JP2007240503A - 顕微鏡撮像装置及び寸法測定装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 複数の撮像ヘッドを有した顕微鏡撮像装置及び寸法測定装置において、いずれかが異常になったときに、他の撮像ヘッドでカバー可能なシステムを提供する。
【解決手段】 複数の撮像装置それぞれについて退避エリアを設け、かつ、それぞれの撮像ヘッドが、被測定対象物の測定ポイントの位置に移動可能なストロークを持たせ、撮像ヘッドが故障または非稼動状態である場合には、残りの撮像へッドでカバーすることが可能な顕微鏡撮像装置及び寸法測定装置。
【選択図】 図１
【解決手段】 複数の撮像装置それぞれについて退避エリアを設け、かつ、それぞれの撮像ヘッドが、被測定対象物の測定ポイントの位置に移動可能なストロークを持たせ、撮像ヘッドが故障または非稼動状態である場合には、残りの撮像へッドでカバーすることが可能な顕微鏡撮像装置及び寸法測定装置。
【選択図】 図１
Description
本発明は、基板上に形成されたパターンの寸法を顕微鏡撮像装置で拡大して寸法を測定する寸法測定装置に関わり、特に複数の撮像ヘッドの運用システムに関わる。
寸法測定装置は、ガラス基板上に形成されたパターン等の被写体に照明を照射して得られるパターン像を顕微鏡で拡大し、その画像を CCD カメラ等の撮像装置で撮像して得られるパターン像を画像処理して、寸法を自動測定する装置である。
照明を被写体に照射する場合、顕微鏡から同軸落射で照射しその反射光から得られる画像を処理する反射照明方式と、顕微鏡に対し、試料の裏側から照射し、その透過光から得られる画像を処理する透過照明方式がある。
LCD（ Liquid Crystal Device ）基板のような透明に近い基板（以下、ガラス基板と称する）の寸法測定では、両照明手段を具備し、対象パターンに応じて使い分ける。
照明を被写体に照射する場合、顕微鏡から同軸落射で照射しその反射光から得られる画像を処理する反射照明方式と、顕微鏡に対し、試料の裏側から照射し、その透過光から得られる画像を処理する透過照明方式がある。
LCD（ Liquid Crystal Device ）基板のような透明に近い基板（以下、ガラス基板と称する）の寸法測定では、両照明手段を具備し、対象パターンに応じて使い分ける。
従来、ガラス基板のパターン寸法測定は、一般的に図３に示す構成で実現していた。図３は、従来の寸法測定装置を説明するためのブロック図で、寸法測定装置を上から見た図ある。また、図４は、図３の構成の寸法測定装置の制御の方法を説明するための制御ブロック図である。
図３と図４において、ガラス基板である被測定対象物 86 は、Y 方向移動ステージ 7 上に固定され、ステージ駆動・制御装置 88 により Y 方向（矢印 98 ）に移動する。
一方、撮像装置および照明装置を具備した顕微鏡ヘッド 81 は、上下動ステージ 83 上に設置され、画像処理装置89 により、顕微鏡画像の焦点を合わせるオートフォーカス制御に使用される。
一方、撮像装置および照明装置を具備した顕微鏡ヘッド 81 は、上下動ステージ 83 上に設置され、画像処理装置89 により、顕微鏡画像の焦点を合わせるオートフォーカス制御に使用される。
また顕微鏡ヘッド 81 は、画像処理装置89 により制御され、顕微鏡ヘッド 81 の照明調整、レンズ倍率選択、オートフォーカス制御、撮像、及び画像処理による寸法測定を行う。
上下動ステージ 83 は、顕微鏡ヘッド81 を移動するための X 方向移動ステージ 82 に設置され、ステージ駆動・制御装置 88 により顕微鏡ヘッド 81 を X 方向（矢印 99 ）に移動する。
上下動ステージ 83 は、顕微鏡ヘッド81 を移動するための X 方向移動ステージ 82 に設置され、ステージ駆動・制御装置 88 により顕微鏡ヘッド 81 を X 方向（矢印 99 ）に移動する。
また顕微鏡ヘッド 81 の下部には、透過照明装置84 が配置され、ステージ駆動・制御装置 88 により顕微鏡ヘッド 81 に同期して X 方向に移動する。
ステージ駆動・制御装置 88 は、Y 方向移動ステージ 87 と X 方向移動ステージ 82 を駆動するための駆動回路部、及び、ステージの移動制御と位置座標管理を行うステージ制御部から構成され、システム制御装置90 から指示された位置座標に各ステージ（ Y 方向移動ステージ 87 及び X 方向移動ステージ 82 ）の位置決めをする。
各ステージの移動範囲端には、機械的な衝突を防止するためのリミットセンサ（図示しない）が設置され、ステージ駆動・制御装置 88 は、その信号を検知すると、該当するステージを緊急停止する。
ステージ駆動・制御装置 88 は、Y 方向移動ステージ 87 と X 方向移動ステージ 82 を駆動するための駆動回路部、及び、ステージの移動制御と位置座標管理を行うステージ制御部から構成され、システム制御装置90 から指示された位置座標に各ステージ（ Y 方向移動ステージ 87 及び X 方向移動ステージ 82 ）の位置決めをする。
各ステージの移動範囲端には、機械的な衝突を防止するためのリミットセンサ（図示しない）が設置され、ステージ駆動・制御装置 88 は、その信号を検知すると、該当するステージを緊急停止する。
X 方向移動ステージ 82 、顕微鏡ヘッド上下動ステージ 83 、透過照明装置 X 方向移動ステージ 85 、及び、被測定対象 Y 方向移動ステージ 87 により、顕微鏡ヘッド 81 は、被測定対象物86 上の任意の位置に移動することが可能であり、顕微鏡ヘッド 81 が任意の位置に移動後、画像処理装置 89 により寸法測定を行う（特許文献１参照。）。
ところで LCD 用基板等、ガラス基板は、近年より大型化が進み、これに伴い１枚のガラス基板で測定するポイント数が増大している。
一方、１ポイント当たりの測定に要する時間の改善はされているものの、基板の大型化の拡張ペースに追いつかないため、所要の測定処理をこなすためには、１ラインで今まで以上に寸法測定装置台数を増やす必要があった。
寸法測定装置の台数を増やすと、投資金額が大幅に膨らむという問題がある。このような投資金額の増大を防ぐために、寸法測定装置の台数を増やさない場合には、ガラス基板の寸法測定工程でのタクトタイムの大幅な短縮が大きな課題となってきている。
一方、１ポイント当たりの測定に要する時間の改善はされているものの、基板の大型化の拡張ペースに追いつかないため、所要の測定処理をこなすためには、１ラインで今まで以上に寸法測定装置台数を増やす必要があった。
寸法測定装置の台数を増やすと、投資金額が大幅に膨らむという問題がある。このような投資金額の増大を防ぐために、寸法測定装置の台数を増やさない場合には、ガラス基板の寸法測定工程でのタクトタイムの大幅な短縮が大きな課題となってきている。
上述の課題を解決するために、顕微鏡ヘッドを複数設置し、同時に複数の顕微鏡で異なる位置のパターンを測定する方法がすでに実用化されている。
これは被測定対象領域を複数分割し、分割されたひとつの領域をひとつの顕微鏡ヘッドが、受け持つようにして、同時に複数の顕微鏡で異なる位置のパターンを測定するものである。この場合、顕微鏡ヘッド、顕微鏡の動作ステージおよび画像処理装置が複数必要になるため、故障の可能性が増大し、装置の稼働率低下やラインの安定性低下の問題があった。
即ち、装置の一部、例えば顕微鏡ヘッドや顕微鏡の動作ステージの一部や画像処理装置が故障すると、故障した系統が受け持つべき分割された被測定対象領域の測定が出来なくなるため、被測定対象全域の測定が出来ない問題があった。また一部の故障により、装置アラームが発生し、装置システム全体が動作しない問題があった。また故障の復旧処理体制を整えるためには、予備部品の配備や保守体制維持費等、莫大な費用が発生する問題があった。
一方、故障の復旧処理体制が整っていない場合、長時間装置が運用できなくなるため、タクトタイムの大幅な短縮が実現しても、バックアップ装置の準備が必要であり、寸法測定装置台数を減らすことによる投資金額低減が図れない問題があった。
これは被測定対象領域を複数分割し、分割されたひとつの領域をひとつの顕微鏡ヘッドが、受け持つようにして、同時に複数の顕微鏡で異なる位置のパターンを測定するものである。この場合、顕微鏡ヘッド、顕微鏡の動作ステージおよび画像処理装置が複数必要になるため、故障の可能性が増大し、装置の稼働率低下やラインの安定性低下の問題があった。
即ち、装置の一部、例えば顕微鏡ヘッドや顕微鏡の動作ステージの一部や画像処理装置が故障すると、故障した系統が受け持つべき分割された被測定対象領域の測定が出来なくなるため、被測定対象全域の測定が出来ない問題があった。また一部の故障により、装置アラームが発生し、装置システム全体が動作しない問題があった。また故障の復旧処理体制を整えるためには、予備部品の配備や保守体制維持費等、莫大な費用が発生する問題があった。
一方、故障の復旧処理体制が整っていない場合、長時間装置が運用できなくなるため、タクトタイムの大幅な短縮が実現しても、バックアップ装置の準備が必要であり、寸法測定装置台数を減らすことによる投資金額低減が図れない問題があった。
本発明の目的は、上記の問題を解決し、タクトタイムの短縮を実現するために顕微鏡ヘッドを複数設置し、同時に複数の顕微鏡で異なる位置のパターンを測定する方法を採用し、かつ故障時の装置バックアップ機能を充実させ、故障による装置の稼働率低下やラインの安定性低下の問題を解決することにある。
上記の目的を達成するために、本発明の寸法測定装置は、複数の顕微鏡ヘッドを設置し、同時に複数の顕微鏡で異なる位置のパターンを測定する方法を採用する測定方式と、故障時の装置バックアップ機能を充実させ、故障による装置の稼働率低下やラインの安定性低下の問題を解決するため、複数の顕微鏡ヘッド及び透過照明装置は、それぞれがガラス基板上の被測定エリア上を直線状に移動できるストロークを持つようにし、少なくとも１つの顕微鏡ヘッドが故障または非稼動等の異常状態でも、故障または非稼動状態の顕微鏡ヘッドを退避位置に移動し、他の顕微鏡ヘッドが被測定対象物の被測定エリアの全部の領域を移動して測定処理をし得る構造および制御とした。
更に、少なくとも１つの顕微鏡ヘッドが退避位置にある状態をセンサで検知し、センサが検知している間、該当顕微鏡ヘッドを非稼動状態にし、該当顕微鏡ヘッド、関連動作軸、または、関連画像処理装置のいずれかまたはすべての電源が遮断されていても、残りの顕微鏡ヘッドで測定をできるようなソフトウェア制御を行うものである。
また、複数の顕微鏡ヘッド及び透過照明装置の X 方向動作軸には、各々が機械的に衝突する直前に検知するリミットセンサを設置し、その信号を常時監視すると共に、複数の顕微鏡ヘッド間および複数の透過照明装置間の X 方向の座標の差分を常時監視し、その差分が所定の値に以内になった時に、減速停止するようにソフトウェア制御してことにより機械的な衝突を防止するようにして故障率低減を図ったものである。
即ち、本発明の請求項１に係る顕微鏡撮像装置は、被測定対象物に複数の測定ポイントを有する平面エリア上の互いに交差する第１の方向と第２の方向のうち、第１の方向と平行に移動可能な第１のステージと、上記第１のステージ上を上記第２の方向と平行に移動可能で、上記第１のステージ上に設けられ、上記第２の方向と平行に各々独立に移動可能な上記被測定対象物を撮像する撮像ヘッドであって、該撮像ヘッド各々が独立に上下に移動する上下動ステージを具備し、上記平面エリア上を分割したＮ個のエリア（Ｎは２以上の整数）内の測定ポイントを別々に移動するＮ個の顕微鏡ヘッドと、上記Ｎ個の顕微鏡ヘッド各々について異常を検知する異常検知手段と、制御手段とを備え、上記制御手段は、上記以上検知手段が異常を検知した場合には、当該撮像ヘッドを上記被測定対象物の平面エリアから退避エリアに退避させ、上記検知手段が異常を検知していない撮像ヘッドによって上記被測定対象物の平面エリア全体を移動可能とするように制御するものである。
また好ましくは、本発明の請求項２に係る顕微鏡撮像装置は、更に上記Ｎ個の撮像ヘッドと各々対応するＮ個の透過照明装置と、上記透過照明装置を上記Ｎ個の撮像ヘッドの上記平面エリア上の位置に同期して移動する透過照明移動ステージとを備え、上記制御手段は、上記以上検知手段が撮像ヘッドの異常を検知した場合には、対応する透過照明装置を上記被測定対象物の平面エリアから退避エリアに退避させるものである。
また好ましくは、本発明の請求項３に係る顕微鏡撮像装置は、更に上記Ｎ個の撮像ヘッドと各々対応するＮ個の透過照明装置と、上記透過照明装置を上記Ｎ個の撮像ヘッドの上記平面エリア上の位置に同期して移動する透過照明移動ステージとを備え、更に、上記異常検知手段は、上記Ｎ個の透過照明装置の異常を検知し、上記制御手段は、上記Ｎ個の透過照明装置のいずれかの異常を検知した場合には、当該透過照明装置を対応する撮像ヘッドと共に上記退避エリアに退避させ、上記検知手段が異常を検知していない透過照明装置に対応する撮像ヘッドによって上記被測定対象物の平面エリア全体を移動可能とするように制御するものである。
また好ましくは、本発明の請求項３に係る顕微鏡撮像装置は、更に上記Ｎ個の撮像ヘッドと各々対応するＮ個の透過照明装置と、上記透過照明装置を上記Ｎ個の撮像ヘッドの上記平面エリア上の位置に同期して移動する透過照明移動ステージとを備え、更に、上記異常検知手段は、上記Ｎ個の透過照明装置の異常を検知し、上記制御手段は、上記Ｎ個の透過照明装置のいずれかの異常を検知した場合には、当該透過照明装置を対応する撮像ヘッドと共に上記退避エリアに退避させ、上記検知手段が異常を検知していない透過照明装置に対応する撮像ヘッドによって上記被測定対象物の平面エリア全体を移動可能とするように制御するものである。
また、本発明の寸法測定装置は、請求項１記載の顕微鏡撮像装置と、上記Ｎ個の撮像ヘッドに対応し、上記Ｎ個の撮像ヘッドから出力される映像信号に基づいて上記被測定対象物の複数の測定ポイントの測定を行うＮ個の画像処理部とを備え、上記異常検知手段は、更に上記Ｎ個の画像処理部の異常を検知し、上記制御手段は、上記異常検知手段が、上記Ｎ個の画像処理部のいずれかの異常を検知した場合に、上記異常を検知した画像処理部に対応する撮像ヘッドを上記退避エリアに退避させるものである。
また更に、本発明の寸法測定装置は、請求項２または３記載の顕微鏡撮像装置と、上記Ｎ個の撮像ヘッドに対応し、上記Ｎ個の撮像ヘッドから出力される映像信号に基づいて上記被測定対象物の複数の測定ポイントの測定を行うＮ個の画像処理部とを備え、上記異常検知手段は、更に上記Ｎ個の画像処理部の異常を検知し、上記制御手段は、上記異常検知手段が、上記Ｎ個の画像処理部のいずれかの異常を検知した場合に、上記異常を検知した画像処理部に対応する撮像ヘッドと透過照明装置とを上記退避エリアに退避させるものである。
本発明によれば、１台の装置で複数の顕微鏡を使用して同時測定することが可能となり、大幅なタクトタイムの短縮が可能である。
また複数の顕微鏡動作軸と照明動作軸に退避エリアの余裕を有す動作ストロークを持たせ、更に適切なソフトウェア制御をすることにより、故障時の装置バックアップ機能を充実させ、故障による装置の稼働率低下やラインの安定性低下の問題を防止することができ、信頼性が増した。
また複数の顕微鏡動作軸と照明動作軸に退避エリアの余裕を有す動作ストロークを持たせ、更に適切なソフトウェア制御をすることにより、故障時の装置バックアップ機能を充実させ、故障による装置の稼働率低下やラインの安定性低下の問題を防止することができ、信頼性が増した。
また更に、ガラス基板に同じパターンが複数個存在する場合には、複数ヘッドで測定し、１つしかパターンが無い場合には、１ヘッドだけ駆動して測定を行うようにして、複数ヘッドで動作させるか１つのヘッドで動作させるかを切替える機能を備えることも可能である。このため、ガラス基板の種類、製品の種類、または、測定の種類に応じて種々の測定を行うことができるため、１台の装置で多様な使い方ができる。
本発明の顕微鏡撮像装置及び寸法測定装置について、特に LCD 線幅測定装置等のガラス基板上に形成されたパターンの寸法測定装置によって説明する。
図１は、本発明の一実施例の寸法測定装置を説明するためのブロック図で、寸法測定装置を上から見た図ある。また、図２は、図１の構成の寸法測定装置の制御の方法を説明するための制御ブロック図である。
図１と図２において、LCD 基板等のガラス基板である被測定対象物86 は、Y 方向移動ステージ 87 上に固定され、ステージ駆動・制御装置88′により Y 方向（矢印 98 ）に移動する。
図１は、本発明の一実施例の寸法測定装置を説明するためのブロック図で、寸法測定装置を上から見た図ある。また、図２は、図１の構成の寸法測定装置の制御の方法を説明するための制御ブロック図である。
図１と図２において、LCD 基板等のガラス基板である被測定対象物86 は、Y 方向移動ステージ 87 上に固定され、ステージ駆動・制御装置88′により Y 方向（矢印 98 ）に移動する。
一方、撮像装置および照明装置を具備した顕微鏡ヘッド 81 は、上下動ステージ 83 上に設置され、画像処理装置89 により、顕微鏡画像の焦点を合わせるオートフォーカス制御に使用される。また、撮像装置および照明装置を具備した顕微鏡ヘッド91 は、上下動ステージ 93 上に設置され、画像処理装置 97 により、顕微鏡画像の焦点を合わせるオートフォーカス制御に使用される。
また顕微鏡ヘッド 81 は、画像処理装置89 により制御され、顕微鏡ヘッド 81 の照明調整、レンズ倍率選択、オートフォーカス制御、撮像、及び画像処理による寸法測定を行う。同様に、顕微鏡ヘッド91 は、画像処理装置 97 により制御され、顕微鏡ヘッド 91 の照明調整、レンズ倍率選択、オートフォーカス制御、撮像、及び画像処理による寸法測定を行う。
即ち、顕微鏡ヘッド 81 と 91 は、画像処理装置 89 と 97 により、それぞれ個々に、独立して、被測定対象物の平面エリア内の測定ポイントの位置へ移動可能で、位置補正も個々に行うことができ、更に、それぞれ独立して個々に、照明調整、レンズ倍率選択、オートフォーカス制御、撮像、及び画像処理による寸法測定を行う。
即ち、顕微鏡ヘッド 81 と 91 は、画像処理装置 89 と 97 により、それぞれ個々に、独立して、被測定対象物の平面エリア内の測定ポイントの位置へ移動可能で、位置補正も個々に行うことができ、更に、それぞれ独立して個々に、照明調整、レンズ倍率選択、オートフォーカス制御、撮像、及び画像処理による寸法測定を行う。
上下動ステージ 83 は、顕微鏡ヘッド81 を移動するための X 方向移動ステージ 82 に設置され、ステージ駆動・制御装置 88′により顕微鏡ヘッド 81 を X 方向（矢印 99 ）に移動する。同様に、上下動ステージ 93 は、顕微鏡ヘッド 91 を移動するための X 方向移動ステージ92 に設置され、ステージ駆動・制御装置 88′により顕微鏡ヘッド 91 を X 方向に移動する。
上下動ステージ 93 と X 方向移動ステージ 92 の間には、顕微鏡ヘッド 91 を Y 方向に微かに移動（微移動）させるY 方向微動ステージ 94 が設置されており、被測定対象物 86 が、Y 方向移動ステージ 87 により Y 方向に移動した際の、顕微鏡ヘッド間のレンズの偏芯ずれやステージに対する被測定対象物 86 の回転方向の誤差により生ずる測定パターン位置ずれを補正する（後述する）。
X 方向移動ステージ 82 及び 92 は、顕微鏡ヘッド 81 及び 91 のそれぞれが被測定対象物の平面エリア全体を移動可能なストロークを持っており、少なくとも、１つの顕微鏡ヘッドが故障または非稼動であるような異常な状態でも、故障または非稼動状態の顕微鏡ヘッドと透過照明装置を退避位置に移動させ、残りの顕微鏡ヘッド及び透過照明装置が被測定対象物の平面エリア上全体を移動でき、故障または非稼動等の移動状態にある撮像ヘッドが受け持っていた測定ポイント位置を含めたすべての測定ポイント位置に移動できる。
このため、透過照明装置 84 及び 95 についても、それぞれが被測定エリア上を移動し得るストロークを持っており、少なくとも１つの透過照明装置が故障または非稼動状態でも、当該顕微鏡ヘッドと透過照明装置を退避位置に移動し、他の顕微鏡ヘッドと透過照明装置が被測定全エリア上を直線状に移動できる。
このため、透過照明装置 84 及び 95 についても、それぞれが被測定エリア上を移動し得るストロークを持っており、少なくとも１つの透過照明装置が故障または非稼動状態でも、当該顕微鏡ヘッドと透過照明装置を退避位置に移動し、他の顕微鏡ヘッドと透過照明装置が被測定全エリア上を直線状に移動できる。
また、顕微鏡ヘッド 81 と 91 それぞれの退避位置に、退避位置検出センサ（図示しない）が配置されており、当該センサが検知している間、当該顕微鏡ヘッドを非稼動状態にし、当該顕微鏡ヘッド、その関連動作軸、または、関連画像処理装置89 、97 の、いずれかまたはすべての電源が遮断されていても、残りの顕微鏡ヘッド、その関連動作軸、及び、関連画像処理装置で測定をできるようなソフトウェア制御を行っている。
なお、上記制御は、システム制御装置 90′が行い、故障の検知や稼動状態か非稼動状態かの検知手段をこのシステム制御装置 90′に備えるが、別途、検知手段を持っていても良い。
なお、上記制御は、システム制御装置 90′が行い、故障の検知や稼動状態か非稼動状態かの検知手段をこのシステム制御装置 90′に備えるが、別途、検知手段を持っていても良い。
ステージ駆動・制御装置 88′は、ステージを駆動するための駆動回路と、ステージの移動制御ならびに位置座標管理を行うステージ制御装置とから構成され、システム制御装置90′から指示された位置座標に各ステージを位置決めする。
また、ステージ駆動・制御装置 88′は、複数の顕微鏡ヘッド間および複数の透過照明装置間の Ｘ 方向の座標の差分を常時監視し、その差分が所定の値に以内になった時に、減速停止するようにソフトウェア制御して衝突を防止するようにしている。
各ステージの移動範囲端には、機械的な衝突を防止するためのリミットセンサが設置され、ステージ駆動・制御装置 88′は、その信号を検知すると、ステージを緊急停止する。
また、ステージ駆動・制御装置 88′は、複数の顕微鏡ヘッド間および複数の透過照明装置間の Ｘ 方向の座標の差分を常時監視し、その差分が所定の値に以内になった時に、減速停止するようにソフトウェア制御して衝突を防止するようにしている。
各ステージの移動範囲端には、機械的な衝突を防止するためのリミットセンサが設置され、ステージ駆動・制御装置 88′は、その信号を検知すると、ステージを緊急停止する。
更に、X 方向移動ステージ 82 と 92 には、各々が機械的に衝突する直前に検知するリミットセンサ（図示しない）を設置し、その信号を常時監視すると共に、各々の顕微鏡ヘッド間の X 方向の座標の差分を常時監視し、その差分が所定の値に以内になった時に、減速停止するようにソフトウェア制御してことにより機械的、衝突を防止するようにしている。
同様に、透過照明装置 X 方向移動ステージ85 及び 96 にも、各々が機械的に衝突する直前に検知するリミットセンサを設置しその信号を常時監視するとともに、各々の透過照明装置間のＸ方向の座標の差分を常時監視し、その差分が所定の値に以内になった時に、減速停止するようにソフトウェア制御してことにより機械的、衝突を防止するようにしている。
また更に、顕微鏡ヘッド X 方向移動ステージ82 及び 92 、顕微鏡ヘッド上下動ステージ 83 及び 93 、透過照明装置 X 方向移動ステージ 85 及び 96 、並びに、Y 方向移動ステージ 87 により、各々の顕微鏡ヘッド 81 と 91 、並びに、透過照明装置84 及び 95 は、被測定対象物 86 上の任意の位置に移動することが可能であり、被測定対象が Y 方向に移動するタイミングで各々の顕微鏡ヘッドが同時に X 方向に移動し、かつまた顕微鏡ヘッド 91 が Y 方向にわずかに移動する。そして、移動を完了すると同時に、各々の顕微鏡ヘッドにより、被測定対象物 86 上の各々異なった位置で独立してほぼ同時に測定処理を制御ソフトウェアにより実行する。
なお、上記実施例では、Y 方向移動ステージが移動することにより、撮像ヘッド移動する構成であったが、ガラス基板を Y 方向に移動する構成でも良いし、ガラス基板と撮像へッドの両方を移動させる構成であっても良い。
また更に、上記実施例では、顕微鏡ヘッド 81 、X 方向移動ステージ 82 、上下動ステージ 83 、透過照明装置 84 、透過照明装置 X 方向移動ステージ 85 、及び、画像処理装置 89 を１組の測定処理単位として制御する組合せの場合と、顕微鏡ヘッド91 、X 方向移動ステージ 92 、上下動ステージ93 、透過照明装置 95 、透過照明装置 X 方向移動ステージ96 、画像処理装置 97 、及び、Y 方向微動ステージ 94 を１組の測定処理単位として制御する組合せの場合とによって、本発明の実施例を説明した。
しかし、上記実施例のように、２つの組合せだけでなく、３つ以上の組合せであっても良く、また、Y 方向移動ステージが複数ある構成であっても良い。
また更に、上記実施例では、顕微鏡ヘッド 81 、X 方向移動ステージ 82 、上下動ステージ 83 、透過照明装置 84 、透過照明装置 X 方向移動ステージ 85 、及び、画像処理装置 89 を１組の測定処理単位として制御する組合せの場合と、顕微鏡ヘッド91 、X 方向移動ステージ 92 、上下動ステージ93 、透過照明装置 95 、透過照明装置 X 方向移動ステージ96 、画像処理装置 97 、及び、Y 方向微動ステージ 94 を１組の測定処理単位として制御する組合せの場合とによって、本発明の実施例を説明した。
しかし、上記実施例のように、２つの組合せだけでなく、３つ以上の組合せであっても良く、また、Y 方向移動ステージが複数ある構成であっても良い。
また、顕微鏡ヘッド 81 、X 方向移動ステージ 82 、または、上下動ステージ 83 の少なくともいずれか１つが故障または非稼動状態で、かつ、透過照明装置95 、または、透過照明装置 X 方向移動ステージ 96 の少なくともいずれか１つが故障または非稼動状態である場合には、残りの組合せ、例えば、顕微鏡ヘッド91 、X 方向移動ステージ 92 、及び、上下動ステージ93 と、透過照明装置 84 及び透過照明装置 X 方向移動ステージ85 の組合せで測定処理を実行するようにしても良い。
また、画像処理装置 89 と 97 の場合でも、同様のことが可能で、顕微鏡ヘッド、X 方向移動ステージ、及び上下動ステージの組合せ、透過照明装置及び透過照明装置 X 方向移動ステージの組合せ、並びに画像処理装置の組合せを、稼動状態にあるもの同士で測定処理を実行しても良い。
また、上記実施例は、透過照明方式での測定で説明したが、反射照明方式での測定と透過照明方式との併用でも同様のことが言え、反射照明方式だけの場合には、透過照明装置と透過照明装置 X 方向移動ステージが不要な分、構成も処理も単純になる。
また、近年 LCD 基板等の FPD（ Flat Panel Display ）は、大型化が進み、上述の実施例のような１枚のガラス基板に複数の製品を多数個取りする製作の方法だけではなく、ガラス基板１枚に FPD 製品１台分のパターンしか製作しない場合も考えられるようになってきている。
このような基板１枚に１個の製品パターンしか作れない場合には、複数の撮像ヘッドで別の製品の同一パターンを測定または検査することがないため、複数ヘッドを同時に稼動させる必要がない。
したがって、１組の撮像ヘッド、画像処理装置、あるいは透過照明装置を用いるようにしておき、製品によって切替えるようにすれば、本発明は更に多数の用途の製品に適用できるので、利用範囲が広くなる。またこの場合、使用していない機器をとりはずしてメンテナンスすることも可能である。
このような基板１枚に１個の製品パターンしか作れない場合には、複数の撮像ヘッドで別の製品の同一パターンを測定または検査することがないため、複数ヘッドを同時に稼動させる必要がない。
したがって、１組の撮像ヘッド、画像処理装置、あるいは透過照明装置を用いるようにしておき、製品によって切替えるようにすれば、本発明は更に多数の用途の製品に適用できるので、利用範囲が広くなる。またこの場合、使用していない機器をとりはずしてメンテナンスすることも可能である。
上述した実施例のように、１台の装置上で複数の顕微鏡を使用して同時測定することが可能となり、大幅なタクトタイムの短縮が可能である。また複数の顕微鏡動作軸と透過照明動作軸に退避エリアの余裕を有す動作ストロークを持たせ、さらに適切なソフトウェア制御をすることにより、故障時の装置バックアップ機能を充実させ、故障による装置の稼働率低下やラインの安定性低下の問題を防止することができる。
図１と図２における顕微鏡ヘッド91 を Y 方向に微かに移動（微移動）させる Y 方向微動ステージ 94 について、以下、更に説明する。
本発明の一実施例を、図５と図６によって説明する。図５は、本発明を用いた２ヘッド方式のLCD（ Liquid Crystal Display ）線幅測定装置の構成を説明するための図である。図５(a) は装置を上から見た平面図、図５(b) は図５(a) の平面図を矢印 A の方向から見た図、図５(c) は装置を図５(a) の平面図を矢印 B の方向から見た図である。
本発明の一実施例を、図５と図６によって説明する。図５は、本発明を用いた２ヘッド方式のLCD（ Liquid Crystal Display ）線幅測定装置の構成を説明するための図である。図５(a) は装置を上から見た平面図、図５(b) は図５(a) の平面図を矢印 A の方向から見た図、図５(c) は装置を図５(a) の平面図を矢印 B の方向から見た図である。
図５によって、２ヘッド方式 LCD 線幅測定装置の移動軸の構成と動作方向を説明する。101 は台座、103 は被測定対象物、102 は被測定対象物 103 を搭載する試料台である。台座 101 上に試料台 102 が固定され、被測定対象物 103 は、試料台 102 上に図示しない搬送部によって搬入あるいは搬出される。搬送部から搬入された被測定対象物 103 は、試料台 102 に真空吸着等の方法で固定される。例えば、被測定対象物 103 は、２ヘッド方式 LCD 線幅装置の、図示しない吸着機構によって吸着され、試料台 102 に固定される。被測定対象物103 は、例えば、基板等の板状の基体であり、線幅測定装置は板状の基体に形成または塗布された膜パターンの線幅等を測定または検査する。板状の基体は、例えば、LCD（ Liquid Crystal Display ）基板）の TFT（ Thin Film Transistor ）や半導体のマスクがその上に形成されているガラス基板である。
２ヘッド方式 LCD 線幅測定装置は、撮像ヘッド部を２つ備えた LCD 線幅測定装置であり、N ヘッド方式 LCD 線幅測定装置とは、撮像ヘッド部を N 個備えた LCD 線幅測定装置である（ N は２以上の自然数）。
２ヘッド方式 LCD 線幅測定装置は、撮像ヘッド部を２つ備えた LCD 線幅測定装置であり、N ヘッド方式 LCD 線幅測定装置とは、撮像ヘッド部を N 個備えた LCD 線幅測定装置である（ N は２以上の自然数）。
1 は Y 軸の梁（ビーム）、2 は X1 軸のガイド、3は X2 軸のガイドである。Y 軸の梁 1 は、X1 軸のガイド 2 上及び X2 軸のガイド 3 に沿って X 軸に平行（図５(a) では、紙面左右方向）に移動する。Y 軸の梁 1 のレール部分（以下、Y 軸のレールと称する）は、X 軸に対して直交する構成となっている。なお、X1 軸のガイド 2 上及び X2 軸のガイド 3 の高さを低くして、Y 軸の梁 1 を門型（ガントリー）構造にしても良い。
4 は Y1 軸のガイド、5 は Y2 軸のガイドである。Y1 軸のガイド 4 及び Y2 軸のガイド 5 は、Y 軸のレールに沿ってそれぞれ独立に移動する。なおこのとき、Y1 軸のガイド及び Y2 軸のガイドは、X 軸に対して直交する方向（ Y 軸（図５(a) では、紙面上下）方向）に移動する。
6 は Z1 軸のガイド、7 は Z2 軸のガイドである。Z1 軸のガイド 6 は Y1 軸のガイド 4 に搭載され、Z2 軸のガイド 7 は Y2 軸のガイド 5 に搭載される。Z1 軸のガイド 6 は、Y1 軸のガイド 4 に沿って Z 軸（図５(b) では、紙面上下方向）方向に移動し、同様に、Z2 軸のガイド 7 は、Y2 軸のガイド 5 に沿って Z 軸方向に移動する。
8 は△X1 軸のガイド、9 は△X2 軸のガイド、10 と 11 は撮像ヘッド部である。△X1 軸のガイド 8 は Z1 軸のガイド 6 に搭載され、△X2 軸 9 のガイドは Z2 軸のガイド 7 に搭載される。
撮像ヘッド部 10 は、△X1 軸のガイド 8 に搭載され、撮像ヘッド部 11 は、△X2 軸のガイド 9 に搭載されている。
撮像ヘッド部 10 は、△X1 軸のガイド 8 に沿って X 軸方向に移動し、同様に、撮像ヘッド部 11 は、△X2 軸のガイド 9 に沿って X 軸方向に移動する。
撮像ヘッド部 10 は、△X1 軸のガイド 8 に搭載され、撮像ヘッド部 11 は、△X2 軸のガイド 9 に搭載されている。
撮像ヘッド部 10 は、△X1 軸のガイド 8 に沿って X 軸方向に移動し、同様に、撮像ヘッド部 11 は、△X2 軸のガイド 9 に沿って X 軸方向に移動する。
更に、図５の実施例では、撮像ヘッド部 10 及び 11 とそれぞれ対となって動作する透過照明軸機構が装備される。即ち、12 は撮像ヘッド部 10 の Py1 軸、13 は撮像ヘッド部 11 の Py2 軸、14 は撮像ヘッド部 10 の △Px1 軸、15 は撮像ヘッド部 11 の △Px2 軸である。
Py1 軸 12 と Py2 軸 13 は、Y 軸の梁 1 から吊り下げられた透過照明ガイド 104 に搭載され、透過照明ガイド 104 に沿って Z 軸方向に動作する。
Py1 軸 12 と Py2 軸 13 は、Y 軸の梁 1 から吊り下げられた透過照明ガイド 104 に搭載され、透過照明ガイド 104 に沿って Z 軸方向に動作する。
更に、Py1 軸 12 上に△Px1 軸 14 が設けられ、Py2 軸 13 上に△Px2 軸 15 が設けられている。△Px1 軸 14 には、透過照明 16 が搭載され、△Px2 軸 15 には、透過照明 17 が搭載されている。
透過照明 16 は、△Px1 軸 14 に沿って X 軸方向に移動し、同様に、透過照明 17 は、△Px2 軸 15 に沿って X 軸方向に移動する。
透過照明 16 は、△Px1 軸 14 に沿って X 軸方向に移動し、同様に、透過照明 17 は、△Px2 軸 15 に沿って X 軸方向に移動する。
透過照明 16 の△Px1 軸 14 に沿った移動と、撮像ヘッド部 10 の△X1 軸 8 に沿った移動とは連動しており、例えば、透過照明 16 の照明光の出射中心軸と、撮像ヘッド部 10 の入射光軸とは、同一の光軸111 である。
同様に、透過照明 17 の△Px2 軸 15 に沿った移動と、撮像ヘッド部 11 の△X2 軸 9 に沿った移動とは連動しており、例えば、透過照明 17 の照明光の出射中心軸と、撮像ヘッド部 11 の入射光軸は、同一の光軸 112 である。
同様に、透過照明 17 の△Px2 軸 15 に沿った移動と、撮像ヘッド部 11 の△X2 軸 9 に沿った移動とは連動しており、例えば、透過照明 17 の照明光の出射中心軸と、撮像ヘッド部 11 の入射光軸は、同一の光軸 112 である。
なお、図５(b) では、ビーム 1 の一部と、ビーム 1 に取付けられた Py1 軸 12 、Py2 軸 13 、△Px1 軸 14 、△Px2 軸 15 、及び透過照明 16，17 と、試料台 102 とは、矢印 B の方向から見える箇所と見えない箇所を混在させて、見やすい図としており、正確な側面図ではない。同様に、図５(c) も模式的な断面図である。
図６は、本発明が必要となる試料の搭載ずれによって発生する位置エラーと補正を説明するための図である。図６の横軸が、線幅測定装置の試料台 102 上での X 軸の移動方向を示し、縦軸が、線幅測定装置の試料台 102 上での Y 軸の移動方向を示す。
破線枠 24 は、理想的な被測定対象物の搭載位置で、この搭載位置での被測定対象物 103 の持つ座標軸が、線幅測定装置のステージ機構の XY 軸と平行となり、かつ、基準（被測定対象物の原点と線幅測定装置の原点）が一致する搭載位置である。このような被測定対象物が、例えば LCD 基板の場合、複数の同じ形状の複数の検査対象製品が、破線枠 24 の時にはその X 軸に平行に x 個、Y 軸に平行に y 個同一のピッチで計 x × y 個配置されている。
実線枠 25 は、実際に搭載される試料位置であり、XY 軸方向の位置ずれ（基準点の不一致）と回転方向のずれが発生する。これらのずれは、位置補正が必要な測定エラーの発生要因となる。例えば、同じ列に配置されていた２つの製品のうち、撮像ヘッド部 10 の撮像視野内には測定座標 P1 が含まれるが、撮像ヘッド部 11 の撮像視野内には、同じ列に配置されている測定座標 P2 が含まれない場合が位置補正が必要な測定エラーと言える。以下、詳細に説明する。
実線枠 25 は、実際に搭載される試料位置であり、XY 軸方向の位置ずれ（基準点の不一致）と回転方向のずれが発生する。これらのずれは、位置補正が必要な測定エラーの発生要因となる。例えば、同じ列に配置されていた２つの製品のうち、撮像ヘッド部 10 の撮像視野内には測定座標 P1 が含まれるが、撮像ヘッド部 11 の撮像視野内には、同じ列に配置されている測定座標 P2 が含まれない場合が位置補正が必要な測定エラーと言える。以下、詳細に説明する。
図６は、被測定対象物の搭載により生じるずれ（特に回転方向のずれ）を示したもので、24 は理想的な被測定対象物の搭載位置を示す破線枠、25 は実際の被測定対象物の搭載位置を示す実線枠、18 は回転方向の位置ずれ量θである。実際の被測定対象物の搭載位置では、理想的な被測定対象物の搭載位置と、回転方向の位置ズレを生じている。18 は回転方向の位置ずれ量θ、19 はマルチ撮像ヘッド部のうち位置制御上の基準となる撮像ヘッド部 10 の測定座標 P1（測定ポイント）の位置、20 は撮像ヘッド部 11 が実際に測定すべき測定座標 P2 の位置、21 理想的な被測定対象物の搭載位置での撮像ヘッド部 11 の測定座標の位置、22 は補正すべき回転方向のずれによって生じる X 軸方向のずれ量△X 、23 は補正すべき回転方向のズレによって生じる Y 軸方向のずれ量△Y 、26 は測定座標 P1 と測定座標 P2 の間の距離（ YP1-P2 ）である。
なお、回転方向のずれを検出するためには、例えば、図６の位置合せパターン 28 を用い、あらかじめ登録されたパターンと撮像ヘッド部 10 で撮像した画像とのマッチング処理によってパターン認識により位置合せパターン 28 の位置座標を求め、次に、撮像ヘッド部 10 を移動させて、同様のパターン認識により、位置合せパターン 29 の位置座標を求めて、理想的な試料搭載位置との違いを検出して求める。
このずれ量△X 22 、及びずれ量△Y 23 は、以下式（1) 及び式(2) によって求めることができる。
△X ＝ YP1-P2× sin θ‥‥‥式(1)
△Y ＝ YP1-P2×（ 1 − cos θ）‥‥‥式(2)
△X ＝ YP1-P2× sin θ‥‥‥式(1)
△Y ＝ YP1-P2×（ 1 − cos θ）‥‥‥式(2)
図６において、実線枠 25 のように被測定対象物 103 の搭載位置がずれていた場合、撮像ヘッド部 10 の測定座標 P1 の試料台 102 上の位置 19 と撮像ヘッド部 11 の測定座標 P2 の試料台 102 上の位置 21 は、本来理想的な被測定対象物の搭載位置で、X 軸上の座標が一致しなければならないのに、実際に測定すべき正しい測定座標 P2 の位置 20 は、量△X 22 ずれ、更に Y 軸上でも量△X 23 ずれている。
撮像ヘッド部 10 の測定座標 P1 の位置 19 を基準とすると、正しい測定位置 21 に撮像ヘッド部 11 を移動するためには、量△X 22 と量△Y 23 移動しなければならない。ここで、量△X 22 の補正移動を行なうためには、撮像ヘッド部 10 と、撮像ヘッド部 11 を個別に移動させるための駆動軸が必要となる。即ち、本発明の△X1 軸 8 と△X2 軸 9 とが必要となる。
例えば、△X2 軸 9 によって撮像ヘッド部 11 だけを X 軸方向にわずかに移動させ、また、△X1 軸 8 によって撮像ヘッド部 10 だけを X 軸方向にわずかに移動させることにより、または個々に、少なくとも撮像ヘッド部 10 または撮像ヘッド部 11 のいずれか１つを移動させることによって、撮像ヘッド部 10 と撮像ヘッド部 11 の測定ポイントを X 軸上で一致させるように補正することができる。
なお、Y 軸方向も、撮像ヘッド部 10 または撮像ヘッド部 11 の少なくとも一方を Y1 軸 のガイド 4 または Y2 軸 のガイド 5 によって、個々に、移動させることによって、更に精度良く補正することができる。
なお、撮像ヘッド部の数は上記実施例では、２台であるが複数台であれば何台でも良い。
また、上記実施例では、透過照明による測定または検査であったが、反射照明による測定または検査だけの線幅測定装置であるなら、透過照明は不要であるし、もちろん撮像ヘッド部との移動に対する連動も不要である。
また、上記実施例では、透過照明による測定または検査であったが、反射照明による測定または検査だけの線幅測定装置であるなら、透過照明は不要であるし、もちろん撮像ヘッド部との移動に対する連動も不要である。
上記図５では、線幅測定装置において、発明にかかる構成のみを説明したが、例えば、撮像ヘッド部からは、被測定対象物の所定部分の画像を取得して、画像処理部以降に出力し測定または検査するユニットが必要である。また、透過照明には、光源が付属しなければならないし、位置補正等のために、それぞれのガイドや軸を移動させるための機構部分、等、線幅測定装置において必要な構成すべてを記載していない。例えば、以下の図７で説明するような構成が少なくとも必要である。
図７は、線幅測定装置の略構成を示すブロック図である。
図７において、508 は観察用カラーカメラユニット、測定カメラユニット、電動レボルバユニット、及びレーザーオートフォーカスユニット等からなる撮像ヘッド部、509 は試料台、510 は位置補正部、512 はエアー除振台、513 は照明用電源、514 はカラーモニタ、515 は測定用モニタ、516 は測定結果表示用モニタ、517 はビデオプリンタ、518 は画像処理 PC（ Personal Computer ）、519 は制御 PC 、520 はステージ制御部、521 は透過照明用電源、522 は透過照明ヘッド部である。また、501 は、撮像ヘッド部 508 、試料台 509 、位置補正部 510 、エアー除振台 512 、照明用電源 513 、ステージ制御部 520 、透過照明用電源 521 、透過照明ヘッド部 522 で構成されている測定部である。
図７において、508 は観察用カラーカメラユニット、測定カメラユニット、電動レボルバユニット、及びレーザーオートフォーカスユニット等からなる撮像ヘッド部、509 は試料台、510 は位置補正部、512 はエアー除振台、513 は照明用電源、514 はカラーモニタ、515 は測定用モニタ、516 は測定結果表示用モニタ、517 はビデオプリンタ、518 は画像処理 PC（ Personal Computer ）、519 は制御 PC 、520 はステージ制御部、521 は透過照明用電源、522 は透過照明ヘッド部である。また、501 は、撮像ヘッド部 508 、試料台 509 、位置補正部 510 、エアー除振台 512 、照明用電源 513 、ステージ制御部 520 、透過照明用電源 521 、透過照明ヘッド部 522 で構成されている測定部である。
図７において、撮像ヘッド部 508 の観察用カラーカメラで撮られた画像はカラーモニタ 514 に表示され、測定カメラで撮られた画像は測定用モニタ 515 に表示される。
測定装置は、外部ホスト（ HOST ）または制御 PC 519 の指令により測定を開始する。測定は、予め設定されたレシピに基づいて、自動またはマニュアル動作で開始され、測定結果は測定結果表示用モニタ 516 に表示され、かつ測定結果は例えば制御 PC 519 内の HD（ Hard Disk ）等の磁気ディスクの所定のエリアに書込まれる。また、それらの測定結果データは、外部ホストの要求により、外部ホストに配信される。
なお、エアー除振台 512 によって、外部の振動が試料台 509 に伝わらないようにしている。
測定装置は、外部ホスト（ HOST ）または制御 PC 519 の指令により測定を開始する。測定は、予め設定されたレシピに基づいて、自動またはマニュアル動作で開始され、測定結果は測定結果表示用モニタ 516 に表示され、かつ測定結果は例えば制御 PC 519 内の HD（ Hard Disk ）等の磁気ディスクの所定のエリアに書込まれる。また、それらの測定結果データは、外部ホストの要求により、外部ホストに配信される。
なお、エアー除振台 512 によって、外部の振動が試料台 509 に伝わらないようにしている。
画像処理 PC 518 は、撮像ヘッド部 508 から入力された画像を解析して、被測定対象物 103 中に予め設定された所定のパターンを認識してその位置座標を取得し、補正量を求める。
求めた補正量の情報を制御 PC 519 に出力し、制御 PC 519は、ステージ制御部 520 を補正量の情報に基づいて制御指示信号をする。ステージ制御部 520 は、入力された制御指示信号に対応する制御信号を位置補正部 510 に与え、位置補正を行う。
このようにして位置補正を行いながら、測定または検査を行う。
求めた補正量の情報を制御 PC 519 に出力し、制御 PC 519は、ステージ制御部 520 を補正量の情報に基づいて制御指示信号をする。ステージ制御部 520 は、入力された制御指示信号に対応する制御信号を位置補正部 510 に与え、位置補正を行う。
このようにして位置補正を行いながら、測定または検査を行う。
なお、LCD 基板の寸法（単位：mm ）は、横寸法 X ×縦寸法 Y が、例えば、1850 × 1500 、または 2250 × 1950 等で、厚みは 0.5 〜 0.7 程度である。例えば、被測定対象物を試料台上に搬送ロボット等によって搬入したときの位置ずれ量を± 5 〜 10 mm 程度と予測した場合、補正量の最大を± 10 mm に設定する。即ち、△X1 軸のガイド 8 と△X2 軸のガイド 9 のストロークを± 10 mm に設定すればよい。
なお、Y 軸方向のずれの補正は、前述のように、Y1 軸 のガイド 4 または Y2 軸 のガイド 5 で実行しても良い。
また更に、X 軸方向、Y 方向、及び回転（θ）方向に微調できるマニュプレータを用い、制御 PC 519 によって補正することでも良い。
なお、Y 軸方向のずれの補正は、前述のように、Y1 軸 のガイド 4 または Y2 軸 のガイド 5 で実行しても良い。
また更に、X 軸方向、Y 方向、及び回転（θ）方向に微調できるマニュプレータを用い、制御 PC 519 によって補正することでも良い。
以上のように、本発明によれば、従来のクランプ機構（エアーシリンダ等による押しつけ機構）を用いて、機械的に被測定対象物の搭載位置を強制的に動かす方式にて問題となった、被測定対象物の大型化、静電気等の影響により、実際に試料を動かすことができない点。また、搭載位置のずれを画像認識で測定し補正する方法を用いた場合においても、マルチ撮像ヘッド化により生じるヘッド間の位置ずれで効率良く、測定を実施できない問題（本来、X 軸方向の座標を同じにする２点を、例えば２台の撮像ヘッド部で測定する場合、１回の X 軸方向の位置決め動作で同時画像取込し処理を行なうことが効率的であり、マルチ撮像ヘッド化の目的である。しかしながら、試料の搭載位置ずれに回転成分を含むことにより、量△X の位置ずれが生じ、大型の試料では特に、実質上、１回の X 方向位置決め動作では検出処理を行なうことができない。）を、△X 軸機構を設けること、また、この機構を量△X 分の位置補正用として制御することにより解決する。
図８〜図１９は、本発明における各軸の動作シーケンスの一実施例を示すフローチャートを示す図である。
本発明の一実施例の位置決め動作のフローチャートは、大きく分けて４つの処理シーケンス（手順）から成っている。即ち、処理全体を司る主シーケンス部、主シーケンス部からの指示によって撮像ヘッド部 10 が撮像した画像を解析する第１の画像解析シーケンス部、主シーケンス部からの指示によって撮像ヘッド部 11 が撮像した画像を解析する第２の画像解析シーケンス部、主シーケンス部からの指示によって、線幅測定装置の制御部 501（図７に示す構成でいうと、撮像ヘッド部 508 、試料台 509 、位置補正部 510 、エアー除振台 512 、照明用電源 513 、ステージ制御部 520 、透過照明用電源 521 、及び、透過照明ヘッド部 522 から成る。）を制御するステージシーケンス部から成っている。
また、図７で示すと、主シーケンス部は制御用 PC 519 内で処理され、第１の画像解析シーケンス部と第２の画像解析シーケンス部は制御用 PC 519 からの指示を受けて画像処理 PC 518 で処理される。更に、測定部 501 の動作は、制御用 PC 519 からの指示を受けてステージ制御部 520 で処理される。
本発明の一実施例の位置決め動作のフローチャートは、大きく分けて４つの処理シーケンス（手順）から成っている。即ち、処理全体を司る主シーケンス部、主シーケンス部からの指示によって撮像ヘッド部 10 が撮像した画像を解析する第１の画像解析シーケンス部、主シーケンス部からの指示によって撮像ヘッド部 11 が撮像した画像を解析する第２の画像解析シーケンス部、主シーケンス部からの指示によって、線幅測定装置の制御部 501（図７に示す構成でいうと、撮像ヘッド部 508 、試料台 509 、位置補正部 510 、エアー除振台 512 、照明用電源 513 、ステージ制御部 520 、透過照明用電源 521 、及び、透過照明ヘッド部 522 から成る。）を制御するステージシーケンス部から成っている。
また、図７で示すと、主シーケンス部は制御用 PC 519 内で処理され、第１の画像解析シーケンス部と第２の画像解析シーケンス部は制御用 PC 519 からの指示を受けて画像処理 PC 518 で処理される。更に、測定部 501 の動作は、制御用 PC 519 からの指示を受けてステージ制御部 520 で処理される。
図８、図１１、及び図１６は、本発明の位置決め動作のシーケンスの中心処理動作を示すフローチャートで制御用 PC 519 での主処理動作シーケンスを示す。また、図９〜図１０、図１２〜図１５、及び図１７〜図１９は、図８、図１１、及び図１６の主処理動作シーケンスからの指令に基づいて、各ヘッド毎の画像処理、線幅測定装置のステージ部それぞれの制御を行い、結果情報を主処理動作シーケンスに返す処理動作シーケンスを示すフローチャートを示す。
例えば、図９、図１２、及び図１７は、撮像ヘッド部 10 が撮った画像（ Image 1 ）を処理する画像 1 処理動作シーケンスのフローチャートを示し、図９、図１３、及び図１８は、撮像ヘッド部 11 が撮った画像（ Image 2 ）を処理する画像 2 処理動作シーケンスのフローチャートを示す。また、図１０、図１４、図１５、及び図１９は、測定部 501 の所要の構成部に対し、主処理動作シーケンスからの指令を受けて処理する測定部処理シーケンスを示す。
例えば、図９、図１２、及び図１７は、撮像ヘッド部 10 が撮った画像（ Image 1 ）を処理する画像 1 処理動作シーケンスのフローチャートを示し、図９、図１３、及び図１８は、撮像ヘッド部 11 が撮った画像（ Image 2 ）を処理する画像 2 処理動作シーケンスのフローチャートを示す。また、図１０、図１４、図１５、及び図１９は、測定部 501 の所要の構成部に対し、主処理動作シーケンスからの指令を受けて処理する測定部処理シーケンスを示す。
図８における Interlock signal とは、非常停止命令で、例えば、装置を設置している室内に作業者等が入る場合に、ドアが開いたことを検知して発生する。また、作業者が装置の停止ボタンを押した場合等である。この Interlock signal が入力された場合、 Interlock 有無判定処理を行い、Interlock signal の入力があれば、Error 処理として、装置の動作を停止する。この Interlock signal の入力と Interlock 有無判定処理は、図に表示する必要上、図８のこのシーケンスとして示したが、主処理動作シーケンス中のどのシーケンス中であっても Interlock signal が入力された場合に処理動作が実行される。
また、図９の Image PC HDD には、撮像ヘッド部が撮像した画像が格納されており、主処理動作シーケンスからのアドレス等の指定によって、所望の画像が取込まれ、画像 1 または 2 の処理動作シーケンスで使用される。また、その処理結果が格納される。
また、図１０の補正テーブルには、真直度等、装置の機械的誤差を補正するための補正データが格納されており、位置座標等の補正に使用される。
また、図１２〜図１５と図１７〜図１９のシーケンス中のレーザオートフォーカス処理（Laser AF ）や測定オートフォーカス処理（測定 AF ）は、図７には図示していないが、周知の技術を用いる（例えば、特開２００５−９８９７０号公報、特開平７−１７０１３号公報参照。）。
また、図１０の補正テーブルには、真直度等、装置の機械的誤差を補正するための補正データが格納されており、位置座標等の補正に使用される。
また、図１２〜図１５と図１７〜図１９のシーケンス中のレーザオートフォーカス処理（Laser AF ）や測定オートフォーカス処理（測定 AF ）は、図７には図示していないが、周知の技術を用いる（例えば、特開２００５−９８９７０号公報、特開平７−１７０１３号公報参照。）。
次に、図２０と図６によって、本発明の試料（被測定対象物）の搭載時の回転方向へのずれに対する撮像ヘッド部の位置補正の処理の一実施例を説明する。図２０は、本発明の動作シーケンスの一実施例を示すフローチャートである。
図６に示すように、理想的な搭載位置（破線枠24 ）と比べて分かるように、試料台 102 上に搭載された被測定対象物（実線枠 25 ）が回転方向にずれた場合の位置補正の処理動作を説明する。
図６に示すように、理想的な搭載位置（破線枠24 ）と比べて分かるように、試料台 102 上に搭載された被測定対象物（実線枠 25 ）が回転方向にずれた場合の位置補正の処理動作を説明する。
まず、図６において、補正すべき回転方向のずれによって生じる X 方向のずれ量 △X と Y 方向のずれ量 △Y は、前述したような式(1) 及び式(2) によって算出される。
この算出したずれ量 △X 22 とずれ量 △Y 23 を用いて、図２０に示すシーケンスによって位置補正を行う。
この算出したずれ量 △X 22 とずれ量 △Y 23 を用いて、図２０に示すシーケンスによって位置補正を行う。
図２０において、測定位置座標データ 301 が図８の Main PC HDD から出力され、アライメント補正量データ 302 が図７の画像処理 PC 518 は、撮像ヘッド部 508 から入力された画像を解析して、被測定対象物 103 中に予め設定された所定のパターンを認識してその位置座標を取得して求められる。
これらのデータから、X 軸の移動量（ X1 + XAL_offset）、Y1 軸の移動量（ Y1 + YAL_offset）、Y2 軸の移動量（ Y2 + YAL_offset + YAL_angle）、及び△X2 軸の移動量（ X2 − X1 + YAL_offset+ YAL_angle）が制御用 PC 519 からステージ制御部 520 に送出され、各軸が移動する（ステージ移動 303 ）。
これによって、撮像ヘッド部 10 と 11 の視野範囲内にそれぞれの測定ポイント P1 と P2 とが映し出される。
これらのデータから、X 軸の移動量（ X1 + XAL_offset）、Y1 軸の移動量（ Y1 + YAL_offset）、Y2 軸の移動量（ Y2 + YAL_offset + YAL_angle）、及び△X2 軸の移動量（ X2 − X1 + YAL_offset+ YAL_angle）が制御用 PC 519 からステージ制御部 520 に送出され、各軸が移動する（ステージ移動 303 ）。
これによって、撮像ヘッド部 10 と 11 の視野範囲内にそれぞれの測定ポイント P1 と P2 とが映し出される。
次に、画像処理 PC 518 で撮像ヘッド部 10 が取得した画像 1 の一部とあらかじめ登録されているパターンとのパターンマッチング位置検出処理を行い（検出処理304 ）、測定対象を視野範囲の中心へ移動させるための補正量を算出し、Y1 軸の移動量と△X1 軸の移動量を制御用 PC 519 を介してステージ制御部 520 に送出する（処理 305 ）。
同様に、画像処理 PC 518 で撮像ヘッド部 11 が取得した画像 2 の一部とあらかじめ登録されているパターンとのパターンマッチング位置検出処理を行い（検出処理 306 ）、測定対象を視野範囲の中心へ移動させるための補正量を算出し、Y2 軸の移動量と△X2 軸の移動量を制御用 PC 519 を介してステージ制御部 520 に送出する（処理 307 ）。
同様に、画像処理 PC 518 で撮像ヘッド部 11 が取得した画像 2 の一部とあらかじめ登録されているパターンとのパターンマッチング位置検出処理を行い（検出処理 306 ）、測定対象を視野範囲の中心へ移動させるための補正量を算出し、Y2 軸の移動量と△X2 軸の移動量を制御用 PC 519 を介してステージ制御部 520 に送出する（処理 307 ）。
ステージ制御部 520 は、上記の移動の指示を受けて、X 軸固定のまま、Y1 軸、△X1 軸、Y2 軸、及び△X2 軸を移動させ、その後、それぞれの撮像ヘッド部 10 と 11 によって画像を取得して、線幅測定処理 309 と 310 とを実行する。
現在の測定ポイント P1 、P2 を中心とした視野範囲内での線幅測定処理を終了すると、次の測定ポイントの測定位置座標データ 301 を図８の Main PC HDD から出力し、次の測定ポイントに移動する。即ち、図２０の動作を繰り返す。
現在の測定ポイント P1 、P2 を中心とした視野範囲内での線幅測定処理を終了すると、次の測定ポイントの測定位置座標データ 301 を図８の Main PC HDD から出力し、次の測定ポイントに移動する。即ち、図２０の動作を繰り返す。
以上のようにして、複数の撮像ヘッド部を測定ポイントに移動させる場合に、被測定対象物が試料台に搭載された時の回転を補正するために、複数の撮像ヘッド部の移動に必要な軸の数及び手順を最小限にできるのでタクトタイムを短縮できる。
なお、上記実施例では、測定ポイントの移動の都度、△X2 軸の位置補正を実行しているが、１つの被測定対象物上の多数個取り製品のそれぞれの製作位置精度が良ければ、１度△X2 軸の位置補正を実行すれば、測定ポイントの移動毎に△X2 軸の位置補正を行わなくても良い。
なお、上記実施例では、測定ポイントの移動の都度、△X2 軸の位置補正を実行しているが、１つの被測定対象物上の多数個取り製品のそれぞれの製作位置精度が良ければ、１度△X2 軸の位置補正を実行すれば、測定ポイントの移動毎に△X2 軸の位置補正を行わなくても良い。
81，91：顕微鏡ヘッド、 82，92：X方向移動ステージ、 83，93：上下動ステージ、 84，95：透過照明装置、 85，96：透過照明装置Ｘ方向移動ステージ、 86：被測定対象物、 87：Y方向移動ステージ、 88，88′：ステージ駆動・制御装置、 89，97：画像処理装置、 90，90′：システム制御装置、 94：Y方向微動ステージ、 98：Y方向矢印、 99：X方向矢印。
Claims (5)
- 被測定対象物に複数の測定ポイントを有する平面エリア上の互いに交差する第１の方向と第２の方向のうち、第１の方向と平行に移動可能な第１のステージと、上記第１のステージ上を上記第２の方向と平行に移動可能で、上記第１のステージ上に設けられ、上記第２の方向と平行に各々独立に移動可能な上記被測定対象物を撮像する撮像ヘッドであって、該撮像ヘッド各々が独立に上下に移動する上下動ステージを具備し、上記平面エリア上を分割したＮ個のエリア（Ｎは２以上の整数）内の測定ポイントを別々に移動するＮ個の顕微鏡ヘッドと、上記Ｎ個の顕微鏡ヘッド各々について異常を検知する異常検知手段と、制御手段とを備え、
上記制御手段は、上記以上検知手段が異常を検知した場合には、当該撮像ヘッドを上記被測定対象物の平面エリアから退避エリアに退避させ、上記検知手段が異常を検知していない撮像ヘッドによって上記被測定対象物の平面エリア全体を移動可能とするように制御することを特徴とする顕微鏡撮像装置。 - 請求項１記載の顕微鏡撮像装置において、更に上記Ｎ個の撮像ヘッドと各々対応するＮ個の透過照明装置と、上記透過照明装置を上記Ｎ個の撮像ヘッドの上記平面エリア上の位置に同期して移動する透過照明移動ステージとを備え、上記制御手段は、上記以上検知手段が撮像ヘッドの異常を検知した場合には、対応する透過照明装置を上記被測定対象物の平面エリアから退避エリアに退避させることを特徴とする顕微鏡撮像装置。
- 請求項１記載の顕微鏡撮像装置において、更に上記Ｎ個の撮像ヘッドと各々対応するＮ個の透過照明装置と、上記透過照明装置を上記Ｎ個の撮像ヘッドの上記平面エリア上の位置に同期して移動する透過照明移動ステージとを備え、
更に、上記異常検知手段は、上記Ｎ個の透過照明装置の異常を検知し、
上記制御手段は、上記Ｎ個の透過照明装置のいずれかの異常を検知した場合には、当該透過照明装置を対応する撮像ヘッドと共に上記退避エリアに退避させ、上記検知手段が異常を検知していない透過照明装置に対応する撮像ヘッドによって上記被測定対象物の平面エリア全体を移動可能とするように制御することを特徴とする顕微鏡撮像装置。 - 請求項１に記載の顕微鏡撮像装置と、上記Ｎ個の撮像ヘッドに対応し、上記Ｎ個の撮像ヘッドから出力される映像信号に基づいて上記被測定対象物の複数の測定ポイントの測定を行うＮ個の画像処理部とを備え、
上記異常検知手段は、更に上記Ｎ個の画像処理部の異常を検知し、
上記制御手段は、上記異常検知手段が、上記Ｎ個の画像処理部のいずれかの異常を検知した場合に、上記異常を検知した画像処理部に対応する撮像ヘッドを上記退避エリアに退避させることを特徴とする寸法測定装置。 - 請求項２または請求項３のいずれかに記載の顕微鏡撮像装置と、上記Ｎ個の撮像ヘッドに対応し、上記Ｎ個の撮像ヘッドから出力される映像信号に基づいて上記被測定対象物の複数の測定ポイントの測定を行うＮ個の画像処理部とを備え、
上記異常検知手段は、更に上記Ｎ個の画像処理部の異常を検知し、
上記制御手段は、上記異常検知手段が、上記Ｎ個の画像処理部のいずれかの異常を検知した場合に、上記異常を検知した画像処理部に対応する撮像ヘッドと透過照明装置とを上記退避エリアに退避させることを特徴とする寸法測定装置。
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