JP5910231B2 - Pattern dimension measuring apparatus and pattern dimension measuring method - Google Patents
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Description
本発明はパターンの寸法を測定するためのパターン寸法測定装置、およびパターン寸法測定方法に関する。 The present invention relates to a pattern dimension measuring apparatus and a pattern dimension measuring method for measuring a dimension of a pattern.
品質管理等のため、半導体製作用のガラスマスクなど平面状試料の微細なパターンの寸法を測定することがある。このような測定を行うための測定装置としては、移動ステージを用いて試料とカメラ等の光学系とを相対的に移動させつつ、寸法測定を行うものが知られている(特許文献1等)。
For quality control and the like, the size of a fine pattern of a planar sample such as a glass mask for semiconductor manufacturing may be measured. As a measurement apparatus for performing such a measurement, an apparatus that performs dimension measurement while relatively moving a sample and an optical system such as a camera using a moving stage is known (
しかし、光学系と移動ステージを用いた従来の測定装置では、測定ポイントごとに移動ステージを一時停止させ測定を行う場合が多く、縞模様などの繰り返しパターンのように、多数の測定ポイントを測定するには時間がかかるといった問題があった。微小な長さを測定する必要がある対象物では、温度や湿度の影響を防ぐ目的から測定時間が規定されているものもあるので、測定時間はできるだけ短くすることが望ましい。 However, in the conventional measuring apparatus using an optical system and a moving stage, measurement is often performed by temporarily stopping the moving stage for each measurement point, and a large number of measurement points are measured like a repetitive pattern such as a striped pattern. Had the problem of taking time. Some objects that require measurement of a minute length have a measurement time defined for the purpose of preventing the influence of temperature and humidity. Therefore, it is desirable to make the measurement time as short as possible.
また、特許文献1の測定装置では、測定のために移動ステージの移動距離を計測するが、このような場合には、移動距離を計測する機器の精度に測定結果が依存する問題もあった。
In the measuring apparatus of
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、短時間で精度良くパターン寸法の測定を行うことが可能なパターン寸法測定装置等を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a pattern dimension measuring apparatus and the like that can accurately measure a pattern dimension in a short time.
前述した目的を達するための第1の発明は、対象物が有するパターンの寸法の測定を行うパターン寸法測定装置であって、測定テーブルと、前記測定テーブルに対し相対的に移動可能な撮像装置と、情報処理装置と、前記撮像装置の移動方向に沿った所定間隔の目盛を有する校正パターンと、を備え、前記撮像装置は、前記測定テーブルに対して相対的に移動しながら、前記測定テーブルに配置された前記対象物を前記校正パターンと共に撮像し、前記情報処理装置は、前記撮像装置で前記対象物および前記校正パターンを撮像した画像から、前記校正パターンの目盛に基づいて前記対象物のパターンの寸法を測定し、前記対象物は、配向方向が異なる2つの領域からなるパターンを有する位相差フィルムであり、前記撮像装置に、一方の領域の配向方向に対応する偏光フィルタが設けられることを特徴とするパターン寸法測定装置である。 A first invention for achieving the above-described object is a pattern dimension measuring device for measuring a dimension of a pattern of an object, a measurement table, and an imaging device movable relative to the measurement table. An information processing device and a calibration pattern having a scale at a predetermined interval along the moving direction of the imaging device, and the imaging device moves relative to the measurement table while moving relative to the measurement table. The arranged object is imaged together with the calibration pattern, and the information processing apparatus is configured to capture the object pattern and the calibration pattern from the image captured by the imaging apparatus based on the calibration pattern scale. the dimensions were measured, the object is a retardation film having a pattern orientation consists of two different areas, on the imaging device, one Ryo Polarizing filters corresponding to the orientation direction of a pattern dimension measuring apparatus according to claim Rukoto provided.
本発明では、撮像装置を停止することなく移動させながら、測定テーブルに配置した対象物と校正パターンの撮像を行い、この画像を用いて、校正パターンの目盛に基づき対象物のパターンの寸法を測定する。
従って、例えば帯状の対象物上の縞模様などのパターンであっても、迅速に寸法測定を行うことができる。また、本発明では撮像装置を移動させながら対象物を撮像するので、撮像装置の移動速度のムラがある場合、画像上で対象物のパターンの寸法が伸縮する。しかし、この際校正パターンの目盛も同様に伸縮するので、間隔が既知である目盛に基づいて、パターンの正確な寸法を測定できる。このように、対象物を校正パターンと同時に撮像するだけで高精度の寸法測定が行えるので、撮像装置や対象物の高精度の位置決めが必要なく、装置も簡易に構成できる。
In the present invention, the object and the calibration pattern arranged on the measurement table are imaged while moving the imaging device without stopping, and the dimensions of the object pattern are measured based on the scale of the calibration pattern using this image. To do.
Therefore, for example, even a pattern such as a striped pattern on a belt-like object can be quickly measured. Further, in the present invention, the object is imaged while moving the image pickup apparatus, and therefore, when the moving speed of the image pickup apparatus is uneven, the dimension of the pattern of the object expands and contracts on the image. However, since the scale of the calibration pattern similarly expands and contracts at this time, the exact dimension of the pattern can be measured based on the scale having a known interval. In this way, high-accuracy dimension measurement can be performed simply by imaging the object simultaneously with the calibration pattern, so that high-accuracy positioning of the imaging device and the object is not necessary, and the apparatus can be easily configured.
また、前記対象物に照明光を照射する照明装置を更に備え、前記照明装置は、前記撮像装置と同期して、前記測定テーブルに対し前記撮像装置と同方向に相対的に移動することが望ましい。
これにより対象物の撮像を好適に行うことができる。さらに、照明装置が撮像装置と同期して同方向に移動するので、照明光のムラが画像に影響することがない。
In addition, it is preferable to further include an illumination device that irradiates the object with illumination light, and the illumination device is moved relative to the measurement table in the same direction as the imaging device in synchronization with the imaging device. .
Thereby, imaging of a target object can be performed suitably. Furthermore, since the illumination device moves in the same direction in synchronization with the imaging device, unevenness of illumination light does not affect the image.
また、前記対象物は、配向方向が異なる2つの領域からなるパターンを有する位相差フィルムであり、前記撮像装置に、一方の領域の配向方向に対応する偏光フィルタを設け、前記偏光フィルタを介して撮像する。これにより、2つの領域が画像上の高輝度部分と低輝度部分として現れるので、パターンの寸法測定が好適に行える。 Further, the object is a retardation film having a pattern composed of two regions having different orientation directions, and a polarizing filter corresponding to the orientation direction of one region is provided in the imaging device, Take an image. As a result, the two regions appear as a high-luminance portion and a low-luminance portion on the image, so that the pattern dimension can be suitably measured.
第2の発明は、対象物が有するパターンの寸法の測定を行うパターン寸法測定方法であって、撮像装置を測定テーブルに対して相対的に移動させながら、前記測定テーブルに配置された対象物を、前記撮像装置の移動方向に沿った所定間隔の目盛を有する校正パターンと共に撮像し、情報処理装置により、前記撮像装置で前記対象物および前記校正パターンを撮像した画像から、前記校正パターンの目盛に基づいて前記対象物のパターンの寸法を測定し、前記対象物は、配向方向が異なる2つの領域からなるパターンを有する位相差フィルムであり、前記撮像装置に、一方の領域の配向方向に対応する偏光フィルタが設けられることを特徴とするパターン寸法測定方法である。 A second invention is a pattern dimension measuring method for measuring a dimension of a pattern of an object, wherein the object placed on the measurement table is moved while moving the imaging device relative to the measurement table. The calibration pattern is scaled from the image captured with the calibration pattern having a scale of a predetermined interval along the moving direction of the imaging device, and the information processing device images the object and the calibration pattern with the imaging device. Based on this, the dimension of the pattern of the object is measured, and the object is a retardation film having a pattern composed of two regions having different orientation directions, and corresponds to the orientation direction of one region in the imaging device. A pattern dimension measuring method , wherein a polarizing filter is provided .
前記対象物を撮像する際、前記対象物に照明光を照射する照明装置が、前記撮像装置と同期して、前記測定テーブルに対し前記撮像装置と同方向に相対的に移動することが望ましい。 When imaging the object, it is desirable that an illuminating device that irradiates the object with illumination light moves relative to the measurement table in the same direction as the imaging device in synchronization with the imaging device .
本発明により、短時間で精度良くパターン寸法の測定を行うことが可能なパターン寸法測定装置等を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a pattern dimension measuring apparatus and the like that can accurately measure a pattern dimension in a short time.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(パターン寸法測定装置1の構成)
まず、図1を参照して、本実施形態のパターン寸法測定装置1について説明する。図に示すように、パターン寸法測定装置1は、測定テーブル11、搬送ステージ12、ラインカメラ13、照明装置14、情報処理装置15等により構成される。
(Configuration of pattern dimension measuring apparatus 1)
First, a pattern
測定テーブル11は、測定対象を配置する矩形状のテーブルである。測定テーブル11の中央部には、テーブル長辺方向に沿って開口部11aが設けられており、この開口部11aに透明のガラス11bが嵌め込まれる。ガラス11bとしては、石英ガラス等、熱膨張による長さの変化がないものが用いられる。なお、本実施形態では、テーブル長辺方向が後述するラインカメラ13の移動方向である。
The measurement table 11 is a rectangular table on which measurement objects are arranged. An opening 11a is provided at the center of the measurement table 11 along the long side direction of the table, and a
図2に示すように、ガラス11bの一方の側部には校正パターン111が設けられている。校正パターン111は、テーブル長辺方向に沿った既知の所定間隔Lを有する目盛である。
As shown in FIG. 2, a
また、測定テーブル11には搬送ステージ12が設けられる。搬送ステージ12は、測定テーブル11のテーブル長辺方向の両端部に設けた門型の支持部12a、12aの間で、ラインカメラ13の移動部12bを架け渡したものである。
The measurement table 11 is provided with a
ラインカメラ13は、対象物および校正パターン111の撮像を行う撮像装置であり、モーター等の駆動手段により、移動部12bに沿ってテーブル長辺方向に移動可能である。ラインカメラ13の受光部には偏光フィルタ13aが取り付けられている。この偏光フィルタ13aは、対象物となる後述のFPR(Film
Patterned Retarder)フィルムの一方の領域の配向方向と同じ方向を配向方向としたものである。なお、ラインカメラ13に代えてその他の撮像装置を用いることも可能である。
The
Patterned Retarder) The orientation direction is the same direction as the orientation direction of one region of the film. It should be noted that other imaging devices can be used instead of the
照明装置14は、測定テーブル11の下方に設けられ、開口部11aに向けて上方に照明光を照射する。照明装置14は、テーブル長辺方向に設けた移動部16に沿って、モーター等の駆動手段により移動可能になっている。パターン寸法の測定時には、照明装置14がラインカメラ13と同期して同じ方向に移動する。
The
情報処理装置15は、ラインカメラ13や照明装置14の移動を制御して測定のコントロールを行うとともに、ラインカメラ13により撮像した対象物および校正パターン111の画像を取得し、これを用いて対象物のパターンの寸法を測定する。情報処理装置15は、制御部、記憶部、通信部、表示部等で構成される一般的なコンピュータで実現できる。
The information processing device 15 controls the measurement by controlling the movement of the
本実施形態において、測定の対象物は3D表示装置などに用いられるFPRフィルムである。図3に示すように、FPRフィルム21は、互いに直交する配向方向(図の矢印で示す)を有する2つの領域21a、21bが、フィルム長手方向に交互に繰り返すパターンを有する帯状の位相差フィルムである。
In the present embodiment, the measurement object is an FPR film used for a 3D display device or the like. As shown in FIG. 3, the FPR
(パターン寸法測定装置1による測定)
次に、パターン寸法測定装置1によるFPRフィルム21のパターン寸法の測定について説明する。図4はパターン寸法の測定について示す図であり、図4(a)は測定テーブル11の上面を見た図、図4(b)は測定テーブル11の鉛直方向断面を見た図である。なお、図4(b)において131はラインカメラ13による撮像範囲である。
(Measurement by the pattern dimension measuring device 1)
Next, measurement of the pattern dimension of the FPR
FPRフィルム21のパターン寸法を測定するには、まず、図4(a)、(b)に示すように、FPRフィルム21のフィルム長手方向をテーブル長辺方向に対応させて、ガラス11b上の校正パターン111の側方に配置する。また、FPRフィルム21の位置を固定するため、透明の抑えガラス17を上に載せる。ただし、FPRフィルム21の位置を固定する方法はこれに限ることはない。
In order to measure the pattern dimensions of the
次に、ラインカメラ13と照明装置14を、図4(a)の矢印で示すFPRフィルム21のフィルム長手方向に停止することなく移動させながら、ラインカメラ13により、照明装置14で照明されたFPRフィルム21および校正パターン111を撮像する。
Next, the FPR illuminated by the
こうしてFPRフィルム21を撮像した画像データ30の例を示したものが図5である。図5(a)は画像データ30の一部を示す図であり、図5(b)は範囲31を示す図、図5(c)は範囲33を示す図である。
FIG. 5 shows an example of the
図5に示すように、画像データ30上では、偏光フィルタ13aと配向方向が一致するFPRフィルム21の領域21bは高輝度で表示され、これと直交する配向方向の領域21aは低輝度で表示される。これらの領域はフィルム長手方向に沿って交互に繰り返され、縞状のパターンが形成される。また、FPRフィルム21の側方には、校正パターン111の目盛が表示される。
As shown in FIG. 5, on the
情報処理装置15は、FPRフィルム21の各領域21a、21bの幅を、側方の校正パターン111の目盛に基づき測定する。
The information processing device 15 measures the width of each
例えば、情報処理装置15は、まず校正パターン111の目盛間のピクセル数を算出して、既知の実空間上の目盛幅と比較し、1ピクセルの幅(以下、ピクセル幅と呼ぶ)に対応する実空間長さを算出する。例えば画像データ30上の目盛間のピクセル数が10ピクセルであり、実空間上の目盛幅が50ミクロンの場合、ピクセル幅に対応する実空間長さは5ミクロンと算出される。
For example, the information processing device 15 first calculates the number of pixels between the scales of the
そして、情報処理装置15は、目盛の側方にあり、該目盛と対応する領域21a、21bのフィルム長手方向の長さを、上記算出したピクセル幅あたりの実空間長さを用いて測定する。例えば領域21a(21b)の長さが50ピクセルである場合、これにピクセル幅あたりの実空間長さである5ミクロンを掛け、250ミクロンであると算出される。
The information processing device 15 is located on the side of the scale, and measures the length in the film longitudinal direction of the
画像データ30において、範囲31は、撮像時にラインカメラ13が低速となっていた部分であり、範囲33は撮像時にラインカメラ13が高速となっていた部分である。範囲31、33で示すように、ラインカメラ13の移動速度のムラがある場合、FPRフィルム21のパターンは画像上でフィルム長手方向に伸縮する。
しかし、この際校正パターン111の目盛の幅も画像上で同様に伸縮するので、校正パターン111の目盛幅とFPRフィルム21の領域21a、21bの長さの関係は変わらない。従って、画像上の目盛幅に基づきパターン寸法の測定を行う際に、ラインカメラ13の移動速度のムラにより測定精度が影響されることがない。
In the
However, at this time, the scale width of the
なお、本実施形態ではフィルム長手方向の寸法を測定しているが、これに限らず、例えばフィルム幅方向にパターンを有している場合には、フィルム幅方向の寸法も対応する目盛の幅に基づき算出できる。すなわち、フィルム幅方向のピクセル数に、前記求めたピクセル幅あたりの実空間長さを掛ければ、フィルム幅方向に長さを算出できる。 In this embodiment, the dimension in the film longitudinal direction is measured. However, the present invention is not limited to this. For example, when the film has a pattern in the film width direction, the dimension in the film width direction also corresponds to the corresponding scale width. Can be calculated based on That is, the length in the film width direction can be calculated by multiplying the number of pixels in the film width direction by the actual space length per pixel width.
以上説明したように、本実施形態によれば、ラインカメラ13等を停止することなく移動させながら、測定テーブル11に配置したFPRフィルム21と校正パターン111の撮像を行い、画像データ30に基づきFPRフィルム21のパターンの寸法を測定する。従って、迅速に寸法測定を行うことができる。
また、本実施形態ではラインカメラ13等を移動させながら撮像するので、移動速度のムラがある場合に画像上でパターンの寸法が伸縮するが、同様に校正パターン111の目盛も伸縮するので、間隔が既知である目盛に基づいて、パターンの正確な寸法を測定できる。このように、本実施形態ではFPRフィルム21を校正パターン111と同時に撮像するだけで高精度の寸法測定が行えるので、ラインカメラ13やFPRフィルム21の高精度の位置決めが必要なく、装置も簡易に構成できる。
As described above, according to the present embodiment, the
Further, in this embodiment, since the image is taken while moving the
また、パターン寸法測定装置1は、FPRフィルム21に照明光を照射する照明装置14を備え、照明装置14は、ラインカメラ13と同期して同方向に移動するので、FPRフィルム21の撮像を好適に行うことができ、さらに、画像データ30上の輝度が照明光のムラに影響されることがない。
The pattern
また、本実施形態では、配向方向が異なる2つの領域からなるパターンを有するFPRフィルム21に対し、一方の領域の配向方向に対応する偏光フィルタ13aを介して撮像を行うので、配向方向の違いが画像上の明暗として現れ、好適にパターン寸法を測定できる。
In this embodiment, since the
なお、測定対象は前記のFPRフィルム21に限ることはなく、パターンを有するものであれば適用できる。このパターンとしては、FPRフィルム21のように配向方向の違いによるパターン以外にも、対象物の明暗などの色の違いによるパターンなどもある。この場合では、前記の偏光フィルタ13aを省略してパターン寸法の測定を行うことができる。
Note that the measurement target is not limited to the
さらに、本実施形態では下方の照明装置14から対象物を照明しているが、照明装置14は上方から照明するものであってもよく、あるいは省略することも可能である。これらの場合は、測定テーブル11の開口部11aやガラス11bを省略することも可能である。
また、校正パターン111はガラス11bに形成するものに限らず、別に作成しておいたものを測定テーブル11上に位置決めして載せるだけでもよい。
Further, in the present embodiment, the object is illuminated from the
Further, the
また、本実施形態では、ラインカメラ13と照明装置14を移動しつつ撮像を行っているが、これとは逆に、測定テーブル11を移動させつつ撮像を行うことも可能である。すなわち、撮像時にはラインカメラ13や照明装置14が測定テーブル11に対し相対的に移動すればよい。
Further, in the present embodiment, imaging is performed while moving the
以上、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the technical idea disclosed in the present application, and these naturally belong to the technical scope of the present invention. Understood.
1:パターン寸法測定装置
11:測定テーブル
11a:開口部
11b:ガラス
12:搬送ステージ
13:ラインカメラ
13a:偏光フィルタ
14:照明
15:情報処理装置
21:FPRフィルム
30:画像データ
111:校正パターン
1: Pattern dimension measuring device 11: Measurement table 11a: Opening
Claims (4)
測定テーブルと、
前記測定テーブルに対し相対的に移動可能な撮像装置と、
情報処理装置と、
前記撮像装置の移動方向に沿った所定間隔の目盛を有する校正パターンと、
を備え、
前記撮像装置は、前記測定テーブルに対して相対的に移動しながら、前記測定テーブルに配置された前記対象物を前記校正パターンと共に撮像し、
前記情報処理装置は、前記撮像装置で前記対象物および前記校正パターンを撮像した画像から、前記校正パターンの目盛に基づいて前記対象物のパターンの寸法を測定し、
前記対象物は、配向方向が異なる2つの領域からなるパターンを有する位相差フィルムであり、
前記撮像装置に、一方の領域の配向方向に対応する偏光フィルタが設けられることを特徴とするパターン寸法測定装置。 A pattern dimension measuring apparatus for measuring a dimension of a pattern of an object,
A measurement table;
An imaging device movable relative to the measurement table;
An information processing device;
A calibration pattern having graduations at predetermined intervals along the moving direction of the imaging device;
With
The imaging device images the object arranged on the measurement table together with the calibration pattern while moving relative to the measurement table,
The information processing apparatus measures the dimension of the pattern of the object based on a scale of the calibration pattern from an image obtained by imaging the object and the calibration pattern with the imaging apparatus ,
The object is a retardation film having a pattern composed of two regions having different orientation directions,
Wherein the imaging device, polarizing filter pattern dimension measuring apparatus according to claim Rukoto provided corresponding to the alignment direction of one of the regions.
前記照明装置は、前記撮像装置と同期して、前記測定テーブルに対し前記撮像装置と同方向に相対的に移動することを特徴とする請求項1に記載のパターン寸法測定装置。 Further comprising an illumination device for illuminating the object with illumination light,
The pattern illuminating device according to claim 1, wherein the illumination device moves relative to the measurement table in the same direction as the imaging device in synchronization with the imaging device.
撮像装置を測定テーブルに対して相対的に移動させながら、前記測定テーブルに配置された対象物を、前記撮像装置の移動方向に沿った所定間隔の目盛を有する校正パターンと共に撮像し、
情報処理装置により、前記撮像装置で前記対象物および前記校正パターンを撮像した画像から、前記校正パターンの目盛に基づいて前記対象物のパターンの寸法を測定し、
前記対象物は、配向方向が異なる2つの領域からなるパターンを有する位相差フィルムであり、
前記撮像装置に、一方の領域の配向方向に対応する偏光フィルタが設けられることを特徴とするパターン寸法測定方法。 A pattern dimension measuring method for measuring a dimension of a pattern of an object,
While moving the imaging device relative to the measurement table, the object placed on the measurement table is imaged together with a calibration pattern having graduations at predetermined intervals along the moving direction of the imaging device,
From an image obtained by imaging the object and the calibration pattern with the imaging device by the information processing device, measure the dimension of the pattern of the object based on the scale of the calibration pattern ,
The object is a retardation film having a pattern composed of two regions having different orientation directions,
On the imaging device, the pattern dimension measuring method polarizing filter and said Rukoto provided corresponding to the alignment direction of one of the regions.
前記対象物に照明光を照射する照明装置が、前記撮像装置と同期して、前記測定テーブルに対し前記撮像装置と同方向に相対的に移動することを特徴とする請求項3記載のパターン寸法測定方法。 When imaging the object,
The pattern dimension according to claim 3 , wherein an illumination device that irradiates the object with illumination light moves relative to the measurement table in the same direction as the imaging device in synchronization with the imaging device. Measuring method.
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