JP2000241123A - 微小寸法測定装置 - Google Patents

微小寸法測定装置

Info

Publication number
JP2000241123A
JP2000241123A JP4476899A JP4476899A JP2000241123A JP 2000241123 A JP2000241123 A JP 2000241123A JP 4476899 A JP4476899 A JP 4476899A JP 4476899 A JP4476899 A JP 4476899A JP 2000241123 A JP2000241123 A JP 2000241123A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
imaging
optical system
lens
measured
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4476899A
Other languages
English (en)
Inventor
Takayuki Kobayashi
隆之 小林
Mitsusachi Mihashi
光幸 三橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toppan Inc
Original Assignee
Toppan Printing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toppan Printing Co Ltd filed Critical Toppan Printing Co Ltd
Priority to JP4476899A priority Critical patent/JP2000241123A/ja
Publication of JP2000241123A publication Critical patent/JP2000241123A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】100nm〜数十μm程度の解像度が得られる
と同時に被測定物との間に距離を設けられかつ安価であ
る撮像光学系を具備する微小寸法測定装置を提供するこ
とを課題とする。 【解決手段】被測定物を照明する照明手段と、被測定物
の像を結ぶ撮像光学系と、前記像を撮像し画像データに
変換する撮像手段と、画像データを用いて測定処理を行
う処理手段と、測定処理の結果を出力する出力手段とを
具備する微小寸法測定装置において、前記撮像光学系
が、被測定物の像を結像させる結像手段と、前記像を拡
大し撮像手段が備える撮像素子上に結像させる拡大結像
手段とを備えた光学系であることを特徴とする微小寸法
測定装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は微小パターンなどの
微小物を測定する微小寸法測定装置に関し、特に、被測
定物から離れて行う微小寸法測定に好適に利用できるも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来より測定装置において微小物を画像
データとして得るために撮像する際には、拡大光学系か
らなる撮像光学系を用いて被測定物の像を撮像素子上に
結ばせている。
【0003】100nmから数十μm程度の解像度を得
るための高倍率の拡大光学系には、対物レンズを使う手
法が一般的に用いられており、対物レンズ単体で構成さ
れているものや、対物レンズと結像レンズで構成されて
いるものがある。また、拡大光学系を構成するレンズ群
を特別に設計し、用いている場合もある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、拡大光
学系は焦点距離が短く、被測定物と光学系の距離が取れ
ない。そのため、ライン上を流れる製品などでは、物理
的な干渉が生じ、測定が困難であった。また、焦点深度
が浅いことから、光軸方向に凹凸のある物体の測定が不
可能であり、光軸方向の移動を伴う物体を連続的に測定
することも困難であった。
【0005】超長焦点対物レンズなど、拡大光学系でも
特別設計により焦点距離を長くし、前記問題点を解決す
る試みがなされているが、そのようなレンズでも高倍率
ではワーキングデイスタンスは十数mmにとどまり、使
用できない場面がある。また、このような特別設計のレ
ンズを使用した場合、価格が問題となる。
【0006】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたもので、100nm〜数十μm程度の解像度が得ら
れると同時に被測定物との間に距離を設けられかつ安価
である撮像光学系を具備する微小寸法測定装置を提供す
ることを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明において上記の課
題を達成するために、まず請求項1の発明では、被測定
物を照明する照明手段と、被測定物の像を結ぶ撮像光学
系と、前記像を撮像し画像データに変換する撮像手段
と、画像データを用いて測定処理を行う処理手段と、測
定処理の結果を出力する出力手段とを具備する微小寸法
測定装置において、前記撮像光学系が、被測定物の像を
結像させる結像手段と、前記像を拡大し撮像手段が備え
る撮像素子上に結像させる拡大結像手段とを備えた光学
系であることを特徴とする微小寸法測定装置としたもの
である。
【0008】また請求項2の発明では、上記撮像光学系
は、光路中に全反射鏡や回折素子をなどの光学偏向素子
を設置し光軸を偏向させる機構を備えたことにより、測
定箇所の移動が可能となることを特徴とする請求項1記
載の微小寸法測定装置としたものである。
【0009】また請求項3の発明では、上記撮像光学系
が備える結像手段は、2枚以上のレンズの組み合わせを
用いたアフォーカル系であって、前記アフォーカル系内
に光学フィルタやビームスプリッタなどの光学素子を挿
入することで、撮像光学系の特性変更が可能となること
を特徴とする請求項1記載の微小寸法測定装置としたも
のである。
【0010】
【作用】請求項1の発明は、被測定物を照明する照明手
段と、被測定物の像を結ぶ撮像光学系と、前記像を撮像
し画像データに変換する撮像手段と、画像データを用い
て測定処理を行う処理手段と、測定処理の結果を出力す
る出力手段とを具備する微小寸法測定装置において、前
記撮像光学系が、被測定物の像を結像させる結像手段
と、前記像を拡大し撮像手段が備える撮像素子上に結像
させる拡大結像手段とを備えた光学系であることを特徴
とする微小寸法測定装置としたものであるから、結像手
段として長焦点距離の結像光学系を用いることにより、
被測定物と撮像光学系との間に距離を設けることが可能
となる。
【0011】請求項2の発明は、上記撮像光学系は、光
路中に全反射鏡や回折素子をなどの光学偏向素子を設置
し光軸を偏向させる機構を備えたことにより、測定箇所
の移動が可能となることを特徴とする請求項1記載の微
小寸法測定装置としたものであるから、光学偏向素子に
より光が反射又は屈折されることで、撮像光学系全体の
移動なしに測定箇所を移動することができる。
【0012】請求項3の発明は、上記撮像光学系が備え
る結像手段は、2枚以上のレンズの組み合わせを用いた
アフォーカル系であって、前記アフォーカル系内に光学
フィルタやビームスプリッタなどの光学素子を挿入する
ことで、撮像光学系の特性変更が可能となることを特徴
とする請求項1記載の微小寸法測定装置としたものであ
るから、例えば同軸落射照明や撮像素子への入射調整な
どが可能になる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を説
明する。
【0014】図1は、本発明装置の基本的な構成を示
す。但し、点線で囲まれている被測定物は、本発明装置
の構成要素ではない。また、括弧で囲まれている光学偏
向素子は、オプションである。細い矢印は光の進む方向
を表わし、太い矢印は電気信号又はデジタルな情報の流
れを表わす。従来の微小測定装置に対する主要な改良点
は、撮像光学系にある。
【0015】本発明装置の照明手段としては、透過照
明、同軸落射照明、射方照明など一般的に用いられる照
明手段が好適に利用できる。これら照明手段は、被測定
物の性質に合わせて、単色光や白色光などの光源や平行
光や拡散光などの性質が適宜選択可能である。
【0016】本発明装置の撮像光学系は、結像手段と拡
大結像手段とを備える。
【0017】撮像光学系の結像手段としては、収差の少
ない組み合わせレンズが好適に利用できる。中でもアク
ロマートレンズを2枚対向させて用いる方法は、安価で
収差も少なくできる。この際に、対向した2枚のレンズ
間をアフォーカル系にすると、この位置に光学フィルタ
やビームスプリッタなどを挿入することが可能である。
焦点距離は測定条件などを考慮して適宜設定が可能であ
る。倍率を1倍に設定することで収差の影響を少なくす
ることができる。
【0018】撮像光学系の結像手段としては、顕微鏡用
対物レンズが好適に使用できる。使用する対物レンズに
よって、対物レンズ単体で用いる場合と、対物レンズと
結像レンズとを組み合わせる場合がある。対物レンズと
結像レンズとを組み合わせる場合には、収差補正のなさ
れているアクロマートレンズが適している。
【0019】本発明の撮像手段としては、撮像素子にC
CDを用いたモノクロカメラ又はカラーカメラが好適に
利用できる。
【0020】本発明の処理手段としては、一般に利用さ
れている画像処理装置やコンピュータを好適に使用で
き、その処理方法は例えば2値化やエッジ検出などの画
像処理を用いることができる。
【0021】本発明の出力手段としては、TVモニタな
どによって視覚的に理解できる形での出力手段や、電気
信号として外部機器に出力する手段などが好適に使用で
きる。また、これら出力手段を併用することも可能であ
る。
【0022】
【実施例】以下、本発明装置の実施例を説明すること
で、本発明の実施の形態をより詳細に説明する。
【0023】<実施例1>図2に示す実施例1は、請求
項1の発明の1実施例である。照明手段は光源1、撮像
手段はCCDカメラ5、処理及び出力手段は処理及び出
力装置6に対応する。結像手段は、結像レンズ2から構
成される。拡大結像手段は、対物レンズ3と、結像レン
ズ4とから構成される。従って、撮像光学系は、結像レ
ンズ2と、対物レンズ3と、結像レンズ4とから構成さ
れる。
【0024】本実施例の装置は、光源1により被測定物
7を透過照明し、結像レンズ2により面8に1対1の像
(被測定物の実像)を結んでいる。対物レンズ3の作動
距離の位置に面8が来るように対物レンズ3を配置し、
面8に出来ている像の拡大像を結像レンズ4を介して面
9に結ばせている。面9の位置には撮像面が来るように
CCDカメラ5を配置する。CCDカメラ5によって撮
像された画像はビデオ信号として処理及び出力装置に転
送され、そこで処理及び出力が行われる。
【0025】これにより、被測定物7と本実施例の撮像
光学系の最前面である結像レンズ2との距離が、従来の
撮像光学系と比較して、数〜数十倍となり、凹凸のある
ものや、巻き取りラインなどを流れていて光学軸方向に
ばたつくものなどとの物理的な干渉を回避できる。
【0026】図3は、対物レンズと結像レンズのみを用
いた従来の撮像光学系で被測定物を撮影して得た画像で
ある。一方、図4は、本実施例の撮像光学系で被測定物
を撮影して得た画像である。図3と図4を比較すると、
本実施例の撮像光学系を用いても、ほとんど劣化のない
画像が見られる。すなわち、従来の拡大光学系からなる
撮像光学系と同様に、本実施例の撮像光学系は100n
m〜数十μm程度の解像度を得ることができる。
【0027】<実施例2>図5に示す実施例2は、請求
項2の発明の1実施例である。照明手段は光源21、撮
像手段はCCDカメラ26、処理及び出力手段は処理及
び出力装置29に対応する。結像手段は、結像レンズ2
2から構成される。拡大結像手段は、対物レンズ24
と、結像レンズ25とから構成される。更に、光学偏向
素子として全反射鏡23を用いている。従って、撮像光
学系は、結像レンズ22と、全反射鏡23と、対物レン
ズ24と、結像レンズ25とから構成され、結像レンズ
22と対物レンズ24との間に全反射鏡が入っている。
【0028】全反射鏡23の角度を変えることにより、
面28での像が動き、測定箇所を変更するのと同等の動
作となる。この際に、結像レンズ22に使用するレンズ
は、全反射鏡23の動作に合わせるために、fθレン
ズ、アークタンジェントレンズなどを用いる。
【0029】<実施例3>図6に示す実施例3は、請求
項3の発明の1実施例である。結像手段として、レンズ
34、レンズ36の2枚のレンズを用い、その間にビー
ムスプリッタ35を設けることにより、照明を同軸落射
照明にしている。レンズ34とレンズ36の2枚のレン
ズによって、アフォーカル系を構成することにより、ビ
ームスプリッタ35を用いても、屈折による波長分離な
どが起こらないため、良好な画像が得られる。
【0030】尚、撮像手段はCCDカメラ39、処理及
び出力手段は処理及び出力装置40に対応する。照明手
段は、光源31と、コリメータレンズ32と、ビームス
プリッタ35と、レンズ34とから構成される。結像手
段は、レンズ34とレンズ36とから構成される。拡大
結像手段は、対物レンズ37と、結像レンズ38とから
構成される。従って、撮像光学系は、レンズ34と、レ
ンズ36と、対物レンズ37と、結像レンズ38とから
構成される。
【0031】
【発明の効果】以上の説明から理解できるように、本発
明には、次の効果がある。
【0032】請求項1記載の微小寸法測定装置は、その
撮像光学系が結像手段と拡大結像手段とを備えているた
めに、100nm〜数十μm程度の解像度が得られると
同時に、撮像光学系と被測定物との間に距離を設けられ
るので、凹凸のあるものなどの微小パターンの寸法測定
が可能となるという効果がある。また、結像手段と拡大
結合手段とは、安価なレンズを用いて構成されるので、
撮像光学系が安価になるという効果もある。
【0033】請求項2記載の微小寸法測定装置は、上記
効果に加えて、物理的に干渉し撮像光学系の移動が困難
である場合にも、測定箇所の移動が可能である。また測
定装置を小さくすることが可能であるという効果もあ
る。
【0034】請求項3記載の寸法測定装置は、欄[00
32]記載の効果に加えて、結像手段のアフォーカル系
部分にフィルタやビームスプリッタなどの光学素子を挿
入しているので、撮像光学系において、同軸落射照明を
使用することや、偏光、波長などの選択性を持たせるこ
とが安価に可能となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明装置の基本的な構成を説明する図。
【図2】実施例1を説明する図。
【図3】従来の撮像光学系で被測定物を撮影して得た画
像。
【図4】実施例1の撮像光学系で被測定物を撮影して得
た画像。
【図5】実施例2を説明する図。
【図6】実施例3を説明する図。
【符号の説明】
1…光源 2…結像レンズ 3…対物レンズ 4…結像レンズ 5…CCDカメラ 6…処理及び出力装置 7…被測定物 8…面 9…面 21…光源 22…結像レンズ 23…全反射鏡 24…対物レンズ 25…結像レンズ 26…CCDカメラ 27…被測定物 28…面 29…処理及び出力装置 31…光源 32…コリメータレンズ 33…被測定物 34…レンズ 35…ビームスプリッタ 36…レンズ 37…対物レンズ 38…結像レンズ 39…CCDカメラ 40…処理及び出力装置

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被測定物を照明する照明手段と、被測定物
    の像を結ぶ撮像光学系と、前記像を撮像し画像データに
    変換する撮像手段と、画像データを用いて測定処理を行
    う処理手段と、測定処理の結果を出力する出力手段とを
    具備する微小寸法測定装置において、 前記撮像光学系が、被測定物の像を結像させる結像手段
    と、前記像を拡大し撮像手段が備える撮像素子上に結像
    させる拡大結像手段とを備えた光学系であることを特徴
    とする微小寸法測定装置。
  2. 【請求項2】上記撮像光学系は、光路中に全反射鏡や回
    折素子をなどの光学偏向素子を設置し光軸を偏向させる
    機構を備えたことにより、測定箇所の移動が可能となる
    ことを特徴とする請求項1記載の微小寸法測定装置。
  3. 【請求項3】上記撮像光学系が備える結像手段は、2枚
    以上のレンズの組み合わせを用いたアフォーカル系であ
    って、前記アフォーカル系内に光学フィルタやビームス
    プリッタなどの光学素子を挿入することで、撮像光学系
    の特性変更が可能となることを特徴とする請求項1記載
    の微小寸法測定装置。
JP4476899A 1999-02-23 1999-02-23 微小寸法測定装置 Pending JP2000241123A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4476899A JP2000241123A (ja) 1999-02-23 1999-02-23 微小寸法測定装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4476899A JP2000241123A (ja) 1999-02-23 1999-02-23 微小寸法測定装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000241123A true JP2000241123A (ja) 2000-09-08

Family

ID=12700611

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4476899A Pending JP2000241123A (ja) 1999-02-23 1999-02-23 微小寸法測定装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000241123A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140026416A (ko) 2011-06-02 2014-03-05 브이 테크놀로지 씨오. 엘티디 치수 측정 장치
KR101639043B1 (ko) 2015-09-23 2016-07-12 인제대학교 산학협력단 나사부 치수 측정 장치
CN108151650A (zh) * 2018-01-18 2018-06-12 东莞市凯融塑胶五金科技有限公司 一种在线影像测量仪

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140026416A (ko) 2011-06-02 2014-03-05 브이 테크놀로지 씨오. 엘티디 치수 측정 장치
KR101639043B1 (ko) 2015-09-23 2016-07-12 인제대학교 산학협력단 나사부 치수 측정 장치
CN108151650A (zh) * 2018-01-18 2018-06-12 东莞市凯融塑胶五金科技有限公司 一种在线影像测量仪

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3125015B1 (en) Focusing apparatus and method
JPH10221607A (ja) 共焦点顕微鏡
JPH10206740A (ja) 共焦点装置
JPWO2002023248A1 (ja) 共焦点顕微鏡及びこれを用いた高さ測定方法
JPH08190056A (ja) 観察光学装置
US20180164562A1 (en) Confocal microscopy system with vari-focus optical element
JP2000275027A (ja) スリット共焦点顕微鏡とそれを用いた表面形状計測装置
EP3486706A1 (en) Functional module and microscope equipped with the same
KR101652356B1 (ko) 광학적 웨이퍼 검사 장치
US11940609B2 (en) Image conversion module with a microelectromechanical optical system and method for applying the same
KR20060086938A (ko) 포커싱 시스템 및 방법
KR101826127B1 (ko) 광학적 웨이퍼 검사 장치
JP3595117B2 (ja) アレイ素子検査方法およびアレイ素子検査装置
JP2000241123A (ja) 微小寸法測定装置
US20100118297A1 (en) Microscope having multiple image-outputting devices and probing apparatus for integrated circuit devices using the same
JPH095046A (ja) 立体形状測定装置
US20090128897A1 (en) Microscope having multiple image- outputting devices and probing apparatus for integrated circuit devices using the same
JPH11264800A (ja) 検査装置
JP4406873B2 (ja) スキャン測定検査装置
JP2014056078A (ja) 画像取得装置、画像取得システム及び顕微鏡装置
JP3695803B2 (ja) 光学フィルタ及びそれを利用した顕微鏡装置
JP2794764B2 (ja) 欠陥検査装置
JP2000180373A (ja) 欠陥検査方法及び欠陥検査装置
JP2015203730A (ja) 結像光学系および撮像装置
TW202210894A (zh) 可變變焦成像裝置以及光學成像系統