亚星游戏官网-www.yaxin868.com

专利名称：测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种被测量物的测量装置，尤其涉及利用线状光对被测量物进行测量 的测量装置。
背景技术：
例如，已知的方法是，在晶片上，为了各个电子部件中的布线，设置有由焊料等形 成的球状端子(以下称为突起)。在这种方法中，作为对各个电子部件的检查中的一种，在 切割前的晶片的状态下对各个突起的高度尺寸进行测量。在这种对突起的高度尺寸进行的 测量中，已知的是利用如下测量装置的方法，即将线状的激光等(以下称为线状光)照射 到作为被测量物的晶片上，再用摄像元件对由该线状光照射的部分进行摄像，然后根据来 自该处的摄像数据来测量晶片各处的高度尺寸、即各个突起等的高度尺寸(例如，参见日 本特开2000-266523号公报)。在这种测量装置中，在摄像元件与被测量物之间设置有成像 光学系统，所述成像光学系统被设置为使所述摄像元件可以对线状光所照射的部分进行摄 像。但是，从被测量物(上述例子中为晶片)的制造效率的观点来看，这种对被测量物 的测量要求尽可能地使测量所需的时间缩短并确保规定的精度。因此，从要求尽可能地使 测量所需时间缩短并确保规定的精度的观点来看，上述成像光学系统决定了关于被测量物 的测量对象(上述例子中为各个突起)的光学设定。但是，由于在上述测量装置中，在对于摄像元件所获得的数据的输出处理速度上 是有限制的，因此，如果想要确保规定的精度，在使测量所需的时间缩短上也是有限制的。

发明内容
本发明正是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供一种能够确保规定的精度并 缩短测量所需时间的测量装置。本发明的一个实施例的测量装置具备出射光学系统，将在一个方向上延伸的线 状光照射到被测量物上；摄像元件，获得从所述被测量物反射的线状反射光，所述测量装置 根据所述摄像元件获得的所述线状反射光在所述被测量物上的几何学位置关系来测量被 测量物的表面形状，所述测量装置具备成像光学系统，被设置在所述被测量物与所述摄像 元件之间，使所述线状反射光成像于所述摄像元件的受光面上以获得所述线状光在所述被 测量物上的形状；光束分束机构，将所述线状反射光进行分束并将分束的线状反射光导向 所述摄像元件。该光束分束机构对所述线状反射光进行分束以获得在所述线状光的延伸方 向上观察时彼此不同的测量位置上所述线状光在所述被测量物上的形状，所述摄像元件在 受光面上设定有多个片段且所述多个片段的每个被划分为多个区域，所述多个片段中的至 少一个或更多的区域用作受光区域，所述成像光学系统使所述光束分束机构分束的所述线 状反射光成像于所述摄像元件的所述受光面上彼此不同的所述片段的所述受光区域上。(发明效果)
根据本发明的测量装置，通过一次测量动作即一次扫描，就能够得到由光束分束 机构所分束的数目的、被测量物上彼此不同的测量位置的测量数据。此时，为了得到多个测 量数据，采用了使通过光束分束机构分束并经由成像光学系统的各个线状反射光成像于摄 像元件的受光面上的彼此不同的受光区域的结构，因此这些多个测量数据能够在摄像元件 中高速且同时地处理，从而能够防止测量所需时间的增大。据此，能够提高整体的检查速度 (吞吐量)。除上述结构外，如果所述受光区域是在所述摄像元件的所述受光面上的所述各个 片段中最先进行输出处理的区域，由于摄像元件能够对多个测量数据以极高速且同时地进 行处理，因此能够更有效地防止测量所需时间的增大。除上述结构外，如果所述光束分束机构将对所述被测量物的测量对象实施光学设 定之后的所述线状反射光进行分束，能够使多个测量数据中关于被测量物的测量对象的光
学设定完全一致。除上述结构外，如果所述光束分束机构在对所述线状反射光进行分束之后，通过 分别使在沿所述摄像元件的所述受光面的平面上观察时正交的两方向的位置变化，能够获 得在所述线状反射光的延伸方向上观察时在彼此不同的测量位置上所述线状光在所述被 测量物上的形状，就能够容易地调节光束分支机构的关于摄像元件的光学设定。


图1是表示本发明测量装置10的结构的框图。图2是表示测量装置10中的光学系统11关于被测量物(晶片16)的关系的示意 图。图3是说明在测量装置10中被测量物(晶片16)在载台12上的滑动状态的示意 图。图4是为了说明利用测量装置10的测量而表示的被测量物(晶片16)上的测量 对象与线状光L之间关系的示意图。图5是表示将由图4得到的测量结果作为可视化图形而显示在显示部14上的状 态的示意图，其中，(a)对应于图4的第一线状反射光Li，(b)对应于图4的第二线状反射 光L2，(c)对应于图4的线状光L3，(d)对应于图4的线状光L4，而(e)对应于图4的线状 光L5。图6是摄像元件17结构的示意图。图7是光学系统111中受光光学系统361的结构示意图。图8是用于说明仅受光光学系统361 (光束分束机构33)中的被测量物的测量位 置不同时的状态的示意图。图9与图2类似，是表示变形例1的测量装置102中的光学系统112关于被测量 物(晶片16)的关系的示意图。图10与图3类似，是说明在测量装置103中被测量物(晶片16)在载台12上的 滑动状态的示意图。图11是为了说明测量装置103的测量而表示的被测量物(晶片16)上的测量对 象(突起19c、19d)的状态的示意图。
图12是表示将关于图11的测量对象(突起19c、19d)的测量数据作为可视化图 形而显示在显示部14上状态的示意图，其中，(a)表示从第一光路wl以及第二光路w2 — 侧得到的测量数据，(b)表示从第三光路w3以及第四光路w4—侧得到的测量数据，而(c) 表示将两者合成的状态。图13与图3类似，是说明在测量装置104中被测量物(晶片16)在载台12上的 滑动状态的示意图。
具体实施例方式下面，参见附图对本发明的一个实施例的测量装置的发明实施方式进行说明。首先，对本发明的一个实施例的测量装置的概念进行说明。图1是表示本发明的 一个实施例的测量装置10的结构的框图。图2是表示测量装置10中光学系统11关于被测 量物(晶片16)的关系的示意图。图3是说明在测量装置10中被测量物(晶片16)在载 台12上的滑动状态的示意图。图4是为了说明测量装置10的测量而表示的被测量物(晶 片16)上的测量对象与线状光L之间的关系的示意图。图5是表示将由图4得到的测量结 果作为可视化图形而显示在显示部14上状态的示意图，其中，(a)对应于图4的第一线状 反射光Li，(b)对应于图4的第二线状反射光L2，(c)对应于图4的线状光L3，(d)对应于 图4的线状光L4，而(e)对应于图4的线状光L5。图6是摄像元件17的结构示意图。此 外，在各图以及以下的说明中，以载台12的载置面为X-Y面，以与之正交的方向为Z方向， 而以载置于载台12上的被测量物(晶片16)的滑动方向为Y方向。另外，在摄像元件17 的受光面18上观察，以与载台12上的X和Z方向相对应的各个方向为X'和Z'方向，以 与X' -Z'面正交的方向为Y'方向。本发明的一个实施例的测量装置10执行利用单一的线状光照射的光杠杆法的测 量方法；作为基本概念，这种装置以不增加测量所需的时间而同时得到多个测量信息(测 量数据)为目的，利用受光光学系统的摄像元件获得来自由出射光学系统的线状光所照射 的被测量物的线状反射光，再根据所获得的线状反射光在被测量物上的几何学位置关系来 测量被测量物的表面形状，其中，受光光学系统采用在受光面上设置有多个片段的摄像元 件，并通过对线状反射光进行分束并在摄像元件受光面上的彼此不同的片段上成像，来获 得线状光在被测量物上的形状。更为具体地，测量装置10能够不增加测量所需时间，并同 时得到关于被测量物的测量对象的光学设定的多个不同的测量信息(测量数据)。如图1 所示，所述测量装置10具备光学系统11、载台12、存储器13、显示部14和控制部15。如图2所示，光学系统11利用出射光学系统35将在X方向延伸的线状光L (参见 图3)照射到后述的载置于载台12上的被测量物(后述的晶片16)上，并利用受光光学系 统36将线状反射光Rl成像于摄像元件17的受光面18上的规定区域(后述的受光区域)， 以获得线状光L在被测量物上的形状，所述线状反射光Rl是来自表面被线状光L照射的被 测量物的反射光。光学系统11根据与被测量物上的线状光L的几何学位置关系，使摄像元 件17获得线状光L在被测量物表面上的形状、即能够测量沿线状光L的被测量物(的位置 坐标)的表面形状信息。光学系统11的结构将在后面详细叙述。如图3所示，载台12使载置的被测量物向Y方向滑动，以使来自出射光学系统 35(参见图2)的线状光L在被测量物上的照射位置发生变更。在本例中，作为被测量物的晶片16被载置于载台12上。这是因为，为了在晶片16上制成的各个电子部件的布线，在 晶片16上设置有由焊料等形成的球状端子(以下称为突起19 (参见图4))，而为了各个电 子部件的品质管理，要求对各个突起19的高度尺寸进行管理。因此，在本例中，测量对象为 设置在晶片16上的各个突起19 (的高度尺寸)。在载台12上，通过使晶片16向Y方向移动(参见箭头Al)，而使线状光L在晶片 16(其表面)上的照射位置向与移动方向Al相反的一侧移动(参见箭头A2)。因此，通过 将晶片16载置于载台12上，可以在该晶片16上以照射线状光L的宽度尺寸对沿Y方向延 伸的区域进行照射，并相应地利用受光光学系统36适当地获得线状反射光R1，据此，能够 对使线状光L上的线状反射光Rl的获得对象的范围沿Y方向延伸的区域(以下称为获得 区域(参见附图标记Asl、As2))进行测量(扫描)。因此，在测量装置10中，通过使受光光学系统36上的作为线状光L(X方向)上的 线状反射光Rl的获得对象的范围与载置于载台12上的晶片16的载置位置之间的关系在 X方向上相对地变化，并反复执行上述测量动作(扫描)，就能够对晶片16的整个区域进行 测量。在控制部15的控制下，所述载台12根据晶片16在Y方向上的测量位置间隔和摄像 元件17的处理速度来设定移动速度，并使晶片16以该移动速度滑动。在控制部15的控制下，存储器13适当地存储并适当地读出基于由摄像元件17所 输出的电信号(各个像素数据)的测量数据。在控制部15的控制下，显示部14将存储于 存储器13中的测量数据作为数值或可视化的图形(参见图5)进行显示。控制部15根据晶片16 (被测量物)在Y方向上的测量位置间隔和摄像元件17中 的处理速度来设定晶片16的滑动速度，然后将该速度下的驱动信号向载台12输出，并将用 于输出与该滑动同步的电信号(各个像素数据)的信号向摄像元件17输出。另外，控制部 15将摄像元件17输出的电信号(各个像素数据)根据摄像元件17与被测量物上线状光L 的几何学位置关系而变换为被测量物表面上的线状光L的形状、即作为被测量物的线状光 L上的位置坐标的测量数据。另外，控制部15适当地读出储存在储存器13中的测量数据， 并作为数值或可视化的图形(参见图5)而显示在显示部14上。控制部15通过使晶片16在载台12上以设定的移动速度滑动并基于经由光学系 统11而由摄像元件17输出的电信号(各个像素数据)来生成测量数据，从而能够进行晶 片16的三维测量。下面对所述测量数据的可视化图形的一个示例进行说明。首先，如图4所示，当在作为被测量物的晶片16上设置有两个突起19 (以下称为 突起19a、19b)时，通过使晶片16在载台12上向Y方向滑动，由线状光L照射的部分从附 图标记Ll向附图标记L5相对地移动。于是，对于线状光Li，如图5(a)所示，经由光学系统 11的受光光学系统36获得的测量数据成为平坦的线20、即成为与X'方向的位置无关且在 Z'方向没有位移的线；对于线状光L2，如图5(b)所示，所述测量数据成为具有与突起19a 的腰部形状相对应的小的隆起部分20a和与突起19b的腰部形状想对应的隆起部分20b的 线20 ；对于线状光L3，如图5(c)所示，所述测量数据成为具有与突起19a的顶点形状相对 应的隆起部分20c和与突起19b的顶点形状相对应的大的隆起部分20d的线20 ；对于线状 光L4，如图5(d)所示，所述测量数据成为具有与突起19a的腰部形状相对应的小的隆起部 分20e和与突起19b的腰部形状相对应的隆起部分20f的线20 ；对于线状光L5，如图5 (e) 所示，所述测量数据成为平坦的线20。这样，通过使被测量物(晶片16)在载台12上以设定的移动速度滑动，并适当地生成基于经由光学系统11而由摄像元件17输出的电信号(各 个像素数据)的测量数据，从而能够进行被测量物(晶片16)的三维测量，并将测量数据作 为可视化图形显示在显示部14上。另外，这种可视化图形中的各个点(X'、V坐标)的 数值数据与被测量物(晶片16)在载台12上的滑动位置(Y方向)的数值数据组合而成的 数据作为数值而成为测量数据。在这里，在载台12上的被测量物(晶片16)在Z方向的高 度尺寸可以利用在摄像元件17的受光面18处的Z'方向的坐标位置(高度尺寸)并使用 下式(1)来表示。另外，在式(1)中，设突起19b的高度尺寸为Ah(参见图4)，设突起19b 在受光面18上的顶点的坐标为Zd'(参见图5(c))，设被测量物在受光面18上的平坦位 置的坐标为ZO ‘(参见图5 (c))，设来自出射光学系统35的线状光L关于载台12上的被 测量物(晶片16)的入射角为θ (参见图2)，并且设成像光学系统(32)在Z方向(Z'方 向)上的倍率为等倍率。Ah = 2 (Zd' -ZO' )sin θ......(1)这样，根据受光面18上的坐标位置就可以求出载台12上的被测量物(晶片16) 在Z方向的高度尺寸。下面，对光学系统11的结构进行说明。如图2所示，光学系统11具有光源30、准 直透镜31、成像光学系统32、光束分束机构33和摄像元件17。光源30出射用于线状光L的光束，例如可以由激光二极管等构成。准直透镜31将 从光源30出射的光束变换为以规定的宽度(X方向)尺寸的线状的方式照射到晶片16(被 测量物)上的线状光L(参见图3等)，例如，可以利用柱面透镜等构成。因此，在光学系统 11中，光源30和准直透镜31构成出射光学系统35。成像光学系统32将来自晶片16 (被测量物)的反射光、即线状反射光Rl成像于 摄像元件17的受光面18上，以便能够对线状光L在晶片16表面上的形状、即沿着线状光L 的被测量物(的位置坐标)进行测量。这里所谓的线状反射光Rl是指具有线状光L在晶 片16 (被测量物)上的形状(参见图4)信息的反射光。所述成像光学系统32可以根据载 置于载台12上的晶片16 (照射在其上的线状光L)与摄像元件17的受光面18之间的几何 学位置关系，利用各种透镜适当地构成。光束分束机构33是为了通过摄像元件17来获得从线状光L的延伸方向观察时互 不相同的测量位置上线状光L在晶片16(被测量物)上的形状而将线状反射光Rl分割为 两束(一束为R11，另一束为R12)的装置，例如，可以利用半反射镜或波长分离反射镜构成。 因此，在光学系统11中，成像光学系统32、光束分束机构33和摄像元件17构成受光光学系 统36。在光束分束机构33中，设置有作为第一线状反射光Rll的光路的第一光路wl和 作为第二线状反射光R12的光路的第二光路w2。如后所述，利用第一光路wl和第二光路 2，使第一线状反射光Rll和第二线状反射光R12分别成像于在摄像元件17的受光面18 上设定的彼此不同的各个片段Sn(n= 1-4)的第一区域(S11-S41M参见图6)上。另外，利 用第一光路wl和第二光路《2，从摄像元件17的受光面18 (成为受光区域的各个第一区域 (S11-S41))观察的、关于被测量物的测量对象(在上述例子中为各个突起19)的光学设定 彼此不同。光学设定是指，出于提高检查速度的目的，载置于载台12上被测量物(晶片16) 上作为在线状光L延伸方向(X方向)上的获得对象的位置(以下称为测量位置)。这是因为，在测量装置10中，由于利用载置于载台12上的被测量物(晶片16)的滑动的扫描方向 为Y方向，故一次扫描(测量动作)的测量范围由在X方向(宽度尺寸)观察时摄像元件 17的获得范围所规定，因此，如果其他条件(被测量物的测量对象的可测量范围(倍率)和 /或被测量物的分辨率等)相同，通过利用第一光路wl和第二光路w2将线状光L上的不同 位置作为获得对象，就能够使扫描次数减半，其结果，能够提高整体的检查速度(吞吐量)。这里，测量对象的可测量范围(倍率)是指表示载置于载台12上被测量物(晶片 16)在Z方向上观察时的大小尺寸的可测量的范围，可以用载台12上的Z方向的大小尺寸 对摄像元件17的受光面18 (后述的各个片段Sn (η = 1-4)的第一区域(S11-S41))中Z'方 向的大小尺寸(在Z'方向上观察的像素数)来表示。此外，关于被测量物(的测量对象) 的分辨率是指表示在载置于载台12上的被测量物(晶片16)上在线状光L的延伸方向(X 方向)上的测量范围，可以用载台12上的X方向的大小尺寸对摄像元件17的受光面18(各 个片段Sn (η = 1-4)的第一区域(S11-S41))中X'方向的大小尺寸(在X'方向上观察的像 素数)来表示。此外，在本例中，使线状光L上的由第一光路Wl产生的测量位置(作为线状反射 光Rl的获得对象的范围)和线状光L上的由第二光路w2产生的测量位置(线状反射光Rl 的获得对象的范围)彼此在中间地点的微小范围上重叠。这是为了防止由于制造误差等而 在双方的测量位置之间产生间隙。摄像单元17是将成像于受光面18上的被摄物的像变换为电信号(各个像素数 据)并输出的固体摄像元件，例如可以使用CMOS图像传感器。该摄像元件17的受光面18 的整体被分割成称为像素(PIXEL)的格子状区域，并将由数字数据即像素数据的集合构成 的获得数据作为电信号输出。摄像元件17在光学系统11中的位置关系以在载台12上观 察时X方向与受光面18的宽度方向(以下称为X'方向)相对应、且Z方向与受光面18的 高度方向(以下称为Z'方向)相对应的方式设定。因此，在摄像元件17的受光面18(在 此获得的获得数据)上，经由第一光路wl或者第二光路w2的线状反射光Rl成大致沿X' 方向延伸的线状，并且被测量物(晶片16)的高度尺寸(Z方向)表现为成像位置向Z'方 向的位移。在这里，在本发明的测量装置10中，为了能够高速地进行像素数据的处理，使用 具有下述功能的CMOS图像传感器作为摄像元件17。此外，只要是具有以下所述的功能的传 感器(摄像元件)即可，也可以使用其他的传感器。如图6所示，在摄像元件17中，为了能够高速地进行图像数据的处理，在受光面18 上设置有多个片段(参见片段S1-S4)，并设置有与各个片段相对应的多个寄存器(参见附 图标记R1-R4)，且各个片段被划分为多个区域。下面，为了便于理解，假设在摄像元件17中 设置有四个片段(以下称为第一片段Sl-第四片段S4)，并假设设置有四个寄存器(以下作 为第一寄存器Rl-第四寄存器R4)。另外，假设各个片段Sn(n= 1-4)被划分为三个区域 (分别为第一、第二、第三区域)。设各个片段Sn(n= 1-4)的三个区域的容量与各个寄存 器Rm(m= 1-4)的容量相等。各个寄存器Rm(m = 1_4)分别具有各自的输出路径，因而在 摄像元件17中，可以从各个寄存器Rm(m= 1-4)同时地输出信号。在摄像元件17中，在受光面18的各个片段Sn(η = 1-4)上的成像于受光面18 上的被摄物的像中，首先将第一区域(S11-S41)的被摄物的像变换为电信号(各个像素数 据)，并一起向与该电信号(各个像素数据)相对应的各个寄存器Rm(m= 1-4)移动(移位；shift)并从各个寄存器Rm(m= 1-4)输出电信号(各个像素数据)；其次，将第二区域 (S12-S42)的被摄物的像变换为电信号(各个像素数据)，并一起向与该电信号(各个像素数 据)相对应的各个寄存器Rm(m = 1-4)移动(移位；shift)并从各个寄存器Rm(m = 1-4) 输出电信号(各个像素数据)；最后，将第三区域(S13-S43)的被摄物的像变换为电信号(各 个像素数据)，并一起向与该电信号(各个像素数据)相对应的各个寄存器Rm(m= 1-4)移 动(移位；shift)并从各个寄存器Rm(m= 1-4)输出电信号(各个像素数据)。因此，在摄 像元件17中，能够协调并获得使回路结构简化和高速地进行将成像于受光面18上的被摄 物像作为电信号(各个像素数据)输出的处理(以下称为获得数据的处理)这两种效果。另外，在摄像元件17中，在控制部15的控制下将来自各个片段Sn(η = 1-4)的第 一区域(S11-S41)的电信号(各个像素数据)经由相应的各个寄存器Rm (m= 1-4)进行输出 而不输出来自其他区域(第二、第三区域)的电信号(各个像素数据)，据此，可以更高速 地进行获得数据的输出处理。以下，将这种输出处理所需的时间称为摄像元件17的最短输 出处理时间。在测量装置10中，用于划分各个片段Sn(n= 1-4)的划分线沿着X'方向， 用于划分各个区域的划分线也沿着X'方向。这是因为，如上所述，在测量装置10中，由载 置于载台12上被测量物(晶片16)的滑动而产生的扫描方向为Y方向，故一次扫描(测量 动作)的测量范围由在X方向(宽度尺寸)上观察时利用摄像元件17的获得范围所规定； 但由于载台12上的X方向与受光面18上的X'相对应，通过在测量时利用受光面18上的 X'方向的最大值，就可以使一次扫描(测量动作)的测量范围为最大范围。在这里，由于 可以从各个寄存器Rm(m = 1-4)同时地输出信号，在本例的摄像元件17中，最多可以将来 自四个片段Sn(n= 1-4)中的第一区域(S11-S41)的电信号(各个像素数据)，以与从任何 一个第一区域的输出的情况相同的处理时间同时地进行输出、即能够以摄像元件17的最 短输出处理时间同时地进行输出。在作为本发明的一个示例的测量装置10中，为了利用上述优点，将摄像元件17的 各个片段Sn (η = 1-4)中的第一区域(S11-S41)用作受光面18的受光区域，上述的第一光 路《1以及第二光路《2将第一线状反射光Rll以及第二线状反射光R12成像于不同的第一 区域(S11-S41)上。如图2所示，在本例中，第一光路wl将第一线状反射光Rll导向第二片 段S2的第一区域S21，第二光路w2将第二线状反射光R12导向第三片段S3的第一区域S31。 此外，各个片段Sn (η = 1-4)的各个区域是用于便于理解的示例，与实际的摄像元件在受光 面上的位置关系未必一致。但是，如上所述，各个片段Sn (η = 1-4)的各个区域在摄像元件 17的受光面18上的X'方向的整个宽度上延伸。因此，在测量装置10中，可以在摄像元件 17的受光面18上利用各个片段Sn(η = 1-4)的各个区域的X'方向的整个宽度进行测量。在测量装置10中，当来自出射光学系统35的线状光L被照射到载置于载台12且 适当地滑动的晶片16 (被测量物)上时，线状光L的反射光即线状反射光Rl由成像光学系 统32进行光学调整并由光束分束机构33进行分束，作为其中一束的第一线状反射光Rll 经由第一光路wl而成像于摄像元件17的受光面18上的第二片段S2的第一区域S21上， 作为另一束的第二线状反射光R12经由第二光路w2而成像于摄像元件17的受光面18上 的第三片段S3的第一区域S31上。在控制部15的控制下，摄像元件17通过与第二片段S2 的第一区域S21相对应的第二寄存器R2而将响应于所成像的第一线状反射光Rll的电信号 (各个像素数据)向控制部15输出，并通过与第三片段S3的第一区域S31相对应的第三寄存器R3而将响应于所成像的第二线状反射光R12的电信号(各个像素数据)向控制部15 输出。此时，从与第一区域S21相对应的第二寄存器R2的输出和从与第一区域S31相对应的 第三寄存器R3的输出同时进行，并且输出的处理所需的处理时间等于摄像元件17的最短 输出处理时间。因此，在本发明的测量装置10中，能够以摄像元件17的最短输出处理时间将与经 由第一光路wl的第一线状反射光Rll相对应的电信号(各个像素数据)和与经由第二光 路的第二线状反射光R12相对应的电信号(各个像素数据)向控制部15输出。这里， 利用经由第一光路wl的第一线状反射光Rll和经由第二光路w2的第二线状反射光R12， 可以获得在照射在载置于载台12上的被测量物(晶片16)上的线状光L上的来自相邻的 不同测量位置的测量数据，从而能够通过一次扫描(测量动作)得到大约两次的测量数据。 因此，能够提高整体的检查速度(吞吐量)。此外，在本例中，采用了在光束分束机构33中将线状反射光Rl分束为两束(第一 光路《1以及第二光路《2)的结构，但分束的数目也可以增加直至在摄像元件(的受光面) 中设定的片段的数目。此时，也可以采用如下的结构，即与分束的数目相对应地设置用于各 个反射光Rl的光路，使该各个线状反射光Rl成像于摄像元件上的不同的受光区域(在上 述例子中为各个片段Sn (η = 1-4)的各个第一区域)。这里，对于以下的实施例(包括变形 例1)，为了便于理解，示出了与本例同样地分束为两束的例子，但也可以与本例同样地使分 束数目增加直至在摄像元件(的受光面)中设定的片段的数目。另外，在上述例中，作为一个示例，示出了在受光面18上设置有四个片段并且各 个片段被划分为三个区域的摄像元件17，但也可以采用下面的方式，即设置有十六个片段 且各个片段被划分为八个区域的CMOS传感器、设置有十二个片段且各个片段被划分为四 个区域的CMOS传感器、设置有十六个片段且各个片段被划分为四个区域的CMOS传感器等 等，而并不限于上述示例。再者，在上述例子中，利用各个片段的第一区域作为受光面18的受光区域，但由 于在本发明的测量装置10中使用了设定有多个片段并具有上述功能的摄像元件17，如果 将各个片段全部的区域作为受光面18的受光区域来利用，则可以以远高于利用不具有上 述功能的摄像元件的输出处理速度的高速来进行输出处理，因而可以将各个片段中的全部 区域用作受光面18的受光区域，也可以将各个片段中的任意数目的区域用作受光面18的 受光区域。此外，在上述例中，利用各个片段的第一区域作为受光面18的受光区域，但是，例 如，如果采用利用来自各个片段的第二区域的电信号(各个像素信号)并且不输出来自其 他区域的(第一、第三区域)电信号(各个像素数据)的方式等，则输出处理时间可以与仅 利用各个片段的第一区域时大致相等，因此，可以使用各个片段中的任何一个区域作为受 光面18的受光区域。由此，如上所述，在将各个片段中任意数目的区域用作受光面18的受 光区域的情况下，可以将任意的区域作为受光区域而不局限于相应的寄存器的读出顺序。实施例1下面，对本发明的测量装置中的受光光学系统361的具体结构的一个示例即实施 例1的测量装置101进行说明。此外，由于实施例1的测量装置101的基本结构与上述例子 的测量装置10相同，所以相同结构的部分采用相同的附图标记，并省略其详细的说明。图7为表示光学系统111中受光光学系统361的结构示意图。图8为用于说明仅受光光学系 统361 (光束分束机构33)中的被测量物的测量位置不同时的说明图。在实施例1的测量装置101的光学系统111中，与上述例子相同，出射光学系统 351由光源30以及准直透镜31 (参见图2)构成。因此，在测量装置101中，以从单一的光 源30出射的单一波长的光束作为线状光L并照射到载台12上的晶片16 (被测量物)上。光学系统111中的受光光学系统361具有透镜41、分束棱镜42、第一反射棱镜43、 第二反射棱镜44、组合棱镜45以及摄像元件17。为了使被测量物的测量对象的可测量范围(倍率)和关于被测量物的分辨率合 适，以透镜41与载置于载台12上的晶片16和摄像元件17的受光面18的位置关系对准的 方式对透镜41进行光学设定。这里所谓的合适是指使测量所需的时间尽可能缩短且确保 规定的精度。分束棱镜42将由晶片16反射并经由透镜41的光束(线状反射光Rl)分束为两 束，在实施例1中，由于线状光L由单一的波长构成，因而使用了半反射镜。分束棱镜42将 由晶片16所反射并向Y'方向行进的光束(线状反射光Rl)分束为按原样直行的第一光路
和向与Y'方向正交的方向(在本例中为X'方向的负向一侧)行进的第二光路《2这两 束。以下，将沿第一光路wl行进的线状反射光Rl称为第一反射光R11，而将沿第二光路 行进的线状反射光Rl称为第二线状反射光R12。在该第一光路wl上设置有第一反射棱镜43和组合棱镜45。在第一光路wl上，透 过分束棱镜42的第一线状反射光Rll向第一反射棱镜43行进，并由第一反射棱镜43向与 Y'方向正交的方向(在本例中为X'方向的负向一侧)反射，然后向组合棱镜45入射。另外，在第二光路w2上设置有第二反射棱镜44和组合棱镜45。在第二光路w2 上，由分束棱镜42反射的第二线状反射光R12向第二反射棱镜44行进，由第二反射棱镜44 向Y'方向反射并向组合棱镜45入射。这里，在受光光学系统361中，在第一光路wl和第 二光路w2上，到入射至组合棱镜45为止彼此的光路长度、即到摄像元件17的受光面18为 止的光路长度相等。组合棱镜45使沿第一光路wl行进的第一反射光Rll和沿第二光路w2行进的第 二反射光R12以极为接近的间隔沿Y'方向行进，并导向摄像元件17的受光面18上的不 同的受光区域。这里所谓的受光区域是指在摄像元件17的受光面上为了获得线状反射光 Rl (的电信号(各个像素数据))而使用的每个片段的区域，即在各片段中划分出的至少一 个或更多的区域，是根据整体的检查速度(吞吐量)和检查精度的要求并考虑摄像元件17 的输出处理时间而适当地设定的。在本例中，为了使摄像元件17以极高速(摄像元件17 的最短输出处理时间)且同时地进行处理，使受光区域为在摄像元件的受光面的各个片段 中最先进行转送处理的区域，在上述例子的摄像元件17的受光面18中为各个片段Sn (η = 1-4)中的第一区域(S11-S41)的任何一个。在本实施例1中，组合棱镜45将沿第一光路wl 行进的第一线状反射光Rll向Y'方向反射以将其导向摄像元件17的受光面18上的第二 片段S2的第一区域S21，并使沿第二光路w2行进的第二线状反射光R12透过并导向摄像元 件17的受光面18上的第三片段S3的第一区域S31。组合棱镜45使用了半反射镜。本实施例1的受光光学系统361是利用经由第一光路wl的第一线状反射光Rll和 经由第二光路w2的第二线状反射光R12而只是被测量物的测量位置不同而构成的光学系统。下面利用图7和图8对这一点进行说明。这里，在图7以及图8的线状反射光Rl中，用 黑色箭头表示从受光光学系统361的光轴向一方延伸的获得对象，用空白箭头表示向另一 方延伸的获得对象。上述一方的获得对象(黑色箭头)和另一方的获得对象(空白箭头) 在线状光L上分别与以受光光学系统361的光轴为中心的一侧和另一侧相对应。另外，如 后所述，在图7以及图8的线状反射光Rl上，由于经由第一光路wl的线状反射光Rll被一 方的获得对象(黑色箭头)利用(由摄像元件17获得)，经由第二光路w2的第二线状反射 光R12被另一方的获得对象(空白箭头)利用(由摄像元件17获得)，分别用实线表示被 利用的一侧，而用虚线表示另一侧。在受光光学系统361中，由于第一光路wl和第二光路w2彼此的光路长度相等，对 于通过了上述的透镜41之后经过第一光路wl的第一线状反射光Rll和经过第二光路w2 的第二线状反射光R12，在摄像元件17的受光面18观察，测量物的测量对象的可测量范围 (倍率)和关于被测量物的分辨率彼此相等。因此，在受光光学系统361中，整体构成了成 像光学系统32。首先，在受光光学系统361中，当第一反射棱镜43和第二反射棱镜44位于用双 点划线表示的位置时，各个构件的光轴为完全一致的状态。于是，通过透镜41并由分束棱 镜42分束并经过了第一光路wl的第一线状反射光Rll和同样由分束棱镜42分束并经过 了第二光路的第二线状反射光R12在摄像元件17的受光面18上的同一位置成像且完 全一致(参见图8(a))。即，第一线状反射光Rll和第二线状反射光R12在X'方向观察时 的中心位置(黑色箭头和空白箭头的边界位置)位于受光面18的中央。此外，在图8(a)、 (b)中，为了便于理解，将第一线状反射光Rll和第二线状反射光R12在Z'方向上并排表 示(相互错开)，但实际上在Z'方向上完全一致。如图7所示，当从该状态起，将第一反射棱镜43向Y'方向的正向一侧移动时(参 见箭头A3)，在第一反射棱镜43与组合棱镜45之间的第一线状反射光Rll的位置向V方 向的正向一侧移动(参见箭头A4)。随之，在组合棱镜45与摄像元件17之间的第一线状反 射光Rll的位置向X'方向的负向一侧移动(参见箭头A5)。于是，当在受光面18观察时， 由于第一线状反射光Rll从中心位置(参见图8(a))向X'方向的负向一侧移动，因此，当 将第一反射棱镜43向Y'方向移动至规定的位置(从用双点划线表示的位置到用实线表示 的位置)时，第一线状反射光Rll的一方的测量位置(黑色箭头)的中心位置位于受光面 18的中央(参见图8(b))。之后，当使第一反射棱镜43在X'方向上围绕通过中心位置的轴线向右旋转(在 从正面观察图的状态下)时(参见箭头A6)，第一反射棱镜43与组合棱镜45之间的第一线 状反射光Rll向X'方向的负向一侧行并向Z'方向的正向一侧倾斜，组合棱镜45与摄像 元件17之间的第一线状反射光Rll向Y'方向的正向一侧行进并向Z'方向的正向一侧倾 斜，于是，当在受光面18观察时，第一线状反射光Rll从一方的测量位置(黑色箭头)的中 心位置位于受光面18的中央的状态(参见图8(b))起向V方向的正向一侧移动，因此， 使第一反射棱镜43围绕X ‘方向旋转至规定的位置，以使一方的测量位置(黑色箭头) 位于受光面18的第二片段S2的第一区域S21上(参见图8 (c))。由此，沿第一光路wl行 进的第一线状反射光Rll就被成像于第二片段S2的第一区域S21上。此外，第一反射棱镜 43在Y'方向上的移动以及围绕X'方向的旋转可以按照任何顺序进行，并不局限于本实施例1。此外，在实施例1中，为了使第一线状反射光Rll从中心位置向Z'方向的正向一 侧移动而进行了右旋转，但第一反射棱镜43围绕X'方向的旋转方向也可以根据移动方向 (成像于受光面18上的哪一个受光区域)来确定。同样，当使第二反射棱镜44向X'方向的正向一侧移动时(参见箭头A7)，第二反 射棱镜44与组合棱镜45之间的第二线状反射光R12的位置向X'方向的正向一侧移动(参 见箭头A8)。随之，组合棱镜45与摄像元件17之间的第二线状反射光R12的位置向X'方 向的正向一侧移动(参见箭头A9)。于是，当在受光面18观察时，第二线状反射光R12从中 心位置(参见图8 (a))向X'方向的正向一侧移动，因此，当使第二反射棱镜44向X'方向 移动至规定的位置(从用双点划线表示的位置到用实线表示的位置)时，第二线状反射光 R12的另一方的测量位置(空白的箭头)的中心位置位于受光面18的中央(参见图8 (b))。之后，当使第二反射棱镜44在X'方向上围绕通过中心位置的轴线向右旋转(在 正面观察图的状态下)时(参见箭头A10)，第二反射棱镜44与组合棱镜45之间的第二线 状反射光R12向Y'方向的正向一侧行进并向Z'方向的负向一侧倾斜，组合棱镜45与摄 像元件17之间的第二线状反射光R12向Y'方向的正向一侧行进并向Z'方向的负向一 侧倾斜。于是，当在受光面18观察时，第二线状反射光R12从另一方的测量位置(空白箭 头)的中心位置位于受光面18的中央的状态(参见图8(b))向Z'方向的负向一侧移动， 因此，使第二反射棱镜44围绕X'方向旋转至规定位置，以使另一方的测量位置(空白箭 头)位于受光面18的第三片段S3的第一区域S31上(参见图8(c))。由此，沿第二光路w2 行进的第二线状反射光R12就被成像于第三片段S3的第一区域S31上。此外，第二反射棱 镜44在X'方向上的移动以及围绕X'方向的旋转可以按照任何顺序进行，并不局限于本 实施例1。此外，在实施例1中，为了使第二线状反射光R12从中心位置向Z'方向的负向 一侧移动而进行了右旋转，但第二反射棱镜44围绕X'方向的旋转方向也可以根据移动方 向(成像于受光面18上的哪一个受光区域)来确定。通过在测量装置101的制造时进行这种调整，可以进行合适的测量。此外，这种 位置调整可以通过控制部15自动地进行(例如通过将作为基准的被测量物载置于载台12 上，并利用摄像元件17获得来自被测量物的线状反射光Rl的方式来进行等)，也可以用手 动进行。由此，在受光光学系统361中，分束棱镜42、第一反射棱镜43、第二反射棱镜44和 结合棱镜45构成了利用经由第一光路wl的第一线状反射光Rll和经由第二光路w2的第 二线状反射光R12而只是被测量物的测量位置不同的光束分束机构(参见图2的附图标记 32)。因此，受光光学系统361可以同时得到同一线状光L上只是被测量物的测量位置 不同的、经由第一光路wl的第一线状反射光Rll和经由第二光路w2的第二线状反射光 R12。这里，从提高各个测量数据的精度的观点来看，优选的是，在摄像元件17的受光面18 前面设置入射限制机构，以便仅使经由与各个受光区域(在实施例1中为第二片段S2的第 一区域S21以及第三片段S3的第一区域S31)相对应的成像光学系统的线状反射光Rl成像 (入射)。这种入射限制机构例如可以使用导光单元或设置具有光吸收作用的遮光构件来 构成，其中，导光单元将从组合棱镜45出射的第一线状反射光Rll导向第二片段S2的第一 区域S21，并将从组合棱镜45出射的第二线状反射光R12导向第三片段S3的第一区域S31 ； 而遮光构件是以划分第一光路《1和第二光路w2而不妨碍第一光路wl以及第二光路w2的方式设置的。在采用了上述受光光学系统361的实施例1的测量装置101中，可以同时获得只 是被测量物的测量位置不同的两组测量数据，因此，能够将两组测量数据分别单独地或者 同时地或者对两者进行合成而显示在显示部14上。在实施例1的测量装置101中，在X方向以及Z方向上具有相同的分辨率，通过 一次的测量动作即一次扫描，就能够得到在X方向上观察时测量位置不同的两组测量数据 (获得区域Asl上的测量数据以及获得区域As2上的测量数据)。因此，能够不降低测量精 度而得到大致两次的测量数据，从而能够提高整体的检查速度(吞吐量)。此时，由于为了 得到两组测量数据，使经由第一光路wl的第一线状反射光Rll成像于摄像元件17的受光 面18上的第二片段S2的第一区域S21，使经由第二光路w2的第二线状反射光R12成像于 摄像元件17的受光面18上的第三片段S3的第一区域S31，据此，能够在摄像元件17中以 极高速(摄像元件17的最短输出处理时间)且同时地处理这两组测量数据，因而不会增加 一次测量动作即一次扫描所需的时间。另外，在实施例1的测量装置101中，如果将各个部件(透镜41、分束棱镜42、第 一反射棱镜43、第二反射棱镜44、组合棱镜45以及摄像元件17)组装为受光光学系统361， 则通过第一反射棱镜43向Y'方向的移动以及围绕X'方向的旋转，可以调节经由第一光 路《1的第一线状反射光Rll在摄像元件17的受光面18上的成像位置，而通过第二反射棱 镜44在X'方向的移动以及围绕X'方向的旋转，可以调节经由第二光路w2的第二线状反 射光R12在摄像元件17的受光面18上的成像位置。再者，在实施例1的测量装置101中，在受光光学系统361中，将利用单一的透镜 41对被测量物的可测量范围(倍率)以及关于被测量物的分辨率进行了调节的单一的线 状反射光Rl分束为第一光路wl和第二光路w2并仅使线状光L上的被测量物的测量位置 不同，因此，能够使来自经由第一光路wl的第一线状反射光Rll的测量数据和来自经由第 二光路w2的第二线状反射光R12的测量数据中的被测量物的测量对象的可测量范围(倍 率)以及关于被测量物的分辨率完全一致。因此，在实施例1的测量装置101中，不仅能够确保规定的精度，而且能够缩短测 量所需的时间。此外，在上述实施例1中，经由第一光路Wl的第一线状反射光Rll和经由第二光 路的第二线状反射光R12在照射载置于载台12上的被测量物(晶片16)的线状光L上 的测量位置彼此相邻，但如果线状光L上的测量位置彼此不同，也可以使两个测量位置隔 开地设定，并不局限于实施例1。另外，在上述实施例1中，将利用单一的透镜41对被测量物的可测量范围(倍率) 以及关于被测量物的分辨率进行了调节的单一的线状反射光Rl分束为第一光路wl和第二 光路w2，但也可以分束为第一光路wl和第二光路w2并在各个光路(第一光路wl和第二光 路w2)中将被测量物的测量对象的可测量范围(倍率)以及关于被测量物的分辨率调节为 彼此相同，而并不局限于实施例1。如果采用这样的结构，则不需要使第一光路wl和第二光 路w2的光路长度相等，因此能够提高光学系统的设计自由度。 再者，在上述的实施例1中，通过第一反射棱镜43在Y‘方向的移动以及围绕X‘ 方向的旋转，来调节经由第一光路《1的第一线状反射光Rll在摄像元件17的受光面18上的成像位置，并通过第二反射棱镜44在X'方向的移动以及围绕X'方向的旋转，来调节经由第二光路《2的第二线状反射光R12在摄像元件17的受光面18上的成像位置，但也可以 在X'方向以及Z'方向两个方向调节经由第一光路wl的第一线状反射光Rll和经由第二 光路w2的第二线状反射光R12各自在受光面18上的成像位置，而并不限定于实施例1。例 如，代替使第一反射棱镜43在Y'方向上移动而使其在X' -Y'平面内(围绕Z'方向) 旋转，也能够在Z ‘方向上调节经由第一光路wl的第一线状反射光Rll在受光面18上的 成像位置；同样，代替使第二反射棱镜44在X'方向上移动而使其在X' -Y'平面内(围 绕Z'方向)旋转，也能够在Z'方向上调节经由第二光路w2的第二线状反射光R12在受 光面18上的成像位置。此外，在图7的结构中，使第一反射棱镜43以及第二反射棱镜44 固定，并分别在第一光路wl以及第二光路上设置一对楔形棱镜(未图示)就可以简单 地实现。在上述实施例1中，采用了使经由第一光路Wl的第一线状反射光Rll成像于摄像 元件17的受光面18上的第二片段S2第一区域S21上，并且使经由第二光路w2的第二反射 光R12成像于摄像元件17的受光面18上的第三片段S3的第一区域S31上的结构，但也可 以使其成像于(利用)彼此不同的区域，而并不限定于实施例1。变形例1下面，对实施例1的变形例1进行说明。变形例1的特征部分在于，在出射光学系 统352中，将两种波长进行合成并生成单一的线状光L。此外，变形例1的测量装置102的 基本结构与上述例子的测量装置10以及实施例1的测量装置101相同，因此相同结构的部 分用相同的附图标记标注并省略其详细说明。图9是与图2类似的示意图，表示了变形例 1的测量装置102中光学系统112关于被测量物(晶片16)的关系。在变形例1的测量装置102的光学系统112中，如图9所示，出射光学系统352由 两个光源302e和302b、波长合成反射镜50以及准直透镜31构成。在出射光学系统352 中，光源302a和光源302b出射波长彼此不同的光束。其主要目的是，在光学系统112的受 光光学系统362中，由于设置有两个成像光学系统，而利用分束棱镜42对线状反射光Rl进 行分束；而在某些情况下，其目的在于选择性地向摄像元件17的受光面18的各个受光区域 入射。从光源302a和302b出射的光束如后所述生成单一的线状光L，由于需要由摄像元件 17接收由被测量物(晶片16)所反射的线状反射光R1，因而使两者的波长在摄像元件17 的可接收的波长区域(感度)内彼此不同。在该变形例1中，在可以进行上述的分束(在 某些情况下为选择地入射)的前提下，尽可能地使波长相近。这是因为，摄像元件17的可 接收的波长区域(感度)越宽，则该摄像元件17就越昂贵。此外，光源302a和302b也可 以使用在所使用的摄像元件17的可接收的波长区域(感度)内的彼此不同的波长，而并不 限于变形例1。在该出射光学系统352中，在光源302a的出射光轴上设置有波长合成反射镜50 以及准直透镜31，并将载台12上的照射位置设定在该光轴上。光源302b的位置关系为，该 光源302b所出射的光束由波长合成反射镜50反射，从而在光源302a的出射光轴上行进并 朝向准直透镜31。因此，波长合成反射镜50被设定为，允许来自光源302a的光束透过，且 反射来自光源302b的光束。准直透镜31利用波长合成反射镜50将沿同一光轴上行进的 来自光源302a的光束以及来自302b的光束这两者变换为照射在载置于载台12上的被测量物(晶片16)上的单一的线状光L。因此，在测量装置102中，使从两个光源302a以及 302b出射的两个波长的光束变为在同一光轴上的线状光L，并照射到载置于载台12上的被 测量物(晶片16)上。光学系统112中的受光光学系统362的结构与图2相同，基本上能够以与图7所示 的结构相同的结构实现。这里，在变形例1中，由于线状光L是由两个波长合成而构成的，通 过利用波长分离反射镜构成分束棱镜42，并利用波长合成分离反射镜构成组合棱镜45 (参 见图7)，就能够提高光传播效率。另外，如上所述，从提高各个测量数据的精度的观点来看，当在摄像元件17的受 光面18的前方设置入射限制机构时，作为该入射限制机构可以使用结构为允许任意波长 的光束的透过的带通滤波器等。变形例2下面，对实施例1的变形例2进行说明。该变形例2的特征部分在于，在光学系统 113的受光光学系统363中，不仅利用照射载置于载台12上的被测量物(晶片16)的线状 光L上的测量位置彼此相邻的第一线状反射光Rl 1以及第二线状反射光R12，还利用测量位 置与它们重叠而只是在被测量物的测量对象(上述例子中为各个突起19)的高度方向(Z 方向)上的可测量范围(倍率)不同的第三线状反射光R13以及第四线状反射光R14。此 外，由于变形例2的测量装置103的基本结构与上述例子的测量装置10和实施例1的测量 装置101相同，因此相同结构的部分采用相同的附图标记，并省略其详细的说明。图10与 图3类似，是用于说明在测量装置103中被测量物(晶片16)在载台12上的滑动状态的的 示意图。图11是为了说明利用测量装置103的测量而表示的被测量物(晶片16)上的测 量对象(突起19c、19d)的状态的示意图。图12是表示将与图11的测量对象(突起19c、 19d)相对应的测量数据作为可视化图形而显示在显示部14上的状态的示意图，其中，(a) 表示从第一光路wl以及第二光路—侧得到的测量数据，(b)表示从第三光路w3以及第 四光路w4—侧得到的测量数据，而(c)表示将两者进行合成后的状态。在变形例2的受光光学系统363中，如图10所示，在光束分束机构33中，不仅设 置有第一光路wl和第二光路w2，还设置有第三光路w3和第四光路w4。第一光路wl和第 二光路w2的基本结构与图3所示结构相同，但在变形例2中，第一光路wl使第一线状反射 光Rl 1成像于摄像元件17的受光面18上第一片段Sl的第一区域S11上，第二光路w2使第 二线状反射光R12成像于摄像元件17的受光面18上的第二片段S2的第一区域S21上。第三光路w3与第一光路wl的测量位置相同，且与第一光路Wl仅在被测量物的测 量对象(上述例子中为各个突起19)的高度方向(Z方向)上的可测量范围(倍率)不同。 第三光路w3使第三线状反射光R13成像于摄像元件17的受光面18上的第三片段S3的第 一区域S31上。另外，第四光路w4与第二光路w2的测量位置相同，且与第二光路w2仅在被测量 物的测量对象(上述例子中为各个突起19)的高度方向(Z方向)上的可测量范围(倍率) 不同。该第四光路w4使第四线状反射光R14成像于摄像元件17的受光面18上的第四片 段S4的第一区域S41上。在该第三光路w3和第四光路w4上，在被测量物的测量对象(在上述例子中为各 个突起19)的高度方向(Z方向)上的可测量范围(倍率)相同。具体地，在摄像元件17的受光面18上观察，经由第一光路wl的第一线状反射光Rll和经由第二光路w2的第二线 状反射光R12被设定为低倍率(与第三线状反射光R13以及第四线状反射光R14相比)，经 由第三光路《3的第三线状反射光R13和经由第四光路w4的第四线状反射光R14被设定为 高倍率(与第一线状反射光Rll以及第二线状反射光R12相比)。这种方式的第三光路w3 和第四光路w4可以利用与图7所示的受光光学系统361同样的结构，而仅变更透镜(41) 和各个光路长度的光学特性来实现。因此，在变形例2的受光光学系统363中，利用经由第一光路wl的第一线状反射 光Rll和经由第二光路w2的第二线状反射光R12，可以得到来自相邻且彼此不同的测量位 置的第一测量数据，并且利用经由第三光路w3的第三线状反射光R13和经由第四光路w4 的第四线状反射光R14，可以得到作为来自相邻且彼此不同的测量位置的测量数据的、与第 一测量数据在被测量物的测量对象(上述例子中为各个突起19)高度方向(Z方向)上的 可测量范围(倍率)方面不同的第二测量数据。在采用了上述受光光学系统363的变形例2的测量装置103中，能够同时获得仅 在被测量物的测量对象(上述例子中为各个突起19)的高度方向(Z方向)上的可测量范 围(倍率)不同的两种测量数据，因此，能够将两种测量数据分别单独或者同时或者对双方 进行合成而显示在显示部14上。对于这一点，在下面进行说明。首先，作为一个示例，在受光光学系统363中，第一光路wl和第二光路w2的相应 的受光区域(第一片段Sl的第一区域S11以及第二片段S2的第一区域S21)中的Z'方向 的高度尺寸(总像素数)对应于晶片16(参见图3)上在Z方向的ΙΟΟμπι，第三光路w3和 第四光路w4的相应的受光区域(第三片段S3的第一区域S31以及第四片段S4的第一区域 S41)中的Z'方向的高度尺寸(总像素数)对应于晶片16上在Z方向的10 μ m。另外，如 图11所示，作为被测量物的晶片16上存在有大小尺寸大不相同的两个突起19c以及19d， 突起19c的高度尺寸(Z方向)为3μπι，突起19d的高度尺寸(Z方向)为60 μ m。于是，对于从第一光路wl以及第二光路w2得到的第一测量数据，由于受光区域中 Z'方向的高度尺寸(总像素数)对应于晶片16上的Z方向的ΙΟΟμπι，如图12(a)所示，故 对于60 μ m的突起19d是合适的可测量范围(倍率)，因此，可以得到60 μ m的测量结果。 与之相对，对于3 μ m的突起19c不是合适的可测量范围(倍率)(突起19c太小)，因此，如 图12(a)所示，不能辨别是否为噪音而不能测量，或者为包含极大误差的测量结果(高度尺 寸)。另外，对于从第三光路w3以及第四光路w4得到的第二测量数据，由于受光区域 中Z'方向的高度尺寸(总像素数)对应于被测量物(晶片16)上的Z方向的10 μ m，如图 12 (b)所示，对于3 μ m的突起19c是合适的可测量范围(倍率)，因此，可以得到3 μ m的测 量结果。与之相对，对于60 μ m的突起19d不是合适的可测量范围(倍率)(突起19d太 大)，因此，如图12(b)所示，仅能得到高度为大于等于可测量的高度尺寸的最大值这样的 测量结果，而不能得到高度尺寸。但是，在测量装置103中，通过一次扫描(测量动作)就能够得到上述两者的测 量数据，因此，能够得到第一测量数据和第二测量数据这两者的合适的测量结果(高度尺 寸)。在测量装置103中，当利用这一点并在控制部15的控制下将测量数据作为可视化的 图形显示在显示部14上时，如图12(c)所示，可以显示将两者的测量结果(高度尺寸)合成后的图形。在变形例2中，由于这种将两者的测量结果(高度尺寸)合成的图形在被测 量物(晶片16)上的X方向的分辨率相等，对于从任何一个成像光学系统得到的测量数据， 同一个测量对象所对应的X坐标相同，因此，可以单纯地图示从成为对于测量对象(本例中 为突起19c以及突起19d)合适的可测量范围(倍率)的成像光学系统而得到的测量数据。 在本例中，对于突起19c显示基于第二测量数据的图形，而对于突起19d显示基于第一测量 数据的图形。此时，控制部15选择对于测量对象(本例中为突起19c以及突起19d)合适 的可测量范围(倍率)的成像光学系统，但是，例如，也可以从测量数据是在可测量的高度 尺寸的范围内为较大数值的成像光学系统中优先地选择。此外，这种合成的图形也可以是 以不对实际的多个测量对象的大小关系的图像造成损害的方式对基于测量数据而显示的 图形的大小关系进行修正的结构。据此，虽然与对应于实际比例尺的大小关系并不完全一 致，但是一看就能够掌握二者的高度尺寸。在变形例2的这种测量装置103中，利用经由第一光路wl的第一线状反射光Rll 和经由第二光路w2的第二线状反射光R12，能够得到来自相邻的彼此不同的测量位置的第 一测量数据，并且利用经由第三光路w3的第三线状反射光R13和经由第四光路w4的第四 线状反射光R14，能够得到来自相邻的彼此不同的测量位置的测量数据，即与第一测量数据 在被测量物的测量对象(上述例子中为各个突起19)的高度方向(Z方向)上的可测量范 围(倍率)不同的第二测量数据。因而，通过一次扫描(测量动作)就能够得到大致两次 的第一测量数据和第二测量数据。因而，不仅能够提高整体的检查速度(吞吐量)，而且能 够扩展实质的可测量范围(倍率)。变形例3下面，对实施例1的变形例3进行说明。该变形例3的特征部分在于，在光学系统 114的受光光学系统364中，不仅利用对载置于载台12上的被测量物(晶片16)进行照射 的线状光L上的测量位置彼此相邻的第一线状反射光Rll以及第二线状反射光R12，还利 用与它们只是被测量物的分辨率不同的第三线状反射光R13以及第四线状反射光R14。此 外，变形例3的测量装置104的基本结构与上述例子的测量装置10和实施例1的测量装置 101相同，因此相同结构的部分采用相同的附图标记，并省略其详细的说明。图13与图3相 似，是说明在测量装置104中被测量物(晶片16)在载台12上的滑动状态的示意图。在变形例3的受光光学系统364中，如图13所示，在光束分束机构33中不仅设置 有第一光路wl和第二光路w2，还设置有第三光路和第四光路。第一光路wl和第 二光路w2的基本结构与图3所示的结构相同，但在该变形例3中，第一光路wl使第一线状 反射光Rll成像于摄像元件17的受光面18上的第一片段Sl的第一区域S11上，第二光路 w2使第二线状反射光R12成像于摄像元件17的受光面18上的第二片段S2的第一区域S21 上。由于第三光路和第四光路与第一光路wl和第二光路w2关于被测量物 的分辨率不同，因而在载置于载台12上的被测量物上在X方向的大小尺寸所观察的测量范 围不同。在该变形例3中，第三光路w3'和第四光路w4'的测量位置在同一线状光L上 相邻且彼此不同，其分辨率低于第一光路wl和第二光路w2，即在X方向观察的测量范围宽 (能够获得宽范围的数据)。第三光路w3'使第三线状反射光R13成像于摄像元件17的受光面18上的第三片段S3的第一区域S31。另外，第四光路w4'使第四线状反射光R14成像于摄像元件17的受 光面18上的第四片段S4的第一区域S41。在该第三光路w3'和第四光路w4'中，被测量物的测量对象(上述例子中为各个 突起19)的可测量范围(倍率)相同。这种第三光路和第四光路w4'利用与图7所 示的受光光学系统361相同的结构，仅变更透镜(41)以及各个光路长度的光学特性就能够 实现。这里，在第三光路和第四光路w4'中测量物的测量对象(上述例子中为各个突 起19)在高度方向(Z方向)上的可测量范围(倍率)可以与第一光路wl和第二光路w2 中的可测量范围相同，也可以不同。因此，在变形例3的受光光学系统364中，利用经由第一光路wl的第一线状反射 光Rll和经由第二光路w2的第二线状反射光R12，能够得到来自相邻的彼此不同的测量位 置的第一测量数据，并且利用经由第三光路《3’的第三线状反射光R13和经由第四光路w4’ 的第四线状反射光R14，能够获得来自相邻的彼此不同的测量位置的测量数据，即与第一测 量数据在被测量物的分辨率方面不同的第二测量数据。因此，通过一次扫描(测量动作)就 能够得到大致两次的第一测量数据和第二测量数据。据此，能够提高整体的检查速度(吞 吐量)。尽管本发明已描述了实施例，但不受限于此。应当指出的是，本领域的技术人员可 以在不背离由所附的权利要求限定的本发明的范围内对实施例进行修改。
权利要求
1.一种测量装置，具备出射光学系统，所述出射光学系统将在一个方向上延伸的线 状光照射到被测量物上；摄像元件，所述摄像元件获得从所述被测量物反射的线状反射光，所述测量装置根据所述摄像元件获得的所述线状反射光在所述被测量物上的几何学 位置关系来测量被测量物的表面形状，所述测量装置的特征在于，具备成像光学系统，所述成像光学系统被设置在所述被测量物与所述摄像元件之间，使所 述线状反射光成像于所述摄像元件的受光面上以获得所述线状光在所述被测量物上的形 状；光束分束机构，所述光束分束机构将所述线状反射光分束并将分束的线状反射光导向 所述摄像元件，其中，所述光束分束机构对所述线状反射光进行分束以获得在所述线状光的延伸方向 上观察时在彼此不同测量位置上所述线状光在所述被测量物上的形状，所述摄像元件在受光面上设定有多个片段且所述多个片段的每个被划分为多个区域， 所述多个片段中的至少一个或更多的区域用作受光区域，所述成像光学系统使所述光束分束机构分束的所述线状反射光成像于所述摄像元件 的所述受光面上的彼此不同的所述片段的所述受光区域上。
2.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述受光区域是在所述摄像元件的所 述受光面上的所述多个片段中最先进行输出处理的区域。
3.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述光束分束机构将对所述被测量物 的测量对象实施了光学设定之后的所述线状反射光进行分束。
4.如权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所述光束分束机构将对所述被测量物 的测量对象实施了光学设定之后的所述线状反射光进行分束。
5.如权利要求3所述的测量装置，其特征在于，所述光束分束机构在对所述线状反射 光进行分束之后，使各个分束的线状反射光分别在沿所述摄像元件的所述受光面的平面上 观察时正交的两个方向的位置发生位移，据此能够获得在所述线状反射光的延伸方向上观 察时彼此不同的测量位置上所述线状光在所述被测量物上的形状。
6.如权利要求4所述的测量装置，其特征在于，所述光束分束机构在对所述线状反射 光进行分束之后，使各个分束的线状反射光分别在沿所述摄像元件的所述受光面的平面上 观察时正交的两个方向的位置发生位移，据此能够获得在所述线状反射光的延伸方向上观 察时彼此不同的测量位置上所述线状光在所述被测量物上的形状。
全文摘要
一种具备对被测量物照射沿一个方向延伸的线状光的出射光学系统和获得线状反射光的摄像元件的测量装置，根据线状反射光在被测量物上的几何学位置关系来测量被测量物的表面形状，具备成像光学系统，设置在被测量物与摄像元件之间，使线状反射光成像于摄像元件的受光面上以获得线状光在被测量物上的形状；光束分束机构，将线状反射光分束并导向摄像元件。光束分束机构将线状反射光分束以获得在线状光延伸方向上观察时线状光在彼此不同的位置上在被测量物上的形状。摄像元件在受光面上设定有被划分为多个区域的多个片段，各片段中的至少一个或更多的区域用作受光区域，成像光学系统使分束的线状反射光成像于受光面上彼此不同的片段的受光区域上。
文档编号G01B11/00GK101995217SQ201010255058
公开日2011年3月30日 申请日期2010年8月17日 优先权日2009年8月18日
发明者榎本芳幸, 矶崎久 申请人:株式会社拓普康