JPH04113201A - 測長装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は測長装置に関し、特に液晶表示パネル製作用の
ガラスマスク等の如き平面状試料のパターンの寸法を高
精度に測定する２次元精密測長装置に関するものである
。

〔従来の技術〕

第３図に基づいて測長装置の構成について説明する。こ
の測長装置はＸ軸方向とＹ軸方向への移動を可能にする
２軸構造の測長装置である。第３図において、ｌＹはＹ
軸周のステージであり、このＹ軸ステージＩＹは図示し
ない空気定盤の上に固定されている。Ｙ軸ステージＩＹ
の上には図示しない移動部を介してＸ軸ステージＩＸが
配設される。Ｙ軸ステージＩＹの図中手前側の短辺部の
中央部に駆動装置２Ｙを設け、当該中央部に長手方向に
沿ってボールネジ等を利用した送り機構３Ｙを配設し、
これらによりＸ軸ステージＬＸの全体を移動部を介して
Ｙ軸方向に自在に移動させる、ことができる。また同様
に、Ｘ軸ステージ１ｘの図中右側の短辺部の中央部に駆
動装置２Ｘを設け、当該中央部に長手方向に沿って送り
機構３Ｘを配設し、これらにより試料テーブル４を移動
部５を介してＸ軸方向に移動させることができる。

試料テーブル４の上に被測定物である試料６が配置され
る。試料６は、例えば液晶表示装置で用いられる多数の
電極を作製するために使用される電極パターン製作用の
マスクである。測長装置は、試料６の電極パターンの間
の寸法を測定し、当該寸法を厳格に管理するために使用
される。テーブル４上の試料６に対して、その上方位置
に顕微鏡７が配置される。８は顕微鏡７を取付け・支持
するスタンド、９は顕微鏡７で得られる画像を撮像しそ
の画像信号を出力するカメラ、１０は画像信号を処理す
る画像処理部１０Ａと画像信号に基づいて画像を表示す
る表示部１０Ｂとからなる画像処理装置、１１は画像処
理部１０Ａで得られたデータを記憶し必要に応じて演算
・制御を行う制御装置である。

顕微鏡７とカメラ９によって測定対象箇所の画像信号を
得るためには試料６に対して適切な明るさの照明を行わ
なければならない。第３図中１２は光源てあり、１３は
光源１２を支持すると共に照明光を顕微鏡７に導く導光
管である。光源１２から発せられた照明光は導光管１３
と顕微鏡７の内部の光路を通って試料６に照射され、そ
の反射光を利用して顕微鏡７て画像が作られる。すなわ
ち、光源１２は反射型照明装置として構成されている。

次にレーザ変位計測系について説明する。１４は２周波
レーザヘッド、１５は試料テーブル４の縁部に設けられ
た反射用のＬ型ミラー　１６はレーザヘッド１４から出
力された２周波レーザ光をＸ軸側のレーザ光とＹ軸側の
レーザ光に分割するビームスプリッタであり、このビー
ムスプリッタ１６に対応してそれぞれ所定位置にＸ軸方
向用の干渉計１７Ｘとレシーバ１８Ｘ、Ｙ軸方向用の干
渉計１７Ｙとレシーバ１８Ｙとが配設される。レシーバ
１８Ｘ、１８Ｙで得られた信号とレーザヘッド１４で出
力された信号はパルスコンパレータ１９に入力される。

パルスコンパレータ１９は、入力信号に基づいて試料テ
ーブル４のＸ軸方向及びＹ軸方向の変位量を演算し、こ
れを制御装置１１に出力する。

上記構成により、制御装置１１において、前述の測定対
象箇所の基準位置に対する相対的位置に関するデータと
、前記テーブル４の移動量とを併せて演算することによ
り、試料６における測定対象箇所の寸法を求めることが
できる。なお、図中２０はレーザヘッド１４等を固定す
るための固定台、２１は干渉計１７Ｘ等を固定するため
の固定台、２２は干渉計１７Ｙ等を固定するための固定
台である。また、制御装置１１から駆動装置２Ｘ。

２Ｙに対し動作指令信号が与えられる。

次いで第４図（Ａ）〜（Ｄ）に基づき測長装置による測
長動作について説明する。この測長ではＸ軸方向の寸法
測定の例について説明する。テーブル４上に配置された
試料６は、２つの電極パターン６ｐｔ、６ｐ２を有する
マスクであると仮定する。顕微鏡７の倍率を電極パター
ン６ｐ＋の全体像とその周辺が把握できる程度（例えば
５倍）に低く調整する。次いで、カメラ９による撮像で
得られた表示部ｌＯｂに表示される顕微鏡７の視野を見
ながら制御装置１１を介してテーブル４を移動させ、最
端部の電極パターンを顕微鏡７の視野の中に入れる。こ
の状態で顕微鏡の倍率を高倍率に（例えば２００倍）す
る。この時表示部１０ｂには第４図（Ｂ）に示される顕
微鏡７の視野内の映像が映し出される。第４図（Ｂ）に
おいて、Ａは顕微鏡７の視野、Ｂは視野Ａでの測定基準
位置となる中心線で顕微鏡７の中心線と対応するもの、
６ｐ＋は一方の電極パターンの視野Ａにおける映像、Ｃ
は当該電極パターンの映像６ｐ＋のエツジをそれぞれ表
している。第４図（Ｂ）で示された顕微鏡７の視野にお
いて、画像処理部１０ａはエツジＣを確定し、電極パタ
ーンの映像のエツジＣと中心線Ｂとの距離Ｌ１を求め、
その値を制御装置１０に出力し、ここにストアする。

次に、制御装置１１は駆動装置２Ｘに指令信号を出し、
テーブル４を移動して他の電極パターン６ｐ２を顕微鏡
７の視野Ａに入れる。テーブル４の移動量り。はレーザ
変位計により検出され、制篩装置１１に出力される。第
４図（Ｄ）は上記の次の電極パターンが視野Ａに入った
時の表示部１０ｂの表示状態が示されている。第４図（
Ｄ）において第４図（Ｂ）で示した要素と同〜の要素に
は同一の符号が付されている。６ｐ２は他の電極パター
ンの映像を示す。映像６ｐ２に対してもエツジＣが特定
され、中心線Ｂとの距離Ｌ２が求められ、この値Ｌ２は
制御装置１１に出力される。

ここで、レーザ変位計で測定された移動量り。

は、第４図（Ｂ）で示された最初の視野において顕微鏡
７の中心線に対向するマスク６上の位置と、第４図（Ｄ
）で示された視野において顕微鏡７の中心線に対向する
マスク６上の位置との間の間隔に等しい。従って、第４
図（Ｂ）、　　（Ｄ）に示す視野の場合、制御装置１１
は入力された値し、。

Ｌ２．Ｌｏを加算して測定値Ｌ　（Ｌ＝Ｌ＋　十Ｌ２＋
Ｌｏ）を得る。以上のようにして、第３図に示されたマ
スク６、すなわち試料６の各電極パターンの間隔は、電
極パターンのエツジＣを基準として測定される。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記構成を有する測長装置で試料６を測定する場合には
、試料テーブル４をＸ軸方向又はＹ軸方向に移動させる
必要かあり、そのために各ステージＩＸ、ＩＹの駆動装
置内のモータを作動させる。

これらの駆動モータを作動させると、モータは発熱し、
ＸＹステージＬＸ、ＩＹ、顕微鏡７、レーザ変位計測系
が設置されている共通の空気定盤に熱影響を与える。か
かる熱影響によれば、空気定盤は部分的に不均一に熱膨
張を生じ、その熱膨張により、顕微鏡７と、レーザ変位
計測系の構成要素である干渉計との相対位置が変化し、
測定誤差を生じる。

本発明の目的は、上記問題に鑑み、熱による影響分を検
出し、測定結果を熱影響を考慮して補正するようにした
測長装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る測長装置は、被測定物を設置するテーブル
と、このテーブルを少なくとも１軸方向に移動させる移
動機構と、テーブルに設置された被測定物を観察するた
めの顕微鏡と、この顕微鏡で得られる画像を入力し顕微
鏡の視野内における測定対象箇所の基準位置に対する相
対的位置を検出する画像処理手段と、テーブルの移動距
離を測定する測定手段とを備える測長装置において、前
記移動距離の測定時に顕微鏡と測定手段に含まれる測定
基準部との距離を測定する他の測定手段と、当該能の測
定手段によって距離の変化が測定されたときこの変化分
に応じて測定手段で測定された前記移動距離を補正する
補正手段を設けたことを特徴とする。

〔作用〕

本発明による測長装置では、本来の被測定物の所定距離
を測定するための第１の測定手段に対して、第１の測定
手段の中に含まれる距離を測定するための基準となる要
素と、被測定物の画像を取り込む顕微鏡との距離変化を
検出するための第２の測定手段を設け、第２の測定手段
によって熱影響に起因する距離変化を検出したときには
その変化分に基づき測定した移動距離を補正し、測定精
度を向上させるものである。

〔実施例〕

以下に、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する
。

第１図は本発明に係る測長装置のシステム構成を示す外
観斜視図である。第３図で説明した同一の要素には同一
の符号を付している。

ＩＸはＸ軸周ステージ、ＩＹはＹ軸周ステージ、２Ｘ及
び２Ｙは駆動装置、３Ｘ及び３Ｙは送り機構、４は試料
テーブル、５は移動部である。上記構成により試料テー
ブル４をＸ軸方向及びＹ軸方向に任意に移動する。Ｘ軸
方向の移動はＸ軸周ステージＬＸ、駆動装置２Ｘ、送り
機構３Ｘによって行われ、その移動量については制御装
置１１から指令を受ける。Ｙ軸方向の移動はＹ軸周ステ
ージＩＹ、駆動装置２Ｙ、送り機構３Ｙによって行われ
、その移動量については制御装置１１１から指令を受け
る。試料テーブル４のほぼ中央部に試料６が配置され、
試料テーブル４の隣合う縁部にはＬ型反射ミラー１５が
配設される。

試料６の上方位置に顕微鏡７が配置される。８は顕微鏡
７を取付け・支持するスタンド、９は鏡７で得られる画
像を撮像しその画像信号を出力するカメラ、１０は画像
信号を処理する画像処理部１０Ａと画像信号に基づいて
画像を表示する表示部１０Ｂとからなる画像処理装置、
１１は画像処理部１０Ａで得られたデータを記憶し必要
に応じて演算・制御を行う前述の制御装置である。１２
は光源、１３は導光管であり、これらによって反射型照
明装置が構成される。

レーザ変位計測系について、１４は２周波レーザヘッド
、１５は前記り型ミラー　１６は２周波レーザ光をＸ軸
側とＹ軸側に分割するビームスプリッタである。このビ
ームスプリッタ１６に対応して所定位置にＸ軸方向用の
干渉計１７Ｘとレシーバ１８Ｘ、Ｙ軸方向用の干渉計１
７Ｙとレシーバ１８Ｙ（隠れて見えず）とが配設される
。レシーバ１８Ｘ、１８Ｙで得られた信号とレーザヘッ
ド１４で出力された信号はパルスコンパレータ１９に入
力される。パルスコンパレータ１９は、入力信号に基づ
いて試料テーブル４のＸ軸方向及びＹ軸方向の移動量を
演算し、これを制御装置１１に出力する。制御装置１１
において、前述の測定対象箇所の基準位置に対する相対
的位置に関するデータと、前記テーブル４の移動量とを
併せて演算することにより、試料６における測定対象箇
所の寸法を求める。なお図中２０はレーザヘッド１４等
を固定するための固定台、３１Ｘは干渉計１７Ｘ等を固
定するための固定台、３１Ｙは干渉計１７Ｙ等を固定す
るための固定台である。以上の構成は従来の構成と実質
的に同じであり、その作用の説明は先に説明したので、
ここでは詳細な説明を省略する。

次に特徴的な構成について説明する。固定台３１Ｘには
前述の如く、試料テーブル２の移動量を測定するための
干渉計１７Ｘとレシーバ１８Ｘに加えて、更に顕微鏡７
の移動量を測定するための干渉計２７Ｘとレシーバ２８
Ｘを高い位置にて配設する。このため固定台３１Ｘには
壁部３１ａを設け、この壁部３１ａに干渉計２７Ｘとレ
シーバ２８Ｘを取り付けている。またビームスプリッタ
１６によってＸ軸側に分配されたレーザ光は、干渉計２
７Ｘ側にも分ける必要があるので、固定台３１Ｘにビー
ムスプリッタ１６Ｘとビームベンダ３２Ｘを設けるよう
にした。そして干渉計２７Ｘに対応して、顕微鏡７の所
定箇所に反射ミラー３３ｘが配設される。この反射ミラ
ー３３Ｘと干渉計２７Ｘ等の作用に基づきパルスコンパ
レータ１９で干渉計２７Ｘと顕微鏡７とのＸ軸方向の距
離を測定することができる。測定された距離は制御装置
１１に与えられる。干渉計２７Ｘと顕微鏡７とのＸ軸方
向の距離は、干渉計１７Ｘと顕微鏡７との距離を意味す
る。

Ｘ軸についての上記構成は、Ｙ軸についても、同様にし
て固定台３１Ｙ上に設けられる。３１ｂは壁部であり、
この壁部３１ｂの高い箇所に干渉計２７Ｙとレシーバ２
８Ｙとビームベンダ３２Ｙを配設している。また壁部３
１ｂに隠れて見えないが、固定台３１Ｙ上に他のレシー
バとＹ軸周ビームスプリッタが配設されている。更に干
渉計２７Ｙに対向する顕微鏡７の所定箇所に反射ミラー
３３Ｙが配設される。こうして、上記の構成により干渉
計２７Ｙと顕微鏡７とのＹ軸方向の距離を測定すること
ができる。この距離は干渉計１７Ｙと顕微鏡７との距離
を意味する。

本来の試料６のパターン間の距離についての測定では、
第４図で説明したようにＬ＝Ｌ、　十Ｌ２＋ＬＯという
測定結果を得る。しかし、第２図に示すように、当該距
離の測定の最中にステージ駆動用モータの発熱に起因し
て顕微鏡７とステージ用干渉計１７Ｘ、１７Ｙとの距離
が１１から１２に変化したとすると、前記の測定結果り
には測定誤差１．−１２が含まれる二七になる。そこで
、顕微鏡７に固設したミラー３３Ｘ、３３Ｙと、ステー
ジ用干渉計と水平方向に関しては同じ位置に設置された
顕微鏡用干渉計２７Ｘ、２７Ｙを用いてパルスコンパレ
ータ１９で前記顕微鏡７とステージ用干渉計１７Ｘ、１
７Ｙとの距離の変化１１−１２を検出し、これを補正値
として測定結果を演算し、 Ｌ＝ＬＩ　＋Ｌ２　＋ＬＯ＋　（ｌ＋　　ｌ　２　）と
して得ることができる。このように、本実施例では、ス
テージ駆動用モータの発熱に起因する測定誤差を検出す
る他の距離測定装置を設け、その測定値により本来の測
定結果を補正するように構成される。

〔発明の効果〕

以上の説明で明らかなように、本発明によれば、測長装
置によって被測定物について所定の距離を測定している
場合に、ステージ駆動用モータの発熱で起因する測定誤
差が発生したとき、測定結果を補正することができ、高
精度な測定を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る測長装置の全体構成図、第２図は
熱に起因して生じる距離の変化を示す図、第３図は従来
の測長装置の全体構成図、第４図は測定方法の説明図で
ある。 〔符号の説明〕 ＩＸ・・・・・Ｘ軸周ステージ １Ｙ　・　・　・　・ ２Ｘ、　　２Ｙ　・ ４　・　・　・　ｓｅ ６　・　・　・　・　・ ７　ｅ　−・　ψ　・ ９　・　・　・　・　・ １０　・　・　・　・ １１　・　・　・　・ １４　・　・　・　・ １５　・　φ　・　・ １６　・　・　・　・ １７Ｘ、１７ ２７Ｘ、２７ ３３Ｘ、３３

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）被測定物を設置するテーブルと、このテーブルを
   少なくとも１軸方向に移動させる移動機構と、前記テー
   ブルに設置された前記被測定物を観察するための顕微鏡
   と、この顕微鏡で得られる画像情報を入力し顕微鏡の視
   野内における測定対象箇所の基準位置に対する相対的位
   置を検出する画像処理手段と、前記テーブルの移動距離
   を測定する測定手段とを備える測長装置において、前記
   移動距離の測定時に前記顕微鏡と前記測定手段に含まれ
   る測定基準部との距離を測定する他の測定手段と、当該
   他の測定手段によって距離の変化が測定されたときこの
   変化分に応じて前記測定手段で測定された前記移動距離
   を補正する補正手段を設けたことを特徴とする測長装置
   。