KR100724261B1 - 위치 측정 방법 및 위치 측정 장치 및 위치 측정 시스템 - Google Patents

Abstract

과제

기판(12)상의 측정 대상 개소의 위치를 측정할 때, 카메라(A 내지 C)의 이동량 오차 및 카메라(A 내지 C)의 자세 변동에 의한 카메라(A 내지 C)의 시야 위치의 오차가 위치 측정 결과에 미치지 않도록 한다.

해결 수단

기판(12)상의 측정 대상 개소를 카메라(A 내지 C)로 촬상하고, 카메라(A 내지 C)를 상기 촬상을 하였을 때의 그대로 움직이지 않고 테이블(5)만을 y방향으로 이동시켜 기판(12)상의 기준 스케일(13)을 카메라(A 내지 C)로 촬상하고, 상기 이동에서의 테이블(5)의 이동량을 리니어 인코더에 의해 측정하고, 얻어진 측정 대상 개소의 화상 및 기준 스케일(13)의 화상 및 테이블(5)의 이동량을 이용하여 측정 대상 개소의 위치를 구하도록 하고 있다.

위치 측정 방법, 위치 측정 장치, 위치 측정 시스템

Description

위치 측정 방법 및 위치 측정 장치 및 위치 측정 시스템{Position Measuring Method, Position Measuring Apparatus and Position Measuring System}

도 1은 본 발명의 하나의 실시의 형태에 관한 위치 측정 시스템의 개략 구성을 도시한 사시도.

도 2는 도 1의 위치 측정 장치의 평면도.

도 3은 기준 스케일의 확대도.

도 4는 위치 측정 방법의 순서를 도시한 도면.

도 5는 카메라(A)를 이용한 점(P)의 좌표의 측정 순서를 도시한 도면.

도 6은 도 5의 상태 a를 도시한 위치 측정 장치의 평면도.

도 7은 도 5의 상태 b를 도시한 위치 측정 장치의 평면도.

도 8은 화상 처리와 연산에 의한 점(P)의 좌표의 산출을 설명하기 위한 촬상 화상을 개략적으로 도시한 도면.

도 9는 측정 대상 개소의 촬상의 탐색 순서를 설명하기 위한 도면.

도 10은 카메라(A)를 이용한 점(P, Q, R, S)의 좌표의 측정 순서를 도시한 도면.

도 11은 도 10의 상태 c를 도시한 위치 측정 장치의 평면도.

도 12는 도 10의 상태 b'를 도시한 위치 측정 장치의 평면도.

도 13은 도 10의 상태 d를 도시한 위치 측정 장치의 평면도.

도 14는 도 10의 상태 e를 도시한 위치 측정 장치의 평면도.

도 15는 도 10의 상태 f를 도시한 위치 측정 장치의 평면도.

도 16은 도 10의 상태 e'를 도시한 위치 측정 장치의 평면도.

도 17은 카메라(A, B)를 이용한 점(Q, S)의 좌표의 측정 순서를 도시한 도면.

도 18은 도 17의 상태 g를 도시한 위치 측정 장치의 평면도.

도 19는 도 17의 상태 h를 도시한 위치 측정 장치의 평면도.

도 20은 카메라(A 내지 C)를 이용한 점(T)의 좌표의 측정 순서를 도시한 도면.

도 21은 도 20의 상태 i를 도시한 위치 측정 장치의 평면도.

도 22는 도 20의 상태 j를 도시한 위치 측정 장치의 평면도.

도 23은 도 20의 상태 k를 도시한 위치 측정 장치의 평면도.

도 24는 본 발명의 다른 실시 형태의 도 2에 대응하는 평면도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1 : 위치 측정 장치

2 : 제어 장치

5 : 테이블

6 : 가대

12 : 기판

13 : 기준 스케일

기술 분야

본 발명은, 액정 패널용의 유리 기판 등의 기판에 대해, 기판상의 측정 대상 개소의 위치를 측정하기 위한 방법 및 장치 및 그것을 이용한 위치 측정 시스템에 관한 것이다.

배경 기술

기판의 제작 치수 정밀도를 검사하기 위해, 기대(基臺)이나 이동 테이블상 위에 기판 등의 측정 대상물을 재치하고, 측정 대상물에 대해 상대적으로 이동 가능한 카메라로 측정 대상물을 촬상(撮像)하고, 촬상한 화상(畵像)을 처리하여 측정 대상 개소의 위치를 구하는 것이 행하여지고 있다. 예를 들면, 특허 문헌 1에는, 고정 스테이지에 측정 대상물을 재치하고, 1방향으로 이동하는 스테이지에 탑재한 카메라로 측정 대상물을 촬상하는 것이 기재되어 있다.

특허 문헌 1 : 일본 특개2003-28611

기대 위의 테이블의 이동량에 관해서는, 정밀하게 측정하거나 제어하거나 하는 것이 비교적 용이함에 대해, 테이블상의 측정 대상물을 상방에서 촬상하는 카메라의 시야(視野) 위치에 관해서는, 카메라의 이동에 수반하여 비교적 큰 오차가 발 생한다. 이 시야 위치의 오차에는, 카메라의 이동량 자체의 오차에 의한 것과, 카메라의 자세가 변화하는 것에 의한 것이 있다. 카메라의 자세가 변화하는 것에 의한 시야 위치의 오차는, 카메라의 자세의 변화에 수반하여 카메라의 광축 방향이 변화하고, 그 결과 계측 대상물상의 시야의 위치가 변화함에 의해 발생한다.

카메라의 시야 위치의 오차를 기계적인 정밀도에 의해 충분히 작게 하는 것은 어렵다. 특히, 카메라의 자세가 변화하는 것에 의한 오차는, 근소한 카메라의 경사에 대해서도 민감하게 생기기 때문에, 오차를 충분히 작게 하는 것은 매우 어렵다. 예를 들면, 카메라와 계측 대상물 사이의 거리가 200㎜라고 하면, 카메라의 경사가 1/1000도 생길 뿐, 계측 대상물상에 있어서의 시야의 위치 변동은 3.5㎛의 크기가 된다. 카메라를 이동시킬 때마다 이 정도의 카메라 자세의 변동은 피하기 어렵게 발생하지만, 이 오차는 액정 패널의 유리 기판을 검사할 때와 같은 고정밀도의 측정이 요구될 때에는 허용할 수 없는 것이다.

본 발명은, 기판상의 측정 대상 개소의 위치를 측정할 때, 카메라의 이동량 오차 및 카메라의 자세 변동에 의한 카메라의 시야 위치의 오차가 위치 측정 결과에 미치지 않도록 하는 것을 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

(1) 본 발명의 위치 측정 방법은, 기대(基臺)와, 상기 기대 위에서 제 1의 방향으로 이동하는 테이블과, 상기 테이블의 이동량을 측정하는 이동량 측정기와, 상기 기대에 고정된 가대(架臺)와, 상기 가대에 구비되고 제 1의 방향과 직교하는 제 2의 방향을 가동 방향으로 하는 카메라 이동 기구와, 상기 카메라 이동 기구에 지지되고 상기 기대의 상방에서 제 2의 방향으로 이동하는 카메라와, 상기 테이블의 이동 방향에 수직한 방향을 따라 테이블 상에 구비되고 상기 카메라로 촬상된 때에 카메라의 시야 위치에 관한 정보를 촬상된 화상 중에 주는 기준 스케일을 구비한 위치 측정 장치를 준비하고,

상기 테이블에 측정 대상으로 하는 기판을 재치하고, 상기 기판상의 측정 대상 개소 및 기준 스케일의 어느 한쪽을 상기 카메라로 촬상하고, 상기 카메라 이동 기구를 상기 촬상을 하였을 때의 그대로 움직이지 않고 상기 테이블만을 이동시켜 상기 기판상의 측정 대상 개소 및 기준 스케일의 다른쪽을 상기 카메라로 촬상하고, 상기 이동에 있어서의 테이블의 이동량을 상기 이동량 측정기에 의해 측정하고, 얻어진 측정 대상 개소의 화상 및 기준 스케일의 화상 및 테이블의 이동량을 이용하여 측정 대상 개소의 위치를 구하는 것이다.

이동량 측정기는, 예를 들면, 리니어 인코더와 같이 테이블의 이동량을 직접 측정하는 것으로 한하지 않고, 테이블의 이동량의 지령치(指令値)로부터 이동량을 취득하는 간접적으로 테이블의 이동량을 측정하는 것이라도 좋다.

가대는, 그 가대에 구비되는 카메라 이동 기구에 지지된 카메라가, 테이블 상에 재치(載置)된 기판이나 기준 스케일을 상방에서 촬상할 수 있도록, 기대 위에 테이블의 이동 영역을 가로지르도록 가설되는 것이 바람직하다.

카메라는, 제 2의 방향을 가동 방향으로 하는 카메라 이동 기구에 지지되어 상기 제 2의 방향으로 이동하기 때문에, 카메라 이동 기구를 움직임에 의해 카메라 를 제 2의 방향으로 이동시킬 수 있는 한편, 카메라 이동 기구를 움직이지 않는 때에는 카메라는 이동하지 않고 그대로이다.

기준 스케일은, 테이블 상에 구비되기 때문에, 이 기준 스케일을 촬상한 때의 카메라의 화상 중에 주어지는 카메라의 시야의 위치 정보는, 테이블의 위치를 기준으로 한 정보가 된다. 이 기준 스케일은, 상기 테이블의 이동 방향에 수직한 방향에 따라, 즉 카메라의 이동 방향인 상기 제 2의 방향에 따라 구비되기 때문에, 카메라의 이동 방향의 각 이동 위치에서, 이 기준 스케일을 촬상함에 의해 시야의 위치의 정보를 얻을 수 있다. 이 기준 스케일은, 상기 제 1 방향 및 상기 제 2의 방향에 관한 시야의 위치의 정보를 주는 것인 것이 바람직하다. 또한, 이 기준 스케일은, 상기 제 1의 방향 및 상기 제 2의 방향의 정보를 주는 패턴을 갖는 것이 바람직하고, 상기 패턴에는 해당 패턴의 상기 양 방향의 좌표치를 주는 정보를 부가하여도 좋다.

본 발명의 위치 측정 방법에서는 3종류의 정보가 이용된다. 이용되는 제 1의 정보는, 기준 스케일의 화상이다. 이 화상에 의해 기준 스케일 촬상시의 카메라의 시야의 위치를 구할 수 있다. 이 시야의 위치는, 기준 스케일 촬상시의 기준 스케일의 위치, 즉 그때의 테이블의 위치를 기준으로 한 위치이다. 카메라의 이동량의 오차와 카메라의 자세의 변동에 의해 시야의 위치에 오차가 생기는 것이지만, 그러한 시야의 위치의 오차가 있어도, 촬상한 기준 스케일의 화상으로부터 구한 시야의 위치를 이용함에 의해, 시야의 위치의 오차가 위치 측정 결과에 영향을 주는 것이 없어진다.

이용되는 제 2의 정보는, 기준 스케일 촬상시와 측정 대상 개소 촬상시 사이의 테이블의 이동량이다. 제 1의 정보 및 제 2의 정보를 이용하면, 기준 스케일 촬상시의 테이블의 위치를 기준으로 한 측정 대상 개소 촬상시의 시야의 위치를 구할 수 있다.

이용되는 제 3의 정보는, 측정 대상 개소의 화상이다. 이 화상에 의해 측정 대상 개소 촬상시의 카메라의 시야를 기준으로 한 측정 대상 개소의 위치를 구할 수 있다. 따라서 모든 정보를 이용하면, 기준 스케일 촬상시의 테이블의 위치를 기준으로 한 측정 대상 개소의 위치를 구할 수 있다. 테이블의 이동량을 측정할 때에 테이블과 기대 사이의 상대 위치 관계가 판명되는 것이면, 본 발명의 위치 측정 방법에 의해 기대를 기준으로 한 측정 대상 개소의 위치를 구할 수 있다.

본 발명의 위치 측정 방법에 의하면, 기판상의 측정 대상 개소의 위치를 측정할 때, 기준 스케일의 촬상에 의해, 카메라의 이동량 오차와 카메라의 자세 변동에 의해 생기는 카메라의 시야 위치의 오차의 영향이 위치 측정 결과에 미치지 않도록 하는 것이 가능하다. 게다가, 기판상의 측정 대상 개소 및 기준 스케일의 어느 한쪽을 카메라로 촬상하고 나서, 기판상의 측정 대상 개소 및 기준 스케일의 다른쪽을 카메라로 촬상하기까지의 동안, 카메라를 움직이지 않고 기대에 대해 카메라가 정지하고 있기 때문에, 이 동안에 카메라의 시야 위치의 오차가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 측정 대상 개소의 위치의 측정 정밀도가 향상한다.

(2) 본 발명의 위치 측정 방법의 하나의 실시 형태는, 상기 위치 측정 장치를 준비하고, 상기 테이블에 측정 대상으로 하는 기판을 재치하고, 상기 기판상의 측정 대상 개소를 상기 카메라로 촬상하고, 상기 카메라 이동 기구를 상기 촬상을 하였을 때의 그대로 움직이지 않고 상기 테이블만을 이동시켜 기준 스케일을 상기 카메라로 촬상하고, 상기 이동에서의 테이블의 이동량을 상기 이동량 측정기에 의해 측정하고, 얻어진 측정 대상 개소의 화상 및 기준 스케일의 화상 및 테이블의 이동량을 이용하여 측정 대상 개소의 위치를 구하는 것이다.

본 실시 형태의 위치 측정 방법에서는, 측정 대상 개소를 촬상하고 나서 기준 스케일을 촬상한다. 그런데, 이 순서를 역으로 하여 기준 스케일을 촬상하고 나서 측정 대상 개소를 촬상하는 것도 고려되지만, 그 경우에는, 기판의 재치 자세가 면(面) 내에서 회전하도록 어긋나 있거나 촬상 대상의 형성 위치의 정밀도가 나쁘거나 등의 원인에 의해, 테이블 이동 후의 시야 내에 상정(想定)하는 것에 반하여 측정 대상 개소가 발견되지 않는 경우가 있고, 그때에는 측정 대상 개소가 발견되는 상정 위치를 변경하여야 한다. 이에 수반하여 카메라의 위치를 움직인 경우에는, 그 카메라를 움직인 것에 의한 오차가 생길 우려가 있기 때문에, 기준 스케일을 먼저 촬상한 방법에서는 재차 기준 스케일의 촬상으로부터 다시 하여야 한다.

이에 대해, 측정 대상 개소를 촬상하고 나서 기준 스케일을 촬상하는 본 실시 형태의 위치 측정 방법에서는, 측정 대상 개소의 상정 위치를 넣은 시야 내에 측정 대상 개소가 발견되지 않은 경우에, 테이블 및 카메라의 어느 한쪽 또는 양쪽을 조금씩 움직여서 측정 대상 개소를 탐색하고, 측정 대상 개소를 촬상할 수 있는 위치에서 카메라를 움직이지 않고 테이블만을 움직여 기준 스케일을 촬상하면 좋기 때문에, 기준 스케일의 촬상을 다시 할 필요가 없다.

(3) 상기 (2)의 실시 형태에서, 상기 위치 측정 장치를 준비하고, 상기 테이블에 측정 대상으로 하는 기판을 재치하고, 상기 기판상의 제 1의 측정 대상 개소를 상기 카메라로 촬상하고, 상기 카메라 이동 기구를 움직이지 않고 상기 테이블에 제 1의 이동을 시켜 기준 스케일을 상기 카메라로 촬상하여 기준 스케일의 제 1의 화상을 얻고, 제 1의 이동에 있어서의 테이블의 제 1의 이동량을 상기 이동량 측정기에 의해 측정하고, 상기 카메라 이동 기구를 움직이지 않고 상기 테이블에 제 2의 이동을 시켜 제 2의 측정 대상 개소가 존재한다고 상정되는 기판 표면 개소를 상기 카메라로 촬상하고,

촬상한 화상에 제 2의 측정 대상 개소가 들어가 있으면 그 화상을 제 2의 측정 대상 개소의 화상으로서 채용하고, 촬상한 화상에 제 2의 측정 대상 개소가 들어가 있지 않으면, 제 2의 측정 대상 개소의 촬상에 성공할 때까지 테이블 또는 카메라 이동 기구를 미동(微動)시켜서 촬상하는 것을 반복하고,

상기 테이블의 제 2의 이동량을 상기 이동량 측정기에 의해 측정하고, 또는 테이블에 상기 미동을 시킨 때에는 제 2의 이동량에 미동분(微動分)을 가한 누적 이동량을 제 2의 이동량으로서 상기 이동량 측정기에 의해 측정하고,

제 2의 측정 대상 개소의 촬상에 성공하기까지 카메라 이동 기구를 움직인 경우에는, 제 2의 측정 대상 개소의 촬상에 성공한 때의 상태에서 카메라 이동 기구를 움직이지 않고 상기 테이블에 제 3의 이동을 시켜 기준 스케일을 상기 카메라로 촬상하여 기준 스케일의 제 2의 화상을 얻고, 테이블의 제 3의 이동량을 상기 이동량 측정기에 의해 측정하고,

얻어진 제 1 및 제 2의 측정 대상 개소의 화상, 기준 스케일의 제 1의 화상 및 테이블의 제 1 및 제 2의 이동량, 및 존재할 때에는 기준 스케일의 제 2의 화상 및 테이블의 제 3의 이동량을 이용하여, 제 1 및 제 2의 측정 대상 개소의 위치를 구하도록 하여도 좋다.

본 실시 형태에 의하면, 테이블의 이동 방향으로 이간(離間)한 2개의 측정 대상 개소의 위치를 적은 테이블 이동으로 측정할 수 있다.

(4) 상기 (2)의 실시 형태에서, 서로 독립하여 이동할 수 있는 제 1의 카메라 이동 기구 및 제 2의 카메라 이동 기구와, 제 1의 카메라 이동 기구에 지지되는 제 1의 카메라 및 제 2의 카메라 이동 기구에 지지되는 제 2의 카메라를 구비하고, 제 1 및 제 2의 카메라의 시야가 서로 테이블의 이동 방향에 수직한 방향으로 이간하고 있는 상기 위치 측정 장치를 준비하고, 상기 테이블에 측정 대상으로 하는 기판을 재치하고, 상기 기판상의 제 1의 측정 대상 개소를 제 1의 카메라로 및 제 2의 측정 대상 개소를 제 2의 카메라로 촬상하고, 제 1 및 제 2의 카메라 이동 기구를 움직이지 않고 상기 테이블을 이동시켜 기준 스케일을 제 1 및 제 2의 카메라로 각각 촬상하고, 상기 이동에 있어서의 테이블의 이동량을 상기 이동량 측정기에 의해 측정하고, 얻어진 제 1 및 제 2의 측정 대상 개소의 화상, 제 1 및 제 2의 카메라로 각각 촬상한 기준 스케일의 제 1 및 제 2의 화상 및 테이블의 이동량을 이용하여 제 1 및 제 2의 측정 대상 개소의 위치를 구하도록 하여도 좋다.

제 1 및 제 2의 카메라는, 테이블의 이동 방향에 수직한 방향으로 이간한 시야를 확보할 수 있도록, 테이블의 이동 영역을 가로지르도록, 해당 테이블의 이동 방향에 수직한 방향으로 가로지른 가대에, 제 1 및 제 2의 카메라 이동 기구를 통하여 각각 지지되는 것이 바람직하다.

제 1 및 제 2의 카메라에 의한 제 1 및 제 2의 측정 대상 개소의 촬상, 및 제 1 및 제 2의 카메라에 의한 기준 스케일의 촬상은, 제 1 및 제 2의 카메라로 동시에 각각 행하는 것이 바람직하다.

본 실시 형태에 의하면, 2대의 카메라를 이용하여, 테이블의 이동 방향에 수직한 방향으로 이간한 2개의 측정 대상 개소의 위치를 적은 테이블 이동으로 측정할 수 있다.

(5) 상기 (2)의 실시 형태에서, 서로 독립하여 이동할 수 있는 제 1의 카메라 이동 기구 및 제 2의 카메라 이동 기구와, 제 1의 카메라 이동 기구에 지지되는 제 1의 카메라 및 제 2의 카메라 이동 기구에 지지되는 제 2의 카메라를 구비하고, 제 1 및 제 2의 카메라의 시야가 서로 테이블의 이동 방향에 수직한 방향으로 이간하고 있는 상기 위치 측정 장치를 준비하고, 상기 테이블에 측정 대상으로 하는 기판을 재치하고, 상기 기판상의 제 1의 측정 대상 개소를 제 1의 카메라로 촬상하고, 제 1의 카메라 이동 기구를 상기 촬상을 하였을 때의 그대로 움직이지 않고 상기 테이블에 제 1의 이동을 시켜 상기 기판상의 제 2의 측정 대상 개소를 제 2의 카메라로 촬상하고, 제 1의 이동에서의 테이블의 제 1의 이동량을 상기 이동량 측정기에 의해 측정하고, 제 1 및 제 2의 카메라 이동 기구를 움직이지 않고 상기 테이블에 제 2의 이동을 시켜 기준 스케일을 제 1 및 제 2의 카메라로 각각 촬상하고, 제 2의 이동에서의 테이블의 제 2의 이동량을 상기 이동량 측정기에 의해 측정 하고, 얻어진 제 1 및 제 2의 측정 대상 개소의 화상, 제 1 및 제 2의 카메라로 각각 촬상한 기준 스케일의 제 1 및 제 2의 화상 및 테이블의 제 1 및 제 2의 이동량을 이용하여 제 1 및 제 2의 측정 대상 개소의 위치를 구하도록 하여도 좋다.

제 2의 카메라 이동 기구를 움직이는 것이 제 1의 카메라의 시야 위치를 변동시킬 가능성이 있을 때는, 제 1의 측정 대상 개소의 촬상으로부터 제 2의 측정 대상 개소의 촬상까지의 사이에 있어서, 제 1의 카메라 이동 기구뿐만 아니라 제 2의 카메라 이동 기구도 움직이지 않는 것이 바람직하다. 따라서 제 2의 카메라로 제 2의 측정 대상 개소를 촬상하기 위해, 제 2의 카메라 이동 기구를 움직일 필요가 있는 경우에는, 제 1의 카메라로 제 1의 측정 대상 개소를 촬상하기 전에, 미리 제 2의 카메라 이동 기구를 움직여 두는 것이 바람직하다.

본 실시 형태에 의하면, 2대의 카메라를 이용하여, 기판상의 임의의 위치의 2개의 측정 대상 개소의 위치를 적은 테이블 이동으로 측정할 수 있다.

본 실시 형태에서, 제 1의 측정 대상 개소의 촬상(제 1의 촬상)과 제 2의 측정 대상 개소의 촬상(제 2의 촬상) 사이에, 제 1의 카메라, 제 2의 카메라 또는 다른 카메라를 이용하여 다른 측정 대상 개소의 촬상을 하여도 좋다. 그 경우는, 제 1의 촬상으로부터 제 2의 촬상까지의 테이블의 누적 이동량(제 1의 촬상을 한 때의 테이블 위치로부터 제 2의 촬상을 한 때의 테이블 위치까지의 거리)을 테이블의 제 1의 이동량으로 한다.

본 실시 형태에서, 제 3의 카메라, 제 4의 카메라 등의 더욱 많은 카메라를 각각의 카메라 이동 기구에 지지시킨 위치 측정 장치를 이용하여, 카메라의 수에 대응한 측정 대상 개소를 테이블을 이동시키면서 순차적으로 촬상하고, 각 카메라에 의한 기준 스케일의 촬상은 공통의 테이블 위치에서 행하도록 하여도 좋다. 이 경우에 있어서, 측정 대상 개소중의 2 이상이 테이블의 이동 방향으로 이간하고 있는 경우에는 그들의 측정 대상 개소는 공통의 카메라로 촬상할 수 있기 때문에, 그만큼 카메라의 수보다 많은 수의 측정 대상 개소의 위치를 측정할 수 있다.

또한, 측정 대상 개소중의 2 이상이 테이블의 이동 방향에 수직한 방향으로 이간하고 있는 경우에는 그들의 측정 대상 개소는 공통의 테이블 위치에서 촬상할 수 있다. 말할 것도 없이, 카메라 이동 기구를 움직이는 것이면, 카메라의 수에 관계없이 측정 가능한 측정 대상 개소의 수에 제한은 없다. 단, 카메라 이동 기구를 움직이고 나서 다음에 그 카메라 이동 기구를 움직이기까지의 사이에 각각 한번은 그 카메라 이동 기구에 지지되는 카메라로 기준 스케일의 촬상을 행하여야 한다.

(6) 상기 (1) 내지 (5)의 어느 하나의 위치 측정 방법에 있어서, 상기 기판상에는 촬상 가능한 패턴이 마련되어 있고, 상기 기판상의 측정 대상 개소는 상기 패턴으로부터 선택된 적어도 2개소의 기준 마크이고, 얻어진 적어도 2개소의 기준 마크의 위치를 이용하여, 또한 상기 패턴의 위치 및 자세를 구하도록 하여도 좋다.

(7) 상기 (1) 내지 (5)의 어느 하나의 위치 측정 방법에 있어서, 상기 기판상에는 촬상 가능한 패턴이 마련되어 있고, 상기 기판상의 측정 대상 개소는 상기 패턴으로부터 선택된 제 1의 점 및 제 2의 점이고, 얻어진 제 1의 점 및 제 2의 점의 위치를 이용하고, 또한 제 1의 점과 제 2의 점 사이의 거리를 구하도록 하여도 좋다.

(8) 상기 (1) 내지 (5)의 어느 하나의 위치 측정 방법에 있어서, 상기 기판상에는 촬상 가능한 패턴이 마련되어 있고, 상기 기판상의 측정 대상 개소는 상기 패턴으로부터 선택된 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4의 점이고, 얻어진 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4의 점의 위치를 이용하고, 또한 제 1의 점과 제 2의 점을 잇는 직선과, 제 3의 점과 제 4의 점을 잇는 직선이 이루는 각도를 구하도록 하여도 좋다.

제 2의 점과 제 3의 점은 공통된 하나의 점으로 하여도 좋다.

본 실시 형태에 의하면, 패턴의 변형에 관한 정보를 얻을 수 있다. 특히 2개의 직선이 직교하는 것이 상정되도록 측정 대상의 점을 선택하는 경우에는, 직교도(直交度)를 측정하는 것으로 되어 감도가 높은 변형 정보를 얻을 수 있다.

(9) 본 발명의 위치 측정 장치는, 기대와, 상기 기대의 위에서 제 1의 방향으로 이동하는 테이블과, 상기 테이블의 이동량을 측정하는 이동량 측정기와, 상기 기대에 고정된 가대와, 상기 가대에 구비되고 제 1의 방향과 직교하는 제 2의 방향을 가동 방향으로 하는 카메라 이동 기구와, 상기 카메라 이동 기구에 지지되고 상기 기대의 상방에서 제 2의 방향으로 이동하는 카메라와, 상기 테이블의 이동 방향에 수직한 방향에 따라 테이블 상에 구비되고 상기 카메라로 촬상된 때에 카메라의 시야의 위치에 관한 정보를 촬상된 화상 중에 주는 기준 스케일을 구비하고 있다.

본 발명의 위치 측정 장치에 의하면, 기준 스케일의 촬상에 의해 카메라의 이동량 오차와 카메라의 자세 변동에 의해 생기는 카메라의 시야 위치의 오차의 영향이 위치 측정 결과에 미치지 않도록 하는 것이 가능하다.

게다가, 기판상의 측정 대상 개소와 기준 스케일을 촬상하는 동안, 기대에 대해 카메라가 정지하고 있기 때문에, 이 동안에 카메라의 시야 위치의 오차가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 측정 대상 개소의 위치의 측정 정밀도가 향상한다.

(10) 본 발명의 위치 측정 장치의 하나의 실시 형태에서는, 상기 기준 스케일은, 상기 테이블상의 기판이 재치되어야 할 영역을 끼우고, 테이블의 이동 방향의 양측에 구비되어 있다.

본 실시 형태에 의하면, 양측의 기준 스케일 사이의 위치 관계를 알고 있으면, 어느 기준 스케일도 이용할 수 있기 때문에, 이용하는 기준 스케일을 적절히 선택함에 의해, 테이블의 이동량을 적게 할 수 있다.

(11) 본 발명의 위치 측정 시스템은, 상기 (9) 또는 (10)의 위치 측정 장치와, 상기 위치 측정 장치에 접속되어 서로 정보 전송 가능하게 된 제어 장치를 구비하고, 상기 제어 장치는, 제어 프로그램을 실행하는 컴퓨터를 구비하고, 상기 제어 프로그램은, 상기 위치 측정 장치의 테이블에 재치된 기판상의 측정 대상 개소 및 기준 스케일의 어느 한쪽을 상기 카메라로 촬상하고, 상기 카메라 이동 기구를 상기 촬상을 하였을 때의 그대로 움직이지 않고 상기 테이블만을 이동시켜 상기 기판상의 측정 대상 개소 및 기준 스케일의 다른쪽을 상기 카메라로 촬상하고, 상기 이동에서의 테이블의 이동량을 상기 이동량 측정기에 의해 측정하고, 얻어진 측정 대상 개소의 화상 및 기준 스케일의 화상 및 테이블의 이동량을 이용하여 측정 대상 개소의 위치를 구하는 스텝을 구비하는 것이다.

본 발명의 위치 측정 시스템에 의하면, 기판상의 측정 대상 개소의 위치를 측정할 때에, 기준 스케일의 촬상에 의해 카메라의 이동량 오차와 카메라의 자세 변동에 의해 생기는 카메라의 시야 위치의 오차의 영향이 위치 측정 결과에 미치지 않도록 하는 것이 가능하다. 게다가, 기판상의 측정 대상 개소와 기준 스케일을 촬상하는 동안, 기대에 대해 카메라가 정지하고 있기 때문에, 이때에 카메라의 시야 위치의 오차가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 측정 대상 개소의 위치 측정 정밀도가 향상한다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본 발명의 실시의 형태에 관해, 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 하나의 실시의 형태에 관한 위치 측정 시스템의 개략 구성을 도시한 사시도이고, 도 2는 위치 측정 장치의 평면도이다.

본 실시 형태의 위치 측정 시스템은, 도 1에 도시한 바와 같이, 위치 측정 장치(1)와, 이 위치 측정 장치(1)에 상호 정보 전송 가능하게 접속된 제어 장치(2)를 구비하고 있고, 제어 장치(2)는, 위치 측정 장치(1)를 제어하는 제어 프로그램을 실행하는 컴퓨터를 내장하고 있다.

위치 측정 장치(1)는, 그라나이트 등의 석제(石製)의 기대(3)와, 그 위에 설치된 한 쌍의 가이드 레일(4)에 따라 이동 가능한 테이블(5)과, 이 테이블(5)을 가로지르는 형태로 기대(3) 위의 고정 위치에 가설된 문형(門型)의 가대(6)와, 이 가대(6) 내에 마련된 도시하지 않은 복수의 카메라 이동 기구와, 각 카메라 이동 기구에 지지된 복수 대(본 실시 형태에서는 3대)의 카메라(A 내지 C)를 구비하고 있다.

직사각형 판형상의 테이블(5)은, 도시하지 않은 리니어 모터 등의 구동 기구에 의해 제 1의 방향인 도면의 y방향(도 2의 좌우 방향)으로 이동 가능하다. 각 카메라(A 내지 C)는, 제 1의 방향으로 직교하는 제 2의 방향인 도면의 x방향(도 2의 상하 방향)을 가동 방향으로 하는 각 카메라 이동 기구에 의해, x방향으로 서로 독립하여 이동 가능하다.

기대(3) 위에는, 테이블(5)의 이동 방향인 y방향에 따라 늘어나는 리니어 스케일(10)이 마련되는 한편, 테이블(5)의 하면에는, 해당 테이블(5)과 일체적으로 이동하는 도시하지 않은 인코더 헤드가 설치되어 있고, 리니어 스케일(10)과 인코더 헤드에 의해, 테이블(5)의 y방향의 이동량을 측정하는 이동량 측정기로서의 리니어 인코더가 구성된다.

리니어 스케일(10) 및 인코더 헤드는 각각 2개 설치되어 2개의 리니어 인코더가 구성되어 있고, 각 리니어 인코더는, 각각 테이블(5)의 도 1에서의 앞쪽 측과 건너측의 이동량을 측정한다.

각 인코더 헤드에는, 투광부(投光部)와 수광부(受光部)가 구비되고, 투광부로부터 출사되어 리니어 스케일(10)에서 변조된 반사광을 수광부에서 받음에 의해, 테이블(5)의 이동량에 따른 수(數)의 펄스 신호를 얻을 수 있다. 또한, 각 리니어 스케일(10)의 1개소에는 원점 패턴이 마련되어 있음에 의해, 테이블 위치의 원점 신호를 얻을 수도 있다. 리니어 스케일(10)이 2개 마련되어 있는 것은, 테이블(5)의 자세의 요잉(수평면 내 회전)에 의해 발생하는 테이블 이동량의 오차를 수정하기 위해서이다.

리니어 인코더에 대신하여, 레이저 간섭계나 그 밖에 각종의 공지의 이동량 측정기를 이용할 수 있다.

기대(3) 위에는, 테이블(5)의 측면에 대향하도록 레이저 변위계(11)가 설치되어 있고, 이 레이저 변위계(11)에 의해, 테이블(5)의 측면을 대상물로 하여 변위 계측이 행하여진다.

이 레이저 변위계(11)는, 대상물에 레이저 빔을 조사(照射)하는 투광 광학계와, 대상물로부터의 반사광을 수광 렌즈를 통하여 위치 검출 소자에서 수광하는 수광 광학계를 구비하고, 투광 광축(光軸)과 수광 광축은 대상물 부근에서 소정의 교차각(交叉角)으로 교차되어 있고, 대상물 상의 레이저 빔의 스폿이 위치 검출 소자상에 결상(結像)되어 생기는 빔 스폿 상(像)의 위치가, 대상물까지의 거리가 변화한 때에 변위하는 것을 이용하여, 삼각 측거(測距)의 원리에 의해 대상물까지의 거리 또는 거리의 변화량을 구하는 것이다. 이 레이저 변위계(11)에 의한 변위계측 결과는, 테이블(5)의 이동에 수반한 테이블(5)의 x방향의 변위량을 나타내는 값으로서, 테이블(5)상에 재치된 측정 대상으로서의 기판(12)상의 측정 대상 개소에 관한 위치 측정 결과의 보정에 이용된다. 도 1, 2에는 레이저 변위계(11)를 도시하지만, 이후의 도면에서는 레이저 변위계(11)의 도시를 생략한다.

측정 대상인 기판(12)이 재치되는 테이블(5)은, 기대(3)와 마찬가지로 그라나이트 등의 석제이고, 이 테이블(5)에는, 기판(12)을 접촉시켜 위치 결정하기 위한 위치 결정 핀이나, 기판(12)의 아래로부터 공기를 흡인하여 기판(12)을 테이블(5)에 밀착시키기 위한 흡착 구멍이 마련되어 있다.

또한, 테이블(5) 위의 일단(도면의 좌단) 부근에는, 테이블(5)의 이동 방향(y방향)으로 수직한 x방향으로 늘어나는 기준 스케일(13)이 설치되어 있고, 이 기준 스케일(13)은, 각 카메라(A 내지 C)에서 촬상된 때 각 카메라(A 내지 C)의 시야의 위치에 관한 정보를 촬상 화상 중에 주는 것이다.

기판(12)은, 예를 들면, 액정 패널용의 유리 기판이고, x방향으로 730㎜, y방향으로 920㎜의 크기이다. 기판(12)상에는, 금속막의 에칭에 의해, 기준 마크와 도시하지 않은 배선 패턴이 형성되어 있다. 도 2의 십자 마크(P, Q, R, S)는 기준 마크이다. 이 기판(12)의 전역에 걸쳐서 ±0.5㎛의 정밀도에서의 위치 측정이 요구되고 있다.

가대(6)에 내장되는 각 카메라 이동 기구는, 테이블(5)상에 재치된 기판(12)을 촬상하는 각 카메라(A 내지 C)를, x방향으로 이동시키는 것이다. 이 카메라 이동 기구는, 리니어 인코더를 구비하고 있고, 이 리니어 인코더에서 각 카메라(A 내지 C)의 x방향의 이동량을 측정하면서, 제어 장치(2)로부터 지령된 x좌표로 각 카메라(A 내지 C)를 이동시킨다. 카메라 이동량의 오차는 기준 스케일(13)의 촬상에 의해 보정되기 때문에, 이 리니어 인코더는 분해 성능이 예를 들면 1㎛ 정도의 거친 것이라도 지장이 없다.

각 카메라(A 내지 C)는, 현미경과 같이 대물 렌즈를 갖는 구성으로 되어 있고, 2차원 CCD 촬상 소자를 구비한다. 대물 렌즈의 교환에 의해 촬상 배율을 변경할 수 있게 되어 있다. 가장 배율을 높게 한 때의 기판(12)상에 있어서의 시야의 크기는 도 2의 x방향으로 144㎛, y방향으로 110㎛이다.

제어 장치(2)는, 키보드와 디스플레이를 구비하고 있고, 위치 측정 장치(1)에 대해 리얼타임으로 지령을 보내거나, 위치 측정 장치(1)에서 촬상한 화상을 관찰하거나, 위치 측정 장치(1)를 제어하는 프로그램을 입력하거나 할 수 있도록 되어 있다. 위치 측정 장치(1)를 제어하는 프로그램은, 네트워크를 통해 외부로부터 다운로드할 수도 있다.

도 3은, 도 2의 기준 스케일(13)의 일부를 확대하여 도시한 도면이고, 도 2의 x방향(상하 방향)이 도 3의 상하 방향에 대응하고, 도 2의 y방향(좌우 방향)이 도 3의 좌우 방향에 대응하고 있다.

이 기준 스케일(13)은, 소다유리 등의 유리제이고, 본 실시 형태에서는, x방향(상하 방향)으로 100㎛ 주기의 반복 패턴이 형성되어 있다. 이 반복 패턴은, 가로가 긴 직사각형 패턴 내의 중앙에, 십자 패턴이 직사각형 패턴의 좌우의 변과는 연결되는 일 없이, 상하의 변과 연결되도록 배치된 패턴이다.

이 직사각형 패턴은, 그 x방향(상하 방향)의 길이가 100㎛, 그 y방향(좌우 방향)의 길이가 200㎛이고, 중앙의 십자 패턴의 y방향(좌우 방향)의 길이는 100㎛이고, 패턴을 구성하는 각 선의 선 폭은 10㎛로 되어 있다.

카메라(A 내지 C)의 이동량 오차와 카메라(A 내지 C)의 자세 변동에 의해 생기는 카메라(A 내지 C)의 시야의 위치 변동은, 기계적 정밀도에 의해 100㎛보다도 충분히 작아지도록 만들어져 있다. 따라서 x방향의 카메라 위치의 지령치 또는 측정치를 이용함에 의해, 기준 스케일(13)의 어느 주기의 패턴을 보고 있는지를 정하게 되어, 기준 스케일(13)을 촬상하면, 시야 내의 기준 스케일(13)의 패턴상의 점 (예를 들면 시야 중심에 가장 가까운 십자 패턴의 중심)의, 테이블(5)을 기준으로 한 좌표계에 있어서의 x좌표를 알 수 있고, 이 패턴상의 점의 x좌표로부터 테이블(5)을 기준으로 한 좌표계에 있어서의 시야 중심의 x좌표를 알 수 있다.

y방향의 시야의 변동도 100㎛보다도 충분 작기 때문에, 테이블(5)을 소정의 위치로 이동시키면 기준 스케일(13)을 확실하게 카메라(A 내지 C)의 시야에 넣을 수 있고, 촬상한 기준 스케일(13)의 화상으로부터, 이 때의 시야 중심의 y좌표를 알 수 있다. 이렇게 구한 시야 중심의 x좌표 및 y좌표가 측정 대상 개소의 좌표를 구할 때의 보정에 이용된다.

또한, 카메라(A 내지 C)의 시야에 적어도 1개는 들어가는 간격으로, 기준 스케일(13)의 패턴에 그 개소의 좌표의 정보를 숫자로 또는 도형으로 코드화하여 추가하고, 촬상한 화상으로부터 좌표의 값을 직접 판독하도록 하여도 좋다. 그렇게 하면, 카메라 위치나 테이블 위치의 지령치나 측정치를 사용하지 않고도 촬상한 화상만으로 시야 중심의 좌표를 구할 수 있다.

도 4는, 이 위치 측정 장치(1)를 이용한 기판(12)의 측정 대상 개소의 측정 순서의 개략을 도시하고 있고, 우선, 테이블(5)에 기판(12)을 재치하고(스텝 n1), 후술하는 바와 같이 하여 측정을 실행하고(스텝 n2), 테이블(5)로부터 기판(12)을 회수하고(스텝 n3), 종료하는 것이다.

다음에, 스텝 n2에서의 측정의 상세를 몇 개의 구체적인 예에 적용하여 설명한다.

도 5는, 카메라(A)를 이용하여, 기판(12)상의 측정 대상 개소인 기준 마 크(P)의 좌표의 측정 순서를 도시한 것이고, 각 스텝 1 내지 3에서의 테이블과 카메라의 위치 관계 및 처리의 내용을 나타내고 있다.

여기서, 기준 마크(P)의 좌표란, 도 2의 십자 마크(P)의 중심 좌표를 의미한다. 십자 마크(P)에 관한 것을 간단하게 점(P)이라고 한다.

스텝 1에서는, 카메라(A)의 시야 내에 점(P)이 들어간다고 상정되는 위치 관계가 되도록, 카메라 이동 기구를 이동하여 카메라(A)를 x방향으로 이동시킴과 함께, 테이블(5)을 y방향으로 이동시켜 테이블(5)과 카메라(A)의 위치 관계를 도 6에 도시한 상태 a로 하여, 카메라(A)로 기판(12)의 점(P)을 촬상한다.

카메라(A) 및 테이블(5)의 이동은 동시에 행하는 것이 바람직하지만, 순번대로 행하여도 좋다.

또한, 이하의 설명에서는, 측정 대상 개소나 기준 스케일(13)을 촬상하는 카메라의 이동에 관해 설명하지만, 촬상한 카메라의 이동을 방해하지 않도록, 촬상을 행하지 않는 다른 카메라도 필요에 따라 x방향으로 이동시키는 것이다.

이 스텝 1에서, 점(P)이 존재한다고 상정되는 개소를 카메라(A)로 촬상하여도 점(P)이 시야 중에 들어가 있지 않은 경우는, 카메라(A) 및 테이블(5)을 미동시켜, 예를 들면, 도 9에 도시한 바와 같이, 사선으로 도시한 최초의 촬상 위치(Z)를 둘러싸는 영역을, 점(P)이 시야에 들어올 때까지, 예를 들면 8회로 나누어 촬상한다. 그래도 점(P)을 촬상할 수 없으면, 또한 그 외측의 영역을, 점(P)이 시야에 들어갈 때까지, 복수회로 나누어 촬상하여 간다.

또한, 도 9에서는 사선으로 도시한 최초의 촬상 위치(Z)로부터 테이블(5)을 y방향으로 1회 미동시켜 촬상하고, 점(P)이 시야 내에 들어가 있지 않았기 때문에, 다시 카메라(A)를 x방향으로 1회 미동시켜서 촬상하고, 점(P)이 시야 내에 들어간 예를 나타내고 있고, 2회째의 촬상에서 점(P)이 시야 내에 들어가 있지 않은 경우의 촬상 위치의 미동을 가상선으로 나타내고 있다.

다음에, 도 5의 스텝 2에서는, 점(P)을 촬상한 때인 채로 카메라 이동 기구를 움직이는 일 없이, 즉 카메라(A)를 정지시킨 채로, 테이블(5)만을 y방향으로 이동시켜 테이블(5)과 카메라(A)의 위치 관계를 도 7에 도시한 상태 b로 하여, 카메라(A)로 기준 스케일(13)을 촬상한다.

스텝 3에서는, 화상 처리와 연산에 의해, 점(P)의 좌표를 산출한다.

도 8은, 이 화상 처리와 연산에 따른 점(P)의 좌표의 산출을 설명하기 위해, 점(P)을 촬상한 때의 시야 및 기준 스케일(13)을 촬상한 때의 시야와 테이블(5)과의 위치 관계를 개략적으로 도시한 것이다.

우선, 점(P)을 촬상한 화상을 처리하고 도 8(a)에 도시한 시야 중심(O)을 원점으로 하는 시야 좌표계에서의 점(P)의 좌표(x1, y1)를 구한다.

다음에, 점(P)을 촬상한 상태로부터 카메라(A)를 움직이는 일 없이, 테이블(5)만을 이동시켜 촬상한 기준 스케일(13)의 화상을 처리하여 도 8(b)에 도시한 기준 스케일 촬상시의 테이블 좌표계에서의 시야 중심(O)의 좌표(X1, Y1)를 구한다. 이때에 x방향의 카메라 위치의 지령치 또는 측정치 및 y방향의 테이블 위치의 지령치 또는 측정치도 이용하여 시야 중심(O)의 좌표(X1, Y1)를 구한다. 즉, 지령치 또는 측정치에 의거하여, 촬상 화상 내의 기준 스케일(13)의 패턴상의 점의 테 이블 좌표계에서의 x, y방향의 좌표를 알 수 있기 때문에, 이 패턴과 시야 중심(O)과의 위치 관계로부터 테이블 좌표계에서의 시야 중심(O)의 좌표(X1, Y1)를 구하는 것이다.

또한, 점(P)을 촬상하고 나서 기준 스케일(13)을 촬상하기까지의 테이블(5)의 이동량으로서 리니어 인코더에 의한 이동량의 측정치(△y)를 취득한다. 테이블 이동량의 지령치가 리니어 인코더에 의한 측정치(△y)와 일치한 것이 보증되어 있는 경우에는, 이 지령치를 테이블(5)의 이동량으로서 취득하여도 좋다. 이 경우는, 간접적으로 리니어 인코더에 의한 테이블(5)의 이동량의 측정치를 취득한 것으로 된다.

도 8(b)에서 구한 기준 스케일 촬상시의 테이블 좌표계에서의 시야 중심(O)의 x좌표(X1)에, 도 8(a)의 시야 좌표계에서의 점(P)의 x좌표(x1)를 가산한 값(X1+x1)이 테이블 좌표계에서의 점(P)의 x좌표이다.

도 8(b)에서 구한 기준 스케일 촬상시의 테이블 좌표계에서의 시야 중심(O)의 y좌표(Y1)에, 테이블 이동량(△y)과, 도 8(a)의 시야 좌표계에서의 점(P)의 y좌표(y1)를 가산한 값(Y1+△y+y1)이 테이블 좌표계에서의 점(P)의 y좌표이다.

또한, 테이블(5)의 이동량을 측정할 때에 테이블(5)과 기대(3) 사이의 상대 위치 관계가 판명되는 것이라면, 기대(3)를 기준으로 한 측정 대상 개소인 점(P)의 위치를 구할 수 있다.

이상과 같이 하여 점(P)의 좌표(위치)를 기준 스케일(13)을 촬상한 화상 및 테이블(5)의 이동량 및 점(P)을 촬상한 화상으로 하는 3종류의 정보를 이용하여 구 하는 것이다.

이 3종류의 정보중의 제 1의 정보인 기준 스케일(13)을 촬상한 화상에 의해, 상술한 바와 같이 기준 스케일 촬상시의 카메라(A)의 시야의 위치(X1, Y1)를 구할 수 있다. 이 시야의 위치는, 기준 스케일 촬상시의 기준 스케일(13)의 위치, 즉 그때의 테이블(5)의 위치를 기준으로 한 위치이다. 카메라(A)의 이동량의 오차와 카메라(A)의 자세 변동에 의해 시야의 위치에 오차가 생기는 것이지만, 그와 같은 시야의 위치의 오차가 있어도, 촬상한 기준 스케일(13)의 화상으로부터 구한 시야의 위치(X1, Y1)를 이용함에 의해, 시야의 위치의 오차가 위치 측정 결과에 영향을 주는 것이 없어진다.

즉, 카메라의 이동량 오차 및 자세 변동에 의한 오차가 생기고 있어도, 테이블(5)상의 기준 스케일(13)을 촬상함에 의해, 그 시야 내의 기준 스케일(13)의 패턴과의 위치 관계로부터 시야 위치의 좌표(X1, Y1)를 구하고, 이 좌표(X1, Y1)를 이용함에 의해, 시야의 위치의 오차에 의한 위치 측정 결과에의 영향을 배제하는 것이다.

제 2의 정보인 기준 스케일 촬상시와 점(P) 촬상시 사이의 테이블(5)의 이동량(△y)과, 제 1의 정보인 시야 위치의 좌표(X1, Y1)를 이용하면, 기준 스케일 촬상시의 테이블(5)의 위치를 기준으로 한 점(P) 촬상시의 시야의 위치를 구할 수 있다.

또한, 제 3의 정보인 점(P)을 촬상한 화상에 의해, 상술한 바와 같이 점(P) 촬상시의 카메라(A)의 시야를 기준으로 한 점(P)의 위치(x1, y1)를 구할 수 있다. 따라서 모든 정보를 이용함에 의해, 기준 스케일 촬상시의 테이블(5)의 위치를 기준으로 한 점(P)의 위치(X1+x1, Y1+△y+y1)를 구할 수 있다.

이상과 같이 하여, 기판(12)상의 측정 대상 개소인 점(P)의 위치를 측정할 때, 기준 스케일(13)을 촬상함에 의해, 카메라(A)의 이동량 오차와 카메라(A)의 자세 변동에 의해 생기는 카메라의 시야 위치의 오차의 영향이 위치 측정 결과에 미치지 않도록 하는 것이 가능하다. 게다가, 기판(12)상의 점(P)과 기준 스케일(13)을 촬상하는 동안, 기대(3)에 대해 카메라(A)가 정지하고 있기 때문에, 이 동안에 카메라(A)의 시야 위치의 오차가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 측정 대상 개소인 점(P)의 위치의 측정 정밀도가 향상한다.

상술한 도 5의 위치 측정 방법에서는, 측정 대상 개소인 점(P)을 촬상하고 나서 기준 스케일(13)을 촬상하였지만, 이 순서를 역으로 하여 기준 스케일(13)을 촬상하고 나서 점(P)을 촬상하는 것도 고려되지만, 그 경우에는, 기판(12)의 재치 자세가 면 내에서 회전하도록 어긋나거나, 촬상 대상의 형성 위치의 정밀도가 나쁘거나 등의 원인에 의해, 테이블 이동 후의 시야 내에, 상정하는 것에 반하여 점(P)이 발견되지 않는 일이 있고, 그때에는, 상술한 바와 같이 도 9에 도시한 바와 같이 하여, 점(P)이 발견되는 상정 위치를 변경하여야 한다.

이에 수반하여 카메라(A)의 위치를 움직인 경우에는, 움직인 것에 의해 카메라(A)에 이동량 오차와 자세 변동에 의해 시야 위치의 오차가 생기기 때문에, 기준 스케일(13)을 먼저 촬상한 방법에서는, 재차 기준 스케일(13)의 촬상으로부터 다시 하여야 한다. 이에 대해, 점(P)을 촬상하고 나서 기준 스케일(13)을 촬상하는 방법 에서는, 점(P)의 상정 위치를 넣은 시야 내에 점(P)이 발견되지 않은 경우에, 테이블(5) 및 카메라(A)의 어느 한쪽 또는 양쪽을 조금씩 움직여 점(P)을 탐색하고, 점(P)을 촬상할 수 있는 위치로부터 카메라(A)를 움직이지 않고 테이블(5)만을 움직여 기준 스케일(13)을 촬상하면 좋기 때문에, 기준 스케일(13)의 촬상을 다시 할 필요가 없다.

도 10은, 카메라(A)를 이용하여 기판(12)의 기준 마크(P, Q, R, S)의 좌표 및 관련 치수 및 각도의 측정 순서를 도시한 도면이다.

점(P, Q) 및 점(R, S)은, 도 2에 도시한 바와 같이, 각각 테이블(5)의 이동 방향으로 이간한 2개의 측정 대상 개소이고, 점(P, Q) 및 점(R, S)의 순서로 촬상하도록 하고 있다.

우선, 상술한 도 5와 마찬가지로, 스텝 1에서는, 도 6의 상태 a로 하여 카메라(A)로 제 1의 측정 대상 개소로서의 점(P)을 촬상하고, 스텝 2에서는, 카메라 이동 기구를 움직이는 일 없이, 즉 카메라(A)를 x방향으로 이동시키는 일 없이, 테이블(5)만을 y방향으로 이동시켜 제 1의 이동을 행하고, 도 7의 상태 b로 하여 카메라(A)로 기준 스케일(13)을 촬상하여 기준 스케일(13)의 제 1의 화상을 취득한다.

다음에, 스텝 3에서는, 카메라 이동 기구를 움직이는 일 없이, 즉, 카메라(A)를 x방향으로 이동시키는 일 없이, 테이블(5)만을 y방향으로 이동시켜 제 2의 이동을 행하고, 테이블(5)과 카메라(A)의 위치 관계를 도 11에 도시한 상태 c로 하여, 카메라(A)로 제 2의 측정 대상 개소인 점(Q)을 촬상한다.

이때, 카메라(A)의 시야 중에 점(Q)이 없는 경우는, 점(P)에 관해 도 9를 이 용하여 설명한 것과 마찬가지로, 카메라(A) 및 테이블(5)을 미동시켜 점(Q)을 탐색하여 촬상한다.

이 점(Q)의 탐색 때에, 카메라(A)를 x방향으로 미동시켜 점(Q)을 촬상한 때에는, 스텝 4로 이동하고, 테이블(5)만을 y방향으로 이동시켜 제 3의 이동을 행하고, 테이블(5)과 카메라(A)의 위치 관계를 도 12에 도시한 상태 b'로 하여, 카메라(A)로 기준 스케일(13)을 촬상하고 기준 스케일(13)의 제 2의 화상을 취득하고, 스텝 5로 이동한다.

또한, 점(Q)을 탐색할 때에, 테이블(5)을 y방향으로 미동시켜 점(Q)을 촬상한 때에는, 상기 제 2의 이동의 이동량(제 2의 이동량)에, 미동분을 가한 누적 이동량을 제 2의 이동량으로 한다.

상기 스텝 3에서, 카메라(A)의 시야 중에 점(Q)이 존재하고, 탐색의 필요가 없는 경우, 또는 탐색은 행하였지만 카메라(A)를 미동시키지 않은 경우에는, 카메라(A)는, 스텝 2에서 기준 스케일(13)을 촬상한 상태 그대로 움직이고 있지 않기 때문에, 카메라(A)로 기준 스케일(13)을 촬상한 상기 스텝 4를 스킵하고, 스텝 5로 이동한다.

테이블(5)의 이동 방향으로 이간한 점(P, Q)의 좌표는, 후술하는 스텝 9에서 산출된다.

다음에, 점(R, S)에 대해서도 점(P, Q)과 마찬가지로, 스텝 5에서는, 카메라(A)를 x방향으로 이동시킴과 함께, 테이블(5)을 y방향으로 이동시켜 테이블(5)과 카메라(A)의 위치 관계를 도 13에 도시한 상태 d로 하여, 카메라(A)로 제 1의 측정 대상 개소로서의 점(R)을 촬상한다.

다음에, 스텝 6에서는, 카메라(A)를 x방향으로 이동시키는 일 없이, 테이블(5)만을 y방향으로 이동(제 1의 이동)시키고 테이블(5)과 카메라(A)의 위치 관계를 도 14에 도시한 상태 e로 하여, 카메라(A)로 기준 스케일(13)을 촬상한다.

다음에, 스텝 7에서는, 카메라(A)를 x방향으로 이동시키는 일 없이, 테이블(5)만을 y방향으로 이동(제 2의 이동)시켜 테이블(5)과 카메라(A)의 위치 관계를, 도 15에 도시한 상태 f로 하고, 카메라(A)로 점(S)을 촬상한다. 이때, 카메라(A)의 시야 중에 점(S)이 없는 경우는, 상기한 도 9와 마찬가지로, 카메라(A) 및 테이블(5)을 미동시켜 점(S)을 탐색하여 촬상한다.

이 점(S)을 탐색할 때에, 카메라(A)를 x방향으로 미동시킨 경우에는, 스텝 8로 이동하고, 테이블(5)만을 y방향으로 이동(제 3의 이동)시켜 테이블(5)과 카메라(A)의 위치 관계를 도 16에 도시한 상태 e'로 하여, 카메라(A)로 기준 스케일(13)을 촬상하고 스텝 9로 이동한다.

또한, 점(S)을 탐색할 때에, 테이블(5)을 y방향으로 미동시켜서 점(Q)을 촬상한 때에는, 상기 제 2의 이동의 이동량(제 2의 이동량)에, 미동분을 가한 누적 이동량을 제 2의 이동량으로 한다.

상기 스텝 7에서, 카메라(A)의 시야 중에 점(S)이 존재하고, 탐색의 필요가 없는 경우, 또는 탐색은 행하였지만 카메라(A)를 미동시키지 않은 경우에는, 카메라(A)는 스텝 6에서 기준 스케일(13)을 촬상한 상태 그대로 움직이고 있지 않기 때문에, 카메라(A)로 기준 스케일(13)을 촬상한 상기 스텝 8을 스킵하고, 스텝 9로 이동한다.

스텝 9에서는, 이하에 기술한 바와 같이 하여 점(P, Q)의 좌표를 산출한다. 즉, 상기 스텝 3에서, 카메라(A)의 시야 중에, 점(Q)이 존재하고, 탐색할 필요가 없는 경우에는, 카메라(A)에 의한 점(P, Q)의 촬상 화상, 카메라(A)에 의한 기준 스케일(13)의 제 1의 화상 및 테이블(5)의 제 1의 이동량 및 제 2의 이동량을 이용하여 상술한 도 8과 마찬가지로 하여, 점(P, Q)의 좌표를 산출한다.

또한, 상기 스텝 3에서, 카메라(A)의 시야 중에 점(Q)이 존재하지 않고, 점(Q)의 탐색을 행하고, 그때에, 테이블(5)을 y방향으로 미동시켜 점(Q)을 촬상한 때에는, 상기 제 2의 이동량에, 미동분을 가한 누적 이동량을 제 2의 이동량으로 하여 점(P, Q)의 좌표를 산출한다.

또한, 상기 스텝 3에서, 카메라(A)의 시야 중에 점(Q)이 존재하지 않고, 점(Q)의 탐색을 행하고, 그때에, 카메라(A)를 x방향으로 미동시켜 점(Q)을 촬상한 때에는, 카메라(A)에 의한 점(P, Q)의 촬상 화상, 기준 스케일(13)의 제 1 및 제 2의 화상, 테이블(5)의 제 1, 제 2 및 제 3의 이동량을 이용하여, 점(P, Q)의 좌표를 산출한다.

마찬가지로 하여, 점(R, S)의 좌표도 산출한다.

스텝 10에서는, 각 산출한 점의 좌표로부터 각 기준 마크 사이의 치수 및 각 기준 마크 사이를 잇는 직선중의 2개의 직선이 이루는 각도를 산출한다.

예를 들면, 기준 마크(P, Q)의 각 좌표로부터 기준 마크(P, Q) 사이의 거리(치수)를 산출하거나, 예를 들면, 기준 마크(P, Q)를 잇는 직선과 기준 마크(Q, S) 를 잇는 직선이 이루는 각도, 즉 직교도(直交度)를 산출한다.

이와 같이, 기판(12)상의 기준 마크(P, Q, R, S) 사이의 치수나 그들을 잇는 직선이 이루는 각도를 산출함에 의해, 기판상의 패턴의 왜곡이나 직교도를 파악할 수 있는 것이 된다.

도 17은 제 1, 제 2의 카메라로서의 카메라(A, B)를 이용하여 기판(12)의 기준 마크(S, Q)의 좌표를 측정하는 순서를 도시한 도면이다.

제 1, 제 2의 측정 대상 개소로서의 점(S, Q)은 테이블(5)의 이동 방향에 수직한 방향으로 이간한 2점이다.

우선, 스텝 1에서는, 카메라(A, B)의 시야 내에 점(S, Q)이 각각 들어간다고 상정되는 위치 관계가 되도록, 카메라(A, B)를 x방향으로 이동시킴과 함께, 테이블(5)을 y방향으로 이동시켜 테이블(5)과 카메라(A, B)의 위치 관계를 도 18에 도시한 상태 g로 하고, 제 1의 카메라로서의 카메라(A)로 제 1의 측정 대상 개소로서의 점(S)을 촬상함과 함께, 제 2의 카메라로서의 카메라(B)로 제 2의 측정 대상 개소로서의 점(Q)을 촬상한다.

다음에, 스텝 2에서는, 카메라 이동 기구를 움직이는 일 없이, 즉 카메라(A, B)를 이동시키는 일 없이, 테이블(5)만을 y방향으로 이동시켜 테이블(5)과 카메라(A, B)의 위치 관계를 도 19에 도시한 상태 h로 하여, 제 1, 제 2의 카메라로서의 카메라(A, B)로 기준 스케일(13)을 각각 촬상하고 제 1 및 제 2의 화상을 취득한다. 스텝 3에서는, 카메라(A, B)에 의한 점(S, Q)의 화상, 카메라(A, B)에 의한 기준 스케일(13)의 제 1 및 제 2의 화상, 및 테이블(5)의 이동량을 이용하여, 화상 처리와 연산에 의해 점(Q, S)의 좌표를 산출한다.

도 20은, 카메라(A 내지 C)를 이용하여, 도 21에 도시된 기판(12)상의 점(T)의 기판 좌표계에서의 좌표를 측정하는 순서를 도시하는, 도 5에 대응한 도면이다.

기판(12)상의 점(T)은, 예를 들면, 배선 패턴중에서 선택된 도형의 중심이나 도형의 코너 등의 특징점이다.

우선, 스텝 1에서는, 카메라(A, C)의 시야 내에 점(S, Q)이 각각 들어간 상정되는 위치 관계가 되도록, 카메라 이동 기구를 움직여 카메라(A, C)를 x방향으로 이동시킴과 함께, 테이블(5)을 y방향으로 이동시켜 테이블(5)과 카메라(A, C)의 위치 관계를 도 21에 도시한 상태 i로 하여, 카메라(A)로 점(S)을 촬상함과 함께, 카메라(C)로 점(Q)을 촬상한다.

또한, 이 스텝 1에서는, 카메라(B)도, 카메라(A, C)의 이동과 동시에, 점(T)이 테이블(5)의 이동만에 의해 시야 내에 들어간다고 상정되는 위치로 이동하여 두는 것이 바람직하다. 즉, 카메라(B)의 x방향의 이동에 의해, 카메라(A, C)의 시야 위치를 변동시킬 가능성이 있는 경우, 예를 들면, 카메라(B)의 이동에 의한 진동이 카메라(A, C)의 시야 위치에 영향을 주는 경우에는, 카메라(A, C)를 x방향으로 이동시킬 때에, 동시에 카메라(B)도 x방향으로 이동시켜 둠에 의해, 카메라(A, C)에 의한 촬상의 후에, 카메라(A, C)의 시야 위치에 변동이 생기는 것을 방지할 수 있다.

다음에, 스텝 2에서는, 테이블(5)을 y방향으로 이동시켜 제 1의 이동을 행하고, 테이블(5)과 카메라(B)의 위치 관계를 도 22에 도시한 상태 j로 하여, 카메 라(B)로 점(T)을 촬상한다.

다음에, 스텝 3에서는, 카메라 이동 기구를 움직이는 일 없이, 즉, 카메라(A 내지 C)를 이동시키는 일 없이, 테이블(5)만을 y방향으로 이동시켜 제 2의 이동을 행하고, 테이블(5)과 카메라(A 내지 C)의 위치 관계를 도 23에 도시한 상태 k로 하여, 카메라(A 내지 C)로 기준 스케일(13)을 각각 촬상하고, 스텝 4에서는, 화상 처리와 연산에 의해, 테이블 좌표계에서의 점(Q, S) 및 점(T)의 좌표를 산출한다.

다음에, 스텝 5에서는, 점(Q, S)의 좌표를 이용하여 테이블 좌표계에 대한 기판 좌표계가 정해지고, 그 후, 테이블 좌표계에서 구하여진 점(T)의 좌표가 기판 좌표계로 변환된다. 점(T)의 좌표를 기판 좌표계로 변환하는 것은, 점(T)의 설계상의 좌표가 원래 기판 좌표계로 표시되어 있기 때문에, 점(T)의 실측 좌표를 기판 좌표계에서의 좌표로 변환하여 두면, 점(T)의 실측 좌표를 설계상의 좌표와 직접 비교할 수 있어 편리하기 때문이다.

여기서, 테이블 좌표계로부터 기판 좌표계에의 변환에 관해 설명한다.

기판(12)상의 2점인 점(Q) 및 점(S)에 관해 기판 좌표계에서의 xy좌표를 이미 알고 있으면, 그들의 점(Q, S)의 테이블 좌표계에서의 xy좌표를 측정함에 의해, 양 좌표계의 원점끼리의 위치 관계(예를 들면 기판 좌표계 원점의 테이블 좌표계에서의 좌표)와 양 좌표계의 좌표축끼리가 이루는 각도를 구할 수 있기 때문에, 이들을 이용하여 양 좌표계 상호의 좌표 변환을 행할 수 있다. 단, 예를 들면 점(Q)을 기판 좌표계에서의 좌표 원점으로 마련한 경우, 점(S)의 기판 좌표계에서의 설계상의 좌표가 (Sx, 0)라고 하여도, 제조 오차에 의해, 점(S)의 점(Q)으로부터의 거리 는 실제로는 Sx로부터 약간 어긋나 있을 가능성이 있기 때문에, 점(S)의 좌표는 이미 알고 있다고는 할 수 없다. 그러나, 점(Q)과 점(S)을 잇는 선이 기판 좌표계에서의 x좌표축이라고 정의함에 의해, 테이블 좌표계의 x축과 기판 좌표계의 x축이 이루는 각도를 구할 수는 있다. 따라서 이 예에서는, 점(Q)(즉 기판 좌표계의 원점)의 테이블 좌표계에서의 좌표와, 양 좌표계의 x축끼리가 이루는 각도를 얻을 수 있기 때문에, 이들을 이용하여 양 좌표계 상호의 좌표 변환을 행할 수 있다.

이 도 20의 측정 순서는, 십자 마크(S, Q)라는, 기판(12)상의 촬상 가능한 패턴으로부터 선택된 적어도 2개의 기준 마크를 이용하여, 기판(12)상의 패턴의 위치 및 자세를 구하는 방법으로서 파악할 수 있다.

또한, 상기 도 20의 측정 순서는, 기판(12)상의 제 1의 측정 대상 개소(점 S)를 제 1의 카메라(카메라 A)로 및 제 2의 측정 대상 개소(점 Q)을 제 2의 카메라(카메라 C)로 촬상하고, 제 1 및 제 2의 카메라를 지지한 각 이동 기구를 움직이지 않고 테이블(5)을 이동시켜 기준 스케일(13)을 제 1 및 제 2의 카메라로 각각 촬상하고, 제 1 및 제 2의 측정 대상 개소의 촬상부터 기준 스케일(13)의 촬상까지의 테이블(5)의 이동량을 이동량 측정기에 의해 측정하고, 얻어진 제 1 및 제 2의 측정 대상 개소의 화상, 제 1 및 제 2의 카메라로 각각 촬상한 기준 스케일(13)의 제 1 및 제 2의 화상 및 테이블(5)의 이동량을 이용하여 제 1 및 제 2의 측정 대상 개소의 위치를 구하는 방법으로서 파악할 수 있다.

또한, 상기 도 20의 측정 순서는, 기판(12)상의 제 1의 측정 대상 개소(점 S)를 제 1의 카메라(카메라 A)로 촬상하고, 제 1의 카메라를 지지하는 이동 기구를 제 1의 측정 대상 개소의 촬상을 하였을 때의 그대로 움직이지 않고 테이블(5)에 제 1의 이동을 시켜 기판(12)상의 제 2의 측정 대상 개소(점 T)를 제 2의 카메라(카메라 B)로 촬상하고, 제 1의 이동에서의 테이블(5)의 제 1의 이동량을 이동량 측정기에 의해 측정하고, 제 1 및 제 2의 카메라를 지지하는 각 이동 기구를 움직이지 않고 테이블(5)에 제 2의 이동을 시켜 기준 스케일(13)을 제 1 및 제 2의 카메라로 각각 촬상하고, 제 2의 이동에서의 테이블(5)의 제 2의 이동량을 이동량 측정기에 의해 측정하고, 얻어진 제 1 및 제 2의 측정 대상 개소의 화상, 제 1 및 제 2의 카메라로 각각 촬상한 기준 스케일(13)의 제 1 및 제 2의 화상 및 테이블(5)의 제 1 및 제 2의 이동량을 이용하여 제 1 및 제 2의 측정 대상 개소의 위치를 구하는 방법으로서 파악할 수 있다.

도 24는, 본 발명의 다른 실시 형태의 위치 측정 장치의 도 2에 대응하는 평면도이다.

상술의 도 2에 도시한 실시 형태와의 차이는, 도 2에 도시한 기준 스케일(13)(도 24에서는 기준 스케일(13a)이라고 한다) 외에, 또 하나, 기준 스케일(13b)을, 기판(12)을 끼우고 테이블(5)상의 기준 스케일(13a)과는 반대측의 위치에 마련한 것이다.

기준 스케일(13a)을 기준으로 한 기준 스케일(13b)의 위치는, 미리 측정되어 있고, 기준 스케일(13b)을 촬상하면 그때의 시야의 위치가 기준 스케일(13a)을 기준으로 하여 구하여지도록 되어 있다. 따라서 기준 스케일(13b)은 언제라도 기준 스케일(13a)에 대신하고 이용할 수 있다. 그래서, 측정 순서는 지금까지의 각 측정 순서와 마찬가지로 하고, 단지 측정 대상 개소가 기준 스케일(13b)에 가까운 경우에는 적절히 기준 스케일(13a)을 촬상하는 것에 대신하여 기준 스케일(13b)을 촬상함에 의해, 테이블(5)의 이동량을 적게 하여, 측정에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다.

다른 실시 형태로서, 더욱 많은 카메라를 각각의 카메라 이동 기구에 지지시킨 위치 측정 장치를 이용하고, 카메라의 수에 대응한 측정 대상 개소를 테이블을 이동시키면서 순차적으로 촬상하고, 각 카메라에 의한 기준 스케일의 촬상은 공통의 테이블 위치에서 행하도록 하여도 좋다.

또한, 위치 측정 장치에 복수의 카메라를 구비시킬 때는, 가대(6)의 양측, 즉, 가대(6)를 끼우도록, 테이블 이동 방향의 양측에, 카메라 이동 기구의 설치를 분배하도록 하여도 좋다. 그렇게 하면, 가대(6)의 서로 다른측에 마련된 카메라 이동 기구끼리에 관해서는, 서로 이동 범위에 관한 간섭이 발생하지 않도록 설계하는 것이 용이하기 때문에, 카메라 사이의 이동의 독립성을 높일 수 있다.

또한, 복수의 가대를 마련하여, 그들의 가대에 카메라 이동 기구의 설치를 분배하도록 하여도 좋다. 그렇게 하면, 서로 다른 가대에 마련된 카메라 이동 기구끼리에 관해서는, 이동 범위의 간섭이 발생하지 않도록 하는 것이 용이할 뿐만 아니라, 한쪽의 가대에 마련된 카메라 이동 기구를 움직여도 다른쪽의 가대에 마련된 카메라 이동 기구에 지지된 카메라의 시야를 변동시키지 않도록 하는 것이 용이하기 때문에, 카메라 이동 기구 및 테이블을 움직이는 것 및 촬상하는 것의 순서에 관한 자유도가 높아진다.

단, 상기한 바와 같이 가대의 양측에 카메라를 마련하거나 복수의 가대에 카메라를 마련하거나 하는 경우에, 그들의 카메라의 시야가 테이블의 이동 방향으로 다른 위치가 된다고 하면, 그에 따라, 테이블 상에 복수의 기준 스케일을 마련하거나 기준 스케일을 테이블 이동 방향으로 크게 하거나 하여, 같은 테이블 위치에 각 카메라가 다른 기준 스케일 또는 하나의 기준 스케일의 다른 부분을 볼 수 있도록 하거나, 기준 스케일의 촬상을 복수의 타이밍으로 나누어서 그 동안에 테이블 이동을 행하거나, 와 같은 배려가 필요하다. 기준 스케일의 촬상을 복수의 타이밍으로 나누고 그 동안에 테이블 이동을 행하는 경우에는, 측정 대상 개소의 위치를 구한 때에 그 이동량도 이용할 필요가 있다.

본 발명에 의하면, 기판상의 측정 대상 개소의 위치를 측정할 때, 기준 스케일의 촬상에 의해 카메라의 이동량 오차와 카메라의 자세 변동에 의해 생기는 카메라의 시야 위치의 오차의 영향이 위치 측정 결과에 미치지 않도록 하는 것이 가능하고, 게다가, 기판상의 측정 대상 개소와 기준 스케일을 촬상하는 동안, 기대에 대해 카메라가 정지하고 있기 때문에, 이때에 카메라의 시야 위치의 오차가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 측정 대상 개소의 위치의 측정 정밀도가 향상한다.

산업상의 이용 가능성

본 발명은, 예를 들면, 기판의 치수 검사 등에 유용하다.

Claims (11)

1. 기대(基臺)와, 상기 기대의 위에서 제 1의 방향으로 이동하는 테이블과, 상기 테이블의 이동량을 측정하는 이동량 측정기와, 상기 기대에 고정된 가대와, 상기 가대에 구비되고 제 1의 방향과 직교하는 제 2의 방향을 가동 방향으로 하는 카메라 이동 기구와, 상기 카메라 이동 기구에 지지되고 상기 기대의 상방에서 제 2의 방향으로 이동하는 카메라와, 상기 테이블의 이동 방향에 수직한 방향에 따라 테이블 상에 구비되고 상기 카메라로 촬상된 때에 카메라의 시야 위치에 관한 정보를 촬상된 화상 중에 주는 기준 스케일을 구비한 위치 측정 장치를 준비하고,

   상기 테이블에 측정 대상으로 하는 기판을 재치하고,

   상기 기판상의 측정 대상 개소 및 기준 스케일의 어느 한쪽을 상기 카메라로 촬상하고,

   상기 카메라 이동 기구를 상기 촬상을 하였을 때의 그대로 움직이지 않고 상기 테이블만을 이동시켜 상기 기판상의 측정 대상 개소 및 기준 스케일의 다른쪽을 상기 카메라로 촬상하고,

   상기 이동에 있어서의 테이블의 이동량을 상기 이동량 측정기에 의해 측정하고,

   얻어진 측정 대상 개소의 화상 및 기준 스케일의 화상 및 테이블의 이동량을 이용하여 측정 대상 개소의 위치를 구하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 위치 측정 장치를 준비하고,

   상기 테이블에 측정 대상으로 하는 기판을 재치하고,

   상기 기판상의 측정 대상 개소를 상기 카메라로 촬상하고,

   상기 카메라 이동 기구를 상기 촬상을 하였을 때의 그대로 움직이지 않고 상기 테이블만을 이동시켜 기준 스케일을 상기 카메라로 촬상하고,

   상기 이동에 있어서의 테이블의 이동량을 상기 이동량 측정기에 의해 측정하고,

   얻어진 측정 대상 개소의 화상 및 기준 스케일의 화상 및 테이블의 이동량을 이용하여 측정 대상 개소의 위치를 구하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 위치 측정 장치를 준비하고,

   상기 테이블에 측정 대상으로 하는 기판을 재치하고,

   상기 기판상의 제 1의 측정 대상 개소를 상기 카메라로 촬상하고,

   상기 카메라 이동 기구를 움직이지 않고 상기 테이블에 제 1의 이동을 시켜 기준 스케일을 상기 카메라로 촬상하여 기준 스케일의 제 1의 화상을 얻고,

   제 1의 이동에 있어서의 테이블의 제 1의 이동량을 상기 이동량 측정기에 의해 측정하고,

   상기 카메라 이동 기구를 움직이지 않고 상기 테이블에 제 2의 이동을 시켜 제 2의 측정 대상 개소가 존재한다고 상정되는 기판 표면 개소를 상기 카메라로 촬상하고,

   촬상한 화상에 제 2의 측정 대상 개소가 들어가 있으면 그 화상을 제 2의 측정 대상 개소의 화상으로서 채용하고,

   촬상한 화상에 제 2의 측정 대상 개소가 들어가 있지 않으면, 제 2의 측정 대상 개소의 촬상에 성공할 때까지 테이블 또는 카메라 이동 기구를 미동시켜서 촬상하는 것을 반복하고,

   상기 테이블의 제 2의 이동량을 상기 이동량 측정기에 의해 측정하거나, 또는 테이블에 상기 미동을 시킨 때에는 제 2의 이동량에 미동분을 가한 누적 이동량을 제 2의 이동량으로서 상기 이동량 측정기에 의해 측정하고,

   제 2의 측정 대상 개소의 촬상에 성공하기까지 카메라 이동 기구를 움직인 경우에는, 제 2의 측정 대상 개소의 촬상에 성공한 때의 상태로부터 카메라 이동 기구를 움직이지 않고 상기 테이블에 제 3의 이동을 시켜 기준 스케일을 상기 카메라로 촬상하여 기준 스케일의 제 2의 화상을 얻고,

   테이블의 제 3의 이동량을 상기 이동량 측정기에 의해 측정하고,

   얻어진 제 1 및 제 2의 측정 대상 개소의 화상, 기준 스케일의 제 1의 화상 및 테이블의 제 1 및 제 2의 이동량, 및 존재할 때에는 기준 스케일의 제 2의 화상 및 테이블의 제 3의 이동량을 이용하여, 제 1 및 제 2의 측정 대상 개소의 위치를 구하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.
4. 제 2항에 있어서,

   서로 독립하여 이동할 수 있는 제 1의 카메라 이동 기구 및 제 2의 카메라 이동 기구와, 제 1의 카메라 이동 기구에 지지되는 제 1의 카메라 및 제 2의 카메라 이동 기구에 지지되는 제 2의 카메라를 구비하고, 제 1 및 제 2의 카메라의 시야가 서로 테이블의 이동 방향에 수직한 방향으로 이간하고 있는 상기 위치 측정 장치를 준비하고,

   상기 테이블에 측정 대상으로 하는 기판을 재치하고,

   상기 기판상의 제 1의 측정 대상 개소를 제 1의 카메라로 및 제 2의 측정 대상 개소를 제 2의 카메라로 촬상하고,

   제 1 및 제 2의 카메라 이동 기구를 움직이지 않고 상기 테이블을 이동시켜 기준 스케일을 제 1 및 제 2의 카메라로 각각 촬상하고,

   상기 이동에 있어서의 테이블의 이동량을 상기 이동량 측정기에 의해 측정하고,

   얻어진 제 1 및 제 2의 측정 대상 개소의 화상, 제 1 및 제 2의 카메라로 각각 촬상한 기준 스케일의 제 1 및 제 2의 화상 및 테이블의 이동량을 이용하여 제 1 및 제 2의 측정 대상 개소의 위치를 구하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.
5. 제 2항에 있어서,

   서로 독립하여 이동할 수 있는 제 1의 카메라 이동 기구 및 제 2의 카메라 이동 기구와, 제 1의 카메라 이동 기구에 지지되는 제 1의 카메라 및 제 2의 카메 라 이동 기구에 지지되는 제 2의 카메라를 구비하고, 제 1 및 제 2의 카메라의 시야가 서로 테이블의 이동 방향에 수직한 방향으로 이간하고 있는 상기 위치 측정 장치를 준비하고,

   상기 테이블에 측정 대상으로 하는 기판을 재치하고,

   상기 기판상의 제 1의 측정 대상 개소를 제 1의 카메라로 촬상하고,

   제 1의 카메라 이동 기구를 상기 촬상을 하였을 때의 그대로 움직이지 않고 상기 테이블에 제 1의 이동을 시켜 상기 기판상의 제 2의 측정 대상 개소를 제 2의 카메라로 촬상하고,

   제 1의 이동에 있어서의 테이블의 제 1의 이동량을 상기 이동량 측정기에 의해 측정하고,

   제 1 및 제 2의 카메라 이동 기구를 움직이지 않고 상기 테이블에 제 2의 이동을 시켜 기준 스케일을 제 1 및 제 2의 카메라로 각각 촬상하고,

   제 2의 이동에 있어서의 테이블의 제 2의 이동량을 상기 이동량 측정기에 의해 측정하고,

   얻어진 제 1 및 제 2의 측정 대상 개소의 화상, 제 1 및 제 2의 카메라로 각각 촬상한 기준 스케일의 제 1 및 제 2의 화상 및 테이블의 제 1 및 제 2의 이동량을 이용하여 제 1 및 제 2의 측정 대상 개소의 위치를 구하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.
6. 제 1항 내지 제 5항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 기판상에는 촬상 가능한 패턴이 마련되어 있고,

   상기 기판상의 측정 대상 개소는 상기 패턴으로부터 선택된 적어도 2개소의 기준 마크이고,

   구한 적어도 2개소의 기준 마크의 위치를 이용하고, 또한 상기 패턴의 위치 및 자세를 구하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.
7. 제 1항 내지 제 5항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 기판상에는 촬상 가능한 패턴이 마련되어 있고,

   상기 기판상의 측정 대상 개소는 상기 패턴으로부터 선택된 제 1의 점 및 제 2의 점이고,

   구한 제 1의 점 및 제 2의 점의 위치를 이용하고, 또한 제 1의 점과 제 2의 점 사이의 거리를 구하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.
8. 제 1항 내지 제 5항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 기판상에는 촬상 가능한 패턴이 마련되어 있고,

   상기 기판상의 측정 대상 개소는 상기 패턴으로부터 선택된 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4의 점이고,

   구한 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4의 점의 위치를 이용하고, 또한 제 1의 점과 제 2의 점을 잇는 직선과, 제 3의 점과 제 4의 점을 잇는 직선이 이루는 각도를 구하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.
9. 기대와,

   상기 기대 위에서 제 1의 방향으로 이동하는 테이블과,

   상기 테이블의 이동량을 측정하는 이동량 측정기와,

   상기 기대에 고정된 가대와,

   상기 가대에 구비되고 제 1의 방향과 직교하는 제 2의 방향을 가동 방향으로 하는 카메라 이동 기구와,

   상기 카메라 이동 기구에 지지되고 상기 기대의 상방에서 제 2의 방향으로 이동하는 카메라와,

   상기 테이블의 이동 방향에 수직한 방향을 따라 테이블 상에 구비되고 상기 카메라로 촬상된 때에 카메라의 시야 위치에 관한 정보를 촬상된 화상 중에 주는 기준 스케일을 구비한 것을 특징으로 하는 위치 측정 장치.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 기준 스케일은, 상기 테이블상의 기판이 재치되어야 할 영역을 끼우고, 테이블의 이동 방향의 양측에 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 위치 측정 장치.
11. 제 9항 또는 제 10항에 기재된 위치 측정 장치와,

    상기 위치 측정 장치에 접속되어 서로 정보 전송 가능하게 된 제어 장치를 구비하고,

    상기 제어 장치는, 제어 프로그램을 실행하는 컴퓨터를 구비하고,

    상기 제어 프로그램은,

    상기 위치 측정 장치의 테이블에 재치된 기판상의 측정 대상 개소 및 기준 스케일의 어느 한쪽을 상기 카메라로 촬상하고,

    상기 카메라 이동 기구를 상기 촬상을 하였을 때의 그대로 움직이지 않고 상기 테이블만을 이동시켜 상기 기판상의 측정 대상 개소 및 기준 스케일의 다른쪽을 상기 카메라로 촬상하고,

    상기 이동에 있어서의 테이블의 이동량을 상기 이동량 측정기에 의해 측정하고,

    얻어진 측정 대상 개소의 화상 및 기준 스케일의 화상 및 테이블의 이동량을 이용하여 측정 대상 개소의 위치를 구하는 스텝을 구비하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 시스템.

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