KR101492778B1 - 연속 주사형 계측 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 효율적이며 신뢰성이 높은 연속 주사형 표면 형상 계측기를 제공하고, 또한 제품 교환에 의한 불필요한 시간을 실질적인 의미에서 없애는 수단을 제공함으로써, 장치를 전체적으로 효율화, 고속화하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 일 실시 형태에 따른 연속 주사형 계측 장치는, 계측 대상물의 표면 형상 계측을 행하기 위한 연속 주사형의 광 응용 계측기와, 광 응용 계측기를 탑재하여 소정 방향을 따라서 연속 주사시키는 1축의 계측기 주사용 스테이지와, 계측 대상물을 각각 착탈 가능하게 재치하는 2개의 반송 스테이지로서, 서로 독립적으로 이동 가능한 2개의 반송 스테이지를 구비한 것이다. 2개의 반송 스테이지는, 광 응용 계측기에 의한 계측 위치와, 계측 대상물의 교환 위치 중 어느 한쪽에 각각 독립적으로 위치 결정됨과 함께, 계측 위치에 있고 또한 표면 형상 계측 중인 계측 대상물을 재치한 반송 스테이지는 연속 주사 중에서 고정되고, 광 응용 계측기는, 한쪽의 반송 스테이지가 교환 위치에 위치 결정되어 계측이 종료된 계측 대상물과 다음 계측 대상물이 교환되는 동안에, 계측 위치에 위치 결정된 다른 쪽의 반송 스테이지 상의 계측 대상물의 표면 형상 계측을 행한다.

Description

연속 주사형 계측 장치{CONTINUOUS SCAN TYPE MEASURING APPARATUS}

본 발명은 광을 이용한 계측ㆍ검사 장치에 관한 것이다. 특히, 계측 대상물의 표면 형상 계측ㆍ검사를 행하는 장치의 고속화에 관한 것이다.

반도체 제품에 사용되는 고밀도 배선 기판(이하 간단히 기판이라 칭함)의 패널이나 트레이 상에 배열된 개편 기판(패널로부터 잘라내어진 기판), 혹은 웨이퍼 등은 200×200∼400×400㎜ 정도의 평면 방향 사이즈를 갖는 한편, 기판 상에 배열된 범프라 불리는 미소 전극의 높이가 0.02∼0.1㎜ 정도밖에 없어, 이 범프의 높이 치수 검사가 중요시되고 있다. 범프의 높이 검사를 위해서 필요로 되는 계측 정밀도는 ㎛ 레벨이기 때문에, 큰 면적의 대상물을 고정밀도로 계측하는 것이 요구되게 된다. 또한, 반도체는 대량 생산품이므로 고정밀도의 계측이 요구되는 이상으로 현저한 고속성도 요구된다.

이와 같이 넓은 면적을 갖는 대상물 표면을 고속ㆍ고정밀도로 형상 계측하는 방법으로서, 에리어 계측형의 표면 형상 계측기를 사용하여 대상물 혹은 계측기를 스텝 이동하여 계측하는 방법(이하에서는 간단히 스텝 주사형이라 칭함)과, 리니어 계측형의 표면 형상 계측기를 사용하여 대상물 혹은 계측기를 연속 주사시켜 계측하는 방법(이하에서는 간단히 연속 주사형이라 칭함)이 실용화되어 있다.

스텝 주사형은, 에리어 계측형의 표면 형상 계측기를 사용하므로, 에리어 사이즈 즉 시야 사이즈 내에 대상물 전체가 들어가는 것이면 스텝 이동을 필요로 하지 않는다. 그러나 계측기가 갖는 시야 사이즈는, 고정밀도의 계측이 필요한 경우, 광학계의 제약이나 2차원 검출기의 분해능 제약에 의해 충분히 넓게 취하는 것은 어렵고, 일반적으로 수㎜×수㎜∼수십×수십㎜이기 때문에, 스텝 이동에 의해 다수의 시야의 계측을 행하여 서로 이을 필요가 있다.

스텝 이동하는 경우, 고속 계측을 위해서는 고속으로 이동하고 정지시킬 필요가 있지만, 가감속 시의 진동은 계측 정밀도에 영향을 미치기 때문에, 장치 강성을 높일 필요가 발생하여, 장치의 장대화ㆍ고비용화를 초래하고 있다.

한편 연속 주사형은, 이동 스테이지에 속도 안정성이나 높은 직선성이 요구되게 되지만, 가감속이 적기 때문에 이동에 관한 고속성은 장대화나 고비용화를 초래하지 않고 실현할 수 있다. 그 때문에, 넓은 면적을 갖는 대상물을 고속ㆍ고정밀도로 형상 계측하는 방법으로서는 연속 주사형이 우위라고 할 수 있다.

연속 주사형의 표면 형상 계측 방법으로서는 광 절단법이 일반적으로 사용된다. 광 절단법은, 직선 형상의 패턴광을 대상물에 투영하고, 패턴광의 투영 방향과는 상이한 방향으로부터 투영된 직선광을 화상에 의해 관측하면, 대상물의 기복에 따라서 직선이 왜곡되어 보이는 것을 이용하여, 왜곡량을 화상 계측함으로써, 기복 즉 표면 형상을 계측하는 방법이다. 1매의 화상으로부터 직선 패턴광 상의 1 라인분의 표면 형상을 계측할 수 있고, 이동 스테이지에 의해 연속 이동하면서 연속적으로 화상을 취득함으로써 심리스하게 대상물의 표면 형상을 계측하는 것이 가능하다.

그러나, 주사 방향에 대해서는 대상물 전체에 대하여 계측하는 것이 가능하지만, 주사 방향에 직교하는 방향에 대해서는 화상의 시야 사이즈로 제한되기 때문에, 1회의 주사가 종료되면 주사 방향에 직교하는 축을 갖는 이동 스테이지에 의해 1시야분 이동하고, 다시 주사를 행하여, 대상물 전체의 주사가 종료될 때까지 그것을 반복하게 된다. 즉, 주사축 스테이지 및 시야 이동축 스테이지의 2축의 스테이지에 의한 이동이 필요로 된다.

일반적인 검사 장치에서는, 계측 대상물을 XY 스테이지 상에 탑재하고, 이 XY 스테이지를 주사함으로써 계측을 행한다. 도 7에 전형적인 검사 장치의 구성을 도시한다. 계측 대상물(704)이 반도체 제품과 같은 대량 생산품인 경우, 대량의 계측 대상물(704)을 계측할 필요가 있기 때문에, 계측 대상물(704)을 차례로 교환하여 계측할 필요가 있다. 그 때문에, XY 스테이지(702, 703) 상의 계측 대상물(704)을 교환하기 위한 반송 장치(로더(705), 언로더(706))가 준비된다. 전형적인 동작을 이하에 설명한다.

계측기(701)에 의해, XY 스테이지(702, 703) 상의 계측 대상물(704)의 계측이 완료되면, 계측 대상물(704)이 교환 가능한, 교환 시에 계측기와 기계적으로 간섭하지 않는 위치까지 장척의 Y축 스테이지(703)가 이동한다. 그 후, 반송 장치에 의해 계측된 제품이 제거되고, 미계측의 제품이 XY 스테이지(702, 703) 상에 배치ㆍ위치 결정ㆍ고정된다. Y축 스테이지(703)에 의해 원래의 계측기 아래까지 이동해 다시 계측이 개시된다. 이 동작이 반복된다.

일본 특허 출원 공개 제2005-30774호 공보 일본 특허 출원 공개 평6-242016호 공보

대량 생산품의 검사는 고속성이 강하게 요구된다. 그 때문에 상기와 같이 고속 계측에 유리한 연속 주사형의 표면 형상 계측기가 사용되지만, 고속의 계측을 실현할 수 있었다고 해도, XY 스테이지 상의 제품의 교환에 시간이 걸리면, 전체적으로 고려하여 고속이라고는 할 수 없다.

제품 교환의 시간은 장치 속도에 영향을 줄 뿐만 아니라, 그 시간은 계측기가 동작하고 있지 않기 때문에, 고가의 계측기를 충분히 활용하고 있지 못한 비경제적인 상황이라고 할 수 있다.

또한, 연속 주사형의 표면 형상 계측 방법으로서 광 절단법이 사용되지만, 광 절단법은 1매의 화상에서 1라인분의 표면 형상 계측 결과밖에 얻을 수 없기 때문에, 사실은 결코 효율적인 방법이라고는 할 수 없다. 그 효율의 나쁨을 보완하기 위해서 촬상 소자의 촬상 속도를 높이고 또한 화상을 컴퓨터에 전송하지 않고 촬상 소자 근방에 전용의 전자 회로를 배치하여 처리를 행하는 등의 효율화가 도모되고 있지만, 이와 같은 특수한 개발은 가능하면 불필요한 것이 좋다. 개발 효율적인 의미에서도 효율이 나쁘다고 할 수 있다.

또한, 광 절단법의 직선 패턴광의 중심 위치 검출은, 원리적으로 대상물의 표면 상태에 크게 영향을 받는다고 생각되어, 계측의 신뢰성이 높다고는 할 수 없다. 또한 직선 패턴광으로서 통상 사용되는 레이저광은, 촬상 소자 상의 상(像)에 부자연스러운 강도 분포를 발생시키는 스페클이 발생하기 때문에 중심 위치 검출의 큰 오차 요인으로 된다.

이상과 같은 과제를 감안하여 본 발명에서는, 장치를 전체적으로 효율화, 고속화할 수 있는 연속 주사형 계측 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 연속 주사형 계측 장치는, 계측 대상물의 표면 형상 계측을 행하기 위한 연속 주사형의 광 응용 계측기와, 광 응용 계측기를 탑재하여 소정 방향을 따라서 연속 주사시키는 1축의 계측기 주사용 스테이지와, 계측 대상물을 각각 착탈 가능하게 재치하는 2개의 반송 스테이지로서, 서로 독립적으로 이동 가능한 2개의 반송 스테이지를 구비한 것이다. 2개의 반송 스테이지는, 광 응용 계측기에 의한 계측 위치와, 계측 대상물의 교환 위치 중 어느 한쪽에 각각 독립적으로 위치 결정됨과 함께, 계측 위치에 있고 또한 표면 형상 계측 중인 계측 대상물을 재치한 반송 스테이지는 연속 주사 중에 있어서 고정되고, 광 응용 계측기는, 한쪽의 반송 스테이지가 교환 위치에 위치 결정되어 계측이 종료된 계측 대상물과 다음 계측 대상물이 교환되는 동안에, 계측 위치에 위치 결정된 다른 쪽의 반송 스테이지 상의 계측 대상물의 표면 형상 계측을 행한다. 계측기 주사용 스테이지는, 소정 방향을 따른 한 번의 연속 주사로 광 응용 계측기가 계측 가능한 소정 방향에 대한 직교 방향의 계측 폭이, 계측 대상물의 직교 방향의 폭보다도 작으면, 광 응용 계측기에 의한 소정 방향을 따른 연속 주사를 소정의 대기 시간을 두고 반복 실행시킨다. 2개의 반송 스테이지 중 표면 형상 계측 중인 계측 대상물을 재치한 반송 스테이지는, 연속 주사가 반복하여 실행되는 경우, 연속 주사 중에는 고정되는 한편, 소정의 대기 시간 중에는 직교 방향의 계측 폭 이하의 폭만큼 직교 방향으로 이동한다.

이상과 같이 연속 주사형 계측 장치를 구성함으로써, 장치를 전체적으로 효율화, 고속화할 수 있다. 또한, 연속 주사형으로 표면 형상을 계측함과 동시에, 평면 방향의 치수 계측도 가능하게 된다.

도 1은 본 발명을 구현화한 장치를 정면으로부터 본 도면.
도 2는 본 발명을 구현화한 장치를 상방으로부터 본 도면.
도 3은 격자 패턴을 설명하기 위한 도면.
도 4는 종래의 격자 패턴 투영 위상 시프트법을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 격자 패턴 투영 위상 시프트법을 설명하기 위한 도면.
도 6은 동시에 복수의 계측을 실현하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 7은 종래 기술을 설명하기 위한 도면.

이하에서는, 본 발명을 구체적으로 실시할 때 최량이라 생각되는 실시 형태에 대하여 설명한다.

먼저, 본 발명을 구현화한 실시 형태의 예를 주로 도 1을 참조하여 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이 본 발명의 일 실시 형태에 따른 연속 주사형 계측 장치(100)는, 광 응용 계측기(1)와 그 광 응용 계측기(1)를 탑재하는 1축의 계측기 주사용 스테이지(2)와, 계측 대상물(3, 4)을 각각 싣는 한 쌍의 1축의 반송 스테이지(5, 6)를 포함한다. 또한, 연속 주사형 계측 장치(100)는 반송 스테이지(5, 6) 외에, 1 또는 복수의 반송 스테이지를 더 구비해도 된다.

광 응용 계측기(1)는 연속 주사형의 계측기이며, 계측기 주사용 스테이지(2)에 의해 등속으로 이동하면서, 반송 스테이지(5, 6) 상에 탑재된 계측 대상물(3, 4)을 계측한다. 반송 스테이지(5, 6)는 각각 동일한 사양의 1축 스테이지이며, 광 응용 계측기(1)의 주사 방향(이하에서는 X 방향이라 칭함)과는 직교하는 방향(이하에서는 Y 방향이라 칭함)을 따라서 서로 독립적으로 이동 가능하게 구성된다.

반송 스테이지(5, 6)는 Y 방향으로 이동함으로써, 광 응용 계측기(1)에 의한 계측 위치와, 계측 대상물(3, 4)의 교환 위치(대상물 교환 위치) 중 어느 한쪽에 각각 위치 결정된다. 또한, 반송 스테이지(5, 6)가 위치 결정되는 계측 위치는, Y 방향으로 계측 대상물(3, 4)의 3, 4Y 방향의 폭 이상의 폭을 갖는 것으로 한다.

즉, 반송 스테이지(5, 6)는, 광 응용 계측기(1)가 1회의 주사로 계측 대상물(3, 4)을 계측할 수 없는 경우에, Y 방향으로 계측 위치의 Y 방향의 폭 내에서 1시야분(광 응용 계측기(1)가 한 번의 연속 주사로 계측 가능한 Y 방향의 계측 폭) 이하의 폭씩(예를 들면 정확히 1시야분) 이동함으로써, 광 응용 계측기(1)에 X 방향을 따른 연속 조작을 반복하여 실행시켜 계측 대상물(3, 4) 전체면을 계측할 수 있도록 하는 역할과, 계측 대상물(3, 4)을 교환할 때에, 광 응용 계측기(1)가 기계적으로 간섭하는 일이 없는 대상물 교환 위치까지 계측 대상물(3, 4)을 이동시키는 역할을 갖고 있다.

또한, 반송 스테이지(5, 6)가 위치 결정되는 계측 위치는, 동일한 위치를 서로 공용해도 되고, 서로 다른 위치이어도 된다. 동일한 위치를 서로 공용하는 경우는, 서로 다른 위치인 경우에 비해, 광 응용 계측기(1)의 X 방향의 주사 범위를 좁게 할 수 있다. 이하의 설명에서는, 반송 스테이지(5, 6)의 한쪽에 재치된 계측 대상물의 교환 동안에도 다른 쪽에 재치된 계측 대상물의 주사가 용이하게 가능해지도록, 반송 스테이지(5, 6)가 위치 결정되는 계측 위치가 서로 다른 위치로서, 서로 X 방향을 따른 위치이며, 또한 X 방향에 있어서 광 응용 계측기(1)의 주사 범위 내의 위치로 하는 경우의 예에 대하여 설명한다.

또한, 반송 스테이지(5, 6)가 위치 결정되는 교환 위치는, 광 응용 계측기(1)가 기계적으로 간섭하는 일이 없는 위치이면 된다. 예를 들면, 교환 위치는, 계측 위치에 대하여 X 방향으로 교차하는 방향(Y 방향 및 Z 방향을 포함함)을 따른 위치이어도 된다. 또한, 교환 위치는, 계측 위치에 대하여 X축 방향을 따르고, 또한 광 응용 계측기(1)의 이동 범위 외의 위치이어도 된다.

또한, 반송 스테이지(5, 6)의 이동축은 1축이 아니어도 되고, 교환 위치와 계측 위치 사이에서 이동할 때에는 직선적으로 이동을 해도 되고, 직선적인 이동을 조합하여 이동해도 되고, 곡선적으로 이동해도 된다. 또한, 복수의 교환 위치를 준비하고, 교환 위치로서 이들 위치 중 하나를 적절히 선택해도 된다. 복수의 교환 위치를 준비하는 경우, 각 위치에 로더(705) 및 언로더(706)를 설치해 두어도 된다.

이하의 설명에서는, 교환 위치가 계측 위치에 대하여 Y 방향을 따른 위치인 경우의 예에 대하여 나타낸다.

전체의 동작을, 도 1을 상방으로부터 본 도면인 도 2를 이용하여 설명한다.

계측 대상물(3, 4)은 X 방향으로 길고, Y 방향으로는 광 응용 계측기(1)의 2 시야분 이하의 폭을 갖는 것으로 한다. 즉 광 응용 계측기(1)에 의해 2회의 주사로 전체면 계측이 완료되는 사이즈의 대상물이다. 반도체의 패키지 기판에 있어서는, 이와 같은 가늘고 긴 기판은 스트립 기판이라 불리고, 최근 모바일 기기의 IC 패키지 기판으로서 보급되고 있다.

2대의 반송 스테이지(5, 6)의 중간 위치에 광 응용 계측기(1)가 있고 계측 대상물(4) 방향으로 이동하고 있으며, 반송 스테이지(6)가 계측 위치에 위치 결정된 상태를 계측 스타트 상태로 생각한다. 또한, 계측 대상물(3, 4)의 Y 방향의 폭이 광 응용 계측기(1)의 1시야분(계측 폭)보다 넓은 경우, 반송 스테이지(5, 6)가 위치 결정되는 계측 위치의 초기 위치는, 계측 대상물(3, 4)의 Y 방향의 단부로부터 1시야분이 계측 가능한 위치로 하면 된다.

광 응용 계측기(1)는 X 방향을 따라서 이동하면서 계측 대상물(4)의 Y 방향 절반의 계측을 행하여 계측 대상물(4)의 끝에 도달하고, 소정의 대기 시간만큼 정지한다. X 방향의 연속 주사 동안, 반송 스테이지(6)는 고정된다. 다음에, 표면 형상 계측 중인 계측 대상물(4)을 재치한 반송 스테이지(6)가 현재의 계측 위치로부터 Y 방향으로 예를 들면 1시야분 이동함으로써, 다른 한쪽의 Y 방향 절반의 위치에 계측 대상물(4)이 위치하면, 광 응용 계측기(1)는 X 방향을 따라서 역방향으로 주사를 개시하여 계측 대상물(4)의 나머지 절반의 계측을 행한다. 계측 대상물(4)의 Y 방향의 폭이 더 넓은 경우에는, 소정의 대기 시간 중에 반송 스테이지(6)가 현재의 계측 위치로부터 Y 방향으로 예를 들면 1시야분 이동하고 나서 X 방향으로 연속 주사하는 것을 반복하면 된다.

광 응용 계측기(1)가 원래의 반송 스테이지(5, 6)의 중간 위치에 도달하면, 계측 대상물(4)은 계측이 완료된 것으로 되므로, 반송 스테이지(6)는 계측 대상물 교환 위치까지 Y 방향으로 이동하여 다음 계측 대상물(4)과 교환을 행하고, 새로운 계측 대상물(4)을 실은 상태에서 원래의 계측 위치까지 되돌아오는 동작을 실시한다.

반송 스테이지(6)가, 다음 계측 대상물(4)과의 교환 동작을 행하고 있는 동안, 광 응용 계측기(1)는, 반송 스테이지(5, 6)의 중간 위치에서 정지하지 않고, 연속 이동을 계속하여 그대로 계측 대상물(3)의 계측을 행한다. 계측 대상물(4)일 때와 마찬가지로, X 방향을 따른 왕복 동작으로 계측 대상물(3) 전체면을 계측하여 반송 스테이지(5, 6)의 중간 위치에 도달한다.

이 시점에서, 반송 스테이지(6)에 의한 계측 대상물(4)의 교환 작업이 완료되어 계측 위치로 되돌아와 있으면, 광 응용 계측기(1)는 정지하지 않고 그대로 X 방향을 따라서 이동을 계속하여 새로운 계측 대상물(4)의 계측을 행할 수 있다.

새로운 계측 대상물(4)의 계측이 이루어지고 있는 동안에, 반송 스테이지(5)는, 먼저 Y 방향을 따른 이동에 의해 교환 위치에 위치 결정되고, 계측이 완료된 계측 대상물(3)과 다음 새로운 계측 대상물(3)의 교환 작업을 받고, 다시 Y 방향을 따른 이동에 의해 원래의 계측 위치로 되돌아가는 동작을 실시한다.

이상과 같이, 한쪽의 계측 대상물을 왕복 계측하는 시간보다, 계측 대상물 교환의 시간이 짧으면, 광 응용 계측기(1)는, 2개의 계측 대상물의 X 방향 사이즈+α의 거리의 단순한 왕복 동작을 쉬지 않고 계속함으로써, 계측 대상물(3, 4)의 계측을 행할 수 있다.

광 응용 계측기(1)를 쉬지 않고 가동시킬 수 있어 효율적이며, 계측 대상물 교환의 시간은 실질적으로 무시할 수 있기 때문에 장치 택트 타임을 단축할 수 있는 고속의 방법이라고 할 수 있다.

계측 대상물의 교환 시간이 왕복 계측 시간보다 걸리게 되는 경우, 예를 들면 계측 대상물(3, 4)의 사이즈가 매우 작은 경우, 계측기 주사용 스테이지(2)의 속도를 조정하여 왕복 계측 시간을 늘리는 대책이 필요로 되어, 계측기의 능력을 유효하게 사용할 수 없게 된다. 그러나 본 발명의 목적은 원래 넓은 면적을 갖는 계측 대상물의 계측이므로, 이와 같은 경우는 적용 외라고 할 수 있다.

상기의 동작의 예에서는, 광 응용 계측기(1)의 왕복 동작 1회, 즉 2회의 주사로 계측 대상물 전체를 계측하는 것을 전제로 하고 있었지만, 1왕복에 한정되는 것은 아니고 몇 왕복이어도 된다. 단, 효율적인 낭비가 없는 계측을 위해서는 짝수 2N 주사(N 왕복)일 필요가 있다. 예를 들면, 3시야(3주사)로 계측 가능한 Y 사이즈의 계측 대상물의 경우에는, 1주사분 불필요한 시간이 발생하게 된다.

광 응용 계측기(1)는, 연속 주사형의 계측기 혹은 검사기이면 되고, 다음에 나타내는 바와 같은 표면 형상 계측기에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 화상 검사기는 셔터 혹은 스트로보를 사용하여 순시 노광함으로써 연속 주사하면서의 화상 취득ㆍ해석이 가능하다. 그 밖에 많은 비접촉 계측기, 검사기가 본 발명의 광 응용 계측기(1)의 대상으로 될 수 있다.

다음에, 광 응용 계측기(1)가 연속 주사형의 표면 형상 계측기인 예를 나타낸다. 종래 기술에서 설명한 바와 같이 연속 계측형의 표면 형상 계측기로서는 광 절단법을 사용한 계측기가 일반적이지만, 광 절단법은 표면 형상 계측기로서 효율성의 면에서도 신뢰성의 면에서도 우수하다고는 할 수 없다.

본 발명의 광 응용 계측기(1)의 실시 형태를 도 1∼도 5를 이용하여 설명한다.

본 광 응용 계측기(1)는 격자 패턴 투영 위상 시프트법에 의한 표면 형상 계측기이며, 도 3에 도시한 바와 같은 멀티 슬릿형의 정현 격자 패턴이 격자 패턴 투영 수단(7)으로부터 계측 대상물(3)에 투영되도록 되어 있다. 격자 패턴 투영 수단(7)은 텔레센트릭 광학계이며, 계측 대상물(3)의 Z 방향의 위치가 변화되어도 투영되는 격자의 간격이 변하지 않도록 되어 있다.

또한, 이하의 설명에서는 계측 대상물(3, 4)이 각각 반송 스테이지(5, 6)에 재치되는 경우의 예에 대하여 나타내지만, 광 응용 계측기(1)가 연속 주사형의 격자 패턴 투영형 표면 형상 계측기이며, 또한 광 응용 계측기(1)가 이동함으로써 연속 주사를 실현하는 경우에는, 반송 스테이지 대신에 일반적인 계측 대상물 재치용의 고정 스테이지를 사용해도 된다. 고정 스테이지를 사용하는 경우라도, 격자 패턴 투영형 표면 형상 계측기인 광 응용 계측기(1)가 이동함으로써 연속 주사를 행함으로써, 광 절단법을 이용한 계측을 행하는 경우에 비해 충분히 장치를 전체적으로 효율화, 고속화할 수 있다.

투영된 격자 패턴은, 격자 패턴 투영 수단(7)과는 상이한 각도의 광축을 갖는 촬상 수단(8)에 의해 촬영된다. 촬상 수단(8)에는 전자파를 전기 신호로 변환하는 전자파 전기 변환 소자를 2차원 형상으로 배치한 2차원 촬상 소자, 예를 들면 CMOS 에리어 센서(9)와, 계측 대상물(3)의 상을 CMOS 에리어 센서(9) 상에 결상시키는 결상 수단인 결상 렌즈(10)가 포함되어 있다. 결상 렌즈(10)도 텔레센트릭 렌즈이다.

도 1에서는, 촬상 수단(8)의 광축은 반송 스테이지(5)의 재치면에 대하여 수직인 배치로 되어 있지만, 계측 대상물(3)이 표면 거칠기가 작고, 산란이 작은 표면 성상인 경우에는, 촬상 수단(8)에 계측 대상물(3)로부터의 반사광이 입사하지 않게 될 가능성이 있다. 그와 같은 경우에는, 격자 패턴 투영 수단(7)의 광축과 촬상 수단(8)의 광축이 계측 대상물(3)의 계측면의 법선에 대하여, 대칭의 각도에 가까운 배치로 되어, 정반사광에 가까운 광에 의해 촬상하도록 한 쪽이 좋다.

그 경우는, 촬상 수단(8)에 의해 얻어지는 상이 왜곡되거나 혹은 초점이 앞과 저쪽에서 상이한 것 등의 문제가 발생할 가능성이 있기 때문에, CMOS 에리어 센서(9)를 광축에 대하여 기울어지게 하여 배치(아오리 구조)한다. 격자 패턴 투영 수단(7)도 실격자(11)를 결상시키는 도 1에 도시한 바와 같은 방식의 경우, 마찬가지로 아오리시킬 필요가 있다.

CMOS 에리어 센서(9)에 의해 얻어진 영상 신호는 화상 처리 장치(12)에 보내어지고, 화소마다 후에 나타내는 연산이 실행된다.

결상 렌즈(10)의 광축과 격자 패턴 투영 수단(7)의 광축을 포함하는 면은, 계측기 주사용 스테이지(2)의 이동축에 평행하게 되도록 배치되어 있다. 또한, 계측기 주사용 스테이지(2)에는, 이동 시의 위치를 고속으로 또한 정확하게 파악할 수 있도록 리니어 인코더(13)가 장착되어 있다. 리니어 모터와 리니어 인코더(13)를 이용하여 피드백 제어함으로써 등속성이 높은 주사 스테이지를 구성하는 것이 가능하다.

물론 계측기 주사용 스테이지(2)의 위치를 고속으로 또한 정확하게 파악할 수 있는 것이면 다른 인코더이어도 되고, 극단적인 경우 이와 같은 인코더를 이용하지 않는고 하는 경우도 있을 수 있다. 예를 들면, 어떠한 수단에 의해 정확한 속도 제어를 할 수 있는 것이면 이동 시간으로부터 스테이지 위치를 정확하게 파악할 수 있게 되어 상기 인코더는 불필요하다.

이상과 같은 구성의 장치를 이용하여 X축 방향으로 연속 이동하면서 격자 패턴 투영 위상 시프트법 계측을 실현하는 방법을 이하 상세하게 설명한다. 이하에서는, 가장 단순한 3스텝 위상 시프트법(3매의 화상을 사용하는 방법)을 예로 하여 설명하지만, 3스텝 이상이면 몇 스텝이어도 적용 가능하다.

처음에 일반적인(종래형의) 격자 패턴 투영 위상 시프트법에 대하여 간단히 설명한다. 도 4는 투영 격자의 수가 1시야(CMOS 에리어 센서(9)의 1회 촬상 에리어)에 4개 투영되어 있는 예이다. 흑백의 2치 격자 패턴으로서 도시되어 있지만, 도 3과 마찬가지로 실제로는 정현파적으로 명암이 변화되는 정현 패턴인 것으로 한다. 계측 대상물(3)이 평탄하지 않은 경우에는 격자 패턴에는 왜곡이 발생하고, 그 왜곡이 바로 높이를 나타내는 것이지만, 여기에서는 편의적으로 왜곡이 없는 패턴으로 표시하고 있다. 이하의 논의는 당연히 왜곡의 유무 즉 계측 대상물(3)의 기복의 유무에 영향을 받는 일은 없다. 도 4의 I1, I2, I3은 각각 격자의 위상을 2π/3씩 시프트하여 투영된 화상을 나타내고 있다. 이때 각 화상의 동일 좌표(x, y)의 값 I1(x, y), I2(x, y), I3(x, y)는 정현파 상에서 2π/3씩 상이한 점을 나타내고 있어, 이하와 같이 그 정현파의 초기 위상 φ를 구할 수 있다.

보다 일반적으로, N 스텝 위상 시프트법에 의해 위상 시프트량이 ψ=2π/N인 경우, 초기 위상 φ는,

로 구할 수 있다.

화상 내의 모든 좌표(x, y)에서 마찬가지의 연산을 행함으로써, 전체 화소마다 초기 위상을 구할 수 있다. 예를 들면 계측 대상물이 평탄하면, 초기 위상이 동일한 점을 연결하면 하나의 직선(이하에서는 등위상선이라 칭함)으로 된다. 등위상선은, 계측 대상물에 기복이 있는 경우는 변형되어 왜곡, 기복의 정보를 갖게 되므로 높이 계측이 가능해진다. 이것은 광 절단법과 완전히 동일한 원리이다. 즉, 초기 위상의 등위상선은 광 절단법의 직선 패턴광의 중심선과 동일한 것으로 생각된다. 광 절단법에서는, 1매의 화상으로부터 직선 패턴광 중심선 1개분의 높이 계측 데이터밖에 얻을 수 없었지만, 격자 패턴 투영 위상 시프트법에서는, 화상 내 전점의 초기 위상을 구할 수 있고, 초기 위상은 높이 계측을 가능하게 하기 때문에, 결국 최저 3매의 화상으로부터 화상 내 모든 높이 계측 데이터가 얻어지게 된다. 이상의 것을 근거로 하여, 본 발명에 의한 격자 패턴 투영 위상 시프트법을, 도 5를 이용하여 이하에 설명한다.

계측기 주사용 스테이지(2)가 등속으로 움직이고 있는 것으로 하여, 어떤 타이밍에서 CMOS 에리어 센서(9)의 셔터를 누름으로써 도 5의 I1 화상이 얻어진 것으로 한다. 이것은 도 4의 I1과 동등하다. 다음에, 격자 간격의 4/3=1+1/3개분(위상으로 나타내면 8π/3) 이동한 후에 다시 셔터에 의해 화상을 얻으면 도 5의 I2와 같이 촬상된다. 또한, 동일 시간 후(즉, 다시 격자 간격의 4/3 이동한 후) 셔터 노광에 의해 화상을 취득하면 도 5의 I3이 얻어진다. 그 후도 동일 시간 간격으로 셔터 노광하여 화상을 차례로 취득해 간다.

얻어진 화상을 격자 간격의 4/3마다 단책으로 구획하고, j번째의 화상의 k번째의 단책을 Ijk라 부르기로 하면, 1매째의 화상 I1은 각각 I11, I12, I13의 단책으로 나누어지고, 다음 화상은 I21, I22, I23, 이하 Ij1, Ij2, Ij3으로 표현된다. 여기서 단책 I(j-2)3과 단책 I(j-1)2와 단책 Ij1을 생각해 보면, 이들 화상은 계측 대상물(3)의 동일 부분을 촬상하고 있고, 또한 그 위에 투영되어 있는 격자 패턴은 각각 2π/3씩 위상이 상이하다.

이 3개의 화상은 도 4에서 도시한 통상의 격자 패턴 투영 위상 시프트법의 화상과 X 방향의 폭을 제외하고는 완전히 동일한 것이다. 즉, 이들 화상에 의해 1단책 폭분의 격자 패턴 투영 위상 시프트법 연산이 가능해진다. 그리고, 화상이 1매 입력되는, 즉 계측기 주사용 스테이지(2)가 격자 간격의 4/3 이동할 때마다 1단책분의 격자 패턴 투영 위상 시프트법이 차례로 연산되어 가게 된다. 결국 필요한 사이즈분(+α) 테이블 이동을 계속하면, 원하는 사이즈의 계측 결과를, 스텝 앤드 리피트 이동하지 않고 얻을 수 있게 된다. 상기에서 +α로 한 것은 j=1∼2는 연산이 불가능한 것이나, 계측기 주사용 스테이지(2)의 시동, 정지 시의 가감속을 위한 이동분을 나타내고 있다.

상기의 이동 간격인, 격자 간격의 4/3=1+1/3은 1/3이 중요하고 이 부분이 위상 시프트량 ψ=2π×1/3=2π/3을 나타내고 있다. 1의 부분은 다른 양의 정수값 n이어도 된다. 단, 3스텝법의 경우, 1시야 내에서 적어도 3단책은 필요하므로 (n+1/3)×3이 시야의 전체 격자수 P개 이하일 필요가 있다. 즉, 0<=n<=(P-1)/3을 만족시키는 정수를 선택한다. 일반적으로 N스텝법의 경우에는, 이동 간격 n+1/N(0<=n<=(P-1)/N)으로 된다. 1/N의 부분은 기본적으로 정현파의 초기 위상이 구해지면 되므로 반드시 1/N일 필요는 없지만, 1/N이 일반적일 것이다.

스텝수 N은 클수록 정밀도가 높다. 그러나, 고속성이 중시되는 실제의 검사 장치에 있어서는, 격자 패턴 투영 위상 시프트법의 특장인 고속성ㆍ효율을 살리기 위해서, 3스텝 내지 4스텝이 사용된다. 4스텝은 계산도 간단하고 3스텝에 비해 정밀도도 좋기 때문에 가장 많이 이용된다.

그러나 본 발명에 있어서는 스텝수가 큰 것이 반드시 속도적인 저하를 초래하는 것은 아니다. 본 발명에 있어서는, CMOS 에리어 센서(9)의 노광 시간 내도 계측기 주사용 스테이지(2)는 이동하고 있기 때문에, 얻어지는 화상에 불선명이 발생하게 된다. 그 때문에 계측기 주사용 스테이지(2)의 속도는 허용할 수 있는 불선명량(노광 시간 내의 이동량)과 필요한 광량에 의해 거의 결정된다. 예를 들면, 노광 시간을 작게 하면 계측기 주사용 스테이지(2)의 속도를 올릴 수 있지만, 노광 시간을 지나치게 작게 하면 광량적으로 부족하게 된다. 즉 광량적으로 만족할 수 있는 가장 작은 노광 시간에서, 허용 가능한 불선명량으로부터 속도가 결정되게 된다.

상기와 같이 계측기 주사용 스테이지(2)의 속도가 결정되면, CMOS 에리어 센서(9)의 최소 촬상 간격으로부터 단책의 최소 폭이 정해진다. 예를 들면, 노광 시간 0.1㎳, 불선명 허용량 1화소 이하일 때, CMOS 에리어 센서(9)의 최소 촬상 간격이 10㎳(100fps)이면, 단책 폭은 기껏해야 100화소밖에 되지 않는다. 8스텝으로 해도 800화소이며, 요즘의 고속 고해상도 카메라이면 충분히 1시야에 들어간다. 속도는 4스텝이어도 6스텝이어도 변함이 없다. 이것으로부터, 본 발명에서는, 다 스텝 위상 시프트를 사용하여 정밀도를 높이는 사용 방법이 합리적이라고 할 수 있다.

이 방법의 성공 여부에 중요한 요소는 화상 취득의 타이밍이다. 일반적인 격자 패턴 투영 위상 시프트법에 있어서는, 도 4에 도시한 바와 같이 계측 대상물(3)은 이동하지 않고 격자 패턴이 이동하기 때문에, 얻어진 복수의 화상의 각 좌표가 나타내고 있는 계측 대상물(3) 상의 위치는 완전히 일치하고 있지만, 본 발명에 있어서는 명백하게 상이하다. 도 5에 도시한 복수의 화상의 대응하는 화소끼리가 계측 대상물(3) 상의 동일한 위치를 정확하게 나타내고 있지 않는 한 오차가 발생하게 된다. 정확하게 목표로 한 위치에서 화상을 취득할 필요가 있다. 그 때문에 본 실시 형태에서는 계측기 주사용 스테이지(2)에 리니어 인코더(13)를 설치하고 있다. 화상의 화소 분해능(시야 X 방향 치수/X 방향 화소수)에 대하여 충분히 고분해능의 리니어 인코더(13)를 사용하여, 인코더 신호를 실시간으로 카운트하고, 목표로 한 카운트값으로 CMOS 에리어 센서(9)에의 트리거 신호를 출력하도록 전자 회로를 구성함으로써 목표로 한 위치에서 화상을 얻는 것이 가능하다.

물론 목표로 한 위치에서 정확하게 화상이 취해지는 것이면 다른 방법이어도 된다. 계측기 주사용 스테이지(2)가 정확하게 등속 운동할 수 있도록 제어할 수 있는 것이면, 인코더에 의존하지 않고 정확한 타이머를 준비해 둠으로써 실현할 수 있다.

또한, 결상 렌즈(10)의 성능도 문제로 된다. 결상 렌즈(10)에 왜곡 수차가 있으면, 화소의 올바른 일치가 얻어지지 않을 것이다. 또한, 시야 내에서 결상 성능이 가능한 한 균일한 것이 요구된다.

상기한 바와 같이, 격자 패턴 투영 위상 시프트법은 광 절단법에 비해, 장치를 전체적으로 효율화, 고속화할 수 있다. 즉 보다 적은 화상 매수로 많은 데이터를 얻는 것이 가능하다. 또한 초기 위상 연산은, 어떤 좌표값 단독의 데이터만으로부터 연산할 수 있기(인접 화소의 정보를 필요로 하지 않기) 때문에, 대상물 표면의 국소적인 반사율이나 기복의 차이 등이 연산에 (원리적으로) 영향을 주지 않기 때문에, 신뢰성이 보다 높다고 할 수 있다. 또한, 연속 주사 중에 있어서 계측 대상물은 고정되어 있기 때문에, 계측 대상물을 재치하기 위한 스테이지의 이동 기구는 고정밀의 동작이 요구되는 일은 없고, 또한 연속 주사 중의 계측 대상물의 미동을 고려할 필요도 없다. 따라서, 계측 대상물을 재치하기 위한 스테이지를 간략하게 구성할 수 있음과 함께, 계측 대상물의 교환도 로더(705), 언로더(706) 등을 사용하여 용이하게 또한 간편하게 행할 수 있다. 또한, 기판 상의 범프 검사에 있어서는, 범프의 높이 계측뿐만 아니라 범프의 직경 등의 평면 방향의 치수 계측도 요구되는 경우가 많다. 이 점에서, 연속 주사형의 표면 형상 계측기로서의 광 응용 계측기(1)를 구비한 연속 주사형 계측 장치(100)는, 연속 주사형으로 표면 형상을 계측함과 동시에, 평면 방향의 치수를 계측할 수 있다.

초기 위상의 연산 방법에 대해서는 상기에 나타내고 있지만, 본 발명은 이 방법에 한정되는 것은 아니다. 상기의 연산식 이외에도 초기 위상을 구하는 연산은 존재하고, 격자 패턴으로서 정현파 패턴을 상정하였지만, 다른 주기성 패턴이어도 된다. 예를 들면, 불완전한 정현파 패턴(예를 들면 2치의 격자 패턴이 불선명한 것)이라도, 정확하게 주기성을 갖고 있는 것이면, 예를 들면 LUT(룩업 테이블)를 이용하여 위상과 강도부 분포의 관계를 기술해 둠으로써 초기 위상을 구하는 것은 가능하다. 어쨌든 주기성 패턴의 초기 위상에 상당하는 양을 구할 수 있으면 본 발명의 대상 범위이다.

다음에, 몇 가지의 다른 계측ㆍ검사를 동시에 실시하는 것을 실현하는 본 발명의 실시 형태를 도 6을 사용하여 설명한다.

앞서 설명한 바와 같이, CMOS 에리어 센서(9)와 같은 2차원 촬상 소자를 이용한 연속 주사형 계측기에 있어서는, 그 계측 속도는 주로 광량이나 노광 시간에 의해 제약되는 것이며, 고속(고프레임 레이트) CMOS 에리어 센서(9)를 이용한 경우, 속도적으로 여유가 생길(최고속의 프레임 레이트가 필요 없을) 가능성이 높다. 이 여유를 이용하여 다른 계측을 동시에 실시하는 것이 가능하다.

도 6은 격자 패턴 투영 위상 시프트법의 표면 형상 계측기에 링 조명(601)과 TTL(Through The Lens) 방식의 수직 낙사 조명(602)을 추가한 것이다. 이들 조명은 순시 발광 가능한 소위 스트로보 조명기이다.

CMOS 에리어 센서(9)의 최고 프레임 레이트가 Pfps(frame par second)이고, 격자 패턴 투영 위상 시프트법에서 필요한 프레임 레이트가 P/2fps인 것으로 하면, 격자 패턴 투영 위상 시프트법에 의해 화상을 취득하는 사이에, 격자 패턴 투영 위상 시프트법과는 관계가 없는 화상을 취득하는 것이 가능하다.

격자 패턴 투영 위상 시프트법은, 1시야분의 데이터를 얻는 데 3회 이상의 촬상이 필요로 되지만, 예를 들면 대상물의 평면 방향의 치수 계측이나 문자 판독, 결함 검사 등은 반드시 1시야에 대하여 복수매의 화상을 필요로 하지는 않는다. 즉, 이와 같은 계측ㆍ검사에서는 격자 패턴 투영 위상 시프트법에 의해 (예를 들면) 3매의 화상을 취득하는 동안에 한 번만 화상을 취득하면 된다.

CMOS 에리어 센서(9)의 최고 프레임 레이트가 상기와 같이 격자 패턴 투영 위상 시프트법의 배속인 것으로 하면, 격자 패턴 투영 위상 시프트법의 1시야분의 화상을 취하는 동안에, 그 배의 화상을 취득하는 것이 가능하기 때문에, 예를 들면 3스텝의 위상 시프트법이면, 그 사이에 링 조명(601)의 화상, 수직 낙사 조명(602)의 화상, 양쪽의 조명에 의한 화상 등을 취득하는 것이 가능하다. 따라서, 링 조명(601)이나 수직 낙사 조명(602)에 의하면, 장치를 전체적으로 더욱 효율화, 고속화할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 따른 연속 주사형 계측 장치(100)에 의해, 광 절단법보다 우수한 효율적이며 신뢰성이 높은 연속 주사형 표면 형상 계측을 실현할 수 있고, 또한 계측기가 동작하고 있지 않은 제품 교환에 의한 불필요한 시간을 실질적인 의미에서 없애는 것이 가능하게 되어, 장치를 전체적으로 효율화, 고속화할 수 있다. 이에 의해 고속 또한 고정밀도, 복잡한 계측ㆍ검사가 필요로 되는 반도체 산업에 있어서 특히 큰 수요가 있을 것으로 생각된다.

또한, 본 발명의 몇 가지의 실시 형태를 설명하였지만, 이들 실시 형태는 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 신규의 실시 형태는 그 밖의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시 형태나 그 변형은 발명의 범위나 요지에 포함됨과 함께, 특허 청구 범위에 기재된 발명과 그 균등의 범위에 포함된다.

1 : 광 응용 계측기
2 : 계측기 주사용 스테이지
3, 4 : 계측 대상물
5, 6 : 반송 스테이지
7 : 격자 패턴 투영 수단
8 : 촬상 수단
9 : CMOS 에리어 센서
10 : 결상 렌즈
11 : 실격자
12 : 화상 처리 장치
13 : 리니어 인코더
100 : 연속 주사형 계측 장치
601 : 링 조명
602 : 수직 낙사 조명
701 : 계측기
702 : X축 스테이지
703 : Y축 스테이지
704 : 계측 대상물
705 : 로더
706 : 언로더

Claims (7)

1. 계측 대상물의 표면 형상 계측을 행하기 위한 연속 주사형의 광 응용 계측기와,
   상기 광 응용 계측기를 탑재하여 소정 방향을 따라서 연속 주사시키는 1축의 계측기 주사용 스테이지와,
   계측 대상물을 각각 착탈 가능하게 재치하는 2개의 반송 스테이지로서, 서로 독립적으로 이동 가능한 2개의 반송 스테이지를 포함하고,
   상기 2개의 반송 스테이지는,
   상기 광 응용 계측기에 의한 계측 위치와, 계측 대상물의 교환 위치 중 어느 한쪽에 각각 독립적으로 위치 결정됨과 함께, 상기 계측 위치에 있고 또한 상기 표면 형상 계측 중인 계측 대상물을 재치한 반송 스테이지는 연속 주사 중에서 고정되고,
   상기 광 응용 계측기는,
   한쪽의 반송 스테이지가 상기 교환 위치에 위치 결정되어 계측이 종료된 계측 대상물과 다음 계측 대상물이 교환되는 동안에, 상기 계측 위치에 위치 결정된 다른 쪽의 반송 스테이지 상의 계측 대상물의 상기 표면 형상 계측을 행하고,
   상기 계측기 주사용 스테이지는,
   상기 소정 방향을 따른 한 번의 연속 주사로 상기 광 응용 계측기가 계측 가능한 상기 소정 방향에 대한 직교 방향의 계측 폭이, 계측 대상물의 상기 직교 방향의 폭보다도 작으면, 상기 광 응용 계측기에 의한 상기 소정 방향을 따른 연속 주사를 소정의 대기 시간을 두고 반복 실행시키고,
   상기 2개의 반송 스테이지 중 상기 표면 형상 계측 중인 계측 대상물을 재치한 반송 스테이지는,
   연속 주사가 반복하여 실행되는 경우, 연속 주사 중에는 고정되는 한편, 상기 소정의 대기 시간 중에는 상기 직교 방향의 상기 계측 폭 이하의 폭만큼 상기 직교 방향으로 이동하는 연속 주사형 계측 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 계측기 주사용 스테이지는,
   상기 소정 방향을 따른 소정 방향으로 상기 광 응용 계측기에 연속 주사시킨 후, 상기 소정의 대기 시간을 두고, 상기 소정 방향의 반대 방향으로 상기 광 응용 계측기에 연속 주사시키는 연속 주사형 계측 장치.
3. 계측 대상물의 표면 형상 계측을 행하기 위한 연속 주사형의 광 응용 계측기와,
   상기 광 응용 계측기를 탑재하여 소정 방향을 따라서 연속 주사시키는 1축의 계측기 주사용 스테이지와,
   계측 대상물을 각각 착탈 가능하게 재치하는 2개의 반송 스테이지로서, 서로 독립적으로 이동 가능한 2개의 반송 스테이지를 포함하고,
   상기 2개의 반송 스테이지는,
   상기 광 응용 계측기에 의한 계측 위치와, 계측 대상물의 교환 위치 중 어느 한쪽에 각각 독립적으로 위치 결정됨과 함께, 상기 계측 위치에 있고 또한 상기 표면 형상 계측 중인 계측 대상물을 재치한 반송 스테이지는 연속 주사 중에서 고정되고,
   상기 광 응용 계측기는,
   한쪽의 반송 스테이지가 상기 교환 위치에 위치 결정되어 계측이 종료된 계측 대상물과 다음 계측 대상물이 교환되는 동안에, 상기 계측 위치에 위치 결정된 다른 쪽의 반송 스테이지 상의 계측 대상물의 상기 표면 형상 계측을 행하고,
   상기 2개의 반송 스테이지는,
   각각 서로 다른 계측 위치에 위치 결정되며, 각각의 계측 위치는 서로 상기 소정 방향을 따른 위치임과 함께 상기 소정 방향에 있어서 상기 광 응용 계측기의 주사 범위 내의 위치이고,
   상기 2개의 반송 스테이지의 한쪽의 반송 스테이지는,
   다른 쪽의 반송 스테이지에 재치된 계측 대상물의 상기 표면 형상 계측이 종료되기 전에, 교환 후의 새로운 계측 대상물이 재치됨과 함께 상기 교환 위치로부터 상기 계측 위치로 이동하여 위치 결정되고,
   상기 계측기 주사용 스테이지는,
   상기 다른 쪽의 반송 스테이지에 재치된 계측 대상물의 상기 표면 형상 계측이 종료되면, 상기 다른 쪽의 반송 스테이지의 상기 계측 위치로부터 상기 한쪽의 반송 스테이지의 상기 계측 위치까지 상기 소정 방향을 따라서 이동하고, 정지하지 않고 상기 광 응용 계측기에 상기 한쪽의 반송 스테이지에 재치된 계측 대상물의 상기 표면 형상 계측을 개시시키는 연속 주사형 계측 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 광 응용 계측기는,
   전자파를 전기 신호로 변환하는 전자파 전기 변환 소자를 2차원 형상으로 배치한 2차원 촬상 소자와,
   상기 2차원 촬상 소자의 변환면 상에 계측 대상물의 상을 결상시키는 결상 수단을 포함하는 촬상 수단과,
   상기 촬상 수단의 촬상 방향과는 상이한 각도로부터 계측 대상물에 격자 형상의 음영 패턴을 투영하는 격자 패턴 투영 수단을 포함하는 화상 입력계와,
   상기 화상 입력계로부터의 화상 신호를 처리하는 화상 처리 장치를 포함하는 격자 패턴 투영형 표면 형상 계측기이고,
   이 격자 패턴 투영형 표면 형상 계측기는, 상기 격자 패턴 투영 수단의 광축과 상기 촬상 수단의 광축을 포함하는 평면에 평행한 상기 소정 방향으로 이동하는 상기 계측기 주사용 스테이지에 탑재되고,
   상기 계측기 주사용 스테이지가 정간격 이동할 때마다, 상기 계측기 주사용 스테이지를 정지시키지 않고 화상을 취득하고, 연속하는 적어도 3매 화상을 이용하여, 그들 화상에 공통적으로 촬상되어 있는 대상물의 영역 부분에 대하여, 그 영역 내의 화소마다 격자 패턴의 초기 위상을 구함으로써 계측 대상물의 상기 표면 형상 계측을 행하는 것을 특징으로 하는 연속 주사형 계측 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 격자 패턴 투영형 표면 형상 계측기는,
   상기 결상 수단의 선단에 링 형상의 순시 조사 조명기를 갖고,
   상기 표면 형상 계측을 위해서 정간격으로 화상을 취득하는 사이에,
   순시적으로 계측 대상물을 조사ㆍ노광하여 화상을 취득하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 연속 주사형 계측 장치.
6. 제4항에 있어서,
   상기 격자 패턴 투영형 표면 형상 계측기는,
   상기 결상 수단의 광축 방향으로부터 순시 조사 가능한 동축 낙사 조명기를 갖고,
   상기 표면 형상 계측을 위해서 정간격으로 화상을 취득하는 사이에,
   순시적으로 계측 대상물을 조사ㆍ노광하여 화상을 취득하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 연속 주사형 계측 장치.
7. 제5항에 있어서,
   상기 격자 패턴 투영형 표면 형상 계측기는,
   상기 결상 수단의 광축 방향으로부터 순시 조사 가능한 동축 낙사 조명기를 갖고,
   상기 표면 형상 계측을 위해서 정간격으로 화상을 취득하는 사이에,
   순시적으로 계측 대상물을 조사ㆍ노광하여 화상을 취득하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 연속 주사형 계측 장치.

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