KR20110018845A - 측정 장치 - Google Patents

측정 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20110018845A
KR20110018845A KR20100079346A KR20100079346A KR20110018845A KR 20110018845 A KR20110018845 A KR 20110018845A KR 20100079346 A KR20100079346 A KR 20100079346A KR 20100079346 A KR20100079346 A KR 20100079346A KR 20110018845 A KR20110018845 A KR 20110018845A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
optical system
line
measurement
light receiving
Prior art date
Application number
KR20100079346A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101169157B1 (ko
Inventor
히사시 이소자키
요시유키 에노모토
Original Assignee
가부시키가이샤 토프콘
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 토프콘 filed Critical 가부시키가이샤 토프콘
Publication of KR20110018845A publication Critical patent/KR20110018845A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101169157B1 publication Critical patent/KR101169157B1/ko

Links

Images

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
    • 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
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • G01B11/0608—Height gauges
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/951—Balls
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

라인광을 피측정물에 조사하는 출사 광학 시스템과, 상기 피측정물로부터 반사된 라인 반사광을 취득하는 촬상 소자를 가지며, 상기 촬상 소자로 취득된 그 라인 반사광의 상기 피측정물 상에서의 기하학적인 위치 관계에 기초하여, 그 피측정물의 표면 형상을 계측하는 측정 장치로서, 상기 측정 장치는, 상기 피측정물과 상기 촬상 소자 사이에 설치되고, 상기 피측정물 상에서의 상기 라인광의 형상을 취득시키도록, 상기 라인 반사광을 상기 촬상 소자의 수광면에 결상시키는 복수의 결상 광학 시스템과, 상기 피측정물과 상기 각 결상 광학 시스템 사이에 설치되고, 상기 라인 반사광을 분기하여 상기 각 결상 광학 시스템으로 유도하는 광속 분기 기구를 구비한다. 상기 각 결상 광학 시스템은, 상기 피측정물의 측정 대상에 대한 광학적인 설정이 서로 상이한 것으로 되어 있고, 상기 촬상 소자는, 수광면 상에 있어서 복수의 세그먼트가 설정되어 있으며 그 각 세그먼트가 복수의 영역으로 구획되고, 상기 각 세그먼트에서의 적어도 하나 이상의 영역을 수광 영역으로 하며, 상기 각 결상 광학 시스템은, 상기 광속 분기 기구에 의해 분기된 상기 라인 반사광을, 상기 촬상 소자의 상기 수광면에 있어서 서로 상이한 상기 세그먼트의 상기 수광 영역에 결상시킨다.

Description

측정 장치{MEASURING DEVICE}
본 발명은, 피측정물의 측정 장치에 관한 것으로, 특히, 라인광을 이용하여 피측정물을 측정하는 측정 장치에 관한 것이다.
예컨대, 웨이퍼에는, 각 전자 부품에서의 배선을 위해, 땜납 등으로 형성된 볼형의 단자(이하, 범프라고 함)를 설치하는 것이 알려져 있다. 이러한 것에서는, 각 전자 부품에서의 검사의 하나로서, 커팅되기 전의 웨이퍼의 상태에 있어서 각 범프의 높이 치수를 측정한다. 이러한 범프의 높이 치수의 측정에는, 피측정물로서의 웨이퍼에, 라인 형상의 레이저광 등(이하, 라인광이라고 함)을 조사하고, 그 라인광이 조사된 부위를 촬상 소자로 촬상하며, 거기로부터의 촬상 데이터에 기초하여, 웨이퍼의 각처에서의 높이 치수 즉, 각 범프 등의 높이 치수를 측정하는 측정 장치를 이용하는 것이 알려져 있다(예컨대, 일본 특허 공개 제2000-266523호 공보 참조). 이 측정 장치에서는, 촬상 소자와 피측정물 사이에, 라인광이 조사된 부위를 그 촬상 소자가 촬상하는 것을 가능하게 하도록 설정된 결상 광학 시스템이 설치되어 있다.
그런데, 이러한 피측정물의 측정에서는, 피측정물(전술한 예에서는 웨이퍼)의 제조 효율의 관점에서, 측정에 필요로 하는 시간을 가능한 한 짧게 하면서 미리 정해진 정밀도를 확보하는 것이 요구된다. 이 때문에, 전술한 결상 광학 시스템은, 측정에 필요로 하는 시간을 가능한 한 짧게 하면서 미리 정해진 정밀도를 확보하는 관점에서, 피측정물의 측정 대상(전술한 예에서는 각 범프)에 대한 광학적인 설정이 결정되어 있다.
그러나, 전술한 측정 장치에서는, 결상 광학 시스템에서의 피측정물의 측정 대상에 대한 광학적인 설정에 따른 측정 데이터밖에 얻을 수 없다.
본 발명은, 전술한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 측정에 필요로 하는 시간의 증가를 초래하지 않고서, 피측정물의 측정 대상에 대한 광학적인 설정이 상이한 복수의 측정 데이터를 얻을 수 있는 측정 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 측정 장치는, 라인광을 피측정물에 조사하는 출사 광학 시스템과, 상기 피측정물로부터 반사된 라인 반사광을 취득하는 촬상 소자를 가지며, 상기 촬상 소자로 취득된 그 라인 반사광의 상기 피측정물 상에서의 기하학적인 위치 관계에 기초하여, 그 피측정물의 표면 형상을 계측하는 측정 장치이다. 상기 측정 장치는, 상기 피측정물과 상기 촬상 소자 사이에 설치되고, 상기 피측정물 상에서의 상기 라인광의 형상을 취득시키도록, 상기 라인 반사광을 상기 촬상 소자의 수광면에 결상시키는 복수의 결상 광학 시스템과, 상기 피측정물과 상기 각 결상 광학 시스템 사이에 설치되고, 상기 라인 반사광을 분기하여 상기 각 결상 광학 시스템으로 유도하는 광속(光束) 분기 기구를 구비하며, 상기 각 결상 광학 시스템은, 상기 피측정물의 측정 대상에 대한 광학적인 설정이 서로 상이한 것으로 되어 있고, 상기 촬상 소자는, 수광면 상에 있어서 복수의 세그먼트가 설정되어 있으며 그 각 세그먼트가 복수의 영역으로 구획되고, 상기 각 세그먼트에서의 적어도 하나 이상의 영역을 수광 영역으로 하며, 상기 각 결상 광학 시스템은, 상기 광속 분기 기구에 의해 분기된 상기 라인 반사광을, 상기 촬상 소자의 상기 수광면에 있어서 서로 상이한 상기 세그먼트의 상기 수광 영역에 결상시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따른 측정 장치에 따르면, 한 번의 측정 동작 즉, 한 번의 주사로, 결상 광학 시스템의 개수에 따른 복수의 측정 데이터를 얻을 수 있다. 이때, 복수의 측정 데이터를 얻기 위해서, 각 결상 광학 시스템을 경유한 각 라인 반사광을, 촬상 소자의 수광면에서의 서로 상이한 수광 영역에 결상시키는 구성이기 때문에, 이들 복수의 측정 데이터는, 촬상 소자에 있어서 고속으로 동시에 처리할 수 있으므로, 측정에 필요로 하는 시간의 증대를 방지할 수 있다.
전술한 구성에 더하여, 상기 수광 영역은, 상기 촬상 소자의 상기 수광면에서의 상기 각 세그먼트에 있어서 출력 처리가 최초로 행해지는 영역으로 되어 있는 것으로 하면, 촬상 소자에 있어서, 복수의 측정 데이터를, 매우 고속으로 동시에 처리할 수 있기 때문에, 측정에 필요로 하는 시간의 증대를 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
전술한 구성에 더하여, 상기 각 결상 광학 시스템에서의 상기 피측정물의 상기 측정 대상에 대한 광학적인 설정이란, 상기 피측정물의 높이 방향에서의 측정 가능 범위인 것으로 하면, 피측정물에서의 높이 방향에서의 측정 가능 범위가 상이한 복수의 측정 데이터를 한 번의 측정 동작 즉, 한 번의 주사로 얻을 수 있다. 이 때문에, 측정 정밀도를 저하시키지 않고서 실질적인 높이 방향에서의 측정 가능 범위 즉, 배율을 넓힐 수 있다.
전술한 구성에 더하여, 상기 각 결상 광학 시스템에서의 상기 피측정물의 상기 측정 대상에 대한 광학적인 설정이란, 상기 피측정물에서의 상기 라인광의 연장 방향에서의 측정 범위인 것으로 하면, 피측정물에서의 라인광의 연장 방향에서의 측정 범위가 상이한 복수의 측정 데이터를 한 번의 측정 동작 즉, 한 번의 주사로 얻을 수 있다. 이 때문에, 측정 정밀도를 저하시키지 않고서, 라인광의 연장 방향에서의 측정 범위 즉, 분해능을 넓힐 수 있으므로, 결과로서 피측정물에 대한 주사의 횟수를 줄일 수 있어, 전체로서의 검사 속도(작업 처리량)를 높일 수 있다.
전술한 구성에 더하여, 상기 각 결상 광학 시스템에서의 상기 피측정물의 상기 측정 대상에 대한 광학적인 설정이란, 상기 피측정물에서의 높이 방향에서의 측정 가능 범위와, 상기 피측정물에서의 상기 라인광의 연장 방향에서의 측정 범위의 조합인 것으로 하면, 피측정물의 높이 방향에서의 측정 가능 범위와, 라인광의 연장 방향에서의 측정 범위가 임의로 조합된 서로 상이한 복수의 측정 데이터를, 한 번의 측정 동작 즉, 한 번의 주사로 얻을 수 있다. 이 때문에, 대응하는 피측정물의 자유도를 높일 수 있다.
전술한 구성에 더하여, 상기 출사 광학 시스템은, 단일의 파장의 광속으로 상기 라인광을 생성하고, 상기 광속 분기 기구는, 단일의 파장의 상기 라인 반사광을 상기 각 결상 광학 시스템의 수에 따라 분기하는 것으로 하면, 단일의 광원으로 할 수 있기 때문에, 간이한 구성으로 할 수 있다.
전술한 구성에 더하여, 상기 출사 광학 시스템은, 복수의 파장의 광속으로 상기 라인광을 생성하고, 상기 광속 분기 기구는, 복수의 파장의 상기 라인 반사광을 상기 각 결상 광학 시스템의 수에 따라 분기하는 것으로 하면, 복수의 파장이 상이한 라인 반사광에 기초하여 각 측정 데이터를 얻기 때문에, 광 전달 효율의 향상에 따라 각 측정 데이터의 신뢰성을 높일 수 있다.
전술한 구성에 더하여, 상기 각 결상 광학 시스템으로부터 상기 촬상 소자 사이에는, 상기 각 수광 영역에 대응된 상기 결상 광학 시스템으로부터의 상기 라인 반사광만의 입사를 가능하게 하는 입사 제한 기구가 설치되어 있는 것으로 하면, 각 결상 광학 시스템에 따른, 즉 피측정물의 측정 대상에 대한 광학적인 설정이 상이한 측정 데이터를 각각 보다 적절하게 얻을 수 있다.
전술한 구성에 더하여, 상기 출사 광학 시스템은, 단일의 파장의 광속으로 상기 라인광을 생성하고, 상기 입사 제한 기구는, 차광 부재에 의해 상기 각 수광 영역에 따라 상기 수광면을 구획하는 것으로 하면, 간이한 구성으로 각 측정 데이터의 신뢰성을 높일 수 있다.
전술한 구성에 더하여, 상기 출사 광학 시스템은, 단일의 파장의 광속으로 상기 라인광을 생성하고, 상기 입사 제한 기구는, 도광 수단에 의해 상기 각 수광 영역으로 개별적인 광속을 안내하는 것으로 하면, 간이한 구성으로 각 측정 데이터의 신뢰성을 높일 수 있다.
전술한 구성에 더하여, 상기 출사 광학 시스템은, 복수의 파장의 광속으로 상기 라인광을 생성하고, 상기 입사 제한 기구는, 특정한 파장 범위만의 광속의 투과를 허용하는 필터인 것으로 하면, 보다 간이한 구성으로 각 측정 데이터의 신뢰성을 보다 높일 수 있다.
출사 광학 시스템에 의해 라인광이 조사된 피측정물로부터의 라인 반사광을 수광 광학 시스템의 촬상 소자로 취득하고, 그 취득한 그 라인 반사광의 상기 피측정물 상에서의 기하학적인 위치 관계에 기초하여, 그 피측정물의 표면 형상을 계측하는 측정 장치로서, 상기 촬상 소자는, 수광면 상에 있어서 복수의 세그먼트가 설정되고, 상기 수광 광학 시스템은, 상기 피측정물 상에서의 상기 라인광의 형상을 취득시키도록, 상기 라인 반사광을 분기하여 상기 촬상 소자의 상기 수광면에 있어서 서로 상이한 상기 세그먼트에 결상시키는 것으로 하면, 측정에 필요로 하는 시간의 증가를 초래하지 않고서 복수의 측정 정보(측정 데이터)를 동시에 얻을 수 있다.
도 1은 본원 발명에 따른 측정 장치(10)의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 2는 측정 장치(10)에서의 피측정물[웨이퍼(16)]에 대한 광학 시스템(11)의 관계를 모식적으로 도시하는 설명도이다.
도 3은 측정 장치(10)에 있어서, 스테이지(12) 상에서의 피측정물[웨이퍼(16)]의 슬라이딩 이동의 모습을 설명하기 위한 모식적인 설명도이다.
도 4는 측정 장치(10)에서의 측정을 설명하기 위해서 피측정물[웨이퍼(16)] 상에서의 측정 대상과 라인광(L)의 관계를 모식적으로 도시하는 설명도이다.
도 5는 도 4에서 얻어진 측정 결과가 가시화된 도형으로서 표시부(14)에 표시된 모습을 모식적으로 도시하는 설명도이며, 도 5의 (a)는 도 4의 제1 라인 반사광(Rl1)에 대응하고, 도 5의 (b)는 도 4의 제2 라인 반사광(Rl2)에 대응하며, 도 5의 (c)는 도 4의 라인광(L3)에 대응하고, 도 5의 (d)는 도 4의 라인광(L4)에 대응하며, 도 5의 (e)는 도 4의 라인광(L5)에 대응하고 있다.
도 6은 촬상 소자(17)의 구성을 설명하기 위한 설명도이다.
도 7은 실시예 1의 광학 시스템(111)에서의 수광 광학 시스템(361)을 모식적으로 도시하는 구성도이다.
도 8은 측정 장치(101)에서의 측정을 설명하기 위해서 피측정물[웨이퍼(16)] 상에서의 측정 대상[범프(19c, 19d)]의 모습을 모식적으로 도시하는 설명도이다.
도 9는 도 8의 측정 대상[범프(19c, 19d)]에 대한 측정 데이터를 가시화한 도형으로서 표시부(14)에 표시한 모습을 모식적으로 도시하는 설명도이며, 도 9의 (a)는 제1 광로(w1)측으로부터 얻어진 측정 데이터를 도시하고, 도 9의 (b)는 제2 광로(w2)측으로부터 얻어진 측정 데이터를 도시하며, 도 9의 (c)는 양자를 합성한 모습을 도시하고 있다.
도 10은 실시예 2의 광학 시스템(112)에서의 수광 광학 시스템(362)을 모식적으로 도시하는 구성도이다.
도 11은 실시예 3의 측정 장치(103)에서의 피측정물[웨이퍼(16)]에 대한 광학 시스템(113)의 관계를 모식적으로 도시하는 도 2와 동일한 설명도이다.
도 12는 광학 시스템(113)에서의 수광 광학 시스템(363)을 모식적으로 도시하는 구성도이다.
도 13은 촬상 소자(17)에 설치된 필터(52)를 설명하기 위해서 모식적으로 도시하는 설명도이다.
도 14는 광학 시스템(114)에서의 수광 광학 시스템(364)을 모식적으로 도시하는 구성도이다.
도 15는 제1 결상 광학 시스템(33')과 제2 결상 광학 시스템(34')에서 피측정물에 대한 분해능이 다른 설정으로 된 모습을 도시하는 모식적인 설명도이다.
이하에, 본원 발명에 따른 측정 장치의 발명의 실시형태를 도면을 참조하면서 설명한다.
먼저, 본원 발명에 따른 측정 장치의 개념에 대해서 설명한다. 도 1은 본원 발명에 따른 측정 장치(10)의 구성을 도시하는 블록도이다. 도 2는 측정 장치(10)에서의 피측정물[웨이퍼(16)]에 대한 광학 시스템(11)의 관계를 모식적으로 도시하는 설명도이다. 도 3은 측정 장치(10)에 있어서, 스테이지(12) 상에서의 피측정물[웨이퍼(16)]의 슬라이딩 이동의 모습을 설명하기 위한 모식적인 설명도이다. 도 4는 측정 장치(10)에서의 측정을 설명하기 위해서 피측정물[웨이퍼(16)] 상에서의 측정 대상과 라인광(L)과의 관계를 모식적으로 도시하는 설명도이다. 도 5는 도 4에서 얻어진 측정 결과가 가시화된 도형으로서 표시부(14)에 표시된 모습을 모식적으로 도시하는 설명도이며, 도 5의 (a)는 도 4의 제1 라인 반사광(Rl1)에 대응하고, 도 5의 (b)는 도 4의 제2 라인 반사광(Rl2)에 대응하며, 도 5의 (c)는 도 4의 라인광(L3)에 대응하고, 도 5의 (d)는 도 4의 라인광(L4)에 대응하며, 도 5의 (e)는 도 4의 라인광(L5)에 대응한다. 도 6은 촬상 소자(17)의 구성을 설명하기 위한 설명도이다. 또한, 각 도면 및 이하의 설명에서는, 스테이지(12)의 배치면을 X-Y 평면으로 하고, 거기에 직교하는 방향을 Z방향으로 하며, 스테이지(12)에 배치된 피측정물[웨이퍼(16)]의 슬라이딩 이동 방향을 Y방향으로 한다. 또한, 촬상 소자(17)의 수광면(18) 상에서 보아, 스테이지(12)에서의 X 및 Z방향에 대응하는 각 방향을, X' 및 Z'방향으로 하고, X'-Z' 평면에 직교하는 방향을 Y'방향으로 하고 있다.
본원 발명에 따른 측정 장치(10)는, 단일의 라인광의 조사에 의한 광 레버 방식을 채용한 측정 방법을 행하는 것이며, 기본적인 개념으로서는, 측정에 필요로 하는 시간의 증가를 초래하지 않고서 복수의 측정 정보(측정 데이터)를 동시에 얻는 것을 목적으로 하며, 출사 광학 시스템에 의해 라인광이 조사된 피측정물로부터의 라인 반사광을 수광 광학 시스템의 촬상 소자로 취득하고, 그 취득한 라인 반사광의 피측정물 상에서의 기하학적인 위치 관계에 기초하여, 피측정물의 표면 형상을 계측하는 것이며, 수광 광학 시스템에 있어서, 수광면 상에 복수의 세그먼트가 설정된 촬상 소자를 채용하고, 피측정물 상에서의 라인광의 형상을 취득시키도록, 라인 반사광을 분기하여 촬상 소자의 수광면에 있어서 서로 상이한 세그먼트에 결상시키는 것이다. 보다 구체적으로, 측정 장치(10)는, 측정에 필요로 하는 시간의 증가를 초래하지 않고서, 피측정물의 측정 대상에 대한 광학적인 설정이 상이한 복수의 측정 정보(측정 데이터)를 동시에 얻는 것을 가능하게 하는 것이다. 이 측정 장치(10)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 광학 시스템(11)과 스테이지(12)와 메모리(13)와 표시부(14)와 제어부(15)를 구비한다.
광학 시스템(11)은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 출사 광학 시스템(35)으로, 후술하는 스테이지(12) 상에 배치된 피측정물[후술하는 웨이퍼(16)]에 X방향으로 연장되는 라인광(L)(도 3 참조)을 조사하고, 수광 광학 시스템(36)으로, 피측정물 상에서의 라인광(L)의 형상의 취득을 가능하게 하도록, 표면에 라인광(L)이 조사된 피측정물로부터의 반사광인 라인 반사광(Rl)을 촬상 소자(17)의 수광면(18) 상의 미리 정해진 영역(후술하는 수광 영역)에 결상한다. 이 광학 시스템(11)은, 피측정물 상의 라인광(L)과의 기하학적인 위치 관계에 기초하여, 피측정물의 표면에서의 라인광(L)의 형상, 즉 라인광(L)을 따른 피측정물(그 위치 좌표)의 계측을 가능하게 하기 위한 정보를 촬상 소자(17)에 취득시키는 것이다. 이 광학 시스템(11)의 구성에 대해서는 이후에 상세히 서술한다.
스테이지(12)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 출사 광학 시스템(35)(도 2 참조)으로부터의 라인광(L)에 의한 피측정물 상의 조사 위치를 변경하기 위해서, 배치된 피측정물을 Y방향으로 슬라이딩 이동시키는 것이다. 이 예에서는, 피측정물로서 웨이퍼(16)가 스테이지(12) 상에 배치되어 있다. 이것은, 웨이퍼(16)에는, 거기로부터 생성되는 각 전자 부품에서의 배선을 위해, 땜납 등으로 형성된 볼형의 단자[이하, 범프(19)(도 4 참조)라고 함]가 설치되는 것이 있고, 각 전자 부품의 품질 관리를 위해서 각 범프(19)의 높이 치수를 관리하는 것이 요구되는 것에 의한다. 이 때문에, 이 예에서는, 측정 대상이 웨이퍼(16)에 설치된 각 범프(19)(그 높이 치수)가 된다.
스테이지(12) 상에서는, 웨이퍼(16)가 Y방향으로 이동됨으로써(화살표 A1 참조), 라인광(L)에 의한 웨이퍼(16)(그 표면) 상의 조사 위치가 이동 방향 A1과는 반대측으로 이동한다(화살표 A2 참조). 이 때문에, 스테이지(12) 상에 웨이퍼(16)를 배치함으로써, 그 웨이퍼(16)에 있어서, 라인광(L)의 폭 치수로 Y방향으로 연장시킨 영역을 조사할 수 있고, 그것에 맞춰 수광 광학 시스템(36)으로 적절하게 라인 반사광(Rl)을 취득함으로써 라인광(L) 상에서의 그 취득한 범위를 Y방향으로 연장시킨 영역(일점 쇄선 참조)의 측정을 행할(주사할) 수 있다.
이 때문에, 측정 장치(10)에서는, 수광 광학 시스템(36)에 의한 라인광(L)(X방향) 상에서의 라인 반사광(Rl)을 취득한 범위와, 스테이지(12)에 배치된 웨이퍼(16)의 위치의 관계를 X방향으로 상대적으로 변화시켜 전술한 측정 동작(주사)을 반복함으로써, 웨이퍼(16)의 전체 영역을 측정할 수 있게 된다. 이 스테이지(12)는, 제어부(15)의 제어하에서, 웨이퍼(16)의 Y방향에서의 측정 위치 간격과, 촬상 소자(17)에서의 처리 속도에 기초하여 이동 속도를 설정하고, 그 이동 속도로 웨이퍼(16)를 슬라이딩 이동시킨다.
메모리(13)는, 제어부(15)의 제어하에서, 촬상 소자(17)로부터 출력된 전기 신호(각 화소 데이터)에 기초하는 측정 데이터가, 적절하게 저장되고 적절하게 판독된다. 표시부(14)는, 제어부(15)의 제어하에서, 메모리(13)에 저장된 측정 데이터를 수치 또는 가시화된 도형(도 5 참조)으로서 표시한다.
제어부(15)는 웨이퍼(16)(피측정물)의 Y방향에서의 측정 위치 간격과, 촬상 소자(17)에서의 처리 속도에 기초하여 웨이퍼(16)의 슬라이딩 이동 속도를 설정하고, 그 속도에서의 구동 신호를 스테이지(12)를 향하여 출력하며, 그 슬라이딩 이동에 동기시킨 전기 신호(각 화소 데이터)의 출력을 위한 신호를 촬상 소자(17)를 향하여 출력한다. 또한, 제어부(15)는 촬상 소자(17)로부터 출력된 전기 신호(각 화소 데이터)를, 피측정물 상의 라인광(L)과의 기하학적인 위치 관계에 기초하여, 피측정물의 표면에서의 라인광(L)의 형상, 즉 피측정물의 라인광(L) 상에서의 위치 좌표로서의 측정 데이터로 변환한다. 또한, 제어부(15)는, 메모리(13)에 저장한 측정 데이터를 적절하게 판독하고, 수치 또는 가시화된 도형(도 5 참조)으로서, 표시부(14)에 표시시킨다.
제어부(15)는 스테이지(12) 상에서 설정한 이동 속도로 웨이퍼(16)를 슬라이딩 이동시키면서, 광학 시스템(11)을 경유하여 촬상 소자(17)로부터 출력된 전기 신호(각 화소 데이터)에 기초하는 측정 데이터를 생성함으로써, 웨이퍼(16)의 3차원 계측이 가능해진다. 이 측정 데이터를 가시화한 도형의 일례를 이하에서 설명한다.
먼저, 도 4에 도시하는 바와 같이, 피측정물로서의 웨이퍼(16) 상에, 2개의 범프(19)[이하, 범프(19a, 19b)라고 함]가 설치되어 있는 것으로 하면, 스테이지(12) 상에서 웨이퍼(16)가 Y방향으로 슬라이딩 이동됨으로써, 라인광(L)에 의해 조사되는 부위는, 부호 L1로부터 부호 L5를 향하여 상대적으로 이동한다. 그러면, 광학 시스템(11)의 수광 광학 시스템(36)을 경유하여 취득되는 측정 데이터는, 라인광(L1)에 대하여, 도 5의 (a)에서 도시하는 바와 같이, 평탄한 선(20) 즉 X'방향의 위치에 관계없이 Z'방향으로의 변위가 없는 것이 되고, 라인광(L2)에 대하여, 도 5의 (b)에서 도시하는 바와 같이, 범프(19a)의 중턱의 형상에 따른 작은 융기 부위(20a)와, 범프(19b)의 중턱의 형상에 따른 융기 부위(20b)를 갖는 선(20)이 되며, 라인광(L3)에 대하여, 도 5의 (c)에서 도시하는 바와 같이, 범프(19a)의 정점의 형상에 따른 융기 부위(20c)와, 범프(19b)의 정점의 형상에 따른 큰 융기 부위(20d)를 갖는 선(20)이 되고, 라인광(L4)에 대하여, 도 5의 (d)에서 도시하는 바와 같이, 범프(19a)의 중턱의 형상에 따른 작은 융기 부위(20e)와, 범프(19b)의 중턱의 형상에 따른 융기 부위(20f)를 갖는 선(20)이 되며, 라인광(L5)에 대하여, 도 5의 (e)에서 도시하는 바와 같이, 평탄한 선(20)이 된다. 이와 같이, 스테이지(12) 상에서 피측정물[웨이퍼(16)]을 설정된 이동 속도로 슬라이딩 이동시키면서, 광학 시스템(11)을 경유하여 촬상 소자(17)로부터 출력된 전기 신호(각 화소 데이터)에 기초하는 측정 데이터를 적절하게 생성함으로써, 피측정물[웨이퍼(16)]의 3차원에서의 계측을 행하고, 표시부(14)에 가시화한 도형으로서 표시시킬 수 있다. 또한, 이 가시화한 도형에서의 각 점(X', Z' 좌표)의 수치 데이터에, 스테이지(12) 상에서의 피측정물[웨이퍼(16)]의 슬라이딩 이동 위치(Y방향)의 수치 데이터를 조합한 것이, 수치로서의 측정 데이터가 된다. 여기서, 스테이지(12) 상의 피측정물[웨이퍼(16)]에서의 Z방향의 높이 치수는, 촬상 소자(17)의 수광면(18) 상에서의 Z'방향의 좌표 위치(높이 치수)를 이용하여, 다음식 (1)로 나타낼 수 있다. 또한, 식 (1)에서는, 범프(19b)의 높이 치수를 Δh(도 4 참조)로 하고, 수광면(18) 상에서의 범프(19b)의 정점의 좌표를 Zd'[도 5의 (c) 참조]로 하며, 수광면(18) 상에서의 피측정물의 평탄 위치의 좌표를 Z0'[도 5의 (c) 참조]로 하고, 출사 광학 시스템(35)으로부터의 라인광(L)의 스테이지(12) 상의 피측정물[웨이퍼(16)]에 대한 입사각을 θ(도 2 참조)로 하며, 결상 광학 시스템(33, 34)의 Z방향(Z'방향)에서의 배율이 등배로 되어 있는 것으로 한다.
Δh=2(Zd'-Z0')sinθ …(1)
이와 같이, 수광면(18) 상에서의 좌표 위치로부터, 스테이지(12) 상의 피측정물[웨이퍼(16)]에서의 Z방향의 높이 치수를 구할 수 있다.
다음으로, 광학 시스템(11)의 구성에 대해서 설명한다. 광학 시스템(11)은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 광원(30)과 콜리메이트 렌즈(31)와 광속 분기 기구(32)와 제1 결상 광학 시스템(33)과 제2 결상 광학 시스템(34)과 촬상 소자(17)를 갖는다.
광원(30)은 라인광(L)을 위한 광속을 출사하는 것이며, 예컨대, 레이저 다이오드 등으로 구성할 수 있다. 콜리메이트 렌즈(31)는, 광원(30)으로부터 출사된 광속을, 미리 정해진 폭(X방향) 치수의 라인 형상으로 웨이퍼(16)(피측정물) 위를 조사하는 라인광(L)(도 3 등 참조)으로 변환하는 것이며, 예컨대, 원통형 렌즈(cylinderical lens) 등을 이용하여 구성할 수 있다. 이 때문에, 광학 시스템(11)에서는, 광원(30)과 콜리메이트 렌즈(31)가 출사 광학 시스템(35)을 구성하고 있다.
광속 분기 기구(32)는, 웨이퍼(16)(피측정물)로부터의 반사광인 라인 반사광(Rl)을 2개로 분할하는(한쪽을 Rl1로 하고, 다른쪽을 Rl2로 함) 것이며, 예컨대, 하프 미러나 파장 분리 미러를 이용하여 구성할 수 있다. 여기서 말하는 라인 반사광(Rl)이란, 웨이퍼(16)(피측정물) 상에서의 라인광(L)의 형상(도 4 참조)의 정보를 갖는 것을 말한다.
제1 결상 광학 시스템(33) 및 제2 결상 광학 시스템(34)은, 각각이 광속 분기 기구(32)에 의해 분할된 제1 라인 반사광(Rl1, Rl2)의 한쪽에 대응하는 것이며, 도 3에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(16)의 표면에서의 라인광(L)의 형상, 즉 라인광(L)을 따른 피측정물(그 위치 좌표)의 계측을 가능하게 하도록, 피측정물의 표면에 조사된 라인광(L)으로부터의 반사광인 라인 반사광(Rl)을 촬상 소자(17)의 수광면(18) 상에 결상한다. 이 제1 결상 광학 시스템(33) 및 제2 결상 광학 시스템(34)은, 스테이지(12)에 배치된 웨이퍼(16)[거기에 조사된 라인광(L)]와, 촬상 소자(17)의 수광면(18)의 기하학적인 위치 관계에 기초하여, 각종 렌즈를 이용하여 적절하게 구성할 수 있다. 이 때문에, 광학 시스템(11)에서는, 광속 분기 기구(32)와 제1 결상 광학 시스템(33)과 제2 결상 광학 시스템(34)과 촬상 소자(17)가, 수광 광학 시스템(36)을 구성한다.
이 제1 결상 광학 시스템(33)과 제2 결상 광학 시스템(34)에서는, 후술하는 바와 같이, 촬상 소자(17)의 수광면(18)에 있어서 설정된 서로 상이한 각 세그먼트(Sn)(n=1∼4)의 제1 영역(S11∼S41)(도 6 참조) 상에 제1 라인 반사광(Rl1, L2)을 결상시키는 것으로 되어 있다. 또한, 제1 결상 광학 시스템(33)과 제2 결상 광학 시스템(34)에서는, 촬상 소자(17)의 수광면(18)[수광 영역이 되는 각 제1 영역(S11∼S41)]에서 본, 피측정물의 측정 대상[전술한 예에서는 각 범프(19)]에 대한 광학적인 설정이, 서로 상이한 것으로 되어 있다. 이 광학적인 설정이란, 피측정물의 측정 대상의 측정 가능 범위(배율) 및/또는 피측정물에 대한 분해능 등을 말한다. 여기서 말하는 측정 대상의 측정 가능 범위(배율)란, 스테이지(12) 상에 배치된 피측정물[웨이퍼(16)]의 Z방향에서 본 크기 치수의 측정 가능한 범위를 나타내고, 촬상 소자(17)의 수광면(18)[후술하는 각 세그먼트(Sn)(n=1∼4)의 제1 영역(S11∼S41)]에서의 Z'방향의 크기 치수(Z'방향에서 본 화소수)에 대한, 스테이지(12) 상에서의 Z방향의 크기 치수로 나타낼 수 있다. 또한, 피측정물(그 측정 대상)에 대한 분해능이란, 스테이지(12) 상에 배치된 피측정물[웨이퍼(16)]에서의 라인광(L)의 연장 방향(X방향)에서의 측정 범위를 나타내고, 촬상 소자(17)의 수광면(18)[각 세그먼트(Sn)(n=1∼4)의 제1 영역(S11∼S41)]에서의 X'방향의 크기 치수(X'방향에서 본 화소수)에 대한, 스테이지(12) 상에서의 X방향의 크기 치수로 나타낼 수 있다.
촬상 소자(17)는, 수광면(18) 상에 결상된 피사체상(像)을 전기 신호(각 화소 데이터)로 변환하여 출력하는 고체 촬상 소자이며, 예컨대 CMOS 이미지 센서가 이용된다. 이 촬상 소자(17)는, 수광면(18) 전체가 화소(픽셀)라고 불리는 격자형의 영역으로 분할되어 있고, 디지털 데이터인 화소 데이터의 집합으로 구성되는 취득 데이터를, 전기 신호로서 출력한다. 촬상 소자(17)는 스테이지(12) 상에서 본 X방향이 수광면(18)에서의 가로 방향(이하, X'방향이라고 함)에 대응하고, 또한 Z방향이 수광면(18)에서의 세로 방향(이하, Z'방향이라고 함)에 대응하도록, 광학 시스템(11)에서의 위치 관계가 설정되어 있다. 이 때문에, 촬상 소자(17)의 수광면(18)(거기서 취득된 취득 데이터)에서는, 제1 결상 광학 시스템(33) 또는 제2 결상 광학 시스템(34)을 경유한 라인 반사광(Rl)이 기본적으로 X'방향을 따라 연장되는 선 형상이 되고, 피측정물[웨이퍼(16)]에서의 높이 치수(Z방향)가 Z'방향으로의 결상 위치의 변위로서 나타난다. 여기서, 본원 발명에 따른 측정 장치(10)에서는, 화상 데이터의 처리를 고속으로 행하는 것을 가능하게 하기 위해서, 촬상 소자(17)로서 이하의 기능을 갖는 CMOS 이미지 센서를 이용하고 있다. 또한, 이하에서 설명하는 기능을 갖는 센서(촬상 소자)이면 다른 센서도 이용할 수 있다.
촬상 소자(17)에서는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 고속의 화상 데이터의 처리를 가능하게 하기 위해서, 수광면(18) 상에 있어서 복수의 세그먼트(부호 S1∼S4 참조)가 설정되어 있고, 각 세그먼트에 대응한 복수의 레지스터(부호 R1∼R4 참조)가 설치되며, 각 세그먼트가 복수의 영역으로 구획되어 있다. 이하에서, 촬상 소자(17)에서는, 이해를 용이하게 하기 위해서, 4개의 세그먼트[이하에서는, 제1 세그먼트(S1)∼제4 세그먼트(S4)로 함]가 설정되고, 4개의 레지스터[이하에서는, 제1 레지스터(R1)∼제4 레지스터(R4)로 함]가 설치되어 있는 것으로 한다. 또한, 각 세그먼트(Sn)(n=1∼4)는, 3개의 영역(각각 제1, 제2, 제3 영역으로 함)으로 구획되어 있는 것으로 한다. 각 세그먼트(Sn)(n=1∼4)에서의 3개의 영역은, 각 레지스터(Rm)(m=1∼4)의 용량과 동일한 용량으로 되어 있다. 각 레지스터(Rm)(m=1∼4)는, 각각이 개별적인 출력 경로를 갖고 있으며, 촬상 소자(17)에서는, 각 레지스터(Rm)(m=1∼4)로부터 동시에 신호를 출력할 수 있다.
촬상 소자(17)에서는, 수광면(18)의 각 세그먼트(Sn)(n=1∼4)에 있어서, 수광면(18) 상에 결상된 피사체상 중, 먼저 제1 영역(S11∼S41)의 피사체상을 전기 신호(각 화소 데이터)로 변환하고, 그 전기 신호(각 화소 데이터)를 대응하는 각 레지스터(Rm)(m=1∼4)로 일괄해서 이동(시프트)시키며, 각 레지스터(Rm)(m=1∼4)로부터 전기 신호(각 화소 데이터)를 출력하고, 다음으로, 제2 영역(S12∼S42)의 피사체상을 전기 신호(각 화소 데이터)로 변환하며, 그 전기 신호(각 화소 데이터)를 대응하는 각 레지스터(Rm)(m=1∼4)로 일괄해서 이동(시프트)시키고, 각 레지스터(Rm)(m=1∼4)로부터 전기 신호(각 화소 데이터)를 출력하며, 마지막으로 제3 영역(S13∼S43)의 피사체상을 전기 신호(각 화소 데이터)로 변환하고, 그 전기 신호(각 화소 데이터)를 대응하는 각 레지스터(Rm)(m=1∼4)로 일괄해서 이동(시프트)시키며, 각 레지스터(Rm)(m=1∼4)로부터 전기 신호(각 화소 데이터)를 출력한다. 이 때문에, 촬상 소자(17)에서는, 회로 구성을 간소화하는 것과, 수광면(18)에 결상된 피사체상을 전기 신호(각 화소 데이터)로서 출력하는 처리(이하에서는, 취득 데이터의 출력 처리라고 함)를 고속으로 행하는 것의 양쪽을 조화시키면서 얻을 수 있다.
또한, 촬상 소자(17)에서는, 제어부(15)의 제어하에서, 각 세그먼트(Sn)(n=1∼4)에서의 제1 영역(S11∼S41)으로부터의 전기 신호(각 화소 데이터)를, 대응하는 각 레지스터(Rm)(m=1∼4)를 통해 출력하고, 다른 영역(제2, 제3 영역)으로부터의 전기 신호(각 화소 데이터)는 출력하지 않는 것으로 함으로써, 더 고속의 취득 데이터의 출력 처리가 가능해진다. 이하에서는, 이 출력 처리에 필요로 하는 시간을 촬상 소자(17)에서의 최단의 출력 처리 시간이라고 말한다. 측정 장치(10)에서는, 각 세그먼트(Sn)(n=1∼4)를 위한 구획선을 X'방향을 따르는 것으로 하고, 각각의 영역을 위한 구획선도 X'방향을 따르는 것으로 하고 있다. 이것은, 전술한 바와 같이, 측정 장치(10)에서는, 스테이지(12)에 배치된 피측정물[웨이퍼(16)]의 슬라이딩 이동에 의한 주사 방향이 Y방향이기 때문에, 한 번의 주사(측정 동작)에서의 측정 범위가 X방향(폭 치수)에서 본 촬상 소자(17)에서의 취득 범위에 의해 규정되지만, 스테이지(12)에서의 X방향이 수광면(18) 상에서는 X'방향에 대응되어 있기 때문에, 수광면(18)에서의 X'방향의 최대값을 측정에 이용함으로써 한 번의 주사(측정 동작)에서의 측정 범위를 최대의 것으로 할 수 있는 것에 의한다. 여기서, 각 레지스터(Rm)(m=1∼4)로부터는, 동시에 신호를 출력할 수 있기 때문에, 이 예의 촬상 소자(17)에서는, 최대로, 4개의 세그먼트(Sn)(n=1∼4)에서의 제1 영역(S11∼S41)으로부터의 전기 신호(각 화소 데이터)를, 어느 하나의 제1 영역으로부터 출력하는 경우와 동등한 처리 시간으로 동시에 출력하는 것, 즉 촬상 소자(17)에서의 최단의 출력 처리 시간으로 동시에 출력하는 것이 가능하다.
본원 발명의 일례로서의 측정 장치(10)에서는, 이러한 것을 이용하기 위해서 촬상 소자(17)에 있어서, 각 세그먼트(Sn)(n=1∼4)에서의 제1 영역(S11∼S41)을 수광면(18)의 수광 영역으로서 이용하는 것이며, 전술한 제1 결상 광학 시스템(33) 및 제2 결상 광학 시스템(34)은, 서로 상이한 제1 영역(S11∼S41) 상에 제1 라인 반사광(Rl1), 제2 라인 반사광(Rl2)을 결상한다. 이 예에서는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 제1 결상 광학 시스템(33)이 제2 세그먼트(S2)의 제1 영역(S21)으로 제1 라인 반사광(Rl1)을 유도하고, 제2 결상 광학 시스템(34)이 제3 세그먼트(S3)의 제1 영역(S31)으로 제2 라인 반사광(Rl2)을 유도하는 것으로 한다. 또한, 각 세그먼트(Sn)(n=1∼4)에서의 각 영역은, 이해를 용이하게 하기 위한 예시이며, 실제의 촬상 소자의 수광면에서의 위치 관계와 반드시 일치하는 것은 아니다. 그러나, 전술한 바와 같이, 각 세그먼트(Sn)(n=1∼4)에서의 각 영역은, 촬상 소자(17)의 수광면(18)에 있어서 X'방향의 전체폭에 걸쳐 연장되어 있다. 이 때문에, 측정 장치(10)에서는, 촬상 소자(17)의 수광면(18)에 있어서, 각 세그먼트(Sn)(n=1∼4)에서의 각 영역에서의 X'방향의 전체폭을 이용하여 측정할 수 있다.
측정 장치(10)에서는, 스테이지(12)에 배치되어 적절하게 슬라이딩 이동되는 웨이퍼(16)(피측정물) 상에, 출사 광학 시스템(35)으로부터의 라인광(L)이 조사되면, 그 반사광인 라인 반사광(Rl)이 광속 분기 기구(32)에 의해 분기되어, 그 한쪽인 제1 라인 반사광(Rl1)이 제1 결상 광학 시스템(33)을 경유하여 촬상 소자(17)의 수광면(18)에서의 제2 세그먼트(S2)의 제1 영역(S21) 상에 결상되고, 다른쪽인 제2 라인 반사광(Rl2)이 제2 결상 광학 시스템(34)을 경유하여 촬상 소자(17)의 수광면(18)에서의 제3 세그먼트(S3)의 제1 영역(S31) 상에 결상된다. 촬상 소자(17)는, 제어부(15)의 제어하에서, 제2 세그먼트(S2)의 제1 영역(S21)에 대응하는 제2 레지스터(R2)를 통해, 결상된 제1 라인 반사광(Rl1)에 따른 전기 신호(각 화소 데이터)를 제어부(15)에 출력하고, 제3 세그먼트(S3)의 제1 영역(S31)에 대응하는 제3 레지스터(R3)를 통해, 결상된 제2 라인 반사광(Rl2)에 따른 전기 신호(각 화소 데이터)를 제어부(15)에 출력한다. 이때, 제1 영역(S21)에 대응하는 제2 레지스터(R2)로부터의 출력과, 제1 영역(S31)에 대응하는 제3 레지스터(R3)로부터의 출력은, 동시에 행해지고 그 처리에 필요로 하는 처리 시간은, 촬상 소자(17)에서의 최단의 출력 처리 시간과 동일하다.
이 때문에, 본원 발명에 따른 측정 장치(10)에서는, 촬상 소자(17)에서의 최단의 출력 처리 시간으로, 제1 결상 광학 시스템(33)을 경유한 제1 라인 반사광(Rl1)에 따른 전기 신호(각 화소 데이터)와, 제2 결상 광학 시스템(34)을 경유한 제2 라인 반사광(Rl2)에 따른 전기 신호(각 화소 데이터)의 2종류의 전기 신호(각 화소 데이터)를, 제어부(15)에 출력할 수 있다.
또한, 이 예에서는, 2개의 결상 광학 시스템[제1 결상 광학 시스템(33) 및 제2 결상 광학 시스템(34)]이 설치되어 있었으나, 이 결상 광학 시스템의 수는 촬상 소자(그 수광면)에 있어서 설정된 세그먼트의 수까지 증가시킬 수 있다. 이때, 그 결상 광학 시스템의 수에 따라, 라인 반사광(Rl)을 광속 분기 기구(32)로 분기하는 구성으로 하고, 각 라인 반사광(Rl)을 각 결상 광학 시스템으로 유도하며, 각 결상 광학 시스템으로부터의 라인 반사광(Rl)을 촬상 소자의 수광면에서의 서로 상이한 수광 영역[전술한 예에서는, 각 세그먼트(Sn)(n=1∼4)의 각 제1 영역]에 결상시키는 구성으로 하면 된다. 여기서, 이하의 각 실시예에서는, 이해를 용이하게 하기 위해서, 이 예와 마찬가지로 2개로 분기한 예를 나타내었으나, 이 예와 마찬가지로 결상 광학 시스템의 수는 촬상 소자(그 수광면)에 있어서 설정된 세그먼트의 수까지 증가시킬 수 있다.
또한, 전술한 예에서는, 일례로서, 수광면(18) 상에 있어서, 4개의 세그먼트가 설정되고 각 세그먼트가 3개의 영역으로 구획되어 있는 촬상 소자(17)를 나타내었으나, 16개의 세그먼트가 설정되고 각 세그먼트가 8개의 영역으로 구획되어 있는 COMS 센서나, 12개의 세그먼트가 설정되고 각 세그먼트가 4개의 영역으로 구획되어 있는 COMS 센서나, 16개의 세그먼트가 설정되고 각 세그먼트가 4개의 영역으로 구획되어 있는 COMS 센서 등이어도 되며, 전술한 예에 한정되는 것은 아니다.
또한, 전술한 예에서는, 수광면(18)의 수광 영역으로서 각 세그먼트의 제1 영역을 이용하는 것으로 하고 있었으나, 본원 발명에 따른 측정 장치(10)에서는 복수의 세그먼트가 설정되어 전술한 기능을 갖는 촬상 소자(17)를 이용하고 있기 때문에, 각 세그먼트에 있어서 모든 영역을 수광면(18)의 수광 영역으로서 이용했다고 해도, 전술한 기능을 갖지 않는 촬상 소자를 이용하는 것에 비하여 훨씬 고속으로의 출력 처리가 가능하므로, 각 세그먼트에 있어서 모든 영역을 수광면(18)의 수광 영역으로 해도 되고, 각 세그먼트에서의 임의의 수의 영역을 수광면(18)의 수광 영역으로 해도 된다.
이어서, 전술한 예에서는, 수광면(18)의 수광 영역으로서 각 세그먼트의 제1 영역을 이용하는 것으로 하고 있었으나, 예컨대, 각 세그먼트의 제2 영역으로부터의 전기 신호(각 화소 데이터)를 이용하고, 다른 영역(제1, 제3 영역)으로부터의 전기 신호(각 화소 데이터)는 출력하지 않는 것으로 하는 등으로 하면, 각 세그먼트의 제1 영역만을 이용하는 경우와 거의 동일한 출력 처리 시간으로 할 수 있기 때문에, 각 세그먼트에서의 어떠한 영역을 수광면(18)의 수광 영역으로서 이용해도 된다. 이러한 점에서, 전술한 바와 같이, 각 세그먼트에서의 임의의 수의 영역을 수광면(18)의 수광 영역으로 하는 경우, 대응하는 레지스터에서의 판독 순서에 관계없이 임의의 영역을 수광 영역으로 할 수 있다.
(실시예 1)
다음으로, 본원 발명에 따른 측정 장치에서의 수광 광학 시스템(361)의 구체적인 구성의 일례인 실시예 1의 측정 장치(101)에 대해서 설명한다. 또한, 실시예 1의 측정 장치(101)에서, 기본적인 구성은 전술한 예의 측정 장치(10)와 동일하기 때문에, 동일한 구성의 부위에는 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략한다. 도 7은 광학 시스템(111)에서의 수광 광학 시스템(361)을 모식적으로 도시하는 구성도이다. 도 8은 측정 장치(101)에서의 측정을 설명하기 위해서 피측정물[웨이퍼(16)] 상에서의 측정 대상[범프(19c, 19d)]의 모습을 모식적으로 도시하는 설명도이다. 도 9는 도 8의 측정 대상[범프(19c, 19d)]에 대한 측정 데이터를 가시화한 도형으로서 표시부(14)에 표시한 모습을 모식적으로 도시하는 설명도이며, 도 9의 (a)는 제1 광로(w1)측으로부터 얻어진 측정 데이터를 도시하고, 도 9의 (b)는 제2 광로(w2)측으로부터 얻어진 측정 데이터를 도시하며, 도 9의 (c)는 양자를 합성한 모습을 도시하고 있다.
실시예 1의 측정 장치(101)의 광학 시스템(111)에서는, 출사 광학 시스템(351)이 전술한 예와 마찬가지로 광원(30) 및 콜리메이트 렌즈(31)(도 2 참조)에 의해 구성되어 있다. 이 때문에, 측정 장치(101)에서는, 단일의 광원(30)으로부터 출사된 단일의 파장의 광속이 라인광(L)이 되어, 스테이지(12) 상에 배치된 웨이퍼(16)(피측정물)에 조사된다.
이 광학 시스템(111)에서의 수광 광학 시스템(361)은, 분기 프리즘(41)과 제1 렌즈(42)와 제2 렌즈(43)와 제1 반사 프리즘(44)과 제2 반사 프리즘(45)과 도광 수단(46)과 촬상 소자(17)를 갖는다.
분기 프리즘(41)은, 웨이퍼(16)에 의해 반사된 광속을 2개로 분기하기 위한 광속 분기 기구(도 2의 도면 부호 32 참조)를 구성하는 것이며, 실시예 1에서는, 라인광(L)이 단일의 파장으로 구성되어 있기 때문에, 하프 미러가 이용되고 있다. 이 분기 프리즘(41)은, 웨이퍼(16)에 의해 반사된 Y'방향으로 진행하는 광속[라인 반사광(Rl)]을 그대로 직진시키는 제1 광로(w1)와, 제1 광로(w1)에 직교하는 방향(X'-Z' 평면을 따르는 방향)으로 진행하는 제2 광로(w2)인 2개로 분기된다. 이하에서는, 제1 광로(w1)를 진행하는 라인 반사광(Rl)을 제1 라인 반사광(Rl1)이라고 하고, 제2 광로(w2)를 진행하는 라인 반사광(Rl)을 제2 라인 반사광(Rl2)이라고 한다.
이 제1 광로(w1)에는, 제1 렌즈(42)와 도광 수단(46)[후술하는 제1 도광 프리즘(47)]이 설치된다. 제1 광로(w1)에서는, 분기 프리즘(41)을 투과한 제1 라인 반사광(Rl1)이, 제1 렌즈(42)를 경유하여 도광 수단(46)[후술하는 제1 도광 프리즘(47)]에 입사된다.
또한, 제2 광로(w2)에는, 제2 렌즈(43)와 제1 반사 프리즘(44)과 제2 반사 프리즘(45)과 도광 수단(46)[후술하는 제2 도광 프리즘(48)]이 설치된다. 이 제2 광로(w2)에서는, 분기 프리즘(41)에 의해 제1 광로(w1)에 직교하는 방향으로 반사된 제2 라인 반사광(Rl2)이, 제2 렌즈(43)를 경유하여 제1 반사 프리즘(44)으로 진행하고, 이 제1 반사 프리즘(44)에 의해 Y'방향으로 반사되어 제2 반사 프리즘(45)으로 진행하며, 이 제2 반사 프리즘(45)에 의해 제1 광로(w1)에 직교하는 방향으로 반사되어 도광 수단(46)[후술하는 제2 도광 프리즘(48)]에 입사된다.
이 도광 수단(46)은, 제1 광로(w1)를 진행해 온 제1 라인 반사광(Rl1)과, 제2 광로(w2)를 진행해 온 제2 라인 반사광(Rl2)을, 촬상 소자(17)의 수광면(18)에서의 서로 상이한 수광 영역으로 유도하는 것이다. 여기서 말하는 수광 영역이란, 촬상 소자(17)의 수광면에 있어서 라인 반사광(Rl)[그 전기 신호(각 화소 데이터)]을 취득시키기 위해서 이용하는 세그먼트 마다의 영역, 즉 각 세그먼트에 있어서 구획된 것 중 적어도 하나 이상의 영역이며, 전체로서의 검사 속도(작업 처리량)와 검사 정밀도의 요청에 따라 촬상 소자(17)에서의 출력 처리 시간을 감안하면서 적절하게 설정된다. 이 예에서는, 촬상 소자(17)에 있어서 매우 고속[촬상 소자(17)에서의 최단의 출력 처리 시간]으로 동시에 처리시키기 위해서, 그 수광 영역을 촬상 소자의 수광면의 각 세그먼트에 있어서 전송 처리가 최초로 행해지는 영역으로 하고 있고, 전술한 예의 촬상 소자(17)의 수광면(18)에서는 각 세그먼트(Sn)(n=1∼4)에서의 제1 영역(S11∼S4l) 중 어느 하나로 하고 있다. 이 실시예 1에서는, 제1 광로(w1)를 진행해 온 제1 라인 반사광(Rl1)을 촬상 소자(17)의 수광면(18)에서의 제2 세그먼트(S2)의 제1 영역(S21)으로 유도하고, 제2 광로(w2)를 진행해 온 제2 라인 반사광(Rl2)을, 촬상 소자(17)의 수광면(18)에서의 제3 세그먼트(S3)의 제1 영역(S31)으로 유도한다.
도광 수단(46)은, 실시예 1에서는, 제1 도광 프리즘(47)과 제2 도광 프리즘(48)이 상하[촬상 소자(17)에서 본 Z'방향]로 포개져 구성되어 있고, 한쪽의 단부(46a)에 촬상 소자(17)의 수광면(18)이 접촉되어 있다. 제1 도광 프리즘(47)은, 얇은 직육면체 형상의 평탄한 판형을 나타내는 판유리이며, 한쪽의 단부(46a)측의 단부면(47a)과 다른쪽측의 단부면(47b)이 서로 평행하다. 제2 도광 프리즘(48)은, 얇은 직육면체 형상의 평탄한 판형이며, 한쪽의 단부(46a)측의 단부면(48a)은 제1 도광 프리즘(47)의 단부면(47a)과 동일면으로 되면 동일 평면이 되고, 다른쪽측의 단부면(48b)이 경사면으로 되어 있다. 이 단부면(48b)은, 실시예 1에서는, 제2 광로(w2)의 구성, 즉 분기 프리즘(41), 제1 반사 프리즘(44) 및 제2 반사 프리즘(45)과, 촬상 소자(17)의 위치 관계에 따라, 직교 상태로부터 45도의 경사 각도의 평면으로 되어 있다. 환언하면, 제2 반사 프리즘(45)에 의해 반사되어 Z'방향으로 진행하는 제2 라인 반사광(Rl2)을, 촬상 소자(17)의 수광면(18)(거기의 대응하는 수광 영역)으로 제2 도광 프리즘(48) 내부를 진행시키도록, 제1 도광 프리즘(47)측의 윗변이 촬상 소자(17)에 근접하는 방향으로 X'-Z' 평면으로부터 X'방향을 축으로 하여 45도 회동시킨 경사면으로 되어 있다. 단부면(48b)은, 제2 광로(w2)에 있어서 제2 반사 프리즘(45)에 의해 반사되어 Z'방향으로 진행하는 제2 라인 반사광(Rl2)을 제2 도광 프리즘(48) 내에서 Y'방향으로 반사하는 작용과, 외측으로부터 단부면(48b)으로 진행해 온 의도하지 않은 광속[예컨대, 피측정물[웨이퍼(16)]측으로부터 단부면(48b)으로 진행해 온 광속 등]이 제2 도광 프리즘(48) 안으로 입사하는 것을 저지하는 작용을 갖는다. 이 제1 도광 프리즘(47)의 단부면(47a)은, 적어도 촬상 소자(17)의 수광면(18)에서의 제2 세그먼트(S2)의 제1 영역(S21)보다도 큰 면적으로 되어 있고, 제2 도광 프리즘(48)의 단부면(48a)은, 적어도 촬상 소자(17)의 수광면(18)에서의 제3 세그먼트(S3)의 제1 영역(S31)보다도 큰 면적으로 되어 있다.
또한, 도광 수단(46)은, 촬상 소자의 수광면의 각 수광 영역에, 의도하지 않은 광이 입사하는 것을 방지하는 역할을 갖는다. 여기서, 도광 수단(46)은, 서로 대략 직육면체 형상을 나타내는 2개의 판유리(47, 48)가 포개져 구성되어 있기 때문에, 기본적으로는, 그 형상 및 재질에 따르는 각 면에서의 굴절 또는 전반사의 작용에 의해, 각 수광 영역으로의 의도하지 않은 광의 입사를 방지할 수 있다. 이것은, 수광 광학 시스템(36)에서, 제1 광로(w1) 등에서 발생한 플레어광이 제2 세그먼트(S2)의 제1 영역(S21) 및/또는 제3 세그먼트(S3)의 제1 영역(S31)에 입사하거나, 제2 광로(w2) 등에서 발생한 플레어광이 제3 세그먼트(S3)의 제1 영역(S31) 및/또는 제2 세그먼트(S2)의 제1 영역(S21)에 입사할 우려가 있기 때문에, 특히 효과적이다.
또한, 실시예 1에서, 도시는 생략하지만, 2개의 판유리(47, 48)의 경계면에 광 흡수 작용 또는 광 산란 작용을 갖는 차광부가 설치된다. 이 차광부는, 제1 도광 프리즘(47) 및 제2 도광 프리즘(48)에서의 서로 접촉되는 면의 적어도 한쪽에 광 흡수 작용이 있는 부재를 도포하거나, 그 면의 적어도 한쪽을 광 산란 작용이 있는 면 구성으로 하거나, 양 판유리(47, 48) 사이에 광 흡수 작용 또는 광 산란 작용이 있는 부재를 배치함으로써 용이하게 실현할 수 있다.
이 실시예 1의 수광 광학 시스템(361)에서는, 제1 광로(w1)를 경유한 제1 라인 반사광(Rl1)과, 제2 광로(w2)를 경유한 제2 라인 반사광(Rl2)에서, 피측정물의 측정 대상[전술한 예에서는 각 범프(19)]의 높이 방향(Z방향)에서의 측정 가능 범위(배율)만이 상이한 것으로 되어 있다. 구체적으로는, 제1 광로(w1)를 경유한 제1 라인 반사광(Rl1)에서는, 촬상 소자(17)의 수광면(18)에서 보아, 제1 광로(w1)에서의 제1 렌즈(42)의 작용에 의해 저배율[제2 라인 반사광(Rl2)에 비하여]인 설정으로 되어 있고, 제2 광로(w2)를 경유한 제2 라인 반사광(Rl2)에서는, 제2 광로(w2)에서의 제2 렌즈(43)의 작용에 의해 고배율[제1 라인 반사광(Rl1)에 비하여]인 설정으로 되어 있다. 이 실시예 1에서는, 일례로서, 제1 광로(w1)측에서는, 제2 세그먼트(S2)의 제1 영역(S21)에서의 Z'방향의 높이 치수(총 화소수)가 웨이퍼(16)(도 3 참조)에서의 Z방향의 100 ㎛에 대응하고, 제2 광로(w2)측에서는, 제3 세그먼트(S3)의 제1 영역(S31)에서의 Z'방향의 높이 치수(총 화소수)가 웨이퍼(16)에서의 Z방향의 10 ㎛에 대응하고 있다.
또한, 제1 광로(w1)를 경유한 제1 라인 반사광(Rl1)과, 제2 광로(w2)를 경유한 제2 라인 반사광(Rl2)에서는, 스테이지(12) 상에 배치된 웨이퍼(16)에서의 X방향의 분해능(X방향에서 본 측정 범위)이 동일하게 되어 있다. 환언하면, 제1 라인 반사광(Rl1)과 제2 라인 반사광(Rl2)에서는, 웨이퍼(16)에서의 동등한 폭 치수가, 제2 세그먼트(S2)의 제1 영역(S21) 및 제3 세그먼트(S3)의 제1 영역(S31)에서의 X'방향에서의 동등한 범위에 결상(반영)되어 있다. 이 때문에, 실시예 1의 수광 광학 시스템(361)에서는, 제1 렌즈(42)가 설치된 제1 광로(w1)가 제1 결상 광학 시스템(331)을 구성하고, 제2 렌즈(43)가 설치된 제2 광로(w2)가 제2 결상 광학 시스템(341)을 구성하고 있다. 또한, 제2 광로(w2)측을 배율이 높은 구성으로 하고 있는 것은, 렌즈의 전후에서의 광로 길이의 비로 배율을 변경할 수 있기 때문에, 동일한 구성의 렌즈이면 광로 길이가 긴 쪽이 높은 배율을 얻는 것이 용이하기 때문이다. 또한, 배율은, 렌즈의 특성과 그 렌즈 전후에서의 광로 길이의 비로 임의로 설정할 수 있기 때문에, 광로 길이의 길이에 관계없이 배율을 설정하면 되고, 예컨대, 실시예 1의 구성에서는 제2 광로(w2)측을 배율이 낮은 것으로 해도 된다.
실시예 1의 수광 광학 시스템(361)은, 전술한 바와 같이 구성되어 있기 때문에, 측정 장치(101)에 탑재할 때의 설정 및 조정이 용이하다. 이에 대해서, 이하에서 설명한다. 먼저, 전술한 바와 같이 각 부품을 조립하여 수광 광학 시스템(361)을 형성한다. 그 후, 측정 장치(101)에 있어서, 스테이지(12)에 배치된 웨이퍼(16)의 기준 위치로부터의 반사광으로서의 라인 반사광(Rl)이, 제1 광로(w1)를 경유하여 제2 세그먼트(S2)의 제1 영역(S21)에서의 기준 위치에 결상(입사)하도록 수광 광학 시스템(361)의 위치를 조정한다. 그 후, 그 제1 광로(w1)로부터 분기 프리즘(41)에 의해 분기되는 제2 광로(w2)를 경유하는 제2 라인 반사광(Rl2)이 제3 세그먼트(S3)의 제1 영역(S31)에서의 기준 위치에 결상(입사)되도록 제2 반사 프리즘(45)의 위치를 조정한다(화살표 A3 참조). 이 제2 반사 프리즘(45)의 위치에 의한 조정은, Y'방향 플러스측으로 이동시키면 수광면(18)에서의 결상이 상방(Z'방향 플러스측)으로 이동하고, Y'방향 마이너스측으로 이동시키면 수광면(18)에서의 결상이 하방(Z'방향 마이너스측)으로 이동한다. 또한, Z'방향 둘레로 회동시킴으로써, 제2 도광 프리즘(48) 내에서의 제2 라인 반사광(Rl2)의 Y'방향에 대한 진행 방향[수광면(18)에의 입사 방향]을 조정할 수 있다. 이 조정은, 측정 장치(101)의 제조 시에 행함으로써, 적절한 측정을 가능하게 할 수 있다. 또한, 이 위치 조정은, 제어부(15)가 자동적으로 행하는[예컨대, 스테이지(12) 상에 기준으로서의 피측정물을 배치하고, 거기로부터의 라인 반사광(Rl)을 촬상 소자(17)로 취득시킴으로써 행하는 등] 것이어도 되고, 수동으로 행하는 것이어도 된다.
이 전술한 수광 광학 시스템(361)이 채용된 실시예 1의 측정 장치(101)에서는, 피측정물의 측정 대상[전술한 예에서는 각 범프(19)]의 측정 가능 범위(배율)만이 상이한 2개의 측정 데이터를 동시에 취득할 수 있기 때문에, 각각을 별개로 또는 동시에 혹은 양쪽을 합성하여 표시부(14)에 표시하는 것이 가능하게 되어 있다. 이에 대해서 이하에서 설명한다.
도 8에 도시하는 바와 같이, 피측정물인 웨이퍼(16)에, 크기 치수가 크게 상이한 2개의 범프(19c) 및 범프(19d)가 존재하는 것으로 하며, 범프(19c)의 높이 치수(Z방향)가 3 ㎛라고 하고, 범프(19d)의 높이 치수(Z방향)가 60 ㎛라고 하자.
그러면, 제1 광로(w1)측[제1 결상 광학 시스템(331)]으로부터 얻어진 측정 데이터에서는, 제2 세그먼트(S2)의 제1 영역(S21)에서의 Z'방향의 높이 치수(총 화소수)가 웨이퍼(16)에서의 Z방향의 100 ㎛에 대응하고 있기 때문에, 도 9의 (a)에 도시하는 바와 같이, 60 ㎛인 범프(19d)에 대해서는 적정한 측정 가능 범위(배율)이므로, 60 ㎛의 측정 결과를 얻을 수 있다. 이에 비하여, 3 ㎛인 범프(19c)에 대해서는 적정하지 않은 측정 가능 범위(배율)이므로[범프(19c)가 지나치게 작음], 도 9의 (a)에 도시하는 바와 같이, 노이즈와의 판별이 불가능하여 측정할 수 없거나, 또는 매우 큰 오차를 포함한 측정 결과(높이 치수)가 되어 버린다.
또한, 제2 광로(w2)측[제2 결상 광학 시스템(341)]으로부터 얻어진 측정 데이터에서는, 제3 세그먼트(S3)의 제1 영역(S31)에서의 Z'방향의 높이 치수(총 화소수)가 피측정물[웨이퍼(16)]에서의 Z방향의 10 ㎛에 대응하고 있기 때문에, 도 9의 (b)에 도시하는 바와 같이, 3 ㎛인 범프(19c)에 대해서는 적정한 측정 가능 범위(배율)이므로, 3 ㎛의 측정 결과를 얻을 수 있다. 이에 비하여, 60 ㎛인 범프(19d)에 대해서는 적정하지 않은 측정 가능 범위(배율)이므로[범프(19d)가 지나치게 큼], 도 9의 (b)에 도시하는 바와 같이, 측정 가능한 높이 치수의 최대값 이상이라고 하는 측정 결과를 얻을 뿐이며, 높이 치수를 얻을 수 없게 되어 버린다.
그러나, 측정 장치(101)에서는, 전술한 양쪽의 측정 데이터를 한 번의 주사(측정 동작)로 얻을 수 있기 때문에, 제1 광로(w1)측과 제2 광로(w2)측의 양쪽의 적절한 측정 결과(높이 치수)를 얻을 수 있다. 측정 장치(101)에서는, 이러한 것을 이용하여, 제어부(15)의 제어하에서, 표시부(14)에 있어서 측정 데이터를 가시화한 도형으로서 표시할 때, 도 9의 (c)에 도시하는 바와 같이, 양쪽의 측정 결과(높이 치수)를 합성한 도형으로서 표시하는 것이 가능하게 되어 있다. 이 양쪽의 측정 결과(높이 치수)를 합성한 도형은, 실시예 1에서는, 피측정물[웨이퍼(16)]에서의 X방향의 분해능이 동일하게 되어 있기 때문에, 어떠한 결상 광학 시스템으로부터 얻어지는 측정 데이터라도 동일한 측정 대상에 대한 X좌표는 동일해지므로, 단순히, 측정 대상[이 예에서는, 범프(19c) 및 범프(19d)]에 대하여 적절한 측정 가능 범위(배율)가 되는 결상 광학 시스템으로부터 얻어진 측정 데이터를 도시하면 된다. 이 예에서는, 범프(19c)에 대해서는 제2 광로(w2)측으로부터 얻어진 측정 데이터에 기초하는 도형을 표시하고, 범프(19d)에 대해서는 제1 광로(w1)측으로부터 얻어진 측정 데이터에 기초하는 도형을 표시한다. 이때, 제어부(15)에서는, 측정 대상[이 예에서는, 범프(19c) 및 범프(19d)]에 대하여 적절한 측정 가능 범위(배율)가 되는 결상 광학 시스템을 선택하게 되는데, 예컨대, 측정 데이터가 측정 가능한 높이 치수의 범위 내이며 큰 수치인 결상 광학 시스템으로부터 우선적으로 선택하면 된다. 또한, 이 합성한 도형에서는, 실제의 복수의 측정 대상에서의 크기 관계의 이미지를 손상시키지 않도록, 측정 데이터에 기초하여 표시하는 도형의 크기 관계를 수정하는 구성이어도 된다. 이에 따라, 실제의 축척에 따른 크기 관계와는 완전히 합치하는 것은 아니지만, 한번 보고 양쪽의 높이 치수를 파악할 수 있다.
실시예 1의 측정 장치(101)에서는, X방향으로는 동등한 분해능이면서, Z방향에서 본 측정 가능 범위(배율)가 상이한 2개의 측정 데이터를, 한 번의 측정 동작 즉, 한 번의 주사로 얻을 수 있다. 이 때문에, 측정 정밀도를 저하시키지 않고서 실질적인 측정 가능 범위(배율)를 넓힐 수 있다. 이때, 2개의 측정 데이터를 얻기 위해서, 제1 광로(w1)를 경유한 제1 라인 반사광(Rl1)을, 촬상 소자(17)의 수광면(18)에서의 제2 세그먼트(S2)의 제1 영역(S21)에 결상시키고, 제2 광로(w2)를 경유한 제2 라인 반사광(Rl2)을, 촬상 소자(17)의 수광면(18)에서의 제3 세그먼트(S3)의 제1 영역(S31)에 결상시키는 구성이기 때문에, 그 2개의 측정 데이터는, 촬상 소자(17)에 있어서 매우 고속[촬상 소자(17)에서의 최단의 출력 처리 시간]으로 동시에 처리시킬 수 있으므로, 측정에 필요로 하는 시간의 증대를 초래하는 일은 없다.
또한, 실시예 1의 측정 장치(101)에서는, 촬상 소자(17)의 수광면(18)에 도광 수단(46)의 일단측의 단부(46a)가 접촉되어 있기 때문에, 도광 수단(46)에 의한 도광 작용 및 외부로부터의 입사 방지 작용에 의해, 촬상 소자(17)의 수광면(18)에서의 각 수광 영역[실시예 1에서는, 제2 세그먼트(S2)의 제1 영역(S21) 및 제3 세그먼트(S3)의 제1 영역(S31)]에 대응된 결상 광학 시스템을 경유한 라인 반사광(Rl)만을 결상(입사)시킬 수 있다. 이에 따라, 피측정물의 측정 대상[전술한 예에서는 각 범프(19)]에 대한 광학적인 설정이 상이한 복수의 결상 광학 시스템에 따른 복수의 측정 데이터(실시예 1에서는 측정 가능 범위가 상이한 2개의 측정 데이터)를 각각 적절하게 얻을 수 있다.
또한, 실시예 1의 측정 장치(101)에서는, 수광 광학 시스템(361)으로서 각 부품[분기 프리즘(41), 제1 렌즈(42), 제2 렌즈(43), 제1 반사 프리즘(44), 제2 반사 프리즘(45), 도광 수단(46) 및 촬상 소자(17)]을 조립한 후, 피측정물[웨이퍼(16)]의 기준 위치로부터의 반사광으로서의 라인 반사광(Rl)이, 제1 광로(w1)를 경유하여 제2 세그먼트(S2)의 제1 영역(S21)에서의 기준 위치에 결상(입사)하도록 수광 광학 시스템(361)의 위치를 조정하면서 탑재하면, 나중에는 제2 반사 프리즘(45)의 위치를 조정하는 것만으로, 적절한 측정을 가능하게 할 수 있다.
실시예 1의 측정 장치(101)에서는, 피측정물의 측정 대상[전술한 예에서는 각 범프(19)]의 측정 가능 범위(배율)만이 상이한 2개의 측정 데이터를 동시에 취득할 수 있고, 각각을 별개로 또는 동시에 혹은 양쪽을 합성하여 표시부(14)에 표시하는 것이 가능하게 되어 있다. 이 때문에, 실질적으로 넓어진 측정 가능 범위(배율)에서의 측정 결과를, 한번 보고 파악할 수 있다.
따라서, 실시예 1의 측정 장치(101)에서는, 측정에 필요로 하는 시간의 증가를 초래하지 않고서, 피측정물[웨이퍼(16)]의 측정 대상[각 범프(19)]에 대한 광학적인 설정이 상이한 복수의 측정 데이터를 얻을 수 있다.
또한, 실시예 1에서는, 수광 광학 시스템(361)에 있어서, 도광 수단(46)을 이용하여 구성하고 있으나, 후술하는 실시예 2에서 이용하는 차광부(49)를 이용하여 구성해도 되며, 실시예 1의 구성에 한정되는 것은 아니다.
(실시예 2)
다음으로, 본원 발명에 따른 측정 장치에서의 수광 광학 시스템(362)의 구체적인 구성의 다른 예인 실시예 2의 측정 장치(102)에 대해서 설명한다. 또한, 실시예 2의 측정 장치(102)는, 기본적인 구성은 전술한 예의 측정 장치(10) 및 실시예 1의 측정 장치(101)와 동일하기 때문에, 동일한 구성의 부위에는 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략한다. 도 10은 광학 시스템(112)에서의 수광 광학 시스템(362)을 모식적으로 도시하는 구성도이다.
실시예 2의 측정 장치(102)의 광학 시스템(112)에 있어서, 전술한 광학 시스템(11)과 동일한 출사 광학 시스템(35)이며, 단일의 파장으로 구성된 라인광(L)으로 웨이퍼(16)(피측정물)를 조사한다. 이 광학 시스템(112)의 수광 광학 시스템(362)은, 분기 프리즘(41)과 제1 렌즈(42)와 제2 렌즈(43)와 제1 반사 프리즘(44)과 차광부(49)와 촬상 소자(17)를 갖는다.
이 분기 프리즘(41)은, 실시예 1의 측정 장치(101)와 마찬가지로, 웨이퍼(16)에 의해 반사되어 Y'방향으로 진행하는 라인 반사광(Rl)을, 제1 광로(w1)를 진행하는 제1 라인 반사광(Rl1)과, 제2 광로(w2)를 진행하는 제2 라인 반사광(Rl2)인 2개로 분기한다.
이 제1 광로(w1)에는, 제1 렌즈(42)가 설치된다. 제1 광로(w1)에서는, 분기 프리즘(41)을 투과한 제1 라인 반사광(Rl1)이, 제1 렌즈(42)를 경유하여, 촬상 소자(17)의 수광면(18)[그 제2 세그먼트(S2)의 제1 영역(S21)]에 입사된다.
또한, 제2 광로(w2)에는, 제2 렌즈(43)와 제1 반사 프리즘(44)이 설치된다. 이 제2 광로(w2)에서는, 분기 프리즘(41)에 의해 제1 광로(w1)에 직교하는 방향으로 반사된 제2 라인 반사광(Rl2)이, 제2 렌즈(43)를 경유하여 제1 반사 프리즘(44)으로 진행하고, 이 제1 반사 프리즘(44)에 의해 반사되어 촬상 소자(17)의 수광면(18)[그 제3 세그먼트(S3)의 제1 영역(S31)]에 입사된다.
실시예 2의 수광 광학 시스템(362)에서는, 도광 수단을 설치하는 대신에 차광부(49)가 설치된다. 이것은, 후술하는 바와 같이, 제2 광로(w2)의 조정이 제1 반사 프리즘(441)의 X'방향 둘레의 회동이 되기 때문에, 도광 수단을 설치하는 것보다도 차광부(49)를 설치하는 구성으로 하는 편이 조정을 용이한 것으로 할 수 있다. 이 때문에, 실시예 1과 마찬가지로, 도광 수단을 설치하는 것이어도 된다.
차광부(49)는, 촬상 소자(17)의 수광면(18)에서의 제2 세그먼트(S2)의 제1 영역(S21)에 제1 광로(w1)를 경유한 제1 라인 반사광(Rl1)만을 결상시키고, 촬상 소자(17)의 수광면(18)에서의 제3 세그먼트(S3)의 제1 영역(S31)에 제2 광로(w2)를 경유한 제2 라인 반사광(Rl2)만을 결상시키는 것이다. 이 차광부(49)는, 광 흡수 작용이 있는 판형의 부재에 의해 구성되고, 제1 광로(w1) 및 제2 광로(w2)에 간섭하지 않고서 제1 광로(w1)와 제2 광로(w2)를 구획하도록, 한 변을 수광면(18)에 접촉시켜 설치된다.
이 실시예 2의 수광 광학 시스템(362)에서도, 실시예 1의 수광 광학 시스템(362)과 마찬가지로, 제1 광로(w1)를 경유한 제1 라인 반사광(Rl1)과, 제2 광로(w2)를 경유한 제2 라인 반사광(Rl2)에서, 피측정물의 측정 대상[전술한 예에서는 각 범프(19)]의 측정 가능 범위(배율)만이 상이한 것으로 되어 있다. 이 때문에, 실시예 2의 수광 광학 시스템(362)에서는, 제1 렌즈(42)가 설치된 제1 광로(w1)가 제1 결상 광학 시스템(332)을 구성하고, 제2 렌즈(43)가 설치된 제2 광로(w2)가 제2 결상 광학 시스템(342)을 구성하고 있다.
실시예 2의 수광 광학 시스템(362)은, 전술한 바와 같이 구성되어 있기 때문에, 측정 장치(102)에 탑재할 때의 설정 및 조정이 용이하다. 이에 대해서, 이하에서 설명한다. 먼저, 전술한 바와 같이 각 부품을 조립하여 수광 광학 시스템(362)을 형성한다. 그 후, 측정 장치(102)에 있어서, 스테이지(12)에 배치된 웨이퍼(16)의 기준 위치로부터의 반사광으로서의 라인 반사광(Rl)이, 제1 광로(w1)를 경유하여 제2 세그먼트(S2)의 제1 영역(S21)에서의 기준 위치에 결상(입사)되도록 수광 광학 시스템(362)의 위치를 조정한다. 그 후, 그 제1 광로(w1)로부터 분기 프리즘(41)에 의해 분기되는 제2 광로(w2)를 경유하는 제2 라인 반사광(Rl2)이 제3 세그먼트(S3)의 제1 영역(S31)에서의 기준 위치에 결상(입사)되도록 제1 반사 프리즘(441)의 회동 자세를 조정한다(화살표 A4 참조). 이 제1 반사 프리즘(441)의 회동 자세에 의한 조정은, X'방향 둘레로 회동시킴으로써, 제2 광로(w2)를 경유하는 제2 라인 반사광(Rl2)의 결상(입사) 위치를 조정할 수 있다. 이 조정은, 측정 장치(102)의 제조시에 행함으로써, 적절한 측정을 가능하게 할 수 있다.
이 전술한 수광 광학 시스템(362)이 채용된 실시예 2의 측정 장치(102)에서는, 실시예 1의 측정 장치(101)와 마찬가지로, 피측정물의 측정 대상[전술한 예에서는 각 범프(19)]의 측정 가능 범위(배율)만이 상이한 2개의 측정 데이터를 동시에 취득할 수 있고, 각각을 별개로 또는 동시에 혹은 양쪽을 합성하여 표시부(14)에 표시하는 것이 가능하게 되어 있다.
실시예 2의 측정 장치(102)에서는, X방향으로는 동등한 분해능이면서, Z방향에서 본 측정 가능 범위(배율)가 상이한 2개의 측정 데이터를, 한 번의 측정 동작 즉, 한 번의 주사로 얻을 수 있다. 이 때문에, 측정 정밀도를 저하시키지 않고서 실질적인 측정 가능 범위(배율)를 넓힐 수 있다. 이때, 2개의 측정 데이터를 얻기 위해서, 제1 광로(w1)를 경유한 제1 라인 반사광(Rl1)을, 촬상 소자(17)의 수광면(18)에서의 제2 세그먼트(S2)의 제1 영역(S21)에 결상시키고, 제2 광로(w2)를 경유한 제2 라인 반사광(Rl2)을, 촬상 소자(17)의 수광면(18)에서의 제3 세그먼트(S3)의 제1 영역(S31)에 결상시키는 구성이기 때문에, 그 2개의 측정 데이터는, 촬상 소자(17)에 있어서 매우 고속[촬상 소자(17)에서의 최단의 출력 처리 시간]으로 동시에 처리시킬 수 있으므로, 측정에 필요로 하는 시간의 증대를 초래하는 일은 없다.
또한, 실시예 2의 측정 장치(102)에서는, 촬상 소자(17)의 수광면(18)에 차광부(49)의 한 변이 접촉되어 있기 때문에, 차광부(49)에 의한 차광 작용에 의해, 촬상 소자(17)의 수광면(18)에서의 각 수광 영역[실시예 2에서는, 제2 세그먼트(S2)의 제1 영역(S21) 및 제3 세그먼트(S3)의 제1 영역(S31)]에 대응된 결상 광학 시스템을 경유한 라인 반사광(Rl)만을 결상(입사)시킬 수 있다. 이에 따라, 피측정물의 측정 대상[전술한 예에서는 각 범프(19)]에 대한 광학적인 설정이 상이한 복수의 결상 광학 시스템에 따른 측정 데이터(실시예 2에서는 측정 가능 범위가 상이한 2개의 측정 데이터)를 각각 적절하게 얻을 수 있다.
또한, 실시예 2의 측정 장치(102)에서는, 수광 광학 시스템(362)으로서 각 부품[분기 프리즘(41), 제1 렌즈(42), 제2 렌즈(43), 제1 반사 프리즘(44), 차광부(49) 및 촬상 소자(17)]을 조립한 후, 피측정물[웨이퍼(16)]의 기준 위치로부터의 반사광으로서의 라인 반사광(Rl)이, 제1 광로(w1)를 경유하여 제2 세그먼트(S2)의 제1 영역(S21)에서의 기준 위치에 결상(입사)되도록 수광 광학 시스템(362)의 위치를 조정하면서 탑재하면, 나중에는 제1 반사 프리즘(441)의 회동 자세를 조정하는 것만으로, 적절한 측정을 가능하게 할 수 있다.
실시예 2의 측정 장치(102)에서는, 피측정물의 측정 대상[전술한 예에서는 각 범프(19)]의 측정 가능 범위(배율)만이 상이한 2개의 측정 데이터를 동시에 취득할 수 있고, 각각을 별개로 또는 동시에 혹은 양쪽을 합성하여 표시부(14)에 표시하는 것이 가능하게 되어 있다. 이 때문에, 실질적으로 넓어진 측정 가능 범위(배율)에서의 측정 결과를, 한번 보고 파악할 수 있다.
따라서, 실시예 2의 측정 장치(102)에서는, 측정에 필요로 하는 시간의 증가를 초래하지 않고서, 피측정물[웨이퍼(16)]의 측정 대상[각 범프(19)]에 대한 광학적인 설정이 상이한 복수의 측정 데이터를 얻을 수 있다.
(실시예 3)
다음으로, 본원 발명에 따른 측정 장치에서의 수광 광학 시스템(363)의 구체적인 구성의 다른 예인 실시예 3의 측정 장치(103)에 대해서 설명한다. 또한, 실시예 3의 측정 장치(103)에서, 기본적인 구성은 전술한 예의 측정 장치(10) 및 실시예 1의 측정 장치(101)와 동일하기 때문에, 동일한 구성의 부위에는 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략한다. 도 11은 실시예 3의 측정 장치(103)에서의 피측정물[웨이퍼(16)]에 대한 광학 시스템(113)의 관계를 모식적으로 도시하는 도 2와 동일한 설명도이다. 도 12는 광학 시스템(113)에서의 수광 광학 시스템(363)을 모식적으로 도시하는 구성도이다. 도 13은 촬상 소자(17)에 설치된 필터(52)를 설명하기 위해서 모식적으로 도시하는 설명도이다.
실시예 3의 측정 장치(103)의 광학 시스템(113)은, 도 11에 도시하는 바와 같이, 출사 광학 시스템(353)이 2개의 광원(303a)과 광원(303b)과 파장 합성 미러(50)와 콜리메이트 렌즈(31)에 의해 구성되어 있다. 이 출사 광학 시스템(353)에서는, 광원(303a)과 광원(303b)이 서로 상이한 파장의 광속을 출사하는 것으로 되어 있다. 이것은, 후술하는 바와 같이 광학 시스템(113)의 수광 광학 시스템(363)에 있어서, 2개의 결상 광학 시스템이 설치되어 있는 것에 따른 분기 프리즘(41)에 의해 라인 반사광(Rl)을 분기 시키기 위함과, 촬상 소자(17)의 수광면(18)의 각 수광 영역에 선택적으로 입사시키기 위함의 2가지의 것을 목적으로 한다. 이 광원(303a)과 광원(303b)으로부터 출사된 광속은, 후술하는 바와 같이 단일의 라인광(L)을 생성하는 것이며, 그 피측정물[웨이퍼(16)]에 의한 반사광인 라인 반사광(Rl)을 촬상 소자(17)로 수광할 필요가 있기 때문에, 양쪽의 파장은 촬상 소자(17)에서의 수광 가능한 파장 영역(감도) 내에서 서로 상이한 것으로 되어 있다. 이 실시예 3에서는, 전술한 분기 및 선택적인 입사를 가능하게 하는 것을 전제로 하여, 가능한 한 가까운 파장으로 되어 있다. 이것은, 촬상 소자(17)에서의 수광 가능한 파장 영역(감도)이 넓어질수록, 그 촬상 소자(17)가 고가의 것이 되는 것에 의한다. 또한, 광원(303a)과 광원(303b)은, 사용하는 촬상 소자(17)에서의 수광 가능한 파장 영역(감도) 내이며, 서로가 상이한 파장을 이용하는 것이면 되고, 실시예 3에 한정되는 것은 아니다.
이 출사 광학 시스템(353)에서는, 광원(303a)의 출사 광축 상에 파장 합성 미러(50) 및 콜리메이트 렌즈(31)가 설치되고, 그 광축 상에 스테이지(12) 상에서의 조사 위치가 설정되어 있다. 광원(303b)은, 출사한 광속이, 파장 합성 미러(50)에서 반사됨으로써 광원(303a)의 출사 광축 상을 진행하여 콜리메이트 렌즈(31)로 향하는 위치 관계로 되어 있다. 이 때문에, 파장 합성 미러(50)는, 광원(303a)으로부터의 광속의 투과를 허용하고, 또한 광원(303b)으로부터의 광속을 반사하는 설정으로 되어 있다. 콜리메이트 렌즈(31)는, 파장 합성 미러(50)에 의해 동일한 광축 상을 진행하는 광원(303a)으로부터의 광속 및 광원(303b)으로부터의 광속의 양쪽을, 스테이지(12)에 배치된 피측정물[웨이퍼(16)] 위를 조사하는 단일의 라인광(L)으로 변환한다. 이 때문에, 측정 장치(103)에서는, 2개의 광원(303a) 및 광원(303b)으로부터 출사된 2개의 파장의 광속이 동일한 광축 상에서 라인광(L)이 되어, 스테이지(12) 상에 배치된 피측정물[웨이퍼(16)]에 조사된다.
이 광학 시스템(113)에서의 수광 광학 시스템(363)은, 도 12에 도시하는 바와 같이, 분기 프리즘(413)과 제1 렌즈(42)와 제2 렌즈(43)와 제1 반사 프리즘(44)과 제2 반사 프리즘(45)과 결합 프리즘(51)과 필터(52)와 촬상 소자(17)를 갖는다.
분기 프리즘(413)은, 웨이퍼(16)(피측정물)에 의해 반사된 광속[라인 반사광(Rl)]을 2개로 분기하기 위한 광속 분기 기구(도 11의 도면 부호 32 참조)를 구성하는 것이며, 실시예 3에서는, 라인광(L)이 2개의 파장이 합성되어 구성되어 있기 때문에, 파장 분리 미러가 이용되고 있다. 이 분기 프리즘(413)은, 실시예 3에서는, 광원(303a)의 파장의 광속을 투과시키면서, 광원(303b)의 파장의 광속을 반사하도록, 설정되어 있다. 분기 프리즘(413)은, 피측정물[웨이퍼(16)]에 의해 반사되어 Y'방향으로 진행하는 라인 반사광(Rl)을 제1 라인 반사광(Rl1)으로서 그대로 직진시키는 제1 광로(w1)와, 제2 라인 반사광(Rl2)으로서 제1 광로(w1)에 직교하는 방향(X'-Z' 평면을 따르는 방향)으로 진행시키는 제2 광로(w2)인 2개로 분기한다.
제1 광로(w1)에는, 제1 렌즈(42)와 결합 프리즘(51)이 설치된다. 이 제1 광로(w1)에서는, 분기 프리즘(413)을 투과한 제1 라인 반사광(Rl1)이, 제1 렌즈(42)를 경유하여, 결합 프리즘(51)에 입사된다.
또한, 제2 광로(w2)에는, 제2 렌즈(43)와 제1 반사 프리즘(44)과 제2 반사 프리즘(45)과 결합 프리즘(51)이 설치된다. 이 제2 광로(w2)에서는, 분기 프리즘(413)에 의해 제1 광로(w1)에 직교하는 방향으로 반사된 제2 라인 반사광(Rl2)이, 제2 렌즈(43)를 경유하여 제1 반사 프리즘(44)으로 진행하고, 이 제1 반사 프리즘(44)에 의해 Y'방향으로 반사되어 제2 반사 프리즘(45)으로 진행하며, 이 제2 반사 프리즘(45)에 의해 제1 광로(w1)에 직교하는 방향으로 반사되어 결합 프리즘(51)에 입사된다.
이 결합 프리즘(51)은, 제1 광로(w1)를 진행해 온 제1 라인 반사광(Rl1)과, 제2 광로(w2)를 진행해 온 제2 라인 반사광(Rl2)을, 매우 가까운 간격으로 Y'방향을 따라 진행시켜, 촬상 소자(17)의 수광면(18)에서의 서로 상이한 수광 영역[각 세그먼트(Sn)(n=1∼4)에서의 제1 영역(S11∼S41) 중 어느 하나]으로 유도하는 것이다. 이 실시예 3에서는, 제1 광로(w1)를 진행해 온 제1 라인 반사광(Rl1)을 촬상 소자(17)의 수광면(18)에서의 제2 세그먼트(S2)의 제1 영역(S21)으로 유도하고, 제2 광로(w2)를 진행해 온 제2 라인 반사광(Rl2)을, 촬상 소자(17)의 수광면(18)에서의 제3 세그먼트(S3)의 제1 영역(S31)으로 유도한다. 결합 프리즘(51)은, 실시예 3에서는, 광원(303a)의 파장의 광속을 투과시키면서, 광원(303b)의 파장의 광속을 반사하도록, 설정된 파장 분리 미러가 이용되고 있다. 또한, 분기 프리즘(413) 및 결합 프리즘(51)은, 제1 라인 반사광(Rl1) 및 제2 라인 반사광(Rl2)을 전술한 바와 같이 유도할 수 있는 것이면 되기 때문에, 하프 미러 등을 이용하여 구성할 수도 있다.
이 실시예 3의 수광 광학 시스템(363)에서는, 제1 광로(w1)를 경유한 제1 라인 반사광(Rl1)과, 제2 광로(w2)를 경유한 제2 라인 반사광(Rl2)에서, 피측정물의 측정 대상[전술한 예에서는 각 범프(19)]의 높이 방향(Z방향)에서의 측정 가능 범위(배율)만이 상이한 것으로 되어 있다. 이 때문에, 실시예 3의 수광 광학 시스템(363)에서는, 제1 렌즈(42)가 설치된 제1 광로(w1)가 제1 결상 광학 시스템(333)을 구성하고, 제2 렌즈(43)가 설치된 제2 광로(w2)가 제2 결상 광학 시스템(343)을 구성하고 있다.
실시예 3에서는, 촬상 소자(17)의 수광면(18)에 필터(52)가 설치된다. 이 필터(52)는, 촬상 소자의 수광면의 각 수광 영역에, 의도하지 않은 광이 입사되는 것을 방지하는 역할을 갖는다. 즉, 실시예 3에서는, 촬상 소자(17)의 수광면(18)에 있어서, 제2 세그먼트(S2)의 제1 영역(S21)에는, 제1 결상 광학 시스템(333)을 구성하는 제1 광로(w1)를 경유한 제1 라인 반사광(Rl1)만을 입사시키고, 제3 세그먼트(S3)의 제1 영역(S31)에는, 제2 결상 광학 시스템(343)을 구성하는 제2 광로(w2)를 경유한 제2 라인 반사광(Rl2)만을 입사시킨다. 필터(52)는, 도 13에 도시하는 바와 같이, 상하 2개의 영역에서 상이한 파장의 투과를 허용하는 구성으로 된 대역 통과 필터(band pass filter)이다. 그 상방 영역(52a)은, 광원(303a)의 파장을 포함하는 미리 정해진 범위의 파장의 광속의 투과를 허용하면서, 광원(303b)의 파장을 포함하는 다른 영역의 파장의 광속의 투과를 저지하는 것으로 되어 있다. 또한, 하방 영역(52b)은, 광원(303b)의 파장을 포함하는 미리 정해진 범위의 파장의 광속의 투과를 허용하면서, 광원(303a)의 파장을 포함하는 다른 영역의 파장의 광속의 투과를 저지하는 것으로 되어 있다. 이 필터(52)는, 상방 영역(52a)이 적어도 촬상 소자(17)의 수광면(18)에서의 제2 세그먼트(S2)의 제1 영역(S21)을 덮을 수 있고, 또한 하방 영역(52b)이 적어도 촬상 소자(17)의 수광면(18)에서의 제3 세그먼트(S3)의 제1 영역(S31)을 덮을 수 있는 것으로 되어 있다. 또한, 이 필터(52)는, 전술한 작용을 얻을 수 있는 것이면, 일체적인 구성이어도 되고 별개 독립된 구성이어도 되며, 실시예 3에 한정되는 것은 아니다.
실시예 3의 수광 광학 시스템(363)은, 전술한 바와 같이 구성되어 있기 때문에, 피측정물[웨이퍼(16)]의 기준 위치로부터의 반사광으로서의 라인 반사광(Rl)이, 제1 광로(w1)를 경유하여 제2 세그먼트(S2)의 제1 영역(S21)에서의 기준 위치에 결상(입사)하도록 측정 장치(103)에서의 위치를 조정하고, 그 후, 그 제1 광로(w1)로부터 분기 프리즘(413)에 의해 분기되는 제2 광로(w2)를 경유하는 제2 라인 반사광(Rl2)이 제3 세그먼트(S3)의 제1 영역(S31)에서의 기준 위치에 결상(입사)되도록 제2 반사 프리즘(45)의 위치를 조정함으로써(화살표 A5 참조), 측정 장치(103)에서의 적절한 측정을 가능하게 할 수 있다.
이 전술한 수광 광학 시스템(363)이 채용된 실시예 3의 측정 장치(103)에서는, 실시예 1의 측정 장치(101)와 마찬가지로, 피측정물의 측정 대상[전술한 예에서는 각 범프(19)]의 측정 가능 범위(배율)만이 상이한 2개의 측정 데이터를 동시에 취득할 수 있고, 각각을 별개로 또는 동시에 혹은 양쪽을 합성하여 표시부(14)에 표시하는 것이 가능하게 되어 있다.
실시예 3의 측정 장치(103)에서는, X방향으로는 동등한 분해능이면서, Z방향에서 본 측정 가능 범위(배율)가 상이한 2개의 측정 데이터를, 한 번의 측정 동작 즉, 한 번의 주사로 얻을 수 있다. 이 때문에, 측정 정밀도를 저하시키지 않고서 실질적인 측정 가능 범위(배율)를 넓힐 수 있다. 이때, 2개의 측정 데이터를 얻기 위해서, 제1 광로(w1)를 경유한 제1 라인 반사광(Rl1)을, 촬상 소자(17)의 수광면(18)에서의 제2 세그먼트(S2)의 제1 영역(S21)에 결상시키고, 제2 광로(w2)를 경유한 제2 라인 반사광(Rl2)을, 촬상 소자(17)의 수광면(18)에서의 제3 세그먼트(S3)의 제1 영역(S31)에 결상시키는 구성이기 때문에, 그 2개의 측정 데이터는, 촬상 소자(17)에 있어서 매우 고속[촬상 소자(17)에서의 최단의 출력 처리 시간]으로 동시에 처리시킬 수 있으므로, 측정에 필요로 하는 시간의 증대를 초래하는 일은 없다.
또한, 실시예 3의 측정 장치(103)에서는, 스테이지(12) 상에 배치된 피측정물[웨이퍼(16)]을 조사하는 라인광(L)이 파장이 상이한 2개의 광원(303a, 303b)으로부터 출사한 광속에 의해 생성되어 있고, 촬상 소자(17)의 수광면(18)에 필터(52)가 설치되어 있기 때문에, 필터(52)에 의한 파장 선택 작용에 의해, 촬상 소자(17)의 수광면(18)에서의 각 수광 영역[실시예 3에서는, 제2 세그먼트(S2)의 제1 영역(S21) 및 제3 세그먼트(S3)의 제1 영역(S31)]에 대응된 결상 광학 시스템을 경유한 라인 반사광(Rl)만을 결상(입사)시킬 수 있다. 이에 따라, 피측정물의 측정 대상[전술한 예에서는 각 범프(19)]에 대한 광학적인 설정이 상이한 복수의 결상 광학 시스템에 따른 측정 데이터(실시예 3에서는 측정 가능 범위가 상이한 2개의 측정 데이터)를 각각 적절하게 얻을 수 있다.
또한, 실시예 3의 측정 장치(103)에서는, 수광 광학 시스템(363)으로서 각 부품[분기 프리즘(413), 제1 렌즈(42), 제2 렌즈(43), 제1 반사 프리즘(44), 제2 반사 프리즘(45), 결합 프리즘(51) 및 촬상 소자(17)]을 조립한 후, 피측정물[웨이퍼(16)]의 기준 위치로부터의 반사광으로서의 라인 반사광(Rl)이, 제1 광로(w1)를 경유하여 제2 세그먼트(S2)의 제1 영역(S21)에서의 기준 위치에 결상(입사)하도록 수광 광학 시스템(363)의 위치를 조정하면서 탑재하면, 나중에는 제2 반사 프리즘(45)의 위치를 조정하는 것만으로, 적절한 측정을 가능하게 할 수 있다.
실시예 3의 측정 장치(103)에서는, 피측정물의 측정 대상[전술한 예에서는 각 범프(19)]의 측정 가능 범위(배율)만이 상이한 2개의 측정 데이터를 동시에 취득할 수 있고, 각각을 별개로 또는 동시에 혹은 양쪽을 합성하여 표시부(14)에 표시하는 것이 가능하게 되어 있다. 이 때문에, 실질적으로 넓어진 측정 가능 범위(배율)에서의 측정 결과를, 한번 보고 파악할 수 있다.
따라서, 실시예 3의 측정 장치(103)에서는, 측정에 필요로 하는 시간의 증가를 초래하지 않고서, 피측정물[웨이퍼(16)]의 측정 대상[각 범프(19)]에 대한 광학적인 설정이 상이한 복수의 측정 데이터를 얻을 수 있다.
(실시예 4)
다음으로, 본원 발명에 따른 측정 장치에서의 수광 광학 시스템(364)의 구체적인 구성의 일례인 실시예 4의 측정 장치(104)에 대해서 설명한다. 또한, 실시예 4의 측정 장치(104)는, 기본적인 구성은 전술한 예의 측정 장치(10), 실시예 2의 측정 장치(102) 및 실시예 3의 측정 장치(103)와 동일하기 때문에, 동일한 구성의 부위에는 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략한다. 도 14는 광학 시스템(114)에서의 수광 광학 시스템(364)을 모식적으로 도시하는 구성도이다.
실시예 4의 측정 장치(104)의 광학 시스템(114)에서의 출사 광학 시스템(354)은, 실시예 3의 측정 장치(103)와 마찬가지로, 2개의 광원(303a)과 광원(303b)과 파장 합성 미러(50)와 콜리메이트 렌즈(31)에 의해 구성되어 있다(도 11 참조).
실시예 4의 측정 장치(104)의 광학 시스템(114)에서의 수광 광학 시스템(364)은, 분기 프리즘(414)과 제1 렌즈(42)와 제2 렌즈(43)와 제1 반사 프리즘(444)과 필터(52)와 촬상 소자(17)를 갖는다.
이 분기 프리즘(414)은, 실시예 3의 측정 장치(103)의 분기 프리즘(413)과 마찬가지로, 광원(303a)의 파장의 광속을 투과시키면서 광원(303b)의 파장의 광속을 반사하도록 설정된 파장 분리 미러가 이용되고, 피측정물[웨이퍼(16)]에 의해 반사되어 Y'방향으로 진행하는 라인 반사광(Rl)을, 제1 광로(w1)를 진행하는 제1 라인 반사광(Rl1)과, 제2 광로(w2)를 진행하는 제2 라인 반사광(Rl2)인 2개로 분기한다.
제1 광로(w1)에는, 제1 렌즈(42)가 설치된다. 이 제1 광로(w1)에서는, 분기 프리즘(414)을 투과한 제1 라인 반사광(Rl1)이, 제1 렌즈(42)를 경유하여, 촬상 소자(17)의 수광면(18)[그 제2 세그먼트(S2)의 제1 영역(S21)]에 입사된다.
또한, 제2 광로(w2)에는, 제2 렌즈(43)와 제1 반사 프리즘(444)이 설치된다. 이 제2 광로(w2)에서는, 분기 프리즘(414)에 의해 제1 광로(w1)에 직교하는 방향으로 반사된 제2 라인 반사광(Rl2)이, 제2 렌즈(43)를 경유하여 제1 반사 프리즘(444)으로 진행하고, 이 제1 반사 프리즘(444)에 의해 반사되어 촬상 소자(17)의 수광면(18)[그 제3 세그먼트(S3)의 제1 영역(S31)]에 입사된다.
이 실시예 4의 수광 광학 시스템(364)에서도, 실시예 1의 수광 광학 시스템(361)과 마찬가지로, 제1 광로(w1)를 경유한 제1 라인 반사광(Rl1)과, 제2 광로(w2)를 경유한 제2 라인 반사광(Rl2)에서, 피측정물의 측정 대상[전술한 예에서는 각 범프(19)]의 측정 가능 범위(배율)만이 상이한 것으로 되어 있다. 이 때문에, 실시예 4의 수광 광학 시스템(364)에서는, 제1 렌즈(42)가 설치된 제1 광로(w1)가 제1 결상 광학 시스템(334)을 구성하고, 제2 렌즈(43)가 설치된 제2 광로(w2)가 제2 결상 광학 시스템(344)을 구성하고 있다.
실시예 4의 수광 광학 시스템(364)에서는, 실시예 3의 수광 광학 시스템(363)과 마찬가지로, 촬상 소자(17)의 수광면(18)에 필터(52)가 설치된다. 이 필터(52)는, 촬상 소자의 수광면의 각 수광 영역에, 의도하지 않은 광이 입사되는 것을 방지하는 역할을 가지며, 실시예 4에서는, 촬상 소자(17)의 수광면(18)에 있어서, 제2 세그먼트(S2)의 제1 영역(S21)에는, 제1 결상 광학 시스템(334)을 구성하는 제1 광로(w1)를 경유한 제1 라인 반사광(Rl1)만을 입사시키고, 제3 세그먼트(S3)의 제1 영역(S31)에는, 제2 결상 광학 시스템(344)을 구성하는 제2 광로(w2)를 경유한 제2 라인 반사광(Rl2)만을 입사시킨다.
실시예 4의 수광 광학 시스템(364)은, 전술한 바와 같이 구성되어 있기 때문에, 측정 장치(104)에 탑재할 때의 설정 및 조정이 용이하다. 이에 대해서, 이하에서 설명한다. 먼저, 각 부품을 조립하여 수광 광학 시스템(364)을 형성한다. 그 후, 측정 장치(104)에 있어서, 스테이지(12)에 배치된 피측정물[웨이퍼(16)]의 기준 위치로부터의 반사광으로서의 라인 반사광(Rl)이, 제1 광로(w1)를 경유하여 제2 세그먼트(S2)의 제1 영역(S21)에서의 기준 위치에 결상(입사)되도록 수광 광학 시스템(364)의 위치를 조정한다. 그 후, 그 제1 광로(w1)로부터 분기 프리즘(414)에 의해 분기되는 제2 광로(w2)를 경유하는 제2 라인 반사광(Rl2)이 제3 세그먼트(S3)의 제1 영역(S31)에서의 기준 위치에 결상(입사)되도록 제1 반사 프리즘(444)의 회동 자세를 조정한다(화살표 A6 참조). 이 제1 반사 프리즘(444)의 회동 자세에 의한 조정은, X'방향 둘레로 회동시킴으로써, 제2 광로(w2)를 경유하는 제2 라인 반사광(Rl2)의 결상(입사) 위치를 조정할 수 있다. 이 조정은, 측정 장치(104)의 제조시에 행함으로써, 적절한 측정을 가능하게 할 수 있다.
이 전술한 수광 광학 시스템(364)이 채용된 실시예 4의 측정 장치(104)에서는, 실시예 1의 측정 장치(101)와 마찬가지로, 피측정물의 측정 대상[전술한 예에서는 각 범프(19)]의 측정 가능 범위(배율)만이 상이한 2개의 측정 데이터를 동시에 취득할 수 있고, 각각을 별개로 또는 동시에 혹은 양쪽을 합성하여 표시부(14)에 표시하는 것이 가능하게 되어 있다.
실시예 4의 측정 장치(104)에서는, X방향으로는 동등한 분해능을 가지며, Z방향에서 본 측정 가능 범위(배율)가 상이한 2개의 측정 데이터를, 한 번의 측정 동작 즉,한 번의 주사로 얻을 수 있다. 이 때문에, 측정 정밀도를 저하시키지 않고서 실질적인 측정 가능 범위(배율)를 넓힐 수 있다. 이때, 2개의 측정 데이터를 얻기 위해서, 제1 광로(w1)를 경유한 제1 라인 반사광(Rl1)을, 촬상 소자(17)의 수광면(18)에서의 제2 세그먼트(S2)의 제1 영역(S21)에 결상시키고, 제2 광로(w2)를 경유한 제2 라인 반사광(Rl2)을, 촬상 소자(17)의 수광면(18)에서의 제3 세그먼트(S3)의 제1 영역(S31)에 결상시키는 구성이기 때문에, 그 2개의 측정 데이터는, 촬상 소자(17)에 있어서 매우 고속[촬상 소자(17)에서의 최단의 출력 처리 시간]으로 동시에 처리시킬 수 있으므로, 측정에 필요로 하는 시간의 증대를 초래하는 일은 없다.
또한, 실시예 4의 측정 장치(104)에서는, 스테이지(12) 상에 배치된 피측정물[웨이퍼(16)]을 조사하는 라인광(L)이 파장이 상이한 2개의 광원(303a, 303b)으로부터 출사한 광속에 의해 생성되어 있고, 촬상 소자(17)의 수광면(18)에 필터(52)가 설치되어 있기 때문에, 필터(52)에 의한 파장 선택 작용에 의해, 촬상 소자(17)의 수광면(18)에서의 각 수광 영역[실시예 3에서는, 제2 세그먼트(S2)의 제1 영역(S21) 및 제3 세그먼트(S3)의 제1 영역(S31)]에 대응된 결상 광학 시스템을 경유한 라인 반사광(Rl)만을 결상(입사)시킬 수 있다. 이에 따라, 피측정물의 측정 대상[전술한 예에서는 각 범프(19)]에 대한 광학적인 설정이 상이한 복수의 결상 광학 시스템에 따른 측정 데이터(실시예 4에서는 측정 가능 범위가 상이한 2개의 측정 데이터)를 각각 적절하게 얻을 수 있다.
또한, 실시예 4의 측정 장치(104)에서는, 수광 광학 시스템(364)으로서 각 부품[분기 프리즘(414), 제1 렌즈(42), 제2 렌즈(43), 제1 반사 프리즘(444), 차광부(49) 및 촬상 소자(17)]을 조립한 후, 피측정물[웨이퍼(16)]의 기준 위치로부터의 반사광으로서의 라인 반사광(Rl)이, 제1 광로(w1)를 경유하여 제2 세그먼트(S2)의 제1 영역(S21)에서의 기준 위치에 결상(입사)되도록 수광 광학 시스템(364)의 위치를 조정하면서 탑재하면, 나중에는 제1 반사 프리즘(444)의 회동 자세를 조정하는 것만으로, 적절한 측정을 가능하게 할 수 있다.
실시예 4의 측정 장치(104)에서는, 피측정물의 측정 대상[전술한 예에서는 각 범프(19)]의 측정 가능 범위(배율)만이 상이한 2개의 측정 데이터를 동시에 취득할 수 있고, 각각을 별개로 또는 동시에 혹은 양쪽을 합성하여 표시부(14)에 표시하는 것이 가능하게 되어 있다. 이 때문에, 실질적으로 넓어진 측정 가능 범위(배율)에서의 측정 결과를, 한번 보고 파악할 수 있다.
따라서, 실시예 4의 측정 장치(104)에서는, 측정에 필요로 하는 시간의 증가를 초래하지 않고서, 피측정물[웨이퍼(16)]의 측정 대상[각 범프(19)]에 대한 광학적인 설정이 상이한 복수의 측정 데이터를 얻을 수 있다.
또한, 전술한 각 실시예에서는, 촬상 소자의 수광면에서의 각 수광 영역에 따라 설치된 각 결상 광학 시스템에서의 피측정물의 측정 대상에 대한 광학적인 설정의 차이로서, 피측정물의 측정 대상의 측정 가능 범위(배율)가 상이한 예를 나타내고 있었으나, 전술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 각 결상 광학 시스템에서의 피측정물의 측정 대상에 대한 광학적인 설정의 차이를, 피측정물에 대한 분해능으로 할 수 있다. 이 피측정물에 대한 분해능이란, 전술한 바와 같이, 스테이지(12) 상에 배치된 피측정물에서의 X방향의 크기 치수로 본 측정 범위라고 말할 수 있기 때문에, 도 15에 도시하는 바와 같이, 낮은 분해능으로 된 제1 결상 광학 시스템(33')을 이용하면 넓은 측정 범위로부터의 측정 결과(측정 데이터)를 얻을 수 있으므로 피측정물[웨이퍼(16)]에 대한 주사의 실행 횟수를 줄일 수 있고, 높은 분해능을 가진 제2 결상 광학 시스템(34')을 이용하면 보다 정밀도가 높은 측정 결과(측정 데이터)를 얻을 수 있다. 이러한 제1 결상 광학 시스템(33') 및 제2 결상 광학 시스템(34')은, 스테이지(12)에 배치된 피측정물[웨이퍼(16)]에 있어서 X방향으로 적절하게 확대/축소하는 것으로 하면 되기 때문에, 예컨대, 원통형 렌즈 등을 이용하여 구성할 수 있다. 또한, 이 도 15는 피측정물에 대한 분해능의 차이를 용이하게 이해시키기 위한 설명도이며, 실제로는, 피측정물[웨이퍼(16)]로부터의 라인 반사광(Rl)은 광속 분기 기구(도 2 및 도 11의 부호 32 참조)를 경유하여 제1 결상 광학 시스템(33') 또는 제2 결상 광학 시스템(34')으로 유도되게 된다.
또한, 각 결상 광학 시스템에서의 피측정물의 측정 대상에 대한 광학적인 설정의 차이로서는, 피측정물의 측정 대상의 측정 가능 범위(배율)와, 피측정물에 대한 분해능의 임의의 조합으로 할 수도 있다. 이 경우, 각 결상 광학 시스템은, 스테이지(12)에 배치된 피측정물[웨이퍼(16)]에서의 2개의 방향(X방향 및 Z방향)의 배율을 임의로 조합하여 변경하기 때문에, 예컨대, 2개의 원통형 렌즈를 이용하여 구성하거나, 토로이달면이나 비구면 렌즈를 이용하여 구성하면 된다. 또한, 2개의 방향의 배율을 동일하게 하는 경우, 일반적인 렌즈를 이용하여 구성할 수 있다.
또한, 전술한 실시예 1, 2에서는 단일의 파장으로 라인광을 생성하고, 전술한 실시예 3, 4에서는 결상 광학 시스템의 수에 따른 복수의 파장으로 라인광을 생성하고 있었으나, 이들을 조합하는 것이어도 된다. 이 경우, 예컨대, 4개의 결상 광학 시스템에 대하여 2개의 파장으로 라인광을 생성하는 것으로 하고, 라인 반사광을 파장 분리 미러에 의해 2개로 분기한 후, 각각을 하프 미러를 이용하여 분기함으로써, 각 결상 광학 시스템으로 개별적인 라인 반사광을 유도할 수 있다. 이때, 촬상 소자에서는, 차광부 또는 도광 수단과 필터를 적절하게 조합하여, 서로의 라인 반사광이 수광면에서의 다른 수광 영역으로 진행하는 것을 방지하는 것이 바람직하다.
이어서, 전술한 각 실시예에서는, 제2 반사 프리즘(45)의 위치를 조정하거나, 제1 반사 프리즘[44(444)]의 회동 자세를 조정함으로써, 적절한 측정을 가능하게 하는 것으로 되어 있었으나, 적절한 측정을 가능하게 하기 위한 조정이 가능한 구성으로 되어 있으면, 예컨대, 전술한 구성의 수광 광학 시스템(36 등)에 있어서 제1 광로(w1) 및 제2 광로(w2)의 각각에 한 쌍의 웨지(wedge) 프리즘(도시하지 않음)을 설치하는 것이어도 되고, 전술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니다.
본 발명을 예시적인 실시형태들에 의해 설명하였지만, 이것으로 제한되지는 않는다. 이하의 청구범위에 의해 규정되는 바와 같이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 당업자에 의해 설명되는 실시형태들에서 변경이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다.

Claims (15)

  1. 라인광을 피측정물에 조사하는 출사 광학 시스템과,
    상기 피측정물로부터 반사된 라인 반사광을 취득하는 촬상 소자를 가지며, 상기 촬상 소자로 취득된 그 라인 반사광의 상기 피측정물 상에서의 기하학적인 위치 관계에 기초하여, 그 피측정물의 표면 형상을 계측하는 측정 장치로서,
    상기 측정 장치는,
    상기 피측정물과 상기 촬상 소자 사이에 설치되고, 상기 피측정물 상에서의 상기 라인광의 형상을 취득시키도록, 상기 라인 반사광을 상기 촬상 소자의 수광면에 결상시키는 복수의 결상 광학 시스템과,
    상기 피측정물과 각 결상 광학 시스템 사이에 설치되고, 상기 라인 반사광을 분기하여 상기 각 결상 광학 시스템으로 유도하는 광속 분기 기구를 구비하며,
    상기 각 결상 광학 시스템은, 상기 피측정물의 측정 대상에 대한 광학적인 설정이 서로 상이한 것으로 되어 있고,
    상기 촬상 소자는, 수광면 상에 있어서 복수의 세그먼트가 설정되어 있으며 그 각 세그먼트가 복수의 영역으로 구획되고, 상기 각 세그먼트에서의 하나 이상의 영역을 수광 영역으로 하며,
    상기 각 결상 광학 시스템은, 상기 광속 분기 기구에 의해 분기된 상기 라인 반사광을, 상기 촬상 소자의 상기 수광면에 있어서 서로 상이한 상기 세그먼트의 상기 수광 영역에 결상시키는 것을 특징으로 하는 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수광 영역은, 상기 촬상 소자의 상기 수광면에서의 상기 각 세그먼트에 있어서 출력 처리가 최초로 행해지는 영역으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 각 결상 광학 시스템에서의 상기 피측정물의 상기 측정 대상에 대한 광학적인 설정은, 상기 피측정물에서의 높이 방향에서의 측정 가능 범위인 것을 특징으로 하는 측정 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 각 결상 광학 시스템에서의 상기 피측정물의 상기 측정 대상에 대한 광학적인 설정은, 상기 피측정물에서의 높이 방향에서의 측정 가능 범위인 것을 특징으로 하는 측정 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 각 결상 광학 시스템에서의 상기 피측정물의 상기 측정 대상에 대한 광학적인 설정은, 상기 피측정물에서의 상기 라인광의 연장 방향에서의 측정 범위인 것을 특징으로 하는 측정 장치.
  6. 제2항에 있어서, 상기 각 결상 광학 시스템에서의 상기 피측정물의 상기 측정 대상에 대한 광학적인 설정은, 상기 피측정물에서의 상기 라인광의 연장 방향에서의 측정 범위인 것을 특징으로 하는 측정 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 각 결상 광학 시스템에서의 상기 피측정물의 상기 측정 대상에 대한 광학적인 설정은, 상기 피측정물에서의 높이 방향에서의 측정 가능 범위와, 상기 피측정물에서의 상기 라인광의 연장 방향에서의 측정 범위의 조합인 것을 특징으로 하는 측정 장치.
  8. 제2항에 있어서, 상기 각 결상 광학 시스템에서의 상기 피측정물의 상기 측정 대상에 대한 광학적인 설정은, 상기 피측정물에서의 높이 방향에서의 측정 가능 범위와, 상기 피측정물에서의 상기 라인광의 연장 방향에서의 측정 범위와의 조합인 것을 특징으로 하는 측정 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 출사 광학 시스템은, 단일의 파장의 광속(光束)으로 상기 라인광을 생성하고,
    상기 광속 분기 기구는, 단일의 파장의 상기 라인 반사광을 상기 각 결상 광학 시스템의 수에 따라 분기하는 것을 특징으로 하는 측정 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 출사 광학 시스템은, 복수의 파장의 광속으로 상기 라인광을 생성하고,
    상기 광속 분기 기구는, 복수의 파장의 상기 라인 반사광을 상기 각 결상 광학 시스템의 수에 따라 분기하는 것을 특징으로 하는 측정 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 각 결상 광학 시스템으로부터 상기 촬상 소자 사이에는, 상기 각 수광 영역에 대응된 상기 결상 광학 시스템으로부터의 상기 라인 반사광만의 입사를 가능하게 하는 입사 제한 기구가 설치되는 것을 특징으로 하는 측정 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 출사 광학 시스템은, 단일의 파장의 광속으로 상기 라인광을 생성하고,
    상기 입사 제한 기구는, 차광 부재에 의해 상기 각 수광 영역에 따라 상기 수광면을 구획하는 것을 특징으로 하는 측정 장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 출사 광학 시스템은, 단일의 파장의 광속으로 상기 라인광을 생성하고,
    상기 입사 제한 기구는, 도광 수단에 의해 상기 각 수광 영역으로 개별적인 광속을 안내하는 것을 특징으로 하는 측정 장치.
  14. 제11항에 있어서, 상기 출사 광학 시스템은, 복수의 파장의 광속으로 상기 라인광을 생성하고,
    상기 입사 제한 기구는, 특정한 파장 범위만의 광속의 투과를 허용하는 필터인 것을 특징으로 하는 측정 장치.
  15. 라인광을 피측정물에 조사하는 출사 광학 시스템과,
    상기 피측정물로부터 반사된 라인 반사광을 취득하는 촬상 소자를 갖는 수광 광학 시스템을 가지며, 상기 촬상 소자로 취득된 그 라인 반사광의 상기 피측정물 상에서의 기하학적인 위치 관계에 기초하여, 그 피측정물의 표면 형상을 계측하는 측정 장치로서,
    상기 촬상 소자는, 수광면 상에 있어서 복수의 세그먼트가 설정되고,
    상기 수광 광학 시스템은, 상기 피측정물 상에서의 상기 라인광의 형상을 취득시키도록, 상기 라인 반사광을 분기하여 상기 촬상 소자의 상기 수광면에 있어서 서로 상이한 상기 세그먼트에 결상시키는 것을 특징으로 하는 측정 장치.
KR1020100079346A 2009-08-18 2010-08-17 측정 장치 KR101169157B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009189437A JP2011039005A (ja) 2009-08-18 2009-08-18 測定装置
JPJP-P-2009-189437 2009-08-18

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110018845A true KR20110018845A (ko) 2011-02-24
KR101169157B1 KR101169157B1 (ko) 2012-07-30

Family

ID=43605127

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100079346A KR101169157B1 (ko) 2009-08-18 2010-08-17 측정 장치

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20110043808A1 (ko)
JP (1) JP2011039005A (ko)
KR (1) KR101169157B1 (ko)
CN (1) CN101995228B (ko)
TW (1) TWI427265B (ko)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9482755B2 (en) 2008-11-17 2016-11-01 Faro Technologies, Inc. Measurement system having air temperature compensation between a target and a laser tracker
JP2011039006A (ja) * 2009-08-18 2011-02-24 Topcon Corp 測定装置
US9377885B2 (en) 2010-04-21 2016-06-28 Faro Technologies, Inc. Method and apparatus for locking onto a retroreflector with a laser tracker
US8619265B2 (en) 2011-03-14 2013-12-31 Faro Technologies, Inc. Automatic measurement of dimensional data with a laser tracker
US9400170B2 (en) 2010-04-21 2016-07-26 Faro Technologies, Inc. Automatic measurement of dimensional data within an acceptance region by a laser tracker
US9772394B2 (en) 2010-04-21 2017-09-26 Faro Technologies, Inc. Method and apparatus for following an operator and locking onto a retroreflector with a laser tracker
GB2503390B (en) 2011-03-03 2014-10-29 Faro Tech Inc Target apparatus and method
JP2012216728A (ja) * 2011-04-01 2012-11-08 V Technology Co Ltd 露光装置のアライメント装置
ITTO20110323A1 (it) 2011-04-08 2012-10-09 Thales Alenia Space Italia S P A C On Unico Socio Sistema metrologico ottico proiettivo grossolano e di precisione
ITTO20110325A1 (it) * 2011-04-08 2012-10-09 Thales Alenia Space Italia S P A C On Unico Socio Sistema metrologico ottico proiettivo per la determinazione di assetto e posizione
US9164173B2 (en) 2011-04-15 2015-10-20 Faro Technologies, Inc. Laser tracker that uses a fiber-optic coupler and an achromatic launch to align and collimate two wavelengths of light
US9686532B2 (en) 2011-04-15 2017-06-20 Faro Technologies, Inc. System and method of acquiring three-dimensional coordinates using multiple coordinate measurement devices
US9482529B2 (en) * 2011-04-15 2016-11-01 Faro Technologies, Inc. Three-dimensional coordinate scanner and method of operation
JP2014516409A (ja) 2011-04-15 2014-07-10 ファロ テクノロジーズ インコーポレーテッド レーザトラッカの改良位置検出器
DE102012112321B4 (de) 2012-12-14 2015-03-05 Faro Technologies, Inc. Vorrichtung zum optischen Abtasten und Vermessen einer Umgebung
US9041914B2 (en) 2013-03-15 2015-05-26 Faro Technologies, Inc. Three-dimensional coordinate scanner and method of operation
JP5582267B1 (ja) * 2014-01-17 2014-09-03 株式会社東光高岳 連続走査型計測装置
US9395174B2 (en) 2014-06-27 2016-07-19 Faro Technologies, Inc. Determining retroreflector orientation by optimizing spatial fit
US9964402B2 (en) * 2015-04-24 2018-05-08 Faro Technologies, Inc. Two-camera triangulation scanner with detachable coupling mechanism
JP6543170B2 (ja) * 2015-11-09 2019-07-10 株式会社東芝 計測装置及び計測方法
JP2019058993A (ja) * 2017-09-27 2019-04-18 セイコーエプソン株式会社 ロボットシステム
US11040452B2 (en) * 2018-05-29 2021-06-22 Abb Schweiz Ag Depth sensing robotic hand-eye camera using structured light
JP7246948B2 (ja) * 2018-06-15 2023-03-28 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置及び電子機器

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4741621A (en) * 1986-08-18 1988-05-03 Westinghouse Electric Corp. Geometric surface inspection system with dual overlap light stripe generator
JPH05340725A (ja) * 1992-06-11 1993-12-21 Fujitsu Ltd 外観検査装置
JP4454714B2 (ja) * 1999-03-18 2010-04-21 Ｊｕｋｉ株式会社 被測定物の測定方法及びその装置
US7564544B2 (en) * 2006-03-22 2009-07-21 3i Systems Corporation Method and system for inspecting surfaces with improved light efficiency
JP4940800B2 (ja) * 2006-07-12 2012-05-30 オムロン株式会社 変位センサ
JP2008292165A (ja) * 2007-05-22 2008-12-04 Nikon Corp 三次元形状測定装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN101995228A (zh) 2011-03-30
KR101169157B1 (ko) 2012-07-30
TWI427265B (zh) 2014-02-21
CN101995228B (zh) 2013-05-08
TW201122415A (en) 2011-07-01
US20110043808A1 (en) 2011-02-24
JP2011039005A (ja) 2011-02-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101169157B1 (ko) 측정 장치
KR101223849B1 (ko) 측정 장치
CN110045386B (zh) 用于光检测与测距光学对准的方法与系统
US6879403B2 (en) Three dimensional scanning camera
EP2307852B1 (en) Method and device for optically measuring the surface of a product
US4899041A (en) Light sensor for detecting an object in a certain distance
US6741082B2 (en) Distance information obtaining apparatus and distance information obtaining method
EP0997748A2 (en) Chromatic optical ranging sensor
TWI396824B (zh) 用於光學測量產品表面之方法及器件
JP2002529711A (ja) ステレオ映像ライン走査センサを有する電子部品組立装置
KR20140019227A (ko) 이미지 센서 포지셔닝 장치 및 방법
WO2015029787A1 (ja) 光学特性測定装置及び光学特性測定方法
JPH045508A (ja) 物体の形状検出方法及びその装置
JP5508303B2 (ja) 三次元形状計測装置
JP4148592B2 (ja) 複屈折測定方法及び複屈折測定装置
CN102639989A (zh) 具有自适应聚焦的高速光学检查系统
EP1139090A2 (en) Leaded integrated circuit inspection system
JPS63113518A (ja) 光センサ装置および外観検査装置
JPH04110706A (ja) 三次元形状データ取込み装置
JP2689167B2 (ja) 粒度分布測定装置
CN117238785A (zh) 检测装置和检测设备
KR100676696B1 (ko) 방사선 검사시스템 및 검사방법
JP2011141145A (ja) 測定装置
JPS62235864A (ja) 情報読みとり装置のビユ−ア
JP2006266778A (ja) コリメート光の指向性評価装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee