JP5146636B2 - Height measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、複数のビーム光を発生して被測定物上に集光させ、その反射光の輝度に基づいて被測定物上の各部の高さを測定する方法に関し、詳しくは、大面積の被測定物上の各部の高さ測定を短時間に行なおうとする高さ測定方法及び高さ測定装置に係るものである。 The present invention relates to a method of generating a plurality of light beams and condensing them on a measurement object, and measuring the height of each part on the measurement object based on the brightness of the reflected light. The present invention relates to a height measuring method and a height measuring apparatus which are intended to measure the height of each part on the object to be measured in a short time.
従来、被測定物上の異物等の欠陥は、撮像された画像のパターンと設計パターン又は撮像された周辺パターンとを比較し、異なる部位を捕えて異常の有無を判断していた。しかし、この場合、高さの情報は取得できないため、例えば突起部等の欠陥を認識することができなかった。 Conventionally, for a defect such as a foreign object on the object to be measured, a pattern of a captured image is compared with a design pattern or a captured peripheral pattern, and different parts are captured to determine whether there is an abnormality. However, in this case, since height information cannot be acquired, for example, a defect such as a protrusion cannot be recognized.
そこで、このような問題を解決するために、光ビームを被測定物上に集光する顕微鏡の対物レンズの焦点位置と光学的に共役の関係に配置され、複数のマイクロミラーをマトリクス状に配列した測定点選択手段の当該マイクロミラーを傾けて光源からの光ビームを被測定物方向に反射させ、上記マイクロミラーで反射された光ビームを対物レンズにより被測定物上に集光し、該被測定物上に集光された光ビームの集光点からの反射及び散乱光を上記測定点選択手段のマイクロミラーを介して検出し、被測定物と対物レンズとを相対的にその光軸方向に移動させてその移動量を検出し、上記マイクロミラーを介して検出された光の輝度及び上記検出された移動量のデータからピーク輝度値を示す移動量を被測定物の測定点の高さとして求めるようした高さ測定方法がある(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, in order to solve such a problem, it is arranged in an optically conjugate relationship with the focal position of the objective lens of the microscope that focuses the light beam on the object to be measured, and a plurality of micromirrors are arranged in a matrix. By tilting the micro mirror of the measurement point selecting means, the light beam from the light source is reflected in the direction of the object to be measured, and the light beam reflected by the micro mirror is condensed on the object to be measured by the objective lens. The reflected and scattered light from the condensing point of the light beam collected on the object to be measured is detected through the micro mirror of the measuring point selecting means, and the object to be measured and the objective lens are relatively positioned in the optical axis direction. The movement amount indicating the peak luminance value from the brightness of the light detected through the micromirror and the detected movement amount data is the height of the measurement point of the object to be measured. I'll ask for There is a height measurement method (e.g., see Patent Document 1).
しかし、このような従来の高さ測定方法においては、被測定物が大面積のものである場合には、顕微鏡又は被測定物をXYの二次元平面内をステップ移動して所定の領域毎に、上述のように被測定物と顕微鏡の対物レンズとを対物レンズの光軸方向に相対的に移動させて測定しなければならず、測定に長時間を要していた。 However, in such a conventional height measuring method, when the object to be measured has a large area, the microscope or the object to be measured is moved stepwise in the two-dimensional plane of XY for each predetermined region. As described above, the object to be measured and the objective lens of the microscope must be moved relative to each other in the direction of the optical axis of the objective lens , and the measurement takes a long time.
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、大面積の被測定物上の各部の高さ測定を短時間に行なおうとする高さ測定方法及び高さ測定装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a height measuring method and a height measuring apparatus that address such problems and perform a height measurement of each part on a large-area measurement object in a short time. Objective.
上記目的を達成するために、本発明による高さ測定方法は、搬送手段により被測定物を一定方向に搬送し、光源からの光を受けてビーム光を発生する複数のビーム光発生部を前記被測定物の搬送方向及び該搬送方向と交差する方向に沿ってマトリクス状に配列し、前記搬送方向と交差する各列のビーム光発生部と前記搬送手段の上面との間の光学距離が列毎に異なるようにされたビーム光照射手段により前記搬送方向と交差する複数列のビーム光を生成して前記被測定物に向けて照射し、前記搬送手段の上面に対して光軸を直交させて設けられた集光光学系により、前記複数のビーム光のうち前記搬送方向に交差する各列のビーム光を列毎に前記被測定物の表面近傍の異なる高さ位置に集光させ、前記各列の各ビーム光により照射された前記被測定物上の各測定点からの反射光の輝度を光検出手段で検出し、前記光検出手段で検出された複数の輝度のうちから、前記被測定物が搬送されることにより同一の測定点が前記各列のビーム光により異なるタイミングで照射されて得られた複数の輝度を測定点毎に抽出し、前記抽出された複数の輝度に基づいて各測定点における反射光のピーク輝度を演算し、前記各ピーク輝度により各測定点の高さを求める、ものである。 In order to achieve the above object, according to the height measuring method of the present invention, a plurality of beam light generating units for conveying a measured object in a certain direction by a conveying means and receiving light from a light source to generate beam light are provided. The optical distance between the beam light generators in each row intersecting the transport direction and the upper surface of the transport means is arranged in a matrix along the transport direction of the object to be measured and the direction intersecting the transport direction. A plurality of rows of light beams intersecting the transport direction are generated by the light beam irradiation means made different from each other and irradiated toward the object to be measured, and the optical axis is orthogonal to the upper surface of the transport means. The condensing optical system provided by each of the plurality of light beams is condensed at different height positions in the vicinity of the surface of the object to be measured for each row, the light beams of each row intersecting the transport direction, Said irradiated by each beam light in each row The brightness of reflected light from each measurement point on the measurement object is detected by the light detection means, and the same measurement point is obtained by transporting the measurement object from the plurality of brightnesses detected by the light detection means. Are extracted at each measurement point for a plurality of luminances obtained by irradiating with the beam light of each row at different timings, and the peak luminance of the reflected light at each measurement point is calculated based on the extracted plurality of luminances The height of each measurement point is obtained from each peak luminance.
また、本発明による高さ測定装置は、被測定物を載置して一定方向に搬送する搬送手段と、前記搬送手段の上方に配設され、光源からの光を受けてビーム光を発生する複数のビーム光発生部を前記被測定物の搬送方向及び該搬送方向と交差する方向に沿ってマトリクス状に配列し、前記複数のビーム光発生部のうち前記搬送方向に交差する各列のビーム光発生部と前記搬送手段の上面との間の光学距離が列毎に異なるようにされ、前記搬送方向と交差する複数列のビーム光を生成して前記被測定物に向けて照射するビーム光照射手段と、前記搬送手段と前記ビーム光照射手段との間に、前記搬送手段の上面に対して光軸を直交させて配設され、前記複数のビーム光発生部で発生された各ビーム光を列毎に前記被測定物の表面近傍の異なる高さ位置に集光させる集光光学系と、前記ビーム光照射手段の各ビーム光発生部に対応して複数の受光素子を具備し、前記各列の各ビーム光により照射された前記被測定物上の各測定点からの反射光の輝度を前記受光素子により検出する光検出手段と、前記光検出手段で検出された複数の輝度のうちから、前記被測定物が搬送されることにより同一の測定点が前記各列のビーム光により異なるタイミングで照射されて得られた複数の輝度を測定点毎に抽出し、該抽出された複数の輝度に基づいて各測定点における反射光のピーク輝度を演算し、該各ピーク輝度により各測定点の高さを求める制御手段と、を備えたものである。 In addition, the height measuring apparatus according to the present invention is equipped with a conveying means for placing an object to be measured and conveying it in a fixed direction, and disposed above the conveying means, and receives light from a light source to generate beam light. A plurality of beam light generators are arranged in a matrix along the transport direction of the object to be measured and the direction intersecting the transport direction, and the beams in each row intersecting the transport direction among the plurality of beam light generators The optical distance between the light generation unit and the upper surface of the transport means is different for each column, and a plurality of rows of beam light that intersect the transport direction are generated and irradiated to the object to be measured. Each of the light beams generated by the plurality of light beam generators is disposed between the irradiation unit, the transport unit, and the beam light irradiation unit with an optical axis orthogonal to the upper surface of the transport unit. Different heights near the surface of the object to be measured for each row A condensing optical system for condensing the light beam on the device, and a plurality of light receiving elements corresponding to each light beam generating portion of the light beam irradiation means, on the object to be measured irradiated by each light beam in each row The light detection means for detecting the brightness of the reflected light from each measurement point of the light by the light receiving element and the same measurement by transporting the object to be measured out of the plurality of brightnesses detected by the light detection means A plurality of luminances obtained by irradiating points at different timings with the beam light of each row are extracted for each measurement point, and the peak luminance of reflected light at each measurement point is calculated based on the extracted plurality of luminances And a control means for obtaining the height of each measurement point from each peak luminance.
このような構成により、搬送手段で被測定物を載置して一定方向に搬送し、搬送手段の上方に配設され、光源からの光を受けてビーム光を発生する複数のビーム光発生部を被測定物の搬送方向及び該搬送方向と交差する方向に沿ってマトリクス状に配列し、上記複数のビーム光発生部のうち搬送方向に交差する各列のビーム光発生部と搬送手段の上面との間の光学距離が列毎に異なるようにされたビーム光照射手段で搬送方向と交差する複数列のビーム光を生成して被測定物に向けて照射し、搬送手段の上面に対して光軸を直交させて配設された集光光学系で上記複数のビーム光発生部で発生された各ビーム光を列毎に被測定物の表面近傍の異なる高さ位置に集光させ、ビーム光照射手段の各ビーム光発生部に対応して複数の受光素子を具備した光検出手段の該受光素子により上記各列の各ビーム光により照射された被測定物上の各測定点からの反射光の輝度を検出し、制御手段で上記検出された複数の輝度のうちから、被測定物が搬送されることにより同一の測定点が各列のビーム光により異なるタイミングで照射されて得られた複数の輝度を測定点毎に抽出し、該抽出された複数の輝度に基づいて各測定点における反射光のピーク輝度を演算し、該各ピーク輝度により各測定点の高さを求める。 With such a configuration, a plurality of beam light generators that place the object to be measured by the transport unit and transport it in a certain direction, and are disposed above the transport unit and receive light from the light source to generate beam light. Are arranged in a matrix along the transport direction of the object to be measured and the direction intersecting the transport direction, and the upper surfaces of the beam light generation units and the transport means of each row intersecting the transport direction among the plurality of beam light generation units A plurality of rows of light beams intersecting the transport direction are generated by the light beam irradiation means whose optical distance between them is different for each row , and is irradiated toward the object to be measured . Each beam light generated by the plurality of beam light generation units is condensed at different height positions in the vicinity of the surface of the object to be measured for each column by a condensing optical system arranged with orthogonal optical axes. Provided with a plurality of light receiving elements corresponding to each beam light generating part of the light irradiation means The brightness of the reflected light from each measurement point on the object to be measured irradiated by each light beam of each row is detected by the light receiving element of the light detecting means, and the control means detects the brightness of the plurality of brightnesses Then, a plurality of luminances obtained by irradiating the same object to be measured at different timings by the beam light of each row by transporting the object to be measured are extracted for each measuring point, and the extracted plurality of luminances are obtained. Based on this, the peak luminance of the reflected light at each measurement point is calculated, and the height of each measurement point is obtained from the peak luminance.
また、前記ビーム光照射手段のビーム光発生部は、個別に傾動可能に形成されたマイクロミラーである。これにより、個別に傾動可能に形成されたマイクロミラーでビーム光を発生する。 Further, the beam light generation part of the beam light irradiation means is a micromirror formed to be individually tiltable. As a result, the light beam is generated by the micromirror formed so as to be individually tiltable.
さらに、前記ビーム光照射手段は、前記被測定物の上面に対して前記搬送方向に所定の角度だけ傾斜させて備えられたものである。これにより、ビーム光照射手段を被測定物の上面に対して搬送方向に所定の角度だけ傾斜させて備えることにより、複数のビーム光発生部のうち搬送方向に交差する各列のビーム光発生部と搬送手段の上面との間の距離を列毎に異ならせる。 Further, the beam light irradiation means is provided to be inclined at a predetermined angle in the transport direction with respect to the upper surface of the object to be measured. Accordingly, the beam light irradiating means is provided to be inclined at a predetermined angle in the transport direction with respect to the upper surface of the object to be measured, so that among the plurality of beam light generators, the beam light generators in each row intersecting the transport direction And the distance between the upper surface of the conveying means is varied for each column.
そして、前記集光光学系は、テレセントリック光学系である。これにより、テレセントリック光学系でビーム光照射手段の複数のビーム光発生部で発生された各ビーム光を列毎に被測定物の表面近傍の異なる高さ位置に集光させる。 The condensing optical system is a telecentric optical system. Thereby, each beam light generated by the plurality of beam light generation units of the beam light irradiation means in the telecentric optical system is condensed at different height positions near the surface of the object to be measured for each column.
請求項1に係る高さ測定方法によれば、被測定物を一方向に搬送するだけで被測定物上の各部の高さを測定することができる。したがって、従来技術におけるように、顕微鏡又は被測定物をXYの二次元平面内をステップ移動して所定の領域毎に被測定物と顕微鏡の対物レンズとを対物レンズの光軸方向に相対的に移動させる必要がないので、大面積の被測定物上の各部の高さ測定を短時間に行なうことができる。この場合、ビーム光照射手段による複数列のビーム光の照射領域が被測定物の搬送方向と交差する方向の幅よりも狭いときには、集光光学系、ビーム光照射手段、光源、及び光検出手段を含む光学系を一組として上記被測定物の搬送方向と交差する方向に複数組並べるだけで、上述と同様の方法により被測定物全面の高さ測定をすることができる。 According to the height measuring method of the first aspect, the height of each part on the measured object can be measured only by conveying the measured object in one direction. Therefore, as in the prior art, the microscope or object to be measured is stepped in the two-dimensional plane of XY, and the object to be measured and the objective lens of the microscope are relatively moved in the optical axis direction of the objective lens for each predetermined region. Since it is not necessary to move, the height measurement of each part on the to-be-measured object of a large area can be performed in a short time. In this case, when the irradiation area of the plurality of rows of beam light by the beam light irradiation means is narrower than the width in the direction intersecting the conveyance direction of the object to be measured, the condensing optical system, the beam light irradiation means, the light source, and the light detection means It is possible to measure the height of the entire surface of the object to be measured by the same method as described above only by arranging a plurality of optical systems including the above in a direction intersecting the conveyance direction of the object to be measured.
また、請求項2に係る高さ測定装置によれば、被測定物を一方向に搬送するだけで被測定物上の各部の高さを測定することができる。したがって、従来技術におけるように、顕微鏡又は被測定物をXYの二次元平面内をステップ移動して所定の領域毎に被測定物と顕微鏡の対物レンズとを対物レンズの光軸方向に相対的に移動させる必要がないので、大面積の被測定物上の各部の高さ測定を短時間に行なうことができる。この場合、ビーム光照射手段による複数列のビーム光の照射領域が被測定物の搬送方向と交差する方向の幅よりも狭いときには、集光光学系、ビーム光照射手段、光源、及び光検出手段を含む光学系を一組として上記被測定物の搬送方向と交差する方向に複数組並べるだけで、上述と同様の方法により被測定物全面の高さ測定をすることができる。また、駆動機構は、被測定物を一方向に搬送する機構だけであるので、装置の構成が簡単となる。
Moreover, according to the height measuring apparatus which concerns on
さらに、請求項3に係る発明によれば、所定のマイクロミラーを選択して傾動させることができ、被測定物上の測定点の選択が容易になる。 Furthermore, according to the third aspect of the invention, a predetermined micromirror can be selected and tilted, and the measurement point on the object to be measured can be easily selected.
さらにまた、請求項4に係る発明によれば、ビーム光照射手段の被測定物上面に対する傾斜角度を変えることにより、被測定物の搬送方向と交差する各列の各ビーム光発生部からのビーム光の集光高さ位置を容易に調整することができる。これにより、高さ測定の分解能の調整を容易に行なうことができる。
Furthermore, according to the invention of
そして、請求項5に係る発明によれば、ビーム光照射手段の各ビーム光発生部と前記搬送手段の上面との間の距離が変わって、被測定物上における各ビーム光の照射位置は変化しない。したがって、各列のビーム光発生部と搬送手段上面との間の距離を変えて高さ測定の分解能を調整する場合にも、調整がより容易に行なえる。 According to the fifth aspect of the present invention, the distance between each beam light generating portion of the beam light irradiation means and the upper surface of the transport means changes, and the irradiation position of each beam light on the object to be measured changes. do not do. Therefore, even when the resolution of height measurement is adjusted by changing the distance between the light beam generating section in each row and the upper surface of the conveying means, the adjustment can be performed more easily.
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図1は本発明による高さ測定装置の実施形態を示す概要図である。この高さ測定装置は、複数のビーム光を発生して被測定物上に集光させ、その反射光の輝度から被測定物上の各部の高さを測定するもので、搬送手段1と、光源2と、デジタルマイクロミラーデバイス(以下「DMD」(米国テキサス・インスツルメンツ社の商標)と記載する)3と、集光光学系4と、光検出手段5と、制御手段6とを備えて構成されている。以下、被測定物がカラーフィルタ基板の場合について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of a height measuring apparatus according to the present invention. This height measuring device generates a plurality of light beams and condenses them on the object to be measured, and measures the height of each part on the object to be measured from the brightness of the reflected light. a
上記搬送手段1は、カラーフィルタ基板7を載置して矢印Aで示す方向に搬送するものであり、ステージ8を図示省略のモータ、ギヤ等を組み合わせた駆動手段により所定の速度で移動させることができるようになっている。また、搬送手段1には、図示省略の速度センサー、位置検出センサーが設けられており、後述の制御手段6に夫々ステージの移動速度情報、位置情報を出力するようになっている。
The conveying means 1 carries the
上記搬送手段1の上方には、光源2が配設されている。この光源2は、カラーフィルタ基板を照射するビーム光を発生させるための光を放射するものであり、例えばレーザ発振器である。なお、光源2は、波長の異なる複数のレーザ光源を組み合わせて構成し、ステージ8の上面に載置された被測定物の測定点の下地の色に応じてスイッチで切り換えて選択できるようにしてもよい。また、光源2から放射された光は、ビームエキスパンダ9でその径が広げられ、コリメータレンズ10で平行光とされて射出するようになっている。
A
光源2から放射される光の放射方向前方には、DMD3が配設されている。このDMD3は、光源2からの光を受けてビーム光を発生するビーム光発生部としての複数のマイクロミラー11をカラーフィルタ基板7の搬送方向(図1に示す矢印A方向)及び該搬送方向と交差する方向に沿ってマトリクス状に配列したものであり、ビーム光照射手段となるものである。そして、複数のマイクロミラー11のうち上記搬送方向に交差する各列のマイクロミラー11と搬送手段1のステージ8の上面との間の距離が列毎に異なるようにされている。
A
具体的には、DMD3は、図1に示すように搬送手段1のステージ8の上面からの距離が矢印Aで示す搬送方向の手前側の端部が先方側の端部よりも遠い位置となるように、搬送手段1のステージ8上面に対して搬送方向に所定の角度だけ傾斜させて配置されている。これにより、搬送方向に交差する各列のマイクロミラー11と搬送手段1のステージ8上面との間の光学距離が列毎に異なるようになる。
Specifically, in the
また、上記各マイクロミラー11は、図2に実線で示すように光源2からの光をカラーフィルタ基板7方向に反射するように個別に傾動するようになっている。以下、この状態をマイクロミラー11が「オン状態」という。一方、マイクロミラー11が「オフ状態」においては、マイクロミラー11は、同図に破線で示すように傾き、光源2からの光ビームをカラーフィルタ基板7方向とは異なる方向に反射することになる。なお、この反射光は図示省略の光吸収体により吸収されるようになっている。
Each of the
上記マイクロミラー11のサイズは、例えば16μm角程度に形成することが可能であり、該マイクロミラー11で横断面形状がそれと略同サイズのビーム光を発生することができる。また、このマイクロミラー11は、カラーフィルタ基板7上で反射されて戻る光に対してはピンホールとして作用する。
The
上記搬送手段1とDMD3との間には、集光光学系4が配設されている。この集光光学系4は、DMD3の各マイクロミラー11で発生された複数列のビーム光を搬送方向と交差する列毎にカラーフィルタ基板7の表面近傍の異なる高さ位置に集光させるものであり、テレセントリック光学系である。
A condensing
図3はDMD3からカラーフィルタ基板7に向けて照射された各ビーム光が集光光学系4により列毎に異なる高さ位置に集光される状態を示す説明図である。同図において、破断線よりも上側の部分は、光源2からの光がDMD3で集光光学系4側に反射され、及び集光光学系4方向からの光がDMD3で光検出手段5に向けて反射された状態を示している。また、破断線よりも下側の部分は、集光光学系4を射出した光がカラーフィルタ基板7の表面近傍に集光し、及びカラーフィルタ基板7で反射された光が集光光学系4側に戻る状態を示しており、破断線の上側の部分よりも大きい倍率で示されている。DMD3の各列のマイクロミラー11において、同図に示すように、例えばカラーフィルタ基板7の上面からの光学距離が近い順にマイクロミラー列11a,11b,11c,11dとすると、各マイクロミラー列11a〜11dで発生された各ビーム光は、各マイクロミラー列11a〜11dのカラーフィルタ基板7の表面からの光学距離に応じて列毎に異なる高さ位置に集光することになる。なお、図3においては、マイクロミラー列11aで発生されたビーム光がカラーフィルタ基板7のカラーフィルタ12上の平面13a内に集光し、以下マイクロミラー列11bによるビーム光は平面13b内に集光し、マイクロミラー列11cによるビーム光は平面13c内に集光し、マイクロミラー列11dによるビーム光は平面13d内に集光する場合を示している。そして、各平面の間隔zが高さ測定の分解能となる。また、同図において、符号14はブラックマトリクスを示し、符号15はカラーフィルタ基板7の表面に発生した突起部を示している。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a state in which each light beam irradiated from the
表1は、本実施形態に適用されたDMD3の一構成例を示している。このDMD3はサイズが13.6μmのマイクロミラー11を14μmの配列ピッチaで縦に768個、横に1024個マトリクス状に配置したものであり、カラーフィルタ基板7の上面に対する角度θが24度となるように搬送方向に傾けて設けられている。これにより、マイクロミラー11の傾斜ピッチbは12.79μmとなり、マイクロミラー11の高さ方向のZピッチcは5.69μmとなる。また、カラーフィルタ基板7側から見たマイクロミラー11の実効サイズは12.42μmとなる。なお、図3において、複数のマイクロミラー11のうちオン駆動されるものは、搬送方向については2ピッチ間隔で示しているが、カラーフィルタ基板7からの反射光にて隣接する反射光がDMD3面で干渉するのを防止するために、実際には、表1に示すように5個置きのピッチ間隔で駆動される。従って、搬送方向に隣接する駆動マイクロミラー11の間隔は63.95μmとなる。
Table 1 shows an example of the configuration of the
表2は、倍率が10倍の集光光学系4を使用したときの上記DMD3からの各ビーム光の集光状態を示している。これによると、カラーフィルタ基板7上に照射された各列のビーム光によるビームスポット列の間隔xが6.39μm、ビーム光が集光する平面の高さ方向の間隔zが0.28μm、ビーム光の集光点におけるビームスポットサイズwが1.24μm、Zスキャン幅(マイクロミラー11の集光高さの最高位置と最低位置との差)が58.31μmとなる。
Table 2 shows the condensing state of each light beam from the
上記光源2とDMD3との間にてDMD3から光源2に向かう光路がハーフミラー16により分岐された光路上には、光検出手段5が設けられている。この光検出手段5は、各列の各ビーム光により照射されたカラーフィルタ基板7上の各測定点からの反射光の輝度を検出するものであり、上記DMD3の各マイクロミラー11にそれぞれ対応して複数の受光素子(以下「画素」という)を備えた二次元撮像カメラであり、リレーレンズ17によってDMD3のミラー面の像が上記画素に結像されるようになっている。
A light detecting means 5 is provided on the optical path where the optical path from the
なお、カラーフィルタ基板7が大面積のものである場合には、上記集光光学系4、DMD3、光源2、及び光検出手段5を一組として、カラーフィルタ基板7の搬送方向と交差する方向に複数組並べて設けるとよい。
When the
上記搬送手段1と、DMD3と、光検出手段5とに結線して制御手段6が設けられている。この制御手段6は、光検出手段5により検出された複数の輝度のうちから、カラーフィルタ基板7が搬送されることにより同一の測定点が各列のビーム光により異なるタイミングで照射されて得られた複数の輝度を測定点毎に抽出し、該抽出された複数の輝度に基づいて各測定点における反射光のピーク輝度を演算し、これらのピーク輝度により各測定点の高さを求めるものであり、図4に示すように搬送手段駆動コントローラ18と、DMD駆動コントローラ19と、画像処理部20と、メモリ21と、演算部22と、制御部23とを備えている。
Control means 6 is provided in connection with the transport means 1,
上記搬送手段駆動コントローラ18は、搬送手段1のステージ8の移動方向及び移動速度を制御するものである。また、上記DMD駆動コントローラ19は、所定のマイクロミラー11を選択的に駆動するものである。さらに、上記画像処理部20は、上記DMD3の複数のマイクロミラー11のうちオン駆動される各マイクロミラー列11a〜11dのマイクロミラー11を介して光検出手段5により検出されるカラーフィルタ基板7上の複数の測定点からの反射光の輝度を所定のタイミングで処理し、各測定点に対応する輝度データを生成すると共に、該輝度データに基づいて各マイクロミラー列11a〜11dを介して取得される複数の二次元画像の画像データを生成するものである。また、上記メモリ21は、表1及び表2に記載された各ディメンションを予め記憶すると共に、画像処理部20により生成された輝度データ及び複数の二次元画像データ等を一時的に保存するものである。さらに、演算部22は、搬送手段1から入力したカラーフィルタ基板7の搬送速度とメモリ21から読み出したビームスポット列間隔x(図3参照)とに基づいて、上記複数の二次元画像の取得タイミングの時間間隔t(図6参照)を演算し、測定点毎に異なるタイミングで検出された複数の反射光の輝度に基づいて各測定点における反射光のピーク輝度を演算し、これらのピーク輝度により各測定点の高さを算出するものである。そして、上記制御部23は、画像処理部20の処理タイミングを制御し、光検出手段5により検出された複数の輝度のうちから、カラーフィルタ基板7が搬送されることにより同一の測定点が各列のビーム光により異なるタイミングで照射されて得られた複数の輝度を測定点毎に抽出すると共に、上記各構成要素が適切に駆動するように制御するものである。
The conveying means
次に、このように構成された高さ測定装置を使用して行う高さ測定方法について、図5のフローチャートを参照して説明する。
先ず、図示省略の入力手段を操作して初期設定がなされる。この初期設定は、例えば、カラーフィルタ基板7の搬送速度Vや、DMD3のマイクロミラー11の駆動パターンであってカラーフィルタ基板7の搬送方向及び搬送方向と交差する方向のマイクロミラー11の駆動間隔等であり、入力されたデータは制御手段6のメモリ21に記憶される。
Next, a height measuring method performed using the height measuring apparatus configured as described above will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, initial setting is performed by operating an input means (not shown). This initial setting is, for example, the conveyance speed V of the
ステップS1においては、図示省略の起動スイッチの投入により制御手段6の搬送手段駆動コントローラ18によって制御されて搬送手段1のステージ8が移動を開始し、ステージ8上に載置されたカラーフィルタ基板7が図1の矢印A方向に設定速度Vで搬送される。このとき、同時に、DMD3のマイクロミラー11が上記入力された駆動パターンに従ってオン駆動される。
In step S1, the
ステップS2においては、光源2からの光ビームを受けてDMD3によりマトリクス状に並んだ複数のビーム光が発生される。そして、この複数のビーム光は、図3に示すように、集光光学系4によりカラーフィルタ基板7上に照射され、上記搬送方向と交差する列毎に高さの異なる平面13a〜13d内に集光される。
In step S2, a plurality of light beams arranged in a matrix are generated by the
ステップS3においては、各ビーム光がカラーフィルタ基板7上に照射された各測定点からの反射光が対応するマイクロミラー11を介して光検出手段5に入射し、各マイクロミラー11に対応する光検出手段5の各画素により上記各反射光の輝度が検出される。そして、この輝度は、画像処理部20において所定のタイミングでA/D変換され、カラーフィルタ基板7上の各測定点の輝度データに変換される。
In step S <b> 3, the reflected light from each measurement point irradiated with each beam light on the
この場合、カラーフィルタ基板7が図1において矢印A方向に速度Vで搬送されているので、搬送方向と交差する各マイクロミラー列11a〜11dを介して夫々取得される例えば図6(a)に示すカラーフィルタ基板7の表面画像は、図6(b)〜(e)に示すように二次元画像である。具体的には、図6(b)の二次元画像の取得は、マイクロミラー列11aにより時刻t1から開始される。また、同図(c)の二次元画像の取得は、マイクロミラー列11bにより時刻t2から開始される。さらに、同図(d)の二次元画像の取得は、マイクロミラー列11cにより時刻t3から開始される。そして、同図(e)の二次元画像の取得は、マイクロミラー列11dにより時刻t4から開始される。また、図3に示すようにビームスポット列間隔がxであるので、カラーフィルタ基板7の搬送速度をVとすると、上記各二次元画像は、夫々t=x/Vの時間間隔で取得されることになる。
In this case, since the
従って、ステップS4においては、各マイクロミラー列11a〜11dを介して取得された輝度データに基づいて、画像処理部20で上記複数の二次元画像(図6においては、四枚の二次元画像)の画像データが生成される。
Therefore, in step S4, based on the luminance data acquired via the
ここで、マイクロミラー列11aにより発生されたビーム光は、図3に示すように、カラーフィルタ基板7上の平面13aに集光するため、図6(b)に示すようにカラーフィルタ基板7上の平面13aで反射され、マイクロミラー列11aを介して検出される反射光の輝度は高くなる。一方、カラーフィルタ基板7上の突起部15においては、上記ビーム光のスポットサイズは広がるため、突起部15で反射されマイクロミラー列11aを介して検出される反射光の輝度は低くなる。特に、突起部15における反射光の輝度は、その反射位置が高くなるほど低くなる。例えば、輝度を高輝度から低輝度まで“4”,“3”,“2”,“1”の4段階に分類して表示すると、図6(b)の二次元画像において輝度は、突起部15の周辺にてカラーフィルタ基板7上の平面13aが“4”と最も高く、突起部15の裾野付近が“3”でやや高く、突起部15の中程が“2”でやや低く、突起部15の頂部が“1”で最も低くなる。
Here, the light beam generated by the
また、マイクロミラー列11bにより発生されたビーム光は、図3に示すように、カラーフィルタ基板7上の平面13aよりもzだけ高い平面13b内に集光する。したがって、図6(c)に示すように、平面13bと略同等の高さ位置で反射され、マイクロミラー列11bを介して取得される反射光の輝度は高くなるが、それ以外の高さ位置で反射されマイクロミラー列11bを介して取得される反射光の輝度は低くなる。特に、高さ方向の平面13bからのずれ量が大きいほど反射光の輝度の低下が大きくなる。例えば、輝度を上記4段階で表示すると、図6(c)の二次元画像において輝度は、突起部15の周辺にてカラーフィルタ基板7上の平面13aが“3”、突起部15の裾野付近が“4”、突起部15の中程が“3”、突起部15の頂部が“2”となる。
Further, as shown in FIG. 3, the light beam generated by the
さらに、マイクロミラー列11cにより発生されたビーム光は、図3に示すように、カラーフィルタ基板7上の平面13aよりも2zだけ高い平面13c内に集光する。したがって、図6(d)に示すように、平面13cと略同等の高さ位置で反射され、マイクロミラー列11cを介して取得される反射光の輝度は高くなるが、それ以外の高さ位置で反射されマイクロミラー列11cを介して取得される反射光の輝度は低くなる。特に、高さ方向の平面13cからのずれ量が大きいほど反射光の輝度の低下が大きくなる。例えば、上述と同様に、輝度を上記4段階で表示すると、図6(d)の二次元画像において輝度は、突起部15の周辺にてカラーフィルタ基板7上の平面13aが“2”、突起部15の裾野付近が“3”、突起部15の中程が“4”、突起部15の頂部が“3”となる。
Furthermore, as shown in FIG. 3, the light beam generated by the
そして、マイクロミラー列11dにより発生されたビーム光は、図3に示すように、カラーフィルタ基板7の表面13aよりも3zだけ高い平面13d内に集光する。したがって、図6(e)に示すように、平面13dと略同等の高さ位置で反射され、マイクロミラー列11dを介して取得される反射光の輝度は高くなるが、それ以外の高さ位置で反射されマイクロミラー列11dを介して取得される反射光の輝度は低くなる。特に、高さ方向の平面13dからのずれ量が大きいほど反射光の輝度の低下が大きくなる。例えば、上述と同様に、輝度を上記4段階で表示すると、図6(e)の二次元画像において輝度は、突起部15の周辺にてカラーフィルタ基板7上の平面13aが“1”、突起部15の裾野付近が“2”、突起部15の中程が“3”、突起部15の頂部が“4”となる。
Then, as shown in FIG. 3, the beam light generated by the
このように、各マイクロミラー列11a〜11dを介して撮像され、図6(b)〜(e)に示す輝度情報及び高さ情報を含む二次元画像の画像データは、それぞれメモリ21に保存される。
As described above, the image data of the two-dimensional images captured through the
ステップS5においては、メモリ21から制御部23に上記撮像された図6(b)〜(e)の例えば四枚の二次元画像の画像データが読み出される。そして、上記四枚の二次元画像は、制御部23で図7(a)に示すようにXYZ座標軸を合わせて重ね合わされ、カラーフィルタ基板7上の複数の測定点毎に異なるタイミングで取得された複数の輝度データが抽出される。例えば、図7(a)に示すように、四枚の二次元画像において同一の測定点Pに対応する輝度データI1,I2,I3,I4が抽出される。
In step S5, the image data of, for example, four two-dimensional images shown in FIGS. 6B to 6E are read from the
ステップS6においては、演算部22で上記四枚の二次元画像の高さ情報及び上記抽出された複数の輝度データI1〜I4に基づいて、例えば図8に示すように、公知の手法により補完処理して測定点毎にピーク輝度IPが演算される。
In step S6, based on the height information of the four two-dimensional images and the extracted plurality of luminance data I 1 to I 4 in the
ステップS7においては、演算部22で測定点毎に上記演算されたピーク輝度IPを示す高さzPが算出される。そして、それら高さデータは、各測定点のXY座標データと共にメモリ21に保存される。
In step S7, the height z P indicating the calculated peak intensity I P at each measurement point in the calculating
ステップS8においては、メモリ21から各測定点の高さデータ及びXY座標データを読出し、例えば、図7(b)に示すように図示省略の表示部に三次元表示する。
In step S8, the height data and XY coordinate data of each measurement point are read from the
なお、上記実施形態においては、被測定物がカラーフィルタ基板7の場合について説明したが、本発明はこれに限られず、如何なるものであってもよい。
In the above embodiment, the case where the object to be measured is the
また、上記実施形態においては、DMD3を搬送手段1の上面に対して搬送方向に所定の角度だけ傾斜させて配置した場合について説明したが、本発明はこれに限られず、ライン状に並んだマイクロミラー列を階段上に配置してもよい。
In the above embodiment, the case where the
そして、以上の説明においては、ビーム光発生部がマイクロミラー11である場合について述べたが、本発明はこれに限られず、ピンホールであってもよく、又は、液晶表示素子の画素や非線形光学結晶からなる光スイッチであってもよい。
In the above description, the case where the light beam generation unit is the
1…搬送手段
2…光源
3…DMD(ビーム光照射手段)
4…集光光学系
5…光検出手段
6…制御手段
7…カラーフィルタ基板(被測定物)
11…マイクロミラー(ビーム光発生部)
11a〜11d…マイクロミラー列
DESCRIPTION OF
4 ... Condensing optical system 5 ... Light detection means 6 ... Control means 7 ... Color filter substrate (object to be measured)
11 ... Micromirror (beam light generator)
11a to 11d: micro mirror array
Claims (5)
光源からの光を受けてビーム光を発生する複数のビーム光発生部を前記被測定物の搬送方向及び該搬送方向と交差する方向に沿ってマトリクス状に配列し、前記搬送方向と交差する各列のビーム光発生部と前記搬送手段の上面との間の光学距離が列毎に異なるようにされたビーム光照射手段により前記搬送方向と交差する複数列のビーム光を生成して前記被測定物に向けて照射し、
前記搬送手段の上面に対して光軸を直交させて設けられた集光光学系により、前記複数のビーム光のうち前記搬送方向に交差する各列のビーム光を列毎に前記被測定物の表面近傍の異なる高さ位置に集光させ、
前記各列の各ビーム光により照射された前記被測定物上の各測定点からの反射光の輝度を光検出手段で検出し、
前記光検出手段で検出された複数の輝度のうちから、前記被測定物が搬送されることにより同一の測定点が前記各列のビーム光により異なるタイミングで照射されて得られた複数の輝度を測定点毎に抽出し、
前記抽出された複数の輝度に基づいて各測定点における反射光のピーク輝度を演算し、
前記各ピーク輝度により各測定点の高さを求める、
ことを特徴とする高さ測定方法。 Transport the object to be measured in a certain direction by the transport means,
A plurality of beam light generators that receive light from a light source and generate beam light are arranged in a matrix along the transport direction of the object to be measured and the direction intersecting the transport direction, and each intersecting the transport direction A plurality of rows of light beams intersecting the transport direction are generated by the light beam irradiation means in which the optical distance between the light beam generators of the rows and the upper surface of the transport means is different for each row , and the measurement target Irradiate the object,
By means of a condensing optical system provided with the optical axis orthogonal to the upper surface of the conveying means, the beam light of each column that intersects the conveying direction among the plurality of beam light is Condensing at different heights near the surface,
The light detection means detects the brightness of the reflected light from each measurement point on the measurement object irradiated by each beam light in each row,
Among the plurality of luminances detected by the light detection means, a plurality of luminances obtained by irradiating the same object to be measured at different timings with the beam light of each row by conveying the object to be measured. Extract every measurement point,
Calculate the peak luminance of the reflected light at each measurement point based on the plurality of extracted luminance,
Obtain the height of each measurement point by each peak luminance,
A height measuring method characterized by the above.
前記搬送手段の上方に配設され、光源からの光を受けてビーム光を発生する複数のビーム光発生部を前記被測定物の搬送方向及び該搬送方向と交差する方向に沿ってマトリクス状に配列し、前記複数のビーム光発生部のうち前記搬送方向に交差する各列のビーム光発生部と前記搬送手段の上面との間の光学距離が列毎に異なるようにされ、前記搬送方向と交差する複数列のビーム光を生成して前記被測定物に向けて照射するビーム光照射手段と、
前記搬送手段と前記ビーム光照射手段との間に、前記搬送手段の上面に対して光軸を直交させて配設され、前記複数のビーム光発生部で発生された各ビーム光を列毎に前記被測定物の表面近傍の異なる高さ位置に集光させる集光光学系と、
前記ビーム光照射手段の各ビーム光発生部に対応して複数の受光素子を具備し、前記各列の各ビーム光により照射された前記被測定物上の各測定点からの反射光の輝度を前記受光素子により検出する光検出手段と、
前記光検出手段で検出された複数の輝度のうちから、前記被測定物が搬送されることにより同一の測定点が前記各列のビーム光により異なるタイミングで照射されて得られた複数の輝度を測定点毎に抽出し、該抽出された複数の輝度に基づいて各測定点における反射光のピーク輝度を演算し、該各ピーク輝度により各測定点の高さを求める制御手段と、
を備えたことを特徴とする高さ測定装置。 Conveying means for placing the object to be measured and conveying it in a certain direction;
A plurality of beam light generators that are disposed above the transport means and generate light beams upon receiving light from a light source are arranged in a matrix along the transport direction of the object to be measured and the direction intersecting the transport direction. An optical distance between each of the plurality of beam light generation units intersecting the conveyance direction among the plurality of beam light generation units and the upper surface of the conveyance unit is different for each column , and the conveyance direction Beam light irradiating means for generating a plurality of intersecting beams and irradiating the object to be measured ;
Between the transport means and the beam light irradiation means, an optical axis is arranged orthogonal to the upper surface of the transport means, and each light beam generated by the plurality of light beam generation units is arranged for each column. A condensing optical system for condensing at different height positions near the surface of the object to be measured;
A plurality of light receiving elements are provided corresponding to each light beam generating portion of the light beam irradiation means, and the brightness of reflected light from each measurement point on the object to be measured irradiated by each light beam in each column is determined. Light detecting means for detecting by the light receiving element;
Among the plurality of luminances detected by the light detection means, a plurality of luminances obtained by irradiating the same object to be measured at different timings with the beam light of each row by conveying the object to be measured. Control means for extracting for each measurement point, calculating the peak luminance of the reflected light at each measurement point based on the extracted plurality of luminances, and obtaining the height of each measurement point by the respective peak luminances;
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