JPH02161302A - 形状測定装置 - Google Patents
形状測定装置Info
- Publication number
- JPH02161302A JPH02161302A JP31374388A JP31374388A JPH02161302A JP H02161302 A JPH02161302 A JP H02161302A JP 31374388 A JP31374388 A JP 31374388A JP 31374388 A JP31374388 A JP 31374388A JP H02161302 A JPH02161302 A JP H02161302A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- slit
- psd
- measured
- spot
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はスリット又は複数のスポット光を用いた形状測
定装置に関するものである。
定装置に関するものである。
（従来の技術〕
三角測量を用いた形状測定にはスポット光を投影する方
法がある。
法がある。
第５図のように光源１より光点をレンズ２を介Ｌ＝
（Ｄ：投・受光部間の距離、Ｆ：受光レンズと受光セン
サ間の距離、Ｘ：受光センサの電極より光の入射位置ま
での距離）より測定対象物３までの距離りを求めるとい
う方法である。
サ間の距離、Ｘ：受光センサの電極より光の入射位置ま
での距離）より測定対象物３までの距離りを求めるとい
う方法である。
然しなからこのような方法では測定精度を上げるため直
径数１０μｍ〜１ｍｍ程度の点光源で測定しているため
に、例えば回路パターン直接描画装置における基板表面
の形状計測等のような広い範囲の全面を隈無く計測する
ような場合にはＸ−Ｙステージ等を用いて測定の都度測
定対象物を移動するか、センサの方を走査するなどの必
要があり、測定に時間がか＼る欠点がある。
径数１０μｍ〜１ｍｍ程度の点光源で測定しているため
に、例えば回路パターン直接描画装置における基板表面
の形状計測等のような広い範囲の全面を隈無く計測する
ような場合にはＸ−Ｙステージ等を用いて測定の都度測
定対象物を移動するか、センサの方を走査するなどの必
要があり、測定に時間がか＼る欠点がある。
この測定時間を短縮する方法として光切断法（スリット
光投影法）がある。これは第６回に示す如く、投影する
パターンをスポット光からスリット光６に一次元拡張し
て測定の高速化を図ったものである。
光投影法）がある。これは第６回に示す如く、投影する
パターンをスポット光からスリット光６に一次元拡張し
て測定の高速化を図ったものである。
なお、点線で示す枠内が受光センサ５の取り込める範囲
を概略水している。
を概略水している。
スポット光を用いる第５図の光点変位法では光点毎に１
点、１点測定していたが、光切断法ではスポット源を一
次元拡張した線光源と二次元受光センサで一遍に測定す
ることができ、光点変位法のような測定対象物やセンサ
の移動走査が不要なため、より高速に測定することが可
能であるが、光切断法では光源としてスリット光（線光
源）を用いるため、受光には二次元の受光センサを用い
ねばならない。この二次元受光センサとしては通常、Ｃ
ＯＤ等の二次元ディジタルイメージセンサが用いられる
。二次元ＣＣＤセンサ５ａは例えばインクライン型のＣ
ＯＤとして第７図（ａ）に示すようにＩＣチップ上にホ
トダイオード７を二次元アレイに配置したものであるた
め、情報を出力するのに各ホトダイオード（画素）の１
つ１つの内容を読みだし走査しなくてはならず、一定の
検出時間が必要となる。
点、１点測定していたが、光切断法ではスポット源を一
次元拡張した線光源と二次元受光センサで一遍に測定す
ることができ、光点変位法のような測定対象物やセンサ
の移動走査が不要なため、より高速に測定することが可
能であるが、光切断法では光源としてスリット光（線光
源）を用いるため、受光には二次元の受光センサを用い
ねばならない。この二次元受光センサとしては通常、Ｃ
ＯＤ等の二次元ディジタルイメージセンサが用いられる
。二次元ＣＣＤセンサ５ａは例えばインクライン型のＣ
ＯＤとして第７図（ａ）に示すようにＩＣチップ上にホ
トダイオード７を二次元アレイに配置したものであるた
め、情報を出力するのに各ホトダイオード（画素）の１
つ１つの内容を読みだし走査しなくてはならず、一定の
検出時間が必要となる。
また、第７開山）に示すようにスリット光６の反射光が
レンズ４を介して二次元ＣＣＤセンサ５ａのホトダイオ
ード７ａ、７ｂに当たると、デジタル信号Ｐ出力となり
、見掛は上ホトダイオード７ａ、７ｂがオンになりホト
ダイオード７ａ、７ｂの中心Ｅが出力信号となる。一方
、スリット光６の反射光の中心はＣであるから、両者の
間にｅの誤差が出てしまう。従って、形状測定の精度を
高めるには受光センサの分解能を高めることが必要なた
め、ＣＯＤの画素のビット数を増やさなくてはならず、
それにつれてＣＯＤの走査時間も増して測定が遅くなっ
てしまう。
レンズ４を介して二次元ＣＣＤセンサ５ａのホトダイオ
ード７ａ、７ｂに当たると、デジタル信号Ｐ出力となり
、見掛は上ホトダイオード７ａ、７ｂがオンになりホト
ダイオード７ａ、７ｂの中心Ｅが出力信号となる。一方
、スリット光６の反射光の中心はＣであるから、両者の
間にｅの誤差が出てしまう。従って、形状測定の精度を
高めるには受光センサの分解能を高めることが必要なた
め、ＣＯＤの画素のビット数を増やさなくてはならず、
それにつれてＣＯＤの走査時間も増して測定が遅くなっ
てしまう。
このように、測定精度を高めようとすると測定時間が長
くなり、測定時間の短縮を図ると精度が悪化するという
問題があるために測定の高速化は困難であった。
くなり、測定時間の短縮を図ると精度が悪化するという
問題があるために測定の高速化は困難であった。
又スポット光の検出素子としてはＰＳＤ （半導体装置
検出器）があるが、これはＣＯＤと異なりアナログ型の
素子であり、分解能が高く、又読み出し走査が不要なた
め高速応答が可能である。
検出器）があるが、これはＣＯＤと異なりアナログ型の
素子であり、分解能が高く、又読み出し走査が不要なた
め高速応答が可能である。
第８図は半導体装置検出器（−次元ＰＳＤ）８の断面説
明図であり、両面が均一な抵抗層により形成されており
、抵抗層の両端に信号取り出し用の一対の電極Ａ、Ｂが
設けられて、光電効果により光電流を生成する。画電極
Ａ、 Ｂの距離をｌとし、電極Ａより光の入射位置ま
での距離をＸとすれば光の入射位置で発生した光生成電
流Ｉｏは、夫々の電極までの距離に逆比例するように分
割されて取り出されるため光の入射位置を測定すること
ができる。
明図であり、両面が均一な抵抗層により形成されており
、抵抗層の両端に信号取り出し用の一対の電極Ａ、Ｂが
設けられて、光電効果により光電流を生成する。画電極
Ａ、 Ｂの距離をｌとし、電極Ａより光の入射位置ま
での距離をＸとすれば光の入射位置で発生した光生成電
流Ｉｏは、夫々の電極までの距離に逆比例するように分
割されて取り出されるため光の入射位置を測定すること
ができる。
然しなから、ＰＳＤではスポット光の位置検出しかでき
ないため、光点変位法には盛んに使われているもの＼光
切断法には用いることができなかった。
ないため、光点変位法には盛んに使われているもの＼光
切断法には用いることができなかった。
本発明のスリット又は複数のスポット光を用いた形状測
定装置は上記のような欠点を除くようにしたものである
。
定装置は上記のような欠点を除くようにしたものである
。
本発明の形状測定装置は幅の細い一次元半導体装置検出
器（Ｐ Ｓ Ｄ）を幅方向に複数並列せしめて受光セン
サを形成せしめ、この受光センサの幅方向に沿って被対
象物よりのスリット又は複数のスポット反射光を受光せ
しめるようにしたことを特徴とする。
器（Ｐ Ｓ Ｄ）を幅方向に複数並列せしめて受光セン
サを形成せしめ、この受光センサの幅方向に沿って被対
象物よりのスリット又は複数のスポット反射光を受光せ
しめるようにしたことを特徴とする。
本発明のスリット又は複数のスポット光を用いた形状測
定装置によれば高い分解能で高速に形状が測定されるよ
うになる。
定装置によれば高い分解能で高速に形状が測定されるよ
うになる。
以下図面によって本発明の詳細な説明する。
本発明においては第１図に示すようにシ゛リコン基板の
表面側に露光したパターンの上に不純物を拡散させて形
成した幅の細い（幅が細ければ不純物が均一にできるた
め精度が向上する）−次元ＰＳＤ８ａを幅方向に複数並
列して設け、光源としてスリット又は複数のスポット光
を用い、各ＰＳＤ８ａの両端の電極Ａ（ＩＡＩ、 ＩＡ
２ ・・・ＩＡｎ）及びＢ（ＩＢＩ、 ＩＢ２ ・
・・ＩＢｎ）より出力を取り出し、例えば第２図（ａ）
に示す回路に加える。
表面側に露光したパターンの上に不純物を拡散させて形
成した幅の細い（幅が細ければ不純物が均一にできるた
め精度が向上する）−次元ＰＳＤ８ａを幅方向に複数並
列して設け、光源としてスリット又は複数のスポット光
を用い、各ＰＳＤ８ａの両端の電極Ａ（ＩＡＩ、 ＩＡ
２ ・・・ＩＡｎ）及びＢ（ＩＢＩ、 ＩＢ２ ・
・・ＩＢｎ）より出力を取り出し、例えば第２図（ａ）
に示す回路に加える。
第２（ａ）図において９，１０はプリアンプ、１１はア
ナログスイッチ、ｌｌａはバッファアンプ、１２はサン
プルホールド回路、１３はアナログ／デジタル変換回路
、１４は入力ポート、１５はＣＰＵ、１６は出力ボート
、１７は光源ドライバ、１８は入出力ボートで、モード
設定或いはステータス表示部を入力すると共に、測定値
を表示するための不図示の出力表示部が接続される。ま
た、１９はスリット板である。光源１からの光はレンズ
２、スポット板１９によりスリット光となり、測定対象
物３上に投射される。測定対象物３上のスリット光の反
射光は受光レンズ４を介してＰＳＤ８ａの受光面上に結
像され、そのＰＳＤＢａ上のスポット光の位置変位より
測定対象物３の表面形状を測定することができる（図示
の点線部は、投射したスリット光及び受光した反射スリ
ット光を示す）。更に、上記のスリット板１９の代わり
に第２図（ｂ）に示すような複数のスポット孔を有する
スポット板１９ａ等を使用してもよい（図示の０部は、
投射したスポット光及び受光した反射スポット光を示す
）。
ナログスイッチ、ｌｌａはバッファアンプ、１２はサン
プルホールド回路、１３はアナログ／デジタル変換回路
、１４は入力ポート、１５はＣＰＵ、１６は出力ボート
、１７は光源ドライバ、１８は入出力ボートで、モード
設定或いはステータス表示部を入力すると共に、測定値
を表示するための不図示の出力表示部が接続される。ま
た、１９はスリット板である。光源１からの光はレンズ
２、スポット板１９によりスリット光となり、測定対象
物３上に投射される。測定対象物３上のスリット光の反
射光は受光レンズ４を介してＰＳＤ８ａの受光面上に結
像され、そのＰＳＤＢａ上のスポット光の位置変位より
測定対象物３の表面形状を測定することができる（図示
の点線部は、投射したスリット光及び受光した反射スリ
ット光を示す）。更に、上記のスリット板１９の代わり
に第２図（ｂ）に示すような複数のスポット孔を有する
スポット板１９ａ等を使用してもよい（図示の０部は、
投射したスポット光及び受光した反射スポット光を示す
）。
また、上記の実施例では、−次元ＰＳＤ８ａを幅方向に
複数並列して設けたが、第３図及び第４図に示すものは
２ｍｍピッチのような広間隔測定を行う場合に適用され
る他の実施例である。即ち、第３図は、−次元ＰＳＤ８
ａを夫々所定間隔に並列したものである。然しなから、
第３図において、測定対象物３の形状、レンズ４の精度
や傾き等によりレンズ４を通した光が一次元ＰＳＤＢａ
上に精度良（受光出来ないような場合は、精度良く受光
出来るような個数、例えば４個の一次元ＰＳＤ８ｂを幅
方向に密着したグループを第４図に示すように夫々所定
間隔に並列しておくことにより、間隔の補正を行うこと
が出来る。
複数並列して設けたが、第３図及び第４図に示すものは
２ｍｍピッチのような広間隔測定を行う場合に適用され
る他の実施例である。即ち、第３図は、−次元ＰＳＤ８
ａを夫々所定間隔に並列したものである。然しなから、
第３図において、測定対象物３の形状、レンズ４の精度
や傾き等によりレンズ４を通した光が一次元ＰＳＤＢａ
上に精度良（受光出来ないような場合は、精度良く受光
出来るような個数、例えば４個の一次元ＰＳＤ８ｂを幅
方向に密着したグループを第４図に示すように夫々所定
間隔に並列しておくことにより、間隔の補正を行うこと
が出来る。
本発明のスリット又は複数のスポット光を用いた形状測
定装置は上記のような構成であるから例えばスリット、
又はスポット光の幅又は径が１００μｍであれば、各Ｐ
ＳＤＩ本の幅も１００μｍとすればこれによって光切断
方式のセンシングを行うことができ、高速、高分解能の
形状測定が可能となる。
定装置は上記のような構成であるから例えばスリット、
又はスポット光の幅又は径が１００μｍであれば、各Ｐ
ＳＤＩ本の幅も１００μｍとすればこれによって光切断
方式のセンシングを行うことができ、高速、高分解能の
形状測定が可能となる。
更に、分解能を向上させるには、各の幅をスリット又は
スポット光の幅又は径よりも小さくすれば良い。
スポット光の幅又は径よりも小さくすれば良い。
上記のように本発明のスリット又はスポット光を用いた
形状測定装置によれば高分解能を有せしめ得るアナログ
型素子を用い、走査することなく高速度で形状測定が可
能となる大きな利益がある。
形状測定装置によれば高分解能を有せしめ得るアナログ
型素子を用い、走査することなく高速度で形状測定が可
能となる大きな利益がある。
第１図は本発明の形状測定装置に用いる受光センサの説
明図、第２図は本発明の形状測定装置の回路図であり、
同図（ａ）は光源側にスリット板を設けた時の回路図、
同図（′ｂ）は光源側にスポット板を設けた時の回路図
、第３図及び第４図は第１図に示す受光センサの他の実
施例を夫々示す説明図、第５図は従来の光点変位法を用
いた形状測定装置の説明図、第６図は従来のスリット光
を用いた形状測定装置の説明図、第７図（ａ）及び（ｂ
）はＣＣＤセンサの説明図とスリット光の反射光による
精度誤差に関する説明図、第８図はＰＳＤセンサの説明
図である。 ｌ・・・光源、２．４・・・レンズ、３・・・測定対象
物、５・・・受光センサ、６・・・スリット光、７・・
・ホトダイオード、８． ８ａ、 ８ｂ・・・半導体
装置検出器（−次元ＰＳＤ）、９゜１０・・・プリアン
プ、１１・・・アナログスイッチ、１２・・・サンプル
ホールド回路、１３・・・アナログ／デジタル変換回路
、１４・・・入力ポート、１５・・・ＣＰＵ、１６・・
・出力ボート、１７・・・光源ドライバ、１８・・・入
出力ボート、１９・・・スリット板、１９ａ・・・スポ
ット板、Ａ、Ｂ・・・電極。 為 回 あ 目（ａ） 垢 菌 ＩＡ ｌ８３Ａ
ｎ ｆｅｎあ 凹
明図、第２図は本発明の形状測定装置の回路図であり、
同図（ａ）は光源側にスリット板を設けた時の回路図、
同図（′ｂ）は光源側にスポット板を設けた時の回路図
、第３図及び第４図は第１図に示す受光センサの他の実
施例を夫々示す説明図、第５図は従来の光点変位法を用
いた形状測定装置の説明図、第６図は従来のスリット光
を用いた形状測定装置の説明図、第７図（ａ）及び（ｂ
）はＣＣＤセンサの説明図とスリット光の反射光による
精度誤差に関する説明図、第８図はＰＳＤセンサの説明
図である。 ｌ・・・光源、２．４・・・レンズ、３・・・測定対象
物、５・・・受光センサ、６・・・スリット光、７・・
・ホトダイオード、８． ８ａ、 ８ｂ・・・半導体
装置検出器（−次元ＰＳＤ）、９゜１０・・・プリアン
プ、１１・・・アナログスイッチ、１２・・・サンプル
ホールド回路、１３・・・アナログ／デジタル変換回路
、１４・・・入力ポート、１５・・・ＣＰＵ、１６・・
・出力ボート、１７・・・光源ドライバ、１８・・・入
出力ボート、１９・・・スリット板、１９ａ・・・スポ
ット板、Ａ、Ｂ・・・電極。 為 回 あ 目（ａ） 垢 菌 ＩＡ ｌ８３Ａ
ｎ ｆｅｎあ 凹
Claims (1)
- （１）幅の細い一次元半導体装置検出器（ＰＳＤ）を幅
方向に複数並列せしめて受光センサを形成せしめ、この
受光センサの幅方向に沿って被対象物よりのスリット又
は複数のスポット反射光を受光せしめるようにしたこと
を特徴とする形状測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31374388A JPH02161302A (ja) | 1988-12-14 | 1988-12-14 | 形状測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31374388A JPH02161302A (ja) | 1988-12-14 | 1988-12-14 | 形状測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02161302A true JPH02161302A (ja) | 1990-06-21 |
Family
ID=18044995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31374388A Pending JPH02161302A (ja) | 1988-12-14 | 1988-12-14 | 形状測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02161302A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0567197A (ja) * | 1991-09-05 | 1993-03-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 形状計測装置 |
| JPH0567195A (ja) * | 1991-09-05 | 1993-03-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 形状測定装置 |
| JP2004037274A (ja) * | 2002-07-03 | 2004-02-05 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 高さ計測装置及び監視装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6044810A (ja) * | 1983-08-22 | 1985-03-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | スポット光位置検出装置 |
-
1988
- 1988-12-14 JP JP31374388A patent/JPH02161302A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6044810A (ja) * | 1983-08-22 | 1985-03-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | スポット光位置検出装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0567197A (ja) * | 1991-09-05 | 1993-03-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 形状計測装置 |
| JPH0567195A (ja) * | 1991-09-05 | 1993-03-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 形状測定装置 |
| JP2004037274A (ja) * | 2002-07-03 | 2004-02-05 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 高さ計測装置及び監視装置 |
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