JPS59203908A - 光学的計測装置 - Google Patents
光学的計測装置Info
- Publication number
- JPS59203908A JPS59203908A JP7914483A JP7914483A JPS59203908A JP S59203908 A JPS59203908 A JP S59203908A JP 7914483 A JP7914483 A JP 7914483A JP 7914483 A JP7914483 A JP 7914483A JP S59203908 A JPS59203908 A JP S59203908A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- measured
- light irradiation
- light
- image
- imaging
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
- G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（発明の分野）
この発明は物体の表面の凹凸、傷、溝２段差。
傾きなどを光学的に計測する装置に関する。
（発明の背景）
物体の表面形状を詳細に計測する装置としては、半導体
ウェハのような小さな物体を対象とした、顕微鏡を利用
した計測装置が知られている。この種のものでは、顕微
鏡を用いていることから、被計測物体の大きさが制限さ
れるし、広い範囲にわたる計測も行なえない。また、計
測に伴う顕微鏡の操作が非常に複雑で、面倒なものであ
った。
ウェハのような小さな物体を対象とした、顕微鏡を利用
した計測装置が知られている。この種のものでは、顕微
鏡を用いていることから、被計測物体の大きさが制限さ
れるし、広い範囲にわたる計測も行なえない。また、計
測に伴う顕微鏡の操作が非常に複雑で、面倒なものであ
った。
（発明の目的）
この発明の目的は、比較的大きな物体の広い範囲にわた
る表面形状の計測・測定・検査が、簡単な操作で、高速
かつ高精度に行なえるようにした光学的計測装置を提供
することにある。
る表面形状の計測・測定・検査が、簡単な操作で、高速
かつ高精度に行なえるようにした光学的計測装置を提供
することにある。
（発明の構成と効果）
上記の目的を達成するために、この発明の光学的計測装
置は、被計測物体の表面にスリットビームまたは点ビー
ム走査によって直線状の光照射を行なう手段と、被計測
物体の光照射部分の表面像を結像するレンズ系、および
これの結像面に配置され、上記物体表面の上記光照射線
と直交方向に走査して画像信号を得る固体撮像素子から
なる撮像手段と、上記光照射手段および上記撮像手段と
被計測物体の相対位置関係を二次元的に変化させる変位
手段と、被計測物体の表面における上記光照射線と上記
撮像走査線との交点の位置データを上記撮像素子の出力
信号から求める信号処理手段とを備えることを特徴とす
る。
置は、被計測物体の表面にスリットビームまたは点ビー
ム走査によって直線状の光照射を行なう手段と、被計測
物体の光照射部分の表面像を結像するレンズ系、および
これの結像面に配置され、上記物体表面の上記光照射線
と直交方向に走査して画像信号を得る固体撮像素子から
なる撮像手段と、上記光照射手段および上記撮像手段と
被計測物体の相対位置関係を二次元的に変化させる変位
手段と、被計測物体の表面における上記光照射線と上記
撮像走査線との交点の位置データを上記撮像素子の出力
信号から求める信号処理手段とを備えることを特徴とす
る。
この栴成によれば、大きな物体の広範囲にわたる表面形
状の計測を、簡単な操作で、高速かつ高精度に行なうこ
とができる。
状の計測を、簡単な操作で、高速かつ高精度に行なうこ
とができる。
（実施例の説明）
第１図はこの発明の一実施例による光学的計測装置の全
体的概略を示している。被計測物体１は×Ｙステージ２
上に載置されている。ＸＹステージ２は、ベース２１と
、ベース２１上にＸ方向に摺動するＸスライダ２２と、
×スライダ２２上にあってＹ方向に摺動するＹスライダ
とからなり、このＹスライダ上に被計測物体１が載置・
固定されている。この×Ｙスデージ２は、図示省略して
いるが、パルスモータなどによってＸ−Ｙ二次元方向に
微細送りされるものである。
体的概略を示している。被計測物体１は×Ｙステージ２
上に載置されている。ＸＹステージ２は、ベース２１と
、ベース２１上にＸ方向に摺動するＸスライダ２２と、
×スライダ２２上にあってＹ方向に摺動するＹスライダ
とからなり、このＹスライダ上に被計測物体１が載置・
固定されている。この×Ｙスデージ２は、図示省略して
いるが、パルスモータなどによってＸ−Ｙ二次元方向に
微細送りされるものである。
被計測物体１の表面にはスリットビームＳＢが一定角度
で照射される。図中のしはスリットビームＳＢの照射に
よって被計測物体１の表面に生じる輝線を示している。
で照射される。図中のしはスリットビームＳＢの照射に
よって被計測物体１の表面に生じる輝線を示している。
この輝線りを光照射線とも称する。
第２図は上述のようなスリットビーム８Ｂを作るための
光源の開成を示している。この例では、レーザ光源３１
から出射された細いレーザビームＢをシリンダレンズ３
２によって扇状に拡げ、スリットビームＳＢを作ってい
る。
光源の開成を示している。この例では、レーザ光源３１
から出射された細いレーザビームＢをシリンダレンズ３
２によって扇状に拡げ、スリットビームＳＢを作ってい
る。
上述のように光照射された被計測物体１の表面が、廐像
装置４により所定角度方向から撮像され、る。撮像装置
４は、被計測物体１の光照射部分の表面像を結像するレ
ンズ系４１と、このレンズ系４１の結像面に配置され、
上記物体表面の光照射１９Ｌと直交方向に走査して画像
信号を得る固体撮像素子４２とからなる。固体撮像素子
４２としてはＣＯＤやＢＢＤなどが用いられ、−次元の
ラインセンサでも良いし、二次元のエリアセンサでも良
い。
装置４により所定角度方向から撮像され、る。撮像装置
４は、被計測物体１の光照射部分の表面像を結像するレ
ンズ系４１と、このレンズ系４１の結像面に配置され、
上記物体表面の光照射１９Ｌと直交方向に走査して画像
信号を得る固体撮像素子４２とからなる。固体撮像素子
４２としてはＣＯＤやＢＢＤなどが用いられ、−次元の
ラインセンサでも良いし、二次元のエリアセンサでも良
い。
第１図の符号Ｍは撮像装置４による物体表面上における
走査線を示し、符号Ｐは物体表面上にお１プる光照射線
りと撮像走査線Ｍの交点を示している。
走査線を示し、符号Ｐは物体表面上にお１プる光照射線
りと撮像走査線Ｍの交点を示している。
第３図はスリットビームＳＢの照射方向と撮像素子４２
の配置の関係を示している。この図ではレンズ系４１を
省略して模式的に示している。図のように、スリットビ
ームｓ８は被計測物体１の表面に一定角度θで照射され
、撮像素子４２の撮像面はこのスリットビームＳＢと平
行になるように配置されている。つまり、撮像装置４は
、スリットビームＳＢで断面された物体表面の輪郭を、
その断面に直角な方向から羅像する形となる。
の配置の関係を示している。この図ではレンズ系４１を
省略して模式的に示している。図のように、スリットビ
ームｓ８は被計測物体１の表面に一定角度θで照射され
、撮像素子４２の撮像面はこのスリットビームＳＢと平
行になるように配置されている。つまり、撮像装置４は
、スリットビームＳＢで断面された物体表面の輪郭を、
その断面に直角な方向から羅像する形となる。
撮像装置４からは、物体表面を光照射線りと直交する方
向の走査によって、光照射線りと撮像走査線Ｍの交点Ｐ
に対応した部分で、他の部分より急峻に立上るパルス状
の撮像出力が得られる。信号処理回路５は撮像装置４か
らの撮像出力を受（プて、上記Ｐ点の位置（高さ）デー
タを求める。
向の走査によって、光照射線りと撮像走査線Ｍの交点Ｐ
に対応した部分で、他の部分より急峻に立上るパルス状
の撮像出力が得られる。信号処理回路５は撮像装置４か
らの撮像出力を受（プて、上記Ｐ点の位置（高さ）デー
タを求める。
つまり、この実施例で示すように、被計測物体１の表面
が低い面ａと台形状に突出した高い面すとからなり、両
面に高さΔＸの差があるものとする。この場合第３図に
示すように、上記交点Ｐが低い面ａにあるとその輝点像
は撮像素子４２の点Ｃに結像され、ま１ｃ交点Ｐが高い
面す上にあるとその輝点像は撮像素子４２の点ｄの位置
に結像される。輝点ＰがＣの位置にあるとき、撮像素子
４２からは第３図（Ｃ）のような出力が得られ、輝点が
ｄの位置にあるときには同図（Ｄ）に示す出力が得られ
る。
が低い面ａと台形状に突出した高い面すとからなり、両
面に高さΔＸの差があるものとする。この場合第３図に
示すように、上記交点Ｐが低い面ａにあるとその輝点像
は撮像素子４２の点Ｃに結像され、ま１ｃ交点Ｐが高い
面す上にあるとその輝点像は撮像素子４２の点ｄの位置
に結像される。輝点ＰがＣの位置にあるとき、撮像素子
４２からは第３図（Ｃ）のような出力が得られ、輝点が
ｄの位置にあるときには同図（Ｄ）に示す出力が得られ
る。
ここで、撮像出力（Ｃ）に含まれるパルスと（Ｄ）に含
まれるパルスの発生位＠（発生時間差）は、撮像装置４
の出力およびの駆動パルスから容易に求められる。上記
パルスの発生時間差は、撮像素子４２の撮像面における
点Ｃと点ｄとの間の距離Δｋに比例している。この距離
△Ａは、△×／ＣＯ８θに比例している。このようにし
て、信号処理部５において被計測物体１の表面２におけ
る上述の点Ｐの位置データが求まる。
まれるパルスの発生位＠（発生時間差）は、撮像装置４
の出力およびの駆動パルスから容易に求められる。上記
パルスの発生時間差は、撮像素子４２の撮像面における
点Ｃと点ｄとの間の距離Δｋに比例している。この距離
△Ａは、△×／ＣＯ８θに比例している。このようにし
て、信号処理部５において被計測物体１の表面２におけ
る上述の点Ｐの位置データが求まる。
そこで、ＸＹステージ２によって被計測物体１をスリッ
トビームＳＢおよび撮像装置４に対して二次元的に変位
・走査することにより、相対的に上記点Ｐが被計測物体
１の表面上を走査することとなり、信号処理部５におい
て被計測物体１の表面形状、凹凸などが詳細に弁別され
ることとなる。
トビームＳＢおよび撮像装置４に対して二次元的に変位
・走査することにより、相対的に上記点Ｐが被計測物体
１の表面上を走査することとなり、信号処理部５におい
て被計測物体１の表面形状、凹凸などが詳細に弁別され
ることとなる。
なお、被計測物体１上に所定角度から光を照射して輝線
［を作るのに、実施例のようなスリットビームを照射す
るのに変えて、点ビームを直線的に走査することによっ
て輝線りを作っても良い。
［を作るのに、実施例のようなスリットビームを照射す
るのに変えて、点ビームを直線的に走査することによっ
て輝線りを作っても良い。
また、上記の例では被計測物体を二次元的に変位させた
が、これは相対的に必要な変位を作り出せば良いのであ
って、光照射系およびｉ像光を移動させるようにしても
良い。
が、これは相対的に必要な変位を作り出せば良いのであ
って、光照射系およびｉ像光を移動させるようにしても
良い。
第１図はこの発明の一実施例による光学的計測装置の全
体的概略を示す図、第２図は光照射系の光源の構成例を
示す図、第３図は同上装置によるａ１測原理を示ず図で
ある。 １・・・・・・被計測物体 ２・・・・・・ＸＹステージ ３１・・・レーザ光源 ３２・・・シリンダレンズ ＳＢ・・・スリットビーム ４・・・・・・撮像装置 ４１・・・レンズ系 ４２・・・固体撮像素子 ５・・・・・・信号処理部 し・・・・・・光照射線 Ｍ・・・・・・撮像走査線 Ｐ・・・・・・ＬとＭの交点 特許出願人 立石電機株式会社
体的概略を示す図、第２図は光照射系の光源の構成例を
示す図、第３図は同上装置によるａ１測原理を示ず図で
ある。 １・・・・・・被計測物体 ２・・・・・・ＸＹステージ ３１・・・レーザ光源 ３２・・・シリンダレンズ ＳＢ・・・スリットビーム ４・・・・・・撮像装置 ４１・・・レンズ系 ４２・・・固体撮像素子 ５・・・・・・信号処理部 し・・・・・・光照射線 Ｍ・・・・・・撮像走査線 Ｐ・・・・・・ＬとＭの交点 特許出願人 立石電機株式会社
Claims (1)
- （１）被に１測物体の表面にスリットビームまたは点ビ
ーム走査によって直線状の光照射を行なう光照射手段と
、 被計測物体の上記光照射部分の表面像を結像するレンズ
系と、このレンズ系の結像面に配置され、上記物体表面
の上記光照射線と直交方向に走査して画像信号を得る固
体撮像素子とからなる撮像手段と、 上記光照射手段および上記撮像手段と上記被計測物体の
相対位置関係を二次元的に変化させる変位手段と、 被計測物体の表面における上記光照射線と上記固体撮像
素子の走査線との交点の位置データをこの撮像素子の出
力信号から求める信号処理手段と、を備えたことを特徴
とする光学的計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7914483A JPS59203908A (ja) | 1983-05-06 | 1983-05-06 | 光学的計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7914483A JPS59203908A (ja) | 1983-05-06 | 1983-05-06 | 光学的計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59203908A true JPS59203908A (ja) | 1984-11-19 |
Family
ID=13681763
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7914483A Pending JPS59203908A (ja) | 1983-05-06 | 1983-05-06 | 光学的計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59203908A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6057469A (ja) * | 1983-06-02 | 1985-04-03 | ゼネラル・エレクトリツク・カンパニイ | 一体の照明及びカメラ装置 |
| CN106197286A (zh) * | 2016-07-12 | 2016-12-07 | 江苏省农业科学院 | 一种须根系植物的根系形态测定方法 |
-
1983
- 1983-05-06 JP JP7914483A patent/JPS59203908A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6057469A (ja) * | 1983-06-02 | 1985-04-03 | ゼネラル・エレクトリツク・カンパニイ | 一体の照明及びカメラ装置 |
| CN106197286A (zh) * | 2016-07-12 | 2016-12-07 | 江苏省农业科学院 | 一种须根系植物的根系形态测定方法 |
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