JP5359778B2 - オートフォーカス制御装置およびその制御を用いた計測処理装置、ならびにオートフォーカス制御方法 - Google Patents
オートフォーカス制御装置およびその制御を用いた計測処理装置、ならびにオートフォーカス制御方法 Download PDFInfo
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Description
この種の光学処理装置として、たとえば、2次元撮像素子を備えたカメラにより撮像を行って、生成された画像を用いて計測や検査を行う装置や、レーザビームの照射装置を光学系として、対象物に切削やマーキングなどの処理を施す装置をあげることができる。
この実施例の検査装置は、液晶ディスプレイ用のガラス基板を検査対象として、その基板に設けられた配線パターンの線幅や各層の配線パターンの重ね合わせ精度などを検査するためのもので、検査対象のワークW(ガラス基板)の画像を生成するための撮像処理部8、制御装置5、モニタ6、キーボード7などにより構成される。
この実施例のカメラ1には、2次元CCD10が組み込まれるほか、対物レンズ11、ハーフミラー12、全反射ミラー13、照明用光源14、透光部材15、ビームスプリッタ16、プリズム17、ラインセンサ18などが設けられる。
制御装置5には、図2に示したAFコントローラ51のほか、主制御部50、ステージコントローラ52、画像処理用コントローラ53などが含まれる。これらは、それぞれ独立のコンピュータにより構成されるが、これに限らず、1つのコンピュータにより全ての制御を実行させることも可能である。
なお、この実施例でいうオートフォーカス処理には、追従可能状態下での調整処理のほか、サーチ動作が含まれる。
この実施例では、毎回のステージ移動に先立ち、X軸ステージ部33およびY軸ステージ部43のうち、より長く移動する方のステージ部の移動距離に基づき、移動時に到達する最高速度V(以下、「到達速度V」という。)を求める。そして、この到達速度Vを双方のステージ部33,43に適用すると共に、Vの値に応じて、図4に示す2通りの制御のいずれかを実行する。
この実施例では、各検査対象部位に対し三角パターン制御を行う場合を想定して、到達速度Vの値を算出する。ここで、ステージ部の移動距離は毎時の速度を積分することにより求められる点に着目すると、三角パターン制御における到達速度V、ステージ部の移動距離S、ステージ部の移動時間Tの間には、下記(A)式の関係が成立する。
V=2S/T ・・・(A)
また、図4(2)に示すように、ステージ部に対して三角パターン制御が実施される場合にも、加速期間中はオートフォーカス処理を完全に停止し、減速期間に入った後も速度がVFに達するまでオートフォーカス処理を停止し、その後にオートフォーカス処理を開始する。
このグラフでは、各ステージ部33,43の移動をワークWに対するカメラ1の相対的な移動に置き換えて、水平方向におけるカメラ1の移動速度と、移動中のカメラ1に対するワークWの表面の単位時間あたりの変位の大きさ(以下、「ワーク変位量」という。)との関係を示す。この関係は、ワークWに設定されている公差に基づき導出することができる。
何らかの原因でロスト状態が生じた場合には、AFコントローラ51は主制御部50からの問い合わせに対してオートフォーカスに失敗したという応答を行う。この応答を受けた場合(ステップA8が「NO」)には、主制御部50は、AFコントローラ51にオートフォーカス処理の再実行を指示する(ステップA11)。AFコントローラ51はこの指示に応じてオートフォーカス処理を実行し、合焦状態になったときにその旨を主制御部50に連絡する。この連絡により、ステップA8が「YES」となり、以下、ステップA9およびステップA10が実行される。
つぎに、移動距離が長い方のステージ部を対象として、このステージ部が移動を開始してからオートフォーカス処理を開始できる状態になるまでにかかる時間TDを算出する(ステップB2)。この時間TDは、図4に示したオートフォーカス停止期間の長さに相当するもので、以下、この時間TDを「AF待機時間TD」という。
以下、この図9を参照して、図8のステップB2におけるAF待機時間TDの算出処理について説明する。なお、以下では、加速時間および減速時間の加速度がそれぞれ一定であるものとし、加速期間における加速度(正の値)をa1とし、減速期間における加速度(負の値)の絶対値をa2とする。
TE=VF/a2 ・・・(a)
TD=T−TE ・・・(b) となる。
t1=V/a1 ・・・(c)
t2=V/a2 ・・・(d)
上記の実施例では、液晶ディスプレイ用のガラス基板を対象とした検査装置におけるオートフォーカス制御を例に説明したが、これに限らず、ウェハや部品実装基板の外観検査や、X線透視撮影による検査装置にも、同様の制御を適用することができる。
2 テーブル部
5 制御装置
10 2次元CCD
11 対物レンズ
12 ハーフミラー
13 全反射ミラー
14 照明用光源
15 透光部材
16 ビームスプリッタ
17 プリズム
18 ラインセンサ
19 AF駆動部
32,42 リニアスケール
33 X軸ステージ部
34 Y軸ステージ部
50 主制御部
51 AFコントローラ
52 ステージコントローラ
53 画像処理用コントローラ
W ワーク
S ステージ部の移動距離
T ステージ部の移動時間
V 到達速度
VF 追従可能速度
TD AF待機時間
cv オートフォーカス実行速度
Claims (6)
- 対象物を支持する支持部と、前記対象物に光学的処理を施すための光学系とが上下に対向する状態で配備され、前記支持部に対し光学系を水平方向に沿って相対的に移動させるためのステージ部と、前記光学系の焦点の位置を調整するためのオートフォーカス機構とを備え、前記ステージ部により対象物のあらかじめ定めた複数の処理対象部位に光学系を順に位置合わせして、位置合わせされた処理対象部位に対して前記光学系による処理を実行する光学処理装置に設けられ、前記ステージ部の移動に伴う前記対象物と前記光学系の焦点との距離の変化に応じて前記オートフォーカス機構の動作を制御する装置であって、
前記オートフォーカス機構による調整処理をステージ部の移動に追従させることが可能な当該ステージ部の移動速度が登録された登録手段と、
前記対象物の処理対象部位に光学系を位置合わせするために前記ステージ部を前記登録手段に登録された速度を超える所定速度まで加速させる場合には、ステージ部が加速している間およびその後の前記登録手段に登録された速度を上回る速度で移動している間はオートフォーカス機構を動かさないようにし、ステージ部の移動が減速に転じてその移動速度が前記登録手段に登録された速度に達したことに応じて前記オートフォーカス機構を作動させる制御手段とを、具備する、
ことを特徴とするオートフォーカス制御装置。 - 請求項1に記載されたオートフォーカス制御装置において、
前記ステージ部の移動に応じてその移動速度を計測する計測手段をさらに具備し、
前記制御手段は、前記計測手段による計測結果に基づき、前記ステージ部の移動速度が前記登録手段に登録された速度より速い状態から前記登録された速度以下の状態に変化したことを検出し、その検出に応じて前記オートフォーカス機構を作動させる、オートフォーカス制御装置。 - 請求項1に記載されたオートフォーカス制御装置において、
前記複数の処理対象部位毎に、その処理対象部位に前記光学系を位置合わせするのに必要なステージ部の移動量と前記ステージ部の移動能力とに基づき、前記ステージ部が移動を開始してから減速状態かつ前記登録手段に登録された速度で移動する状態になるまでの所要時間を算出する算出手段を、さらに具備し、
前記制御手段は、前記ステージ部が対象物の処理対象部位に光学系を位置合わせするために移動を開始したことに応じて計時処理を開始し、位置合わせ対象の処理対象部位につき前記算出手段により算出された所要時間が経過したことに応じて前記オートフォーカス機構を作動させる、オートフォーカス制御装置。 - 請求項1〜3のいずれかに記載されたオートフォーカス制御装置において、
前記対象物の表面に生じ得る変位の大きさを入力する入力手段と、
前記入力手段により入力した変位の大きさと、前記オートフォーカス機構の調整能力より割り出される前記光学系の焦点の移動速度とに基づき、前記オートフォーカス機構による調整処理をステージ部の移動に追従させることが可能な当該ステージ部の移動速度を特定し、特定した速度を前記登録手段に登録する登録処理手段とを、さらに具備する、オートフォーカス制御装置。 - 対象物を支持する支持部と、前記対象物を撮像するための撮像部とが上下に対向する状態で配備され、前記支持部に対し撮像部を水平方向に沿って相対的に移動させるためのステージ部と、前記撮像部の焦点の位置を調整するためのオートフォーカス機構とを備え、前記ステージ部により対象物のあらかじめ定めた複数の処理対象部位に撮像部を順に位置合わせして、位置合わせされた処理対象部位を撮像し、この撮像により生成された画像を用いて前記処理対象部位に対する計測処理を実行する計測処理装置であって、
前記オートフォーカス機構による調整処理をステージ部の移動に追従させることが可能な当該ステージ部の移動速度が登録された登録手段と、
前記対象物の処理対象部位に撮像部を位置合わせするために前記ステージ部を前記登録手段に登録された速度を超える所定速度まで加速させる場合には、ステージ部が加速している間およびその後の前記登録手段に登録された速度を上回る速度で移動している間はオートフォーカス機構を動かさないようにし、ステージ部の移動が減速に転じてその移動速度が前記登録手段に登録された速度に達したことに応じて前記オートフォーカス機構を作動させる制御手段とを、さらに具備することを特徴とする計測処理装置。 - 対象物を支持する支持部と、前記対象物に光学的処理を施すための光学系とが上下に対向する状態で配備され、前記支持部に対し光学系を水平方向に沿って相対的に移動させるためのステージ部と、前記光学系の焦点の位置を自動調整するためのオートフォーカス機構とを備え、前記ステージ部により対象物のあらかじめ定めた複数の処理対象部位に光学系を順に位置合わせして、位置合わせされた処理対象部位に対して前記光学系による処理を実行する光学処理装置において、前記ステージ部の移動に伴う前記対象物と前記光学系の焦点との距離の変化に応じて前記オートフォーカス機構の動作を制御する方法であって、
前記対象物の表面に生じ得る変位の大きさと、前記オートフォーカス機構の調整能力より割り出される前記光学系の焦点の移動速度とに基づき、前記オートフォーカス機構による調整処理をステージ部の移動に追従させることが可能な当該ステージ部の移動速度を特定する処理を、あらかじめ実行し、
前記対象物の処理対象部位に光学系を位置合わせするために前記ステージ部を前記特定された速度を超える所定速度まで加速させる場合には、ステージ部が加速している間およびその後の前記特定された速度を上回る速度で移動している間はオートフォーカス機構を動かさないようにし、ステージ部の移動が減速に転じてその移動速度が前記特定された速度に達したことに応じて前記オートフォーカス機構を作動させる、
ことを特徴とするオートフォーカス制御方法。
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JP2009244562A JP5359778B2 (ja) | 2009-10-23 | 2009-10-23 | オートフォーカス制御装置およびその制御を用いた計測処理装置、ならびにオートフォーカス制御方法 |
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