TW201937129A - 三維測量裝置 - Google Patents

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Abstract

提供一種可謀求提升測量精度，並可謀求提升測量效率之三維測量裝置。三維測量裝置1係依據藉由攝像系統4A、4B拍攝所得的干涉條紋圖像，針對工件W上的預定測量區域的各座標位置，以預定的測量範圍間隔取得複數種光軸方向預定位置的強度圖像資料。接著，根據此等複數種強度圖像資料，決定該座標位置的光軸方向對焦位置，並且特定與該光軸方向對焦位置對應的次數作為該座標位置的次數。然後，取得測量區域的各座標位置之光軸方向對焦位置之光的相位資訊，根據該座標位置的相位資訊與該座標位置的次數，執行該座標位置的三維測量。

Description

三維測量裝置
本發明係關於測量被測量物形狀之三維測量裝置。
就以往測量被測量物形狀的三維測量裝置而言，已知有利用干涉儀的三維測量裝置。其中，也有根據相位不同的複數個干涉條紋圖像，利用相移法(phase shift method)進行測量的三維測量裝置等(例如參照專利文獻1)。
在此種三維測量裝置中，成為可測量光的波長(例如1500nm)的一半(例如750nm)之測量範圍(動態範圍)。
因此，假若被測量物上存在測量光之波長的一半以上的高低差時，會有測量範圍不夠，無法恰當地測量被測量物形狀之虞。在此，當將測量光的波長增長時，會有解析度變粗，測量精度劣化之虞。
相對地，就測量超過測量範圍的高度之技術而言，亦有將藉由邁克遜(Michelson)型干涉儀的光源設為低同調光所能看到之干涉的範圍予以局部化，一邊移動焦點移動機構的載物台一邊從干涉條紋的對比資訊(contrast information)獲得展開(unwrap)(次數特定)用的 資訊，使用在藉由焦點移動機構決定的步驟所得到的振幅圖像與相位圖像進行形狀運算之三維測量裝置等(例如參照專利文獻2)。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1 日本特開2017-53832號公報
專利文獻2 日本特開2000-9444號公報
然而，在專利文獻2的習知技術中，雖可測量超過測量範圍的高度，但必須具備焦點移動機構，會有構成複雜化之虞。
又，因為必須一邊使被測量物移動一邊進行複數次攝像，所以不僅測量時間會變長，因為會受到其振動等的影響，所以會有測量精度降低之虞。
本發明乃係鑒於上述情事等而研創，目的在於提供能夠謀求測量精度的提升，並且謀求測量效率的提升之三維測量裝置。
以下，針對適合於解決上述課題的各手段，分項進行說明。另外，視需要，於相對應的手段附註特有的作用效果。
手段1.一種三維測量裝置，其係具備： 預定的光學系統(特定光學系統)，將射入之預定的光分割成兩道光，可將其中一道光作為測量光照射至被測量物(例如晶圓基板)且可將另一道光作為參考光照射至參考面，並且可將該等光再度合成並射出；照射手段，可將射入前述預定的光學系統之預定的光射出；攝像手段，可對從前述預定的光學系統射出的輸出光進行攝像；及圖像處理手段，根據藉由前述攝像手段攝像而獲得的干涉條紋圖像(全像：hologram)，可執行關於前述被測量物之預定測量區域(被測量區域的全域或其一部分)的三維測量；該三維測量裝置的特徵為：前述圖像處理手段具備有：圖像資料取得手段，根據藉由前述攝像手段攝像而獲得的前述測量區域之干涉條紋圖像，藉由重建(reconstruction)，可取得前述測量區域的各座標位置之光軸方向預定位置的強度圖像資料；相位資訊取得手段，根據藉由前述攝像手段攝像而獲得的前述測量區域之干涉條紋圖像，藉由重建，可取得前述測量區域的各座標位置之光軸方向預定位置的光的相位資訊；對焦判定手段，根據藉由前述圖像資料取得手段所取得之前述測量區域的預定座標位置之光軸方向預定位置的強度圖像資料，判定該強度圖像資料是否在滿足預 定條件(例如具有預定的閾值以上的亮度之情況等)的對焦狀態；次數特定手段，當根據前述對焦判定手段的判定結果，判定為前述預定座標位置之光軸方向預定位置的強度圖像資料是在前述對焦狀態時，將在光軸方向以預定的測量範圍間隔所決定的次數中與前述光軸方向預定位置對應的次數，特定作為前述預定座標位置的次數；以及三維測量手段，根據藉由前述相位資訊取得手段所取得之前述預定座標位置的相位資訊、和藉由前述次數特定手段所特定之前述預定座標位置的次數，可執行前述預定座標位置的三維測量(高度測量)。
此外，「預定的光學系統」不僅包含「使參考光及測量光於內部干涉後，以干涉光的形式輸出之光學系統」，亦包含「沒有使參考光及測量光於內部干涉，而是單純以合成光的形式輸出之光學系統」。惟，在從「預定的光學系統」輸出的「輸出光」為「合成光」的情況下，為了拍攝「干涉條紋圖像」，至少在藉由「攝像手段」拍攝的前階段，經由預定的干涉手段轉換成「干涉光」。
亦即，為了產生光的干涉(拍攝干涉條紋圖像)，將射入之預定的光分割成兩道光，可將其中一道光作為測量光照射到被測量物且可將另一道光作為參考光照射到參考面，並且可將該等光再度合成並射出之光學系統，係可稱為「干涉光學系統」。因此，在上述手段1中(在以下的各手段中亦同樣)，亦可將「預定的光學系統(特定光學系統)」改稱為「干涉光學系統」。
根據上述手段1，可依測量區域的各座標位置，進行超過測量範圍的高度測量。又，不須使被測量物移動之大型的移動機構，可謀求構成的簡單化，並且不會受到其振動等的影響，因此可謀求測量精度的提升。
再者，能以較少的拍攝次數，取得測量所需要的全部干涉條紋圖像，可謀求提升測量效率。
手段2.一種三維測量裝置，其係具備：預定的光學系統(特定光學系統)，將射入之預定的光分割成兩道光，可將其中一道光作為測量光照射至被測量物(例如晶圓基板)且可將另一道光作為參考光照射至參考面，並且可將該等光再度合成並射出；照射手段，可將射入前述預定的光學系統之預定的光射出；攝像手段，可對從前述預定的光學系統射出的輸出光進行攝像；及圖像處理手段，根據藉由前述攝像手段攝像而獲得的干涉條紋圖像(全像)，可執行關於前述被測量物之預定測量區域(被測量物的全域或其一部分)的三維測量；該三維測量裝置的特徵為：前述圖像處理手段具備有：圖像資料取得手段，根據藉由前述攝像手段攝像而獲得之前述測量區域的干涉條紋圖像，藉由重建(reconstruction)，可將前述測量區域的各座標位置之光軸方向預定位置的強度圖像資料，在至少光軸方向預定 範圍，以預定的測量範圍n周期份(n為1以上的自然數)間隔取得複數種；對焦位置決定手段，根據藉由前述圖像資料取得手段所取得之關於前述測量區域的預定座標位置之前述複數種強度圖像資料，決定該預定座標位置之預定的光軸方向對焦位置(例如獲得最對焦的強度影像資料之光軸方向位置)；次數特定手段，將在光軸方向以前述測量範圍間隔所定的次數之中與藉由前述對焦位置決定手段決定之前述預定座標位置的前述光軸方向對焦位置對應之次數，特定作為該預定座標位置的次數；相位資訊取得手段，根據藉由前述攝像手段攝像而獲得的前述測量區域之干涉條紋圖像，藉由重建，可取得前述測量區域的各座標位置之光軸方向預定位置之光的相位資訊；及三維測量手段，根據藉由前述相位資訊取得手段所取得之前述預定座標位置的相位資訊、與藉由前述次數特定手段所特定之前述預定座標位置的次數，可執行前述預定座標位置的三維測量(高度測量)。
根據上述手段2，可發揮與上述手段1同樣的作用效果。
手段3.一種三維測量裝置，其特徵為：預定的光學系統(特定光學系統)，將射入之預定的光分割成兩道光，可將其中一道光作為測量光照射至被測量物(例如晶圓基板)且可將另一道光作為參考光照射至參考面，並且可將該等光再度合成並射出； 照射手段，可將射入前述預定的光學系統之預定的光射出；攝像手段，可對從前述預定的光學系統射出的輸出光進行攝像；及圖像處理手段，可根據藉由前述攝像手段攝像而獲得的干涉條紋圖像(全像)，執行前述被測量物之預定測量區域(被測量物的全域或其一部分)的三維測量，該三維測量裝置的特徵為：前述圖像處理手段具備有：第1圖像資料取得手段，根據藉由前述攝像手段攝像而獲得的干涉條紋圖像，藉由重建(reconstruction)，可將預設於前述測量區域內之一部分的特定區域中之光軸方向預定位置的強度圖像資料，在至少光軸方向第1範圍，以預定的測量範圍n周期份(n為1以上的自然數)間隔取得複數種；第1對焦位置決定手段，根據藉由前述第1圖像資料取得手段所取得之前述特定區域的前述複數種強度圖像資料，決定該特定區域之預定的光軸方向對焦位置；第2圖像資料取得手段，根據藉由前述攝像手段攝像而獲得的前述測量區域的干涉條紋圖像，藉由重建，可將前述測量區域的各座標位置之光軸方向預定位置的強度圖像資料，在以前述特定區域的光軸方向對焦位置為基準而設定的至少光軸方向第2範圍，以預定的測量範圍n周期份(n為1以上的自然數)間隔取得複數種； 第2對焦位置決定手段，根據藉由前述第2圖像資料取得手段所取得之前述測量區域的預定座標位置之前述複數種強度圖像資料，決定該預定座標位置之預定的光軸方向對焦位置；次數特定手段，將在光軸方向以前述測量範圍間隔所定的次數之中與藉由前述第2對焦位置決定手段所決定的前述預定座標位置的前述光軸方向對焦位置對應的次數，特定作為該預定座標位置的次數；相位資訊取得手段，根據藉由前述攝像手段攝像而獲得之前述測量區域的干涉條紋圖像，藉由重建，可取得前述測量區域的各座標位置之光軸方向預定位置之光的相位資訊；及三維測量手段，根據藉由前述相位資訊取得手段所取得之前述預定座標位置的相位資訊、與藉由前述次數特定手段所特定之前述預定座標位置的次數，可執行前述預定座標位置的三維測量(高度測量)。
根據上述手段3，可發揮與上述手段1、2同樣的作用效果。尤其，根據本手段，首先，不是在測量區域全體，而是僅針對預先設定於測量區域內之一部分的特定區域(受限的狹窄範圍)，取得光軸方向複數位置的強度圖像資料，並從其對焦狀況特定光軸方向之被測量物的位置。
然後，針對測量區域全體的各座標位置，以特定區域的對焦位置為基準，取得光軸方向複數位置的強度圖像資料。
藉此，減輕在進行測量區域之三維測量上關於用以取得所需資料的處理之負荷，並可縮短該處理所需的時間。結果，可謀求提升測量精度，並可謀求提升測量效率。
手段4.如手段1至3中任一手段之三維測量裝置，其中前述重建係根據前述干涉條紋圖像，取得關於光軸方向預定位置的複變振幅(complex amplitude)資料來進行。
手段5.如手段1至4中任一手段之三維測量裝置，其中具備對前述參考光與前述測量光之間賦予相對的相位差之相移手段，前述圖像處理手段係構成為可根據將藉由前述相移手段相移成複數種(例如3種或4種)的前述輸出光利用前述攝像手段進行攝像而獲得的複數種干涉條紋圖像，執行前述被測量物之預定測量區域的測量。
手段6.如手段1至5中任一手段之三維測量裝置，其中前述照射手段具備：第1照射手段，可射出包含第1波長的偏光之第1光，該第1光會被射入前述預定的光學系統；及第2照射手段，可射出包含第2波長的偏光之第2光，該第2光會被射入前述預定的光學系統；前述攝像手段具備：第1攝像手段，藉由對前述預定的光學系統射入前述第1光，可拍攝從前述預定的光學系統射出之前述第1光的輸出光；及 第2攝像手段，藉由對前述預定的光學系統射入前述第2光，可拍攝從前述預定的光學系統射出之前述第2光的輸出光。
如上述手段6所示，若利用波長不同的2種光，可擴大測量範圍。
此外，從「第1照射手段」射出的「第1光」係只要至少含有「第1波長的偏光(第1偏光)」的光即可，然後，亦可為含有於「預定的光學系統」中被去除(cut)的其他多餘成分的光(例如「無偏光」或「圓偏光」)。
同樣地，從「第2照射手段」射出的「第2光」係只要至少含有「第2波長的偏光(第2偏光)」的光即可，然後，亦可為含有於「預定的光學系統」中被去除(cut)的其他多餘成分的光(例如「無偏光」或「圓偏光」)。
又，從「預定的光學系統(特定光學系統)」輸出之「第1光的輸出光」係含有「第1光之參考光及測量光的合成光、或使該合成光干涉的干涉光」，「第2光之輸出光」係含有「第2光之參考光及測量光的合成光、或使該合成光干涉的干涉光」。
手段7.如手段1至6中任一手段之三維測量裝置，其中前述被測量物係形成有凸塊的晶圓基板。
根據上述手段7，可進行形成於晶圓基板之凸塊的測量。進而，在凸塊的檢查中，可根據其測量值進行凸塊的良否判定。因此，在此檢查中，可發揮上 述各手段的作用效果，能以良好精度進行良否判定。結果，可謀求凸塊檢查裝置中的檢查精度及檢查效率之提升。
1‧‧‧三維測量裝置
2A‧‧‧第1投光系統
2B‧‧‧第2投光系統
3‧‧‧干涉光學系統
4A‧‧‧第1攝像系統
4B‧‧‧第2攝像系統
5‧‧‧控制裝置
11A‧‧‧第1發光部
11B‧‧‧第2發光部
12A‧‧‧第1光隔離器
12B‧‧‧第2光隔離器
13A‧‧‧第1無偏光分光器
13B‧‧‧第2無偏光分光器
20‧‧‧偏光分光器
20a‧‧‧第1面
20c‧‧‧第3面
20b‧‧‧第2面
20d‧‧‧第4面
21、22‧‧‧1/4波長板
23‧‧‧參考面
24‧‧‧設置部
31A‧‧‧1/4波長板
31B‧‧‧1/4波長板
32A‧‧‧第1偏光板
32B‧‧‧第2偏光板
33A‧‧‧第1攝像機
33B‧‧‧第2攝像機
33Aa、33Ba‧‧‧攝像元件
100‧‧‧晶圓基板
101‧‧‧凸塊
102‧‧‧圖案部
R‧‧‧測量範圍間隔
V‧‧‧特定區域
W‧‧‧工件
圖1係三維測量裝置的概略構成圖。
圖2係表示三維測量裝置的電性構成之方塊圖。
圖3係表示第1光的光路之光路圖。
圖4係表示第2光的光路之光路圖。
圖5係表示測量處理的流程之流程圖。
圖6係用以說明工件與攝像元件的位置關係等之說明圖。
圖7係用以說明工件與攝像元件的位置關係等之說明圖。
圖8係用以說明關於晶圓基板的三維測量之示意圖。
圖9係用以說明關於凸塊的三維測量之示意圖。
圖10係用以說明關於凸塊的二維測量之示意圖。
圖11係以一個具體例表示測量範圍、相位、次數、高度測量值等的關係之圖。
圖12係以一個具體例表示其他實施形態之測量範圍、相位、次數、高度測量值等的關係之圖。
用以實施發明的形態
以下，針對三維測量裝置的一實施形態，一邊參照圖式一邊進行說明。本實施形態的三維測量裝置係使用數位全像(digital holography)進行三維測量的測量裝置。在此，「數位全像」係指取得干涉條紋圖像(全像)，由此重建(reconstruct)圖像之技術。
圖1係顯示本實施形態的三維測量裝置1的概略構成之示意圖，圖2係顯示三維測量裝置1的電性構成之方塊圖。以下，為了說明上的方便，以圖1的紙面前後方向作為「X軸方向」，以紙面上下方向作為「Y軸方向」，以紙面左右方向作為「Z軸方向」來進行說明。
三維測量裝置1係依據邁克遜干涉儀的原理而構成者，具備有：兩個投光系統2A、2B(第1投光系統2A、第2投光系統2B)，係作為可輸出特定波長的光的照射手段；干涉光學系統3，係射入從該投光系統2A、2B分別射出的光；兩個攝像系統4A、4B(第1攝像系統4A，第2攝像系統4B)，係作為可拍攝從該干涉光學系統3射出的光；及控制裝置5，係進行與投光系統2A、2B和干涉光學系統3、攝像系統4A、4B等有關的各種控制和圖像處理、運算處理等。
此處，「控制裝置5」係構成本實施形態的「圖像處理手段」，「干涉光學系統3」係構成本實施形態的「預定的光學系統(特定光學系統)」。另外，在本實施形態中，係以產生光之干涉(對干涉條紋圖像進行拍攝)為目的，而將射入的預定光分割成兩道光(測量光及參考 光)，在讓該兩道光產生光路差後，再度合成並予以輸出的光學系統稱為「干涉光學系統」。亦即，不只將令兩道光在內部產生干涉後以干涉光的形式輸出的光學系統稱為「干涉光學系統」，對在未使令兩道光在內部產生干涉下單純以合成光的形式輸出的光學系統亦稱為「干涉光學系統」。因此，如本實施形態後面述及般，兩道光(測量光及參考光)從「干涉光學系統」在未產生干涉下以合成光的形式輸出時，係至少在進行拍攝前的階段(例如攝像系統的內部等)，經預定的干涉手段而獲得干涉光。
首先，針對兩個投光系統2A、2B(第1投光系統2A、第2投光系統2B)的構成，詳細進行說明。第1投光系統2A具備有：第1發光部11A、第1光隔離器12A、第1無偏光分光器13A等。在此，「第1發光部11A」係構成本實施形態的「第1照射手段」。
雖省略了圖示，但第1發光部11A具備有下述等元件：雷射光源，係可輸出特定波長λ1的直線偏光；擴束器(beam expander)，係將從該雷射光源輸出的直線偏光擴大且以平行光的形式射出；偏光板，係用以進行強度調整；及1/2波長板，用以調整偏光方向。
在該構成下，本實施形態中，由第1發光部11A，將以相對於X軸方向及Y軸方向傾斜45°之方向設為偏光方向的波長λ1(例如λ1=1500nm)的直線偏光朝Z軸方向左方向射出。在此，「波長λ1」相當於本實施形態的「第1波長」。之後，將從第1發光部11A射出之波長λ1的光稱為「第1光」。
第1光隔離器12A係僅讓朝一方向(本實施形態中為Z軸方向左方向)行進的光透射且將相反方向(在本實施形態中為Z軸方向右方向)的光遮斷之光學元件。藉此，僅讓從第1發光部11A射出之第1光透射，能夠防止因返回光造成的第1發光部11A的損傷和不穩定化等。
第1無偏光分光器13A係將直角稜鏡(以等邊直角三角形為底面之三角柱狀的稜鏡。以下同樣。)貼合而一體化的方塊型之週知的光學構件，其接合面13Ah被施作有例如金屬膜等塗布。「第1無偏光分光器13A」係構成本實施形態的「第1導光手段」。
以下同樣，而無偏光分光器係連偏光狀態包含在內，將入射光以預定的比率分割成透過光與反射光。在本實施形態中，係採用具有1：1之分割比的所謂半鏡。亦即，透過光的P偏光成分及S偏光成分、以及反射光的P偏光成分及S偏光成分皆以相同的比率分割，並且透過光與反射光的各偏光狀態係與入射光的偏光狀態相同。
此外，本實施形態中，將以平行於圖1的紙面的方向(Y軸方向或Z軸方向)設為偏光方向之直線偏光稱為P偏光(P偏光成分)，將以垂直於圖1的紙面的X軸方向設為偏光方向之直線偏光稱為S偏光(S偏光成分)。
此外，第1無偏光分光器13A係以夾著其接合面13Ah而相鄰的兩面當中的一面與Y軸方向正交 且另一面與Z軸方向正交之方式配置。亦即，以第1無偏光分光器13A的接合面13Ah相對於Y軸方向及Z軸方向傾斜45°之方式配置。更詳言之，以令從第1發光部11A經由第1光隔離器12A朝Z軸方向左方向射入之第1光的一部分(一半)朝Z軸方向左方向透射，令剩下的部分(一半)朝Y軸方向下方向反射之方式配置。
第2投光系統2B係與上述第1投光系統2A同樣，具備有：第2發光部11B、第2光隔離器12B、第2無偏光分光器13B等。此處，「第2發光部11B」係構成本實施形態的「第2照射手段」。
第2發光部11B係與上述第1發光部11A同樣，具備有下述等元件：可輸出特定波長λ2之直線偏光的雷射光源；將從該雷射光源輸出的直線偏光擴大且以平行光的形式射出之擴束器；用以進行強度調整之偏光板；及用以調整偏光方向之1/2波長板等。
在該構成下，本實施形態中，由第2發光部11B，將以相對於X軸方向及Z軸方向傾斜45°之方向設為偏光方向的波長λ2(例如λ2=1503nm)的直線偏光朝Y軸方向上方向射出。在此，「波長λ2」係相當於本實施形態的「第2波長」。之後，將從第2發光部11B射出之波長λ2的光稱為「第2光」。
與第1光隔離器12A同樣，第2光隔離器12B係僅讓朝一方向(在本實施形態中為Y軸方向上方向)行進的光透射且將相反方向(在本實施形態中為Y軸方向下方向)的光遮斷之光學元件。藉此，僅讓從第2發光 部11B射出之第2光透射，能夠防止因返回光造成的第2發光部11B的損傷和不穩定化等。
第2無偏光分光器13B係與第1無偏光分光器13A同樣，為將直角稜鏡貼合而一體化的方塊型之週知的光學構件，在其接合面13Bh被施作有例如金屬膜等塗布(coating)。「第2無偏光分光器13B」係構成本實施形態的「第2導光手段」。
此外，第2無偏光分光器13B係以夾著其接合面13Bh而相鄰的兩面中的一面與Y軸方向正交且另一面與Z軸方向正交之方式配置。亦即，以第2無偏光分光器13B的接合面13Bh相對於Y軸方向及Z軸方向傾斜45°之方式配置。更詳言之，以令從第2發光部11B經由第2光隔離器12B朝Y軸方向上方向射入之第2光的一部分(一半)朝Y軸方向上方向透射，令剩下的部分(一半分)朝Z軸方向右方向反射之方式配置。
以下，針對干涉光學系統3的構成，詳細進行說明。干涉光學系統3具備有：偏光分光器(PBS)20、1/4波長板21、22、參考面23、設置部24等。
偏光分光器20係將直角稜鏡貼合而一體化的方塊型的週知的光學構件，其接合面(交界面)20h係被施作有例如介電體多層膜等的塗布。
偏光分光器20係將射入之直線偏光分割成偏光方向彼此正交之兩個偏光成分(P偏光成分與S偏光成分)。本實施形態的偏光分光器20係構成為讓P偏光成分透射、將S偏光成分反射。
偏光分束器20係以夾著其接合面20h相鄰的兩面當中的一面與Y軸方向正交且另一面與Z軸方向正交之方式配置。亦即，以偏光分束器20的接合面20h相對於Y軸方向及Z軸方向傾斜45°之方式配置。
更詳言之，以從上述第1無偏光分光器13A朝Y軸方向下方向反射的第1光射入的偏光分光器20的第1面(Y軸方向上側面)20a、及與該第1面20a相對向的第3面(Y軸方向下側面)20c係與Y軸方向正交之方式配置。「偏光分光器20的第1面20a」係相當於本實施形態的「第1輸入輸出部」。
另一方面，以與第1面20a夾著接合面20h而相鄰的面、即從上述第2無偏光分光器13B朝Z軸方向右方向反射的第2光所射入的偏光分光器20的第2面(Z軸方向左側面)20b、及與該第2面20b相對向的第4面(Z軸方向右側面)20d係與Z軸方向正交之方式配置。「偏光分光器20的第2面20b」相當於本實施形態的「第2輸入輸出部」。
又，以與偏光分光器20的第3面20c在Y軸方向相對向之方式配置有1/4波長板21，以與該1/4波長板21在Y軸方向相對向的方式配置有參考面23。
1/4波長板21具有將直線偏光轉換成圓偏光且將圓偏光轉換成直線偏光之功能。亦即，從偏光分光器20的第3面20c射出的直線偏光(參考光)係透過1/4波長板21轉換成圓偏光後，再照射到參考面23。又，在參考面23反射的參考光再度透過1/4波長板21從圓 偏光轉換成直線偏光後，射入偏光分光器20的第3面20c。
另一方面，以與偏光分光器20的第4面20d在Z軸方向相對向之方式配置有1/4波長板22，以與該1/4波長板22在Z軸方向方向相對向之方式配置有設置部24。
1/4波長板22具有將直線偏光轉換成圓偏光且將圓偏光轉換成直線偏光之功能。亦即，從偏光分光器20的第4面20d射出的直線偏光(測量光)係透過1/4波長板22轉換成圓偏光後，再對置於設置部24之作為被測量物的工件W照射。又，在工件W反射的測量光，再度透過1/4波長板22從圓偏光轉換成直線偏光後，射入偏光分光器20的第4面20d。
其次，詳細說明關於兩個攝像系統4A、4B(第1攝像系統4A、第2攝像系統4B)的構成。第1攝像系統4A具備有：1/4波長板31A、第1偏光板32A、構成第1攝像手段的第1攝像機33A等。
1/4波長板31A係用以將在Z軸方向左方向透射第2無偏光分光器13B的直線偏光(第1光的參考光成分及測量光成分)分別轉換成圓偏光。
第1偏光板32A係用以使藉由1/4波長板31A轉換成圓偏光之第1光的各成分選擇性地透射。藉此，可使旋轉方向不同的第1光的參考光成分和測量光成分針對特定的相位發生干涉。「第1偏光板32A」構成本實施形態的「相移手段」及「干涉手段」。
本實施形態的第1偏光板32A係構成為能以Z軸方向為軸心旋轉，並且以其透射軸方向逐次變化45°之方式控制。具體而言，透射軸方向係以相對於Y軸方向成為「0°」、「45°」、「90°」、「135°」之方式變化。
藉此，可讓透射第1偏光板32A之第1光的參考光成分及測量光成分在4種相位發生干涉。即，能夠產生相位逐一相差90°的干涉光。具體而言，能夠產生相位為「0°」的干涉光、相位為「90°」的干涉光、相位為「180°」的干涉光、相位為「270°」的干涉光。
第1攝像機33A係具備有透鏡或攝像元件33Aa(參照圖6)等而成的週知構成。本實施形態中，作為第1攝像機33A的攝像元件33Aa，係採用CCD區域感測器(CCD area sensor)。當然，攝像元件33Aa不受此限，例如亦可採用CMOS區域感測器等。又，以透鏡而言，較佳係使用遠心透鏡。
藉由第1攝像機33A進行攝像所得的圖像資料，係在第1攝像機33A內部轉換成數位信號後，以數位信號的形式輸入至控制裝置5(圖像資料記憶裝置54)。
具體而言，第1光之相位「0°」的干涉條紋圖像、相位「90°」的干涉條紋圖像、相位「180°」的干涉條紋圖像、相位「270°」的干涉條紋圖像係藉由第1攝像機33A所攝像。
與第1攝像系統4A同樣，第2攝像系統4B具備有：1/4波長板31B、第2偏光板32B、構成第2攝像手段的第2攝像機33B等。
1/4波長板31B係用以將在Y軸方向上方向透射第1無偏光分光器13A的直線偏光(第2光的參考光成分及測量光成分)分別轉換成圓偏光。
與第1偏光板32A同樣地，第2偏光板32B係使藉由1/4波長板31B轉換成圓偏光之第2光的各成分選擇性地透射。藉此，可使旋轉方向不同的第2光的參考光成分和測量光成分針對特定的相位發生干涉。「第2偏光板32B」構成本實施形態的「相移手段」及「干涉手段」。
本實施形態的第2偏光板32B係構成為能以Y軸方向為軸心旋轉，並且以其透射軸方向逐次變化45°之方式控制。具體而言，透射軸方向係以相對於X軸方向成為「0°」、「45°」、「90°」、「135°」之方式變化。
藉此，可讓透射第2偏光板32B之第2光的參考光成分及測量光成分在4種相位發生干涉。即，能夠產生相位逐一相差90°的干涉光。具體而言，能夠產生相位為「0°」的干涉光、相位為「90°」的干涉光、相位為「180°」的干涉光、相位為「270°」的干涉光。
第2攝像機33B係與第1攝像機33A同樣具備有透鏡、攝像元件33Ba(參照圖6)等而成的週知構成。本實施形態中，與第1攝像機33A同樣，就第2攝像機33B的攝像元件33Ba而言，係採用CCD區域感測器。當然，攝像元件33Ba並不受此限，例如亦可採用CMOS區域感測器等。又，以透鏡而言，較佳係使用遠心透鏡。
與第1攝像機33A同樣，藉由第2攝像機33B進行攝像所得的圖像資料，係在第2攝像機33B內部轉換成數位信號後，以數位信號的形式輸入控制裝置5(圖像資料記憶裝置54)。
具體而言，第2光之相位「0°」的干涉條紋圖像、相位「90°」的干涉條紋圖像、相位「180°」的干涉條紋圖像、相位「270°」的干涉條紋圖像係藉由第2攝像機33B拍攝。
在此，針對控制裝置5的電性構成進行說明。如圖2所示，控制裝置5係具備：CPU及輸入輸出介面51，係掌管三維測量裝置1整體的控制；作為「輸入手段」的輸入裝置52，係以鍵盤和滑鼠或觸控面板構成；作為「顯示手段」的顯示裝置53，係具有液晶畫面等顯示畫面；圖像資料記憶裝置54，係用於依序記憶藉由攝像機33A、33B進行拍攝而得的圖像資料等；運算結果記憶裝置55，係用於記憶各種運算結果；及設定資料記憶裝置56，係預先記憶有各種資訊。另外，此等上述各裝置52~56係與CPU及輸入輸出介面51電性連接。
接著，針對三維測量裝置1的作用進行說明。另外，如後述，本實施形態中之第1光及第2光的照射係同時進行，第1光的光路和第2光的光路係一部分重疊，但為了更容易明白，此處係就第1光及第2光的光路使用不同的圖式個別進行說明。
首先，針對第1光的光路，參照圖3進行說明。如圖3所示，波長λ1的第1光(偏光方向為相對 於X軸方向及Y軸方向傾斜45°之直線偏光)係從第1發光部11A朝Z軸方向左方向射出。
從第1發光部11A射出的第1光，係通過第1光隔離器12A而射入第1無偏光分光器13A。射入第1無偏光分光器13A之第1光的一部分係朝Z軸方向左方向透射，剩餘的部分係朝Y軸方向下方向反射。
其中，朝Y軸方向下方向反射的第1光(偏光方向相對於X軸方向及Z軸方向傾斜45°的直線偏光)，係射入偏光分光器20的第1面20a。另一方面，朝Z軸方向左方向透射的第1光，係在沒有射入任何光學系統等之情況下成為捨棄光。
此處，只要將成為捨棄光的光依需要利用於波長測量或光的功率(power)測量，便能夠令光源穩定化，甚而謀求測量精度的提升。
關於從偏光分光器20的第1面20a朝Y軸方向下方向射入的第1光，其P偏光成分係朝Y軸方向下方向透射而從第3面20c射出作為參考光，另一方面，其S偏光成分係朝Z軸方向右方向反射而從第4面20d射出作為測量光。
從偏光分光器20的第3面20c射出之第1光的參考光(P偏光)，係藉由通過1/4波長板21而轉換成右旋的圓偏光後，在參考面23反射。此處，相對於光的行進方向之旋轉方向會被維持。其後，關於第1光的參考光，係再度藉由通過1/4波長板21而從右旋的圓偏光轉換成S偏光後，再射入偏光分光器20的第3面20c。
另一方面，從偏光分光器20的第4面20d射出之第1光的測量光(S偏光)，係藉由通過1/4波長板22而轉換成左旋的圓偏光後，在工件W反射。此處，相對於光的行進方向之旋轉方向會被維持。其後，關於第1光的測量光，係藉由再度藉由通過1/4波長板22而從左旋的圓偏光轉換成P偏光後，再射入偏光分光器20的第4面20d。
此處，從偏光分光器20的第3面20c再度射入之第1光的參考光(S偏光)係在接合面20h朝Z軸方向左方向反射，另一方面，從第4面20d再度射入之第1光的測量光(P偏光)係在Z軸方向左方向透射接合面20h。接著，在第1光的參考光及測量光經合成狀態下的合成光，係從偏光分光器20的第2面20b射出作為輸出光。
從偏光分光器20的第2面20b射出之第1光的合成光(參考光及測量光)係射入第2無偏光分光器13B。關於朝Z軸方向左方向對第2無偏光分光器13B射入之第1光的合成光，其一部分係朝Z軸方向左方向透射，剩餘部分係朝Y軸方向下方向反射。其中，朝Z軸方向左方向透射的合成光(參考光及測量光)係射入第1攝像系統4A。另一方面，朝Y軸方向下方向反射的合成光，其行進係被第2光隔離器12B遮斷，而成為捨棄光。
射入第1攝像系統4A之第1光的合成光(參考光及測量光)，先藉由1/4波長板31A，將其參考光成 分(S偏光成分)轉換成左旋的圓偏光，將其測量光成分(P偏光成分)轉換成右旋的圓偏光。此處，因左旋的圓偏光與右旋的圓偏光的旋轉方向不同，所以不會發生干涉。
第1光的合成光接著通過第1偏光板32A，藉此其參考光成分和測量光成分係在與第1偏光板32A之角度相應的相位發生干涉。且，該第1光的干涉光係藉由第1攝像機33A拍攝。
接著，針對第2光的光路，參照圖4進行說明。如圖4所示，波長λ2的第2光(偏光方向相對於X軸方向及Z軸方向傾斜45°之直線偏光)係從第2發光部11B朝Y軸方向上方向射出。
從第2發光部11B射出的第2光係通過第2光隔離器12B，射入第2無偏光分光器13B。射入第2無偏光分光器13B之第2光的一部分係朝Y軸方向上方向透射，剩餘部分係朝Z軸方向右方向反射。
其中，朝Z軸方向右方向反射的第2光(偏光方向相對於X軸方向及Y軸方向傾斜45°之直線偏光)，係射入偏光分光器20的第2面20b。另一方面，朝Y軸方向上方向透射得第2光係成為捨棄光，而沒有射入任何光學系統等。
此處，只要將成為捨棄光的光依需要利用於波長測量或光的功率(power)測量，便能夠令光源穩定化，甚而謀求測量精度的提升。
從偏光分光器20的第2面20b朝Z軸方向右方向射入的第2光，其S偏光成分係朝Y軸方向下方 向反射而從第3面20c射出作為參考光，另一方面，其P偏光成分係朝Z軸方向右方向透射而從第4面20d射出作為測量光。
從偏光分光器20的第3面20c射出之第2光的參考光(S偏光)，係藉由通過1/4波長板21轉換成左旋的圓偏光後，在參考面23進行反射。此處，相對於光的行進方向之旋轉方向會被維持。其後，關於第2光的參考光，係再度通過1/4波長板21而從左旋的圓偏光轉換成P偏光後，再射入偏光分光器20的第3面20c。
另一方面，從偏光分光器20的第4面20d射出之第2光的測量光(P偏光)，係藉由通過1/4波長板22而轉換成右旋的圓偏光後，在工件W反射。此處，維持對於光的行進方向之旋轉方向。其後，關於第2光的測量光，係藉由再度通過1/4波長板22而從右旋的圓偏光轉換成S偏光後，再射入偏光分光器20的第4面20d。
此處，從偏光分光器20的第3面20c再度射入之第2光的參考光(P偏光)係朝Y軸方向上方向透射接合面20h，另一方面，從第4面20d再度射入之第2光的測量光(S偏光)係在接合面20h朝Y軸方向上方向反射。然後，在第2光的參考光及測量光經合成狀態下的合成光，係從偏光分光器20的第1面20a射出作為輸出光。
從偏光分光器20的第1面20a射出之第2光的合成光(參考光及測量光)，係射入第1無偏光分光器13A。關於朝Y軸方向上方向對第1無偏光分光器13A 射入之第2光的合成光，其一部分係朝Y軸方向上方向透射，剩餘部分係朝Z軸方向右方向反射。其中，朝Y軸方向上方向透射的合成光(參考光及測量光)係射入第2攝像系統4B。另一方面，朝Z軸方向右方向反射的合成光，其行進係藉由第1光隔離器12A遮斷，而成為捨棄光。
射入第2攝像系統4B之第2光的合成光(參考光及測量光)，先藉由1/4波長板31B，將其參考光成分(P偏光成分)轉換成右旋的圓偏光，將其測量光成分(S偏光成分)轉換成左旋的圓偏光。此處，因左旋的圓偏光與右旋的圓偏光的旋轉方向不同，所以不會發生干涉。
第2光的合成光接著通過第2偏光板32B，藉此其參考光成分和測量光成分係在與第2偏光板32B之角度相應的相位發生干涉。且，該第2光的干涉光係藉由第2攝像機33B拍攝。
其次，針對藉由控制裝置5執行之測量處理的程序，一面參照圖5的流程圖等，一面詳細地說明。以下，就此測量處理進行說明之際，係以第1攝像機33A的攝像元件33Aa面、或第2攝像機33B的攝像元件33Ba面作為x-y平面，將與其正交的光軸方向作為z方向來進行說明。當然，此座標系(x,y,z)與用以說明三維測量裝置1全體的座標系(X,Y,Z)係不同的座標系。
首先，在步驟S1中，執行取得關於工件W的預定測量區域(工件W的全域或其一部分)之干涉條紋圖像之處理。本實施形態中，此處，取得第1光之相位 不同的4種干涉條紋圖像，以及第2光之相位不同的4種干涉條紋圖像。以下，詳細說明。
將工件W朝設置部24設置後，將第1攝像系統4A之第1偏光板32A的透射軸方向設定於預定的基準位置(例如「0°」)，並將第2攝像系統4B之第2偏光板32B的透射軸方向設定於預定的基準位置(例如「0°」)。
接著，從第1投光系統2A照射第1光之同時，從第2投光系統2B照射第2光。其結果，從干涉光學系統3的偏光分光器20的第2面20b射出第1光之合成光(參考光及測量光)的同時，從偏光分光器20的第1面20a射出第2光之合成光(參考光及測量光)。
藉由第1攝像系統4A拍攝從偏光分光器20的第2面20b射出之第1光的合成光之同時，藉由第2攝像系統4B拍攝從偏光分光器20的第1面20a射出之第2光的合成光。
另外，在此，由於第1偏光板32A及第2偏光板32B的透射軸方向係分別設定為「0°」，所以在第1攝像機33A中拍攝第1光之相位「0°」的干涉條紋圖像，在第2攝像機33B中拍攝第2光之相位「0°」的干涉條紋圖像。
從各攝像機33A、33B分別拍攝到的圖像資料係被輸出至控制裝置5。控制裝置5係將所輸入的圖像資料記憶於圖像資料記憶裝置54。
其次，控制裝置5係進行第1攝像系統4A的第1偏光板32A、及第2攝像系統4B的第2偏光板32B之切換處理。具體而言，使第1偏光板32A及第2偏光板32B分別轉動變位至透射軸方向成為「45°」的位置為止。
當該切換處理結束時，控制裝置5進行與上述一連串之第一次的攝像處理同樣之第二次的攝像處理。亦即，控制裝置5，係在從第1投光系統2A照射第1光之同時，從第2投光系統2B照射第2光，藉由第1攝像系統4A拍攝從偏光分光器20的第2面20b射出之第1光的合成光之同時，藉由第2攝像系統4B拍攝從偏光分光器20的第1面20a射出之第2光的合成光。藉此，取得第1光之相位「90°」的干涉條紋圖像，同時拍攝第2光之相位「90°」的干涉條紋圖像。
之後，重複進行兩次與上述第一次及第二次的攝像處理同樣的攝像處理。亦即，在將第1偏光板32A及第2偏光板32B的透射軸方向設定為「90°」的狀態下進行第三次的攝像處理，取得第1光之相位「180°」的干涉條紋圖像，並且取得第2光之相位「180°」的干涉條紋圖像。
然後，在將第1偏光板32A及第2偏光板32B的透射軸方向設定為「135°」的狀態下進行第四次的攝像處理，取得第1光之相位「270°」的干涉條紋圖像，並且取得第2光之相位「270°」的干涉條紋圖像。
如此，藉由進行4次攝像處理，可取得在進行關於工件W的預定測量區域之測量方面所需的全部圖像資料(由第1光的4種干涉條紋圖像、及第2光的4種干涉條紋圖像所構成之總共8個干涉條紋圖像)。
其次，在步驟S2，控制裝置5係執行取得在攝像元件33Aa、33Ba面之光的複變振幅資料之處理。
本實施形態中，依據記憶於圖像資料記憶裝置54之第1光的4種干涉條紋圖像、及第2光的4種干涉條紋圖像，取得關於第1光及第2光各自在攝像元件33Aa、33Ba面之光的複變振幅資料Eo(x,y)。
關於第1光或第2光之4種干涉條紋圖像在同一座標位置(x,y)之干涉條紋強度、即亮度I1(x,y)、I2(x,y)、I3(x,y)、I4(x,y)，係能以下述[數學式1]的關係式表示。
此處，△φ(x,y)係代表在座標(x,y)的基於測量光與參考光之光路差的相位差。此外，A(x,y)係代表干涉光的振幅，B(x,y)係代表偏移(bias)。其中，因參考光係均勻，故當將該參考光視為基準時，△φ(x,y)便代表「測量光的相位」，A(x,y)便代表「測量光的振幅」。
因此，到達攝像元件33Aa、33Ba面之測量光的相位△φ(x,y)，係可根據上述[數學式1]的關係式而以下述[數學式2]的關係式求取。
又，到達攝像元件33Aa、33Ba面之測量光的振幅A(x,y)，係可根據上述[數學式1]的關係式而以下述[數學式3]的關係式求取。
且，由上述相位△φ(x,y)與振幅A(x,y)，依據下述[數學式4]的關係式，可算出攝像元件33Aa、33Ba面的複變振幅資料Eo(x,y)。在此，i係表示虛數單位。
接著，在步驟S3中，控制裝置5係針對預設於工件W上的測量區域內之一部分的特定區域V(參照圖7)，執行取得z方向複數位置的複變振幅資料之處理。
本實施形態中，依據三維測量裝置1中之作為高度測量的基準之裝置原點，在工件W可存在的z 方向預定範圍(光軸方向第1範圍)Q1內，按預定的測量範圍間隔，取得關於特定區域V的複變振幅資料。
在此，「特定區域V」係為了事先掌握z方向之工件W的位置而任意設定的區域。例如，在工件W為圖8、9所示的晶圓基板100之情況，可成為凸塊101之高度測量的基準面之圖案部102係被設定為特定區域V。
又，以圖8所示之晶圓基板100的測量例而言，係設定成以會成為三維測量裝置1中的高度測量之基準的裝置原點H0為中心，取得在上下方向分別按測量範圍間隔R所設定的高度位置H3、H2、H1、H0、H-1、H-2、H-3之每一者的複變振幅資料。
以下，就步驟S3之複變振幅資料的取得方法詳細進行說明。首先，針對從z方向的預定位置之已知的複變振幅資料，取得z方向不同的位置之未知的複變振幅資料之方法進行說明。
在此，考慮在z方向分離距離d的兩個座標系(x-y座標系與ξ-η座標系)。當x-y座標系設為z=0，將x-y座標系之已知的光的複變振幅資料以Eo(x,y)表示，將與x-y平面分離距離d之ξ-η平面之未知的光的複變振幅資料表示為Eo(ξ,η)時，係成為下述[數學式5]之關係。在此，λ表示波長。
數學式5
針對Eo(ξ,η)解上式，便成為如下述[數學式6]。
因此，在步驟S3中，如圖6、7所示，依據在上述步驟S2所取得之攝像元件33Aa、33Ba面的複變振幅資料Eo(x,y)，取得從攝像元件33Aa、33Ba面往z方向的距離L為分離L0、L1、L2…Ln的位置(z=L0、L1、…、Ln)之每一者的複變振幅資料EoL0(ξ,η)、EoL1(ξ,η)，…，EoLn(ξ,η)。
接著，在步驟S4中，控制裝置5係針對特定區域V，執行取得z方向複數位置的強度圖像(亮度圖像)資料之處理。
詳言之，從在上述步驟S3中取得的特定區域V之z方向複數位置的複變振幅資料EoL0(ξ,η)、EoL1(ξ,η)、…、EoLn(ξ,η)，分別取得強度圖像資料。因 此，藉由執行上述步驟S2~S4之一連串的重建處理的功能，而構成本實施形態的第1圖像資料取得手段。
此外，當ξ-η平面的複變振幅資料以Eo(ξ,η)表示時，ξ-η平面的強度圖像資料I(ξ,η)係能以下述[數學式7]的關係式求得。
數學式7 I(ξ,η)=|E 0(ξ,η)|2
接著，在步驟S5中，控制裝置5係執行決定關於特定區域V的最佳對焦位置(光軸方向對焦位置)之處理。藉由執行此步驟S5的處理之功能，構成本實施形態的第1對焦位置決定手段。
詳言之，根據在上述步驟S4所取得之特定區域V之z方向複數位置的強度圖像資料，決定特定區域V之在z方向的最佳對焦位置。以下，針對從強度圖像資料的對比(contrast)決定特定區域V的最佳對焦位置之方法進行說明。
首先，針對從攝像元件33Aa、33Ba面朝z方向的距離L分離L0、L1、L2、…、Ln之z方向各位置(z=L0、L1、…、Ln)的特定區域V之強度圖像資料，求得「特定座標位置」與「其他座標位置」之亮度的對比。接著，將其中可得到最高對比的強度圖像資料之位置(z=Lm)抽出作為最佳對焦位置。
此外，作為決定特定區域V的最佳對焦位置之方法而言，不僅可採用從上述之強度圖像資料的對 比求取之方法，還可採用其他方法。例如亦可採用從強度圖像資料的亮度求取之方法。
在此方法中，強度圖像資料實際上是利用物體在某面最強的性質。具體而言，在z方向各位置(z=L0、L1、…、Ln)之特定區域V的強度圖像資料中，求取特定區域V之各座標位置的平均亮度。接著，將其中可獲得平均亮度最高的強度圖像資料之位置(z=Lm)抽出作為最佳對焦位置。
例如，在圖8所示的晶圓基板100的測量例中，針對高度位置H3、H2、H1、H0、H-1、H-2、H-3中之圖案部102的強度圖像資料，求取對比或平均亮度，並且其中可獲得對比或平均亮度最高的強度圖像資料之位置(例如高度位置H-1)係被抽出作為最佳對焦位置。
其次，在步驟S6中，控制裝置5係就工件W之預定測量區域全體的各座標位置，執行取得z方向複數位置的複變振幅資料之處理。
本實施形態中，以在上述步驟S5中所決定之特定區域V的最佳對焦位置為基準，在可存在工件W上的預定測量對象(例如晶圓基板100上的凸塊101)之z方向預定範圍(光軸方向第2範圍)Q2內，按預定的測量範圍間隔，取得測量區域之各座標位置的複變振幅資料。
例如在圖8所示之晶圓基板100的測量例中，設定成以特定區域V的最佳對焦位置(高度位置H-1)作為基準取得在上方向按測量範圍間隔R所設定的高度位置H1、H0、H-1之每一者的複變振幅資料。
又，在圖8所示的例子中，係以z方向預定範圍Q2變得比z方向預定範圍Q1窄的方式設定，但不限定於此，亦可構成為兩者設定成同一間隔，或者設定成z方向預定範圍Q2比z方向預定範圍Q1更廣。但是，在減輕進行測量區域全體的各座標位置之三維測量上關於用以取得所需資料的處理之負荷且可縮短該處理所需的時間這點上，以z方向預定範圍Q2設定成比z方向預定範圍Q1窄較佳。
此外，步驟S6中之複變振幅資料的取得方法，由於係與上述步驟S3中之複變振幅資料的取得方法相同，故省略詳細的說明。
接著，在步驟S7中，控制裝置5係就工件W上之測量區域的各座標位置，執行取得z方向複數位置的強度圖像資料之處理。因此，藉由執行上述步驟S6、7的一連串的處理之功能，而構成本實施形態之第2圖像資料取得手段。
詳言之，依據在上述步驟S6中取得的複變振幅資料，針對工件W上之測量區域的各座標位置，取得z方向複數位置的強度圖像資料。此外，在步驟S7中從複變振幅資料取得強度圖像資料的方法，係與上述步驟S4中之強度圖像資料的取得方法同樣，故省略其詳細說明。
然後，在步驟S8中，控制裝置5係針對工件W上的測量區域的各座標位置，執行決定最佳對焦位置(光軸方向對焦位置)的處理。藉由執行此步驟S8的處理之功能，而構成本實施形態的第2對焦位置決定手段。
詳言之，依據在上述步驟S7所取得之測量區域的各座標位置之z方向複數位置的強度圖像資料，決定測量區域的各座標位置在z方向的最佳對焦位置。此外，在步驟S8中從z方向複數位置的強度圖像資料決定最佳對焦位置的方法，係與上述步驟S5中之最佳對焦位置的決定方法同樣，故省略詳細的說明。
接著，在步驟S9中，控制裝置5係執行將與在步驟S8中所決定之關於工件W上的測量區域的各座標位置的最佳對焦位置對應之次數，特定作為該各座標位置之測量範圍的次數之處理。藉由執行此步驟S9的處理之功能，構成本實施形態的次數特定手段。
在此，針對測量範圍之次數的特定方法，依據圖11例示的具體例進行說明。圖11所示的例子乃係針對圖8所示的晶圓基板100，使用測量範圍(相移法之正弦波的1周期份[-180°~180°])會成為1000nm的光(本實施形態中為2波長的合成波長光)，進行「-3500(nm)」~「3500(nm)」範圍的高度測量時之例子。
圖11所示的「事例1」中，關於預定座標位置，在高度位置H3、H2、H1、H0、H-1、H-2、H-3重建的強度圖像資料(重建圖像[1]~[7])之中，於高度位置H2重建之強度圖像資料(重建圖像[2])的亮度值為「250」，成為最大。因此，關於該座標位置，高度位置H2成為最佳對焦位置，與此對應的次數[2]係被特定作為該座標位置之測量範圍的次數。
圖11所示的「事例2」中，關於預定座標位置，在高度位置H3、H2、H1、H0、H-1、H-2、H-3重建的強度圖像資料(重建圖像[1]~[7])之中，於高度位置H2重建之強度圖像資料(重建圖像[2])及於高度位置H1重建之強度圖像資料(重建圖像[1])的亮度值皆為「128」，成為最大。
於此情況，該座標位置的實際高度係假設為附近之高度，故在此時點，事先將兩個次數[2]、[1]特定為該座標位置之測量範圍的次數。
接著，在步驟S10，控制裝置5執行三維測量處理。藉由執行此步驟10的處理之功能，而構成本實施形態的三維測量手段。
在此，首先，控制裝置5係從在步驟S8中所決定之測量區域的各座標位置中之最佳對焦位置的複變振幅資料Eo(ξ,η)，依據下述[數學式8]的關係式，算出測量光的相位φ(ξ,η)與測量光的振幅A(ξ,η)。
測量光的相位φ(ξ,η)，係可藉由下述[數學式9]的關係式求得。在此，藉由執行一連串的重建處理的功能，而構成本實施形態的相位資訊取得手段，該一連串的重建處理係算出屬於測量光的相位資訊之相位φ(ξ,η)。
測量光的振幅A(ξ,η)係可藉由下述[數學式10]的關係式求取。
其後，進行相位-高度轉換處理，算出將工件W表面的凹凸形狀三維地顯示之測量範圍內的高度資訊z(ξ,η)。
測量範圍內的高度資訊z(ξ,η)係可藉由下述[數學式11]的關係式算出。
接著，依據以上述方式算出之測量範圍內的高度資訊z(ξ,η)、與在步驟S9所特定之各座標位置的測量範圍的次數，取得該座標位置之真正的高度資料(實際的高度)。
例如，在圖11所示的例子中，關於預定座標位置，在如上述所算出之測量範圍內的高度資訊z(ξ,η)相當於例如相位「+90°」的情況，該座標位置之真正的高度資料的候補係為次數[3]之「3250(nm)」，次數[2]之「2250(nm)」，次數[1]之「1250(nm)」，次數[0]之 「250(nm)」，次數[-1]之「-750(nm)」，次數[-2]之「-1750(nm)」，次數[-3]之「-2750(nm)」。
此處，例如，如「事例1」所示，關於該座標位置，高度位置H2成為最佳對焦位置，在與此對應之次數[2]被特定為該座標位置之測量範圍的次數時，該座標位置之真正的高度資料係可特定為與次數[2]的相位[90°]對應「2250(nm)」。
又，在圖11所示的例子中，關於預定座標位置，在以上述方式算出之測量範圍內的高度資訊z(ξ,η)相當於例如相位「-180°」的情況，該座標位置之真正的高度資料的候補係為次數[3]的「2500(nm)」，次數[2]的「1500(nm)」，次數[1]的「500(nm)」，次數[0]的「-500(nm)」，次數[-1]的「-1500(nm)」，次數[-2]的「-2500(nm)」，次數[-3]的「-3500(nm)」。
此處，例如，如「事例2」所示，關於該座標位置，高度位置H2及高度位置H1係成為最佳對焦位置，在與此對應的次數[2]及次數[1]被特定為該座標位置之測量範圍的次數時，該座標位置之真正的高度資料係可特定為與次數[2]的相位「-180°」對應之「1500(nm)」。
在工件W為晶圓基板100(參照圖9)且凸塊101為測量對象之情況，凸塊101相對於屬測量基準面的圖案部102之高度HB，係可藉由從凸塊101的絕對高度HA1減去該凸塊101周邊之圖案部102的絕對高度HA2來求取〔HB=HA1-HA2〕。
此處，作為圖案部102的絕對高度HA2，係可使用例如圖案部102上之任意1點的絕對高度、或圖案部102上之預定範圍的絕對高度的平均值等。又，「凸塊101的絕對高度HA1」、「圖案部102的絕對高度HA2」，係可藉由高度資訊z(ξ,η)及測量範圍的次數求取。
以此方式求得之工件W的測量結果，係被儲存於控制裝置5的運算結果記憶裝置55。
此外，在使用波長不同的兩種光(波長λ1,λ2)進行測量時，係與以該合成波長λ0的光進行測量的情況相同。且，其測量範圍會擴大成λ0/2。合成波長λ0係能以下式(M1)表示。
λ0=(λ1×λ2)/(λ2-λ1)…(M1)
其中，設λ2>λ1。
例如設λ1=1500nm、λ2=1503nm時，從上述式(M1)，成為λ0=751.500μm，測量範圍成為λ0/2=375.750μm。
更詳細說明之，本實施形態中，首先，依據波長λ1的第1光之4種干涉條紋圖像的亮度I1(x,y)、I2(x,y)、I3(x,y)、I4(x,y)(參照上述[數學式1])，可算出工件W面上的座標(ξ,η)之第1光的測量光的相位φ1(ξ,η)(參照上述[數學式9])。
在第1光的測量下，座標(ξ,η)的高度資訊z(ξ,η)係能以下式(M2)表示。
z(ξ,η)=d1(ξ,η)/2={λ1×φ1(ξ,η)/4π}+{m1(ξ,η)×λ1/2}…(M2)
其中，d1(ξ,η)係表示第1光的測量光與參考光的光路差，m1(ξ,η)係表示第1光的條紋級序。
因此，相位φ1(ξ,η)係能以下式(M2’)表示。
φ1(ξ,η)=(4π/λ1)×z(ξ,η)-2πm1(ξ,η)…(M2’)
同樣地，根據波長λ2的第2光之4種干涉條紋圖像的亮度I1(x,y)、I2(x,y)、I3(x,y)、I4(x,y)(參照上述[數學式1])，可算出工件W面上的座標(ξ,η)之第2光的測量光的相位φ2(ξ,η)(參照上述[數學式9])。
在第2光的測量下，座標(ξ,η)的高度資訊z(ξ,η)係能以下式(M3)表示。
z(ξ,η)=d2(ξ,η)/2={λ2×φ2(ξ,η)/4π}+{m2(ξ,η)×λ2/2}…(M3)
其中，d2(ξ,η)係表示第2光的測量光與參考光之光路差，m2(ξ,η)係表示第2光的條紋級序。
因此，相位φ2(ξ,η)係能以下式(M3’)表示。
φ2(ξ,η)=(4π/λ2)×z(ξ,η)-2πm2(ξ,η)…(M3’)
此處，波長λ1的第1光之條紋級序m1(ξ,η)、及波長λ2的第2光之條紋級序m2(ξ,η)，係可根據2種光(波長λ1,λ2)的光路差△d及波長差△λ求取。光路差△d及波長差△λ係可分別表示如下式(M4)、(M5)。
△d=(λ1×φ1-λ2×φ2)/2π…(M4)
△λ=λ2-λ1…(M5)
其中，設λ2>λ1。
此外，在雙波長之合成波長λ0的測量範圍內，條紋級序m1,m2的關係分成以下三種情況，在各情況中決定條紋級序m1(ξ,η)、m2(ξ,η)的計算式係不同。此處，例如針對決定條紋級序m1(ξ,η)的情況進行說明。當然，關於條紋級序m2(ξ,η)，也能夠利用同樣的手法求取。
例如當「φ1-φ2<-π」時係成為「m1-m2=-1」，此時，m1係可表示如下式(M6)。
m1=(△d/△λ)-(λ2/△λ)=(λ1×φ1-λ2×φ2)/2π(λ2-λ1)-λ2/(λ2-λ1)…(M6)
當「-π<φ1-φ2<π」時係成為「m1-m2=0」，此時，m1係可表示如下式(M7)。
m1=△d/△λ=(λ1×φ1-λ2×φ2)/2π(λ2-λ1)…(M7)
當「φ1-φ2>π」時係成為「m1-m2=+1」，此時，m1係可表示如下式(M8)。
m1=(△d/△λ)+(λ2/△λ)=(λ1×φ1-λ2×φ2)/2π(λ2-λ1)+λ2/(λ2-λ1)…(M8)
可根據以上述方式獲得的條紋級序m1(ξ,η)或m2(ξ,η)，從上式(M2)、(M3)獲得高度資訊z(ξ,η)。
如以上詳述，本實施形態中，在工件W上的測量區域的各座標位置，可進行超過測量範圍的高度測量。又，不需要使工件W移動之大型的移動機構，可謀求構成的簡單化，並且不會受到其振動等的影響，所以可謀求提升測量精度。
再者，能夠以更少的攝像次數，取得測量所需的所有干涉條紋圖像，可謀求提升測量效率。
此外，本實施形態中，首先，構成為最初並非針對工件W的測量區域全體，而是僅針對預設於測量區域內之一部分的特定區域V，取得z方向複數位置的強度圖像資料，並從其對焦狀況特定工件W的z方向位置之後，再以此位置為基準，針對測量區域全體的各座標位置，取得z方向複數位置的強度圖像資料來進行測量。
藉此，減輕在進行測量區域的三維測量上關於用以取得所需資料的處理之負荷，並且可縮短該處理所需的時間。結果，可謀求提升測量精度，並可謀求提升測量效率。
又，本實施形態中，令波長λ1的第1光從偏光分光器20的第1面20a射入，並且令波長λ2的第2光從偏光分光器20的第2面20b射入，藉此，第1光的參考光及測量光、與第2光的參考光及測量光係分別被分割成相異的偏光成分(P偏光或S偏光)，故射入偏光分 光器20的第1光和第2光係在不會相互干涉的情況下分別從偏光分光器20射出。亦即，不需要使用預定的分離手段將從偏光分光器20射出的光分離為第1光和第2光。
結果，可使用波長接近的2種光作為第1光及第2光，可更加擴大三維測量的測量範圍。此外，由於可同時進行第1光之輸出光的攝像、和第2光之輸出光的攝像，故可縮短總體的攝像時間，可謀求提升測量效率。
此外，不限定於上述實施形態的記載內容，例如，也能以如下的方式實施。當然，也可為以下未例示之其他的應用例、變形例。
(a)作為被測量物的工件W並不限定於上述實施形態所例示的晶圓基板100。例如，亦可將印刷有焊膏的印刷基板等設為工件W(被測量物)。
又，在設有依據預設的良否的判定基準，來檢查作為測量對象之凸塊和焊膏的良否之檢查手段之凸塊檢查裝置和焊料印刷檢查裝置中，亦可構成為具備有三維測量裝置1。
(b)在上述實施形態中，作為從干涉條紋圖像進行重建的方法(得到複變振幅資料的方法)，係採用使用複數張圖像資料之相移法，惟不限於此，亦可採用其他的方法。例如，亦可採用使用1張圖像資料所進行的傅立葉轉換法。
又，關於重建，並不限定於使用複變振幅資料進行重建之方法，亦可採用其他的重建方法。
再者，關於光傳輸計算，不限定於上述實施形態中所例示的卷積法(convolution method)，亦可採用例如角譜法(angular spectrum method)等其他方法。
(c)干涉光學系統(預定的光學系統)的構成並不限定於上述實施形態。例如，在上述實施形態中，作為干涉光學系統，係採用邁克遜干涉儀的光學構成，但不限定於此，例如只要是馬赫-任德(Mach-Zehnder)干涉儀或菲佐干涉儀(Fizeau interferometer)的光學構成等將入射光分割成參考光與測量光以進行工件W的測量之構成即可，亦可採用其他的光學構成。
(d)在上述實施形態中，係構成為利用波長不同的2種光來進行工件W的測量，但不限定於此，亦可構成為僅利用1種光來進行工件W的測量。
又，在利用波長不同的2種光之情況，不限定於上述實施形態的構成，而是與習知的三維測量裝置同樣，亦可構成為使第1波長光和第2波長光在合成的狀態下朝干涉光學系統射入，將從干涉光學系統射出的干涉光藉由預定的光學分離手段(二向分光鏡(dichroic mirror)等)進行波長分離，而獲得第1波長光的干涉光與第2波長光的干涉光，根據對各波長光的干涉光個別進行攝像而得的干涉條紋圖像，進行工件W的測量。
又，亦可構成為使從兩個光源射出之波長不同的2種光在重疊的狀態下射入干涉光學系統，且將由此射出的光藉由光學分離手段進行波長分離，將個別拍攝上述各波長的光之干涉光的構成組合於上述實施形態，利用波長不同的3種類以上的光來進行工件W的測量。
(e)投光系統2A、2B的構成並不限定於上述實施形態。例如在上述實施形態中，係例示從第1投光系統2A照射波長λ1=1500nm的光，並從第2投光系統2B照射波長λ2=1503nm的光之構成，但各光的波長並不限定於此。惟，為了擴大測量範圍，較佳為更加縮小兩道光的波長差。
(f)在上述實施形態中，關於第1光及第2光，係構成為取得相位逐一相差90°的4種干涉條紋圖像，惟相移次數及相移量並不限定於此等。例如，亦可構成為取得相位逐一相差120°(或90°)的3種干涉條紋圖像來進行工件W的測量。
(g)上述實施形態中，作為相移手段，係採用以可變更透射軸方向的方式構成的偏光板32A、32B，但相移手段的構成並不限定於此。
例如，亦可採用藉由利用壓電元件(piezo element)等使參考面23沿著光軸移動，而使光路長物理性地變化之構成。
然而，在此構成和上述實施形態中，取得測量所需的全部干涉條紋圖像需要一定時間，所以不只 測量時間變長，還會受到其空氣的晃動或振動等的影響，故有測量精度降低之虞。
對此，亦可構成為例如在第1攝像系統4A中，具備將透射1/4波長板31A之第1光的合成光(參考光成分及測量光成分)分割成四道光的分光手段(稜鏡等)，並且，作為相移手段，係取代第1偏光板32A而具備對從前述分光手段射出的四道光分別賦予不同的相位差之過濾手段，將透射該過濾手段的四道光藉由第1攝像機33A(或複數個攝像機)進行同時拍攝。當然，關於第2攝像系統4B，亦可作成同樣的構成。
若設成此構成，可同時取得測量所需的全部干涉條紋圖像。亦即，可同時取得2種光之共計8種干涉條紋圖像。結果，可謀求提升測量精度，並可大幅縮短總體的拍攝時間，可謀求測量效率之飛躍性的提升。
(h)上述實施形態中，在決定z方向之工件W的位置(特定區域V的最佳對焦位置)的過程中，係構成為以高度測量的測量範圍間隔取得複變振幅資料等，但不限定於此，亦可構成為例如以對焦範圍間隔取得複變振幅資料等。
(i)上述實施形態中，係構成為依據在步驟S6中獲得之測量區域全體的複變振幅資料，在步驟S10中進行三維測量。此外，亦可構成為依據在步驟S6中獲得的測量區域全體的複變振幅資料，取得測量區域全體的強度圖像，進行二維測量。
在取得測量區域全體的強度圖像之情況下，係以例如針對測量區域中的第1區域，使用光軸方向之第1位置的資料，針對第2區域，使用光軸方向之第2位置的資料之方式，因應測量區域的各座標位置之光軸方向的對焦位置之不同，而讓所使用的資料不同，藉此即使是在被測量物翹曲或成為傾斜的狀態等在測量區域產生有高低差的情況，也能取得測量區域全體有對焦的強度圖像。
在進行二維測量的情況，依據其測量結果，例如將作為測量對象之凸塊101(參照圖10)的位置偏移△x、△y、或外徑D、面積S等，與預設的基準值作比較判定，藉由此比較結果是否在容許範圍內，可進行判定凸塊101的良否之二維檢查。
又，在步驟S10中進行二維測量及三維測量兩者的情況下，根據二維測量(二維檢查)的結果，特定作為測量對象的凸塊101存在的場所之後再進行三維檢查，或對藉三維測量所得到的三維資料映射強度圖像等，可進行組合有複數種測量的綜合性檢查。
(j)上述實施形態中，雖使用具備透鏡的攝像機，但不一定需要透鏡，即便使用沒有透鏡的攝像機，若根據上述實施形態，也可藉由計算求取對焦的圖像。
(k)上述實施形態中，係構成為將預設於工件W的測量區域內之一部分的特定區域V的最佳對焦位置、即工件W的z方向位置特定後，以此位置作為基準取得測量區域全體之z方向複數位置的複變振幅資料及強度圖像資料來進行測量。
不限於此，亦可構成為省略將特定區域V的最佳對焦位置特定之工程，以三維測量裝置1的裝置原點為基準，直接取得工件W的測量區域全體之各座標位置的z方向複數位置的複變振幅資料及強度圖像資料來進行測量。
(l)在上述實施形態中，亦可構成為按測量範圍1周期份的間隔，取得z方向複數位置的強度圖像資料來判斷對焦狀況。取而代之，亦可構成為按測量範圍n周期份(n為2以上的自然數)間隔，取得z方向複數位置的強度圖像資料來判斷對焦狀況。
例如，如圖12所示之具體例所示，亦可構成為按測量範圍2周期份間隔，取得z方向複數位置的強度圖像資料來判斷對焦狀況。
圖12所示的「事例1」中，針對預定座標位置，在高度位置H3、H1、H-1、H-3重建之強度圖像資料(重建圖像[1]~[4])中，在高度位置H3重建之強度圖像資料(重建圖像[1])的亮度值為「135」，成為最大。藉此，關於該座標位置，可特定高度位置H3作為最佳對焦位置。
同樣地，在圖12所示的「事例2」中，針對預定座標位置，在高度位置H3、H1、H-1、H-3重建的強度圖像資料(重建圖像[1]~[4])中，在高度位置H1重建之強度圖像資料(重建圖像[2])的亮度值為「128」，成為最大。藉此，關於該座標位置，可特定高度位置H3作為最佳對焦位置。
此外，此處，構成為依據在高度位置H3、H1、H-1、H-3中重建之強度圖像資料(重建圖像[1]~[4])，求取關於高度位置H2、H0、H-2的內插資料，將其包含在內，特定最佳對焦位置。
(m)上述實施形態中，構成為針對測量區域的各座標位置取得z方向複數位置的強度圖像資料，判斷其對焦狀況來進行測量。不限定於此，亦可構成為針對測量區域的各座標位置，於z方向預定位置1處取得強度圖像資料，判斷其對焦狀況(對焦判定手段)，在處於滿足預定條件的預定對焦狀態時(例如具有預定的閾值以上的亮度之情況等)，依據從該z方向預定位置的複變振幅資料求取的光的相位資訊、及與該z方向預定位置對應的次數，執行關於該座標位置的三維測量。

Claims (19)

  1. 一種三維測量裝置，其係具備：預定的光學系統，將射入之預定的光分割成兩道光，可將其中一道光作為測量光照射至被測量物且可將另一道光作為參考光照射至參考面，並且可將該等光再度合成並射出；照射手段，可將射入前述預定的光學系統之預定的光射出；攝像手段，可拍攝從前述預定的光學系統射出的輸出光；及圖像處理手段，可根據藉由前述攝像手段拍攝所獲得的干涉條紋圖像，執行關於前述被測量物之預定測量區域的三維測量；該三維測量裝置的特徵為：前述圖像處理手段具備有：圖像資料取得手段，根據藉由前述攝像手段拍攝所獲得的前述測量區域之干涉條紋圖像，藉由重建，可取得前述測量區域的各座標位置之光軸方向預定位置的強度圖像資料；相位資訊取得手段，根據藉由前述攝像手段拍攝所獲得的前述測量區域之干涉條紋圖像，藉由重建，可取得前述測量區域的各座標位置之光軸方向預定位置的光的相位資訊；對焦判定手段，根據藉由前述圖像資料取得手段所取得之前述測量區域的預定座標位置之光軸方向預 定位置的強度圖像資料，判定該強度圖像資料是否在滿足預定條件的對焦狀態；次數特定手段，當根據前述對焦判定手段的判定結果，判定為前述預定座標位置之光軸方向預定位置的強度圖像資料是在前述對焦狀態時，將在光軸方向以預定的測量範圍間隔所決定的次數中與前述光軸方向預定位置對應的次數，特定作為前述預定座標位置的次數；及三維測量手段，可根據藉由前述相位資訊取得手段所取得之前述預定座標位置的相位資訊、和藉由前述次數特定手段所特定之前述預定座標位置的次數，執行前述預定座標位置的三維測量。
  2. 一種三維測量裝置，其係具備：預定的光學系統，將射入之預定的光分割成兩道光，可將其中一道光作為測量光照射至被測量物且可將另一道光作為參考光照射至參考面，並且可將該等光再度合成並射出；照射手段，可將射入前述預定的光學系統之預定的光射出；攝像手段，可拍攝從前述預定的光學系統射出的輸出光；及圖像處理手段，可根據藉由前述攝像手段拍攝所獲得的干涉條紋圖像，執行關於前述被測量物之預定測量區域的三維測量； 該三維測量裝置的特徵為：前述圖像處理手段具備有：圖像資料取得手段，根據藉由前述攝像手段拍攝所獲得之前述測量區域的干涉條紋圖像，藉由重建，可將前述測量區域的各座標位置之光軸方向預定位置的強度圖像資料，在至少光軸方向預定範圍，以預定的測量範圍n周期份(n為1以上的自然數)間隔取得複數種；對焦位置決定手段，根據藉由前述圖像資料取得手段所取得之關於前述測量區域的預定座標位置之前述複數種強度圖像資料，決定該預定座標位置之預定的光軸方向對焦位置；次數特定手段，將在光軸方向以前述測量範圍間隔所定的次數之中與藉由前述對焦位置決定手段決定之前述預定座標位置的前述光軸方向對焦位置對應之次數，特定作為該預定座標位置的次數；相位資訊取得手段，根據藉由前述攝像手段拍攝所獲得的前述測量區域之干涉條紋圖像，藉由重建，可取得前述測量區域的各座標位置之光軸方向預定位置之光的相位資訊；及三維測量手段，根據藉由前述相位資訊取得手段所取得之前述預定座標位置的相位資訊、與藉由前述次數特定手段所特定之前述預定座標位置的次數，可執行前述預定座標位置的三維測量。
  3. 一種三維測量裝置，其係具備：預定的光學系統，將射入之預定的光分割成兩道光，可將其中一道光作為測量光照射至被測量物且可將另一道光作為參考光照射至參考面，並且可將該等光再度合成並射出；照射手段，可將射入前述預定的光學系統之預定的光射出；攝像手段，可拍攝從前述預定的光學系統射出的輸出光；及圖像處理手段，可根據藉由前述攝像手段拍攝所獲得的干涉條紋圖像，執行前述被測量物之預定測量區域的三維測量，該三維測量裝置的特徵為：前述圖像處理手段具備有：第1圖像資料取得手段，根據藉由前述攝像手段拍攝所獲得的干涉條紋圖像，藉由重建，可將預設於前述測量區域內之一部分的特定區域中之光軸方向預定位置的強度圖像資料，在至少光軸方向第1範圍，以預定的測量範圍n周期份(n為1以上的自然數)間隔取得複數種；第1對焦位置決定手段，根據藉由前述第1圖像資料取得手段所取得之前述特定區域的前述複數種強度圖像資料，決定該特定區域之預定的光軸方向對焦位置； 第2圖像資料取得手段，根據藉由前述攝像手段拍攝所獲得的前述測量區域的干涉條紋圖像，藉由重建，可將前述測量區域的各座標位置之光軸方向預定位置的強度圖像資料，在以前述特定區域的光軸方向對焦位置為基準而設定的至少光軸方向第2範圍，以預定的測量範圍n周期份(n為1以上的自然數)間隔取得複數種；第2對焦位置決定手段，根據藉由前述第2圖像資料取得手段所取得之前述測量區域的預定座標位置之前述複數種強度圖像資料，決定該預定座標位置之預定的光軸方向對焦位置；次數特定手段，將在光軸方向以前述測量範圍間隔所定的次數之中與藉由前述第2對焦位置決定手段所決定的前述預定座標位置的前述光軸方向對焦位置對應的次數，特定作為該預定座標位置的次數；相位資訊取得手段，根據藉由前述攝像手段拍攝所獲得之前述測量區域的干涉條紋圖像，藉由重建，可取得前述測量區域的各座標位置之光軸方向預定位置之光的相位資訊；及三維測量手段，根據藉由前述相位資訊取得手段所取得之前述預定座標位置的相位資訊、與藉由前述次數特定手段所特定之前述預定座標位置的次數，可執行前述預定座標位置的三維測量。
  4. 如請求項1之三維測量裝置，其中 前述重建係根據前述干涉條紋圖像，取得光軸方向預定位置的複變振幅資料來進行。
  5. 如請求項2之三維測量裝置，其中前述重建係根據前述干涉條紋圖像，取得光軸方向預定位置的複變振幅資料來進行。
  6. 如請求項3之三維測量裝置，其中前述重建係根據前述干涉條紋圖像，取得光軸方向預定位置的複變振幅資料來進行。
  7. 如請求項1之三維測量裝置，其中具備對前述參考光與前述測量光之間賦予相對的相位差之相移手段，前述圖像處理手段係構成為可根據利用前述攝像手段拍攝藉由前述相移手段相移成複數種的前述輸出光所獲得的複數種干涉條紋圖像，執行關於前述被測量物之預定測量區域的測量。
  8. 如請求項2之三維測量裝置，其中具備對前述參考光與前述測量光之間賦予相對的相位差之相移手段，前述圖像處理手段係構成為可根據利用前述攝像手段拍攝藉由前述相移手段相移成複數種的前述輸出光所獲得的複數種干涉條紋圖像，執行關於前述被測量物之預定測量區域的測量。
  9. 如請求項3之三維測量裝置，其中具備對前述參考光與前述測量光之間賦予相對的相位差之相移手段， 前述圖像處理手段係構成為可根據利用前述攝像手段拍攝藉由前述相移手段相移成複數種的前述輸出光所獲得的複數種干涉條紋圖像，執行關於前述被測量物之預定測量區域的測量。
  10. 如請求項4之三維測量裝置，其中具備對前述參考光與前述測量光之間賦予相對的相位差之相移手段，前述圖像處理手段係構成為可根據利用前述攝像手段拍攝藉由前述相移手段相移成複數種的前述輸出光所獲得的複數種干涉條紋圖像，執行關於前述被測量物之預定測量區域的測量。
  11. 如請求項5之三維測量裝置，其中具備對前述參考光與前述測量光之間賦予相對的相位差之相移手段，前述圖像處理手段係構成為可根據利用前述攝像手段拍攝藉由前述相移手段相移成複數種的前述輸出光所獲得的複數種干涉條紋圖像，執行關於前述被測量物之預定測量區域的測量。
  12. 如請求項6之三維測量裝置，其中具備對前述參考光與前述測量光之間賦予相對的相位差之相移手段，前述圖像處理手段係構成為可根據利用前述攝像手段拍攝藉由前述相移手段相移成複數種的前述輸出光所獲得的複數種干涉條紋圖像，執行關於前述被測量物之預定測量區域的測量。
  13. 如請求項1之三維測量裝置，其中前述照射手段具備：第1照射手段，可射出包含第1波長的偏光之第1光，該第1光會被射入前述預定的光學系統；及第2照射手段，可射出包含第2波長的偏光之第2光，該第2光會被射入前述預定的光學系統；前述攝像手段具備：第1攝像手段，藉由對前述預定的光學系統射入前述第1光，可拍攝從前述預定的光學系統射出之前述第1光的輸出光；及第2攝像手段，藉由對前述預定的光學系統射入前述第2光，可拍攝從前述預定的光學系統射出之前述第2光的輸出光。
  14. 如請求項2之三維測量裝置，其中前述照射手段具備：第1照射手段，可射出包含第1波長的偏光之第1光，該第1光會被射入前述預定的光學系統；及第2照射手段，可射出包含第2波長的偏光之第2光，該第2光會被射入前述預定的光學系統；前述攝像手段具備：第1攝像手段，藉由對前述預定的光學系統射入前述第1光，可拍攝從前述預定的光學系統射出之前述第1光的輸出光；及第2攝像手段，藉由對前述預定的光學系統射入前述第2光，可拍攝從前述預定的光學系統射出之前述第2光的輸出光。
  15. 如請求項3之三維測量裝置，其中前述照射手段具備：第1照射手段，可射出包含第1波長的偏光之第1光，該第1光會被射入前述預定的光學系統；及第2照射手段，可射出包含第2波長的偏光之第2光，該第2光會被射入前述預定的光學系統；前述攝像手段具備：第1攝像手段，藉由對前述預定的光學系統射入前述第1光，可拍攝從前述預定的光學系統射出之前述第1光的輸出光；及第2攝像手段，藉由對前述預定的光學系統射入前述第2光，可拍攝從前述預定的光學系統射出之前述第2光的輸出光。
  16. 如請求項4之三維測量裝置，其中前述照射手段具備：第1照射手段，可射出包含第1波長的偏光之第1光，該第1光會被射入前述預定的光學系統；及第2照射手段，可射出包含第2波長的偏光之第2光，該第2光會被射入前述預定的光學系統；前述攝像手段具備：第1攝像手段，藉由對前述預定的光學系統射入前述第1光，可拍攝從前述預定的光學系統射出之前述第1光的輸出光；及第2攝像手段，藉由對前述預定的光學系統射入前述第2光，可拍攝從前述預定的光學系統射出之前述第2光的輸出光。
  17. 如請求項5之三維測量裝置，其中前述照射手段具備：第1照射手段，可射出包含第1波長的偏光之第1光，該第1光會被射入前述預定的光學系統；及第2照射手段，可射出包含第2波長的偏光之第2光，該第2光會被射入前述預定的光學系統；前述攝像手段具備：第1攝像手段，藉由對前述預定的光學系統射入前述第1光，可拍攝從前述預定的光學系統射出之前述第1光的輸出光；及第2攝像手段，藉由對前述預定的光學系統射入前述第2光，可拍攝從前述預定的光學系統射出之前述第2光的輸出光。
  18. 如請求項6之三維測量裝置，其中前述照射手段具備：第1照射手段，可射出包含第1波長的偏光之第1光，該第1光會被射入前述預定的光學系統；及第2照射手段，可射出包含第2波長的偏光之第2光，該第2光會被射入前述預定的光學系統；前述攝像手段具備：第1攝像手段，藉由對前述預定的光學系統射入前述第1光，可拍攝從前述預定的光學系統射出之前述第1光的輸出光；及第2攝像手段，藉由對前述預定的光學系統射入前述第2光，可拍攝從前述預定的光學系統射出之前述第2光的輸出光。
  19. 如請求項1至18中任一項之三維測量裝置，其中前述被測量物係形成有凸塊的晶圓基板。
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