TWI427265B - 測量裝置 - Google Patents

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Description

測量裝置
本發明涉及一種被測量物的測量裝置，尤其涉及利用線狀光對被測量物進行測量的測量裝置。
已知的是，例如，在晶片上，為了各個電子部件中的佈線，設置有由焊料等形成的球狀端子(以下稱為突起)。在這種晶片上，作為對各個電子部件的檢查中的一種，在切割前的晶片的狀態下對各個突起的高度尺寸進行測量。在這種對突起的高度尺寸的測量中，已知利用了如下的測量裝置，即，將線狀的鐳射等(以下稱為線狀光)照射到作為被測量物的晶片上，用攝像元件對由該線狀光照射的部分進行攝像，然後根據來自該處的攝像資料而測量晶片各處的高度尺寸、即各個突起等的高度尺寸(例如，參見日本特開2000-266523號公報)。在這種測量裝置中，在攝像元件與被測量物之間設置有成像光學系統，前述成像光學系統被設定為使前述攝像元件可以對線狀光照射的部分進行攝像。
但是，從被測量物(上述例子中為晶片)的製造效率的觀點來看，這種對被測量物的測量要求盡可能地使測量所需的時間縮短並確保規定的精度。因此，從要求盡可能地使測量所需的時間縮短並確保規定的精度的觀點來看，上述成像光學系統決定了關於被測量物的測量對象(上述例子中為各個突起)的光學設定。
然而，利用上述測量裝置僅能夠得到與成像光學系統中關於被測量物的測量對象的光學設定相對應的測量數據。
本發明正是鑒於上述情況而提出的，其目的在於提供一種能夠不增加測量所需的時間而得到關於被測量物的測量對象的光學設定的不同的多個測量數據。
本發明的一個實施例的測量裝置具有：出射光學系統，前述出射光學系統將線狀光照射到被測量物上；攝像元件，前述攝像元件獲得從前述被測量物反射的線狀反射光，前述測量裝置根據前述攝像元件獲得的前述線狀反射光在前述被測量物上的幾何學位置關係來測量前述被測量物的表面形狀，前述測量裝置具備：多個成像光學系統，前述多個成像光學系統被設置在前述被測量物與前述攝像元件之間，使前述線狀反射光成像於前述攝像元件的受光面上以獲得前述線狀光在前述被測量物上的形狀；光束分束機構，前述光束分束機構被設置在前述被測量物與前述多個成像光學系統的每個之間，將前述線狀反射光分束並將分束的線狀反射光導向前述多個成像光學系統的每個。前述多個成像光學系統的每個中關於被測量物的測量對象的光學設定彼此不同，前述攝像元件在受光面上設定有多個片段(segment)，各個前述片段被劃分為多個區域，各個前述片段中的至少一個或更多的區域用作受光區域，前述多個成像光學系統的每個使由前述光束分束機構分束的前述線狀反射光成像於前述攝像元件的前述受光面上的彼此 不同的前述片段的前述受光區域上。
下面，參見圖面對本發明的測量裝置的發明實施方式進行說明。
首先，對本發明的測量裝置的概念進行說明。圖1是本發明的測量裝置10的結構的框圖。圖2是測量裝置10中光學系統11關於被測量物(晶片16)的關係的示意圖。圖3是說明被測量物(晶片16)在測量裝置10的載台12上的滑動狀態的示意圖。圖4是為了說明利用測量裝置10進行的測量而表示的被測量物(晶片16)上的測量對象與線狀光L之間的關係的示意圖。圖5是將由圖4得到的測量結果作為視覺化圖形而顯示在顯示部14上的狀態的示意圖，其中，(a)對應於圖4的第一線狀反射光L1，(b)對應於圖4的第二線狀反射光L2，(c)對應於圖4的線狀光L3，(d)對應於圖4的線狀光L4，而(e)對應於圖4的線狀光L5。圖6是攝像元件17的結構的說明圖。此外，在各圖以及以下的說明中，以載台12的載置面為X-Y平面，以與之正交的方向為Z方向，而以載置於載台12上的被測量物(晶片16)的滑動方向為Y方向。另外，在攝像元件17的受光面18上觀察，以與載台12的X和Z方向相對應的各個方向為X'和Z'方向，以與X'-Z'平面正交的方向為Y'方向。
本發明的測量裝置10採用利用單一的線狀光照射的光杠杆法的測量方法，作為基本概念，該裝置以不增加測量所需時間而同時得到多個測量信息(測量資料)為目的，利用 受光光學系統的攝像元件獲得來自由出射光學系統的線狀光照射的被測量物的線狀反射光，根據所獲得的線狀反射光的在被測量物上的幾何學位置關係來測量被測量物的表面形狀，在該裝置受光光學系統中，採用在受光面上設置有多個片段的攝像元件，並以獲得線狀光在被測量物上的形狀的方式，對線狀反射光進行分束並使其成像於攝像元件受光面上的彼此不同的片段上。更為具體地，測量裝置10同時得到關於被測量物的測量對象的光學設定的多個不同的測量信息(測量數據)而能夠不增加測量所需的時間。如圖1所示，前述測量裝置10具備光學系統11、載台12、記憶體13、顯示部14和控制部15。
如圖2所示，光學系統11利用出射光學系統35將在X方向延伸的線狀光L(參見圖3)照射到後述的載置於載台12上的被測量物(後述的晶片16)上，並利用受光光學系統36將線狀反射光R1成像於攝像元件17的受光面18上的規定區域(後述的受光區域)上以獲得線狀光L在被測量物上的形狀，前述線狀反射光R1是來自表面被線狀光L所照射的被測量物的反射光。前述光學系統11根據與被測量物上的線狀光L的幾何學位置關係，使攝像元件17獲得線狀光L在被測量物的表面上的形狀、即能夠測量沿著線狀光L的被測量物(的位置座標)的資訊。該光學系統11的結構將在後面詳細敍述。
如圖3所示，載台12為了使來自出射光學系統35(參見圖2)的線狀光L在被測量物上的照射位置發生改變而使所載 置的被測量物向Y方向滑動。在本例中，作為被測量物的晶片16被載置於載台12上。這是因為，為了在晶片16上製成的各個電子部件中的佈線，在晶片16上設置有由焊料等形成的球狀端子(以下稱為突起19(參見圖4))；而為了各個電子部件的品質管理，要求對各個突起19的高度尺寸進行管理。因此，在本例中，測量對象為設置在晶片16上的各個突起19(的高度尺寸)。
在載台12上，通過使晶片16向Y方向移動(參見箭頭A1)，而使線狀光L在晶片16(的表面)上的照射位置向與移動方向A1相反的一側移動(參見箭頭A2)。因此，通過將晶片16載置於載台12上，可以在該晶片16上對以線狀光L的寬度尺寸向Y方向延伸的區域進行照射，並相應地利用受光光學系統36獲得合適的線狀反射光R1，據此，能夠對使線狀光L上的前述獲得範圍向Y方向延伸而成的區域(參見單點劃線)進行測量(掃描)。
因此，在測量裝置10中，通過使受光光學系統36在線狀光L(X方向)上線狀反射光R1的獲得範圍與載置於載台12上的晶片16的位置之間的關係在X方向上相對地變化並反複執行上述測量動作(掃描)，就能夠對晶片16的整個區域進行測量。在控制部15的控制下，前述載台12根據晶片16在Y方向上的測量位置的間隔和攝像元件17的處理速度來設定移動速度，並使晶片16以前述移動速度滑動。
在控制部15的控制下，記憶體13適當地存儲並適當地讀出基於由攝像元件17所輸出的電信號(各個畫素資料)的測 量數據。在控制部15的控制下，顯示部14將存儲於記憶體13中的測量資料作為數值或視覺化的圖形(參見圖5)進行顯示。
控制部15根據晶片16(被測量物)在Y方向上的測量位置的間隔和攝像元件17的處理速度來設定晶片16的滑動速度，並將該速度下的驅動信號向載台12輸出，並且將用於輸出與前述滑動同步的電信號(各個畫素資料)的信號向攝像元件17輸出。另外，控制部15將由攝像元件17輸出的電信號(各個畫素資料)根據與被測量物上的線狀光L的幾何學位置關係而變換為被測量物表面上的線狀光L的形狀、即作為被測量物線上狀光L上的位置座標的測量數據。此外，控制部15適當地讀出儲存在儲存器13中的測量資料，並作為數值或視覺化的圖形(參見圖5)顯示在顯示部14上。
控制部15使晶片16在載台12上以設定的移動速度滑動並基於經由光學系統11而由攝像元件17輸出的電信號(各個畫素資料)來產生測量數據，據此，能夠進行晶片16的三維測量。下面對測量資料的視覺化圖形的一個示例進行說明。
首先，如圖4所示，如果在作為被測量物的晶片16上設置有兩個突起19(以下稱為突起19a、19b)，則通過使晶片16在載台12上向Y方向滑動，使由線狀光L照射的部分從附圖標記L1向附圖標記L5相對地移動。於是，對於線狀光L1，如圖5(a)所示，經由光學系統11的受光光學系統36而獲得的測量資料成為平坦的線20、即成為與X'方向的位置 無關且在Z'方向沒有位移的線；對於線狀光L2，如圖5(b)所示，前述測量資料成為具有與突起19a的腰部形狀相對應的小的隆起部分20a和與突起19b的腰部形狀相對應的隆起部分20b的線20；對於線狀光L3，如圖5(c)所示，前述測量資料成為具有與突起19a的頂點形狀相對應的隆起部分20c和與突起19b的頂點形狀相對應的大的隆起部分20d的線20；對於線狀光L4，如圖5(d)所示，前述測量資料成為具有與突起19a的腰部形狀相對應的小的隆起部分20e和與突起19b的腰部形狀相對應的隆起部分20f的線20；而對於線狀光L5，如圖5(e)所示，成為平坦的線20。這樣，通過使被測量物(晶片16)在載台12上以設定的移動速度滑動並且基於經由光學系統11並由攝像元件17輸出的電信號(各個畫素資料)來產生測量資料，能夠進行晶片16的三維測量並作為視覺化圖形顯示在顯示部14上。另外，前述視覺化圖形中的各個點(X'、Z'坐標)的數值資料與載台12上的被測量物(晶片16)的滑動位置(Y方向)的數值資料組合後的資料成為作為數值的測量數據。在這裏，在載台12上的被測量物(晶片16)上的Z方向的高度尺寸可以使用在攝像元件17的受光面18上的Z'方向的座標位置(高度尺寸)並用下式(1)表示。另外，在式(1)中，設突起19b的高度尺寸為△h(參見圖4)，設受光面18上的突起19b的頂點的座標為Zd'(參見圖5(c))，設受光面18上的被測量物的平坦位置的座標為Z0'(參見圖5(c))，設來自出射光學系統35的線狀光L的關於載台12上的被測量物(晶片16)的入射角為θ(參見圖 2)，並且設成像光學系統(33、34)在Z方向(Z'方向)上的倍率為等倍率。
△h=2(Zd'-Z0')sinθ‥‥‥(1)
這樣，根據在受光面18上的座標位置就可以求出載台12上的被測量物(晶片16)在Z方向的高度尺寸。
下面，對光學系統11的結構進行說明。如圖2所示，光學系統11具有光源30、準直透鏡31、光束分束機構32、第一成像光學系統33、第二成像光學系統34和攝像元件17。
光源30出射用於線狀光L的光束，例如可以由鐳射二極體等構成。準直透鏡31將從光源30出射的光束變換為以具有規定的寬度(X方向)尺寸的線狀照射到晶片16(被測量物)上的線狀光L(參見圖3等)，並且例如可以利用柱面透鏡等構成。因此，在光學系統11中，光源30和準直透鏡31構成出射光學系統35。
光束分束機構32將來自晶片16(被測量物)的反射光、即線狀反射光R1分割為兩束(一束為R11，另一束為R12)，並且例如可以利用半反射鏡或波長分離反射鏡構成。這裏所謂的線狀反射光R1是指具有線狀光L在晶片16(被測量物)上的形狀(參見圖4)資訊的反射光。
第一成像光學系統33和第二成像光學系統34分別與被光束分束機構32分割的第一線狀反射光R11、R12中的一方對應，並且如圖3所示，以能夠對晶片16表面上的線狀光L的形狀、即沿著線狀光L的被測量物(的位置座標)進行測量的方式，使來自照射到被測量物表面的線狀光L的反射光 即線狀反射光R1成像於攝像元件17的受光面18上。前述第一成像光學系統33和第二成像光學系統34可以根據載置於載台12上的晶片16(照射於其上的線狀光L)與攝像元件17的受光面18之間的幾何學位置關係，使用各種透鏡適當地構成。因此，在光學系統11中，光束分束機構32、第一成像光學系統33、第二成像光學系統34和攝像元件17構成受光光學系統36。
如後面前述，利用前述第一成像光學系統33和第二成像光學系統34，使第一線狀反射光R11、R12成像於設置在攝像元件17的受光面18上的彼此不同的各個片段Sn(n=1-4)的第一區域(S11 -S41 )(參見圖6)上。另外，在前述第一成像光學系統33和第二成像光學系統34中，從攝像元件17的受光面18(成為受光區域的各第一區域(S11 -S41 ))觀察的、關於被測量物的測量對象(在上述例子中為各突起19)的光學設定彼此不同。前述光學設定是指被測量物的測量對象的可測量範圍(倍率)和/或關於被測量物的解析度。這裏所謂的測量對象的可測量範圍(倍率)是指表示從載置於載台12上被測量物(晶片16)的Z方向上觀察的大小尺寸的可測量的範圍，可以用載台12上的Z方向的大小尺寸對攝像元件17的受光面18(後述的各個片段Sn(n=1-4)的第一區域(S11 -S41 ))中的Z'方向的大小尺寸(在Z'方向上觀察的畫素數)來表示。此外，被測量物(的測量對象)的解析度是指，表示在載置於載台12上的被測量物(晶片16)上的線上狀光L的延伸方向(X方向)上的測量範圍，可以用載台12上的X方向 的大小尺寸對攝像元件17的受光面18(各個片段Sn(n=1-4)的第一區域(S11 -S41 ))的X'方向的大小尺寸(在X'方向上觀察的畫素數)來表示。
攝像單元17是將成像於受光面18上的被攝物的像變換為電信號(各個畫素資料)並輸出的固體攝像元件，例如可以使用CMOS圖像感測器。前述攝像元件17的受光面18的整體被分割成被稱為畫素(PIXEL)的格子狀的區域，並將由數位資料即畫素資料的集合構成的獲得資料作為電信號輸出。以在載台12上觀察時的X方向與受光面18上的寬度方向(以下稱為X'方向)相對應且Z方向與受光面18上的高度方向(以下稱為Z'方向)相對應的方式對攝像元件17在光學系統11中的位置關係進行設定。因此，在攝像元件17的受光面18(在此獲得的獲得資料)上，經由第一成像光學系統33或第二成像光學系統34的線狀反射光R1成為基本上沿著X'方向延伸的線狀，並將被測量物(晶片16)上的高度尺寸(Z方向)表現為成像位置向Z'方向的位移。在這裏，在本發明的測量裝置10中，為了能夠高速地進行畫素資料的處理，使用具有以下功能的CMOS圖像感測器(攝像元件)作為攝像元件17。此外，也可以使用其他的感測器，只要是具有以下前述的功能的感測器(攝像元件)即可。
如圖6所示，在攝像元件17中，為了能夠高速地進行畫素資料處理，在受光面18上設置有多個片段(參見附圖標記S1-S4)，並設置有與各個片段相對應的多個暫存器(參見附圖標記R1-R4)，且各片段被劃分為多個區域。下面，為 了便於理解，假設在攝像元件17中設置有四個片段(以下稱為第一片段S1-第四片段S4)，並設置有四個暫存器(以下稱為第一暫存器R1-第四暫存器R4)。另外，假設各個片段Sn(n=1-4)被劃分為三個區域(分別為第一、第二、第三區域)。假設各個片段Sn(n=1-4)的三個區域的容量與各個暫存器Rm(m=1-4)的容量相等。各個暫存器Rm(m=1-4)分別具有獨自的輸出路徑，在攝像元件17中，可以從各個暫存器Rm(m=1-4)同時地輸出信號。
在攝像元件17中，在受光面18的各個片段Sn(n=1-4)上的成像於受光面18上的被攝物的像之中，首先將第一區域(S11 -S41 )的被攝物的像變換為電信號(各個畫素資料)並一起向與該電信號(各個畫素資料)相對應的各個暫存器Rm(m=1-4)移動(移位，shift)，並從各個暫存器Rm(m=1-4)輸出電信號(各個畫素資料)；其次，將第二區域(S12 -S42 )的被攝物的像變換為電信號(各個畫素資料)並一起向與該電信號(各個畫素資料)相對應的各個暫存器Rm(m=1-4)移動(移位，shift)，並從各個暫存器Rm(m=1-4)輸出電信號(各個畫素資料)；最後，將第三區域(S13 -S43 )的被攝物的像變換為電信號(各個畫素資料)並一起向與該電信號(各個畫素資料)相對應的各個暫存器Rm(m=1-4)移動(移位，shift)，並從各個暫存器Rm(m=1-4)輸出電信號(各個畫素資料)。因而，在攝像元件17中，能夠協調並得到兩種效果，即，使電路結構簡化和高速地進行將成像於受光面18上的被攝物的像作為電信號(各個畫素資料)輸出的處理(以 下稱為獲得資料的處理)。
另外，在攝像元件17中，在控制部15的控制下，通過將來自各個片段Sn(n=1-4)的第一區域(S11 -S41 )的電信號(各個畫素資料)經由相應的各個暫存器Rm(m=1-4)進行輸出，而不輸出來自其他區域(第二、第三區域)的電信號，可以更高速地進行獲得資料的輸出處理。以下，將這種輸出處理所需的時間稱為攝像元件17的最短輸出處理時間。在測量裝置10中，用於劃分各個片段Sn(n=1-4)的劃分線沿著X'方向，用於劃分各個區域的劃分線也沿著X'方向。這是因為，如上前述，在測量裝置10中，由載置於載台12上的被測量物(晶片16)的滑動而產生的掃描方向為Y方向，因此，一次掃描(測量動作)的測量範圍由在X方向(寬度尺寸)上觀察時在攝像元件17上的獲得範圍所規定，但由於載台12上的X方向與受光面18上的X'相對應，通過在測量時利用受光面18上的X'方向的最大值，就可以將一次掃描(測量動作)的測量範圍作為最大範圍。在這裏，由於可以從各個暫存器Rm(m=1-4)同時地輸出信號，因此，在本例的攝像元件17中，可以將來自最多為四個的片段Sn(n=1-4)中的第一區域(S11 -S41 )的電信號(各畫素資料)以與在來自任何一個第一區域的輸出的情況相同的處理時間同時地進行輸出，即可以以攝像元件17的最短輸出處理時間同時地進行輸出。
在作為本發明的一個示例的測量裝置10中，為了利用這一點，在攝像元件17中，將各個片段Sn(n=1-4)的第一區域 (S11 -S41 )用作受光面18的受光區域；前述的第一成像光學系統33和第二成像光學系統34將第一線狀反射光R11、第二反射光R12成像於彼此不同的第一區域(S11 -S41 )上。如圖2所示，在本例中，第一成像光學系統33將第一線狀反射光R11導向第二片段S2的第一區域S21 ，第二成像光學系統34將第二線狀反射光R12導向第三片段S3的第一區域S31 。此外，各個片段Sn(n=1-4)的各個區域是為了便於理解的示例，與實際的攝像元件在受光面上的位置關係未必一致。但是，如上前述，各個片段Sn(n=1-4)的各個區域在攝像元件17的受光面18上跨X'方向的整個寬度延伸。因此，在測量裝置10中，可以在攝像元件17的受光面18上利用各個片段Sn(n=1-4)的各個區域在X'方向的整個寬度進行測量。
在測量裝置10中，當來自出射光學系統35的線狀光L被照射到載置於載台12且適當地滑動的晶片16(被測量物)上時，線狀光L的反射光即線狀反射光R1由光束分束機構32分束，作為其中一束的第一線狀反射光R11經由第一成像光學系統33並成像於攝像元件17的受光面18上的第二片段S2的第一區域S21 上，作為另一束的第二線狀反射光R12經由第二成像光學系統34而成像於攝像元件17的受光面18上的第三片段S3的第一區域S31 上。在攝像元件17中，在控制部15的控制下，將與成像的第一線狀反射光R11相對應的電信號(各個畫素資料)經由與第二片段S2的第一區域S21 相對應的第二暫存器R2而向控制部15輸出，並將與成像的第二線狀反射光R12相對應的電信號(各個畫素資料)經由與 第三片段S3的第一區域S31 相對應的第三暫存器R3而向控制部15輸出。此時，來自與第一區域S21 相對應的第二暫存器R2的輸出和來自與第一區域S31 相對應的第三暫存器R3的輸出同時地進行，並且其處理所需的處理時間等於攝像元件17的最短輸出處理時間。
因此，在本發明的測量裝置10中，能夠以攝像元件17的最短輸出處理時間，將兩種電信號(各個畫素資料)、即與經由第一成像光學系統33的第一線狀反射光R11相對應的的電信號(各個畫素資料)和與經由第二成像光學系統34的第二線狀反射光R12相對應的電信號(各個畫素資料)向控制部15輸出。
此外，在本例中設置有兩個成像光學系統(第一成像光學系統33以及第二成像光學系統34)，但成像光學系統數目也可以增加直至在攝像元件(的受光面)中設定的片段的數目。此時，也可以採用如下的結構，即根據成像光學系統的數目而利用光束分束機構32對線狀反射光R1進行分束，並將各個線狀反射光R1導向各個成像光學系統，使來自各個成像光學系統的線狀反射光R1成像於攝像元件受光面上的彼此不同的受光區域(在上述例子中為各個片段Sn(n=1-4)的各個第一區域)。這裏，在以下的實施例中，為了便於理解，示出了與本例同樣地分束為兩束的例子，但也可以與本例同樣地使成像光學系統的數目增加直至在攝像元件(的受光面)中設定的片段的數目。
另外，在上述的例子中，作為一個示例，示出了在受光 面18上設置有四個片段且各個片段被劃分為三個區域的攝像元件17，但也可以採用設置有十六個片段且各個片段被劃分為八個區域的CMOS感測器、設置有十二個片段且各個片段被劃分為四個區域的CMOS感測器、設置有十六個片段且各片段被劃分為四個區域的CMOS感測器等，而並不限於上述示例。
另外，在上述例子中，使用各個片段的第一區域作為受光面18的受光區域，但由於本發明的測量裝置10使用了設定有多個片段並具有上述功能的攝像元件17，即使將各片段上的全部區域作為受光面18的受光區域，由於可以以遠高於使用不具有上述功能的攝像元件時的高速進行輸出處理，因此可以將各個片段上的全部區域作為受光面18的受光區域，也可以將各個片段中任意數目的區域作為受光面18的受光區域。
其次，在上述例子中，利用各個片段的第一區域作為受光面18的受光區域，但是，例如，如果利用來自各個片段第二區域的電信號(各個畫素信號)而不輸出來自其他區域的(第一、第三區域)電信號(各個畫素資料)，則輸出處理時間可以與僅利用各個片段的第一區域時的大致相等，因此，也可以使用各個片段的任何一個區域作為受光面18的受光區域。由此，如上前述，當將各個片段中的任意數目的區域作為受光面18的受光區域時，可以將任意的區域作為受光區域而不局限於相應的暫存器的讀出順序。
各成像光學系統與攝像元件之間，亦可設置有能夠僅使 來自與各個受光區域相對應的成像光學系統的線狀反射光入射的入射限制機構。出射光學系統利用單一波長的光束產生前述線狀光，入射限制機構亦可利用遮光構件來劃分與各個受光區域相對應的受光面。出射光學系統利用單一波長的光束產生前述線狀光，入射限制機構亦可為將每個光束引導向各個前述受光區域之導光單元。出射光學系統利用多個波長的光束產生前述線狀光，入射限制機構亦可為僅允許特定的波長範圍的光束透過的濾光器。
[實施例1]
下面，對本發明的測量裝置中的受光光學系統361具體結構的一個示例即實施例1的測量裝置101進行說明。此外，由於實施例1的測量裝置101的基本結構與上述例子的測量裝置10相同，所以相同結構的部分採用相同的附圖標記，並省略其詳細的說明。圖7是光學系統111中的受光光學系統361的結構示意圖。圖8是為了說明測量裝置101的測量而表示的被測量物(晶片16)上的測量對象(突起19c、19d)的狀態的示意圖。圖9是將與圖8的測量對象(突起19c、19d)相對應的測量資料作為視覺化圖形而顯示在顯示部14上的狀態的示意圖，其中，(a)表示從第一光路w1一側得到的測量數據，(b)表示從第二光路w2一側得到的測量數據，而(c)表示將兩者合成後的狀態。
在實施例1的測量裝置101的光學系統111中，與上述例子同樣，出射光學系統351由光源30以及準直透鏡31(參見圖2)構成。因此，在測量裝置101中，將從單一的光源30 出射的單一波長的光束作為線狀光L照射到載台12上的晶片16(被測量物)上。
前述的光學系統111中的受光光學系統361具有分束稜鏡41、第一透鏡42、第二透鏡43、第一反射稜鏡44、第二反射稜鏡45、導光單元46和攝像元件17。
分束稜鏡41構成用於將由晶片16反射的光束分束為兩束的光束分束機構(參見圖2的附圖標記32)，在實施例1中，由於線狀光L由單一波長構成，因此使用了半反射鏡。分束稜鏡41將由晶片16反射並向Y'方向行進的光束(線狀反射光R1)分束為兩束，即原樣按直線行進的第一光路w1和向與第一光路w1正交的方向(沿X'-Z'平面的方向)行進的第二光路w2。以下，將沿第一光路w1行進的線狀反射光R1稱為第一反射光R11，將沿第二光路w2行進的線狀反射光R1稱為第二線狀反射光R12。
在第一光路w1上設置有第一透鏡42和導光單元46(後述的第一導光稜鏡47)。在第一光路w1上，透過了分束稜鏡41的第一線狀反射光R11經由第一透鏡42嚮導光單元46(後述的第一導光稜鏡47)入射。
另外，在第二光路w2上設置有第二透鏡43、第一反射稜鏡44、第二反射稜鏡45和導光單元46(後述的第二導光稜鏡48)。在第二光路w2上，由分束稜鏡41向與第一光路w1正交的方向反射的第二線狀反射光R12經由第二透鏡43向第一反射稜鏡44行進，由前述第一反射稜鏡44反射向Y'方向並向第二反射稜鏡45行進，並被前述第二反射稜鏡45向 與第一光路w1正交的方向反射並嚮導光單元46(後述的第二導光稜鏡48)入射。
前述導光單元46將沿第一光路w1行進的第一線狀反射光R11和沿第二光路w2行進的第二線狀反射光R12導向攝像元件17的受光面18上的彼此不同的受光區域。這裏所謂的受光區域是指，為了在攝像元件17的受光面上獲得線狀反射光R1(的電信號(各個畫素資料))而利用的每個片段的區域、即各個片段上被劃分的區域中的至少一個或更多的區域，是根據整體的檢查速度(吞吐量)和檢查精度的要求並考慮攝像元件17的輸出處理時間而適當地設定的。在本例中，為了使攝像元件17以極高速(攝像元件17的最短輸出處理時間)且同時地進行處理，將該受光區域作為在攝像元件的受光面的各個片段中最先進行傳送處理的區域，在上述例子中的攝像元件17的受光面18中為各個片段Sn(n=1-4)中的第一區域(S11 -S41 )的任何一個。在本實施例1中，將沿第一光路w1行進的第一線狀反射光R11導向攝像元件17的受光面18上的第二片段S2的第一區域S21 ，並將沿第二光路w2行進的第二線狀反射光R12導向攝像元件17的受光面18上的第三片段S3的第一區域S31 。
在實施例1中，導光單元46由第一導光稜鏡47和第二導光稜鏡48上下(在攝像元件17上觀察的Z'方向)重疊而構成，其一個端部46a與攝像元件17的受光面18抵接。第一導光稜鏡47為呈薄的長方體狀的平坦的板狀的板狀玻璃，其在前述導光單元46的一個端部46a一側的端面47a與另一 側的端面47b相互平行。第二導光稜鏡48為呈薄的長方體狀的平坦的板狀的板狀玻璃，其在前述導光單元46的一個端部46a一側的端面48a與第一導光稜鏡47的端面47a共面而成為同一平面，而另一側的端面48b為斜面。在實施例1中，前述端面48b根據第二光路w2的結構、即分束稜鏡41、第一反射稜鏡44和第二反射稜鏡45與攝像元件17之間的位置關係，而成為從正交狀態傾斜45度角的平面。換句話說，端面48b成為使第一導光稜鏡47一側的端面48b的頂邊以X'方向為軸從X'-Z'平面向與攝像元件17接近的方向旋轉45度的傾斜面，以使由第二反射稜鏡45反射並向Z'方向行進的第二線狀反射光R12在第二導光稜鏡48內向攝像元件17的受光面18(與其對應的受光區域)行進。端面48b的作用在於，使在第二光路w2中由第二反射稜鏡45反射而向Z'方向行進的第二線狀反射光R12在第二導光稜鏡48內向Y'方向反射，並阻止從外部向端面48b行進的雜光(例如，從被測量物(晶片16)一側向端面48b行進的光束等)向第二導光稜鏡48內入射。前述的第一導光稜鏡47的端面47a的面積至少大於攝像元件17的受光面18上的第二片段S2的第一區域S21 的面積，而第二導光稜鏡48的端面48a的面積至少大於攝像元件17的受光面18上的第三片段S3的第一區域S31 的面積。
另外，導光單元46具有防止雜光入射到攝像元件的受光面的各個受光區域上的作用。這裏，導光單元46是由二者均呈大致長方體形狀的兩個板狀玻璃(47、48)重疊構成 的，因此，利用因其形狀以及材質而在各個面上的折射或全反射的作用，基本上可以防止雜光向各個受光區域的入射。這對於防止在受光光學系統36中由第一光路w1等產生的雜光入射到第二片段S2的第一區域S21 和/或第三片段S3的第一區域S31 以及由第二光路w2等產生的雜光入射到第三片段S3的第一區域S31 和/或第二片段S2的第一區域S21 是特別有效的。
再者，在實施例1中，雖未圖示，但在兩個板狀玻璃(47、48)的介面上設置有具有光吸收作用或者光漫射作用的遮光部。前述遮光部在第一導光稜鏡47以及第二導光稜鏡48的互相抵接的面中的至少一個面上塗敷有具有光吸收作用的材料、或者在前述互相抵接的面中的至少一個面是具有光漫射作用的面結構，通過在兩個板狀玻璃(47、48)之間配置具有光吸收作用或者光漫射作用的材料，能夠容易地實現。
在前述的實施例1的受光光學系統361中，利用經由第一光路w1的第一線狀反射光R11和經由第二光路w2的第二線狀反射光R12，使得僅在被測量物的測量對象(上述例子中為各個突起19)的高度方向(Z方向)上的可測量範圍(倍率)不同。具體地，在攝像元件17的受光面18上觀察，經由第一光路w1的第一線狀反射光R11由第一光路w1中第一透鏡42的作用而被設定為低倍率(與第二線狀反射光R12相比)，而經由第二光路w2的第二線狀反射光R12由第二光路w2中的第二透鏡43的作用而被設定為高倍率(與第一線狀反射 光R11相比)。在該實施例1中，作為一個示例，在第一光路w1一側，第二片段S2的第一區域S21 中的Z'方向的高度尺寸(總畫素數)對應於晶片16(參見圖3)上的Z方向的100μm；而在第二光路w2一側，第三片段S3的第一區域S31 中的Z'方向的高度尺寸(總畫素數)對應於晶片16上的Z方向的10μm。
另外，經由第一光路w1的第一線狀反射光R11和經由第二光路w2的第二線狀反射光R12在載置於載台12上的晶片16的X方向的解析度(在X方向觀察的測量範圍)相等。換句話說，在第一線狀反射光R11和第二線狀反射光R12上，在晶片16上的相同的寬度尺寸成像(反映)於第二片段S2的第一區域S21 以及第三片段S3的第一區域S31 上的在X'方向上的相同的範圍。因此，在實施例1的受光光學系統361中，設置有第一透鏡42的第一光路w1構成第一成像光學系統331，而設置有第二透鏡43的第二光路w2構成第二成像光學系統341。此外，使第二光路w2一側為倍率較高的結構是因為，由於利用透鏡前後的光路長度之比就能夠變更倍率，因此利用相同結構的透鏡就能夠容易地使光路長度較長的一方獲得高倍率。此外，由於倍率可以通過透鏡的特性和該透鏡前後的光路長度之比而任意地設定，因而可以與光路長度無關地設定倍率；例如，在實施例1的結構中，也可以將第二光路w2一側設定為低倍率。
由於實施例1的受光光學系統361以上述的方式構成，因此當搭載於測量裝置101時易於設定和調整。以下對這一 點進行說明。首先，以上述的方式組裝各個部件而形成受光光學系統361。之後，在測量裝置101中，調整受光光學系統361的位置，以使作為來自載置於載台12上的晶片16的基準位置的反射光即線狀反射光R1經由第一光路w1而成像(入射)於第二片段S2的第一區域S21 上的基準位置。然後，調整第二反射稜鏡45的位置(參見箭頭A3)，以使經過了由分束稜鏡41而從第一光路w1分束的第二光路w2的第二線狀反射光R12成像(入射)於第三片段S3的第一區域S31 上的基準位置。當調整第二反射稜鏡45的位置而使其向Y'方向的正向一側移動時，受光面18上的成像向上方(Z'方向的正向一側)移動，而當調整第二反射稜鏡45的位置而使其向Y'方向的負向一次移動時，受光面18上的成像向下方(Z'方向的負向一側)移動。另外，通過使第二反射稜鏡45圍繞Z'方向旋轉，可以對第二線狀反射光R12在第二導光稜鏡48內關於Y'方向的行進方向(向受光面18的入射方向)進行調整。由於這種調整是在測量裝置101製造時進行的，因而可以進行合適的測量。此外，這種位置調整可以通過控制部15自動地進行(例如將作為基準的被測量物載置於載台12上，利用攝像元件17獲得來自被測量物的線狀反射光R1的方式來進行等)，也可以用手動進行。
由於採用了上述受光光學系統361的實施例1的測量裝置101可以同時獲得只是被測量物的測量對象(上述例子中為各個突起19)的可測量範圍(倍率)不同的兩組測量數據，從而能夠將兩組測量資料分別單獨或者同時或者對雙方進行 合成而顯示在顯示部14上。下面對這一點進行說明。
如圖8所示，在被測量物的晶片16上存在有大小尺寸大不相同的兩個突起19c以及19d，突起19c的高度尺寸(Z方向)為3μm，突起19d的高度尺寸(Z方向)為60μm。
於是，在從第一光路w1(第一成像光學系統331)得到的第一測量數據中，由於第二片段S2的第一區域S21 上的Z'方向的高度尺寸(總畫素數)對應於晶片16上的Z方向的100μm，故如圖9(a)所示，對於60μm的突起19d是合適的可測量範圍(倍率)，因此，可以得到60μm的測量結果。與之相對，由於對於3μm的突起19c不是合適的可測量範圍(倍率)(突起19c太小)，故如圖9(a)所示，不能辨別是否為噪音而不能測量，或者，成為包含極大誤差的測量結果(高度尺寸)。
另外，在從第二光路w2一側(第二成像光學系統341)得到的測量數據中，由於第三片段S3的第一區域S31 上的Z'方向的高度尺寸(總畫素數)對應於被測量物(晶片16)上的Z方向的10μm，故如圖9(b)所示，對於3μm的突起19c是合適的可測量範圍(倍率)，因此，可以得到3μm的測量結果。與之相對，由於對於60μm的突起19d不是合適的可測量範圍(倍率)(突起19d太大)，故如圖9(b)所示，僅能得到大於等於可測量的高度尺寸的最大值這樣的測量結果，而不能得到高度尺寸。
但是，在測量裝置101中，通過一次掃描(測量動作)就能夠得到上述兩者的測量數據，因此能夠得到第一光路w1 一側和第二光路w2一側兩者的合適的測量結果(高度尺寸)。在測量裝置101中，利用這一點，當在控制部15的控制下將測量資料作為視覺化的圖形顯示在顯示裝置14上時，如圖9(c)所示，可以作為將兩者的測量結果(高度尺寸)合成後的圖形進行顯示。在實施例1中，由於前述的將兩者的測量結果(高度尺寸)合成後的圖形在被測量物(晶片16)上的X方向的解析度相等，故無論從哪一個成像光學系統得到的測量數據，關於同一個測量對象的X座標都相同，因此，單純地圖示從可測量範圍(倍率)適合於測量對象(本例中為突起19c以及突起19d)的成像光學系統得到的測量資料即可。在本例中，對於突起19c顯示基於從第二光路w2一側得到的測量資料的圖形，而對於突起19d顯示基於第一光路w1一側得到的測量資料的圖形。此時，在控制部15中，選擇可測量範圍(倍率)適合於測量對象(本例中為突起19c以及突起19d)的成像光學系統，例如，可以從測量數據在可測量的高度尺寸的範圍內即數值較大的成像光學系統中優先地選擇。此外，在前述合成後的圖形中，也可以以不破壞實際的多個測量對象的大小關係的直觀形象的方式對基於測量資料而顯示的圖形的大小關係進行修正。由此，雖然並不完全符合與實際的比例尺對應的大小關係，但是一看就能夠掌握兩者的高度尺寸。
在實施例1的測量裝置101中，不但解析度在X方向上相同，而且能夠通過一次測量動作即一次掃描獲得在Z方向上觀察時可測量範圍(倍率)不同的兩組測量數據。因此， 能夠擴展實質的可測量範圍(倍率)而不降低測量精度。此時，為了獲得兩組測量資料，使經由第一光路w1的第一線狀反射光R11成像於攝像元件17的受光面18上的第二片段S2的第一區域S21 ，並使經由第二光路w2的第二線狀反射光R12成像於攝像元件17的受光面18上的第三片段S3的第一區域S31 ，因此攝像元件17能夠以極高速(攝像元件17的最短輸出處理時間)且同時地處理這兩組測量數據，因此，不會增加測量所需的時間。
另外，在實施例1的測量裝置101中，由於導光裝置46的一個端部46a與攝像元件17的受光面18相抵接，因此，利用導光裝置46的導光作用以及防止從外部入射的作用，可以僅使經由與攝像元件17的受光面18上的各個受光區域(在實施例1中為第二片段S2的第一區域S21 以及第三片段S3的第一區域S31 )相對應的成像光學系統的線狀反射光R1成像(入射)。由此，能夠分別合適地獲得與多個光學系統相對應的多個測量資料(在實施例1中為可測量範圍不同的兩組測量資料)，其中，在多個光學系統中，關於被測量物的測量對象(上述例子中為各個突起19)的光學設定不同。
再者，在實施例1的測量裝置101中，如果在組裝各個部件(分束稜鏡41、第一透鏡42、第二透鏡43、第一反射稜鏡44、第二反射稜鏡45、導光單元46以及攝像元件17)作為受光光學系統361後，調整受光光學系統361的位置並將其搭載於測量裝置101中以使來自被測量物(晶片16)的基準位置的反射光即線狀反射光R1經由第一光路w1而成像(入 射)於第二片段S2的第一區域S21 中的基準位置，則隨後僅通過調整第二反射稜鏡45的位置，就能夠進行合適的測量。
在實施例1的測量裝置101中，不但能夠同時獲得只是被測量物的測量對象(上述例子中為各個突起19)的可測量範圍(倍率)不同的兩組測量資料，而且能夠將兩組測量資料分別單獨或者同時或者對雙方進行合成而顯示在顯示部14上。因此，一看就能夠掌握實質上擴大的可測量範圍(倍率)的測量結果。
因此，實施例1的測量裝置101能夠不增加測量所需的時間，而同時得到關於測量物(晶片16)的測量對象(各個突起19)的光學設定不同的多個測量信息(測量數據)。
此外，實施例1中的受光光學系統361是利用導光單元46構成的，但也可以利用後述的實施例2中使用的遮光部49構成，並不限於實施例1的結構。
[實施例2]
下面，對本發明的測量裝置的受光光學系統362具體結構的另一個示例即實施例2的測量裝置102進行說明。此外，由於實施例2的測量裝置102的基本結構與上述例子的測量裝置10以及實施例1的測量裝置101相同，所以相同結構的部分採用相同的附圖標記，並省略其詳細的說明。圖10是光學系統112中的受光光學系統362的結構示意圖。
在實施例2的測量裝置102的光學系統112中，出射光學系統35與上述的光學系統11中的相同，利用由單一波長構 成的線狀光L照射晶片16(被測量物)。前述光學系統112的受光光學系統362具有分束稜鏡41、第一透鏡42、第二透鏡43、第一反射稜鏡441、遮光部49和攝像元件17。
與實施例1的測量裝置101相同，前述分束稜鏡41將由晶片16反射並向Y'方向行進的線狀反射光R1分束為兩束，即沿第一光路w1行進的第一線狀反射光R11和沿第二光路w2行進的第二線狀反射光R12。
在該第一光路w1上設置有第一透鏡42。在第一光路w1中，透過分束稜鏡41的第一線狀反射光R11經由第一透鏡42而向攝像元件17的受光面18(的第二片段S2的第一區域S21 )入射。
另外，在第二光路w2上設置有第二透鏡43和第一反射稜鏡441。在第二光路w2中，由分束稜鏡41向與第一光路w1正交的方向反射的第二線狀反射光R12經由第二透鏡43而向第一反射稜鏡441行進，並由第一反射稜鏡441反射而向攝像元件17的受光面18(的第三片段S3的第一區域S31 )入射。
在實施例2的受光光學系統362中，設置遮光部49來代替設置導光單元。這是因為，如後前述，在對第二光路w2的調整中，要使第一反射稜鏡441圍繞X'方向旋轉，因此，與設置導光單元相比，設置遮光部49的結構更易於進行調整。因此，與實施例1同樣，也可以設置導光單元。
遮光部49僅使經由第一光路w1的第一線狀反射光R11成像於攝像元件17的受光面18上的第二片段S2的第一區域 S21 ，並僅使經由第二光路w2的第二線狀反射光R12成像於攝像元件17的受光面18上的第三片段S3的第一區域S31 。前述遮光部49由具有光吸收作用的板狀構件構成，並以劃分第一光路w1以及第二光路w2而不影響第一光路w1以及第二光路w2的方式被設置為一條邊與受光面18相抵接。
該實施例2的受光光學系統362也與實施例1的受光光學系統362相同，利用經由第一光路w1的第一線狀反射光R11和經由第二光路w2的第二線狀反射光R12，僅使被測量物的測量對象(上述例子中為各個突起19)的可測量範圍(倍率)不同。因此，在實施例2的受光光學系統362中，設置有第一透鏡42的第一光路w1構成第一成像光學系統332，設置有第二透鏡43的第二光路w2構成第二成像光學系統342。
由於實施例2的受光光學系統362是以上述的方式構成的，因此在搭載於測量裝置102時易於設定和調整。下面對這一點進行說明。首先，以上述的方式組裝各個部件而形成受光光學系統362。之後，在測量裝置102中，調整受光光學系統362的位置，以使來自載置於載台12上的晶片16的基準位置的反射光即線狀反射光R1經由第一光路w1而成像(入射)於第二片段S2的第一區域S21 上的基準位置。然後，調整第一反射稜鏡441的旋轉姿態(參見箭頭A4)，以使經過了由分束稜鏡41從第一光路w1分束的第二光路w2的第二線狀反射光R12成像(入射)於第三片段S3的第一區域S31 上的基準位置。通過調整第一反射稜鏡441的旋轉姿態 而使其圍繞X'方向旋轉，可以調整經由第二光路w2的第二線狀反射光R12的成像(入射)位置。由於這種調整是在測量裝置102製造時進行的，因而可以進行合適的測量。
在採用了上述受光光學系統362的實施例2的測量裝置102中，與實施例1的測量裝置101相同，不但能夠同時獲得只是被測量物的測量對象(上述例子中為各個突起19)的可測量範圍(倍率)不同的兩組測量資料，而且能夠將兩組測量資料分別單獨或者同時或者對兩者進行合成而顯示在顯示部14上。
在實施例2的測量裝置102中，在X方向上的解析度相同，並且能夠通過一次測量動作即一次掃描獲得在Z方向上觀察時可測量範圍(倍率)不同的兩組測量數據。因此，能夠擴展實質的可測量範圍(倍率)而不降低測量精度。此時，為了獲得兩組測量資料，而使經由第一光路w1的第一線狀反射光R11成像於攝像元件17的受光面18上的第二片段S2的第一區域S21 ，並使經由第二光路w2的第二線狀反射光R12成像於攝像元件17的受光面18上的第三片段S3的第一區域S31 ，因此攝像元件17能夠以極高速(攝像元件17的最短輸出處理時間)且同時地處理該兩組測量數據，因此，不會增加測量所需的時間。
另外，在實施例2的測量裝置102中，由於遮光部49的一條邊與攝像元件17的受光面18相抵接，利用遮光部49的遮光作用，可以僅使經由與攝像元件17的受光面18上的各個受光區域(在實施例2中為第二片段S2的第一區域S21 以及第 三片段S3的第一區域S31 )相對應的成像光學系統的線狀反射光R1成像(入射)。由此，能夠分別合適地得到與多個成像光學系統相對應的測量數據(實施例2中為可測量範圍不同的兩組測量資料)，其中，多個成像光學系統中關於被測量物的測量對象(上述例子中為各個突起19)光學設定不同。
再者，在實施例2的測量裝置102中，如果在組裝各個部件(分束稜鏡41、第一透鏡42、第二透鏡43、第一反射稜鏡441、遮光部49以及攝像元件17)作為受光光學系統362之後，調整受光光學系統362的位置並將其搭載於測量裝置102中，以使來自被測量物(晶片16)基準位置的反射光即線狀反射光R1經由第一光路w1而成像(入射)於第二片段S2的第一區域S21 上的基準位置，則隨後僅通過調整第一反射稜鏡441的旋轉姿態就能夠進行合適的測量。
在實施例2的測量裝置102中，不但能夠同時獲得僅被測量物的測量對象(上述例子中為突起19)的可測量範圍(倍率)不同的兩組測量資料，而且能夠將兩組測量資料分別單獨或者同時或者對兩者進行合成而顯示在顯示部14上。因此，一看就能夠掌握實質上擴大了的可測量範圍(倍率)的測量結果。
因此，在實施例2的測量裝置102中，能夠獲得關於被測量物(晶片16)的測量對象(各個突起19)的光學設定不同的多個測量數據而不增加測量所需的時間。
[實施例3]
下面，對本發明的測量裝置中的受光光學系統363具體結構的另一個示例即實施例3的測量裝置103進行說明。此外，由於實施例3的測量裝置103的基本結構與上述例子的測量裝置10以及實施例1的測量裝置101相同，所以相同結構的部分採用相同的附圖標記，並省略其詳細的說明。圖11與圖2類似，是實施例3的測量裝置103中光學系統113關於被測量物(晶片16)的關係的示意圖。圖12是光學系統113中的受光光學系統363的結構示意圖。圖13是設置在攝像元件17中的濾光器52的示意圖。
在實施例3的測量裝置103的光學系統113中，如圖11所示，出射光學系統353由兩個光源303a和303b、波長合成反射鏡50以及準直透鏡31構成。在前述出射光學系統353中，光源303a和光源303b出射波長彼此不同的光束。這是出於兩個目的，如後前述，一是在光學系統113的受光光學系統363中，由於設置有兩個成像光學系統，而由分束稜鏡41對線狀反射光R1進行分束；一是選擇性地向攝像元件17的受光面18的各個受光區域入射。從光源303a和303b出射的光束，如後前述，產生單一的線狀光L，由於需要由攝像元件17接收該線狀光L由被測量物(晶片16)所反射的反射光即線狀反射光R1，因而兩者的波長為在攝像元件17的可接收的波長區域(感度)內且彼此不同。在該變形例3中，在能夠進行上述的分束以及選擇性入射的前提下，使波長盡可能地接近。這是因為，攝像元件17的可接收的波長區域(感度)越寬，則該攝像元件17就越昂貴。此外，光 源303a和303b只要是在使用的攝像元件17的可接收的波長區域(感度)內且使用彼此不同的波長即可，並不限於實施例3。
在前述出射光學系統353中，在光源303a的出射光軸上設置有波長合成反射鏡50以及準直透鏡31，並將載台12上的照射位置設定在該光軸上。光源303b的位置關係被設置為，其出射的光束通由長合成反射鏡50反射而沿光源303a的出射光軸行進，並朝向準直透鏡31。因此，波長合成反射鏡50被設定為，允許來自光源303a的光束透過，且反射來自光源303b的光束。準直透鏡31將利用波長合成反射鏡50而沿同一光軸上行進的來自光源303a的光束以及來自303b的光束這兩者，變換為照射在載置於載台12上的被測量物(晶片16)上的單一的線狀光L。因此，在測量裝置103中，使從兩個光源303a以及303b出射的兩個波長的光束變為在同一光軸上的線狀光L，並照射到載置於載台12上的被測量物(晶片16)上。
如圖12所示，前述的光學系統113中的受光光學系統363具有分束稜鏡413、第一透鏡42、第二透鏡43、第一反射稜鏡44、第二反射稜鏡45、組合稜鏡51、濾光器52和攝像元件17。
分束稜鏡413構成用於將由晶片16(被測量物)反射的光束(線狀反射光R1)分束為兩束的光束分束機構(參見圖11的附圖標記32)，在實施例3中，由於線狀光L是由兩個波長合成而構成的，因而使用了波長分離反射鏡。在實施例3 中，前述分束稜鏡413被設定為使光源303a的波長的光束透過，且反射光源303b的波長的光束。分束稜鏡413將由被測量物(晶片16)反射並向Y'方向行進的線狀反射光R1分束為兩束，即使第一線狀反射光R11原樣按直線行進的第一光路w1和使第二線狀反射光R12向與第一線狀反射光R11正交的方向(沿X'-Z'平面的方向)行進的第二光路w2。
在第一光路w1上設置有第一透鏡42和組合稜鏡51。在第一光路w1上，透過分束稜鏡413的第一線狀反射光R11經由第一透鏡42向組合稜鏡51入射。
另外，在第二光路w2上設置有第二透鏡43、第一反射稜鏡44、第二反射稜鏡45和組合稜鏡51。在第二光路w2上，由分束稜鏡413向與第一光路w1正交的方向反射的第二線狀反射光R12經由第二透鏡43向第一反射稜鏡44行進，再由第一反射稜鏡44向Y'方向反射並向第二反射稜鏡45行進，並由第二反射稜鏡45向與第一光路w1正交的方向反射並向組合稜鏡51入射。
組合稜鏡51使沿第一光路w1行進的第一反射光R11和沿第二光路w2行進的第二反射光R12以極為接近的間隔沿Y'方向行進，並導向攝像元件17的受光面18上的彼此不同的受光區域(各個片段Sn(n=1~4)的第一區域(S11 -S41 )的任何一個)。在該實施例3中，將沿第一光路w1行進的第一線狀反射光R11導向攝像元件17的受光面18上的第二片段S2的第一區域S21 而將沿第二光路w2行進的第二線狀反射光R12導向攝像元件17的受光面18上的第三片段S3的第一區域 S31 。在實施例3中，組合稜鏡51使用了以使光源303a的波長的光束透過並使光源303b的波長的光束反射的方式設定了的波長分離反射鏡。此外，分束稜鏡413以及組合稜鏡51只要是能夠以上述的方式引導第一線狀反射光R11以及第二線狀反射光R12即可，所以可以使用半反射鏡等構成。
在實施例3的受光光學系統363中，利用經由第一光路w1的第一線狀反射光R11和經由第二光路w2的第二線狀反射光R12，僅使被測量物的測量對象(上述例子中為各個突起19)在高度方向(Z方向)上的可測量範圍(倍率)不同。因此，在實施例3的受光光學系統363中，設置有第一透鏡42的第一光路w1構成第一成像光學系統333，設置有第二透鏡43的第二光路w2構成第二成像光學系統343。
在實施例3中，在攝像元件17的受光面18上設置有濾光器52。濾光器52具有防止雜光入射到攝像元件的受光面的各個受光區域上的作用。即，在實施例3中，在攝像元件17的受光面18上，僅使經由構成第一成像光學系統333的第一光路w1的第一線狀反射光R11入射到第二片段S2的第一區域S21 ，僅使經由構成第二成像光學系統343的第二光路w2的第二線狀反射光R12入射到第三片段S3的第一區域S31 。如圖13所示，濾光器52為具有在上下兩個區域中允許不同的波長透過的結構的帶通濾波器。濾光器52的上部區域52a允許包含光源303a的波長的規定範圍的波長的光束透過，並阻止包含光源303b的波長的其他區域的波長的 光束透過。另外，下方區域52b允許包含光源303b的波長的規定範圍的波長的光束透過，並阻止包含光源303a的波長的其他區域的波長的光束透過。濾光器52被設定為，上方區域52a可以至少覆蓋攝像元件17的受光面18上的第二片段S2的第一區域S21 ，並且下方區域52b可以至少覆蓋攝像元件17的受光面18上的第三片段S3的第一區域S31 。此外，只要具有上述作用，該濾光器52也可以為一體化的結構或分別獨立的結構，而並不限於實施例3。
由於實施例3的受光光學系統363以上述方式構成，因此，通過調整在測量裝置103中的位置以使來自被測量物(晶片16)的基準位置的反射光即線狀反射光R1經由第一光路w1而成像(入射)於第二片段S2的第一區域S21 上的基準位置，然後調整第二反射稜鏡45的位置(參見箭頭A5)以使經過了由分束稜鏡413從第一光路w1分束的第二光路w2的第二線狀反射光R12成像(入射)於第三片段S3的第一區域S31 上的基準位置，從而能夠利用測量裝置103進行合適的測量。
在採用了上述受光光學系統363的實施例3的測量裝置103中，與實施例1的測量裝置101相同，不但能夠同時獲得只有被測量物的測量對象(上述例子中為各個突起19)的可測量範圍(倍率)不同的兩組測量資料，而且能夠將兩組測量資料分別單獨或者同時或者對兩者進行合成而顯示在顯示部14上。
在實施例3的測量裝置103中，在X方向上的解析度相 同，並且能夠通過一次測量動作即一次掃描獲得在Z方向上觀察時可測量範圍(倍率)不同的兩組測量數據。因此，能夠擴展實質的可測量範圍(倍率)而不降低測量精度。此時，為了獲得兩組測量資料，使經由第一光路w1的第一線狀反射光R11成像於攝像元件17的受光面18上的第二片段S2的第一區域S21 ，並使經由第二光路w2的第二線狀反射光R12成像於攝像元件17的受光面18上的第三片段S3的第一區域S31 ，因此攝像元件17能夠以極高速(攝像元件17的最短輸出處理時間)且同時地處理該兩組測量數據，因此，不會增加測量所需的時間。
另外，在實施例3的測量裝置103中，由於用於照射載置於載台12上的被測量物(晶片16)的線狀光L是由從波長不同的兩個光源303a、303b出射的光束產生的，並且在攝像元件17的受光面18上設置有濾光器52，因此，利用濾光器52的波長選擇作用，能夠僅使經由與攝像元件17的受光面18上的各受個光區域(在實施例3中為第二片段S2的第一區域S21 以及第三片段S3的第一區域S31 )相對應的成像光學系統的線狀反射光R1成像(入射)。由此，能夠合適地分別得到與多個成像光學系統對應的測量數據(實施例3中為可測量範圍不同的兩組測量資料)，其中，在前述多個成像光學系統中，關於被測量物的測量對象(上述例子中為各個突起19)的光學設定不同。
再者，在實施例3的測量裝置103中，如果在組裝各個部件(分束稜鏡413、第一透鏡42、第二透鏡43、第一反射稜 鏡44、第二反射稜鏡45、組合稜鏡51以及攝像元件17)作為受光光學系統363之後，調整受光光學系統363的位置並將其搭載於測量裝置103中使得來自被測量物(晶片16)的基準位置的反射光即線狀反射光R1經由第一光路w1而成像(入射)於第二片段S2的第一區域S21 的基準位置，則隨後僅通過調整第二反射稜鏡45的位置，就能夠進行合適的測量。
在實施例3的測量裝置103中，不但能夠同時獲得只是被測量物的測量對象(上述例子中為突起19)的可測量範圍(倍率)不同的兩組測量資料，而且能夠將兩組測量資料分別單獨或者同時或者對兩者進行合成而顯示在顯示部14上。因此，一看就能夠掌握實質上擴大的可測量範圍(倍率)上的測量結果。
因此，在實施例3的測量裝置103中，能夠同時得到關於被測量物(晶片16)的測量對象(各個突起19)的光學設定不同的多個測量數據而不增加測量所需的時間。
[實施例4]
下面，對本發明的測量裝置的受光光學系統364的具體結構的一個示例、即實施例4的測量裝置104進行說明。此外，由於實施例4的測量裝置104的基本結構與上述例子的測量裝置10、實施例2的測量裝置102以及實施例3的測量裝置103相同，所以相同結構的部分採用相同的附圖標記，並省略其詳細的說明。圖14是光學系統114中的受光光學系統364的結構示意圖。
實施例4的測量裝置104的光學系統114中的出射光學系統354與實施例3的測量裝置103相同，由兩個光源303a和光源303b、波長合成反射鏡50以及準直透鏡31構成(參見圖11)。
實施例4的測量裝置104的光學系統114中的受光光學系統364具有分束稜鏡414、第一透鏡42、第二透鏡43、第一反射稜鏡444、濾光器52和攝像元件17。
與實施例3的測量裝置103的分束稜鏡413相同，分束稜鏡414使用了以使光源303a的波長的光束透過並使光源303b的波長的光束反射的方式設定了的波長分離反射鏡，並將由被測量物(芯片16)反射並向Y'方向行進的線狀反射光R1分束為兩束，即沿第一光路w1行進的第一線狀反射光R11和沿第二光路w2行進的第二線狀反射光R12。
在第一光路w1上設置有第一透鏡42。在第一光路w1上，透過分束稜鏡414的第一線狀反射光R11經由第一透鏡42而向攝像元件17的受光面18(的第二片段S2的第一區域S21 )入射。
另外，在第二光路w2上設置有第二透鏡43和第一反射稜鏡444。在第二光路w2上，由分束稜鏡414向與第一光路w1正交的方向反射的第二線狀反射光R12經由第二透鏡43而向第一反射稜鏡444行進，並由第一反射稜鏡444反射而向攝像元件17的受光面18(的第三片段S3的第一區域S31 )入射。
在前述的實施例4的受光光學系統364中，與實施例1的 受光光學系統361相同，也利用經由第一光路w1的第一線狀反射光R11和經由第二光路w2的第二線狀反射光R12，僅使被測量物的測量對象(上述例子中為各個突起19)的可測量範圍(倍率)不同。因此，在實施例4的受光光學系統364中，設置有第一透鏡42的第一光路w1構成第一成像光學系統334，設置有第二透鏡43的第二光路w2構成第二成像光學系統344。
在實施例4的受光光學系統364中，與實施例3的受光光學系統363相同地，在攝像元件17的受光面18上設置有濾光器52。濾光器52具有防止雜光入射到攝像元件的受光面的各個受光區域的作用；在實施例4中，在攝像元件17的受光面18上，僅使經由構成第一成像光學系統334的第一光路w1的第一線狀反射光R11入射到第二片段S2的第一區域S21 ，並僅使經由構成第二成像光學系統344的第二光路w2的第二線狀反射光R12入射到第三片段S3的第一區域S31 。
由於實施例4的受光光學系統364以上述方式構成，故在搭載於測量裝置104時易於設定和調整。以下對這一點進行說明。首先，組裝各個部件而形成受光光學系統364。之後，在測量裝置104中，調整受光光學系統364的位置，使得作為來自載置於載台12上的被測量物(晶片16)的基準位置的反射光即線狀反射光R1經由第一光路w1而成像(入射)於第二片段S2的第一區域S21 上的基準位置。然後，調整第一反射稜鏡444的旋轉姿態(參見箭頭A6)，使得經過 了由分束稜鏡414從第一光路w1分束的第二光路w2的第二線狀反射光R12成像(入射)於第三片段S3的第一區域S31 上的基準位置。通過調整第一反射稜鏡444的旋轉姿態而使其圍繞X'方向旋轉，能夠調整經由第二光路w2的第二線狀反射光R12的成像(入射)位置。由於這種調整是在測量裝置104製造時進行的，因而可進行合適的測量。
在採用了上述的受光光學系統364的實施例4的測量裝置104中，與實施例1的測量裝置101相同，不但能夠同時獲得只是被測量物的測量對象(上述例子中為各個突起19)的可測量範圍(倍率)不同的兩組測量資料，而且能夠將兩組測量資料分別單獨或者同時或者對兩者進行合成而顯示在顯示部14上。
在實施例4的測量裝置104中，在X方向上的解析度相同，而且能夠通過一次測量動作即一次掃描獲得在Z方向上觀察時可測量範圍(倍率)不同的兩組測量數據。因此，能夠擴展實質的可測量範圍(倍率)而不降低測量精度。此時，為了獲得兩組測量資料，使經由第一光路w1的第一線狀反射光R11成像於攝像元件17的受光面18上的第二片段S2的第一區域S21 ，而使經由第二光路w2的第二線狀反射光R12成像於攝像元件17的受光面18上的第三片段S3的第一區域S31 ，因此攝像元件17能夠以極高速(攝像元件17的最短輸出處理時間)且同時地處理該兩組測量數據，因此，不會增加測量所需的時間。
另外，在實施例4的測量裝置104中，用於照射載置於載 台12上的被測量物(晶片16)的線狀光L是由從波長不同的兩個光源303a、303b出射的光束產生的，並且在攝像元件17的受光面18上設置有濾光器52，因此，利用濾光器52的波長選擇作用，能夠僅使經由與攝像元件17的受光面18上的各個受光區域(在實施例3中為第二片段S2的第一區域S21 以及第三片段S3的第一區域S31 )相對應的成像光學系統的線狀反射光R1成像(入射)。由此，能夠合適地分別得到與多個成像光學系統對應的測量數據(實施例4中為可測量範圍不同的兩組測量資料)，其中，在前述多個成像光學系統中，關於被測量物的測量對象(上述例子中為各個突起19)的光學設定不同。
再者，在實施例4的測量裝置104中，如果在組裝各個部件(分束稜鏡414、第一透鏡42、第二透鏡43、第一反射稜鏡444、遮光部49以及攝像元件17)作為受光光學系統364之後，調整受光光學系統364的位置並將其搭載於測量裝置104中，以使得來自被測量物(晶片16)基準位置的反射光即線狀反射光R1經由第一光路w1而成像(入射)於第二片段S2的第一區域S21 中的基準位置，則隨後僅通過調整第一反射稜鏡444的旋轉姿態，就能夠進行合適的測量。
在實施例4的測量裝置104中，不但能夠同時獲得只是被測量物的測量對象(上述例子中為各個突起19)的可測量範圍(倍率)不同的兩組測量資料，而且能夠將兩組測量資料分別單獨或者同時或者對兩者進行合成而顯示在顯示部14上。因此，一看就能夠掌握實質上擴大了的可測量範圍 (倍率)上的測量結果。
因此，實施例4的測量裝置104能夠得到關於被測量物(晶片16)的測量對象(各個突起19)的光學設定不同的多個測量數據而不增加測量所需的時間。
此外，在上述各實施例中，在按照攝像元件的受光面中的各個受光區域而設定的各成像光學系統中，作為關於被測量物的測量對象的光學設定的差別，示出了被測量物的測量對象的可測量範圍(倍率)不同的例子，但並不限於上述的各個實施例。例如，可以將各個成像光學系統中關於被測量物的測量對象的光學設定的差別，作為關於被測量物的解析度。如上前述，這種關於被測量物的解析度可以是以載置於載台12上的被測量物的在X方向的大小尺寸觀察時的測量範圍，因此，如圖15所示，當使用低解析度的第一成像光學系統33'時，可以得到來自較寬範圍的測量結果(測量資料)，據此，可以減少對被測量物(晶片16)實施掃描的次數；而當使用高解析度的第二成像光學系統34'時，可以獲得更高精度的測量結果(測量資料)。由於這種第一成像光學系統33'和第二成像光學系統34'可以是使載置於載台12上的被測量物(晶片16)在X方向上適當擴大/縮小的透鏡，因此，例如也可以使用柱面透鏡構成。此外，前述圖15是為了便於理解關於被測量物的解析度的差別的說明圖，實際上，來自被測量物(晶片16)的線狀反射光R1經由光束分束機構(參見圖2以及圖11的附圖標記32)而被導向第一成像光學系統33'或者第二成像光學系統34'。
另外，作為各個成像光學系統中關於被測量物的測量對象的光學設定的差別，可以是被測量物的測量對象的可測量範圍(倍率)與關於被測量物的解析度的任意組合。在此情況下，由於各個成像光學系統對載置於載台12上的被測量物(晶片16)上的兩個方向(X方向以及Z方向)的倍率任意地組合並變更，因此，例如，也可以採用使用兩個柱面透鏡的結構或者使用圓環狀面以及非球面透鏡的結構。另外，當使兩個方向的倍率相等時，也可以使用一般的透鏡構成。
再者，在上述的實施例1、2中，由單一的波長產生線狀光，在上述的實施例3、4中，由與成像光學系統的數量相對應的多個波長產生線狀光，但也可以對這兩種情形進行組合。此時，例如，對於四個成像光學系統，利用兩個波長產生線狀光，再利用波長分離反射鏡將線狀反射光分束為兩束之後，分別使用半反射鏡進行分束，據此，能夠將各個線狀反射光分別導向各個成像光學系統。此時，優選的是，在攝像元件中，通過將遮光部或者導光單元與濾光器適當地組合，防止各個線狀反射光向受光面上的其他受光區域行進。
其次，在上述的各實施例中，通過調整第二反射稜鏡45的位置以及第一反射稜鏡44(444)的旋轉姿態，可以進行合適的測量，但如果採用能夠進行使合適的測量成為可能的調整的結構，則例如，在上述結構的受光光學系統(36等)中，也可以分別在第一光路w1以及第二光路w2上設置一 對楔形稜鏡(未圖示)，並不限於上述各實施例。
(發明的技術效果)
根據本發明的一個實施例的測量裝置，通過一次測量動作即一次掃描，就能夠得到與成像光學系統的數目相對應的多個測量資料。此時，為了得到多個測量數據，使經由各個成像光學系統的各個線狀反射光成像於攝像元件的受光面上的彼此不同的受光區域，因此攝像元件能夠以高速且同時地處理這些多個測量數據，據此，能夠防止測量所需時間的增大。
除上述結構外，如果前述受光區域為在前述攝像元件的前述受光面上的各個前述片段中最先進行輸出處理的區域，則攝像元件能夠以極高速且同時地處理多個測量數據，據此，能夠更有效地防止測量所需時間的增大。
除上述結構外，如果將前述多個成像光學系統的每個中關於前述被測量物的前述測量對象的光學設定作為前述被測量物的在高度方向上的可測量範圍，則通過一次測量動作即一次掃描就能夠得到被測量物的在高度方向上的可測量範圍不同的多個測量資料。因此，能夠擴展實質的高度方向上的可測量範圍即倍率而不降低測量精度。
除上述結構外，如果使前述多個成像光學系統的每個中關於前述被測量物的前述測量對象的光學設定為前述被測量物的在前述線狀光的延伸方向上的測量範圍，則通過一次測量動作即一次掃描就能夠得到被測量物上線上狀光的延伸方向上的可測量範圍不同的多個測量資料。因此，由 於能夠擴展線上狀光的延伸方向上的可測量範圍即倍率而不降低測量精度，其結果，不但能夠減少對被測量物的掃描次數，而且能夠提高整體的檢查速度(吞吐量)。
除上述結構外，如果使前述多個成像光學系統的每個中關於前述被測量物的前述測量對象的光學設定為前述被測量物的在高度方向上的可測量範圍與前述被測量物的在前述線狀光的延伸方向上的測量範圍的組合，則通過一次測量動作即一次掃描就能夠得到被測量物的在高度方向上的可測量範圍與線上狀光的延伸方向上的測量範圍的任意組合的彼此不同的多個測量資料。因此，能夠提高相應的被測量物的自由度。
除上述結構外，如果前述出射光學系統利用單一波長的光束產生前述線狀光，前述光束分束機構根據前述多個成像光學系統的每個的數目對單一波長的前述線狀反射光進行分束，則由於能夠採用單一光源，因此能夠採用簡單的結構。
除上述結構外，如果前述出射光學系統利用多個波長的光束產生前述線狀光，前述光束分束機構根據前述多個成像光學系統的每個的數目對多個波長的前述線狀反射光進行分束，則能夠基於多個波長的不同的線狀反射光而得到各測量資料，因此不僅能夠提高光傳播效率，還能夠提高各個測量資料的可靠性。
除上述結構外，如果在前述多個成像光學系統的每個與前述攝像元件之間設置有能夠僅使來自與各個前述受光區 域相對應的前述成像光學系統的前述線狀反射光入射的入射限制機構，則能夠更合適地分別得到與各個成像光學系統相對應的、即關於被測量物的測量對象的光學設定不同的測量資料。
除上述結構外，如果前述出射光學系統利用單一波長的光束產生前述線狀光，前述入射限制機構利用遮光構件劃分與前述受光區域相對應的前述受光面，則能夠以簡單的結構提高各個測量資料的可靠性。
除上述結構外，如果前述出射光學系統利用單一波長的光束產生前述線狀光，前述入射限制機構利用導光單元將每個光束引導向各個前述受光區域，則能夠以簡單的結構提高各測量資料的可靠性。
除上述結構外，如果前述出射光學系統利用多個波長的光束產生前述線狀光，前述入射限制機構是僅允許特定的波長範圍的光束透過的濾光器，則能夠以更簡單的結構提高各測量資料的可靠性。
本發明的測量裝置利用受光光學系統的攝像元件獲得來自由出射光學系統的線狀光照射的被測量物的線狀反射光，根據獲得的線狀反射光在前述被測量物上的幾何學位置關係來測量該被測量物的表面形狀，如果前述攝像元件在受光面上設定有多個片段，前述受光光學系統以獲得前述線狀光在前述被測量我上的形狀的方式對前述線狀反射光進行分束並使其成像於前述攝像元件的前述受光面上的彼此不同的前述片段上，則能夠同時地得到多個測量信息 (測量數據)而不增加測量所需的時間。
儘管本發明已描述了實施例，但不限於此。應當指出的是，本領域的技術人員可以在不背離由所附的申請專利範圍限定的本發明的範圍內對實施例進行修改。
10‧‧‧測量裝置
11‧‧‧光學系統
12‧‧‧載台
13‧‧‧記憶體
14‧‧‧顯示部
15‧‧‧控制部
16‧‧‧晶片
17‧‧‧攝像元件
18‧‧‧受光面
19、19a、19b、19c、19d‧‧‧突起
20‧‧‧線
20a、20b、20c、20d、20e、20f‧‧‧隆起部分
30‧‧‧光源
31‧‧‧準直透鏡
32‧‧‧光束分束機構
33‧‧‧第一成像光學系統
33'‧‧‧第一成像光學系統
34‧‧‧第二成像光學系統
34'‧‧‧第二成像光學系統
35‧‧‧出射光學系統
36‧‧‧受光光學系統
41‧‧‧分束稜鏡
42‧‧‧第一透鏡
43‧‧‧第二透鏡
44‧‧‧第一反射稜鏡
45‧‧‧第二反射稜鏡
46‧‧‧導光單元
46a‧‧‧端部
47‧‧‧攝像元件
47a‧‧‧端面
47b‧‧‧端面
48‧‧‧第二導光稜鏡
48a‧‧‧端面
48b‧‧‧端面
49‧‧‧遮光部
50‧‧‧波長合成反射鏡
51‧‧‧組合稜鏡
52‧‧‧濾光器
52a‧‧‧上部區域
52b‧‧‧下方區域
101‧‧‧測量裝置
102‧‧‧測量裝置
103‧‧‧測量裝置
104‧‧‧測量裝置
111‧‧‧光學系統
112‧‧‧光學系統
113‧‧‧光學系統
114‧‧‧光學系統
303a、303b‧‧‧光源
331‧‧‧第一成像光學系統
332‧‧‧第一成像光學系統
333‧‧‧第一成像光學系統
334‧‧‧第一成像光學系統
341‧‧‧第二成像光學系統
342‧‧‧第二成像光學系統
343‧‧‧第二成像光學系統
344‧‧‧第二成像光學系統
353‧‧‧出射光學系統
361‧‧‧受光光學系統
362‧‧‧受光光學系統
363‧‧‧受光光學系統
364‧‧‧受光光學系統
413‧‧‧分束稜鏡
414‧‧‧分束稜鏡
444‧‧‧第一反射稜鏡
A1、A2、A3‧‧‧箭頭
θ‧‧‧入射角
△h‧‧‧高度尺寸
L、L1-L5‧‧‧線狀光
R1‧‧‧線狀反射光
R11‧‧‧第一線狀反射光
R12‧‧‧第二線狀反射光
Rm(m=1-4)‧‧‧暫存器
Sn(n=1-4)‧‧‧片段
S11 、S21 、S31 、S41 ‧‧‧第一區域
S12 、S22 、S32 、S42 ‧‧‧第二區域
S13 、S23 、S33 、S43 ‧‧‧第三區域
w1‧‧‧第一光路
w2‧‧‧第二光路
Z0'‧‧‧受光面18上的被測量物的平坦位置的座標
Zd'‧‧‧受光面18上的突起19b的頂點的座標
圖1是表示本發明的測量裝置10的結構的框圖。
圖2是測量裝置10中光學系統11關於被測量物(晶片16)的關係的示意圖。
圖3是說明被測量物(晶片16)在測量裝置10的載台12上的滑動狀態的示意圖。
圖4是為了說明利用測量裝置10進行的測量而表示的被測量物(晶片16)上的測量對象與線狀光L之間的關係的示意圖。
圖5是將由圖4得到的測量結果作為視覺化圖形而顯示在顯示部4上的狀態的示意圖，其中，(a)對應於圖4的第一線狀反射光L1，(b)對應於圖4的第二線狀反射光L2，(c)對應於圖4的線狀光L3，(d)對應於圖4的線狀光L4，而(e)對應於圖4的線狀光L5。
圖6是用於說明攝像元件17結構的說明圖。
圖7是實施例1的光學系統111中的受光光學系統361的結構示意圖。
圖8是為了說明利用測量裝置101進行的測量而表示的被測量物(晶片16)上的測量對象(突起19c、19d)的狀態的示意圖。
圖9是將關於圖8的測量對象(突起19c、19d)的測量資料作為視覺化圖形而顯示在顯示部4上的狀態的說明圖，其中，(a)表示從第一光路w1一側得到的測量數據，(b)表示從第二光路w2一側得到的測量數據，而(c)表示將兩者合成後的狀態。
圖10是實施例2的光學系統112中的受光光學系統362的結構示意圖。
圖11與圖2類似，是表示實施例3的測量裝置103中光學系統113關於被測量物(晶片16)的關係的示意圖。
圖12是光學系統113中的受光光學系統363的結構示意圖。
圖13是設置在攝像元件17中的濾光器52的示意圖。
圖14是光學系統114中的受光光學系統364的結構示意圖。
圖15是表示在第一成像光學系統33'和第二成像光學系統34'中使關於被測量物的解析度設定為不同時的狀態的示意圖。
10‧‧‧測量裝置
11‧‧‧光學系統
16‧‧‧晶片
17‧‧‧攝像元件
18‧‧‧受光面
30‧‧‧光源
31‧‧‧準直透鏡
32‧‧‧光束分束機構
33‧‧‧第一成像光學系統
34‧‧‧第二成像光學系統
35‧‧‧出射光學系統
36‧‧‧受光光學系統
θ‧‧‧入射角
L‧‧‧線狀光
R1‧‧‧線狀反射光
R11‧‧‧線狀反射光
R12‧‧‧線狀反射光
S11 、S21 、S31 、S41 ‧‧‧第一區域

Claims (14)

  1. 一種測量裝置，其特徵在於包含：出射光學系統，其將線狀光照射到被測量物；及攝像元件，其獲得從前述被測量物反射的線狀反射光，該測量裝置根據由前述攝像元件獲得的該線狀反射光在前述被測量物上的幾何學位置關係來測量被測量物的表面形狀，前述測量裝置包括：多個成像光學系統，其等被設置在前述被測量物與前述攝像元件之間，並使前述線狀反射光成像於前述攝像元件的受光面以獲得在前述被測量物上的前述線狀光形狀；及光束分束機構，其被設置在前述被測量物與前述多個成像光學系統的每個之間，將前述線狀反射光分束並導向前述多個成像光學系統的每個，其中，前述多個成像光學系統的每個中關於前述被測量物的測量對象的光學設定彼此不同，前述攝像元件在受光面上設定有多個片段(segment)，且各片段被劃分為多個區域，並將前述各片段中的至少一個以上的區域作為受光區域，前述多個成像光學系統的每個使由前述光束分束機構分束的前述線狀反射光成像於前述攝像元件的前述受光面上彼此不同的前述片段的前述受光區域。
  2. 如請求項1之測量裝置，其中，前述受光區域是在前述攝像元件的前述受光面的前述各片段上最先進行輸出處 理的區域。
  3. 如請求項1之測量裝置，其中，前述各成像光學系統中關於前述被測量物的前述測量對象的光學設定是前述被測量物的在高度方向上的可測量範圍。
  4. 如請求項2之測量裝置，其中，前述多個成像光學系統的每個中關於前述被測量物的前述測量對象的光學設定是前述被測量物的在高度方向上的可測量範圍。
  5. 如請求項1之測量裝置，其中，前述多個成像光學系統的每個中關於前述被測量物的前述測量對象的光學設定是前述被測量物的在前述線狀光的延伸方向上的測量範圍。
  6. 如請求項2之測量裝置，其中，前述多個成像光學系統的每個中關於前述被測量物的前述測量對象的光學設定是前述被測量物的在前述線狀光的延伸方向上的測量範圍。
  7. 如請求項1之測量裝置，其中，前述多個成像光學系統的每個中關於前述被測量物的前述測量對象的光學設定是前述被測量物在高度方向上的可測量範圍、與前述被測量物的在前述線狀光的延伸方向上的測量範圍的組合。
  8. 如請求項2之測量裝置，其中，前述多個成像光學系統的每個中關於前述被測量物的前述測量對象的光學設定是前述被測量物在高度方向上的可測量範圍、與前述被測量物的在前述線狀光的延伸方向上的測量範圍的組 合。
  9. 如請求項1之測量裝置，其中，前述出射光學系統利用單一波長的光束產生前述線狀光，前述光束分束機構根據前述多個成像光學系統的每個的數目對單一波長的前述線狀反射光進行分束。
  10. 如請求項1之測量裝置，其中，前述出射光學系統利用多個波長的光束產生前述線狀光，前述光束分束機構根據前述成像光學系統的數目對多個波長的前述線狀反射光進行分束。
  11. 如請求項1之測量裝置，其中，在前述多個成像光學系統的每個與前述攝像元件之間設置有能夠僅使來自與前述各受光區域相對應的前述成像光學系統的前述線狀反射光入射的入射限制機構。
  12. 如請求項11之測量裝置，其中，前述出射光學系統利用單一波長的光束產生前述線狀光，前述入射限制機構是與前述各受光區域相對應來劃分前述受光面的遮光構件。
  13. 如請求項11之測量裝置，其中，前述出射光學系統利用單一波長的光束產生前述線狀光，前述入射限制機構是將光束個別地引導向前述各受光區域的導光單元。
  14. 如請求項11之測量裝置，其中，前述出射光學系統利用多個波長的光束產生前述線狀光，前述入射限制機構是僅允許特定的波長範圍的光束透過的濾光器。
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