JP2008046027A - Height measuring method and device therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被検査物における高さを測定する方法及びそのための装置に関するものであり、特に、製造工程における半導体素子の面上での凹凸のように、微小な高さを測定するのに適用される被検査物における高さを測定する方法及びそのための装置に関する。 The present invention relates to a method for measuring the height of an object to be inspected and an apparatus therefor, and in particular, to measuring a minute height such as irregularities on the surface of a semiconductor element in a manufacturing process. The present invention relates to a method for measuring the height of an object to be inspected and an apparatus therefor.
携帯電話等の情報端末機器、可搬型の情報処理装置、ゲーム機等種々のデジタル機器において小型化、高機能化が急速に進行しており、これに伴って機器には高密度の実装技術が不可欠となっている。デジタル機器の中枢部であるCPU、メモリー等のICにおいて、リードの形態はSOPからBALLへ、さらにBUMPへと改良されてきた。ミリメートル単位のリードから数百ミクロンのBUMPになり、それとともに寸法検査精度への要求が高まり、製造工程での接合においてBUMPの高さが特に重要になめため、高さを高精度で測定することが求められるようになっている。 Miniaturization and high functionality are rapidly progressing in various digital devices such as information terminal devices such as mobile phones, portable information processing devices, and game machines. It has become indispensable. In ICs such as CPU and memory, which are the central part of digital equipment, the form of leads has been improved from SOP to BALL and further to BUMP. Lead from millimeters to BUMP of several hundred microns, along with the increasing demand for dimensional inspection accuracy, and the height of BUMP is particularly important in the joining in the manufacturing process, so measure the height with high accuracy Is now required.
BUMP等の高さの測定を行うのに、三角測量法、共焦点法、白色干渉法等が使用されている。このうち三角測量法は数ミクロン程度の測定精度であり、今後さらにBUMPが小さくなった場合には対応できない。共焦点法や白色干渉法は高い測定精度を有する方法であって研究上では有用であるが、製造工程において用いたとすると、スループットが低くなり実用的でなくなる。 Triangulation method, confocal method, white light interferometry, etc. are used to measure the height of BUMP and the like. Of these, the triangulation method has a measurement accuracy of about a few microns, and cannot be used when BUMP is further reduced in the future. The confocal method and the white interference method are methods having high measurement accuracy and useful in research. However, if they are used in the manufacturing process, the throughput becomes low and becomes impractical.
高さの測定方法に関する技術として、次のような文献に記載されている。
特許文献1には、共焦点顕微鏡の対物レンズの集光位置と試料との相対位置を変えて2枚の共焦点画像を撮像し、それぞれの共焦点画像の対応する画素ごとに光検出器の出力の差/和、または除算値を求めることにより試料の各点における高さを得るようにした高さ測定装置について記載されている。
In
特許文献2には、試料における異なる複数の高さ位置でそれぞれ共焦点画像を撮像し、各画素ごとに光量がピークとなる高さ位置を求め、最も高いピーク高さ位置をその画素に対応する試料の表面情報とする三次元計測について記載されている。
In
特許文献3には、計測ビームを被測定物の面上に集光させ、表面の凹凸情報を有する反射光と、これと周波数の異なる参照ビームとを干渉させて計測ビート信号を取り出し、その位相変化に基づいて表面の凹凸形状を測定する表面形状測定装置について記載されている。
In
特許文献1に記載のものにおいては、試料の各点における高さを得るために、試料の表面を挟む2つの高さ位置での共焦点画像を撮像する必要があり、2回の撮像を行うことが不可欠となる。高さを得るために2回の撮像が不可欠な点については、特許文献2の場合も同様であり、このようにして高さを求める手法では高さを求める過程に要する時間が長くなるため、実際の半導体素子の製造工程において適用する上ではスループットの低下を招くことになる。
In the device described in
特許文献3のような計測ビームと参照ビームの干渉によるものでは、測定精度を高くすることはできるが、そのための光学系や信号処理回路が複雑で大規模のものになり、やはりスループットを高くできない。
Although the measurement accuracy can be increased with the interference between the measurement beam and the reference beam as in
このように、製造工程における半導体素子の面上での凹凸のように、微小な高さを測定する際に、2つの異なる位置での共焦点画像を撮像する手法では、高さを求める過程において2回の撮像分の時間を少なくとも要するため、スループットの低下を招くことになり、また、ビームの干渉による手法では装置が大がかりになり、スループットを高めるのに有効でもなかった。このため、比較的簡易な装置を用いて、より少ない時間で高さを測定する手法が求められていた。 In this way, when measuring a very small height, such as unevenness on the surface of a semiconductor element in the manufacturing process, in the method of capturing confocal images at two different positions, Since at least the time required for two times of imaging is required, the throughput is reduced. In addition, the method using the beam interference increases the size of the apparatus and is not effective in increasing the throughput. For this reason, there has been a demand for a method for measuring the height in a shorter time using a relatively simple apparatus.
本発明は、前述した課題を解決すべくなしたものであり、本発明による高さを測定する方法は、被検査体からの焦点距離fの撮像レンズを透過した光をそれぞれ第1及び第2の光路長調整手段を介して同等な第1及び第2の撮像素子で受けるようにした撮像装置で得られた画像データを用いて前記被検査体における高さを測定する方法であって、前記第1の撮像素子が前記被検査体からの光の結像位置から外れた第1の光学的位置にあるように前記第1の光路長調整手段により設定することと、前記第2の撮像素子が前記被検査体からの光の結像位置から外れた第2の光学的位置にあるように前記第2の光路調整手段により設定することと、前記撮像レンズから前記第1及び第2の撮像素子のうちの一方の撮像素子までの光学的距離(dq1)及び前記第1の光学的位置から前記第2の光学的位置までの光路差(h)を求めることと、前記撮像装置の撮像動作によりそれぞれ結像位置から外れた光学的位置にある前記第1及び第2の撮像素子で同時に前記被検査体を撮像し、前記第1及び第2の撮像素子でそれぞれ得られた光の強度の比(R)を画素ごとに求めることと、求められたdq1、h、Rと焦点距離fとから、
前記第1及び第2の撮像素子を前記被検査体からの光の結像位置に設定してその位置の情報を取得した後に前記第1及び第2の撮像素子の光学的位置をそれぞれ結像位置から外れた第1及び第2の光学的位置に設定することにより前記撮像レンズから前記第1及び第2の撮像素子のうちの一方の光学的位置までの距離(dq1)及び前記第1の光学的位置から前記第2の光学的位置までの光路差(h)を求めるようにしたことを特徴とする請求項1に記載の被検査体における高さを測定するようにしてもよい。
After the first and second imaging elements are set to the imaging positions of light from the object to be inspected and information on the positions is acquired, the optical positions of the first and second imaging elements are respectively imaged. By setting the first and second optical positions out of position, the distance (d q1 ) from the imaging lens to the optical position of one of the first and second imaging elements and the first The height in the object to be inspected according to
また、本発明による高さを測定するための装置は、撮像レンズと、該撮像レンズを透過した光を二分するビームスプリッタと、該ビームスプリッタにより二分された光のうちの一方の光が第1の光路長調整手段を介して結像する位置に配置された第1の撮像素子と、前記二分された光の内の他方の光が第2の光路長調整手段を介して結像する位置に配設された第2の撮像素子と、前記第1及び第2の撮像素子で同時に撮像を行うための撮像動作部と、前記第1及び第2の撮像素子での撮像により得られた画像データを演算処理して被検査体における高さを計算する演算処理部とを備えてなり、前記第1の光路長調整手段は前記二分された光のうちの一方の光を第1の撮像素子の位置に結像させる状態と結像状態から外れた状態とに調整可能であり、前記第2の光路長調整手段は前記二分された光のうちの他方の光を第2の撮像素子の位置に結像させる状態と結像状態から外れた状態とに調整可能であり、前記演算処理部は前記第1及び第2の撮像素子がそれぞれ結像状態から外れた状態において前記撮像動作部により同時に撮像を行うことにより得られた画像データと前記第1及び第2の撮像素子が結像状態から外れた程度を示す光学的距離をもとに演算処理を行うことにより被検査体における高さを求めるようにしたものである。 An apparatus for measuring height according to the present invention includes an imaging lens, a beam splitter that bisects light transmitted through the imaging lens, and one of the lights bisected by the beam splitter is a first light. The first image sensor disposed at the position where the image is formed via the optical path length adjusting means and the position where the other of the bisected lights is imaged via the second optical path length adjusting means. A second image sensor provided, an image pickup operation unit for simultaneously picking up images with the first and second image sensors, and image data obtained by image pickup with the first and second image sensors. And an arithmetic processing unit that calculates the height of the object to be inspected, and the first optical path length adjusting means converts one of the bisected lights into the first imaging element. It is possible to adjust the state where the image is formed at the position and the state where it is out of the image formation state. The second optical path length adjusting means can be adjusted to a state in which the other of the bisected lights is imaged at the position of the second image sensor and a state outside the imaging state, The arithmetic processing unit includes the image data obtained by simultaneously performing imaging by the imaging operation unit in a state where the first and second imaging elements are out of the imaging state, and the first and second imaging elements. The height of the object to be inspected is obtained by performing arithmetic processing based on the optical distance indicating the degree to which the lens is out of the imaging state.
前記高さを測定するための装置において、前記第1及び第2の光路長調整手段は前記撮像レンズから前記ビームスプリッタを経てそれぞれ第1及び第2の撮像素子に至る距離を連続的に可変調節するようにしてもよい。 In the apparatus for measuring the height, the first and second optical path length adjusting means continuously variably adjust the distance from the imaging lens to the first and second imaging elements through the beam splitter, respectively. You may make it do.
前記高さを測定するための装置において、前記第1及び第2光路長調整手段はそれぞれ所定の厚さを有する光学的部材を光路中に挿入し、または取り外すことにより光路長を調整するようにしてもよい。 In the apparatus for measuring the height, each of the first and second optical path length adjusting means adjusts the optical path length by inserting or removing an optical member having a predetermined thickness in the optical path. May be.
前記高さを測定するための装置において、前記演算処理部は、前記撮像レンズの焦点距離をf、前記撮像レンズから前記第1及び第2の撮像素子のうちの一方の撮像素子までの光学的距離をdq1、前記第1の撮像素子の光学的位置から前記第2の撮像素子の光学的位置までの光路差をh、前記第1及び第2の撮像素子でそれぞれ得られた光の強度の比をRとして、
本発明は、2つの撮像素子に1回の撮像操作を行うことにより2つの異なる遠近位置の画像を得て、その画像データから被検査体における高さを計算できるため、スループットは例えば10000cm2/h以上と高くなり、精度の面でも数百nm程度に高い精度が得られ、さらに、比較的簡易な構成で測定できるので、コストが少なくできる。 According to the present invention, images at two different perspective positions can be obtained by performing one imaging operation on two imaging elements, and the height of the object to be inspected can be calculated from the image data. Therefore, the throughput is, for example, 10,000 cm 2 / In addition, the accuracy is as high as several hundreds of nanometers in terms of accuracy, and the cost can be reduced because measurement can be performed with a relatively simple configuration.
〔結像光学系の特性〕
本発明による高さの測定の手法と、そのための測定装置において顕微鏡光学系を用いるが、その光学系の基本的特性について説明する。
[Characteristics of imaging optical system]
The microscope optical system is used in the height measuring method and the measuring apparatus therefor according to the present invention. The basic characteristics of the optical system will be described.
図1は、被検査体の面における高さを測定するために被検査体の面を撮像するのに用いられる光学系を示しており、図1で撮像装置AにおけるレンズLの光軸が縦方向であるとし、レンズLの基準面(レンズ系としては主面を考える)をαとする。被検査体B上の点PはレンズLの下方で基準面αから距離diの位置にある光軸に垂直な面β上にあり、レンズLにより点Pの像がレンズLの上右で基準面αから距離doの位置にある光軸に垂直な面γ面上に点Q形成される。結像面γより距離do1だけ前方(レンズL側)の面をγ1、結像面γより距離do2だけ後方の面をγ2とし、基準面αから面γ1までの距離をdq1、基準面αから面γ2までの距離をdq2とする。 FIG. 1 shows an optical system that is used to image the surface of an object to be measured in order to measure the height of the surface of the object to be inspected. In FIG. The reference plane of the lens L (considering the main surface as the lens system) is α. Point P on the inspected object B is from the reference plane α under the lens L on the vertical plane β to the optical axis at the position of the distance d i, the lens L image of the point P is on the right of the lens L is the point Q formed on a plane perpendicular γ plane to the optical axis from the reference plane α at a distance d o. A surface front (lens L side) by a distance d o1 from the imaging surface γ is γ 1 , a surface behind the imaging surface γ by a distance d o2 is γ 2, and a distance from the reference surface α to the surface γ 1 is d. q1, the distance from the reference plane α to the surface gamma 2 and d q2.
diとdoが結像関係の条件を満たす場合に、顕微鏡の点応答関数は、
さらに、n次の第1種ベッセル関数Jn(x)の関係式
Further, a relational expression of the nth-order first-type Bessel function J n (x)
このように、Δdo1が小さい範囲では、1点から発して結像レンズを通った光の強度を示す点応答関数go1(xo1,yo1)は(1/Δdo1)2に比例した値となり、Δdo1とともに像が広がり、Δdo1の2乗に逆比例して強度が減少する。 As described above, in a range where Δd o1 is small, the point response function g o1 (x o1 , y o1 ) indicating the intensity of light emitted from one point and passing through the imaging lens is proportional to (1 / Δd o1 ) 2 . is the value, the image is spread with [Delta] d o1, intensity decreases in inverse proportion to the square of the [Delta] d o1.
図2(a)は被検査体の1点から発した光が撮像レンズを通った後の受光面における光の強度分布を示しており、横軸は受光面(撮像素子)における位置、縦軸は強度を示す。最もピークが高く広がりが少なくなっている曲線は受光面が撮像レンズの結像位置にある場合であり、受光面が結像位置から外れるにしたがって次第にピークが低く広がった曲線になる。 FIG. 2A shows the light intensity distribution on the light receiving surface after the light emitted from one point of the object to be inspected passes through the imaging lens. The horizontal axis indicates the position on the light receiving surface (imaging device), and the vertical axis. Indicates strength. The curve with the highest peak and the smallest spread is when the light receiving surface is at the imaging position of the imaging lens, and the curve gradually becomes lower and wider as the light receiving surface deviates from the imaging position.
結被検査体からの光が1点でなく、例えば20μm程度の幅をもっている部分からの光の場合に、1点だけでなく近接する点からの光があるために、光の強度は図2(b)に示すような形になる。図2(b)において、横軸は被検査体の幅方向の位置を示し、幅方向の部分の中心に関して対照的な強度の分布になっている。 In the case where the light from the inspected object is not a single point but light from a portion having a width of about 20 μm, for example, there is light from not only one point but also a nearby point, so the light intensity is as shown in FIG. The shape is as shown in (b). In FIG. 2B, the horizontal axis indicates the position in the width direction of the object to be inspected, and has a contrasting intensity distribution with respect to the center of the width direction portion.
図2(c)は、図2(b)において、受光面の位置が結像位置からずれた時に被検査体のある幅方向の位置の部分による反射光の強度がどのように変化するかを示すものであり、横軸は結像位置からの受光面のずれΔdo1、縦軸は強度を示し、この場合Δdo1がそれほど大きくない範囲としている。一番上の曲線は図2(b)において幅方向の中心位置の部分についての強度分布であり、その下側の曲線は幅方向の中心に近接する次の位置の部分の強度分布を示し、以下順次近接する部分の強度分布を示している。それぞれの曲線は強度分布は異なっているが、Δdo1が小さい範囲ではいずれもΔdo1の2乗に逆比例して強度が減少するものである。 FIG. 2C shows how the intensity of the reflected light changes due to the portion of the position in the width direction of the object to be inspected when the position of the light receiving surface deviates from the imaging position in FIG. The horizontal axis represents the deviation Δd o1 of the light receiving surface from the imaging position, and the vertical axis represents the intensity. In this case, Δd o1 is not so large. The uppermost curve is the intensity distribution for the portion at the center position in the width direction in FIG. 2B, and the lower curve shows the intensity distribution for the portion at the next position close to the center in the width direction, In the following, the intensity distribution of the adjacent portions is shown. Each curve has a different intensity distribution, but the intensity decreases in inverse proportion to the square of Δd o1 in the range where Δd o1 is small.
〔高さの計算の原理〕
顕微鏡結像光学系による結像面での像の強度は、前述したように、合焦点からの光軸方向の距離をΔdo1として、Δdo1の小さい範囲で(1/Δdo1)2に比例するが、この性質を用いて被検査物における高さを測定することについて説明する。
[Principle of height calculation]
As described above, the intensity of the image on the imaging surface by the microscope imaging optical system is proportional to (1 / Δd o1 ) 2 in a small range of Δd o1 where Δd o1 is the distance in the optical axis direction from the focal point. However, measurement of the height of the inspection object using this property will be described.
CCD等の複数の画素を有する検出素子で検出される光の強度により高さを測定する場合に、被検査体の面を撮像して得られた画像を構成する各画素ごとに対応する被検査体の部分からの光の強度が検出される。被検査体の面からの各画素に達する光は、被検査体の1画素に対応する面が均一高さの場合と、高さが不均一である場合とがある。 When the height is measured by the intensity of light detected by a detection element having a plurality of pixels, such as a CCD, the test object corresponding to each pixel constituting the image obtained by imaging the surface of the test object The intensity of light from the body part is detected. Light reaching each pixel from the surface of the object to be inspected may have a uniform height or a non-uniform height on the surface corresponding to one pixel of the object to be inspected.
(1)高さが均一の場合
図1において、面γ1における反射強度は(1/Δdo1)2に比例し、面γ2における反射強度は
(2)高さが不均一の場合
1つの画素に対応する被検査体における部分の高さが連続的に変化していると仮定し、かつ、その連続的変化において、図1でのdi及びdoの変化が微小であるとする。実際、半導体素子における高さを問題とする場合、diは数十mm、高さの変化は数十μmであって、その変化分は1/1000程度であり、また、doは数十mmに対して変化分が数百μmであるので、やはり1/100程度である。
(2) the height is assumed that the height of the portion in the inspection object corresponding to one pixel when the heterogeneous is continuously changed, and, in its continuous change, d i in FIG. 1 and changes in d o is assumed to be small. In fact, if the height problem of the semiconductor element, d i is a few tens mm, a height change is a few tens of [mu] m, the variation is about 1/1000, also, d o dozens Since the change is several hundred μm with respect to mm, it is also about 1/100.
各画素における入射光の強度は対応する被検査体部分の面上の点からの反射光強度の積分で与えられる。いま各画素に対応する被検査体の部分の高さの成分としてdosからdoeまで含まれるとすると、面γ1において各画素の受ける総光量I1は
このように、合焦点の前後での2つの位置、それらの位置の間隔及びそれらの位置における受光強度比から被検査体における高さを示す情報としてのdiが求められる。 Thus, two positions before and after the focal point, d i as information indicating the height at the object to be inspected from the received light intensity ratio at intervals and their positions at those positions is determined.
〔高さの測定のための装置〕
前述した高さの計算の原理を用いて本発明により実際に被検査体における高さの測定を行う場合に、図3に示すような高さを測定する装置を用いる。図3において、高さを測定する装置は、被検査体の撮像部Aと、撮像部Aでの撮像のための制御を行うとともに撮像された画像データにより高さを求める演算処理を行う制御・処理部Cとを有する。
[Device for height measurement]
When the height of the object to be inspected is actually measured according to the present invention using the above-described principle of calculating the height, an apparatus for measuring the height as shown in FIG. 3 is used. In FIG. 3, the apparatus for measuring the height performs control for imaging unit A of the object to be inspected, control for imaging at imaging unit A, and calculation processing for obtaining the height from the captured image data. And a processing unit C.
撮像部Aは、撮像レンズ1、撮像レンズ1を透過した光を二分するビームスプリッタ2、ビームスプリッタ2を透過した光を受ける撮像素子(CCD)3、ビームスプリッタ2で反射した光を受ける撮像素子(CCD)4を有しており、CCD3は収納部3aに、CCD4は収納部4aにそれぞれ収納されている。ビームスプリッタ2とCCD3との間に光路長調整手段5が介在し、また、ビームスプリッタ2とCCD4との間に光路長調整手段6が介在しており、これらが一体的に筐体に収容され、この筐体には連結部7が一体的に取り付けられている。撮像装置Aは連結部7により被検査体Bを載置するための載置台20に取り付けられた支柱21に取り付けられる。連結部7の支柱21への取り付け部分においては、ラック・ピニオン機構等に位置調整可能にし、それによって載置台20上に載置された被検査体Bに対する撮像装置Aの位置を光軸方向に調整可能にする。
The imaging unit A includes an
CCD3とCCD4とは感度、解像度に関して同等のものであり、光路長調整手段5、6は例えばヘリコイドにより光軸方向の長さを連続的に変えられるようにする形態とし、あるいは光路長調整のための光学部材を光路内に挿入しまたは取り外す形態としてもよい。光学部材の挿入・取り外しによる場合光路長の変化は段階的になるが、光学部材として屈折率ないし厚さの異なるものを複数種類用意しておくことにより多段階の調節が可能である。
The
撮像装置Aは撮像レンズ1を透過した光がそれぞれCCD3、CCD4の面上に合焦する状態と、合焦状態から外れた状態とに変えられるように調整する機能を有するようにしてある。これは撮像レンズ1からビームスプリッタ2を経てそれぞれのCCD3、CCD4に至る距離を調整できるようにする形態と、撮像レンズ1により合焦調節を行う形態とがあり、CCD側を調整する場合には、光路長調節部材5、6を連続的に可変調節するか、光路長調節部材が連続的に可変でないものでは、各CCDの収納部3a、4aにおいてCCD3、4をそれぞれ光軸方向に位置調節できるようにしておく。撮像レンズ1により合焦調節を行うものでは、撮像レンズ1によりCCD3とCCD4とに同時に合焦できるように設定した上で結像レンズを合焦調節できるようにしておく。これらの位置調節、合焦の調節は手動的に行うようにしてもよいが、調節を行う箇所についてアクチュエータを備えておき駆動制御するようにしてもよい。合焦を自動的に行うようにするには、合焦の検知手段を備え、それに基づいて撮像レンズまたはCCDの位置制御を行うようにする。手動的に合焦位置の調整を行うものでは、モニター画像を見ながら結像レンズまたはCCDの位置調整を行う。撮像装置Aでは1度のレリーズ動作でCCD3及びCCD4により同時に撮像を行うことができるものとし、また、撮像装置としては他に照明手段が備えられる。
The image pickup apparatus A has a function of adjusting so that the light transmitted through the
制御・処理部CはCCD3及びCCD4での撮像により得られた画像データに基づき被検査体における高さを求める演算処理部11と、撮像装置Aによる撮像の制御を行う制御部12と、撮像装置Aによる画像をモニターし演算処理上の必要なデータを表示する表示部13とを備えている。制御部12では光路調整手段5、6やCCD3、CCD4の位置調節、結像レンズ1による合焦動作等をアクチュエータにより行い、制御部11での指令に応じて撮像装置Aによる撮像を行い、また、制御部12では撮像装置Aから光路長等のデータを受け取り演算処理部11に転送する。演算処理部12は画像データや光路長のデータの記憶手段を含み、設定されたデータ、入力ないし転送されたデータに基づいて高さを計算する。
The control / processing unit C includes an
図3の装置の形態では撮像装置Aからの光路長等の調節、撮像の動作を制御・処理部Cの制御部12からの指令に応じて行い、光路長等のデータを制御部12からさらに演算処理部11に転送するようにし、光路長等の調整、演算処理を制御・処理部Cの側で行うものであるが、光路長の調整等を撮像装置Aにおいて手動的に行うようにする形態では、制御部12の機能は撮像装置A側に移り、あるいは省略されたものになる。このような装置形態では、制御・処理部Cは演算処理部11と表示部13とになり、必要な演算プログラムを有する汎用パーソナルコンピュー(PC)を用いればよい。この場合、撮像装置Aにおいて設定された光路長等のデータをPCに入力する必要がある。
In the form of the apparatus of FIG. 3, the adjustment of the optical path length from the image pickup apparatus A and the imaging operation are performed in accordance with a command from the
〔高さの測定の手順〕
図3のような高さの測定のための装置を用いて被検査体における高さの測定を行う方法の手順について説明する。
載置台20上の被検査体Bを載置した後、撮像装置Aにおいて被検査体Bの像がCCD3及びCCD4に結像するように調節する。この時の光路長のデータを演算処理部11における記憶手段に保持しておく。
[Procedure for measuring height]
The procedure of the method for measuring the height of the object to be inspected using the apparatus for measuring the height as shown in FIG. 3 will be described.
After mounting the inspection object B on the mounting table 20, the imaging apparatus A adjusts so that the image of the inspection object B is formed on the
その後にそれぞれCCD3、CCD4に至る光路長を変えて合焦位置から外れるように調整する。この調整で合焦位置から外す量は高さの演算に関係することになり、ある程度標準的な量としてCCD3及びCCD4に関してそれぞれ規定しておくのがよい。光路長調整用の光学部材の挿入、取り外しを行うものでは、このような標準的な合焦位置からずれた光路長を与える光学部材の挿入、取り外しを行う。光路長を調整した時点で、調整された光路長のデータを演算処理部11に送り、記憶手段にこの光路長のデータを記憶保持する。
Thereafter, the optical path lengths reaching the
合焦位置から外れるように光路長を調整した後、撮像装置Aでの撮像を行い、CCD3及びCCD4によりそれぞれ得られた被検査体の画像データを演算処理部11の記憶手段に記憶保持する。
After adjusting the optical path length so as to deviate from the in-focus position, imaging is performed by the imaging apparatus A, and the image data of the object to be inspected respectively obtained by the
演算処理部11では、CCD3及びCCD4によりそれぞれ得られた被検査体の画像データと光路長のデータとを用いて高さを計算する。高さの計算は、CCD3とCCD4とのそれぞれ対応する画素での輝度値と光路長差を用いて、式(1)により行う。
The
本発明により被検査体における高さの測定のフローを図4に示す。このフローでは最初に2つのCCDにそれぞれ被検査体からの光が結像する状態になるようにそれぞれのCCDを位置調整した後に光路長調整手段によりそれぞれのCCDが結像状態から外れるようにしているが、撮像装置を被検査体に対して撮像する位置に設定した後に撮像装置と被検査体とを光軸に垂直な相対的に移動させて被検査体の他の部分における高さを測定する場合には、それぞれの撮像素子における結像の状態は維持されるので、最初の結像位置への調整の際に得られた撮像装置側のデータを演算処理部に記憶保持しておくことにより、以降の高さの測定の際には再び撮像素子を結像状態になるように調整するという過程は省いて高さの測定がなされる。 FIG. 4 shows a flow of measuring the height of the object to be inspected according to the present invention. In this flow, first, after adjusting the position of each CCD so that the light from the object to be imaged is formed on each of the two CCDs, each CCD is removed from the imaging state by the optical path length adjusting means. However, after setting the imaging device to a position for imaging with respect to the object to be inspected, the height of the other part of the object to be inspected is measured by relatively moving the imaging device and the object to be inspected perpendicular to the optical axis. In this case, since the imaging state of each image sensor is maintained, the data on the imaging device side obtained at the time of adjustment to the first imaging position is stored and held in the arithmetic processing unit. Thus, in the subsequent height measurement, the height measurement is performed without the process of adjusting the image pickup device again so as to be in the imaging state.
このように本発明によれば、2つのCCDを有する撮像装置を用いた1度の撮像動作と、それにより得られたデータの演算処理によって被検査体における高さを求めることができる。 As described above, according to the present invention, the height of the object to be inspected can be obtained by one imaging operation using the imaging device having two CCDs and the arithmetic processing of the data obtained thereby.
A 撮像部
B 被検査体
C 制御・処理部
1 撮像レンズ
2 ビームスプリッタ
3 CCD
4 CCD
5 光路長調整手段
6 光路長調整手段
11 演算処理部
12 制御部
13 表示部
A Imaging unit B Inspected object C Control /
4 CCD
5 Optical path length adjusting means 6 Optical path length adjusting means 11
Claims (6)
前記第1の撮像素子が前記被検査体からの光の結像位置から外れた第1の光学的位置にあるように前記第1の光路長調整手段により設定することと、
前記第2の撮像素子が前記被検査体からの光の結像位置から外れた第2の光学的位置にあるように前記第2の光路調整手段により設定することと、
前記撮像レンズから前記第1及び第2の撮像素子のうちの一方の撮像素子までの光学的距離(dq1)及び前記第1の光学的位置から前記第2の光学的位置までの光路差(h)を求めることと、
前記撮像装置の撮像動作によりそれぞれ結像位置から外れた光学的位置にある前記第1及び第2の撮像素子で同時に前記被検査体を撮像し、前記第1及び第2の撮像素子でそれぞれ得られた光の強度の比(R)を画素ごとに求めることと、
求められたdq1、h、Rと焦点距離fとから、
Setting by the first optical path length adjusting means so that the first imaging device is at a first optical position deviating from the imaging position of light from the object to be inspected;
Setting by the second optical path adjusting means so that the second imaging element is at a second optical position deviating from the imaging position of the light from the object to be inspected;
An optical distance (d q1 ) from the imaging lens to one of the first and second imaging elements, and an optical path difference from the first optical position to the second optical position ( h) and
The inspected object is simultaneously imaged by the first and second imaging elements at optical positions deviated from the imaging position by the imaging operation of the imaging device, respectively, and obtained by the first and second imaging elements, respectively. Determining the ratio (R) of the intensity of the emitted light for each pixel;
From the obtained d q1 , h, R and the focal length f,
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02194312A (en) * | 1989-01-23 | 1990-07-31 | Olympus Optical Co Ltd | Range finder |
JPH08285539A (en) * | 1995-04-18 | 1996-11-01 | Hitachi Ltd | Pattern measuring method and device |
JPH10508107A (en) * | 1995-06-07 | 1998-08-04 | ザ トラスティース オブ コロンビア ユニヴァーシティー イン ザ シティー オブ ニューヨーク | Apparatus and method for determining a three-dimensional shape of an object using relative blur in an image due to active illumination and defocus |
JPH11201717A (en) * | 1998-01-09 | 1999-07-30 | Canon Inc | Object recognizing device |
JP2001227914A (en) * | 2000-02-15 | 2001-08-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Object monitoring device |
JP2004257934A (en) * | 2003-02-27 | 2004-09-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Three-dimensional shape measuring method, three-dimensional shape measuring instrument, processing program, and recording medium |
-
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02194312A (en) * | 1989-01-23 | 1990-07-31 | Olympus Optical Co Ltd | Range finder |
JPH08285539A (en) * | 1995-04-18 | 1996-11-01 | Hitachi Ltd | Pattern measuring method and device |
JPH10508107A (en) * | 1995-06-07 | 1998-08-04 | ザ トラスティース オブ コロンビア ユニヴァーシティー イン ザ シティー オブ ニューヨーク | Apparatus and method for determining a three-dimensional shape of an object using relative blur in an image due to active illumination and defocus |
JPH11201717A (en) * | 1998-01-09 | 1999-07-30 | Canon Inc | Object recognizing device |
JP2001227914A (en) * | 2000-02-15 | 2001-08-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Object monitoring device |
JP2004257934A (en) * | 2003-02-27 | 2004-09-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Three-dimensional shape measuring method, three-dimensional shape measuring instrument, processing program, and recording medium |
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