控制，以便在检测到上述N个透过照明装置的任一个的异常的情况下，使该透过照明装置与对应的摄像头一起退避到上述退避区域，通过与上述异常检测机构没有检测到异常的透过照明装置对应的摄像头而能够在上述被测量对象物的整个平面区域移动。

此外，本发明的尺寸测量装置具备：技术方案1所述的显微镜摄像装置；以及N个图像处理部，与上述N个摄像头对应，根据从上述N个摄像头输出的图像信号进行上述被测量对象物的多个测量点的测量，上述异常检测机构还检测上述N个图像处理部的异常，上述控制机构，在上述异常检测机构检测到上述N个图像处理部的任一个的异常的情况下，使与检测到上述异常的图像处理部对应的摄像头退避到上述退避区域。

此外，本发明的尺寸测量装置具备：技术方案2或3所述的显微镜摄像装置；以及N个图像处理部，与上述N个摄像头对应，根据从上述N个摄像头输出的图像信号进行上述被测量对象物的多个测量点的测量，上述异常检测机构还检测上述N个图像处理部的异常，上述控制机构，在上述异常检测机构检测到上述N个图像处理部的任一个的异常的情况下，使与检测到上述异常的图像处理部对应的摄像头和透过照明装置退避到上述退避区域。

发明的效果：

根据本发明，能够在1载物台装置中使用多个显微镜同时测量，能够实现生产节拍时间的大幅缩短。

此外，通过使多个显微镜动作轴与照明动作轴具有有退避区域的富余的动作行程，并进行适当的软件控制，充实了故障时的装置后备功能，能够防止故障带来的装置的工作率的下降及生产线稳定性下降的问题，可靠性增加。

进而，在玻璃基板上存在多个相同的图案的情况下，通过多个头测量，在只有1个图案的情况下，仅驱动1个头进行测量，能够具备切换是通过多个头动作还是通过1个头动作的功能。因此，能够根据基板的种类、产品的种类、或者测量的种类而进行各种测量，所以在1载物台装置中能够进行多种使用方法。

附图说明

图1是用来说明本发明的一实施例的尺寸测量装置的框图。

图2是用来说明本发明的一实施例的尺寸测量装置的控制的方法的控制框图。

图3是用来说明以往的尺寸测量装置的框图。

图4是用来说明以往的结构的尺寸测量装置的控制方法的控制框图。

图5是用来说明本发明的线宽测量装置的一实施例的结构的图。

图6是说明因试料的搭载偏差而产生的位置错误与补正的图。

图7是表示本发明的线宽测量装置的一实施例的结构的框图。

图8是表示本发明的各轴的动作顺序的一实施例的流程图。

图9是表示本发明的各轴的动作顺序的一实施例的流程图。

图10是表示本发明的各轴的动作顺序的一实施例的流程图。

图11是表示本发明的各轴的动作顺序的一实施例的流程图。

图12是表示本发明的各轴的动作顺序的一实施例的流程图。

图13是表示本发明的各轴的动作顺序的一实施例的流程图。

图14是表示本发明的各轴的动作顺序的一实施例的流程图。

图15是表示本发明的各轴的动作顺序的一实施例的流程图。

图16是表示本发明的各轴的动作顺序的一实施例的流程图。

图17是表示本发明的各轴的动作顺序的一实施例的流程图。

图18是表示本发明的各轴的动作顺序的一实施例的流程图。

图19是表示本发明的各轴的动作顺序的一实施例的流程图。

图20是表示本发明的动作顺序的一实施例的流程图。

具体实施方式

特别通过LCD线宽测量装置等的形成在玻璃基板上的图案的尺寸测量装置对本发明的显微镜摄像装置及尺寸测量装置进行说明。

图1是用来说明本发明的一实施例的尺寸测量装置的框图，是从上观察尺寸测量装置的图。此外，图2是用来说明图1的结构的尺寸测量装置的控制的方法的控制框图。

在图1和图2中，作为LCD基板等的玻璃基板的被测量对象物86固定在Y方向移动载物台87上，在载物台驱动控制装置88’的作用下沿Y方向(箭头98)移动。

另一方面，具备摄像装置及照明装置的显微镜测头81作为摄像头设置在上下移动载物台83上，用于在图像处理装置89的作用下对准显微镜图像的焦点的自动对焦控制。此外，具备摄像装置及照明装置的显微镜测头91设置在上下移动载物台93上，用于在图像处理装置97的作用下对准显微镜图像的焦点的自动对焦控制。

此外，图像处理装置89控制显微镜测头81，进行显微镜测头81的照明调节、透镜倍率选择、自动对焦控制、摄像、以及通过图像处理的尺寸测量。同样，图像处理装置97控制显微镜测头91，进行显微镜测头91的照明调节、透镜倍率选择、自动对焦控制、摄像、以及通过图像处理的尺寸测量。

即，显微镜测头81与91能够在载物台驱动控制装置88’的作用下分别独立地向被测量对象物的平面区域内的测量点的位置移动。图像处理装置89和97还能够控制显微镜测头81和91而分别进行位置补正，进而，分别独立地进行照明调节、透镜倍率选择、自动对焦控制、摄像、以及通过图像处理的尺寸测量。

上下移动载物台83设置在用来移动显微镜测头81的X方向移动载物台82上，通过X方向移动载物台82在载物台驱动控制装置88’的控制下使上下移动载物台83沿X方向移动，使显微镜测头81沿X方向(箭头99)移动。同样，上下移动载物台93设置在用来移动显微镜测头91的X方向移动载物台92上，通过X方向移动载物台92在载物台驱动控制装置88’的控制下使上下移动载物台93沿X方向移动，使显微镜测头91沿X方向移动。

在上下移动载物台93与X方向移动载物台92之间，设置有使显微镜测头91沿Y方向细微地移动(微移动)的Y方向微动载物台94，补正因被测量对象物86在Y方向移动载物台87的作用下沿Y方向移动时的、显微镜测头间的透镜的偏心偏差或被测量对象物86相对于载物台的旋转方向的误差产生的测量图案位置偏差(后述)。

X方向移动载物台82及92具有能够使显微镜测头81、91分别在被测量对象物的整个平面区域移动的行程，在至少1个显微镜测头、透过照明装置或图像处理装置为故障或非工作的异常状态的情况下，如果异常检测机构(未图示)检测到该异常状态，则载物台驱动控制装置88’使故障或非工作状态的显微镜测头和与其对应的透过照明装置、异常状态的透过照明装置和与其对应的显微镜测头以及对应于异常状态的图像处理装置的显微镜测头及透过照明装置移动到退避位置，其余的显微镜测头及透过照明装置能够在被测量对象物的整个平面区域移动，能够移动到包括处于故障或非工作等的移动状态的摄像头所负责的测量点位置的所有的测量点位置。

因此，对于透过照明装置84及95，也分别具有能够在被测量区域移动的行程，即使在至少1个透过照明装置为故障或非工作状态下，也使该显微镜测头和透过照明装置移动到退避位置，其他的显微镜测头与透过照明装置能够在整个被测量区域以直线状移动。

此外，在显微镜测头81与91的各自的退避位置上配置有退避位置检测传感器(未图示)，在该传感器检测到至少1个显微镜测头处于退避位置的状态的期间，使该显微镜测头成为非工作状态，进行即使将该显微镜测头、其关联动作轴、或者关联图像处理装置89、97的任一个或所有的电源切断、也能够通过其余的显微镜测头、其关联动作轴、以及关联图像处理装置进行测量的软件控制。

另外，上述控制由系统控制装置90’进行，在该系统控制装置90’中具备故障的检测或工作状态还是非工作状态的检测机构，但也可以另外具有检测机构。

载物台驱动控制装置88’由用来驱动载物台的驱动电路、和进行载物台的移动控制以及位置坐标管理的载物台控制装置构成，将各载物台定位到从系统控制装置90’指示的位置坐标。

此外，载物台驱动控制装置88’总是监视多个显微镜测头间以及多个透过照明装置间的X方向的坐标的差量，在该差量为预定的值以内时，进行软件控制以使其减速停止，来防止冲突。

在各载物台的移动范围端，设置有用来防止机械冲突的限位传感器，载物台驱动控制装置88’如果检测到其信号，则将载物台紧急停止。

进而，在X方向移动载物台82与92上，分别设有在机械地冲突前检测的限位传感器(未图示)，载物台驱动控制装置88’总是监视其信号，并且总是监视各个显微镜测头间的X方向的坐标的差量，在该差量成为预定的值以内时，通过进行软件控制以使其减速停止来防止机械冲突。

同样，在透过照明装置X方向移动载物台85及96上，也分别设置有在机械地冲突前检测的限位传感器，载物台驱动控制装置88’总是监视其信号，并且总是监视各个透过照明装置间的X方向的坐标的差量，在该差量成为预定的值以内时，通过进行软件控制以使其减速停止来防止机械冲突。

进而，在显微镜测头X方向移动载物台82及92、上下移动载物台83及93、透过照明装置X方向移动载物台85及96、以及Y方向移动载物台87的作用下，各显微镜测头81和91、以及透过照明装置84及95能够移动到被测量对象物86上的任意的位置，在被测量对象沿Y方向移动的时刻，各个显微镜测头同时向X方向移动，并且显微镜测头91沿Y方向稍稍移动。接着，在结束移动的同时，通过各个显微镜测头在被测量对象物86上的各个不同的位置上独立地大致同时地通过控制软件执行测量处理。

另外，在上述实施例中，是通过Y方向移动载物台移动而摄像头移动的结构，但也可以是使玻璃基板沿Y方向移动的结构，也可以是使玻璃基板与摄像头两者移动的结构。

进而，在上述实施例中，通过将显微镜测头81、X方向移动载物台82、上下移动载物台83、透过照明装置84、透过照明装置X方向移动载物台85、以及图像处理装置89作为1组的测量处理单位进行控制的组合的情况、和将显微镜测头91、X方向移动载物台92、上下移动载物台93、透过照明装置95、透过照明装置X方向移动载物台96、以及图像处理装置97、以及Y方向微动载物台94作为1组的测量处理单位进行控制的组合的情况，说明了本发明的实施例。

但是，也可以不只是如上述实施例那样是两个的组合，而是3个以上的组合，此外，也可以是有多个Y方向移动载物台的结构。

此外，在显微镜测头81、X方向移动载物台82或上下移动载物台83的至少任1个为故障或非工作状态、并且透过照明装置95或透过照明装置X方向移动载物台96的至少任1个为故障或非工作状态的情况下，也可以通过剩余的组合、例如显微镜测头91、X方向移动载物台92及上下移动载物台93、和透过照明装置84及透过照明装置X方向移动载物台85的组合执行测量处理。

此外，在图像处理装置89和97的情况下也能够进行同样的处理，也可以将显微镜测头、X方向移动载物台、及上下移动载物台的组合、透过照明装置及透过照明装置X方向移动载物台的组合、以及图像处理装置的组合，以处于工作状态的彼此之间来执行测量处理。

此外，上述实施例对以透过照明方式的测量进行了说明，但以反射照明方式的测量与透过照明方式的并用时也可以说是同样的，在只有反射照明方式的情况下，不需要透过照明装置和透过照明装置X方向移动载物台，相应地结构和处理都变得简单。

此外，近年来LCD基板等的FPD(Flat Panel Display)的大型化不断发展，不仅如上述实施例那样的在1片玻璃基板上做出多个产品的制作方法，也可以想到在1片玻璃基板上只制作1载物台FPD产品的图案的情况。

在这样的1片基板上只制作1个产品图案的情况下，由于不通过多个摄像头测量或检查其他产品的相同的图案，所以不需要使多个头同时工作。

因而，如果根据产品而使用1组或多组的摄像头、图像处理装置及透过照明装置，则本发明还能够应用在多个用途的产品中，使用范围变大。此外，在此情况下，也可以将不使用的设备拆下进行维护。

如上述的实施例那样，能够在1载物台装置上使用多个显微镜而同时测量，能够实现大幅的生产节拍的缩短。此外，通过使多个显微镜动作轴与透过照明动作轴具有有退避区域的富余的动作行程、再进行适当的软件控制，能够充实故障时的装置后备功能，防止故障带来的装置的工作效率下降及生产性的稳定性下降的问题。

以下对于图1和图2中的使显微镜测头91沿Y方向细微地移动(微移动)的Y方向微动载物台94进一步说明。

根据图5和图6说明本发明的一实施例。图5是用来说明采用本发明的双头方式的LCD(Liquid Crystal Display)线宽测量装置的结构的图。图5(a)是从上观察装置的俯视图，图5(b)是从箭头A的方向观察图5(a)的俯视图的图，图5(c)是从箭头B的方向观察图5(a)的俯视图的图。

根据图5说明双头方式的LCD线宽测量装置的移动轴的结构和动作方向。101是载物台座，103是被测量对象物，102是搭载被测量对象物103的试料载物台。在载物台座101上固定有试料载物台102，被测量对象物103被未图示的输送部送入或送出到试料载物台102上。从输送部送入的被测量对象物103由真空吸附等的方法固定在试料载物台102上。例如，被测量对象物103被双头方式的LCD线宽装置的未图示的吸附机构吸附而固定在试料载物台102上。被测量对象物103例如是基板等的板状的基体，测量或检查形成在板状的基体上的涂布后的膜图案的线宽等。板状的基体例如是LCD(LiquidCrystal Display)基板的TFT(Thin Film Transistor)或半导体的掩模。

双头方式的LCD线宽测量装置是具备两个摄像头部的LCD线宽测量装置，所谓的N头方式的LCD线宽测量装置，是具备N个摄像头部的LCD线宽测量装置(N是2以上的自然数)。

1是Y轴的梁，2是X1轴的导引部，3是X2轴的导引部。Y轴的梁1沿着X1轴的导引部2及X2轴的导引部3平行于X轴(在图5(a)中沿纸面左右方向)移动。Y轴的梁1的轨道部分(以下称作Y轴的轨道)为相对于X轴正交的结构。另外，也可以使X1轴的导引部2及X2轴的导引部3的高度较低而将Y轴的梁1做成门型(门架)构造。

4是Y1轴的导引部，5是Y2轴的导引部。Y1轴的导引部4及Y2轴的导引部5沿着Y轴的轨道分别独立地移动。另外，此时Y1轴的导引部及Y2轴的导引部沿相对于X轴正交的方向(Y轴(图5(a)中纸面上下)方向)移动。

6是Z1轴的导引部，7是Z2轴的导引部。Z1轴的导引部6搭载在Y1轴的导引部4上，Z2轴的导引部7搭载在Y2轴的导引部5上。Z1轴的导引部6沿着Y1轴的导引部4在Z轴(在图5(b)中纸面上下方向)方向上移动，同样，Z2轴的导引部7沿着Y2轴的导引部5在Z轴方向上移动。

8是ΔX1轴的导引部，9是ΔX2轴的导引部，10和11是摄像头部。ΔX1轴的导引部8搭载在Z1轴的导引部6上，ΔX2轴的导引部9搭载在Z2轴的导引部7上。

摄像头部10搭载在ΔX1轴的导引部8上，摄像头11搭载在ΔX2轴的导引部9上。

摄像头部10沿着ΔX1轴的导引部8在X轴方向上移动，摄像头部11沿着ΔX2轴的导引部9在X轴方向上移动。

进而，在图5的实施例中，装备有与摄像头部10及11分别成对地动作的透过照明轴机构。即，12是摄像头部10的Py1轴，13是摄像头部11的Py2轴，14是摄像头部10的ΔPx1轴，15是摄像头部11的ΔPx2轴。

Py1轴12与Py2轴13搭载在从Y轴的梁1垂下的透过照明导引部104上，沿着透过照明导引部104在Z轴方向上动作。

进而，在Py1轴12上设有ΔPx1轴14，在Py2轴13上设有ΔPx2轴15。在ΔPx1轴14上搭载有透过照明16，在ΔPx2轴15上搭载有透过照明17。

透过照明16沿着ΔPx1轴14在X轴方向上移动，同样，透过照明17沿着ΔPx2轴15在X轴方向上移动。

透过照明16如果沿着ΔPx1轴14移动，则与摄像头部10的沿着ΔX1轴8的移动联动，例如透过照明16的照明光的射出中心轴与摄像头部10的入射光轴是相同的光轴101。

同样，透过照明17如果沿着ΔPx2轴15移动，则与摄像头部11的沿着ΔX2轴9的移动联动，例如透过照明17的照明光的射出中心轴与摄像头部11的入射光轴是相同的光轴102。

另外，在图5(b)中，使梁1的一部分和安装在梁1上的Py1轴12、Py2轴13、ΔPx1轴14、ΔPx2轴15及透过照明16、17、和试料载物台102混合存在有从箭头B的方向可看到的部位和看不到的部位，作为容易阅读的图，不是正确的侧视图。同样，图5(c)也是示意的剖视图。

图6是用来说明本发明所需的试料的搭载偏差而发生的位置错误和补正的图。图6的横轴表示线宽测量装置的试料载物台102上的X轴的移动方向，纵轴表示线宽测量装置的试料载物台102上的Y轴的移动方向。

虚线框24是理想的被测量对象物的搭载位置，是该搭载位置处的被测量对象物103所具有的坐标轴与线宽测量装置的载物台机构的XY轴平行、并且基准(被测量对象物的原点与线宽测量装置的原点)一致的搭载位置。在这样的被测量对象物为例如LCD基板的情况下，多个相同形状的多个检查对象产品在虚线框24时平行于其X轴配置有x个、平行于Y轴配置有y个、以相同的间距配置有共计x×y个。

实线框25是实际搭载的试料位置，发生了XY轴方向的位置偏差(基准点的不一致)和旋转方向的偏差。这些偏差成为需要进行位置补正的测量错误的产生原因。例如，在配置于相同的列中的两个产品中的摄像头部10的摄像视野内含有测量坐标P1、而在摄像头部11的摄像视野内不包含配置在相同的列中的测量坐标P2的情况可以说是需要进行位置补正的测量错误。以下详细地说明。

图6是表示通过被测量对象物的搭载而产生的偏差(特别是旋转方向的偏差)的图，24是表示理想的被测量对象物的搭载位置的虚线框，25是表示实际的被测量对象物的搭载位置的实线框，18是旋转方向的位置偏差量θ。在实际的被测量对象物的搭载位置中，产生了理想的被测量对象物的搭载位置、和旋转方向的位置偏差。18是旋转方向的位置偏差量θ，19是多摄像头部中的作为位置控制上的基准的摄像头部10的测量坐标P1(测量点)的位置，20是要通过摄像头部11实际地测量的测量坐标P2的位置，21是理想的被测量对象物的搭载位置处的摄像头部11的测量坐标的位置，22是因要补正的旋转方向的偏差产生的Y轴方向的偏差量ΔX，23是因要补正的旋转方向的偏差产生的Y轴方向的偏差量ΔY，24是测量坐标P1和测量坐标P2之间的距离(Y_P1-P2)。另外，这里包围各点P1、P2、P2’的方形的框示意地表示以各个测量点为中心摄像时的视野(观察视野)范围。另外，在图6中描绘了1个测量点(由于摄像头部为两个，所以实际上为一对)，但通常有多个测量点。

另外，为了检测旋转方向的偏差，例如利用图6的对位图案28，通过预先登录的图案与由摄像头部10摄像的图像的匹配处理，通过图案识别求出对位图案28的位置坐标，接着，使摄像头部10移动，通过同样的图案识别求出对位图案29的位置坐标，检测并求出与理想的试料搭载位置的差异。

该偏差量ΔX22及偏差量ΔY23可以通过以下的式(1)及式(2)求出。

ΔX＝Y_P1-P2×sinθ   ……式(1)

ΔY＝Y_P1-P2×(1—cosθ)   ……式(2)

在图6中，在如实线框25那样被测量对象物103的搭载位置偏差的情况下，摄像头部10的测量坐标P1的试料载物台102上的位置19和摄像头部11的测量坐标P2的试料载物台102上的位置20在本来理想的被测量对象物的搭载位置上X轴上的坐标必须一致，但偏差了量ΔX22，还有在Y轴上也偏差了量ΔY23。

如果以摄像头部10的测量坐标P1的位置19为基准，则为了使摄像头部11移动到正确的测量位置20，必须移动量ΔX22和量ΔY23。这里，为了进行量ΔX22的补正移动，需要用来使摄像头部10和摄像头部11分别移动的驱动轴。即，需要本发明的ΔX1轴8和ΔX2轴9。

例如，通过由ΔX2轴9仅使摄像头部11沿X轴方向稍稍移动、并且由ΔX1轴8仅使摄像头部10沿X轴方向稍稍移动，分别使至少摄像头部10或摄像头部11的任一个移动，由此能够进行补正以使摄像头部10与摄像头部11的测量点在X轴上一致。

另外，在Y轴方向上，也通过由Y1轴的导引部4或Y2轴的导引部5使摄像头部10或摄像头部11中的至少一个分别地移动，能够更高精度地补正。

另外，摄像头部的数量在上述实施例中为两载物台，但只要是多载物台就可以，几载物台都可以。

此外，在上述实施例中，是通过透过照明的测量或检查，但如果是只有反射照明的测量或检查的线宽测量装置，则不需要透过照明，当然也不需要与摄像头部的相对于移动的联动。

在上述图5中，在线宽测量装置中，仅说明了有关发明的结构，但例如需要从摄像头部取得被测量对象物的预定部分的图像，输出给图像处理部以后而进行测量或检查的单元。此外，在透过照明中，对于必须附带光源、并且为了进行位置补正等而用来使各个导引部及轴移动的机构部分等在线宽测量装置中需要的所有结构并没有记载。例如，至少需要图7中说明那样的结构。

图7是表示线宽测量装置的概略结构的框图。

在图7中，508是由观察用彩色照相机单元、测量照相机单元、电动旋转器(revolver)单元、以及激光自动对焦单元等构成的摄像头部，509是试料载物台，510是位置补正部，512是空气除振载物台，513是照明用电源，514是彩色监视器，515是测量用监视器，516是测量结果显示用监视器，517是图像印刷机，518是图像处理PC(Personal Computer)，519是控制PC，520是载物台控制部，521是透过照明用电源，522是透过照明头部。此外，501是由摄像头部508、试料载物台509、位置补正部510、空气除振载物台512、照明用电源513、载物台控制部520、透过照明用电源521、透过照明头部522构成的测量部。

在图7中，由摄像头部508的观察用彩色照相机拍摄的图像被显示在彩色监视器514上，由测量照相机拍摄的图像被显示在测量用监视器515上。

测量装置根据外部主机(HOST)或控制PC519的指令开始测量。测量是根据预先设定的方法(recipe)以自动或通过手动动作开始，测量结果被显示在测量结果显示用监视器516上，并且测量结果被写入到例如控制PC519内的HD(Hard Disk)等的磁盘的预定的区域中。此外，这些测量结果数据根据外部主机的要求被分发给外部主机。

另外，通过空气除振载物台512使外部的振动不会传递给试料载物台509。

图像处理PC518解析从摄像头部508输入的图像，识别预先设定在被测量对象物103中的预定的图案而取得其位置坐标，求出补正量。

将求出的补正量输出到控制PC519中，控制PC519使载物台控制部520根据补正量的信息制作控制指示信号。载物台控制部520将对应于输入的控制指示信号的控制信号赋予给位置补正部510，进行位置补正。

一边这样进行位置补正，一边进行测量或检查。

另外，LCD基板的尺寸(单位：mm)是，横尺寸X×纵尺寸Y例如为1850×1500或2250×1950等，厚度为0.5～0.7左右。例如在预测将被测量对象物通过输送机器人等送入到试料载物台上时的位置偏差量为±5～10mm左右的情况下，将补正量的最大值设定为±10mm。即，只要将ΔX1轴的导引部8和ΔX2轴的导引部9的行程设定为±10mm就可以。

另外，Y轴方向的偏差的补正如后所述，也可以通过Y1轴的导引部4或Y2轴的导引部5执行。

进而，也可以使用能够沿X轴方向、Y方向及旋转(θ)方向微调的操纵器(マニュプレ一タ)，通过控制PC519进行补正。

以上，根据本发明，在利用以往的夹持机构(通过气缸等的推压机构)机械地使被测量对象物的搭载位置强制地移动的方式中成为问题的是因被测量对象物的大型化、静电等的影响而实际上不能移动试料这一点。此外即使在利用通过图像识别测量并补正搭载位置的偏差的方法的情况下，也因多摄像头化产生的头间的位置偏差而不能高效地测量的问题(本来通过例如两载物台摄像头部测量使X轴方向的坐标相同的两点的情况下，通过1次的X轴方向的定位动作同时进行图像取入处理是有效率的，是多摄像头化的目的。但是，因为在试料的搭载位置偏差中含有旋转成分而产生量ΔX的位置偏差，在大型的试料中、特别是实际上不能通过1次的X方向定位的动作进行检测处理)，通过设置ΔX轴机构并将该机构作为量ΔX部分的位置补正用进行控制来解决。

图8～图19是表示本发明中的各轴的动作顺序的一实施例的流程图。

本发明的一实施例的定位动作的流程图大体分4个处理顺序构成。即，掌管处理整体的主顺序部、根据来自主顺序部的指示解析摄像头部10所摄像的图像的第1图像解析顺序部、根据来自主顺序部的指示解析摄像头部11所摄像的图像的第2图像解析顺序部、根据来自主顺序部的指示控制线宽测量装置的测量部501(拿图7所示的结构来说，由摄像头部508、试料部509、位置补正部510、空气除振载物台512、照明用电源513、载物台控制部520、透过照明用电源521、以及透过照明头部522构成)的载物台顺序部构成。

此外，如果用图7表示，则主顺序部在控制用PC519内被处理，第1图像解析顺序部和第2图像解析顺序部接受来自控制用PC519的指示而在图像处理PC518中被处理。进而，测量部501的动作接受来自控制用PC519的指示而在载物台控制部520中被处理。

图8、图11、图16通过表示本发明的定位动作的顺序的中心处理动作的流程图表示控制用PC519中的主处理动作顺序。此外，图9～图10、图12～图15、以及图17～图19表示根据来自图8、图11及图16的主处理动作顺序的指示进行各头的图像处理、线宽测量装置的各个载物台部的控制、将结果信息返回给主处理动作顺序的处理动作顺序的流程图。

例如，图9、图12及图17表示处理摄像头部10拍摄的图像(Image1)的图像1处理动作顺序的流程图，图9、图13及图18表示处理摄像头部11拍摄的图像(Image2)的图像2处理动作顺序的流程图。此外，图10、图14、图15及图19表示对测量部501的需要的结构部接受来自主处理动作顺序的指令而进行处理的测量部处理顺序。

图8中的Interlock signal是非常停止命令，例如在作业者等进入到设置有装置的室内的情况下检测到门打开而产生。此外，是作业者按下装置的停止按钮的情况等。在输入了该Interlock signal的情况下，进行Interlock有无判断处理，如果有Interlock signal的输入，则作为Error处理而停止装置的动作。该Interlock signal的输入和Interlock有无判断处理需要显示在图中并作为图8的该顺序表示，但在主处理动作顺序中的哪个顺序中都在输入了Interlock signal的情况下执行处理动作。

此外，在图9的Image PC HDD中保存有摄像头部所摄像的图像，根据来自主处理动作顺序的地址等的指定而取入期望的图像，在图像1或2的处理动作顺序中使用。并且保存其处理结果。

此外，在图10的补正表中，保存有笔直度等用来补正装置的机械误差的补正数据，在位置坐标等的补正中使用。

此外，图12～图15与图17～图19的顺序中的激光自动对焦处理(Laser AF)或测量自动对焦处理(测量AF)在图7中没有图示，但使用公知的技术(例如参照特开2005—98970号公报、特开平7—17013号公报)。

接着，根据图20和图6，说明本发明的对于试料(被测量对象物)的搭载时的向旋转方向的偏差的摄像头部的位置补正处理的一实施例。图20是表示本发明的动作顺序的一实施例的流程图。

如图6所示，与理想的搭载位置(虚线框24)相比可知，说明搭载在试料载物台102上的被测量对象物(实线框25)沿旋转方向偏差的情况的位置补正的处理动作。

首先，在图6中，通过上述的式(1)及式(2)计算因应补正的旋转方向的偏差产生的X方向的偏差量ΔX与Y方向的偏差量ΔY。

利用这样计算出的偏差量ΔX22与偏差量ΔY23，通过图20所示的顺序进行位置补正。

在图20中，从图8的Main PC HDD输出测量位置坐标数据301，图7的图像处理PC518解析从摄像头部508输入的图像，识别预先设定在被测量对象物103中的预定的图案，取得其位置坐标，求出校准(alignment)补正量数据302。

根据这些数据，将X轴的移动量(X1+X_{AL_offset})、Y1轴的移动量(Y1+Y_{AL_offset})、Y2轴的移动量(Y2+Y_{AL_offset}+Y_{AL_angle})、ΔX2轴的移动量(X2—X1+Y_{AL_offset}+Y_{AL_angle})从控制用PC519向载物台控制部520送出，各轴移动(载物台移动303)。

由此，将各个测量点P1和P2映射到摄像头部10和11的视野范围内。

接着，由图像处理PC518进行由摄像头部10取得的图像1的一部分与预先登录的图案的图案匹配位置检测处理(检测处理304)，计算用来使测量对象向视野范围的中心移动的补正量，将Y1轴的移动量与ΔX1轴的移动量经由控制用PC519向载物台控制部520送出(处理305)。

同样，由图像处理PC518进行由摄像头部11取得的图像2的一部分与预先登录的图案的图案匹配位置检测处理(检测处理306)，计算用来使测量对象向视野范围的中心移动的补正量，将Y2轴的移动量与ΔX2轴的移动量经由控制用PC519向载物台控制部520送出(处理307)。

载物台控制部520接受上述的移动的指示，在X轴固定的状态下直接使Y1轴、ΔX1轴、Y2轴及ΔX2轴移动，然后通过各自的摄像头部10和11取得图像，执行线宽测量处理309和310。

如果结束了以当前的测量点P1、P2为中心的视野范围内的线宽测量处理，则从图8的Main PC HDD输出下个测量点的测量位置坐标数据301，移动到下个测量点。即重复图20的动作。

以上，在使多个摄像头部移动到测量点的情况下，能够使为了补正测量对象物搭载在试料载物台上时的旋转而进行多个摄像头部的移动所需的轴的数量及次序成为最小限度，所以能够缩短生产节拍时间。

另外，在上述实施例中，每当测量点的移动时进行ΔX2轴的位置补正，但如果1个被测量对象物上的其他几个产品各自的制作位置精度良好，则只要执行1次ΔX2轴的位置补正，也可以不每当测量点的移动而进行ΔX2轴的位置补正。

Claims (5)

1、一种显微镜摄像装置，其特征在于，

具备：第1载物台，能够与在被测量对象物上具有多个测量点的平面区域上的相互交叉的第1方向与第2方向中的第1方向平行地移动；N个摄像头，被设置在上述第1载物台上，能够在上述第1载物台上与上述第2方向平行地分别独立地移动，对上述被测量对象物摄像，在上述平面区域上分割后的N个区域内的测量点分别移动，N为2以上的整数；上下移动载物台，使该摄像头分别独立地上下移动；异常检测机构，对于上述N个摄像头分别检测异常；以及控制机构；

上述控制机构进行控制，以便在上述异常检测机构检测到异常的情况下，使异常的摄像头从上述被测量对象物的平面区域退避到退避区域，通过上述异常检测机构没有检测到异常的摄像头而能够在上述被测量对象物的整个平面区域移动。

2、如权利要求1所述的显微镜摄像装置，其特征在于，

还具备：N个透过照明装置，与上述N个摄像头分别对应；以及透过照明移动载物台，将上述透过照明装置同步移动到上述N个摄像头的上述平面区域上的位置，

上述控制机构，在上述异常检测机构检测到摄像头的异常的情况下，使对应的透过照明装置从上述被测量对象物的平面区域退避到退避区域。

3、如权利要求1所述的显微镜摄像装置，其特征在于，

还具备：N个透过照明装置，与上述N个摄像头分别对应；以及透过照明移动载物台，将上述透过照明装置同步移动到上述N个摄像头的上述平面区域上的位置，

上述异常检测机构还检测上述N个透过照明装置的异常，

上述控制机构进行控制，以便在检测到上述N个透过照明装置的任一个的异常的情况下，使该透过照明装置与对应的摄像头一起退避到上述退避区域，通过与上述异常检测机构没有检测到异常的透过照明装置对应的摄像头而能够在上述被测量对象物的整个平面区域移动。

4、一种尺寸测量装置，其特征在于，

具备：权利要求1所述的显微镜摄像装置；以及N个图像处理部，与上述N个摄像头对应，根据从上述N个摄像头输出的图像信号进行上述被测量对象物的多个测量点的测量，

上述异常检测机构还检测上述N个图像处理部的异常，

上述控制机构，在上述异常检测机构检测到上述N个图像处理部的任一个的异常的情况下，使与检测到上述异常的图像处理部对应的摄像头退避到上述退避区域。

5、一种尺寸测量装置，其特征在于，

具备：权利要求2或3任一项所述的显微镜摄像装置；以及N个图像处理部，与上述N个摄像头对应，根据从上述N个摄像头输出的图像信号进行上述被测量对象物的多个测量点的测量，

上述异常检测机构还检测上述N个图像处理部的异常，

上述控制机构，在上述异常检测机构检测到上述N个图像处理部的任一个的异常的情况下，使与检测到上述异常的图像处理部对应的摄像头和透过照明装置退避到上述退避区域。

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