JP2006078303A - Control method of measuring apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被測定物を被写体として撮像し、この撮像により得られた画像を処理して被測定物の微小寸法を測定する測定装置の制御方法に関する。 The present invention relates to a control method for a measuring apparatus that captures an image of an object to be measured as an object and processes an image obtained by the imaging to measure a minute dimension of the object to be measured.
被測定物の微小寸法を測定するものとして、例えば、平行に延設されたガイドレール上にスライド移動自在に配置されたX軸フレームと、このX軸フレームをガイドレールに沿ってY軸方向に移動させるY軸駆動部と、X軸フレームの長手方向に沿ってスライド移動自在に配置された検出部と、この検出部をX軸フレームに沿ってX軸方向に移動させるX軸駆動部と、検出部の下方から被測定物を照射する光源部とを備え、検出部を二次元方向に移動させて、被測定物上のパターンの線幅などを測定するようにした二次元測定機が知られている(特許文献1参照)。 As an example of measuring the minute dimension of an object to be measured, for example, an X-axis frame slidably disposed on a guide rail extending in parallel, and this X-axis frame along the guide rail in the Y-axis direction. A Y-axis drive unit to be moved, a detection unit arranged to be slidable along the longitudinal direction of the X-axis frame, an X-axis drive unit to move the detection unit in the X-axis direction along the X-axis frame, A two-dimensional measuring machine has a light source unit that irradiates the object to be measured from below the detection unit and moves the detection unit in a two-dimensional direction to measure the line width of the pattern on the object to be measured. (See Patent Document 1).
従来の二次元測定機では、1台の検出部で被測定物を測定するようにしているので、被測定物に複数の測定部位が設定されていても、複数の測定部位を同時に測定することができず、測定時間を短縮するには十分ではない。 In the conventional two-dimensional measuring machine, since the object to be measured is measured by one detection unit, even if a plurality of measurement parts are set on the object to be measured, a plurality of measurement parts can be measured simultaneously. Is not sufficient to shorten the measurement time.
測定時間を短縮するには、検出部を複数台用意し、各検出部を各測定部位まで同時に移動させる構成を採用することが考えられる。しかし、検出部を複数台用意し、各検出部を各測定部位まで同時に移動させるに際して、例えば、各検出部を独立に駆動する駆動系を単に構成したのでは、駆動系の構成が複雑になるだけで、駆動系の構成によっては、各検出部が互いに干渉し、各検出部を各測定部位まで同時に移動させることができない恐れがある。また、複数の測定部位(測定ポイント)の中から処理に適した測定部位を抽出し、抽出した測定部位を各検出部の移動先として順次振り分けることにつては十分に配慮する必要がある。 In order to shorten the measurement time, it is conceivable to employ a configuration in which a plurality of detection units are prepared and each detection unit is moved simultaneously to each measurement site. However, when preparing a plurality of detection units and simultaneously moving each detection unit to each measurement site, for example, simply configuring a drive system that drives each detection unit independently makes the configuration of the drive system complicated. However, depending on the configuration of the drive system, the detection units may interfere with each other, and may not be able to move the detection units to the measurement sites at the same time. In addition, it is necessary to sufficiently consider that a measurement part suitable for processing is extracted from a plurality of measurement parts (measurement points), and the extracted measurement parts are sequentially assigned as the movement destinations of the detection units.
本発明は、前記従来技術の課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、複数の測定対象を同時に測定するのに要する測定時間を短縮することにあり、また、他の目的は、複数の測定対象を同時に測定するに際して、複数のヘッドの移動先を示す複数の測定ポイントの中から移動に適した測定ポイントを抽出して、各ヘッドに順次振り分けることにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and its purpose is to shorten the measurement time required to measure a plurality of measurement objects at the same time. When simultaneously measuring a plurality of measurement objects, measurement points suitable for movement are extracted from a plurality of measurement points indicating movement destinations of the plurality of heads, and are sequentially allocated to the respective heads.
前記目的を達成するために、請求項1に係る測定装置の制御方法においては、被測定物上のパターンを撮像対象とする複数のヘッドと、前記被測定物を臨む空間を前記複数のヘッドの移動領域として、前記複数のヘッドを前記移動領域に亘って移動させる駆動部と、前記駆動部の駆動を制御する制御部と、前記複数のヘッドの撮像による画像を処理して前記パターンに関する微小寸法を算出する画像処理部とを備えた測定装置を制御するに際して、前記複数のヘッドの移動先を示す測定ポイントをそれぞれ前記空間の座標に対応づけて設定し、前記設定された測定ポイントの座標を基に前記複数のヘッド全体を前記空間のうち一次元の方向に沿って移動させ、その後、前記複数のヘッドを前記空間のうち一次元または二次元の方向に沿ってそれぞれ非同期で移動させて位置決めし、前記位置決めされた複数のヘッドにより前記パターンをそれぞれ撮像し、前記複数のヘッドの撮像によるパターンの画像をそれぞれ処理して、前記各パターンの微小寸法を測定する構成とした。
In order to achieve the object, in the control method of the measuring apparatus according to
(作用)複数のヘッドをそれぞれ指定の測定ポイントまで移動させるに際して、測定ポイントの座標を基に複数のヘッド全体を一次元の方向に沿って移動させ、その後、複数のヘッドを一次元または二次元の方向に沿ってそれぞれ非同期で移動させて位置決めするようにしたため、各ヘッドを指定の測定ポイントまで移動させるに要する時間を短縮することができ、複数のヘッドでそれぞれパターン(測定対象)に関する微小寸法を測定するのに要する測定時間(タクトタイム Takt Time)を短縮することができる。すなわち、複数のヘッド全体を測定ポイントの近傍まで移動させ、その後、複数のヘッドをそれぞれ非同期で移動させて測定ポイントの位置に位置決めすることで、複数のヘッドをそれぞれ迅速に且つ正確に測定ポイントに位置決めすることができ、測定時間の短縮が可能になる。 (Operation) When moving multiple heads to the specified measurement point, move the entire heads along a one-dimensional direction based on the coordinates of the measurement points, and then move the multiple heads to one or two dimensions. Since each head is moved asynchronously along the direction of positioning, the time required to move each head to the specified measurement point can be shortened. Measurement time (tact time Takt Time) required for measuring. In other words, the entire heads are moved to the vicinity of the measurement point, and then the heads are moved asynchronously and positioned at the position of the measurement point so that the heads can be quickly and accurately measured. Positioning can be performed, and the measurement time can be shortened.
請求項2に係る測定装置の制御方法においては、請求項1に記載の測定装置の制御方法において、前記設定された測定ポイントの座標を基に前記複数のヘッド全体を前記空間のうち一次元の方向に沿って移動させたときに、前記複数のヘッドにより前記被測定物を撮像するとともに撮像による画像を処理し、この処理結果を基に前記複数のヘッドを前記空間のうち一次元の方向または二次元の方向に沿ってそれぞれ非同期で移動させて、前記複数のヘッドを前記設定された測定ポイントに対応した位置に位置決めする構成とした。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for controlling the measuring apparatus according to the first aspect, wherein the plurality of heads are all one-dimensionally formed in the space based on the coordinates of the set measurement points. When moving along the direction, the plurality of heads pick up an image of the object to be measured and process an image of the picked-up image. The plurality of heads are positioned at positions corresponding to the set measurement points by moving the heads asynchronously along a two-dimensional direction.
(作用)複数のヘッド全体を測定ポイント近傍まで移動させたときに、各ヘッドにより被測定物を撮像してその画像を処理し、この処理結果を基に複数のヘッドをそれぞれ非同期で一次元の方向または二次元の方向に沿って移動させることで、複数のヘッドをそれぞれ測定ポイントの位置に正確に位置決めすることができる。すなわち、複数のヘッドが測定ポイントの近傍にそれぞれ移動したときには、複数のヘッドにより撮像された画像を処理し、この処理結果をフィードバックして各ヘッドを位置決めすることで、各ヘッドをそれぞれ指定の測定ポイントに正確に位置決めすることができる。 (Operation) When the whole of the plurality of heads is moved to the vicinity of the measurement point, the object to be measured is picked up by each head, and the image is processed. By moving along the direction or the two-dimensional direction, the plurality of heads can be accurately positioned at the positions of the measurement points, respectively. That is, when a plurality of heads move to the vicinity of the measurement point, the images picked up by the plurality of heads are processed, and each head is positioned by feeding back the processing results and positioning each head. Accurate positioning at the point.
前記他の目的を達成するために、請求項3に係る測定ポイント振り分けプログラムは、複数のヘッドの移動領域に配置された被測定物に対する複数の測定ポイントの位置情報を機械座標に変換する座標変換手段と、前記座標変換手段により座標変換された各測定ポイントの座標を基に前記機械座標の原点との距離が直線に沿って変化する測定ポイントを前記複数の測定ポイントの中から順次抽出し、抽出した測定ポイントを前記複数のヘッドのうち一方のヘッドに関する測定ポイントとして測定順序に対応づけて設定する第1の測定ポイント設定手段と、前記座標変換手段により座標変換された各測定ポイントの座標を基に、前記第1の測定ポイント設定手段により順次設定された各測定ポイントから一定の距離以上離れた位置に存在する測定ポイントを前記複数の測定ポイントの中から順次抽出し、抽出した測定ポイントを前記他方のヘッドに関する測定ポイントとして測定順序に対応づけて設定する第2の測定ポイント設定手段とをコンピュータに実行させる構成とした。 In order to achieve the other object, a measurement point distribution program according to claim 3 is a coordinate conversion for converting position information of a plurality of measurement points with respect to an object to be measured arranged in a moving area of a plurality of heads into machine coordinates. And a measurement point in which the distance from the origin of the machine coordinates changes along a straight line based on the coordinates of each measurement point coordinate-converted by the coordinate conversion means, sequentially extracted from the plurality of measurement points, First measurement point setting means for setting the extracted measurement point as a measurement point for one of the plurality of heads in association with a measurement order; and coordinates of each measurement point coordinate-converted by the coordinate conversion means On the basis of the measurement points, the measurement points existing at a position more than a certain distance from each measurement point sequentially set by the first measurement point setting means. A configuration for causing a computer to execute second measurement point setting means for sequentially extracting points from the plurality of measurement points and setting the extracted measurement points as measurement points for the other head in association with a measurement order; did.
(作用)被測定物に対する複数の測定ポイントの位置情報を機械座標に変換し、座標変換された各測定ポイントの座標を基に機械座標の原点との距離が直線に沿って変化する測定ポイントを複数の測定ポイントの中から順次抽出し、抽出した測定ポイントを複数のヘッドのうち一方のヘッドに関する測定ポイントとして測定順序に対応づけて設定し、次に、設定された各測定ポイントから一定の距離以上離れた位置に存在する測定ポイントを複数の測定ポイントの中から順次抽出し、抽出した測定ポイントを他方のヘッドに関する測定ポイントとして測定順序に対応づけて設定するようにしたので、複数の測定対象を同時に測定するに際して、複数のヘッドの移動先を示す複数の測定ポイントの中から移動距離が最短となる測定ポイントを抽出して、各ヘッドに順次振り分けることができ、測定時間の短縮に寄与することが可能になる。 (Operation) Converts the position information of multiple measurement points with respect to the object to be measured into machine coordinates, and changes the distance from the origin of the machine coordinates along a straight line based on the coordinates of each measured measurement point. Sequentially extract from multiple measurement points, set the extracted measurement points as measurement points for one of the multiple heads in association with the measurement order, and then set a fixed distance from each set measurement point Since the measurement points that exist at the distant positions are sequentially extracted from a plurality of measurement points, and the extracted measurement points are set as measurement points for the other head in association with the measurement order, a plurality of measurement objects When measuring simultaneously, the measurement point with the shortest movement distance is extracted from multiple measurement points indicating the movement destinations of multiple heads Te, can be sequentially distributed to each of the heads, it is possible to contribute to shortening the measuring time.
請求項4に係る測定ポイント振り分けプログラムにおいては、請求項3に記載の測定ポイント振り分けプログラムにおいて、前記第1の測定ポイント設定手段は、前記座標変換手段により座標変換された各測定ポイントの座標を基に前記機械座標の原点に近い測定ポイントまたは前回抽出された測定ポイントに近い測定ポイントを前記複数の測定ポイントの中から順次抽出し、前記第2の測定ポイント設定手段は、前記第1の測定ポイント設定手段により順次設定された各測定ポイントの座標を基準として、前記他方のヘッドの最大駆動範囲内に存在し、かつ前記各ヘッド同士の近接を許容する最小距離よりも大きい位置に存在する測定ポイントを前記複数の測定ポイントの中から順次抽出してなる構成とした。 In a measurement point distribution program according to a fourth aspect, in the measurement point distribution program according to the third aspect, the first measurement point setting means is based on the coordinates of each measurement point transformed by the coordinate transformation means. The measurement point close to the origin of the machine coordinates or the measurement point close to the previously extracted measurement point is sequentially extracted from the plurality of measurement points, and the second measurement point setting means includes the first measurement point. Measurement points that exist within the maximum drive range of the other head and that are larger than the minimum distance that allows the proximity of the heads with reference to the coordinates of the measurement points sequentially set by the setting means Are sequentially extracted from the plurality of measurement points.
(作用)一方のヘッドに関する測定ポイントを設定するに際して、座標変換された各測定ポイントの座標を基に機械座標の原点に近い測定ポイントまたは前回抽出された測定ポイントに近い測定ポイントを複数の測定ポイントの中から順次抽出し、他方のヘッドに関する測定ポイントを設定するに際しては、一方のヘッドについて設定された測定ポイントの基準として、他方のヘッドの最大駆動範囲内に存在し、かつ各ヘッド同士の近接を許容する最小距離よりも大きい位置に存在する測定ポイントを複数の測定ポイントの中から順次抽出するようにしたため、各ヘッドが互いに干渉することなく、各ヘッドを指定の測定ポイントに迅速に移動させることができる。 (Operation) When setting the measurement point for one head, the measurement point close to the origin of the machine coordinates based on the coordinates of each coordinate point that has been transformed or multiple measurement points that are close to the previously extracted measurement point When the measurement points for the other head are set sequentially, the measurement points set for one head are within the maximum drive range of the other head and are close to each other. Since the measurement points that exist at a position larger than the minimum distance that allows the measurement are sequentially extracted from the multiple measurement points, each head can be quickly moved to the specified measurement point without interfering with each other. be able to.
以上の説明から明らかなように、請求項1に係る測定装置の制御方法によれば、複数のパターンを同時に測定するのに要する測定時間を短縮することができる。 As is clear from the above description, according to the control method of the measuring apparatus according to the first aspect, it is possible to shorten the measurement time required to simultaneously measure a plurality of patterns.
請求項2によれば、各ヘッドをそれぞれ指定の測定ポイントに正確に位置決めすることができる。 According to the second aspect, each head can be accurately positioned at a specified measurement point.
請求項3に係る測定ポイント振り分けプログラムによれば、複数の測定ポイントの中から移動距離が最短となる測定ポイントを抽出して、各ヘッドに順次振り分けることができ、測定時間の短縮に寄与することが可能になる。 According to the measurement point distribution program according to claim 3, the measurement point with the shortest moving distance can be extracted from a plurality of measurement points and can be sequentially distributed to each head, which contributes to shortening of the measurement time. Is possible.
請求項4によれば、各ヘッドが互いに干渉することなく、各ヘッドを指定の測定ポイントに迅速に移動させることができる。 According to the fourth aspect of the present invention, each head can be quickly moved to a designated measurement point without interfering with each other.
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。図1は、本発明に係る測定装置の一実施例を示す斜視図、図2は、本発明に係る測定装置の一実施例を示す斜視図であって、ヘッドを省略したときの状態を示す斜視図、図3は、本発明に係る測定装置の一実施例を示すブロック構成図、図4は、フラットパネルの平面図、図5は、測定パターンの拡大平面図、図6は、フルクローズドループ制御系の構成図、図7は、本発明に係る測定装置の作用を説明するためのフローチャート、図8は、測定パターンの中心が画像の中心からずれているときの拡大平面図、図9は、測定パターンの中心を画像の中心に合わせたときの拡大平面図、図10は、測定ポイントを測定順に並び替えるときの作用を説明するためのフローチャート、図11は、複数の測定ポイントの配列の一例を示す平面図である。 Next, embodiments of the present invention will be described based on examples. FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a measuring apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a perspective view showing an embodiment of the measuring apparatus according to the present invention, showing a state when a head is omitted. FIG. 3 is a block diagram showing a measuring apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a plan view of a flat panel, FIG. 5 is an enlarged plan view of a measurement pattern, and FIG. 6 is a fully closed view. FIG. 7 is a flow chart for explaining the operation of the measuring apparatus according to the present invention, FIG. 8 is an enlarged plan view when the center of the measurement pattern is deviated from the center of the image, and FIG. Is an enlarged plan view when the center of the measurement pattern is aligned with the center of the image, FIG. 10 is a flowchart for explaining the operation when the measurement points are rearranged in the measurement order, and FIG. 11 is an arrangement of a plurality of measurement points. It is a top view which shows an example of
これらの図において、マルチヘッド測長機10は、三次元測定装置として、X−Y座標(機械座標)のX軸と平行に配置されたX軸用フレーム12と、X−Y座標(機械座標)のY軸と平行に配置された一対のY軸用フレーム14と、基台16と、基台16上に固定された測定テーブル18と、X軸用フレーム12に互いに非同期(独立)で移動可能に配置された複数のヘッド(検出部)20、22と、各ヘッド20、22を互いに非同期(独立)でX軸方向に沿って移動させるためのX軸駆動部24と、ヘッド20、22全体をY軸方向に沿って移動させるためのY軸駆動部26と、各ヘッド20、22を互いに非同期(独立)でZ軸方向に沿って移動させるためのZ軸駆動部28と、各駆動部の駆動を制御するための演算などを行う2台のパーソナルコンピュータ(以下、PCと称する。)30、32と、各PC30、32の処理結果などを表示する表示装置34と、各PC30、32に各種の情報を入力するためのキーボード36と、各駆動部の駆動方向などを示すためのコントロールボックス38などを備えて構成されている。
In these drawings, a multi-head
X軸用フレーム12の軸方向両端部には摺動部(図示せず)が形成されており、各摺動部は、各Y軸用フレーム14に沿って摺動可能に構成されている。X軸用フレーム12は、Y軸駆動部26の駆動によってY軸方向に沿って移動できるようになっており、Y軸駆動部26は、複数のY軸リニアモータ用マグネット26aとY軸用リニアモータ用コイル26bを備えたリニアモータで構成されている。リニアモータのコイル26bが通電され、コイル26bに対する通電量および通電方向がPC30によって制御されると、X軸フレーム12がY軸方向(Y軸用フレーム14)に沿って移動するようになっている。すなわち、Y軸駆動部26の駆動により、ヘッド20、22全体がX軸フレーム12の移動に伴ってY軸方向に沿って移動できるようになっている。この場合、Y軸駆動部26は、ヘッド20、22をY軸方向に沿って移動させる主駆動部を構成することになる。
Sliding portions (not shown) are formed at both axial ends of the
また、X軸用フレーム12には、各ヘッド20、22をX軸方向(X軸用フレーム12)に沿って非同期(独立)で移動させるためのX軸駆動部24が配置されている。X軸駆動部24は、X軸用フレーム12に沿って配置された複数個のX軸リニアモータ用マグネット24aと、各ヘッド20、22に搭載されたX軸リニアモータ用コイル24bとを備えて構成されている。各コイル24bに対する通電量および通電方向をPC30によって制御することで、各ヘッド20、22をX軸方向に沿って非同期(独立)で移動させることができる。この場合、リニアモータで構成されたX軸駆動部24は、各ヘッド20、22をX軸方向に沿って非同期で移動させるX方向用補助駆動部を構成することになる。
The
X軸用フレーム12とY軸用フレーム14が固定された基台16は、ベース上に固定された複数の枠体40によって支持されており、基台16上には、マルチヘッド測長機10の機械座標(X−Y座標)を構成する測定テーブル18が配置されている。測定テーブル18は、両端側がテーブル枠18aで支持されており、測定テーブル18上には、例えば、図4に示すように、被測定物としてのフラットパネル42が搭載されるようになっている。フラットパネル42は略長方形形状に形成されており、このフラットパネル42には、液晶モニタ44が複数個形成されている。フラットパネル42の左端側の上部と下部には、アライメントマークM1、M2が形成されている。また、各液晶モニタ44には、測定ポイント(管理ポイント)P1〜P4が設定されているとともに、図5に示すように、測定対象として、駆動回路などを構成するパターンPT1、PT2、……が形成されている。
The base 16 to which the
ヘッド20、22は、フラットパネル42の被測定領域に配置された液晶モニタ44を臨む空間をヘッド20、22の移動領域として、この移動領域において三次元方向に沿って移動可能に配置されている。各ヘッド20、22は、ヘッド本体としての基準カメラユニット46、従属カメラユニット48を備えている。基準カメラユニット46と従属カメラユニット48はそれぞれ鏡筒50を備えており、各鏡筒50内には、フラットパネル42上の液晶モニタ44を被写体として、液晶モニタ44上のパターンを撮像するための撮像手段として、対物レンズ52とカメラ54が収納されている。対物レンズ52、カメラ54は、電子顕微鏡としての機能を備え、液晶モニタ44上のパターンを拡大して撮像し、撮像した画像に関する信号をケーブル(図示せず)を介してPC30に転送するようになっている。また、カメラ54としては、例えば、100万画素デジタルカメラが2台、高倍率用のカメラと中倍率用のカメラとして設けられているとともに、カラーカメラが2台、低倍率用のカメラと高視野用のカメラとして設けられている。4台のカメラ54はそれぞれ鏡筒50内に収納され、基準カメラユニット46内のカメラ54はそれぞれPC30の画像ボード56に接続され、従属カメラユニット48内のカメラ54はそれぞれPC32の画像ボード58に接続されている。
The
また、各鏡筒50は、撮像手段のフォーカシングのために、撮像手段を各PC30、32からの制御信号にしたがってZ軸方向に沿って移動させるためのZ方向用補助駆動部としてのZ軸サーボモータ60、62にそれぞれ連結されている。この場合、一方のZ軸サーボモータ60はZ1軸サーボモータとして機能し、他方のZ軸サーボモータ62はZ2軸サーボモータとして機能し、一方の鏡筒50内の対物レンズ52と複数台のカメラ54がZ1軸に沿って往復動でき、他方の鏡筒50内の対物レンズ52と複数台のカメラ54がZ2軸に沿って往復動できるようになっている。そして各ヘッド20、22のZ軸方向における高さ、すなわち測定テーブル18からの高さはそれぞれスケール64によって検出され、検出値はそれぞれPC30のカウンタボード66を介してPC30に出力されるようになっている。
Each
また、各カメラ54の撮像による画像を処理してフォーカシングを行うために、オートフォーカス装置68、70が複数台設けられており、各オートフォーカス装置68、70は接続ターミナル72を介してPC30に接続されている。
A plurality of
さらに、各ヘッド20、22には、PC30からの制御信号に応答して、各ヘッド20、22をY軸方向に沿って非同期で移動させるY方向用補助駆動部としてのY軸サーボモータ74、76が設けられている。Y軸サーボモータ74は、Y1Sサーボモータとして、ヘッド20をY軸用フレーム14と平行なY1S軸に沿って微小範囲だけ往復動させることができるようになっている。また他方のY軸サーボモータ76は、Y2Sサーボモータとして、ヘッド22をY軸用フレーム20と平行なY2S軸に沿って微小範囲だけ往復動させることができるようになっている。
Further, each
ここで、各ヘッド20、22のX軸方向における位置決めを高精度に行うために、X軸駆動部24には、図6に示すように、フルクローズドループ(Full Closed Loop)制御系が構成されている。
Here, in order to position the
具体的には、X軸(X軸フレーム12)と平行にマグネット24aが複数個配置されているとともに、X軸と平行に、各ヘッド20、22の移動を案内するためのリニアガイド78とガラススケール80が配置されている。そして、各ヘッド20、22には位置センサ(リニアセンサ)82が搭載されており、各位置センサ82はガラススケール80の目盛りを検出し、検出信号をスケールカウンタ84に出力するようになっている。スケールカウンタ84は位置センサ82の検出信号に応答して、ガラススケール80上の目盛りの数をカウントし、カウント値をモニタドライバ86に出力するようになっている。モニタドライバ86は、リニアモータ(24a)とPC30に各ヘッド20、22の位置情報を出力し、PC30は、各ヘッド20、22の位置情報を基に各ヘッド20、22上のコイル24bに対する通電量および通電方向を制御することができるとともに、各ヘッド20、22のX軸方向における位置決めを高精度に制御することができるようになっている。
Specifically, a plurality of
また、Y軸駆動部26においても、X軸駆動部24と同様に、位置センサなどを用いてフルクローズドループ制御系を構成することで、各ヘッド20、22のY軸方向における位置決めを高精度に行うことができる。
Also, in the Y-
一方、PC30とPC32はLAN(ローカル・エリア・ネットワーク)を介して互いに接続されている。PC30は、X軸駆動部24、Y軸駆動部26、Z軸駆動部28の駆動を制御する制御部としての機能を備えているとともに、ヘッド20、22に搭載されたカメラ54の撮像による画像を処理し、処理結果を基に液晶モニタ44上のパターンに関する微小寸法を算出する画像処理部としての機能を備えて構成されている。PC32は、ヘッド22に搭載されたカメラ54の撮像による画像を処理し、処理結果をPC30に転送するように構成されている。
On the other hand, the
また、PC30は、ヘッド20、22の移動を制御するに際して、ヘッド20、22の移動先を示す測定ポイントをそれぞれX-Yの座標に対応づけて設定し、設定された測定ポイントの座標を基にヘッド20、22全体を一次元の方向、すなわちY軸方向に沿って移動させ、ヘッド20、22が各測定ポイント近傍に到達したときに、ヘッド20、22を一次元の方向、例えば、X軸方向またはY軸方向に沿って非同期で移動させたり、あるいは二次元の方向、例えば、X方向とY軸方向に沿ってそれぞれ非同期で移動させたりして、各ヘッド20、22をそれぞれ測定ポイントに位置決めし、位置決めされたヘッド20、22に対して撮像を指令し、各ヘッド20、22に搭載されたカメラ54の撮像により得られた画像を処理し、処理結果を基に液晶モニタ44上のパターンの微小寸法を測定するようになっている。
Further, when controlling the movement of the
具体的には、PC30は、図3に示すように、画像処理および測定に必要な機能としてCIMアプリケーション(コンピュータ統合生産アプリケーション)88、コントロールソフトウエア90、制御ソフトウエア92、システムインターフェイス(SCAM)94等を備え、PC32は、画像処理および測定に必要な機能としてシステムインターフェイス(SCAM)96を備えて構成されている。CIMアプリケーション88は、コントロールソフトウエア90に対するクライアントとして、上位のサーバと情報の授受を行い、製造ラインのシステムに関する各種情報を取り込み、レシピの指定や基板の番号に関する情報などをコントロールソフトウエア90に転送し、コントロールソフトウエア90に対してリモートコントロールするようになっている。コントロールソフトウエア90は、各システムインターフェイス(SCAM)94、96に対するクライアントとして、測定ポイントにティーチングマクロを割り付けて測定を行うための測定指示を各システムインターフェイス(SCAM)94、96に出力するとともに、測定ポイントに4台のカメラのうちいずれかのカメラを振り分けるための指示などを各システムインターフェイス(SCAM)94、96に出力するようになっている。さらにコントロールソフトウエア90は、制御ソフトウエア92に対するクライアントとして、X軸駆動部24、Y軸駆動部26に対する動作を指示するための動作指示を制御ソフトウエア92に出力するようになっている。
Specifically, as shown in FIG. 3, the
システムインターフェイス(SCAM)94は、ヘッド20に搭載されたカメラ54のうちいずれかのカメラ54を選択するための指令を基準カメラユニット46に出力するとともに、選択されたカメラ54からの画像を画像ボード56を介して取り込み、取り込んだ画像を処理し、処理結果を基にパターンに関する微小寸法を算出したり、処理結果を基に、ヘッド20をフィードバック制御するために、X軸駆動部24、Y軸サーボモータ62に対する動作支持を制御ソフトウエア92に出力するようになっている。またシステムインターフェイス(SCAM)96は、ヘッド22に搭載されたカメラ54のうちいずれかのカメラ54を選択するための指令を従属カメラユニット48に出力するとともに、選択されたカメラ54からの画像を取り込んで処理し、処理結果を制御ソフトウエア92に出力するとともに、処理結果を基にヘッド22をフィードバック制御するために、X軸駆動部24とY軸サーボモータ64に対する動作指示を制御ソフトウエア92に出力するようになっている。
The system interface (SCAM) 94 outputs a command for selecting any one of the
制御ソフトウエア92は、コントロールソフトウエア90、システムインターフェイス(SCAM)94、96からの動作指示を基にX軸駆動部24、Y軸駆動部26、Z軸駆動部28を駆動するための制御信号を生成し、生成した制御信号をコントローラ98を介してX軸駆動部24、Y軸駆動部26、Z軸駆動部28等に出力するようになっている。またスケール64からヘッド20、22内のカメラの高さに関する情報を取り込み、オートフォーカス装置68またはオートフォーカス装置70に対してオートフォーカス制御信号を出力し、オートフォーカスを行うための制御信号をコントローラ98を介してZ軸サーボモータ60、62に出力するようになっている。さらに、制御ソフトウエア92は、ヘッド20、22に設けられた照明装置100に対する照明制御信号を生成し、この照明制御信号をコントローラ98を介して照明装置100に出力するようになっている。各ヘッド20、22に搭載された照明装置100は、ヘッド20、22からヘッド20、22の下方を照明するようになっている。なお、システムインターフェイス(SCAM)94、96と制御ソフトウエア92との間では、オートフォーカスを行うための情報、照明装置100を制御するための情報、各駆動部を制御するための情報などがソケット通信によって行われるようになっている。
The
次に、マルチヘッド測長機10の制御方法を図7のフローチャートにしたがって説明する。まず、オペレータがレシピファイルを開くための操作を行うと(ステップS1)、PC30のハードディスクに格納されたレシピファイルが開かれ(ステップS2)、レシピファイルの内容がコントロールソフトウエア90に読み込まれる。すなわち、ヘッド20、22の移動先を示す複数の測定ポイントや測定方法などに関する情報が読み込まれる。
Next, a control method of the multihead
次に、オペレータが実行ボタンを押すと(ステップS3)、コントロールソフトウエア90において、アライメント処理として、ヘッド20、22を1番目の測定ポイントに移動させるに先立って、アライメント測定が行われる(ステップS4)。このアライメント測定は、図4に示すように、フラットパネル42上に形成されたアライメントマークM1、M2の位置を検出するために、例えば、ヘッド20をアライメントマークM1、M1に対応する位置に配置し、Y軸駆動部26を駆動させて、X軸フレーム12をY軸方向に沿って移動させ、ヘッド20に搭載されたカメラ54によってアライメントマークM1、M2を順次撮像し、この撮像による画像をPC30で処理し、この処理結果を基にフラットパネル42の位置が決まる。
Next, when the operator presses the execute button (step S3), the alignment measurement is performed in the
そして、複数の測定ポイントを測定順に並び替えるためのスケジュール処理が実行される(ステップS5)。各ヘッド20、22に関する測定ポイントが測定順に順次選択されたときには、まず1番目の測定ポイントの位置とティーチングマクロが抽出され(ステップS6)、1番目の測定ポイントの位置とティーチングマクロ名がコントロールソフトウエア90からシステムインターフェイス(SCAM)94に転送される(ステップS7)。システムインターフェイス(SCAM)94においては、1番目の測定ポイントの位置とティーチングマクロ名を基にティーチングマクロを作成する(ステップS8)。すなわち、1番目の測定ポイントの位置をX−Y座標に座標変換するための処理を行う。ティーチングマクロを作成する処理が終了したときには、システムインターフェイス(SCAM)94からコントロールソフトウエア90に対して作成完了を送信する(ステップS9)。なお、X−Y座標の原点は、図1の左下側に便宜上設けてあるが、XYの移動中心であってもよい。
Then, a schedule process for rearranging the plurality of measurement points in the order of measurement is executed (step S5). When the measurement points related to the
次に、コントロールソフトウエア90は、ヘッド20、22を1番目の測定ポイント近傍に移動するための処理として、ヘッド20、22に搭載されたカメラ54の現在位置と1番目の測定ポイントとの差を基に移動量および移動方向を算出するための処理を実行し(ステップS10)、処理結果を制御ソフトウエア92に出力する。この処理結果に従って制御ソフトウエア92が処理を実行すると、ヘッド20、22の粗動として、Y軸駆動部26が駆動され、ヘッド20、22全体がX軸フレーム12に沿って移動し、各ヘッド20、22が1番目の測定ポイント近傍まで移動する(ステップS11)。
Next, as a process for moving the
ヘッド20、22が1番目の測定ポイント近傍に位置決めされたときには、制御ソフトウエア92からコントロールソフトウエア90に対して移動完了が指令される(ステップS12)。
When the
コントロールソフトウエア90は、ヘッド20、22の位置をフィードバック制御するための処理をシステムインターフェイス(SCAM)94に指令する(ステップS13)。システムインターフェイス(SCAM)94は、ヘッド20を微動させるために、ヘッド20に搭載されたカメラ54からの画像を処理し、X軸とY軸における現時点でのカメラ54の位置と1番目の測定ポイントとの差をそれぞれ0にするための動作指示(動作指令)を制御ソフトウエア92に出力する(ステップS14)。このときシステムインターフェイス(SCAM)96においても、ヘッド22を微動させるために、ヘッド22に搭載されたカメラ54からの画像を処理し、X軸とY軸における現時点のカメラ54の位置と測定ポイントとの差をそれぞれ0にするための動作指示(動作指令)を制御ソフトウエア92に出力する。制御ソフトウエア92は、システムインターフェイス(SCAM)94、96からの動作指示を基に、ヘッド20、22に搭載されたカメラ54を1番目の測定ポイントに位置決めするための制御信号を生成し、制御信号をX軸駆動部24とY軸サーボモータ74、76に出力し、ヘッド20、22の微動により、ヘッド20、22に搭載されたカメラ54を1番目の測定ポイントに位置決めする(ステップS15)。
The
各ヘッド20、22に搭載されたカメラ54が1番目の測定ポイントに位置決めされたときには、各ヘッド20、22をZ軸サーボモータ60、62の駆動により、Z軸方向に移動させてフォーカシングを行う。このフォーカシングが行われたときには、1番目の測定ポイントにおけるパターンを各ヘッド20、22のカメラ54で撮像し、この撮像による画像をPC30で処理する。この場合、図8に示すように、撮像によって得られたパターンと予め登録された登録パターンとのパターンマッチングを行い、撮像によって得られたパターンの中心(丸のパターン)が画像の中心にないときには、Y軸サーボモータ74、76を駆動し、図9に示すように、丸印のパターンが画像の中心になるように位置決めする。この後、再びカメラ54により1番目の測定ポイントのパターンを撮像し、撮像によって得られた画像を処理し、例えば、図5に示すように、測定ポイントP1、P2における微小寸法のパターンPT1、PT2の線幅(数μmオーダの線幅)などを測定する。
When the
1番目の測定ポイントP1、P2に関する測定が完了したときには、システムインターフェイス(SCAM)94からコントロールソフトウエア90に対して測定完了を送信する(ステップS16)。測定完了の通知を受けたコントロールソフトウエア90は、全ての測定ポイントに関する測定が完了したか否かを判定し(ステップS17)、全ての測定ポイントに関する測定が完了していないとき、例えば、1番目の測定ポイントに関する測定が完了したあとは、2番目の測定ポイントを測定するための処理として、ステップS5の処理に戻り、ステップS6からステップS17までの処理を繰り返す。そして全ての測定ポイントに関する測定が完了したときには、コントロールソフトウエア90から表示装置34に対して測定完了を表示するための信号を送信し(ステップS18)、このルーチンでの処理を終了する(ステップS19)。
When the measurement related to the first measurement points P1 and P2 is completed, a measurement completion is transmitted from the system interface (SCAM) 94 to the control software 90 (step S16). The
次に、測定ポイントを測定順に並び替えるスケジュール処理を図10のフローチャートにしたがって説明する。まず、アライメント処理(ステップS4と同様の処理)を実行し(ステップS20)、その後、レシピファイルに登録された測定ポイントP1〜Pnを機械座標に変換する(ステップS21)。このあと、機械座標の原点に1番近い測定ポイントをヘッド20の1番目の測定ポイントとして並び替えリストに登録し(ステップS22)、n=1とする(ステップS23)。このあと並び替えリストに登録されていない測定ポイントが存在するか否かの判定を行う(ステップS24)。この場合、図11に示すように、測定ポイントP1〜Pnのうち測定ポイントP1のみがヘッド20の1番目の測定ポイントに登録され、それ以外の測定ポイントは並べ替えリストに登録されていないため、ステップS25の処理に移り、ヘッド20のn点目(1番目)の測定ポイントP1を基準として、Y軸方向においてY軸サーボモータ74が微動可能な最大駆動範囲に属する測定ポイントを抽出する。このあとステップS25における条件を満たす測定ポイントが抽出されたか否かの判定、すなわち、ヘッド22の1番目の測定ポイントとなる測定ポイントが存在するか否かの判定を行う(ステップS26)。測定ポイントが存在するときには、ヘッド20の1番目の測定ポイントP1の座標を基準として、X軸方向において、ヘッド20とヘッド22とが互いに近づけられる最小距離(ヘッド20、22同士の近接が許容される最小距離)よりも大きい範囲に存在する測定ポイントを抽出する(ステップS27)。このあとステップS27における条件を満足する測定ポイントが抽出されたか否かの判定、すなわちヘッド22の1番目の測定ポイントとなる測定ポイントが存在するか否かの判定を行う(ステップS28)。
Next, schedule processing for rearranging measurement points in the order of measurement will be described with reference to the flowchart of FIG. First, alignment processing (processing similar to step S4) is performed (step S20), and then the measurement points P1 to Pn registered in the recipe file are converted into machine coordinates (step S21). Thereafter, the measurement point closest to the origin of the machine coordinates is registered in the rearrangement list as the first measurement point of the head 20 (step S22), and n = 1 is set (step S23). Thereafter, it is determined whether or not there is a measurement point that is not registered in the rearrangement list (step S24). In this case, as shown in FIG. 11, only the measurement point P1 among the measurement points P1 to Pn is registered in the first measurement point of the
次に、ヘッド22の1番目の測定ポイントとなる測定ポイントが存在すると判定されたときには、存在する測定ポイントが奇数個か否かの判定を行う(ステップS29)。例えば、存在する測定ポイントとして、3個の測定ポイントP2、P3、P4が抽出されたときには、3個の測定ポイントのうち中央の測定ポイントP3をヘッド22のn点目(1番目)の測定ポイントとして並べ替えリストに登録する(ステップS30)。 Next, when it is determined that there is a measurement point serving as the first measurement point of the head 22, it is determined whether there are an odd number of measurement points (step S29). For example, when three measurement points P2, P3, and P4 are extracted as existing measurement points, the center measurement point P3 among the three measurement points is the nth (first) measurement point of the head 22. Is registered in the rearrangement list (step S30).
一方、存在する測定ポイントが複数個存在する場合、例えば、4個の測定ポイントP2、P3、P4、P5存在する場合、中央の2つの測定ポイントP3、P4のうちヘッド22に近い方の測定ポイントをヘッド22のn点目(第1番目)の測定ポイントとして並べ替えリストに登録する(ステップS31)。 On the other hand, when there are a plurality of existing measurement points, for example, when there are four measurement points P2, P3, P4 and P5, the measurement point closer to the head 22 among the two central measurement points P3 and P4. Are registered in the rearrangement list as the nth (first) measurement point of the head 22 (step S31).
一方、ステップS26において、ヘッド22の1番目の測定ポイントとなる測定ポイントが存在しないと判定されたとき、すなわち、ステップS25における条件を満足する測定ポイントが抽出されなかったとき、あるいはステップS28において、ヘッド22の1番目の測定ポイントとなる測定ポイントが存在しないと判定されたとき、すなわち、ステップS27における条件を満足する測定ポイントが抽出されなかったときには、ヘッド22に関する測定ポイントが抽出されず、ヘッド20、22を用いて同時に測定することが不可能であるとして、ヘッド22のn点目(第1番目)の測定ポイントの欄を空にする(ステップS32)。 On the other hand, when it is determined in step S26 that there is no measurement point that is the first measurement point of the head 22, that is, when a measurement point that satisfies the condition in step S25 is not extracted, or in step S28. When it is determined that there is no measurement point that is the first measurement point of the head 22, that is, when the measurement point that satisfies the condition in step S27 is not extracted, the measurement point for the head 22 is not extracted, and the head Assuming that simultaneous measurement using 20 and 22 is impossible, the nth (first) measurement point column of the head 22 is emptied (step S32).
次に、全ての測定ポイントが並べ替えリストに登録されたか否かの判定を行い(ステップS33)、1番目の測定ポイントが登録されたときには、ステップS34に移り、n=2とする。次に、ヘッド20の(n−1)点目から1番距離の近い測定ポイントをヘッド20のn点目の測定ポイントとする(ステップS35)。すなわち、機械座標の原点との距離が直線に沿って変化する測定ポイントであって、ヘッド20の1番目の測定ポイントP1から1番距離の近い測定ポイントをヘッド20の2番目の測定ポイントとする。例えば、測定ポイントP2または測定ポイントP6をヘッド20の2番目の測定ポイントとして並べ替えリストに登録し、ステップS24の処理に戻る。
Next, it is determined whether or not all the measurement points are registered in the rearrangement list (step S33). When the first measurement point is registered, the process proceeds to step S34, where n = 2. Next, the measurement point closest to the (n-1) th point of the
ステップS24においては、この場合、測定ポイントP1〜Pnのうちヘッド20、22の1番目の測定ポイントのみが登録され、それ以外の測定ポイントは並べ替えリストに登録されていないため、ステップS25の処理に移り、ヘッド20のn点目(2番目)の測定ポイントを基準として、Y軸方向においてY軸サーボモータ74が微動可能な最大駆動範囲に属する測定ポイントを抽出する。このあとは、ステップS35まで同様な処理を繰り返し、全ての測定ポイントが並び替えリストに登録されたときには、このルーチンでの処理を終了する。
In step S24, in this case, only the first measurement point of the
本実施例においては、複数の測定ポイントP1〜Pnの位置情報を機械座標に変換し、座標変換された各測定ポイントP1〜Pnの座標を基に機械座標の原点との距離が直線に沿って変化する測定ポイントを複数の測定ポイントの中から順次抽出し、抽出した測定ポイントをヘッド20に関する測定ポイントとして測定順序に対応づけて設定し、次に、ヘッド20に関して設定された各測定ポイントから一定の距離以上離れた位置に存在する測定ポイントを複数の測定ポイントP1〜Pnの中から順次抽出し、抽出した測定ポイントをヘッド22に関する測定ポイントとして測定順序に対応づけて設定するようにしたので、ヘッド20、22の移動先を示す複数の測定ポイントP1〜Pnの中から移動距離が最短となる測定ポイントを抽出して、各ヘッド20、22に順次振り分けることができ、測定時間の短縮に寄与することが可能になる。
In the present embodiment, the position information of the plurality of measurement points P1 to Pn is converted into machine coordinates, and the distance from the origin of the machine coordinates is along a straight line based on the coordinates of the measurement points P1 to Pn that have been coordinate-converted. The changing measurement points are sequentially extracted from a plurality of measurement points, the extracted measurement points are set as measurement points relating to the
本実施例におけるPC30においては、複数の測定ポイントP1〜Pnの並べ替え処理を実行するに際して、複数の測定ポイントP1〜Pnの位置情報を機械座標に変換する座標変換手段と、座標変換手段により座標変換された各測定ポイントの座標を基に機械座標の原点との距離が直線に沿って変化する測定ポイントを複数の測定ポイントP1〜Pnの中から順次抽出し、抽出した測定ポイントを一方のヘッド20に関する測定ポイントとして測定順序に対応づけて設定する第1の測定ポイント設定手段と、座標変換手段により座標変換された各測定ポイントの座標を基に、第1の測定ポイント設定手段により順次設定された各測定ポイントから一定の距離以上離れた位置に存在する測定ポイントを複数の測定ポイントP1〜Pnの中から順次抽出し、抽出した測定ポイントを他方のヘッド22に関する測定ポイントとして測定順序に対応づけて設定する第2の測定ポイント設定手段とをPC(コンピュータ)30に実行させるための測定ポイント振り分けプログラムが実行されることになる。
In the
この場合、第1の測定ポイント設定手段としては、座標変換手段により座標変換された各測定ポイントの座標を基に機械座標の原点に近い測定ポイントまたは前回抽出された測定ポイントに近い測定ポイントを複数の測定ポイントP1〜Pnの中から順次抽出する構成とし、第2の測定ポイント設定手段としては、第1の測定ポイント設定手段により順次設定された各測定ポイントの座標を基準として、他方のヘッド22の最大駆動範囲内に存在し、かつ各ヘッド20、22同士の近接を許容する最小距離よりも大きい位置に存在する測定ポイントを複数の測定ポイントP1〜Pnの中から順次抽出する構成とすることができる。この結果、各ヘッド20、22が互いに干渉することなく、各ヘッド20、22を指定の測定ポイントに迅速に移動させることができる。
In this case, as the first measurement point setting means, a plurality of measurement points close to the origin of the machine coordinates based on the coordinates of each measurement point coordinate-converted by the coordinate conversion means or a plurality of measurement points close to the previously extracted measurement point are used. The second measurement point setting means is configured to sequentially extract from the measurement points P1 to Pn, and the other head 22 is used as the second measurement point setting means with reference to the coordinates of the respective measurement points sequentially set by the first measurement point setting means. The measurement points that exist within the maximum drive range and that exist at a position larger than the minimum distance that allows the
本実施例においては、ヘッド20、22を各測定ポイントに移動させるに際して、各測定ポイント近傍までヘッド20、22をY軸方向に沿って移動させ、そのあとヘッド20、22に搭載されたカメラ54の撮像による画像を基にヘッド20、22をX軸方向に沿ってそれぞれ非同期で移動させるとともに、Y1S軸またはY2S軸に沿ってそれぞれ非同期でヘッド20、22を移動させて位置決めするようにしたため、各ヘッド20、22を指定の測定ポイントまで迅速に移動させることができる。そして、測定ポイントに到達したときに、各測定ポイントにおけるパターンの微小寸法をそれぞれヘッド20、22を用いて同時に測定することで、タクトタイムを短縮することができる。
In this embodiment, when the
また、ヘッド20、22に搭載されたカメラ54を用いてそれぞれパターンを撮像し、撮像した画像を処理して得られたパターンと登録パターンとのパターンマッチングにおいて、両者の間に微小のずれがあるときには、ずれを検出したヘッド20またはヘッド22をY軸サーボモータ74または76の駆動によって微小範囲だけY1S軸またはY2S軸に沿って移動させることで、ずれを修正することができる。
Further, in the pattern matching between the pattern obtained by processing the captured image using the
10 マルチヘッド測長機
12 X軸用フレーム
14 Y軸用フレーム
16 基台
18 測定テーブル
20、22 ヘッド
24 X軸駆動部
26 Y軸駆動部
28 Z軸駆動部
30、32 PC
42 フラットパネル
44 液晶モニタ
54 カメラ
60、62 Z軸サーボモータ
74、76 Y軸サーボモータ
DESCRIPTION OF
42
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