JP2017009581A - Shape measurement device and coating device including the same - Google Patents
Shape measurement device and coating device including the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017009581A JP2017009581A JP2016099617A JP2016099617A JP2017009581A JP 2017009581 A JP2017009581 A JP 2017009581A JP 2016099617 A JP2016099617 A JP 2016099617A JP 2016099617 A JP2016099617 A JP 2016099617A JP 2017009581 A JP2017009581 A JP 2017009581A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- interferometer
- image
- light
- optical axis
- stage
- 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.)
- Granted
Links
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims description 45
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims description 45
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title abstract description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 74
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 41
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims abstract description 31
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 claims description 16
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 14
- 239000011344 liquid material Substances 0.000 claims description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 5
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims 6
- 239000000976 ink Substances 0.000 description 64
- 235000019557 luminance Nutrition 0.000 description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 description 23
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 20
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 16
- 239000010408 film Substances 0.000 description 15
- 240000006394 Sorghum bicolor Species 0.000 description 14
- 235000011684 Sorghum saccharatum Nutrition 0.000 description 14
- 235000009430 Thespesia populnea Nutrition 0.000 description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 13
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Coating Apparatus (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
この発明は形状測定装置およびそれを搭載した塗布装置に関し、特に、干渉計を用いて対象物の表面形状を測定する形状測定装置に関する。より特定的には、この発明は、金属、樹脂、それらの加工品などの表面形状を測定したり、半導体装置、電子回路、フラットパネルディスプレイなどの基板の表面形状を測定する形状測定装置に関する。 The present invention relates to a shape measuring device and a coating device equipped with the same, and more particularly to a shape measuring device that measures the surface shape of an object using an interferometer. More specifically, the present invention relates to a shape measuring device that measures the surface shape of metals, resins, processed products thereof, and the like, and measures the surface shape of substrates such as semiconductor devices, electronic circuits, and flat panel displays.
特許文献1には、ZテーブルによってCCDカメラを対象物に対して移動させながら複数の位置でそれぞれの画像を撮影し、各画像に含まれる複数の画素の輝度の微分値(以下、画像の微分値と略記する場合がある)を算出し、微分値が最大になる画像に対応する位置にCCDカメラを配置することにより、CCDカメラの焦点を対象物に合わせるオートフォーカス装置が開示されている。 Japanese Patent Laid-Open No. 2004-228561 shoots images at a plurality of positions while moving a CCD camera relative to an object using a Z table, and differentiates luminance values of a plurality of pixels included in each image (hereinafter referred to as image differentiation). An autofocus device is disclosed in which the CCD camera is focused on an object by calculating the value of the CCD camera at a position corresponding to an image having a maximum differential value.
画像の微分値は、たとえば、対象物と背景との境界のように明暗パターンが急に変化する箇所で大きな値になる。焦点が合った状態で撮影された画像では、焦点が合っていない状態で撮影された画像に比べ、対象物と背景との境界が明瞭になり、画像の微分値が大きくなる。したがって、画像の微分値が最大になる位置にCCDカメラを配置することにより、CCDカメラの焦点を対象物に合わせることができる。 The differential value of the image becomes a large value at a place where the light and dark pattern changes suddenly, such as a boundary between the object and the background. In an image taken in focus, the boundary between the object and the background becomes clearer and the differential value of the image becomes larger than in an image taken in out of focus. Therefore, the CCD camera can be focused on the object by arranging the CCD camera at a position where the differential value of the image is maximized.
ところで、干渉計を用いて対象物の表面形状を測定する形状測定装置では、通常、対象物の基準面に干渉計の焦点を合わせてから測定を開始する。対象物の基準面としては、対象物の上端面のような平面部、あるいは球面の頂点部が選ばれることが多い。このような基準面では、形状および明暗パターンの変化が緩やかであり、干渉縞の明暗の変化も緩やかとなり、干渉縞の画像の微分値は小さい。したがって、特許文献1のように、干渉縞の画像の微分値のみを使用して干渉計の焦点を基準面に合わせることは難しい。また、従来の技術(特許文献1)では、焦点を合わせるためには目標となる模様が必要であり、目標がないと焦点合わせの作業に不具合を生じることがあった。
By the way, in a shape measuring apparatus that measures the surface shape of an object using an interferometer, the measurement is usually started after the interferometer is focused on the reference surface of the object. As the reference plane of the target object, a plane part such as the upper end surface of the target object or the apex part of the spherical surface is often selected. In such a reference plane, the shape and the light / dark pattern change gradually, the light / dark change of the interference fringe also becomes gentle, and the differential value of the interference fringe image is small. Therefore, as in
それゆえに、この発明の主たる目的は、干渉計の焦点を対象物の表面に容易に合わせることが可能な形状測定装置を提供することである。 Therefore, a main object of the present invention is to provide a shape measuring device capable of easily focusing an interferometer on the surface of an object.
この発明に係る形状測定装置は、対象物の表面形状を測定する形状測定装置であって、照明装置から出射される白色光を第1および第2の光束に分離し、第1の光束を対象物の表面に照射するとともに第2の光束を参照面に照射し、対象物の表面からの反射光と参照面からの反射光とを合成し、対象物の表面形状に対応する干渉縞を生成する干渉計と、干渉縞を観察するための観察光学系と、観察光学系を介して干渉縞の画像を撮影する撮像装置と、対象物および干渉計を光軸方向に相対移動させる第1の位置決め装置と、撮像装置および第1の位置決め装置を制御し、干渉計の焦点を対象物の表面に合わせる第1の自動焦点動作を実行する制御装置とを備えたものである。制御装置は、第1の自動焦点動作では、対象物および干渉計を光軸方向に相対移動させながら複数の相対位置でそれぞれの画像を撮影し、各画像毎に当該画像に含まれる複数の画素の輝度分布図について判別分析法による分離度を求め、複数の画像のうちの分離度が最大になる画像に対応する相対位置に対象物および干渉計を配置する。 The shape measuring apparatus according to the present invention is a shape measuring apparatus for measuring the surface shape of an object, and separates white light emitted from an illuminating device into first and second light beams, and targets the first light beam. Irradiate the surface of the object and irradiate the reference surface with the second light beam, and combine the reflected light from the surface of the object and the reflected light from the reference surface to generate interference fringes corresponding to the surface shape of the object Interferometer, an observation optical system for observing the interference fringe, an imaging device for photographing an image of the interference fringe via the observation optical system, and a first object for relatively moving the object and the interferometer in the optical axis direction. The apparatus includes a positioning device, and a control device that controls the imaging device and the first positioning device, and executes a first autofocus operation for focusing the interferometer on the surface of the object. In the first autofocus operation, the control device photographs each image at a plurality of relative positions while relatively moving the object and the interferometer in the optical axis direction, and a plurality of pixels included in the image for each image. The degree of separation by the discriminant analysis method is obtained for the luminance distribution diagram of FIG. 5, and the object and the interferometer are arranged at a relative position corresponding to the image having the maximum degree of separation among the plurality of images.
この発明に係る形状測定装置では、各画像毎に当該画像に含まれる複数の画素の輝度分布図について判別分析法による分離度を求め、複数の画像のうちの分離度が最大になる画像に対応する相対位置に対象物および干渉計を配置することにより、干渉計の焦点を対象物の表面に合わせる。したがって、干渉計の焦点を対象物の表面に容易に合わせることができる。また、干渉計の焦点を対象物の表面に容易かつ確実に合わせることができるので、焦点合わせ後に行なう作業の不具合が生じることがなく、作業効率の向上を図ることができる。さらに、本発明の処理を含めた全作業時間を短縮することができ、製品の製造コストの低減化を図ることができる。 In the shape measuring apparatus according to the present invention, for each image, the degree of separation by the discriminant analysis method is obtained for the luminance distribution diagram of the plurality of pixels included in the image, and the image having the maximum degree of separation among the plurality of images is supported. The interferometer is focused on the surface of the object by placing the object and the interferometer at relative positions. Therefore, the interferometer can be easily focused on the surface of the object. In addition, since the focus of the interferometer can be easily and reliably focused on the surface of the object, there is no problem in the work performed after the focus adjustment, and the work efficiency can be improved. Furthermore, the total work time including the process of the present invention can be shortened, and the manufacturing cost of the product can be reduced.
[実施の形態1]
図1は、この発明の実施の形態1による形状測定装置の構成を示すブロック図である。図1において、この形状測定装置は、照明装置1、観察光学系2、ミロー型干渉計3、撮像装置4、およびピエゾステージ(第1の位置決め装置)5を含んで構成されるヘッド部10と、制御装置6とを備える。照明装置1は、白色光を出力する。観察光学系2は、照明装置1から出力された白色光を反射してミロー型干渉計3に与えるとともに、ミロー型干渉計3で生成される干渉縞を観察するために用いられる。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a shape measuring apparatus according to
ミロー型干渉計3は、照明装置1から観察光学系2を介して入射された白色光を第1および第2の光束に分離し、第1の光束を対象物7の表面に照射するとともに第2の光束を参照面に照射し、対象物7の表面からの反射光と参照面からの反射光とを干渉させて干渉縞を生成する。撮像装置4は、制御装置6によって制御され、観察光学系2を介して、ミロー型干渉計3で生成された干渉縞の画像を撮影する。撮像装置4によって撮影された各画像は、制御装置6に格納される。ピエゾステージ5は、制御装置6によって制御され、対象物7に対してミロー型干渉計3を光軸方向(垂直方向)に移動させる。
The
制御装置6は、形状測定装置全体を制御する。特に、制御装置6は、撮像装置4およびピエゾステージ5を制御し、対象物7に対してミロー型干渉計3を光軸方向に移動させながら、複数の位置でそれぞれの画像を撮影し、複数の画像に基づいてミロー型干渉計3の焦点を対象物7の表面に合わせる自動焦点動作(第1の自動焦点動作)を実行する。自動焦点動作については、後で詳細に説明する。
The
図2は図1に示した形状測定装置の構成をより詳細に示す図であり、図3はミロー型干渉計3の構成および動作を示す図である。図2および図3において、照明装置1は、観察光学系2の側面に配置され、白色光源11およびフィルタ12を含む。照明装置1の光軸A1(すなわち白色光源11の光軸)は、水平方向に配置され、観察光学系2の光軸A2と直交している。白色光源11は、白色光を出射する。フィルタ12は、白色光源11と観察光学系2の間に配置され、白色光源11から出射された白色光のうち所定の中心波長λ0および波長範囲Δλを有する白色光を通過させる。
2 is a diagram showing the configuration of the shape measuring apparatus shown in FIG. 1 in more detail, and FIG. 3 is a diagram showing the configuration and operation of the
観察光学系2は、集光レンズ21、ハーフミラー22、および結像レンズ23を含む。観察光学系2の光軸A2(すなわち結像レンズ23の光軸)は、垂直方向に配置される。集光レンズ21は、フィルタ12とハーフミラー22の間に配置され、白色光源11から出射されてフィルタ12を通過した白色光を平行光に変換する。
The observation
ハーフミラー22は、2本の光軸A1,A2の交差部に配置され、2本の光軸A1,A2の各々に対して45度の角度で配置される。ハーフミラー22の下方にミロー型干渉計3が配置され、ハーフミラー22の上方に結像レンズ23および撮像装置4が配置される。ハーフミラー22は、照明装置1から集光レンズ21を介して入射された白色光を下方に反射させるとともに、ミロー型干渉計3からの光(すなわち干渉縞の像)を上方に通過させる。結像レンズ23は、ミロー型干渉計3からの光を撮像装置4の光センサに結像させる。
The
ミロー型干渉計3は、ピエゾステージ5を介して観察光学系2の下端に設けられ、対物レンズ31、反射鏡32、および半透鏡33を含む。ミロー型干渉計3の光軸A3(すなわち対物レンズ31の光軸)は、観察光学系2の光軸A2と一致している。ピエゾステージ5は、ミロー型干渉計3を光軸A3の方向に移動させる。図2および図3では、対象物7は基板であり、光軸A3は基板の表面に垂直に配置され、ミロー型干渉計3の焦点P1(すなわち対物レンズ31の焦点)は基板の表面に配置されている状態が示されている。
The
反射鏡32は、その反射面(参照面)を下向きにして、対物レンズ31の下面の中央部に固定されている。半透鏡33は、反射鏡32の反射面と焦点P1との中間位置に配置されている。反射鏡32および半透鏡33の各々は、光軸A3と直交している。
The reflecting
照明装置1から出射され、観察光学系2を介してミロー型干渉計3に入射された白色光L0は、図3に示すように、対物レンズ31によって屈折されて焦点P1に向かう。白色光L0の一部は半透鏡33の一方端部を通過して第1の光束L1となり、白色光L0の残りの部分は半透鏡33の一方端部で反射されて第2の光束L2となる。すなわち、白色光L0は、半透鏡33によって第1および第2の光束L1,L2に分離される。
As shown in FIG. 3, the white light L0 emitted from the
第1の光束L1は、対象物7の表面で反射されて第1の反射光L1rとなり、半透鏡33の他方端部に向かう。第2の光束L2は、反射鏡32の反射面で反射されて第2の反射光L2rとなり、半透鏡33の他方端部に向かう。第1および第2の反射光L1r,L2rは、半透鏡33の他方端部で合流し、互いに干渉して干渉光L3となる。
The first light beam L1 is reflected by the surface of the
2つの反射光L1r,L2rの位相差が0度である場合、干渉光L3の振幅は最大となり、干渉光L3の明るさは最大になる。2つの反射光L1r,L2rの位相差が180度である場合、干渉光L3の振幅は最小となり、干渉光L3の明るさは最小になる。第1の光束L1が焦点P1で反射したときに反射光L1r,L2rの光路長差が0になるようにミロー型干渉計3が設計されている。
When the phase difference between the two reflected lights L1r and L2r is 0 degree, the amplitude of the interference light L3 is maximized, and the brightness of the interference light L3 is maximized. When the phase difference between the two reflected lights L1r and L2r is 180 degrees, the amplitude of the interference light L3 is minimized, and the brightness of the interference light L3 is minimized. The
したがって、ミロー型干渉計3の焦点P1が対象物7の表面に一致したとき(すなわち焦点が合ったとき)、反射光L1r,L2rの位相差および光路長差がともに0になって干渉光L3は最も明るくなり、焦点P1と対象物7の表面との距離が大きくなるに従って干渉光L3は暗くなる。半透鏡33には、対象物7の表面形状に対応する干渉縞が現れる。この干渉縞に基づいて対象物7の表面形状を測定することができる。
Therefore, when the focal point P1 of the
鮮明な干渉縞を得るためには、ミロー型干渉計3の焦点P1を対象物7の表面に一致させる必要がある。以下、ミロー型干渉計3の焦点P1を対象物7の表面に一致させる自動焦点動作について説明する。
In order to obtain a clear interference fringe, it is necessary to make the focal point P1 of the
制御装置6は、自動焦点動作時には、撮像装置4およびピエゾステージ5を制御し、ミロー型干渉計3を光軸A3の方向に移動させながら、複数の位置で複数の画像を撮影し、撮影した複数の画像の各々の輝度ヒストグラムを作成し、各輝度ヒストグラムについて判別分析法による分離値Rを求め、分離値Rが最大となる位置にミロー型干渉計3を配置する。
During the autofocus operation, the
図4は、ある干渉縞の画像の輝度ヒストグラムである。画像は、複数行複数列に配置された複数の画素を含む。各画素は、複数段階(たとえば256段階)の輝度のうちのいずれかの段階の輝度を表示する。図4の横軸は複数段階の輝度を示し、その縦軸は各輝度を表示する画素の数を示している。ミロー型干渉計3の焦点P1を対象物7の表面に近付けていくと、図4に示すように、輝度ヒストグラムは双峰性を示すようになる。
FIG. 4 is a luminance histogram of an interference fringe image. The image includes a plurality of pixels arranged in a plurality of rows and a plurality of columns. Each pixel displays the luminance at any one of a plurality of levels (for example, 256 levels). The horizontal axis of FIG. 4 indicates the luminance at a plurality of levels, and the vertical axis indicates the number of pixels displaying each luminance. When the focal point P1 of the
判別分析法では、画像の輝度ヒストグラムが輝度しきい値Lthで2つのクラスCL1,CL2に分離される。クラスCL1は、輝度が輝度しきい値Lthよりも小さな画素の集団である。クラスCL2は、輝度が輝度しきい値Lthよりも大きな画素の集団である。輝度しきい値Lthは、クラス内分散σW 2が最小となり、かつクラス間分散σB 2が最大となるように設定され、クラス間分散σB 2とクラス内分散σW 2との比σB 2/σW 2が分離度Rとされる。 In the discriminant analysis method, the luminance histogram of an image is separated into two classes CL1 and CL2 by the luminance threshold value Lth. Class CL1 is a group of pixels whose luminance is smaller than luminance threshold Lth. Class CL2 is a group of pixels whose luminance is greater than luminance threshold Lth. The luminance threshold Lth is set so that the intra-class variance σ W 2 is minimized and the inter-class variance σ B 2 is maximized, and the ratio σ between the inter-class variance σ B 2 and the intra-class variance σ W 2 B 2 / σ W 2 is the separation degree R.
クラス内分散σW 2はクラス内でのヒストグラムの広がり具合であり、クラス間分散σB 2は2つのクラスCL1,CL2の間の広がり具合である。クラス内分散σW 2およびクラス間分散σB 2はそれぞれ数式(1)(2)で表される。 The intra-class variance σ W 2 is the degree of spread of the histogram within the class, and the inter-class variance σ B 2 is the degree of spread between the two classes CL1 and CL2. The intra-class variance σ W 2 and the inter-class variance σ B 2 are respectively expressed by equations (1) and (2).
σW 2=(n1×σ1 2+n2×σ2 2)/(n1+n2) …(1)
σB 2=[n1(μ1−μ0)2+n2(μ2−μ0)2]/(n1+n2) …(2)
ただし、σ1 2,σ2 2はそれぞれクラスCL1,CL2内の輝度の分散であり、μ0は全画素の輝度の平均値であり、μ1,μ2はそれぞれクラスCL1,CL2内の輝度の平均値であり、n1,n2はそれぞれクラスCL1,CL2内の画素数である。
σ W 2 = (n 1 × σ 1 2 + n 2 × σ 2 2 ) / (n 1 + n 2 ) (1)
σ B 2 = [n 1 (μ 1 −μ 0 ) 2 + n 2 (μ 2 −μ 0 ) 2 ] / (n 1 + n 2 ) (2)
However, σ 1 2 and σ 2 2 are the variances of the luminance in the classes CL1 and CL2, respectively, μ 0 is the average value of the luminance of all the pixels, and μ 1 and μ 2 are the luminances in the classes CL1 and CL2, respectively. N 1 and n 2 are the numbers of pixels in the classes CL1 and CL2, respectively.
図5は、ピエゾステージ5の位置hと分離度Rとの関係を例示する図である。図5では、ピエゾステージ5の位置h(ピエゾステージ5の可動部の高さ方向の座標)を0μmから20μmまで変化させながら複数の画像を撮影し、各画像の輝度ヒストグラムを生成し、各輝度ヒストグラムの分離度Rを求めた場合が示されている。図5において、分離度Rは、h≒7.5μmになった時点で0から上昇し、h≒9.2μmになった時点で最大値(約0.105)となり、その後に下降し、h≒10.7μmになった時点で0となった。分離度Rが最大値(約0.105)となったときの位置(h≒9.2μm)にピエゾステージ5を配置することにより、ミロー型干渉計3の焦点P1を対象物7の表面に一致させることができた。
FIG. 5 is a diagram illustrating the relationship between the position h of the
次に、この形状測定装置における自動焦点動作について具体的に説明する。制御装置6は、自動焦点動作時には、撮像装置4およびピエゾステージ5を制御し、ミロー型干渉計3を光軸A3の方向に一定速度V1で移動させながら複数の位置hでそれぞれの画像を撮影する。撮像装置4の画像の取込周期をT1(秒)とし、照明装置1から出力される白色光の中心波長をλ0(μm)とすると、取込周期T1(秒)の間にミロー型干渉計3がλ0/8(μm)だけ移動するように、ミロー型干渉計3の移動速度V1が設定される。ミロー型干渉計3が最初に移動する方向は、ミロー型干渉計3が対象物7に近づく方向と遠ざかる方向とのうちのいずれか一方の方向とする。
Next, the autofocus operation in this shape measuring apparatus will be specifically described. The
ミロー型干渉計3がピエゾステージ5によって一定速度V1で移動されている間、制御装置6は撮像装置4から所定周期T1(秒)で画像を取り込む。制御装置6は、画像の取込が完了する度に画像の分離度Rを算出し、分離度Rが最大となる画像が撮影されたときのピエゾステージ5の位置hfを求める。最終的に、制御装置6は、分離度Rが最大となる画像が撮影されたときの位置hfにピエゾステージ5の位置hを設定して自動焦点動作を終了する。
While the
詳しく説明すると、制御装置6は、ピエゾステージ5の駆動速度が一定速度V1に到達すると、撮像装置4から画像をT1(秒)間隔で取り込みながら画像の分離度Rの計算を開始し、画像を取り込んだときのピエゾステージ5の位置hと関連付けて分離度Rをメモリ部(図示せず)に記憶する。
More specifically, when the driving speed of the
複数組(たとえば3組)の分離度Rおよび位置hを記憶した後、図6(a)(b)に示すように、横軸が位置hを示し、縦軸が分離度Rを示す図を書き、複数の点を結ぶ近似直線を書く。図6(a)では、ピエゾステージ5は位置h1から位置h2まで移動可能であり、h2からh1に向かう方向にピエゾステージ5が移動されている状態が示されている。
After storing the separation degree R and the position h of a plurality of sets (for example, three sets), as shown in FIGS. 6A and 6B, the horizontal axis shows the position h and the vertical axis shows the separation degree R. Write an approximate straight line connecting multiple points. In FIG. 6A, the
たとえば図6(a)に示すように、ピエゾステージ5の位置hの移動方向に対して分離度Rが減少している場合は、ピエゾステージ5を一旦停止させた後、図6(b)に示すように、ピエゾステージ5を反対方向に移動させ、位置hがh2になるまでピエゾステージ5を移動させながら所定周期T1(秒)で画像を取り込む。最初から、ピエゾステージ5の位置hの移動方向に対して分離度Rが増加している場合は、位置hがh1になるまでピエゾステージ5を移動させながら所定周期T1(秒)で画像を取り込む。
For example, as shown in FIG. 6A, when the degree of separation R decreases with respect to the moving direction of the position h of the
画像を取り込みながら画像の分離度Rを求め、分離度Rが最大値Rmaxとなる画像に対応するピエゾステージ5の位置hを求める。すなわち、複数組(たとえば8組)の分離度Rおよび位置hを記憶した後、複数個の分離値Rのうちの最大値Rmaxを求める。次に、最大値Rmaxと最初の組の分離値Rsとの差の絶対値ΔRs=|Rmax−Rs|と、最大値Rmaxと最後の組の分離値Reとの差の絶対値ΔRe=|Rmax−Re|とを求め、ΔRsとΔReがともに所定のしきい値Rthよりも大きいとき、分離度Rが最大値Rmaxとなる画像に対応するピエゾステージ5の位置hfを求め、その位置hfにピエゾステージ5を移動させる。このとき、ミロー型干渉計3の焦点P1の位置が対象物7の表面に一致している。
The image separation degree R is obtained while capturing the image, and the position h of the
ΔRs,ΔReのうちの少なくとも一方がしきい値Rthよりも小さい場合は、ピエゾステージ位置がh1またはh2に達するまで探索を続ける。h1またはh2に達してもΔRsとΔReがともに所定のしきい値Rthよりも大きくなるRmaxを検出できなかったときは、探索開始位置にピエゾステージ5を戻し、反対方向にピエゾステージ位置がh1またはh2に達するまで探索を続ける。h1〜h2の間で、ΔRsとΔReがともに所定のしきい値Rthよりも大きくなるRmaxを検出できなかったときは自動焦点動作を失敗として終了する。
If at least one of ΔRs and ΔRe is smaller than the threshold value Rth, the search is continued until the piezo stage position reaches h1 or h2. If Rmax in which ΔRs and ΔRe are both greater than the predetermined threshold value Rth cannot be detected even when h1 or h2 is reached, the
具体的に説明すると、図6(a)では、N=1の位置から画像の取り込みを開始し、N=3の位置で画像を取り込んだ後、3点を結ぶ近似直線を求め、移動方向に対して近似直線の傾きが負であると判定し、図6(b)に示すように、反対方向に探索を開始した。反対方向の探索では、M=1の位置から画像の取り込みを開始し、M=8の位置から画像を取り込んだ後、ピーク判定を開始し、M=5の位置の分離度Rが最大値Rmaxであると判定し、ΔRs,ΔReがともにしきい値Rthよりも大きいと判定し、M=5に対応する位置hfにピエゾステージ5を配置し、ミロー型干渉計3の焦点P1を対象物7の表面に合わせた。
More specifically, in FIG. 6 (a), image capture is started from the position N = 1, and after capturing the image at the position N = 3, an approximate straight line connecting the three points is obtained and moved in the moving direction. On the other hand, it was determined that the slope of the approximate line was negative, and the search was started in the opposite direction as shown in FIG. In the search in the opposite direction, the image acquisition is started from the position of M = 1, the image is acquired from the position of M = 8, the peak determination is started, and the separation degree R at the position of M = 5 is the maximum value Rmax. It is determined that ΔRs and ΔRe are both larger than the threshold value Rth, the
以上のように、この実施の形態1では、ピエゾステージ5および撮像装置4を制御し、ミロー型干渉計3を光軸方向に移動させながら複数の位置hでそれぞれの画像を撮影し、各画像の画素の輝度ヒストグラムについて判別分析法による分離度Rを求め、複数の画像のうちの分離度Rが最大値Rmaxになる画像に対応する位置hfにピエゾステージ5の位置hを配置することにより、ミロー型干渉計3の焦点P1を対象物7の表面に配置する。したがって、ミロー型干渉計3の焦点P1を対象物7の表面に容易に合わせることができ、作業効率の向上を図ることができる。
As described above, in the first embodiment, the
なお、この実施の形態1では、対象物7を固定し、ピエゾステージ5によってミロー型干渉計3を移動させたが、これに限るものではなく、対象物7とミロー型干渉計3を相対的に移動させるのであれば、どのような方法で移動させても構わない。たとえば、ミロー型干渉計3を固定して対象物7を移動させてもよいし、ミロー型干渉計3と対象物7の両方を逆方向に移動させても構わない。
In the first embodiment, the
また、この実施の形態1では、ミロー型干渉計3を用いた場合について説明したが、これに限るものではなく、他の型式の干渉計を用いてもよい。たとえば、マイケルソン型干渉計あるいはリニーク型干渉計を用いてもよい。
In the first embodiment, the case of using the
[実施の形態2]
図7は、この発明の実施の形態2による形状測定装置の構成を示す図であって、図1と対比される図である。図7を参照して、この形状測定装置が図1の形状測定装置と異なる点は、Zステージ(第2の位置決め装置)40が追加されている点である。照明装置1、観察光学系2、ミロー型干渉計3、撮像装置4、およびピエゾステージ5は1つの光学ユニットを構成し、この光学ユニットはZステージ40に搭載されている。Zステージ40は、制御装置6によって制御され、光学ユニットを高さ方向に移動させる。
[Embodiment 2]
FIG. 7 is a diagram showing the configuration of the shape measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention, and is compared with FIG. Referring to FIG. 7, this shape measuring apparatus is different from the shape measuring apparatus of FIG. 1 in that a Z stage (second positioning device) 40 is added. The
Zステージ40のストロークは、ピエゾステージ5のストロークよりも大きい。実施の形態1では、ピエゾステージ5のみによってミロー型干渉計3を移動させながら複数の画像を撮影し、撮影した複数の画像の分離度Rに基づいて焦点を合わせた(第1の自動焦点動作)が、この実施の形態2では、第1の自動焦点動作を実行する前に、Zステージ40によってミロー型干渉計3を移動させながら複数の画像を撮影し、撮影した複数の画像の微分値Dに基づいて焦点の位置を粗調整する(第2の自動焦点動作)。ピエゾステージ5のストローク内で焦点を合わすことができない場合に有効である。
The stroke of the
次に、この形状測定装置における第2の自動焦点動作について具体的に説明する。制御装置6は、第2の自動焦点動作時には、撮像装置4およびZステージ40を制御し、ミロー型干渉計3を光軸A3の方向に一定速度V2で移動させながら複数の位置Hでそれぞれの画像を撮影する。Zステージ40の移動速度V2は、ピエゾステージ5の移動速度V1よりも大きい。ミロー型干渉計3が最初に移動する方向は、ミロー型干渉計3が対象物7に近づく方向と遠ざかる方向とのうちのいずれか一方の方向とする。
Next, the second autofocus operation in this shape measuring apparatus will be specifically described. During the second autofocus operation, the
ミロー型干渉計3がZステージ40によって一定速度V2で移動されている間、制御装置6は撮像装置4から所定周期T2(秒)で画像を取り込む。制御装置6は、画像の取込が完了する度に画像の微分値Dを算出し、微分値Dが最大となる画像が撮影されたときのZステージ40の位置Hf(Zステージ40の可動部の高さ方向の座標)を求める。最終的に、制御装置6は、微分値Dが最大となる画像が撮影されたときの位置HfにZステージ40の位置Hを設定して第2の自動焦点動作を終了する。画像の微分値Dは、数式(3)(4)(5)で表される。
While the
ただし、Fは取り込んだ画像を示し、(x,y)は画像Fの画素の位置を示し、dxは水平方向の微分値を示し、dyは垂直方向の微分値を示す。 Here, F represents the captured image, (x, y) represents the pixel position of the image F, dx represents the horizontal differential value, and dy represents the vertical differential value.
詳しく説明すると、制御装置6は、Zステージ40の駆動速度が一定速度V2に到達すると、撮像装置4から画像をT2(秒)間隔で取り込みながら画像の微分値Dの計算を開始し、画像を取り込んだときのZステージ40の位置Hと関連付けて微分値Dをメモリ部(図示せず)に記憶する。
More specifically, when the driving speed of the
複数組(たとえば3組)の微分値Dおよび位置Hを記憶した後、図8(a)(b)に示すように、横軸が位置Hを示し、縦軸が微分値Dを示す図を書き、複数の点を結ぶ近似直線を書く。図8(a)では、Zステージ40は位置H1から位置H2まで移動可能であり、H2からH1に向かう方向にZステージ40が移動されている状態が示されている。
After storing a plurality of sets (for example, three sets) of differential values D and positions H, as shown in FIGS. 8A and 8B, the horizontal axis indicates the position H and the vertical axis indicates the differential value D. Write an approximate straight line connecting multiple points. FIG. 8A shows a state in which the
たとえば図8(a)に示すように、Zステージ40の位置Hの移動方向に対して微分値Dが減少している場合は、Zステージ40を一旦停止させた後、図8(b)に示すように、Zステージ40を反対方向に移動させ、位置HがH2になるまでZステージ40を移動させながら所定周期T2(秒)で画像を取り込む。最初から、Zステージ40の位置Hの移動方向に対して微分値Dが増加している場合は、位置HがH1になるまでZステージ40を移動させながら所定周期T2(秒)で画像を取り込む。
For example, as shown in FIG. 8A, when the differential value D is decreasing with respect to the moving direction of the position H of the
画像を取り込みながら画像の微分値Dを求め、微分値Dが最大値Dmaxとなる画像に対応するZステージ40の位置Hfを求める。すなわち、複数組(たとえば8組)の微分値Dおよび位置Hを記憶した後、複数個の微分値Dのうちの最大値Dmaxを求める。次に、最大値Dmaxと最初の組の微分値Dsとの差の絶対値ΔDs=|Dmax−Ds|と、最大値Dmaxと最後の組の微分値Deとの差の絶対値ΔDe=|Dmax−De|とを求め、ΔDsとΔDeがともに所定のしきい値Dthよりも大きいとき、微分値Dが最大値Dmaxとなる画像に対応するZステージ40の位置Hfを求め、その位置HfにZステージ40を移動させる。このとき、ミロー型干渉計3の焦点P1の位置が対象物7の表面に大体一致している。
The differential value D of the image is obtained while capturing the image, and the position Hf of the
ΔDs,ΔDeのうちの少なくとも一方がしきい値Dthよりも小さい場合は、ピエゾステージ位置がH1またはH2に達するまで探索を続ける。H1またはH2に達してもΔDsとΔDeがともに所定のしきい値Dthよりも大きくなるDmaxを検出できなかったときは、探索開始位置にピエゾステージ5を戻し、反対方向にピエゾステージ位置がH1またはH2に達するまで探索を続ける。H1〜H2の間で、ΔDsとΔDeがともに所定のしきい値Dthよりも大きくなるDmaxを検出できなかったときは自動焦点動作を失敗として終了する。
If at least one of ΔDs and ΔDe is smaller than the threshold value Dth, the search is continued until the piezo stage position reaches H1 or H2. If Dmax in which both ΔDs and ΔDe are larger than the predetermined threshold value Dth cannot be detected even when H1 or H2 is reached, the
この後、微分値Dが最大値Dmaxとなる画像に対応する位置HfにZステージ40を固定し、実施の形態1で説明した方法(第1の自動焦点動作)でミロー型干渉計3の焦点P1を対象物7の表面に精密に一致させる。
Thereafter, the
具体的に説明すると、図8(a)では、N=1の位置から画像の取り込みを開始し、N=3の位置で画像を取り込んだ後、3点を結ぶ近似直線を求め、移動方向に対して近似直線の傾きが負であると判定し、図8(b)に示すように、反対方向に探索を開始した。反対方向の探索では、M=1の位置から画像の取り込みを開始し、M=8の位置から画像を取り込んだ後、ピーク判定を開始し、M=5の位置の微分値Dが最大値Dmaxであると判定し、ΔDs,ΔDeがともにしきい値Dthよりも大きいと判定し、M=5に対応する位置HfにZステージ40を配置し、ミロー型干渉計3の焦点P1を対象物7の表面に大体一致させた。
More specifically, in FIG. 8A, the image capture is started from the position N = 1, the image is captured at the position N = 3, an approximate straight line connecting the three points is obtained, and the moving direction is determined. On the other hand, it was determined that the slope of the approximate line was negative, and the search was started in the opposite direction as shown in FIG. In the search in the opposite direction, the image acquisition is started from the position of M = 1, the image is acquired from the position of M = 8, the peak determination is started, and the differential value D at the position of M = 5 is the maximum value Dmax. It is determined that ΔDs and ΔDe are both larger than the threshold value Dth, the
以上のように、この実施の形態2では、実施の形態1の方法(第1の自動焦点動作)によって焦点を合わせる前に、Zステージ40および撮像装置4を制御し、ミロー型干渉計3を光軸方向に移動させながら複数の位置Hでそれぞれの画像を撮影し、各画像の微分値Dを求め、複数の画像のうちの微分値Dが最大値になる画像に対応する位置HfにZステージ40を配置することにより、ミロー型干渉計3の焦点P1を対象物7の表面に大体一致させる。したがって、ピエゾステージ5のみによっては焦点P1を合わすことができない場合でも、ミロー型干渉計3の焦点P1を対象物7の表面に容易に合わせることができ、作業効率の向上を図ることができる。
As described above, in the second embodiment, before the focusing is performed by the method of the first embodiment (first automatic focusing operation), the
なお、この実施の形態2では、対象物7を固定し、Zステージ40によってミロー型干渉計3を移動させたが、これに限るものではなく、対象物7とミロー型干渉計3を相対的に移動させるのであれば、どのような方法で移動させても構わない。たとえば、ミロー型干渉計3を固定して対象物7を移動させてもよいし、ミロー型干渉計3と対象物7の両方を逆方向に移動させても構わない。
In the second embodiment, the
また、この実施の形態2では、ミロー型干渉計3を用いた場合について説明したが、これに限るものではなく、他の型式の干渉計を用いてもよい。たとえば、マイケルソン型干渉計あるいはリニーク型干渉計を用いてもよい。
In the second embodiment, the case where the
[塗布装置の構成]
最後に、本実施の形態に従う形状測定装置が適用される装置の一例として、塗布装置の概要について説明する。
[Configuration of coating device]
Finally, an outline of a coating apparatus will be described as an example of an apparatus to which the shape measuring apparatus according to the present embodiment is applied.
図9は、本実施の形態に従う形状測定装置を備えた塗布装置100の全体構成を示す斜視図である。塗布装置100は、基板9の主面上に透明のインク(液状材料)を複数層に亘って塗布可能に構成されている。図9を参照して、塗布装置100は、観察光学系2、CCDカメラ4、カット用レーザ装置8、インク塗布機構50、およびインク硬化用光源20から構成される塗布ヘッド部と、この塗布ヘッド部を塗布対象の基板9に対して垂直方向(Z軸方向)に移動させるZステージ40と、Zステージ40を搭載してX軸方向に移動させるXステージ42と、基板9を搭載してY軸方向に移動させるYステージ44と、装置全体の動作を制御する制御用コンピュータ70と、CCDカメラ4によって撮影された画像などを表示するモニタ74と、制御用コンピュータ70に作業者からの指令を入力するための操作パネル72とを備える。
FIG. 9 is a perspective view showing the overall configuration of
観察光学系2は、照明用の光源(図1の照明装置1)を含み、基板9の表面状態や、インク塗布機構50によって塗布されたインクの状態を観察する。観察光学系2によって観察される画像は、CCDカメラ4により電気信号に変換され、モニタ74に表示される。カット用レーザ装置8は、観察光学系2を介して基板9上の不要部にレーザ光を照射して除去する。
The observation
インク塗布機構50は、基板9の主面上にインクを塗布する。インク硬化用光源20は、たとえばCO2レーザを含み、インク塗布機構50によって塗布されたインクにレーザ光を照射して硬化させる。
The
なお、この装置構成は一例であり、たとえば、観察光学系2などを搭載したZステージ40をXステージに搭載し、さらにXステージをYステージに搭載し、Zステージ40をXY方向に移動可能とするガントリー方式と呼ばれる構成でもよく、観察光学系2などを搭載したZステージ40を、対象の基板9に対してXY方向に相対的に移動可能な構成であればどのような構成でもよい。
This apparatus configuration is an example. For example, the
次に、複数の塗布針を用いたインク塗布機構50の例について説明する。図10は、観察光学系2およびインク塗布機構50の要部を示す斜視図である。図10を参照して、この塗布装置100は、可動板15と、倍率の異なる複数(たとえば5個)の対物レンズ19と、異なる材質からなるインクを塗布するための複数(たとえば5個)の塗布ユニット17とを備える。
Next, an example of the
可動板15は、観察光学系2の観察鏡筒2aの下端と基板9との間で、X軸方向およびY軸方向に移動可能に設けられている。また、可動板15には、たとえば5個の貫通孔15aが形成されている。
The
対物レンズ19は、Y軸方向に所定の間隔で、それぞれ貫通孔15aに対応するように可動板15の下面に固定されている。5個の塗布ユニット17は、それぞれ5個の対物レンズ19に隣接して配置されている。可動板15を移動させることにより、所望の塗布ユニット17を対象の基板9の上方に配置することが可能となっている。
The
図11(a)〜(c)は、図10のA方向から要部を見た図であって、インク塗布動作を示す図である。塗布ユニット17は、塗布針170とインクタンク172とを含む。まず図11(a)に示すように、所望の塗布ユニット17の塗布針170を対象の基板9の上方に位置決めする。このとき、塗布針170の先端部は、インクタンク172内のインク内に浸漬されている。
FIGS. 11A to 11C are views showing the main part from the direction A in FIG. 10 and showing the ink application operation. The
次いで図11(b)に示すように、塗布針170を下降させてインクタンク172の底の孔から塗布針170の先端部を突出させる。このとき、塗布針170の先端部にはインクが付着している。次に図11(c)に示すように、塗布針170およびインクタンク172を下降させて塗布針170の先端部を基板9に接触させ、基板9にインクを塗布する。この後、図11(a)の状態に戻る。
Next, as shown in FIG. 11B, the
複数の塗布針を用いたインク塗布機構は、この他にも様々な技術が知られているため詳細な説明を省略する。たとえば特許文献1などに示されている。塗布装置100は、たとえば図10に示すような機構をインク塗布機構50として用いることにより、複数のインクのうちの所望のインクを塗布することができ、また、複数の塗布針のうち所望の塗布径の塗布針を用いてインクを塗布することができる。
The ink application mechanism using a plurality of application needles is not described in detail because various other techniques are known. For example, it is shown in
本実施の形態に従う形状測定装置のヘッド部10(図1)は、たとえば塗布装置100の観察光学系2に設けられている。制御用コンピュータ70は、インク塗布機構50を制御してインク塗布動作を行なった後、Zステージ40を移動させることによってヘッド部10をインク塗布部の表面の上方の所定の位置に位置決めする。制御用コンピュータ70はさらに、Zステージ40を基板9に対して相対的に移動させながら、CCDカメラ4により干渉光の画像を撮影する。制御用コンピュータ70は、画素ごとに干渉光強度がピークとなるZステージ位置を検出し、検出したZステージ位置を用いてインク塗布部の膜厚または凹凸部の高さを算出する。
Head unit 10 (FIG. 1) of the shape measuring apparatus according to the present embodiment is provided in observation
[インク塗布動作の説明]
次に図12〜16を用いて、塗布装置100で実行されるインク塗布動作の詳細について説明する。
[Description of ink application operation]
Next, details of the ink application operation performed by the
塗布装置100は、Zステージ40を用いてミロー型干渉計3を対象物に対して相対的に移動させ、実施の形態1で示した方法で自動的に焦点を検出し、検出した焦点位置を基準としてインク塗布動作を行う。
The
ミロー型干渉計3で生成される干渉縞は、検出対象とする面に焦点が合ったとき出現する。そのため、塗布動作の高さ方向の基準面として、たとえばガラスの表面や金属薄膜、クロム膜など凹凸のない滑らな面を用いた場合に焦点を合わせる際に有効である。電子部品の実装工程などで塗布装置100を用いる場合、塗布動作の高さ方向の基準面として金属薄膜などの滑らかな面が選択されることがある。
Interference fringes generated by the
また、図5に示すように、分離度の山型波形の山裾の幅は数μmと小さくピークが明確に現れるため、焦点位置を高精度に検出することができる。 Further, as shown in FIG. 5, since the peak width of the peak waveform of the separation degree is as small as several μm, the peak clearly appears, so that the focal position can be detected with high accuracy.
ここでは、図12に示すように、基板9上の金属薄膜91の表面上の領域ARを高さ方向の基準面とし、塗布部92にインクを塗布する場合の動作の例について説明する。なお、金属薄膜91と塗布部92は同じ高さとする。
Here, as shown in FIG. 12, an example of the operation in the case where the area AR on the surface of the metal thin film 91 on the
塗布部92と塗布針170の先端とのオフセット量を予め求めておき、塗布装置100の制御用コンピュータ70に保存する。オフセット量は、次のように求める。
An offset amount between the application unit 92 and the tip of the
制御用コンピュータ70は、図13に示すように、基準面である金属薄膜91の表面に設定した領域ARに、実施の形態1に示す方法で焦点を合わせる。具体的には、領域ARの画素について輝度ヒストグラムを求め、当該輝度ヒストグラムに基づいて分離度Rを計算し、自動焦点動作を実行する。 As shown in FIG. 13, the control computer 70 focuses on the area AR set on the surface of the metal thin film 91 that is the reference plane by the method shown in the first embodiment. Specifically, a luminance histogram is obtained for the pixels in the area AR, the degree of separation R is calculated based on the luminance histogram, and the autofocus operation is executed.
次に、制御用コンピュータ70は、塗布装置100のインク塗布機構50の可動板15を図10のX軸方向またはY軸方向に移動して塗布針170を塗布部92の上方に移動する。この後、図14に示すように、制御用コンピュータ70は、Zステージ40をΔzだけ下降させた後、インク塗布機構50を制御して図11で説明した塗布動作を実行し、可動板15を元の位置まで戻す。
Next, the control computer 70 moves the
塗布装置100のモニタ74を確認し、塗布部92にインクが塗布されていない場合は、Δzを変更し、上記の手順を再度実行する。この操作を塗布部92にインクが塗布されるまで繰り返し、初めて塗布されたときのΔzを制御用コンピュータ70に保存する。
The monitor 74 of the
実際の塗布動作では、実施の形態1に示す方法を用いて、基準面である金属薄膜91の表面に焦点を合わせた後、塗布装置100のインク塗布機構50の可動板15を図10のX軸方向またはY軸方向に移動して塗布針170を塗布部92の上方に移動する。その後、Zステージ40をΔzだけ下降させた後、インク塗布機構50を制御して塗布動作を実行し、可動板15を元の位置まで戻す。
In the actual coating operation, the method shown in the first embodiment is used to focus on the surface of the metal thin film 91 which is the reference surface, and then the
以上の説明では、金属薄膜91と塗布部92は同じ高さとして説明したが、図15に示すように、金属薄膜91よりも塗布部92の方が高い場合は、それらの段差ΔdをΔzから引いた(Δz−Δd)だけZステージ40を移動させる。また、図16に示すように、金属薄膜91よりも塗布部92の方が低い場合は、段差ΔdをΔzに加えた(Δz+Δd)だけZステージ40を移動させる。なお、ここではZステージ40が下降する方向をプラスとした。
In the above description, the metal thin film 91 and the coating part 92 are described as having the same height. However, when the coating part 92 is higher than the metal thin film 91 as shown in FIG. The
[膜厚検査方法の説明]
上述の方法で、塗布部92にインクを塗布した後、塗布したインクの膜厚を検査する。膜厚を測定する方法として、たとえば特開2015−007564号公報に記載の方法を用いて表面形状を測定することができる。図17に示すように、金属薄膜91と塗布したインク94の頂点部との段差Δtを求める。
[Description of film thickness inspection method]
After the ink is applied to the application part 92 by the above method, the film thickness of the applied ink is inspected. As a method for measuring the film thickness, for example, the surface shape can be measured using a method described in JP-A-2015-007564. As shown in FIG. 17, a step Δt between the metal thin film 91 and the apex portion of the applied
求めた段差Δtが、予め塗布装置100の制御用コンピュータ70に保存された下限値TLよりも小さい場合、再度インクを塗布する。このとき、塗布したインクの膜厚をΔtとおくと、Zステージ40のオフセット量を(Δz−Δt)としてインクを塗布する。この動作を、インクの膜厚Δtが下限値TLを超過するまで繰り返し実行する。ただし、塗布回数iをカウントし、iが予め指定した最大回数Nを超えたときは塗布動作を中断する。
When the obtained step Δt is smaller than the lower limit value TL stored in the control computer 70 of the
塗布動作を中断したときは、作業者がモニタ74で塗布部92の状態を確認し、塗布が正しく実行されたか否かを判定する。 When the application operation is interrupted, the operator checks the state of the application unit 92 on the monitor 74 and determines whether or not the application has been executed correctly.
図18は、制御用コンピュータ70で実行される膜厚検査処理を説明するためのフローチャートである。 FIG. 18 is a flowchart for explaining the film thickness inspection process executed by the control computer 70.
図18を参照して、塗布動作の実行が開始されると、制御用コンピュータ70は、ステップ(以下、ステップをSと略す。)S100にて、図12の金属薄膜91のような予め定められた基準面に対して焦点を合わせる(図13)。この時の基準面までの焦点距離と、予め設定されている対物レンズ19と塗布針170との高さ方向のオフセットに基づいて、制御用コンピュータ70は、基準面から塗布針170の先端までの高さΔzを算出する。
Referring to FIG. 18, when execution of the coating operation is started, control computer 70 is predetermined in step (hereinafter, step is abbreviated as S) S100 as metal thin film 91 in FIG. The focus is adjusted with respect to the reference plane (FIG. 13). Based on the focal length to the reference surface at this time and the offset in the height direction between the
その後、制御用コンピュータ70は、Xステージ42およびYステージ44を動かして、塗布針170が、塗布部92の上方となるように移動する。
Thereafter, the control computer 70 moves the X stage 42 and the Y stage 44 so that the
次に制御用コンピュータ70は、S110にて、塗布回数を示すカウンタiをi=1に初期化して処理をS120に進める。S120においては、制御用コンピュータ70は、カウンタiが所定の最大回数N以下であるか否かを判定する。 Next, in S110, the control computer 70 initializes a counter i indicating the number of times of application to i = 1 and advances the process to S120. In S120, the control computer 70 determines whether or not the counter i is equal to or less than a predetermined maximum number N.
カウンタiが最大回数N以下(i≦N)の場合(S120にてYES)は、処理がS130に進められ、制御用コンピュータ70は、Zステージ40をΔzだけ下降させて、塗布部92に対してインクを塗布する(図14)。
If counter i is equal to or less than the maximum number N (i ≦ N) (YES in S120), the process proceeds to S130, and control computer 70 lowers
その後、制御用コンピュータ70は、Zステージ40をΔzだけ上昇させて初期位置に戻し、さらに対物レンズ19が塗布部92の上方となるように位置決めする。そして、制御用コンピュータ70は、S140にて、Zステージ40を基板9に対して高さ方向に相対的に移動させながら、CCDカメラ4により干渉光の画像を撮影し、干渉光強度がピークとなるZステージ40の位置から、塗布されたインクの頂点部の基準面からの高さ(膜厚)Δtを測定する(図17)。
Thereafter, the control computer 70 raises the
制御用コンピュータ70は、S150にて、測定したインク部の膜厚Δtが所定の下限値TL以上となっているか否か(Δt≧TL)を判定する。 In S150, the control computer 70 determines whether or not the measured film thickness Δt of the ink portion is equal to or greater than a predetermined lower limit value TL (Δt ≧ TL).
膜厚Δtが下限値TL未満の場合(S150にてNO)は、塗布量が十分でないため、制御用コンピュータ70は、S160にてカウンタiをインクリメントして、処理をS120に戻して、再度塗布動作を実行する。この際、塗布針170の下降量は(Δz−Δt)に修正される。
If the film thickness Δt is less than the lower limit value TL (NO in S150), the application amount is not sufficient. Therefore, the control computer 70 increments the counter i in S160, returns the process to S120, and applies again. Perform the action. At this time, the descending amount of the
なお、上記の塗布動作を繰り返し実行する過程において、カウンタiが予め指定した最大回数Nを超えた場合(i>N)(S120にてNO)は、制御用コンピュータ70は、塗布動作を中断する。 In the process of repeatedly executing the above-described coating operation, if the counter i exceeds the predetermined maximum number N (i> N) (NO in S120), the control computer 70 interrupts the coating operation. .
また、インク部の膜厚Δtが下限値TL以上となった場合(S150にてYES)は、塗布が完了したとして、制御用コンピュータ70は、塗布動作を終了する。 Further, when the film thickness Δt of the ink portion is equal to or greater than the lower limit value TL (YES in S150), the control computer 70 ends the coating operation assuming that the coating is completed.
以上のように、本実施の形態に従う形状測定装置を用いて、上記の処理に従って塗布装置100を制御することによって、塗布されたインクの高さを精度よく、かつ、効率良く測定することができるので、作業効率を改善することができる。また、まず基準面に対して焦点を合わせた後に塗布動作を行なうようにすることで、塗布針と塗布部との位置関係が安定するので、塗布部に付着するインク量を安定させることができる。
As described above, the height of the applied ink can be accurately and efficiently measured by controlling the
さらに、塗布後の膜厚を測定し、当該膜厚が所定量を超えるまで繰り返し塗布動作を行なうことによって、塗布量不足による製品の不良を低減させることができる。また、不良品の補修の手間を省略することもできるので、製造タクトの向上が可能となる。 Furthermore, by measuring the film thickness after coating and repeatedly performing the coating operation until the film thickness exceeds a predetermined amount, product defects due to insufficient coating amount can be reduced. Moreover, since the trouble of repairing defective products can be omitted, the manufacturing tact can be improved.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 照明装置、2 観察光学系、2a 観察鏡筒、3 ミロー型干渉計、4 撮像装置、5 ピエゾステージ、6 制御装置、7 対象物、8 カット用レーザ装置、9 基板、10 ヘッド部、11 白色光源、12 フィルタ、15 可動板、15a 貫通孔、17 塗布ユニット、19,31 対物レンズ、20 インク硬化用光源、21 集光レンズ、22 ハーフミラー、23 結像レンズ、32 反射鏡、33 半透鏡、40 Zステージ、42 Xステージ、44 Yステージ、50 インク塗布機構、70 制御用コンピュータ、72 操作パネル、74 モニタ、91 金属薄膜、92 塗布部、94 インク、100 塗布装置、170 塗布針、172 インクタンク、A1〜A3 光軸。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
照明装置から出射される白色光を第1および第2の光束に分離し、前記第1の光束を前記対象物の表面に照射するとともに前記第2の光束を参照面に照射し、前記対象物の表面からの反射光と前記参照面からの反射光とを合成し、前記対象物の表面形状に対応する干渉縞を生成する干渉計と、
前記干渉縞を観察するための観察光学系と、
前記観察光学系を介して前記干渉縞の画像を撮影する撮像装置と、
前記対象物および前記干渉計を光軸方向に相対移動させる第1の位置決め装置と、
前記撮像装置および前記第1の位置決め装置を制御し、前記干渉計の焦点を前記対象物の表面に合わせる第1の自動焦点動作を実行する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記第1の自動焦点動作では、前記対象物および前記干渉計を光軸方向に相対移動させながら複数の相対位置でそれぞれの画像を撮影し、各画像毎に当該画像に含まれる複数の画素の輝度分布図について判別分析法による分離度を求め、複数の画像のうちの前記分離度が最大になる画像に対応する相対位置に前記対象物および前記干渉計を配置する、形状測定装置。 A shape measuring device for measuring the surface shape of an object,
The white light emitted from the illumination device is separated into first and second light fluxes, the surface of the object is irradiated with the first light flux, the reference light is irradiated with the second light flux, and the object An interferometer that synthesizes the reflected light from the surface of the light and the reflected light from the reference surface to generate an interference fringe corresponding to the surface shape of the object;
An observation optical system for observing the interference fringes;
An imaging device that captures an image of the interference fringes via the observation optical system;
A first positioning device that relatively moves the object and the interferometer in an optical axis direction;
A control device that controls the imaging device and the first positioning device, and performs a first auto-focusing operation for focusing the interferometer on the surface of the object;
In the first autofocus operation, the control device captures images at a plurality of relative positions while relatively moving the object and the interferometer in the optical axis direction, and each image is included in the image. A shape obtained by obtaining a degree of separation by a discriminant analysis method for a luminance distribution diagram of a plurality of pixels and arranging the object and the interferometer at a relative position corresponding to an image having the maximum degree of separation among a plurality of images measuring device.
前記対象物の表面に対向して設けられた対物レンズと、
前記対物レンズと前記対象物の表面との間に設けられた半透鏡と、
前記半透鏡に対向して前記対物レンズの中央部に設けられた前記参照面を有する反射鏡とを含むミロー型干渉計であり、
前記照明装置から出射された白色光は、前記対物レンズによって屈折されて前記半透鏡に入射し、前記半透鏡を透過した前記第1の光束と前記半透鏡で反射した前記第2の光束に分離され、
前記第1の光束が前記対象物の表面に照射されるとともに前記第2の光束が前記参照面に照射され、前記対象物の表面からの反射光と前記参照面からの反射光とが前記半透鏡で合成されて干渉光となり、前記干渉光によって前記干渉縞が生成され、
前記ミロー型干渉計の光軸および焦点は、それぞれ前記対物レンズの光軸および焦点である、請求項1または請求項2に記載の形状測定装置。 The interferometer is
An objective lens provided facing the surface of the object;
A semi-transparent mirror provided between the objective lens and the surface of the object;
A mirror type interferometer including a reflecting mirror having the reference surface provided at the center of the objective lens facing the semi-transparent mirror,
White light emitted from the illumination device is refracted by the objective lens, is incident on the semi-transparent mirror, and is separated into the first light beam that has passed through the semi-transparent mirror and the second light beam that has been reflected by the semi-transparent mirror. And
The surface of the object is irradiated with the first light beam and the second light beam is irradiated on the reference surface, and the reflected light from the surface of the object and the reflected light from the reference surface are half of the light. The interference light is synthesized by a mirror, and the interference fringes are generated by the interference light.
The shape measuring apparatus according to claim 1, wherein an optical axis and a focal point of the Millo interferometer are an optical axis and a focal point of the objective lens, respectively.
前記第2の位置決め装置のストロークは前記第1の位置決め装置のストロークよりも大きく、
前記制御装置は、
前記第1の自動焦点動作を実行する前に、前記撮像装置および前記第2の位置決め装置を制御して前記干渉計の焦点の位置を粗調整する第2の自動焦点動作を実行し、
前記第2の自動焦点動作では、前記対象物および前記干渉計を光軸方向に相対移動させながら複数の相対位置でそれぞれの画像を撮影し、各画像毎に当該画像に含まれる複数の画素の輝度の微分値を求め、複数の画像のうちの前記微分値が最大になる画像に対応する相対位置に前記対象物および前記干渉計を配置する、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の形状測定装置。 And a second positioning device for moving the interferometer relative to the object in the optical axis direction.
The stroke of the second positioning device is larger than the stroke of the first positioning device;
The controller is
Before performing the first autofocus operation, execute a second autofocus operation for controlling the imaging device and the second positioning device to roughly adjust the focus position of the interferometer,
In the second auto-focus operation, each image is captured at a plurality of relative positions while the object and the interferometer are relatively moved in the optical axis direction, and a plurality of pixels included in the image are captured for each image. The differential value of brightness | luminance is calculated | required, The said target object and the said interferometer are arrange | positioned in the relative position corresponding to the image from which the said differential value becomes the maximum among several images. The shape measuring device described in 1.
少なくとも前記第1の位置決め装置、前記観察光学系、および前記干渉計は1つの光学ユニットを構成しており、
前記第2の位置決め装置は前記光学ユニットを移動させる、請求項4に記載の形状測定装置。 The first positioning device is fixed to the observation optical system and moves the interferometer,
At least the first positioning device, the observation optical system, and the interferometer constitute one optical unit,
The shape measuring apparatus according to claim 4, wherein the second positioning device moves the optical unit.
塗布針を有し前記塗布針の先端部に付着した液状材料を前記対象物の表面に塗布する塗布ユニットと、
照明装置から出射される白色光を第1および第2の光束に分離し、前記第1の光束を前記対象物の表面に照射するとともに前記第2の光束を参照面に照射し、前記対象物の表面からの反射光と前記参照面からの反射光とを合成し、前記対象物の表面形状に対応する干渉縞を生成する干渉計と、前記干渉縞を観察するための観察光学系と、前記観察光学系を介して前記干渉縞の画像を撮影する撮像装置と、前記対象物および前記干渉計を光軸方向に相対移動させる第1の位置決め装置とを含んで構成されるヘッド部と、
前記ヘッド部と前記対象物とを前記光軸方向と直交する方向に相対移動させて前記ヘッド部を前記対象物の表面の上方の所望の位置に位置決めする第2の位置決め装置と、
前記撮像装置および前記第1および第2の位置決め装置を制御し、前記干渉計の焦点を前記対象物の表面に合わせる第1の自動焦点動作を実行する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記第1の自動焦点動作では、前記対象物および前記干渉計を光軸方向に相対移動させながら複数の相対位置でそれぞれ複数の画像を撮影し、各画像毎に当該画像に含まれる複数の画素の輝度分布図について判別分析法による分離度を求め、前記複数の画像のうちの前記分離度が最大になる画像に対応する相対位置に前記対象物および前記干渉計を配置する、塗布装置。 An application device for applying a liquid material to the surface of an object,
An application unit that has an application needle and applies a liquid material attached to the tip of the application needle to the surface of the object;
The white light emitted from the illumination device is separated into first and second light fluxes, the surface of the object is irradiated with the first light flux, the reference light is irradiated with the second light flux, and the object An interferometer that synthesizes the reflected light from the surface and the reflected light from the reference surface to generate an interference fringe corresponding to the surface shape of the object, and an observation optical system for observing the interference fringe, A head unit configured to include an imaging device that captures an image of the interference fringes via the observation optical system, and a first positioning device that relatively moves the object and the interferometer in the optical axis direction;
A second positioning device that relatively moves the head unit and the object in a direction perpendicular to the optical axis direction to position the head unit at a desired position above the surface of the object;
A control device that controls the imaging device and the first and second positioning devices, and performs a first autofocus operation for focusing the interferometer on the surface of the object;
In the first autofocus operation, the control device captures a plurality of images at a plurality of relative positions while relatively moving the object and the interferometer in the optical axis direction, and each image is displayed on the image. A degree of separation is obtained by a discriminant analysis method for a luminance distribution diagram of a plurality of pixels included, and the object and the interferometer are arranged at a relative position corresponding to an image having the maximum degree of separation among the plurality of images. Application equipment.
前記制御装置は、
前記第1の自動焦点動作を実行する前に、前記撮像装置および前記第2の位置決め装置を制御して前記干渉計の焦点の位置を粗調整する第2の自動焦点動作を実行し、
前記第2の自動焦点動作では、前記対象物および前記干渉計を光軸方向に相対移動させながら複数の相対位置でそれぞれの画像を撮影し、各画像毎に当該画像に含まれる複数の画素の輝度の微分値を求め、複数の画像のうちの前記微分値が最大になる画像に対応する相対位置に前記対象物および前記干渉計を配置する、請求項6から請求項8のいずれか1項に記載の塗布装置。 The stroke of the second positioning device is larger than the stroke of the first positioning device,
The controller is
Before performing the first autofocus operation, execute a second autofocus operation for controlling the imaging device and the second positioning device to roughly adjust the focus position of the interferometer,
In the second auto-focus operation, each image is captured at a plurality of relative positions while the object and the interferometer are relatively moved in the optical axis direction, and a plurality of pixels included in the image are captured for each image. The differential value of brightness | luminance is calculated | required and the said target object and the said interferometer are arrange | positioned in the relative position corresponding to the image from which the said differential value becomes the maximum among several images. The coating apparatus as described in.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201680035681.2A CN107709923B (en) | 2015-06-18 | 2016-06-09 | Shape measuring device and coating device equipped with shape measuring device |
PCT/JP2016/067190 WO2016204062A1 (en) | 2015-06-18 | 2016-06-09 | Shape measurement device and coating device equipped with same |
TW105118887A TWI685639B (en) | 2015-06-18 | 2016-06-16 | Shape measuring device and coating device equipped with the device |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015122864 | 2015-06-18 | ||
JP2015122864 | 2015-06-18 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017009581A true JP2017009581A (en) | 2017-01-12 |
JP6665028B2 JP6665028B2 (en) | 2020-03-13 |
Family
ID=57763639
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016099617A Expired - Fee Related JP6665028B2 (en) | 2015-06-18 | 2016-05-18 | Shape measuring device and coating device equipped with the same |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6665028B2 (en) |
CN (1) | CN107709923B (en) |
TW (1) | TWI685639B (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022103267A (en) * | 2017-03-31 | 2022-07-07 | ヴァクザス ピーティーワイ リミテッド | Device and method for coating surface |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110260783B (en) * | 2019-07-10 | 2020-11-10 | 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 | Automatic focusing device and method for interference microscope |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000056210A (en) * | 1998-08-07 | 2000-02-25 | Ntn Corp | Automatic focusing device |
JP2005285898A (en) * | 2004-03-29 | 2005-10-13 | Toppan Printing Co Ltd | Pattern image determination method and pattern image determination apparatus using the same |
JP2007212268A (en) * | 2006-02-09 | 2007-08-23 | Epson Imaging Devices Corp | Inspection device, inspection method of substrate for electro-optical device, and manufacturing method of substrate for electro-optical device |
JP2015007564A (en) * | 2013-06-25 | 2015-01-15 | Ntn株式会社 | Coating applicator and height detection method |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5084558B2 (en) * | 2008-02-28 | 2012-11-28 | キヤノン株式会社 | Surface shape measuring apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method |
JP4841691B2 (en) * | 2008-09-30 | 2011-12-21 | パナソニック株式会社 | Surface shape measuring apparatus and method |
US9172864B2 (en) * | 2011-09-13 | 2015-10-27 | Hitachi, Ltd. | Imaging device with autofocus operation |
-
2016
- 2016-05-18 JP JP2016099617A patent/JP6665028B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2016-06-09 CN CN201680035681.2A patent/CN107709923B/en active Active
- 2016-06-16 TW TW105118887A patent/TWI685639B/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000056210A (en) * | 1998-08-07 | 2000-02-25 | Ntn Corp | Automatic focusing device |
JP2005285898A (en) * | 2004-03-29 | 2005-10-13 | Toppan Printing Co Ltd | Pattern image determination method and pattern image determination apparatus using the same |
JP2007212268A (en) * | 2006-02-09 | 2007-08-23 | Epson Imaging Devices Corp | Inspection device, inspection method of substrate for electro-optical device, and manufacturing method of substrate for electro-optical device |
JP2015007564A (en) * | 2013-06-25 | 2015-01-15 | Ntn株式会社 | Coating applicator and height detection method |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022103267A (en) * | 2017-03-31 | 2022-07-07 | ヴァクザス ピーティーワイ リミテッド | Device and method for coating surface |
JP7446628B2 (en) | 2017-03-31 | 2024-03-11 | ヴァクザス ピーティーワイ リミテッド | Apparatus and method for coating surfaces |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6665028B2 (en) | 2020-03-13 |
CN107709923A (en) | 2018-02-16 |
TW201713918A (en) | 2017-04-16 |
CN107709923B (en) | 2020-11-03 |
TWI685639B (en) | 2020-02-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6749814B2 (en) | Height detection device and coating device equipped with the same | |
US10521895B2 (en) | Dynamic automatic focus tracking system | |
JP6522344B2 (en) | Height detection device, coating device and height detection method | |
WO2016021359A1 (en) | Shape measurement device, coating apparatus, and shape measurement method | |
JP6680552B2 (en) | Shape measuring device and method of manufacturing object to be coated | |
JP6665028B2 (en) | Shape measuring device and coating device equipped with the same | |
KR101873602B1 (en) | System and method for picking and placement of chip dies | |
JP5096852B2 (en) | Line width measuring apparatus and inspection method of line width measuring apparatus | |
WO2016204062A1 (en) | Shape measurement device and coating device equipped with same | |
JP2006136836A (en) | Droplet application apparatus | |
JP6333351B1 (en) | Measuring device, coating device, and film thickness measuring method | |
JP2014121727A (en) | Laser machining apparatus | |
US11326871B2 (en) | Height detection apparatus and coating apparatus equipped with the same | |
JP2007334213A (en) | Defective pattern correcting apparatus and defective pattern correcting method | |
JP2023184135A (en) | Applicator and application method | |
JP6599655B2 (en) | Liquid material applicator | |
KR20090068841A (en) | Method for measuring three dimension |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190426 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200128 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200219 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6665028 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |