JP2003315015A - 測定顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ステージ操作を簡単にでき、再測定時の作業
効率を向上させることができる測定顕微鏡を提供する。 【解決手段】 被測定物７上の各所の測定箇所を位置決
めしながら、それぞれの高さを検出し、これら検出され
た高さに応じたＺ座標をＸＹＺカウンタ６からのＸＹ座
標とともに取得し、これらＸＹＺ座標から三次元グラフ
ィック像を構築してモニタ１３に表示させ、この三次元
グラフィック像上で再測定したい再測定領域を指定する
ことにより、被測定物７の観察画像上に再測定領域の方
向を表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高さ測定、特に微
小寸法の高さ測定をするのに適した測定顕微鏡に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、プラスチック成形品、金型、リー
ドフレーム、ボールグリットアレイ（ＢＧＡ）などの特
に微小寸法の被測定物表面の高さ測定に適したものとし
て、測定顕微鏡が知られている。

【０００３】このうち、手動操作により被測定物の高さ
測定を行う手動操作型の測定顕微鏡では、まず、被測定
物をテーブル上に載せ、手動によりテーブルを移動して
被測定物の測定箇所を顕微鏡の観察光学系の光軸上に位
置決めする。そして、被測定物の測定すべき部分を必要
な倍率で拡大し、この観察像をモニタ上に表示するとと
もに、高さ測定センサを用いて高さ測定を行う。そし
て、高さ測定が終了すると、再度手動によりテーブルを
移動して次の測定箇所を位置決めし、同様にして高さ測
定を行い、以下、同様な操作を手動により繰り返すこと
により被測定物上の各所の高さ測定を行うようにしてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
手動操作型の測定顕微鏡により測定される被測定物の各
所の高さデータから被測定物の形状を測定しようとする
と、データが不足して正確な形状測定ができないことが
あり、このような場合は、改めて高さ測定を再開するこ
とがある。

【０００５】ところが、被測定物の観察像の倍率が高い
と、モニタに表示される観察像の画面だけをみても、再
測定したい場所に対しステージをどちらの方向にどれだ
け移動させればよいかを容易に把握できない。

【０００６】このため、観察者は、ステージ上の被測定
物とモニタ上の観察像の双方を目視で確認しながら、ス
テージを移動させなければならず、極めて面倒な作業を
強いられるという問題が生じる。

【０００７】また、このような面倒な作業を避けるた
め、部分的に再測定すれば十分の場合でも、全て最初か
ら測定をし直すことも多々あり、さらに測定作業の効率
の低下を招くという問題もあった。

【０００８】一方、被測定物表面の一部で反射が少なか
ったり、表面の傾きが大きかったりすると、部分的に正
確な高さ測定ができない場合もあるが、これらの部分に
ついて改めて高さ測定を再開したい場合も同様で、面倒
な作業を強いられたり、測定をし直すことによる作業効
率の低下を招くという問題があった。

【０００９】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、ステージ操作を簡単にでき、再測定時の作業効率を
向上させることができる測定顕微鏡を提供することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
被測定物を載置する移動可能なステージと、前記被測定
物の観察画像を表示する表示手段と、前記ステージの移
動により所定の測定位置に位置決めされる前記被測定物
の測定箇所の高さを測定する高さ測定手段と、前記高さ
測定手段により測定された前記被測定物の各所の測定箇
所の高さ測定結果を前記表示手段に表示させる制御手段
と、を具備し、前記制御手段は、前記表示手段に表示さ
れた前記高さ測定結果上で前記被測定物上の再測定領域
が指定されると、前記表示手段の前記被測定物の観察画
像上に前記再測定領域の少なくとも方向を表示し、前記
ステージの移動方向を指示可能にしたことを特徴として
いる。

【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記制御手段は、前記高さ測定手段により
測定された前記被測定物の各所の測定箇所の高さ測定結
果を三次元グラフィック像として前記表示手段に表示さ
せることを特徴としている。

【００１２】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記制御手段は、前記表示手段の前記被測
定物の観察画像上に前記再測定領域の方向を矢印により
表示可能としたことを特徴としている。

【００１３】この結果、本発明によれば、表示手段に表
示される高さ測定結果上で被測定物上の再測定領域を指
定することで、被測定物の観察画像上に、再測定領域の
位置と方向が表示されるようになり、この表示にしたが
ってステージを移動させるだけで、被測定物の再測定領
域を所定の測定位置まで簡単に移動させることができる
ので、ステージ操作を簡単にでき、再測定の作業効率を
向上させることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に従い説明する。

【００１５】（第１の実施の形態）図１は、本発明の第
１の実施の形態にかかる測定顕微鏡の概略構成を示して
いる。図において、１は測定顕微鏡本体で、この測定顕
微鏡本体１は、ステージ部２と観察部３から構成されて
いる。

【００１６】ステージ部２は、Ｘ方向およびＹ方向に移
動するＸＹステージからなっている。ステージ部２に
は、Ｘ方向移動用ハンドル４、Ｙ方向移動用ハンドル５
が設けられている。操作者は、これらＸ方向移動用ハン
ドル４およびＹ方向移動用ハンドル５を操作すること
で、ステージ部２をＸ方向およびＹ方向に移動操作でき
るようになっている。

【００１７】また、ステージ部２は、図示しない焦準機
構によりＺ方向、つまり観察部３の光軸方向に沿って上
下動できるようにもなっている。

【００１８】ステージ部２には、ＸＹＺカウンタ６が接
続されている。このＸＹＺカウンタ６は、ステージ部２
のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の移動量をカウントし、ＸＹ
Ｚ座標を検出するようになっている。

【００１９】ステージ部２の上面には、被測定物７が載
置されている。この被測定物７には、図示しない照明部
により上方または下方から照明光が照射される。

【００２０】ステージ部２上面に対向して観察部３が配
置されている。この観察部３は、対物レンズ８、ＣＣＤ
カメラ９および高さ測定センサ１０を有するもので、照
明光が照射される被測定物７からの反射光（または透過
光）を対物レンズ８を介してＣＣＤカメラ９の撮像面に
結像するようになっている。ＣＣＤカメラ９は、撮像面
に結像された光を撮像し、この撮像した画像を被測定物
７の観察画像として出力する。また、高さ測定センサ１
０は、被測定物７の所定の測定箇所の高さを測定するの
に用いられるもので、例えば、照明光が照射される被測
定物７からの光を検出するとともに、測定箇所に焦点が
合ったときの被測定物７からの光で最大出力を発生する
光検出器からなっている。

【００２１】一方、１１は制御手段である制御部で、こ
の制御部１１には、コンピュータ１２が設けられてい
る。コンピュータ１２には、表示手段としてのモニタ１
３、キーボード１４、マウス１５およびフットスイッチ
１６が接続されるとともに、ＸＹＺカウンタ６、ＣＣＤ
カメラ９および高さ測定センサ１０が接続されている。

【００２２】モニタ１３は、コンピュータ１２の指示に
より操作メニューやＣＣＤカメラ９で撮像された被測定
物７の観察画像を表示するとともに、後述するＸＹＺ座
標から構築される三次元グラフィック像を表示するよう
になっている。マウス１５は、モニタ１３に表示される
操作メニューの選択や被測定物７の測定箇所の選定など
に使用するものである。フットスイッチ１６は、足操作
によりオンオフされるもので、被測定物７の測定箇所を
決定するのに用いられている。

【００２３】また、コンピュータ１２は、ＸＹＺカウン
タ６、ＣＣＤカメラ９および高さ測定センサ１０に対し
て制御指令を与える他、観察部３の光軸上（測定位置）
に、測定箇所が位置決めされた被測定物７の高さを測定
する高さ測定機能を有している。この場合、コンピュー
タ１２は、観察部３の光軸上（測定位置）に被測定物７
の測定箇所が位置決めされた状態で、ステージ部２とと
もに被測定物７がＺ軸方向に移動されると、この移動と
ともに変化する高さ測定センサ１０の出力を取り込み、
この出力が最大になる時のステージ部２のＺ位置を求
め、このＺ位置に相当するステージ部２のＺ座標から被
測定物７の測定箇所の高さを求めるようになっている。

【００２４】次に、このように構成された測定顕微鏡の
作用を説明する。

【００２５】まず、ステージ部２上に被測定物７を載置
し、図示しない照明部により照明光を照射すると、被測
定物７からの光が対物レンズ８を介してＣＣＤカメラ９
の撮像面に結像され、このＣＣＤカメラ９で撮像された
被測定物７の観察画像がコンピュータ１２のモニタ１３
に表示される（図２）。

【００２６】観察者は、モニタ１３の観察画像を見なが
ら、Ｘ方向移動用ハンドル４およびＹ方向移動用ハンド
ル５を操作し、ステージ部２をＸＹ方向に移動させて被
測定物７の所望する測定箇所を観察部３の光軸上（測定
位置）に位置させる。そして、この状態で、フットスイ
ッチ１６を足操作によりオンするか、マウス１５により
モニタ１３上の確認ボタン（図示せず）をクリックして
測定箇所を決定する。

【００２７】次に、被測定物７をステージ部２とともに
Ｚ軸方向に移動すると、コンピュータ１２は、被測定物
７の測定箇所からの光を検出する高さ測定センサ１０の
出力が最大になるステージ部２のＺ位置を求め、このＺ
位置に相当するＸＹＺカウンタ６のＺ座標の出力から被
測定物７の測定箇所の高さを検出する。そして、この高
さに応じたＺ座標をＸＹＺカウンタ６のＸＹ座標ととも
に図示しないメモリに一時記憶する。

【００２８】以下、同様にして被測定物７上の各所の測
定箇所を位置決めしながら、それぞれの高さを検出する
とともに、これら検出された高さに応じたＺ座標を、Ｘ
ＹＺカウンタ６のＸＹ座標とともに図示しないメモリに
記憶していく。

【００２９】その後、コンピュータ１２は、これら記憶
されたＸＹＺ座標から三次元グラフィック像Ａを構築
し、例えば、図３に示すようにモニタ１３に表示する。

【００３０】観察者は、モニタ１３上の三次元グラフィ
ック像Ａから被測定物７の表面形状を測定結果として確
認する。

【００３１】ここで、被測定物７の表面形状のうち、さ
らに細かいピッチで測定したい場所が存在する場合は、
図３に示す三次元グラフィック像Ａ上で再測定したい再
測定領域１７を指定する。この場合、マウス１５により
モニタ１３上の図示しない再測定ボタンをクリックし、
三次元グラフィック像Ａ上で再測定領域１７をマウス１
５を使って設定する。このとき設定された再測定領域１
７のＸＹＺ座標が読み取られ、図示しないメモリに記憶
される。

【００３２】この状態で、モニタ１３を図２に示す被測
定物７の観察画像の表示画面に切換える。すると、コン
ピュータ１２によりメモリに記憶した再測定領域１７の
ＸＹＺ座標が読み出され、図４に示すように被測定物７
の観察画像上に、再測定領域１７の方向が矢印１８で表
示される。

【００３３】観察者は、この矢印１８の方向にしたがっ
てＸ方向移動用ハンドル４およびＹ方向移動用ハンドル
５を操作し、被測定物７の再測定領域１７を観察部３の
光軸上（測定位置）まで移動させる。この移動が完了し
たところで、矢印１８の表示は消える。

【００３４】なお、再測定領域１７の所在方向とともに
距離を表わすようにもできる。この場合、例えば、矢印
１８を点滅状態とし、再測定領域１７が測定位置から遠
い時は、点滅の間隔を長く、近づくと点滅の間隔を短く
していき、測定位置に達したならば消灯するようにすれ
ばよい。また、この点滅に代えて、色の変更でも可能で
ある。さらに、矢印の長さ、大きさで距離を表示するこ
ともできるし、実際の距離を表示することもできる。

【００３５】被測定物７の再測定領域１７を観察部３の
光軸上（測定位置）まで移動させた後は、上述したと同
様で、観察者は、モニタ１３の観察画像を見ながらＸ方
向移動用ハンドル４およびＹ方向移動用ハンドル５を操
作し、ステージ部２をＸＹ方向に移動させて再測定領域
１７の測定箇所を測定位置に位置決めして、それぞれの
高さを検出するとともに、これら検出された高さに応じ
たＺ座標を、ＸＹＺカウンタ６のＸＹ座標とともに図示
しないメモリに記憶していく。これにより、図３に示す
三次元グラフィック像Ａの再測定領域１７内のＸＹＺ座
標データは、再測定後のデータとして書き換えられる。

【００３６】この場合、この再測定領域１７は、他と識
別できるように色などを変えて視覚的に区別できるよう
にするのも効果的である。

【００３７】従って、このようにすれば、被測定物７上
の各所の測定箇所を位置決めしながら、それぞれの高さ
を検出し、これら検出された高さに応じたＺ座標を、Ｘ
Ｙ座標とともに取得するとともに、これらＸＹＺ座標か
ら三次元グラフィック像を構築し、この三次元グラフィ
ック像上で再測定したい再測定領域１７を指定すること
により、被測定物７の観察画像上に、再測定領域１７の
方向が矢印１８で表示されるようになるので、この矢印
１８にしたがってステージ部２を移動させるだけで被測
定物７の再測定領域１７を所定の測定位置まで簡単に移
動させることができるようになり、ステージ操作を簡単
にでき、再測定の際の作業効率を飛躍的に向上させるこ
とができる。

【００３８】なお、上述した実施の形態では、被測定物
７上で再測定したい場所が存在すると、三次元グラフィ
ック像Ａ上で再測定領域１７を指定するようにしたが、
被測定物表面の一部で反射が少なかったり、表面の傾き
が大きかったりして部分的に正確な高さ測定ができず、
これらの部分について再測定したい場合も、三次元グラ
フィック像上で、これら正確な測定ができなかった部分
を再測定領域として指定すると、再測定領域の方向が矢
印で指示されるので、矢印の方向にしたがってステージ
部２を操作することにより、効率よく再測定領域での再
測定を行うことができる。

【００３９】（第２の実施の形態）次に、本発明の第２
の実施の形態を説明する。

【００４０】図５は、本発明の第２の実施の形態にかか
る測定顕微鏡の概略構成を示すもので、図１と同一部分
には、同符号を付している。

【００４１】この場合、ステージ部２は、Ｘ方向および
Ｙ方向に移動するＸＹステージからなっている。ステー
ジ部２には、Ｘ方向移動用モータ２１、Ｙ方向移動用モ
ータ２２が設けられている。

【００４２】また、ステージ部２には、ジョイステック
２３が接続されている。このジョイステック２３は、そ
の傾き方向と傾き角度に応じてＸ方向移動用モータ２１
およびＹ方向移動用モータ２２の選択と回転方向を決定
するもので、このようなジョイステック２３の操作によ
りステージ部２をＸＹ方向に自動的に移動できるように
なっている。

【００４３】なお、ジョイステック２３に代えて、マウ
ス１５によるモニタ１３上の図示しないボタンのクリッ
ク、キーボード１４からの所定データの入力あるいはロ
ータリーエンコーダなどを用いることができる。

【００４４】その他は、図１で述べたと同様であり、こ
こでの説明は省略する。

【００４５】このような構成によっても、観察者は、Ｃ
ＣＤカメラ９で撮像された被測定物７の観察画像をモニ
タ１３上で見ながら、ジョイステック２３を操作し、ス
テージ部２をＸＹ方向に移動させて被測定物７の所望す
る測定箇所を観察部３の光軸上（測定位置）に位置させ
る。そして、フットスイッチ１６を足操作によりオンす
るか、マウス１５によりモニタ１３上の確認ボタン（図
示せず）をクリックして測定箇所を決定する。

【００４６】この状態で、被測定物７をステージ部２と
ともにＺ軸方向に移動することで、被測定物７の測定箇
所の高さに応じたＺ座標を求め、ＸＹ座標とともに図示
しないメモリに一時記憶させる。このような動作を、被
測定物７上の各所の測定箇所について繰り返えして行
う。

【００４７】その後、コンピュータ１２で、これら記憶
されたＸＹＺ座標から三次元グラフィック像Ａを構築し
モニタ１３に表示する（図３）。そして、この三次元グ
ラフィック像Ａ上で再測定したい再測定領域１７を指定
すると、この再測定領域１７が記憶される。また、モニ
タ１３を被測定物７の観察画像の表示画面に切換える
と、メモリに記憶された再測定領域１７のＸＹＺ座標が
読み出され、図４に示すように被測定物７の観察画像上
で再測定領域１７の方向が矢印１８により表示される。

【００４８】観察者は、この矢印１８の方向にしたがっ
て、ジョイステック２３を操作し、ステージ部２をＸＹ
方向に自動移動させ、被測定物７の再測定領域１７を観
察部３の光軸上（測定位置）に位置させる。この再測定
領域１７を観察部３の光軸上（測定位置）まで移動させ
た後は、上述したと同様で、観察者は、モニタ１３の観
察画像を見ながらジョイステック２３を操作し、ステー
ジ部２をＸＹ方向に移動させて再測定領域１７の測定箇
所を測定位置に移動させ、それぞれの高さを検出すると
ともに、これら検出された高さに応じたＺ座標を、ＸＹ
座標とともに図示しないメモリに記憶していく。これに
より、図３に示す三次元グラフィック像Ａの再測定領域
１７内のＸＹＺ座標データは、再測定後のデータとして
書き換えられる。

【００４９】従って、このようにしても、第１の実施の
形態で述べたと同様な効果を得られ、さらに、ジョイス
テック２３の操作によりステージ部２をＸＹ方向に自動
的に移動できるので、ステージ操作をさらに簡単にで
き、再測定時の作業効率をさらに向上させることができ
る。

【００５０】その他、本発明は、上記実施の形態に限定
されるものでなく、実施段階では、その要旨を変更しな
い範囲で種々変形することが可能である。

【００５１】さらに、上記実施の形態には、種々の段階
の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件
における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出でき
る。例えば、実施の形態に示されている全構成要件から
幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようと
する課題の欄で述べた課題を解決でき、発明の効果の欄
で述べられている効果が得られる場合には、この構成要
件が削除された構成が発明として抽出できる。

【００５２】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ステ
ージ操作を簡単にでき、再測定時の作業効率を向上させ
ることができる測定顕微鏡を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の概略構成を示す
図。

【図２】第１の実施の形態に用いられるモニタの表示例
を示す図。

【図３】第１の実施の形態に用いられるモニタの他の表
示例を示す図。

【図４】第１の実施の形態に用いられるモニタの他の表
示例を示す図。

【図５】本発明の第２の実施の形態の概略構成を示す
図。

【符号の説明】

１…測定顕微鏡本体 ２…ステージ部 ３…観察部 ４…Ｘ方向移動用ハンドル ５…Ｙ方向移動用ハンドル ６…ＸＹＺカウンタ ７…被測定物 ８…対物レンズ ９…ＣＣＤカメラ １０…測定センサ １１…制御部 １２…コンピュータ １３…モニタ １４…キーボード １５…マウス １６…フットスイッチ １７…再測定領域 １８…矢印 ２１…Ｘ方向移動用モータ ２２…Ｙ方向移動用モータ ２３…ジョイステック

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定物を載置する移動可能なステージ
   と、 前記被測定物の観察画像を表示する表示手段と、 前記ステージの移動により所定の測定位置に位置決めさ
   れる前記被測定物の測定箇所の高さを測定する高さ測定
   手段と、 前記高さ測定手段により測定された前記被測定物の各所
   の測定箇所の高さ測定結果を前記表示手段に表示させる
   制御手段と、を具備し、 前記制御手段は、前記表示手段に表示された前記高さ測
   定結果上で前記被測定物上の再測定領域が指定される
   と、前記表示手段の前記被測定物の観察画像上に前記再
   測定領域の少なくとも方向を表示し、前記ステージの移
   動方向を指示可能にしたことを特徴とする測定顕微鏡。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記高さ測定手段によ
   り測定された前記被測定物の各所の測定箇所の高さ測定
   結果を三次元グラフィック像として前記表示手段に表示
   させることを特徴とする請求項１記載の測定顕微鏡。
3. 【請求項３】 前記制御手段は、前記表示手段の前記被
   測定物の観察画像上に前記再測定領域の方向を矢印によ
   り表示可能としたことを特徴とする請求項１記載の測定
   顕微鏡。