JPH0139041B2 - - Google Patents
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- JPH0139041B2 JPH0139041B2 JP2857783A JP2857783A JPH0139041B2 JP H0139041 B2 JPH0139041 B2 JP H0139041B2 JP 2857783 A JP2857783 A JP 2857783A JP 2857783 A JP2857783 A JP 2857783A JP H0139041 B2 JPH0139041 B2 JP H0139041B2
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 10
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
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- 230000007723 transport mechanism Effects 0.000 description 1
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-
- 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
- G01B11/26—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、半導体集積回路のチツプ等、微小面
積の板体の位置および平行度を測定するための装
置に関する。
積の板体の位置および平行度を測定するための装
置に関する。
半導体集積回路（IC、LSIなど、以下単にICと
略記する）は、一般にセラミツク等のマウント用
台に半導体チツプをろう付けして実装される。
略記する）は、一般にセラミツク等のマウント用
台に半導体チツプをろう付けして実装される。
近年、イメージセンサ用ICなどのように、光
感知素子を複数配列したICが多く製造され、半
導体チツプをマウント用台にろう付けする時の平
行度を、厳密に制御する必要が生じてきている。
感知素子を複数配列したICが多く製造され、半
導体チツプをマウント用台にろう付けする時の平
行度を、厳密に制御する必要が生じてきている。
また、たとえば、CCD（電荷結合デバイス）素
子を用いた固体撮像装置にあつては、CCDチツ
プは５×５mm程度の微小面積の板体をなしている
うえ、チツプの表面約10μ程に離間するフイルタ
をチツプと平行に貼付けるため、貼付け前の基準
段階において、数10mm離れた位置に、前もつて配
置するためのＺ軸方向制御用の計測系が、貼合せ
装置には不可欠である。
子を用いた固体撮像装置にあつては、CCDチツ
プは５×５mm程度の微小面積の板体をなしている
うえ、チツプの表面約10μ程に離間するフイルタ
をチツプと平行に貼付けるため、貼付け前の基準
段階において、数10mm離れた位置に、前もつて配
置するためのＺ軸方向制御用の計測系が、貼合せ
装置には不可欠である。
従来、ICのチツプ等微小面積で、かつ表面に
数ミクロン程度の凹凸が形成された板体につい
て、その板体の平行度や、基準点からの距離を測
定する場合、傾き測定と距離測定とを同時に行な
うことのできる計測手段がなかつた。
数ミクロン程度の凹凸が形成された板体につい
て、その板体の平行度や、基準点からの距離を測
定する場合、傾き測定と距離測定とを同時に行な
うことのできる計測手段がなかつた。
したがつて、従来は、距離測定と傾き測定とは
別個の装置で、順次行なう以外に方法がなかつ
た。しかし、傾き測定に従来から使用されている
オートコリメータでは、被測定面が鏡面反射でき
ることが不可欠であるために、表面が凹凸を有す
る場合、精度が低下する。
別個の装置で、順次行なう以外に方法がなかつ
た。しかし、傾き測定に従来から使用されている
オートコリメータでは、被測定面が鏡面反射でき
ることが不可欠であるために、表面が凹凸を有す
る場合、精度が低下する。
また、距離測定は、被測定面にスポツトビーム
を照射して、その反射光を集束させて位置センサ
ーで読取ることができるが、被測定面の平行度が
保たれていない場合には、正しい測定ができな
い。
を照射して、その反射光を集束させて位置センサ
ーで読取ることができるが、被測定面の平行度が
保たれていない場合には、正しい測定ができな
い。
このように、従来の距離と傾きとを別個に測定
するやり方は、実際には精度が低下するだけでは
なく、実用的にも、測定の手間がかかるという欠
点があつた。
するやり方は、実際には精度が低下するだけでは
なく、実用的にも、測定の手間がかかるという欠
点があつた。
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、微
小面積の板体について、基準面からの距離および
法線傾きを同時に測定でき、かつ被測定面に非接
触で、精度の高い距離および傾斜角測定装置を提
供することを目的としている。
小面積の板体について、基準面からの距離および
法線傾きを同時に測定でき、かつ被測定面に非接
触で、精度の高い距離および傾斜角測定装置を提
供することを目的としている。
以下、本発明の一実施例について説明する。
光源Ｓは、ことえば、発光ダイオード、レーザ
ダイオード、ガスレーザー等の集光性の高いビー
ムを発生しうるものである。
ダイオード、ガスレーザー等の集光性の高いビー
ムを発生しうるものである。
反射面R1，R2は、たとえば、一方がICチツプ
等の被測定面であり、他方が仮想された基準面で
ある。
等の被測定面であり、他方が仮想された基準面で
ある。
光源Ｓからのビームは、反射面R2，R1におい
て、例えば数10乃至数100μｍφ程度のスポツト
径を有している。
て、例えば数10乃至数100μｍφ程度のスポツト
径を有している。
レンズＬは、仮想の基準面である反射面R1か
ら距離ａの位置で、反射ビームと光軸を一致させ
て配置された凸レンズであるが、２枚以上の合成
光学系を用いることもできる。
ら距離ａの位置で、反射ビームと光軸を一致させ
て配置された凸レンズであるが、２枚以上の合成
光学系を用いることもできる。
このレンズＬの焦点面には、すなわちレンズＬ
の焦点距離ｆの位置には、縦横に複数の光電変換
素子を規則的に配列してなるエリヤイメージセン
サ、又はそれと同等の、２次元位置センサ１が、
その中心をレンズＬの光軸と一致させるようにし
て配置されている。
の焦点距離ｆの位置には、縦横に複数の光電変換
素子を規則的に配列してなるエリヤイメージセン
サ、又はそれと同等の、２次元位置センサ１が、
その中心をレンズＬの光軸と一致させるようにし
て配置されている。
レンズＬと２次元位置センサ１との間には、分
割用ビームスプリツタ２が、レンズＬよりb1の距
離に設けられ、分割された光軸上で基準反射面
R1が結像する面（分割スプリツタ２からb2の距
離で、１／ｆ＝１／ａ＋１／b1＋b2を満足する位置）に
は、 １次元位置センサ３が配置されている。
割用ビームスプリツタ２が、レンズＬよりb1の距
離に設けられ、分割された光軸上で基準反射面
R1が結像する面（分割スプリツタ２からb2の距
離で、１／ｆ＝１／ａ＋１／b1＋b2を満足する位置）に
は、 １次元位置センサ３が配置されている。
この１次元位置センサ３は、複数の光電変換素
子を直線的に配列したリニアイメージセンサ又は
それと同等のものであつて、両センサ１，３は、
スポツト光が照射された位置を、感応素子の位置
に応じて検知しうるものである。
子を直線的に配列したリニアイメージセンサ又は
それと同等のものであつて、両センサ１，３は、
スポツト光が照射された位置を、感応素子の位置
に応じて検知しうるものである。
このように構成される本発明の装置では、１次
元位置センサ３によつて、反射面R1，R2間の距
離を、また同時に、２次元位置センサ１によつ
て、反射面R1，R2間の平行度を測定できる。
元位置センサ３によつて、反射面R1，R2間の距
離を、また同時に、２次元位置センサ１によつ
て、反射面R1，R2間の平行度を測定できる。
すなわち、位置測定では、基準面をなす反射面
R1のスポツト像が、レンズＬで集光されて、分
割用ビームスプリツタ２の反射光として、１次元
位置センサ３のP2位置に結像する。
R1のスポツト像が、レンズＬで集光されて、分
割用ビームスプリツタ２の反射光として、１次元
位置センサ３のP2位置に結像する。
一方、被測定面R2にスポツト像が形成される
と、それは、同様に、レンズＬ、分割用ビームス
プリツタ２を経て、１次元位置センサ３のP2′位
置に結像される。
と、それは、同様に、レンズＬ、分割用ビームス
プリツタ２を経て、１次元位置センサ３のP2′位
置に結像される。
したがつて、まず初めに、基準面R1からの光
を測つて、１次元位置センサ３のP2位置を定め
ておき、次に、被測定面R2を基準面R1の近傍に
持つて来て光を与えると、１次元位置センサ３の
P2′位置に結息させることができる。
を測つて、１次元位置センサ３のP2位置を定め
ておき、次に、被測定面R2を基準面R1の近傍に
持つて来て光を与えると、１次元位置センサ３の
P2′位置に結息させることができる。
この関係を利用することにより、反射面R1を
基準として、被測定面の反射面R2との間の距離
を算出することができる。
基準として、被測定面の反射面R2との間の距離
を算出することができる。
すなわち、R1とR2の距離をｄ、P2とP2′の距離
をX2、光源の基準反射物R1への入射角をαとし、
説明の便のために、R1，R2部を拡大して示した
第２図に基づいて関係式を導く。
をX2、光源の基準反射物R1への入射角をαとし、
説明の便のために、R1，R2部を拡大して示した
第２図に基づいて関係式を導く。
ここで、この光学系の倍率をｍ（＝b1＋b2／ａ）と
おくと、
r1t＝X2／ｍ＝ｄ／sinαcos（180゜−90゜−2α）
＋ｄ／sinαsin（180゜−90゜−2α）tan2θ
＝2αcosα＋ｄcos2α／sinαtan2θ
＝ｄ（2cosα＋cos2α／sinαtan2θ）
故に、ｄ＝X2／ｍ（2cosα＋cos2α／sinαtan2θ）
ここで、ｍ、αは与えられた値であり、後述す
る測定方法でθを求めるとともに、X2の距離を
１次元センサ３で測定することにより、ｄすなわ
ち、基準位置から被測定物のおかれた位置までの
距離を求めることができる。
る測定方法でθを求めるとともに、X2の距離を
１次元センサ３で測定することにより、ｄすなわ
ち、基準位置から被測定物のおかれた位置までの
距離を求めることができる。
次に、傾きθ測定について説明する。
光源Ｓにより出た光線（概略の平行光線）は反
射面R1，R2を経過し、レンズＬの焦点（すなわ
ちレンズＬより距離ｆの位置）に配置された２次
元位置センサ１に焦点を結ぶ。
射面R1，R2を経過し、レンズＬの焦点（すなわ
ちレンズＬより距離ｆの位置）に配置された２次
元位置センサ１に焦点を結ぶ。
基準反射面R1を経過した光線による結像点を、
２次元位置センサ１面の原点P1とすれば、被測
定面である反射面R2からの結像点は、反射面R1，
R2が平行な場合には、P1で一致し、反射面R2が
傾いているときには、傾斜角と傾き方向に応じ
て、入力点が２次元位置センサ１上で、たてよこ
にずれたP1′に生じる。このP1′の位置は、反射面
R2が第１図及び第２図に示すようにθだけ傾い
ていると、レンズＬに入射する光線の傾きは2θと
なり、P1P1′＝X1＝ｆ tan2θとなる。故に、θ
＝１／２tan-1X1／ｆにより、X1を測定することにより θを求めることができる。
２次元位置センサ１面の原点P1とすれば、被測
定面である反射面R2からの結像点は、反射面R1，
R2が平行な場合には、P1で一致し、反射面R2が
傾いているときには、傾斜角と傾き方向に応じ
て、入力点が２次元位置センサ１上で、たてよこ
にずれたP1′に生じる。このP1′の位置は、反射面
R2が第１図及び第２図に示すようにθだけ傾い
ていると、レンズＬに入射する光線の傾きは2θと
なり、P1P1′＝X1＝ｆ tan2θとなる。故に、θ
＝１／２tan-1X1／ｆにより、X1を測定することにより θを求めることができる。
したがつて、まず初めに、基準反射面R1に光
を当て、２次元センサー１の位置P1を定め、次
に、被測定物R2に光を当て、位置P1′を検知する。
を当て、２次元センサー１の位置P1を定め、次
に、被測定物R2に光を当て、位置P1′を検知する。
このように、レンズＬの後方に分割用ビームス
プリツタ２を配置して、１次元位置センサ３と２
次元位置センサ１とで、同時に基準面に対しての
距離と傾きを測定することができる。
プリツタ２を配置して、１次元位置センサ３と２
次元位置センサ１とで、同時に基準面に対しての
距離と傾きを測定することができる。
上記実施例では、レンズＬと分割用ビームスプ
リツタ２とからなる光学系によつて反射ビームを
集光し、２方向の分割ビームを得るようにしてい
るが、レンズＬを、複数枚の合成レンズ系として
焦点距離を短かくすることにより、装置寸法をコ
ンパクトなものとできる。
リツタ２とからなる光学系によつて反射ビームを
集光し、２方向の分割ビームを得るようにしてい
るが、レンズＬを、複数枚の合成レンズ系として
焦点距離を短かくすることにより、装置寸法をコ
ンパクトなものとできる。
また、ビーム検知手段としては、１次元位置セ
ンサ３、２次元位置センサ１ともに、連続出力の
アナログセンサ以外にも、イメージセンサなどで
構成することができる。
ンサ３、２次元位置センサ１ともに、連続出力の
アナログセンサ以外にも、イメージセンサなどで
構成することができる。
また、センサ１，３は、必ずしもそれぞれ２次
元１次元のものに限定される必要はない。すなわ
ち、センサ３に２次元のものを使用し、センサ１
には、被測定の反射面R2が、図を用いて説明し
たもののように、一方向にのみ傾いているという
ものであれば、１次元のものを使用してもよい。
（一般には、二方向に傾いているので２次元のセ
ンサが必要である）。
元１次元のものに限定される必要はない。すなわ
ち、センサ３に２次元のものを使用し、センサ１
には、被測定の反射面R2が、図を用いて説明し
たもののように、一方向にのみ傾いているという
ものであれば、１次元のものを使用してもよい。
（一般には、二方向に傾いているので２次元のセ
ンサが必要である）。
さらに、他の実施例として、第３図に示すよう
に、反射面R1，R2を下方に持つてきて、反射ミ
ラーＭで一旦反射させてからレンズＬを通じ、そ
の他は、前述の説明と同じようにして、距離と傾
斜度を同時に測定することもできる。
に、反射面R1，R2を下方に持つてきて、反射ミ
ラーＭで一旦反射させてからレンズＬを通じ、そ
の他は、前述の説明と同じようにして、距離と傾
斜度を同時に測定することもできる。
ただし、この場合、ａの距離は、基準反射面
R1から反射ミラーＭと、このミラーＭからレン
ズＬまでの距離を合せたものにしてある。
R1から反射ミラーＭと、このミラーＭからレン
ズＬまでの距離を合せたものにしてある。
以上述べたように、本発明によれば、基準にな
る反射面R1と被測定面R2間の平行度と、その間
の距離を、同時にかつ精度よく測定しうる。
る反射面R1と被測定面R2間の平行度と、その間
の距離を、同時にかつ精度よく測定しうる。
したがつて、被測定面として微小面積の反射面
を有するICチツプを、セラミツク等のマウント
用台にろう付けする場合、本発明装置を用いるこ
とにより、充分に高い精度が得られる。しかも、
測定は、被測定面と非接触で行なえ、装置自体も
極めてコンパクトに構成できる。
を有するICチツプを、セラミツク等のマウント
用台にろう付けする場合、本発明装置を用いるこ
とにより、充分に高い精度が得られる。しかも、
測定は、被測定面と非接触で行なえ、装置自体も
極めてコンパクトに構成できる。
半導体製造工程では、測定対象物が微小面積で
あることが多く、また他の検査装置、アライメン
ト用の顕微鏡、搬送機構、固定機構などによつて
寸法制約が大きいので、本発明装置による制御及
び測定は、極めて大きなメリツトを有するもので
ある。
あることが多く、また他の検査装置、アライメン
ト用の顕微鏡、搬送機構、固定機構などによつて
寸法制約が大きいので、本発明装置による制御及
び測定は、極めて大きなメリツトを有するもので
ある。
第１図は、本発明の一実施例を示す構成説明
図、第２図は、反射面R1，R2部を拡大した模式
図、第３図は、本発明の他の実施例を示す構成説
明図である。 S1，S2……光源、R1，R2……反射面、Ｍ……
ハーフミラー、Ｌ……レンズ、１……２次元位置
センサ、２……分割用ビームスプリツタ、３……
１次元位置センサ。
図、第２図は、反射面R1，R2部を拡大した模式
図、第３図は、本発明の他の実施例を示す構成説
明図である。 S1，S2……光源、R1，R2……反射面、Ｍ……
ハーフミラー、Ｌ……レンズ、１……２次元位置
センサ、２……分割用ビームスプリツタ、３……
１次元位置センサ。
Claims (1)
- １ 基準面および被測定面にビームを照射する光
源と、被測定面より反射されるビームを集光する
レンズと、２方向の分割ビームを得る光学系と、
分割ビームの一方の光軸上で基準面が結像する位
置にあつて、被測定面の反射ビームと基準面の反
射ビームとの結像位置のずれを検知することによ
り、基準面と被測定面の距離を測定する第１のビ
ーム検知手段と、分割ビームの他方の光軸の焦点
位置にあつて、被測定面が基準面との間でなす傾
斜角を検知する第２のビーム検知手段とを具備す
ることを特徴とする距離および傾斜角測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2857783A JPS59154313A (ja) | 1983-02-24 | 1983-02-24 | 距離および傾斜角測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2857783A JPS59154313A (ja) | 1983-02-24 | 1983-02-24 | 距離および傾斜角測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59154313A JPS59154313A (ja) | 1984-09-03 |
| JPH0139041B2 true JPH0139041B2 (ja) | 1989-08-17 |
Family
ID=12252453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2857783A Granted JPS59154313A (ja) | 1983-02-24 | 1983-02-24 | 距離および傾斜角測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59154313A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007286072A (ja) * | 2007-08-06 | 2007-11-01 | Kobe Steel Ltd | 平坦度測定方法及びその装置 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0697163B2 (ja) * | 1985-09-26 | 1994-11-30 | 横河電機株式会社 | 変位変換器 |
| JPH0619244B2 (ja) * | 1985-09-30 | 1994-03-16 | 横河電機株式会社 | 変位変換器 |
| JPH07104128B2 (ja) * | 1987-11-25 | 1995-11-13 | コニカ株式会社 | 変位・傾き測定装置 |
-
1983
- 1983-02-24 JP JP2857783A patent/JPS59154313A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007286072A (ja) * | 2007-08-06 | 2007-11-01 | Kobe Steel Ltd | 平坦度測定方法及びその装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59154313A (ja) | 1984-09-03 |
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