CN1657873A - 光学式测定装置及光学式测定方法 - Google Patents

Abstract

一种光学式测定装置及光学式测定方法，能高精度地进行对电极的周期配列图形的测定。当向测定对象的玻璃基板照射通过了聚光镜(114)的聚焦光时，发生由电极(31)的配列图形产生的衍射光，在基板的表面(3a)和背面(3b)上进行反射。在该表面反射光和背面反射光在接近于聚光状态的状态下射入的位置上配置一维CCD(122)。在一维CCD(122)上，各反射光分离后入射，同时m次的背面反射光射入到m次的表面反射光的入射位置与(m+1)次的表面反射光的入射位置之间。从由该一维CCD(122)得到的受光量数据中仅提取表面反射光的强度，基于其分布状态，测定电极(31)的配列图形。

Description

光学式测定装置及光学式测定方法

技术领域

本发明涉及以如液晶显示器(LCD)用的玻璃基板这样的、规定大小的结构物周期性配列着的具有透光性的基板为对象，测定上述结构物的周期配列图形的光学式测定装置。

在本说明书中，作为结构物，是以电极为例进行了说明，但不限于此，也可以将彩色滤光片和黑底显象管等作为结构物。针对任一种结构物都能够测定大小、形状、高度和宽度等。

背景技术

在测定具有周期性的凹凸图形的现有方法中，通过向作为观测对象的凹凸图形照射光而产生多次衍射光，通过将各次的衍射光强度的关系与理论值相对照，来测定凹部的深度和宽度、配列的周期等。(参照专利文献1)。

专利文献1为特开平9-5049号公报。

在将上述现有技术适用于透明基板的情况下，除了在基板表面反射的衍射光(以下称作“表面反射光”)之外，还需要考虑透过基板而在背面侧反射的衍射光(以下称作“背面反射光”)。图17示出用现有结构的光学系统测定透明基板的情况下的光的前进状态。图中的3a是玻璃基板3的上表面，每隔规定的间隔形成有电极31。在该说明书中，将该上表面3a作为玻璃基板3的表面。此外，将玻璃基板3的底面内侧的面3b作为背面。

现有的光学系统，对测定对象照射由准直透镜等平行化后的光，另一方面，在来自玻璃基板3的反射光的光路上配置聚光镜200和一维CCD201(以下仅称作“CCD201”)。在图17中，用实线示出照向玻璃基板3(以下仅称作“基板3”)的照射光和表面反射光的光路，另一方面，用点划线示出向基板3内透射的透过光和背面反射光的光路。在对基板3照射平行光束光的情况下，来自基板3侧的反射光也成为平行的状态。此外，由于背面反射光与表面反射光也成为平行的关系，因此，能够将通过了聚光镜200后的反射光会聚在特定的位置上。与该反射光的聚光位置相对应地配置上述CCD201。

再有，在上述图17中仅示出了0次衍射光的前进状态，但关于其他衍射光，也根据同样的原理，将表面反射光和背面反射光会聚在CCD201的特定位置上。

在该图17的例子中，若基板3的厚度大于光源的相干长度，则成为表面反射光与背面反射光不干涉的状态，针对任何的衍射光都能够得到相当于将表面反射光的强度和背面反射光的强度相加后的值的受光量。

图18A～图18C用于说明上述的研究。图18A是假设在CCD201上仅聚光了表面反射光的情况下的受光量的分布曲线，图18B是假设仅聚光了背面反射光的情况下的受光量的分布曲线。在这些曲线上都出现了反映各次数的衍射光的强度的多个峰值，但曲线间的峰值的座标一致。图18C是在上述图18A的曲线所示出的强度中加上了图18B的曲线示出的强度后得到的曲线。

根据上述图17的光学系统，可以认为得到了该图18C的分布曲线。

上述这样的测定处理一般是在被称作“定板”的支撑台(有铸铁定板和石定板等)的上面设置了玻璃基板的状态下进行的。但是，若在这样的状态下支承着基板，则由于如下原因而难以正确得到背面反射光的强度。

首先，第一点是由于定板的上表面不是完全的水平面，因此，如图19所示，在定板(图中用附图标记400示出)与基板3之间有时产生空气层。玻璃基板3的背面的反射率就在与定板400接触的情况和与空气接触的情况中不同，因此，背面反射光的强度就因反射的位置而不同。此外，如图中用虚线箭头q₁、q₂所示，当从基板3透过的光在空气层内多重反射时，其反射光有可能对背面反射光的强度产生影响。

此外，在石定板中，为了降低反射光而多使用黑色的石头，但由于成为材料的石头的颜色不均匀，有时混入有发白的石头，因此，定板的反射率就不能一定。关于铸铁定板，同样为了降低反射光而涂成黑色，但若有时涂层颜色不均，则同样不能使反射率一定。这样的定板的反射率的偏差也成为增大背面反射光的强度的误差的原因。

在由于如上所述的原因而不能正确地得到背面反射光的强度的情况下，就很难得到高精度地反映电极图形的形状的反射光的分布曲线，就有测定误差变大的问题。

发明内容

本发明以该问题为着眼点，其目的在于提供一种光学式测定装置及光学式测定方法，通过从背面反射光分开取出基板的表面反射光，来高精度地进行对结构物的周期配列图形的测定。

本发明涉及的光学式测定装置，将在具有透光性的基板上以周期性配列的结构物作为测定对象，使用了向上述基板表面的所配列的多个周期性的结构物照射光时产生的衍射光，测定上述结构物。该装置具有：投光部，其通过倾斜入射而向基板的表面照射在包括沿着上述结构物的配列方向的方向和向着上述基板的表面照射的光的光轴的方向的面的截面中聚焦的光，从而相对于上述基板的表面，上述截面成为入射面；

受光部，其包括有摄像元件，所述摄像元件具有所配列的多个受光用象素，该配列的方向是由沿着上述结构物的配列方向的方向和通过上述基板的表面正反射后的光的光轴的方向确定的面内所包含的方向，

在上述摄像元件上，确定上述投光部相对于上述基板的距离和照射光的照射角度、包含有上述摄像元件的受光部相对于上述基板的距离和角度，使得背面反射光的m次的衍射光入射到由上述照射光产生的表面反射光的m次的衍射光与(m+1)次的衍射光入射的位置之间(m是任意的整数，在上述基板上反射的衍射光中，将远离投光部的一侧设为正)。

所述入射面是指由相对于作为测定对象的基板的法线和向着基板照射的光线的方向所规定的平面。

在上述光学式测定装置中，除了如玻璃基板这样的透明基板上的结构物外，可将在可透过光的半透明的基板上形成的结构物作为测定对象。所谓基板的表面可认为是配列了结构物的具有凹凸的面。此外可以认为背面是基板的底面的内侧的面。投光部最好包括激光二极管这样的光源和多个透镜，构成为能够照射包括以周期性配列的多个结构物的点状光或带状光。

为了向上述基板的表面照射聚焦光，最好在上述投光部的透镜群中具有聚光镜。另一方面，在受光部侧也可以不设置聚光镜。此外，摄像元件也可以使用沿着与各衍射光的反射光并列的方向配置的一维摄像元件和二维摄像元件。作为摄像元件的例子，包括CCD和CMOS器件、光电二极管阵列。

作为投光部侧的聚光镜，若使用焦点距离远远大于该透镜与基板的距离的透镜，则即使是聚焦的光，也能够照射横切多个结构物的大小的光。由该照射光产生的衍射光在基板的表面和背面进行反射，但反射后也维持聚焦状态，聚光在规定的位置上。此外，背面反射光在比表面反射光远离投光部的地方上反射，因此，能够使其聚光在与表面反射光不同的位置上。

在从基板离开规定距离设置了聚光镜的情况下，最好对准认为测定所需的表面反射光进行聚光的位置来配置上述摄像元件。该情况下，根据结构物的大小和周期，预计聚光位置有若干变动，但若增大聚光镜的聚焦深度，就能够射入充分收拢到摄像元件上的光。此外考虑到背面反射光的聚光位置在摄像元件的前面，但能够同样地射入充分收拢的状态的光。关于表面反射光和背面反射光，都能够使其在摄像元件上结成充分鲜明的像。

此外，由于将上述的摄像元件配置成m次的背面反射光入射到m次的表面反射光的入射位置与(m+1)次的表面反射光的入射位置之间，因此，作为受光量的分布曲线，能够得到表面反射光的像与背面反射光的像交替且按次数依次排列的状态的曲线。这样，通过选择一个该分布曲线中的峰值，就能够求出各次数的表面反射光的强度，基于该强度，能够测定结构物的大小和配列的周期等。

m的正的方向是以在基板上反射的衍射光中离投光部远的一侧为正，若在受光部不使用透镜，则在摄像元件上也是离投光部远的一侧为正。另一方面，在受光部中设置了受光透镜的情况下，远侧就变为负，近侧变为正。

最佳实施方式的光学式测定装置设置了提取装置和测定装置，所述提取装置基于由上述摄像元件得到的受光量的有关上述受光象素的配列方向的分布数据中的最大值和上述投光部与受光部的位置关系，从上述受光量的分布数据中个别地提取各次数的表面反射光的强度，所述测定装置使用由上述提取装置提取的各表面反射光的强度，测定上述结构物。

该实施方式可以适用于以如LCD用基板这样的矩阵配列了矩形结构物的结构的图形为测定对象的情况。在由于这样的矩阵配列而在基板的表面上产生了矩形的凹凸图形的情况下，较多情况下0次衍射光的强度具有压倒性的优势。可以认为这样情况的0次衍射光的反射光和表面反射及背面反射共同比其他衍射光的反射光强。

此外，根据上述光学系统，在受光量的分布曲线中，由于与表面反射光相对应的峰值和与背面反射光相对应的峰值交替且按次数依次排列，因此，可以认为其中最大的峰值和第二大的峰值并列的部分与0次衍射光相对应。此外，由于表面反射比背面反射在更靠近投光部的地方产生，因此，可以认为表面反射光的像生成在比背面反射光的像靠近投光部的位置上。

通过将来自摄像元件的受光量信号进行数字变换，能够得到受光量的分布数据。可以由处理该受光量的分布数据的计算机来构成上述提取装置和测定装置。提取装置基于上述原理，从受光量的分布数据示出的峰值中提取最大值和与其相邻的第二大峰值，提取其中的与投光部接近的峰值，作为与0次衍射光的表面反射光相对应的峰值。另外，以与该0次衍射光的表面反射光相对应的峰值为基准，提取一个峰值，就能够提取与除了0次以外的次数的衍射光的表面反射光相对应的峰值。这样，就能够特定每个次数所提取的峰值所示出的值，作为该次数的表面反射光的强度。再有，表面反射光的强度不仅限于峰值，也可以设为积分了以峰值为中心的规定范围的数据后的值。

上述测定装置将提取的各次数的强度的分布曲线与预先准备的多个理论曲线相比较，能够测定结构物的高度、宽度等。再有，假设结构物的高度、宽度和周期是规定值，通过求出衍射光的表面反射光的强度，就能够得到理论曲线。此外，最好在与用于导出各自的曲线的参数(上述的结构物的高度、宽度、配列的周期等)建立对应的状态中，将各理论曲线登录在设定了上述提取装置和测定装置的计算机的存储器中。

测定装置能够针对上述提取的强度的分布曲线，利用例如最小二乘法，提取与该分布曲线最接近的理论曲线，特定与该理论曲线相对应的参数所示出的配列图形，作为测定对象的结构。这样，就能够输出所特定的配列图形的参数所示的值，作为测定结果。

包含在上述实施方式中的更优选实施方式的光学式测定装置具有输入装置和算出装置，所述输入装置输入测定对象的结构物的配列周期，所述算出装置使用由上述输入装置输入的配列周期，计算出上述一维摄像元件中的各次数的表面反射光的入射位置的间隔。该情况下的提取装置从由上述摄像元件得到的受光量的与上述受光象素的配列方向有关的分布数据中最大和第二大的峰值并列的部分，特定在上述基板上反射的衍射光中与投光部接近的一方相对应的峰值，作为0次的表面反射光的入射位置，同时，特定从该入射位置离开了相当于由上述算出装置计算出的间隔的m倍(其中m≠0)的距离的位置，作为m次的表面反射光的入射位置。然后，基于这些特定的位置，提取各表面反射光的强度。

在上述中，输入装置可以构成为从键盘等输入部或外部设备输入示出配列周期的数据的输入通道。可以由与上述提取装置和测定装置相同的计算机构成算出装置。该算出装置能够基于0次的表面反射光到达摄像元件的距离L、投光部的光的波长、入射角和上述配列周期，求出摄像元件上的m次的表面反射光的入射位置与(m+1)次的表面反射光的入射位置的距离a。可以认为该距离a相当于上述各次数的表面反射光的入射位置的间隔。

再有，作为用于调整上述受光部的位置的条件，可以预先求出上述距离L。

该实施方式的提取装置也基于前述的原理，从受光量的分布数据中的最大值和第二大峰值并列的部分，特定在上述基板上反射的衍射光中与投光部接近的一方相对应的峰值，作为与表面反射光相对应的峰值，能够将该峰值的座标作为0次的表面反射光的入射位置。另外，通过以该0次的表面反射光的入射位置为基准，改变m的值求出向正负两方向离开(axm)的位置，就能够特定除了0次以外的多个表面反射光的入射位置。但是，该提取处理在摄像元件的长度范围内进行，正方向的提取数与负方向的提取数不一定一致。

这样，当特定多个次数的表面反射光的入射位置时，提取装置就能够对这些个入射位置的每一个，积分以该位置为中心的规定范围等，提取各表面反射光的强度。

再有，上述两个实施方式是以0次衍射光比其他衍射光具有压倒性优势为前提，但与根据结构物的形状，即使以周期性配列，0次衍射光也不成为最大的情况相对应，关于向与未配列结构物的测定对象同种的基板照射来自投光部的光时产生的反射光、即镜面反射光，预先求出摄像元件中的入射位置的范围，登录在存储器内，测定时，从摄像元件的上述登录的范围的受光量提取最大的峰值和第二大的峰值，特定它们作为与0次衍射光相对应的峰值。

假设反射面位于测定对象的基板的表面到背面之间，能够理论地求出来自未配列结构物的基板的反射光入射的位置。该情况下，能够设定从理论上的入射位置向正负两方向离开了比上述距离a小的规定距离c的位置的范围，将其作为上述入射位置的范围而进行登录。

关于向与未配列结构物的测定对象同种的基板照射来自投光部的光时产生的反射光、即镜面反射光，也可以预先登录摄像元件中的入射位置，利用该入射位置或与该位置最接近的峰值来同样地进行特定。

在本发明涉及的光学式测定装置中，可以设置：位置调整装置，其用于调整相对于与上述结构物的配列方向垂直的方向的投光部的位置；控制装置，其使用由上述摄像元件得到的受光量的分布数据，控制由上述位置调整装置进行的位置调整处理。该情况下的位置调整装置可以构成为使基板或投光部的某一方移动的驱动机构。特别是在使基板侧移动的情况下，移动调整装置能够构成为支承基板的XY载物台。

控制装置可以由与上述提取装置和测定装置同样的计算机构成，可以包括下述装置：每次使上述位置调整装置进行位置调整处理时，从在该状态下得到的受光量的分布数据提取不与0次的表面反射光和0次的背面反射光两方对应的范围的受光量的装置；将上述所提取的受光量与规定的基准值相比较的装置；使用上述比较处理的结果，针对上述基板和投光部判别适于测定的位置关系的装置。

在将以矩阵配列了矩形结构物的基板作为测定对象的情况下，将各方向的结构物的某一方作为测定对象(当然，也可以依次以各方向为测定对象)。该情况下，要使上述测定对象的结构物产生的衍射光输入到摄像元件上，需要照射横切该结构物的配列，并且不涉及另一方(不是测定对象)的结构物的光。另外，若向测定对象外的结构物照射了光，就难以产生光的衍射，可以认为仅0次的反射光具有优势。根据上述实施方式，在调整相对于与测定对象的结构物的配列垂直的方向的投光部的位置的同时，检查除了0次的反射光以外的受光量超过基准值的位置，就能够调整成投光部与测定对象的结构物的位置关系成为适于测定的状态。此外，也可以执行位置调整处理、受光量的提取处理和比较处理预先设定的次数，判断受光量的提取值成为与基准值最接近的状态时的基板与投光部的位置关系是最佳状态。这样，通过调整了基板与投光部的位置后进行测定处理，就能够大幅度提高测定处理的精度。

再有，在上述实施方式中，在受光量的提取处理中，也能够从由摄像元件得到的受光量的分布数据或上述登录范围内的分布数据，判断最大的峰值和第二大的峰值的并列部分与0次的衍射光相对应。这样，可以从除了与该0次衍射光相对应的部分以外的范围的一部分或全体提取受光量，与上述基准值进行比较。也可以由使用了样品的基板的测定来预先提取基准值，也可以设定为从理论值导出的值。任何情况下都最好将基准值登录在装置内的存储器中。

另外，本发明涉及的测定方法，将在具有透光性的基板上以周期性配列的结构物作为测定对象，接收向该基板表面的所配列的多个周期性的结构物照射光时产生的衍射光，其特征是，

通过倾斜入射而照射在包括沿着上述结构物的配列方向的方向和向着上述基板的表面照射的光的光轴的方向的面的截面中聚焦的光，从而相对于上述基板的表面，上述截面成为入射面，

配置有摄像元件，所述摄像元件具有所配列的多个受光用象素，该配列的方向是由沿着上述结构物的配列方向的方向和通过上述基板的表面正反射后的光的光轴的方向确定的面内所包含的方向，使得背面反射光的m次的衍射光入射到由上述照射光产生的衍射光的表面反射光的m次的衍射光与(m+1)次的衍射光入射的位置之间(m是任意的整数，在上述基板上反射的衍射光中，将远离投光部的一侧设为正)，从而接收相对于上述照射光的来自基板的反射光。

在上述光学式测定方法涉及的最佳实施方式中，由上述摄像元件接收反射光之后，基于得到的受光量的分布数据中的最大值和向着上述基板的表面照射光的投光部与包含有上述摄像元件的受光部的位置关系，从上述受光量的分布数据中个别地提取各次数的表面反射光的强度，使用所提取的各表面反射光的强度，测定上述结构物。

此外，在其他最佳实施方式涉及的光学式测定方法中，反复执行在使相对于上述结构物的光的照射位置沿着与结构物的配列方向垂直的方向移动的同时，使用由摄像元件得到的受光量的分布数据来判别上述照射位置是否是适于测定的位置的步骤。在该判别的步骤中，执行：从由上述摄像元件得到的受光量的分布数据提取不与0次的表面反射光和0次的背面反射光两方对应的范围的受光量的步骤；将上述所提取的受光量与规定的基准值相比较的步骤，在得到了超过上述基准值的受光量时，判别为在该时刻的光的照射位置适于测定。。

根据本发明，由于能够利用摄像元件得到表面反射光的像与背面反射光的像交替并且按次数依次排列的状态的受光量的分布曲线，因此，能够从该受光量的分布曲线中提取各次数的表面反射光的强度而进行测定。这样，能够不受包含很多噪声成分的背面反射光的影响，进行高精度的测定处理。

附图说明

图1是示出本发明的光学式测定装置的外观和使用例的视图。

图2是示出光学式测定装置的电气结构的方框图。

图3是示出了玻璃基板的结构、测定对象的参数和测定方法的视图。

图4是示出了投光部和受光部的主要结构和作用的视图。

图5是示出照射光和反射光的前进状态的视图。

图6A～图6C是示出表面反射光与背面反射光的最佳分布关系的视图。

图7是示出得到图6的分布曲线所需要的条件的视图。

图8A、图8B是利用反射光的光路示出了图7的a、b的视图。

图9是示出表面反射光像的宽度w所涉及的定义的视图。

图10是示出表面反射光的强度检出处理的顺序的流程图。

图11是示出强度的计测方法的视图。

图12是示出测定处理的顺序的流程图。

图13是针对带状光的照射位置对比良好例和非良好例而示出的视图。

图14是示出电极检查用的检查装置的结构例的视图。

图15是说明用于将检查对象区域和带状光对位的受光量数据的处理的视图。

图16是示出检查的顺序的流程图。

图17是示出现有的测定方法的光学系统的结构与光的前进状态的视图。

图18A～图18C是示出由图17的光学系统得到的表面反射光与背面反射光的分布关系的视图。

图19是示出图17的光学系统的问题点的视图。

具体实施方式

图1示出了本发明一个实施例的光学式测定装置的外观与使用例。

该光学式测定装置用于对形成在LCD用的玻璃基板3上的电极测定其大小和配列的周期等，由电缆4连接传感头1和控制器2。再有，控制器2是在个人计算机中安装了传感头1用的接口基板和程序，包括键盘2a和监视器2b等周边设备。

上述传感头1中包含以激光二极管为光源的投光部和具有一维CCD(以下仅称作“CCD”)的受光部等。控制器2在控制该传感头1的动作的同时，取入来自CCD的输出，执行后述的测定处理。

图2示出上述光学式测定装置的电气结构。上述传感头1中除了投光部11和受光部12以外，还包括投光电路13、受光电路14、定时控制电路15等。再有，关于投光部11和受光部12的结构，在后面使用图4进行说明，但在投光部11中具有激光二极管111(图4中示出)，在受光部12中具有CCD122(图4中示出)。

控制器2除了具有CPU21、存储器22、硬盘23、输入输出部24等个人计算机中通用的结构以外，还具有上述专用的接口基板20。在接口基板20上装载着接口部25、A/D转换电路26、传感器控制电路27、触发输入部28、电源电路29等，通过接口部25与CPU总线201连接。

在上述中，在控制器2的硬盘23内存储着用于执行测定处理的程序和判定表等。存储器22用于暂时保存测定中使用的受光量表。输入输出部24包括键盘2a、监视器2b、向未图示的外部设备输出的输出端子等。

接口基板20的传感器控制电路27，用于对传感头1的定时控制电路15给予告知测定处理的定时的触发信号。该触发信号除了能够基于来自触发输入部28的外部信号而生成以外，也能够基于来自CPU21的指令来生成。可以通过事先的数据输入来设定采用哪种触发信号。再有，触发输入部28与基板探测用的传感器等连接。

定时控制电路15按照上述触发信号生成规定长度的定时信号，将其输出到投光电路13和受光电路14中。投光电路13基于该定时信号，驱动投光部11的激光二极管111。受光电路14基于上述定时信号，驱动受光部12的CCD122。这样，就能够按照与激光二极管111的发光同步的定时接受来自玻璃基板3的反射光。

将由CCD122生成的受光量信号输入到接口基板20的A/D转换电路26中后进行数字变换。CPU21通过接口部25取入该受光量信号的数字信号(以下称作“受光量数据”)，存储在存储器22中之后，使用该存储器22内的受光量数据，执行上述的测定处理。

再有，上述电源电路29用于向传感头1供给电源。虽然图2中未图示，但来自该电源电路29的电源线、来自传感器控制电路27的触发信号的传输线、来自CCD122的受光量信号的传输线等，都容纳在上述电缆4内。

图3放大地示出上述玻璃基板3的侧面和上表面。该玻璃基板3(以下仅称作“基板3”)具有规定的厚度t，在上表面3a上，沿着纵横的各方向，分别每隔一定间隔配置一个规定宽度的矩形形状电极31。在该实施例中，以两个方向中的某一个方向中的电极31的周期配列为着眼点(当然，也可以依次以各方向的周期配列为着眼点)，沿着其配列方向照射规定长度的带状光5。这样，就产生了反映电极31的凹凸状态的多个衍射光，在基板的表面和背面反射。再有，所述基板3的表面相当于配列了上述电极31的上表面3a。此外，所谓基板3的背面可以认为是底面内侧的面3b。此外，基板3的底面被支承在未图示的定板上。

在图3中，h示出电极31的高度，d示出电极31的宽度，Λ示出电极31的配列周期。在该实施例中，基板3的厚度t和周期Λ一定，将h、d的值作为测定对象。为了进行该测定，在该实施例中，关于上述h、d值的组合不同的多个的周期配列图形，预先求出各衍射光的表面反射光的理论上的强度，登录在上述存储器22中。具体地说，登录了将各衍射光的强度与每个配列图形建立对应的判定表。CPU21使用从处理对象的基板3得到的受光量数据，测定涉及各次数的表面反射光的强度，通过将该测定值与上述判定表相对照，来特定上述基板3的h、d的值。以后关于该处理详细进行叙述。

图4示出了上述传感头1内的投光部11和受光部12的主要结构与它们的作用。再有，图中x、y是以作为测定对象的电极的配列为基准的坐标轴，y对应于电极的配列方向，x对应于与电极的配列方向垂直的方向。此外，图中的引出框(A)示出向基板3照射光的状态，引出框(B)示出向CCD122聚焦反射光的状态。

上述投光部11是在成为光源的激光二极管111的前方依次配置了准直透镜112、柱面透镜113和聚光镜114而成。另一方面，受光部12的结构为，在上述CCD122的前方配置了柱面透镜121。再有，投光部11侧的激光二极管111和各透镜112、113、114分别被专用的保持器115、116、117、118支撑。同样，受光部12侧的透镜121和CCD122也被专用的保持器123、124支撑着。

上述中，从激光二极管111射出的光通过准直透镜112而被平行化后，依次通过柱面透镜113和聚光镜114。柱面透镜113在x方向上收拢通过了上述准直透镜112的平行光，在y方向上生成长的带状光。构成该带状光的平行光通过聚光镜114而被变换成聚焦光。但是，由于聚光镜114使用焦点距离远远大于该透镜114到基板3的标准距离的透镜，因此，如引出框(A)所示，能够对基板3照射横切规定数量的电极31的长度的带状光5。

受光部12侧的CCD122配置在与该聚光镜114的焦点距离相对应的位置、即能够切开对于上述带状光5的衍射光的反射光而进行受光的位置上(以后详细叙述)。再有，由于投光部11侧的柱面透镜113的作用，各反射光成为在与上述投光部12侧的收拢方向相反的方向上扩宽的光，但受光部12侧的柱面透镜121具有收拢该扩宽，将上述反射光成形为规定长度的带状光6的功能。

再有，在该实施例中，调整了柱面透镜121的曲率，使得带状光6比CCD122的象素122a的宽度长。此外，配置CCD122，使其象素配列与带状光6的并列方向相对应。在引出框(B)中，将CCD122的象素配列方向作为Y，将与其垂直的方向作为X来示出。

图5模式地示出了上述图4的光学系统中的光的前进状态。在该图5中，用实线示出照向基板3的照射光和表面反射光，用点划线示出照向基板3的透射光和背面反射光。再有，在该图5中，为了明确各表面反射光与背面反射光的关系，仅示出了0次衍射光所涉及的光路，但关于其他衍射光，也能够得到同样的关系。

通过聚光镜114，将在上述投光部11中生成的平行光转换成聚焦光后，照向基板3。基板3是镜面，故表面反射光也维持聚焦状态，在规定位置聚光。背面反射光也同样维持收束状态，但该背面反射光在相对于投光部11比表面反射光更远的地方上反射，因此聚光在不同于表面反射光的位置上。

再有，若以与照射光的1光路相对应的表面反射光和背面反射光为着眼点，则这些反射光在基板3的上方就成为平行前进的光。

在该实施例中，上述的电极31的高度d和宽度w分别是规定值，对位于在从基板3到上述标准的距离中放置了上述聚光镜114时的表面反射光的聚光位置，配置了CCD122。此外，若电极31的配列图形和传感头1的高度位置有变动，就认为相对于CCD112的表面反射光的聚光位置也变化，此外，背面反射光与表面反射光相比，由于从聚光镜114到反射位置的距离变长，因此，若如上所述对位于表面反射光的聚光位置而配置CCD122，则在CCD122的前面聚光，但是，若使聚光镜114的聚焦深度增加，这些聚光位置的偏差就非常小，全部的反射光都能够在可看作聚光状态的状态下射入到CCD112中。这样，在CCD122上分离表面反射光和背面反射光后使其射入，就能够得到各反射光的鲜明的像。

图6A～图6C示出如图5所示地调整了光学系统的情况下，由CCD122的各象素得到的受光量的强度分布的期望状态。图6A是假设仅表面反射光聚光在CCD122上的情况下的分布曲线，按规定间隔出现了与各次数的表面反射光相对应的山状的图像。以下，将该山状的图像称作“表面反射光像”。图6B是假设仅聚光了背面反射光的情况下的分布曲线，同样，按规定间隔出现了与各次数的背面反射光相对应的山状的图像。以下，将该山状的图像称作“背面反射光像”。图6C是在上述图6A的分布曲线示出的强度上加上了图6B的分布曲线示出的强度而得到的曲线。在基板3的厚度t大于光源的相干长度，表面反射光与背面反射光不干涉的情况下，得到该图6C示出的受光量的分布曲线。

再有，上述的全部曲线都是横轴表示受光量数据的坐标，因此，对应于上述图4的引出框(B)的Y方向。在按照上述图4的关系配置投光部11和受光部12的情况下，在图6中，越向离开投光部11的方向前进，坐标就越大。

在各衍射光的反射光基于上述图5中示出的原理聚光在CCD122上的情况下，如该图6的例子所示，m次的衍射光的表面反射光像P_m和背面反射光像p_m就出现在不同的位置上。此外，在该图6的例子中，m次的背面反射光像p_m位于m次的表面反射光像P_m与接下来的(m+1)次的表面反射光像P_m+1之间。换言之，成为各表面反射光与背面反射光交替且按次数顺序配列的状态。

此外，若向上述电极的周期图形这样的矩形形状的结构物的凹凸图形照射光，则多数情况下0次衍射光比其他衍射光具有压倒性优势。可以认为图6A的例子中峰值最大的表面反射光像P₀和图6B的例子中峰值最大的背面反射光像p₀分别与0次衍射光相对应。如图6C所示，可以认为这些反射光像P₀、p₀在实际得到的受光量的分布曲线中相邻。再有，图中，0次右侧的像P₁、p1、P₂、p₂、P3、p₃…是1次、2次、3次…的表面反射光像和背面反射光像，0次左侧的像P_-1、p_-1、P_-2、p_-2、P_-3、p_-3…是-1次、-2次、-3次…的表面反射光像和背面反射光像。

在该实施例涉及的光学式测定装置中，预先求出各衍射光的表面反射光和背面反射光在上述图6C的状态下在CCD122上分离后聚光的条件，基于该条件，调整聚光镜114的焦点距离和聚光镜114与CCD122的位置关系等。

以下使用图7～图9，关于该条件进行说明。

首先，图7示出用于如图6C所示那样地交替并按次数的顺序配列各次数所涉及的表面反射光像和背面反射光像的条件。图中，P_m、P_m+1分别是m次、(m+1)次的表面反射光像，p_m、p_m+1是m次、(m+1)次的背面反射光像。为了得到如上述图6C所示的受光量的分布曲线，就需要使相同次数的表面反射光像P_m与背面反射光像p_m的距离b小于表面反射光像P_m、P_m+1的距离a。即，需要a＞b的关系。

图8A利用上述m次和(m+1)次的表面反射光的光路示出了上述距离a。图中的L是在调整为在对基板3的光照射位置C上产生的0次的表面反射光聚光在了CCD122上的情况下的0次表面反射光的光路的长度。以下将该L称作距离L。在该实施例中，利用距离L示出了调整上述光学系统所需要的条件。

图中，θ_m是m次的衍射角。在此，若将电极的配线图形的周期设为Λ，将照射光的波长设为λ，将基板的厚度设为t，将光的入射角设为θi，则衍射角θ_m可以由下面的(1)式求出。

$\mathrm{\θm}=m\·\frac{\mathrm{\λ}}{\mathrm{\Λ}\cos \mathrm{\θi}}\·\·\·\left(1\right)$

θ_m+1是(m+1)次的衍射角，可以通过将上述(1)式的m置换成(m+1)来求出。在此，若考虑衍射角θ_m、θ_m+1极小(θ_m、θ_m+1＜＜1)，则上述距离a就成为与下面的(2)式的值近似的值。

$a=L\·\frac{\mathrm{\λ}}{\mathrm{\Λ}\cos \mathrm{\θi}}\·\·\·\left(2\right)$

接着，图8B利用上述m次的衍射光的表面反射光和背面反射光的光路示出了距离b。图中的角度θ_tr是透过基板3后的衍射光相对于垂直方向所成的角度。在衍射角θ_m极小的情况下，上述距离b近似于下面的(3)式的值。再有，(3)式中，n₂是基板背面的折射率。

$b=2t\·\tan \mathrm{\θtr}\·\cos \mathrm{\θi}=2t\·\tan \left[\mathrm{si}{n}^{-1}\right[\frac{\sin \mathrm{\θi}}{n_2}\left]\right]\·\cos \mathrm{\θi}\·\·\·\left(3\right)$

通过使上述(2)、(3)符合上述条件：a＞b，针对上述距离L，能够导出下面的(4)式。

$L>2\·\frac{\mathrm{\Λ}}{\mathrm{\λ}}t\·\tan \left[{\sin }^{-1}\right[\frac{\sin \mathrm{\θi}}{n_2}\left]\right]\·\mathrm{co}{s}^2\mathrm{\θi}\·\·\·\left(4\right)$

但是，在表面反射光像的宽度w成为相对于上述距离a、b不能忽略的大小的情况下，最好将用于得到上述分布曲线的条件设定为如下面的(5)式。该情况下，关于上述距离L，取代(4)式，能够导出(6)式。再有，关于上述表面反射光的宽度w，例如如图9所示，可以设定为相对于表面反射光像的峰值的强度在1/e²以上的区域的宽度。

$a-\frac{w}{2}>b+\frac{w}{2}\·\·\·\left(5\right)$

$L>\frac{\mathrm{\Λ}}{\mathrm{\λ}}\cos \mathrm{\θi}\·[2t\·\tan [{\sin }^{-1}\left[\frac{\sin \mathrm{\θi}}{n_2}\right]]\·\mathrm{co}\mathrm{s\θi}+w]\·\·\·\left(6\right)$

在该实施例涉及的光学式测定装置中，从基板3仅离开规定距离设置了传感头1时，调整聚光镜114与CCD122的位置关系，使得基板3与CCD122的距离满足上述(4)式或(6)式的关系。此外，作为聚光镜114，采用具有下述这样的焦点距离的透镜，即在上述位置关系中，成为表面反射光聚光在CCD122上、并且背面反射光也可以看作是聚光的状态。再有，可以基于测定对象的基板和电极图形、投光部11的结构等，预先特定上述距离L的特定所需的Λ、λ、θi、t、n₂。

通过进行如上所述的调整，在CCD122中，能够生成相同次数的表面反射光像和背面反射光像的组按每个次数依次配列的分布曲线。上述控制器2的CPU21从示出该分布曲线的受光量数据中提取示出各次数的表面反射光像的数据，使用它们的强度测定电极的周期图形。

再有，该实施例以0次衍射光比其他次数的衍射光具有压倒性优势为前提，但有时也由于电极31的形状，即使周期性地配列，0次衍射光也不最大。为了对应这种情况，针对向与没配列电极31的测定对象同种类的基板3照射了来自投光部12的光时产生的反射光、即镜面反射光，预先求出相对于CCD122的入射位置的范围，登录在存储器22中，测定时，只要从上述所登录的范围的受光量提取最大的峰值和第二大的峰值，将其特定为与0次衍射光相对应的数据即可。

可以假定反射面位于从基板3的表面3a到背面3b之间，理论性地求出来自未配列电极31的基板3的反射光入射的位置。该情况下，可以设定从理论上的入射位置向正负方向仅离开了比上述(2)式的距离a小的规定距离c的位置的范围，将其作为上述入射位置的范围而进行登录。

图10示出CPU21涉及提取上述表面反射光的强度的顺序。再有，由于该顺序相当于后述的图12的步骤2的详细顺序，故用20以后的数字示出各步骤。此外，在图10和以下的说明中，将各步骤简略记作“ST”。

如上所述，所述0次衍射光的表面反射光和背面反射光的强度都比其他次数的反射光高，此外，具有在受光量的分布曲线中并列的位置关系。因此，在该顺序中，在ST21中，从受光量数据中的各反射光像中提取峰值最大和峰值第二大的像。然后，在确认了这些峰值间的距离是接近于上述距离b的值，两者之间不存在其他峰值之后，特定与这些峰值相对应的两个反射光像作为与0次衍射光相对应的反射光像。

在接着的ST22中，特定与上述0次衍射光相对应的一对反射光像的某一方作为表面反射光。如上述图5所示，背面反射光在比表面反射光远离投光部11的位置上反射，与表面反射光平行地前进，因此，在CCD122上也聚光在远离投光部11的位置上。从而，在ST22中，特定上述一对反射光像中接近于投光部11的像(若是图6的坐标轴，就是座标小的像)作为表面反射光像。

此外，在该实施例涉及的受光量的分布曲线中，各次数的表面反射光像相隔上述图7的距离a按次数依次配列。于是，在接着的ST23中，特定从上述0次的表面反射光像的位置仅离开了m倍上述距离a(m＜0、m＞0)的值的位置，作为m次的表面反射光像的位置。再有，可以由上述(2)式求出a的具体值。

在ST24中，求出特定后的各表面反射光像的强度。作为该强度，在该实施例中，如图11所示，针对各表面反射光像P_m、P_m+1…，分别求出包含在宽度w_m、w_m+1…的范围中的数据的积分值。再有，该情况下的宽度w_m、w_m+1…也与上述图9示出的宽度w同样，可以设为与得到了峰值的1/e²以上的强度的区域相对应的值。

图12示出电极的配列图形的测定所涉及的一系列的顺序。再有，在该图和以下的说明中，也将各步骤省略示出为“ST”。

首先，在最初的ST1中，进行取入测定处理所必要的受光量数据的处理。在该处理中，通过上述传感器控制电路27驱动了传感头1侧的投光电路13和受光电路14之后，A/D转换来自CCD122的受光量信号，存储在存储器22中。

在接着的ST2中，通过对在ST1中得到的受光量数据执行上述图10的顺序，检测出各次数的表面反射光的强度。在接着的ST3中，从上述的判定表读出规定的配列图形所涉及的理论上的表面反射光的强度(是包含每个衍射光的多个强度的数据)。在ST4中，针对在上述ST2中提取的各强度和上述理论上的强度，利用最小二乘法计算出两者的误差σ。

以下，通过对每个登录在判定表中的配列图形执行ST3、4的处理，来依次求出误差σ。当针对所登录的全部配列图形求出误差σ时，ST5为“是”，在接着的ST6中，特定上述误差σ最小时的配列图形作为测定对象的结构。之后，在ST7中，向外部输出该特定后的周期图形的电极的宽度d和高度h，作为测定结果。

CPU21作为光学式测定装置进行的处理如上述图12所示。另外，CPU21也可以进行从该测定结果判别上述电极的配列图形是否良好的处理。

这样，根据上述处理，可以除去容易受定板的特性的影响的背面反射光，而仅进行表面反射光的测定，因此，能够对电极的周期图形进行高精度的测定。

在上述图3～图5中，仅示出了沿着基板上的一个方向配列的电极31，但在实际的LCD用的基板3中，矩阵配列了源极线和栅极线两种电极，上述带状光5沿着成为测定对象的电极的配列进行照射。该情况下，要高精度地进行对测定对象的电极的测定处理，就需要调整传感头1相对于基板3的位置，使得将带状光5照射在不涉及另一方电极的位置上。

图13示出了针对测定对象的电极与带状光5的位置关系而对比良好例和非良好例。图中，沿着水平方向(y方向)配列的电极31a是源极线，沿着垂直方向(x方向)配列的电极31b是栅极线。此外，在每个用这些电极31a、31b围起来的区域中设置薄膜晶体管(TFT)32。

在此，在将源极线31a作为测定对象的情况下，上述带状光5就沿着y轴方向照射。该情况下的带状光5如图中的箭头A所示，最好照射在不涉及栅极线31b和薄膜晶体管32的位置上。如箭头B和C所示，当带状光5照射到涉及栅极线31b的位置上时，就几乎不产生源极线31a的配列周期所引起的光的衍射，难以得到如上述图6C所示的受光量数据。

特别是在检查大型基板的电极结构的情况下，在基板上设定了多个测定对象区域之后，需要使基板或传感头1移动，使各测定对象区域依次与传感头1对位而进行测定。但是，由于该种基板的电极间的间隔极微小，因此，仅机械性地将基板和传感头1对位，很难将带状光5照射到适当的位置上。

因此，在下面示出的实施例中，在测定处理以前，在使带状光5的照射位置微小移动的同时，使用在各位置上得到的受光量的分布数据来特定测定最佳的照射位置。

图14示出LCD基板的电极检查用的检查装置的结构。该检查装置除了传感头1之外，还包括支承基板3的XY载物台7、两台摄像机9和两台控制器2S、8。

XY载物台7配置在基板3的制造装置50的相邻处，接收了从制造装置50送出的基板3之后，能够支承它并使其在x方向和y方向上移动。传感头1和摄像机9分别利用专用的支持部71、72，固定配置在XY载物台7的上方。再有，传感头1的结构与上述图2和图4中示出的情况相同。

在该实施例的基板3上设定多个测定对象区域300的同时，在每个测定对象区域300中设置了用于使该区域与传感头1的下方对位的调准标记(未图示)。上述控制器8与XY载物台7和摄像机9连接，处理来自摄像机9的图像后提取调准标记的位置，基于该提取结果，控制XY载物台7的动作。

另一个控制器2S是在上述图1、2中示出的控制器2中附加了用于控制和检查XY载物台7的功能。该控制器2S与控制器8和传感头1连接，利用与控制器8的通信，在控制XY载物台的动作的同时，处理来自传感头1的受光量数据，调整使得测定对象区域300和传感头1成为最佳的位置关系。

在此，使用图15，针对用于XY载物台的位置调整的受光量数据的处理进行说明。

在向上述图13的箭头A所示的位置照射来自传感头1的投光部11的带状光5的情况下，产生了由测定对象的电极31a引起的多个衍射光。这样，在该情况下的受光量数据中，如图15的(1)所示，成为各次数的表面反射光像与背面反射光像交替且按次数依次配列的状态。相对于此，如上述箭头B、C所示，在向测定对象之外的电极的位置照射了带状光5的情况下，就成为难以产生由测定对象的电极31a引起光衍射的状态。因此，在受光量数据中，如图15的(2)所示，成为除去0次的反射光像P₀、p₀之外，不显现显著的反射光像的状态。

在该实施例中，预先从向测定对象区域300适当地照射了带状光5的情况下的受光量数据的理论曲线，求出除了0次以外的规定次数(图15的例子中设为二次)的表面反射光和背面反射光的强度，以符合它们的强度为基准，登录在控制器2S的存储器内。另一方面，针对从上述CCD122得到的实际的受光量数据，也特定应包含了二次的表面反射光像P₂和背面反射光像p₂的区域R，提取该区域R内的受光量。然后，通过将从该区域R提取的受光量与上述基准值相比较，判断是否得到了测定所需要的衍射光。

再有，在特定受光量数据中的区域R时，按照与上述图10相同的顺序，提取了最大峰值和第二大峰值并列的区域后，基于2倍了上述(2)式的距离a的值，特定区域R的位置。此外，可以通过积分该区域R内的受光量数据来得到区域R内的受光量。

图16示出上述检查装置的处理顺序。执行该一系列顺序的主体是上述控制器2S，但通过控制器8来进行XY载物台7的移动控制。再有，该实施例中，测定对象的电极所配列的方向也是y方向，沿着x方向进行XY载物台7的位置调整。

根据将基板3送到了上述XY载物台7上，来开始图16的顺序。在最初的ST101中，基于上述调准标记调整XY载物台7的位置，使得第一个测定对象区域300来到传感头1的下方。

在ST102中，将用于计数XY载物台7的调整次数的计数器m归零。在接着的ST103中，驱动传感头1，输入来自CCD122的受光量数据。然后，在ST104中，从受光量数据特定上述的区域R，提取该区域R内的受光量。接着，在ST105中，将提取的受光量与XY载物台的当前位置一起保存在存储器内。再有，可以利用例如xy座标系中的载物台的原点的座标来表示XY载物台7的当前位置。

在ST106中，将上述XY载物台7沿着x轴方向仅移动规定量Δx。在ST107中，将上述计数器m更新为加一的值。若该更新后的m为规定的阈值M或其以下，从ST108返回到ST103。

如上所述，在调整XY载物台7的位置的同时，执行M次取入受光量数据的处理，使每次的区域R内的受光量与XY载物台的位置建立对应而保存在存储器中。该处理结束时，就前进到ST109，将所保存的受光量与上述的基准值相比较。然后，判别与和基准值的差最小的受光量相对应的XY载物台7的位置是最佳测定位置。

在ST110中，将XY载物台7移动到上述ST109中判别的最佳位置上，在ST111中执行测定处理。再有，在该测定处理中执行与上述图12所示相同的顺序，因此，在此省略详细的说明。

以下，关于其他的测定对象区域300，也同样地执行ST101～111的处理。对于全部的测定对象区域300的处理结束时，ST112就成为“是”，前进到ST113，基于每个测定对象区域300的测定结果，判定上述电极的配列图形是否良好。然后，在ST114中，向监视器2a(图14中示出)、未图示的上位系统等输出上述判定处理的结果，然后结束处理。

根据上述的图16的顺序，由于对于全部的测定对象区域300都能够向上述图13中的箭头A示出的位置上照射带状光5并进行测定处理，因此，使用由测定对象的电极产生的衍射光的表面反射光像，能高精度地测定上述电极的配列图形。这样，能够大幅度地提高检查的精度，提供一种可靠性高的检查装置。

再有，在上述实施例的检查装置中，为了简单地说明，假设固定配置了传感头1，但在实际的规格中，最好可上下移动地配置传感头1，使得能够对准检查对象的电极的配列周期Λ而变动上述(4)式的距离L。该情况下，通过向控制器2S输入检查对象的基板3的厚度t和电极31的周期Λ来求出L的值，根据该值，能够调整传感头1的高度。此外，在测定处理时，在从受光量数据特定各次数的表面反射光像的处理(与上述图10的ST23相对应的处理)中，也能够通过基于所输入的Λ值求出上述距离a，来特定各表面反射光像的位置。

Claims (9)

1.一种光学式测定装置，将在具有透光性的基板上以周期性配列的结构物作为测定对象，执行使用了衍射光的测定处理，该衍射光是向上述基板表面的所配列的多个周期性的结构物照射光时产生的，其特征在于，具有：

投光部，其将包括沿着上述结构物的配列方向的方向和向着上述基板的表面照射的光的光轴的方向的面的截面中聚焦的光，相对于上述基板的表面，以上述截面成为入射面的方式通过倾斜入射而进行照射；

受光部，其包括有摄像元件，所述摄像元件具有所配列的多个受光用象素，该配列的方向是由沿着上述结构物的配列方向的方向和通过上述基板的表面正反射后的光的光轴的方向确定的面内所包含的方向，

在上述摄像元件上，确定上述投光部相对于上述基板的距离和照射光的照射角度、包含有上述摄像元件的受光部相对于上述基板的距离和角度，使得背面反射光的m次的衍射光入射到由上述照射光产生的表面反射光的m次的衍射光与(m+1)次的衍射光入射的位置之间，其中m是任意的整数，在上述基板上反射的衍射光中，将远离投光部的一侧设为正。

2.如权利要求1所述的光学式测定装置，其特征在于，具有提取装置和测定装置，所述提取装置基于由上述摄像元件得到的受光量的与上述受光象素的配列方向相关的分布数据中的最大值，以及上述投光部与受光部的位置关系，从上述受光量的分布数据中个别地提取各次数的表面反射光的强度，所述测定装置使用由上述提取装置提取的各表面反射光的强度，测定上述结构物。

3.如权利要求2所述的光学式测定装置，其特征在于，具有输入装置和算出装置，所述输入装置输入测定对象的结构物的配列周期，所述算出装置使用由上述输入装置输入的配列周期，计算出上述摄像元件中的各次数的表面反射光的入射位置的间隔，

上述提取装置从由上述摄像元件得到的受光量的与上述受光象素的配列方向相关的分布数据中最大的峰值和第二大的峰值并列的部分，将在上述基板上反射的衍射光中与接近于投光部的一方相对应的峰值，作为0次的表面反射光的入射位置加以特定，同时将从该入射位置仅离开了相当于由上述算出装置计算出的间隔的m倍的距离的位置，作为m次的表面反射光的入射位置加以特定，基于所特定的各入射位置，提取各次数的表面反射光的强度。

4.如权利要求1所述的光学式测定装置，其特征在于，具有：

登录装置，其预先登录与反射光入射到上述摄像元件中的上述受光象素的配列方向相关的位置，该反射光是在向与未配列上述结构物的测定对象相同种类的基板照射了来自投光部的光时所产生的；

提取装置，其针对上述测定对象的基板，从入射到上述摄像元件的登录在上述登录装置中的位置上的受光量的分布数据中，求出最大值，基于该最大值以及上述投光部与受光部的位置关系，从上述摄像元件全体的受光量的分布数据中个别地提取各次数的表面反射光的强度；

测定装置，其使用由上述提取装置提取的各表面反射光的强度，测定上述结构物。

5.如权利要求4所述的光学式测定装置，其特征在于，具有输入装置和算出装置，所述输入装置输入测定对象的结构物的配列周期，所述算出装置使用由上述输入装置输入的配列周期，计算出上述摄像元件中的各次数的表面反射光的入射位置的间隔，

上述登录装置登录基于与反射光入射到上述摄像元件中的上述受光象素的配列方向相关的位置而预先求出的范围，该反射光是在向与未配列上述结构物的测定对象相同种类的基板照射了来自投光部的光时所产生的，

上述提取装置，从针对上述受光象素的配列方向而在上述摄像元件的登录在上述登录装置中的范围中最大的峰值和第二大的峰值并列的部分，将在基板上反射的衍射光中与接近于投光部的一方相对应的峰值，作为0次的表面反射光的入射位置加以特定，同时，对于上述摄像元件全体的受光量的分布数据，将从上述0次的表面反射光的入射位置仅离开了相当于由上述算出装置计算出的间隔的m倍的距离的位置，作为m次的表面反射光的入射位置加以特定，基于所特定的各入射位置，提取各次数的表面反射光的强度。

6.如权利要求1～5中任一项所述的光学式测定装置，其特征在于，具有位置调整装置和控制装置，所述位置调整装置用于调整相对于与上述结构物的配列方向垂直的方向的投光部的位置，所述控制装置使用由上述摄像元件得到的受光量的分布数据，控制由上述位置调整装置进行的位置调整处理，

上述控制装置包括：每次使上述位置调整装置进行位置调整处理时，从在该状态下得到的受光量的分布数据中提取不与0次的表面反射光和0次的背面反射光的两方对应的范围的受光量的装置；将上述所提取的受光量与规定的基准值相比较的装置；使用上述比较处理的结果，针对上述基板和投光部判别适于测定的位置关系的装置。

7.一种光学式测定方法，将在具有透光性的基板上以周期性配列的结构物作为测定对象，接收向该基板表面的所配列的多个周期性的结构物照射光时产生的衍射光，其特征在于，

将包括沿着上述结构物的配列方向的方向和向着上述基板的表面照射的光的光轴的方向的面的截面中聚焦的光，相对于上述基板的表面，以上述截面成为入射面的方式通过倾斜入射而进行照射，

配置有摄像元件，所述摄像元件具有所配列的多个受光用象素，该配列的方向是由沿着上述结构物的配列方向的方向和通过上述基板的表面正反射后的光的光轴的方向确定的面内所包含的方向，使得背面反射光的m次的衍射光入射到由上述照射光产生的衍射光的表面反射光的m次的衍射光与(m+1)次的衍射光入射的位置之间，从而接收相对于上述照射光的来自基板的反射光，其中m是任意的整数，在上述基板上反射的衍射光中，将远离投光部的一侧设为正。

8.如权利要求7所述的光学式测定方法，其特征在于，由上述摄像元件接收反射光之后，基于得到的受光量的分布数据中的最大值，以及向着上述基板的表面照射光的投光部与包含有上述摄像元件的受光部的位置关系，从上述受光量的分布数据中个别地提取各次数的表面反射光的强度，使用所提取的各表面反射光的强度，测定上述结构物。

9.如权利要求7或8所述的光学式测定方法，其特征在于，反复执行在使相对于上述结构物的光的照射位置沿着与结构物的配列方向垂直的方向移动的同时，使用由摄像元件得到的受光量的分布数据来判别上述照射位置是否是适于测定的位置的步骤，

在上述判别的步骤中，执行：从由上述摄像元件得到的受光量的分布数据提取不与0次的表面反射光和0次的背面反射光的两方对应的范围的受光量的步骤；将上述所提取的受光量与规定的基准值相比较的步骤，

在得到了超过上述基准值的受光量时，判别为在该时刻的光的照射位置适于测定。

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