專(zhuān)利名稱(chēng)：測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種被測(cè)量物的測(cè)量裝置，尤其涉及利用線狀光對(duì)被測(cè)量物進(jìn)行測(cè)量 的測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
例如，已知的方法是，在晶片上，為了各個(gè)電子部件中的布線，設(shè)置有由焊料等形 成的球狀端子(以下稱(chēng)為突起)。在這種方法中，作為對(duì)各個(gè)電子部件的檢查中的一種，在 切割前的晶片的狀態(tài)下對(duì)各個(gè)突起的高度尺寸進(jìn)行測(cè)量。在這種對(duì)突起的高度尺寸進(jìn)行的 測(cè)量中，已知的是利用如下測(cè)量裝置的方法，即將線狀的激光等(以下稱(chēng)為線狀光)照射 到作為被測(cè)量物的晶片上，再用攝像元件對(duì)由該線狀光照射的部分進(jìn)行攝像，然后根據(jù)來(lái) 自該處的攝像數(shù)據(jù)來(lái)測(cè)量晶片各處的高度尺寸、即各個(gè)突起等的高度尺寸(例如，參見(jiàn)日 本特開(kāi)2000-266523號(hào)公報(bào))。在這種測(cè)量裝置中，在攝像元件與被測(cè)量物之間設(shè)置有成像 光學(xué)系統(tǒng)，所述成像光學(xué)系統(tǒng)被設(shè)置為使所述攝像元件可以對(duì)線狀光所照射的部分進(jìn)行攝 像。但是，從被測(cè)量物(上述例子中為晶片)的制造效率的觀點(diǎn)來(lái)看，這種對(duì)被測(cè)量物 的測(cè)量要求盡可能地使測(cè)量所需的時(shí)間縮短并確保規(guī)定的精度。因此，從要求盡可能地使 測(cè)量所需時(shí)間縮短并確保規(guī)定的精度的觀點(diǎn)來(lái)看，上述成像光學(xué)系統(tǒng)決定了關(guān)于被測(cè)量物 的測(cè)量對(duì)象(上述例子中為各個(gè)突起)的光學(xué)設(shè)定。但是，由于在上述測(cè)量裝置中，在對(duì)于攝像元件所獲得的數(shù)據(jù)的輸出處理速度上 是有限制的，因此，如果想要確保規(guī)定的精度，在使測(cè)量所需的時(shí)間縮短上也是有限制的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是鑒于上述情況而提出的，其目的在于提供一種能夠確保規(guī)定的精度并 縮短測(cè)量所需時(shí)間的測(cè)量裝置。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的測(cè)量裝置具備出射光學(xué)系統(tǒng)，將在一個(gè)方向上延伸的線 狀光照射到被測(cè)量物上；攝像元件，獲得從所述被測(cè)量物反射的線狀反射光，所述測(cè)量裝置 根據(jù)所述攝像元件獲得的所述線狀反射光在所述被測(cè)量物上的幾何學(xué)位置關(guān)系來(lái)測(cè)量被 測(cè)量物的表面形狀，所述測(cè)量裝置具備成像光學(xué)系統(tǒng)，被設(shè)置在所述被測(cè)量物與所述攝像 元件之間，使所述線狀反射光成像于所述攝像元件的受光面上以獲得所述線狀光在所述被 測(cè)量物上的形狀；光束分束機(jī)構(gòu)，將所述線狀反射光進(jìn)行分束并將分束的線狀反射光導(dǎo)向 所述攝像元件。該光束分束機(jī)構(gòu)對(duì)所述線狀反射光進(jìn)行分束以獲得在所述線狀光的延伸方 向上觀察時(shí)彼此不同的測(cè)量位置上所述線狀光在所述被測(cè)量物上的形狀，所述攝像元件在 受光面上設(shè)定有多個(gè)片段且所述多個(gè)片段的每個(gè)被劃分為多個(gè)區(qū)域，所述多個(gè)片段中的至 少一個(gè)或更多的區(qū)域用作受光區(qū)域，所述成像光學(xué)系統(tǒng)使所述光束分束機(jī)構(gòu)分束的所述線 狀反射光成像于所述攝像元件的所述受光面上彼此不同的所述片段的所述受光區(qū)域上。(發(fā)明效果)
根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量裝置，通過(guò)一次測(cè)量動(dòng)作即一次掃描，就能夠得到由光束分束 機(jī)構(gòu)所分束的數(shù)目的、被測(cè)量物上彼此不同的測(cè)量位置的測(cè)量數(shù)據(jù)。此時(shí)，為了得到多個(gè)測(cè) 量數(shù)據(jù)，采用了使通過(guò)光束分束機(jī)構(gòu)分束并經(jīng)由成像光學(xué)系統(tǒng)的各個(gè)線狀反射光成像于攝 像元件的受光面上的彼此不同的受光區(qū)域的結(jié)構(gòu)，因此這些多個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)能夠在攝像元件 中高速且同時(shí)地處理，從而能夠防止測(cè)量所需時(shí)間的增大。據(jù)此，能夠提高整體的檢查速度 (吞吐量)。除上述結(jié)構(gòu)外，如果所述受光區(qū)域是在所述攝像元件的所述受光面上的所述各個(gè) 片段中最先進(jìn)行輸出處理的區(qū)域，由于攝像元件能夠?qū)Χ鄠€(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)以極高速且同時(shí)地進(jìn) 行處理，因此能夠更有效地防止測(cè)量所需時(shí)間的增大。除上述結(jié)構(gòu)外，如果所述光束分束機(jī)構(gòu)將對(duì)所述被測(cè)量物的測(cè)量對(duì)象實(shí)施光學(xué)設(shè) 定之后的所述線狀反射光進(jìn)行分束，能夠使多個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)中關(guān)于被測(cè)量物的測(cè)量對(duì)象的光
學(xué)設(shè)定完全一致。除上述結(jié)構(gòu)外，如果所述光束分束機(jī)構(gòu)在對(duì)所述線狀反射光進(jìn)行分束之后，通過(guò) 分別使在沿所述攝像元件的所述受光面的平面上觀察時(shí)正交的兩方向的位置變化，能夠獲 得在所述線狀反射光的延伸方向上觀察時(shí)在彼此不同的測(cè)量位置上所述線狀光在所述被 測(cè)量物上的形狀，就能夠容易地調(diào)節(jié)光束分支機(jī)構(gòu)的關(guān)于攝像元件的光學(xué)設(shè)定。


圖1是表示本發(fā)明測(cè)量裝置10的結(jié)構(gòu)的框圖。圖2是表示測(cè)量裝置10中的光學(xué)系統(tǒng)11關(guān)于被測(cè)量物(晶片16)的關(guān)系的示意 圖。圖3是說(shuō)明在測(cè)量裝置10中被測(cè)量物(晶片16)在載臺(tái)12上的滑動(dòng)狀態(tài)的示意 圖。圖4是為了說(shuō)明利用測(cè)量裝置10的測(cè)量而表示的被測(cè)量物(晶片16)上的測(cè)量 對(duì)象與線狀光L之間關(guān)系的示意圖。圖5是表示將由圖4得到的測(cè)量結(jié)果作為可視化圖形而顯示在顯示部14上的狀 態(tài)的示意圖，其中，(a)對(duì)應(yīng)于圖4的第一線狀反射光Li，(b)對(duì)應(yīng)于圖4的第二線狀反射 光L2，(c)對(duì)應(yīng)于圖4的線狀光L3，(d)對(duì)應(yīng)于圖4的線狀光L4，而(e)對(duì)應(yīng)于圖4的線狀 光L5。圖6是攝像元件17結(jié)構(gòu)的示意圖。圖7是光學(xué)系統(tǒng)111中受光光學(xué)系統(tǒng)361的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是用于說(shuō)明僅受光光學(xué)系統(tǒng)361 (光束分束機(jī)構(gòu)33)中的被測(cè)量物的測(cè)量位 置不同時(shí)的狀態(tài)的示意圖。圖9與圖2類(lèi)似，是表示變形例1的測(cè)量裝置102中的光學(xué)系統(tǒng)112關(guān)于被測(cè)量 物(晶片16)的關(guān)系的示意圖。圖10與圖3類(lèi)似，是說(shuō)明在測(cè)量裝置103中被測(cè)量物(晶片16)在載臺(tái)12上的 滑動(dòng)狀態(tài)的示意圖。圖11是為了說(shuō)明測(cè)量裝置103的測(cè)量而表示的被測(cè)量物(晶片16)上的測(cè)量對(duì) 象(突起19c、19d)的狀態(tài)的示意圖。
圖12是表示將關(guān)于圖11的測(cè)量對(duì)象(突起19c、19d)的測(cè)量數(shù)據(jù)作為可視化圖 形而顯示在顯示部14上狀態(tài)的示意圖，其中，(a)表示從第一光路wl以及第二光路w2 — 側(cè)得到的測(cè)量數(shù)據(jù)，(b)表示從第三光路w3以及第四光路w4—側(cè)得到的測(cè)量數(shù)據(jù)，而(c) 表示將兩者合成的狀態(tài)。圖13與圖3類(lèi)似，是說(shuō)明在測(cè)量裝置104中被測(cè)量物(晶片16)在載臺(tái)12上的 滑動(dòng)狀態(tài)的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面，參見(jiàn)附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的測(cè)量裝置的發(fā)明實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。首先，對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的測(cè)量裝置的概念進(jìn)行說(shuō)明。圖1是表示本發(fā)明的 一個(gè)實(shí)施例的測(cè)量裝置10的結(jié)構(gòu)的框圖。圖2是表示測(cè)量裝置10中光學(xué)系統(tǒng)11關(guān)于被測(cè) 量物(晶片16)的關(guān)系的示意圖。圖3是說(shuō)明在測(cè)量裝置10中被測(cè)量物(晶片16)在載 臺(tái)12上的滑動(dòng)狀態(tài)的示意圖。圖4是為了說(shuō)明測(cè)量裝置10的測(cè)量而表示的被測(cè)量物(晶 片16)上的測(cè)量對(duì)象與線狀光L之間的關(guān)系的示意圖。圖5是表示將由圖4得到的測(cè)量結(jié) 果作為可視化圖形而顯示在顯示部14上狀態(tài)的示意圖，其中，(a)對(duì)應(yīng)于圖4的第一線狀 反射光Li，(b)對(duì)應(yīng)于圖4的第二線狀反射光L2，(c)對(duì)應(yīng)于圖4的線狀光L3，(d)對(duì)應(yīng)于 圖4的線狀光L4，而(e)對(duì)應(yīng)于圖4的線狀光L5。圖6是攝像元件17的結(jié)構(gòu)示意圖。此 外，在各圖以及以下的說(shuō)明中，以載臺(tái)12的載置面為X-Y面，以與之正交的方向?yàn)閆方向， 而以載置于載臺(tái)12上的被測(cè)量物(晶片16)的滑動(dòng)方向?yàn)閅方向。另外，在攝像元件17 的受光面18上觀察，以與載臺(tái)12上的X和Z方向相對(duì)應(yīng)的各個(gè)方向?yàn)閄'和Z'方向，以 與X' -Z'面正交的方向?yàn)閅'方向。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的測(cè)量裝置10執(zhí)行利用單一的線狀光照射的光杠桿法的測(cè) 量方法；作為基本概念，這種裝置以不增加測(cè)量所需的時(shí)間而同時(shí)得到多個(gè)測(cè)量信息(測(cè) 量數(shù)據(jù))為目的，利用受光光學(xué)系統(tǒng)的攝像元件獲得來(lái)自由出射光學(xué)系統(tǒng)的線狀光所照射 的被測(cè)量物的線狀反射光，再根據(jù)所獲得的線狀反射光在被測(cè)量物上的幾何學(xué)位置關(guān)系來(lái) 測(cè)量被測(cè)量物的表面形狀，其中，受光光學(xué)系統(tǒng)采用在受光面上設(shè)置有多個(gè)片段的攝像元 件，并通過(guò)對(duì)線狀反射光進(jìn)行分束并在攝像元件受光面上的彼此不同的片段上成像，來(lái)獲 得線狀光在被測(cè)量物上的形狀。更為具體地，測(cè)量裝置10能夠不增加測(cè)量所需時(shí)間，并同 時(shí)得到關(guān)于被測(cè)量物的測(cè)量對(duì)象的光學(xué)設(shè)定的多個(gè)不同的測(cè)量信息(測(cè)量數(shù)據(jù))。如圖1 所示，所述測(cè)量裝置10具備光學(xué)系統(tǒng)11、載臺(tái)12、存儲(chǔ)器13、顯示部14和控制部15。如圖2所示，光學(xué)系統(tǒng)11利用出射光學(xué)系統(tǒng)35將在X方向延伸的線狀光L (參見(jiàn) 圖3)照射到后述的載置于載臺(tái)12上的被測(cè)量物(后述的晶片16)上，并利用受光光學(xué)系 統(tǒng)36將線狀反射光Rl成像于攝像元件17的受光面18上的規(guī)定區(qū)域(后述的受光區(qū)域)， 以獲得線狀光L在被測(cè)量物上的形狀，所述線狀反射光Rl是來(lái)自表面被線狀光L照射的被 測(cè)量物的反射光。光學(xué)系統(tǒng)11根據(jù)與被測(cè)量物上的線狀光L的幾何學(xué)位置關(guān)系，使攝像元 件17獲得線狀光L在被測(cè)量物表面上的形狀、即能夠測(cè)量沿線狀光L的被測(cè)量物(的位置 坐標(biāo))的表面形狀信息。光學(xué)系統(tǒng)11的結(jié)構(gòu)將在后面詳細(xì)敘述。如圖3所示，載臺(tái)12使載置的被測(cè)量物向Y方向滑動(dòng)，以使來(lái)自出射光學(xué)系統(tǒng) 35(參見(jiàn)圖2)的線狀光L在被測(cè)量物上的照射位置發(fā)生變更。在本例中，作為被測(cè)量物的晶片16被載置于載臺(tái)12上。這是因?yàn)椋瑸榱嗽诰?6上制成的各個(gè)電子部件的布線，在 晶片16上設(shè)置有由焊料等形成的球狀端子(以下稱(chēng)為突起19 (參見(jiàn)圖4))，而為了各個(gè)電 子部件的品質(zhì)管理，要求對(duì)各個(gè)突起19的高度尺寸進(jìn)行管理。因此，在本例中，測(cè)量對(duì)象為 設(shè)置在晶片16上的各個(gè)突起19 (的高度尺寸)。在載臺(tái)12上，通過(guò)使晶片16向Y方向移動(dòng)(參見(jiàn)箭頭Al)，而使線狀光L在晶片 16(其表面)上的照射位置向與移動(dòng)方向Al相反的一側(cè)移動(dòng)(參見(jiàn)箭頭A2)。因此，通過(guò) 將晶片16載置于載臺(tái)12上，可以在該晶片16上以照射線狀光L的寬度尺寸對(duì)沿Y方向延 伸的區(qū)域進(jìn)行照射，并相應(yīng)地利用受光光學(xué)系統(tǒng)36適當(dāng)?shù)孬@得線狀反射光R1，據(jù)此，能夠 對(duì)使線狀光L上的線狀反射光Rl的獲得對(duì)象的范圍沿Y方向延伸的區(qū)域(以下稱(chēng)為獲得 區(qū)域(參見(jiàn)附圖標(biāo)記Asl、As2))進(jìn)行測(cè)量(掃描)。因此，在測(cè)量裝置10中，通過(guò)使受光光學(xué)系統(tǒng)36上的作為線狀光L(X方向)上的 線狀反射光Rl的獲得對(duì)象的范圍與載置于載臺(tái)12上的晶片16的載置位置之間的關(guān)系在 X方向上相對(duì)地變化，并反復(fù)執(zhí)行上述測(cè)量動(dòng)作(掃描)，就能夠?qū)?6的整個(gè)區(qū)域進(jìn)行 測(cè)量。在控制部15的控制下，所述載臺(tái)12根據(jù)晶片16在Y方向上的測(cè)量位置間隔和攝像 元件17的處理速度來(lái)設(shè)定移動(dòng)速度，并使晶片16以該移動(dòng)速度滑動(dòng)。在控制部15的控制下，存儲(chǔ)器13適當(dāng)?shù)卮鎯?chǔ)并適當(dāng)?shù)刈x出基于由攝像元件17所 輸出的電信號(hào)(各個(gè)像素?cái)?shù)據(jù))的測(cè)量數(shù)據(jù)。在控制部15的控制下，顯示部14將存儲(chǔ)于 存儲(chǔ)器13中的測(cè)量數(shù)據(jù)作為數(shù)值或可視化的圖形(參見(jiàn)圖5)進(jìn)行顯示。控制部15根據(jù)晶片16 (被測(cè)量物)在Y方向上的測(cè)量位置間隔和攝像元件17中 的處理速度來(lái)設(shè)定晶片16的滑動(dòng)速度，然后將該速度下的驅(qū)動(dòng)信號(hào)向載臺(tái)12輸出，并將用 于輸出與該滑動(dòng)同步的電信號(hào)(各個(gè)像素?cái)?shù)據(jù))的信號(hào)向攝像元件17輸出。另外，控制部 15將攝像元件17輸出的電信號(hào)(各個(gè)像素?cái)?shù)據(jù))根據(jù)攝像元件17與被測(cè)量物上線狀光L 的幾何學(xué)位置關(guān)系而變換為被測(cè)量物表面上的線狀光L的形狀、即作為被測(cè)量物的線狀光 L上的位置坐標(biāo)的測(cè)量數(shù)據(jù)。另外，控制部15適當(dāng)?shù)刈x出儲(chǔ)存在儲(chǔ)存器13中的測(cè)量數(shù)據(jù)， 并作為數(shù)值或可視化的圖形(參見(jiàn)圖5)而顯示在顯示部14上?？刂撇?5通過(guò)使晶片16在載臺(tái)12上以設(shè)定的移動(dòng)速度滑動(dòng)并基于經(jīng)由光學(xué)系 統(tǒng)11而由攝像元件17輸出的電信號(hào)(各個(gè)像素?cái)?shù)據(jù))來(lái)生成測(cè)量數(shù)據(jù)，從而能夠進(jìn)行晶 片16的三維測(cè)量。下面對(duì)所述測(cè)量數(shù)據(jù)的可視化圖形的一個(gè)示例進(jìn)行說(shuō)明。首先，如圖4所示，當(dāng)在作為被測(cè)量物的晶片16上設(shè)置有兩個(gè)突起19 (以下稱(chēng)為 突起19a、19b)時(shí)，通過(guò)使晶片16在載臺(tái)12上向Y方向滑動(dòng)，由線狀光L照射的部分從附 圖標(biāo)記Ll向附圖標(biāo)記L5相對(duì)地移動(dòng)。于是，對(duì)于線狀光Li，如圖5(a)所示，經(jīng)由光學(xué)系統(tǒng) 11的受光光學(xué)系統(tǒng)36獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)成為平坦的線20、即成為與X'方向的位置無(wú)關(guān)且在 Z'方向沒(méi)有位移的線；對(duì)于線狀光L2，如圖5(b)所示，所述測(cè)量數(shù)據(jù)成為具有與突起19a 的腰部形狀相對(duì)應(yīng)的小的隆起部分20a和與突起19b的腰部形狀想對(duì)應(yīng)的隆起部分20b的 線20 ；對(duì)于線狀光L3，如圖5(c)所示，所述測(cè)量數(shù)據(jù)成為具有與突起19a的頂點(diǎn)形狀相對(duì) 應(yīng)的隆起部分20c和與突起19b的頂點(diǎn)形狀相對(duì)應(yīng)的大的隆起部分20d的線20 ；對(duì)于線狀 光L4，如圖5(d)所示，所述測(cè)量數(shù)據(jù)成為具有與突起19a的腰部形狀相對(duì)應(yīng)的小的隆起部 分20e和與突起19b的腰部形狀相對(duì)應(yīng)的隆起部分20f的線20 ；對(duì)于線狀光L5，如圖5 (e) 所示，所述測(cè)量數(shù)據(jù)成為平坦的線20。這樣，通過(guò)使被測(cè)量物(晶片16)在載臺(tái)12上以設(shè)定的移動(dòng)速度滑動(dòng)，并適當(dāng)?shù)厣苫诮?jīng)由光學(xué)系統(tǒng)11而由攝像元件17輸出的電信號(hào)(各 個(gè)像素?cái)?shù)據(jù))的測(cè)量數(shù)據(jù)，從而能夠進(jìn)行被測(cè)量物(晶片16)的三維測(cè)量，并將測(cè)量數(shù)據(jù)作 為可視化圖形顯示在顯示部14上。另外，這種可視化圖形中的各個(gè)點(diǎn)(X'、V坐標(biāo))的 數(shù)值數(shù)據(jù)與被測(cè)量物(晶片16)在載臺(tái)12上的滑動(dòng)位置(Y方向)的數(shù)值數(shù)據(jù)組合而成的 數(shù)據(jù)作為數(shù)值而成為測(cè)量數(shù)據(jù)。在這里，在載臺(tái)12上的被測(cè)量物(晶片16)在Z方向的高 度尺寸可以利用在攝像元件17的受光面18處的Z'方向的坐標(biāo)位置(高度尺寸)并使用 下式(1)來(lái)表示。另外，在式(1)中，設(shè)突起19b的高度尺寸為Ah(參見(jiàn)圖4)，設(shè)突起19b 在受光面18上的頂點(diǎn)的坐標(biāo)為Zd'(參見(jiàn)圖5(c))，設(shè)被測(cè)量物在受光面18上的平坦位 置的坐標(biāo)為ZO ‘(參見(jiàn)圖5 (c))，設(shè)來(lái)自出射光學(xué)系統(tǒng)35的線狀光L關(guān)于載臺(tái)12上的被 測(cè)量物(晶片16)的入射角為θ (參見(jiàn)圖2)，并且設(shè)成像光學(xué)系統(tǒng)(32)在Z方向(Z'方 向)上的倍率為等倍率。Ah = 2 (Zd' -ZO' )sin θ......(1)這樣，根據(jù)受光面18上的坐標(biāo)位置就可以求出載臺(tái)12上的被測(cè)量物(晶片16) 在Z方向的高度尺寸。下面，對(duì)光學(xué)系統(tǒng)11的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。如圖2所示，光學(xué)系統(tǒng)11具有光源30、準(zhǔn) 直透鏡31、成像光學(xué)系統(tǒng)32、光束分束機(jī)構(gòu)33和攝像元件17。光源30出射用于線狀光L的光束，例如可以由激光二極管等構(gòu)成。準(zhǔn)直透鏡31將 從光源30出射的光束變換為以規(guī)定的寬度(X方向)尺寸的線狀的方式照射到晶片16(被 測(cè)量物)上的線狀光L(參見(jiàn)圖3等)，例如，可以利用柱面透鏡等構(gòu)成。因此，在光學(xué)系統(tǒng) 11中，光源30和準(zhǔn)直透鏡31構(gòu)成出射光學(xué)系統(tǒng)35。成像光學(xué)系統(tǒng)32將來(lái)自晶片16 (被測(cè)量物)的反射光、即線狀反射光Rl成像于 攝像元件17的受光面18上，以便能夠?qū)€狀光L在晶片16表面上的形狀、即沿著線狀光L 的被測(cè)量物(的位置坐標(biāo))進(jìn)行測(cè)量。這里所謂的線狀反射光Rl是指具有線狀光L在晶 片16 (被測(cè)量物)上的形狀(參見(jiàn)圖4)信息的反射光。所述成像光學(xué)系統(tǒng)32可以根據(jù)載 置于載臺(tái)12上的晶片16 (照射在其上的線狀光L)與攝像元件17的受光面18之間的幾何 學(xué)位置關(guān)系，利用各種透鏡適當(dāng)?shù)貥?gòu)成。光束分束機(jī)構(gòu)33是為了通過(guò)攝像元件17來(lái)獲得從線狀光L的延伸方向觀察時(shí)互 不相同的測(cè)量位置上線狀光L在晶片16(被測(cè)量物)上的形狀而將線狀反射光Rl分割為 兩束(一束為R11，另一束為R12)的裝置，例如，可以利用半反射鏡或波長(zhǎng)分離反射鏡構(gòu)成。 因此，在光學(xué)系統(tǒng)11中，成像光學(xué)系統(tǒng)32、光束分束機(jī)構(gòu)33和攝像元件17構(gòu)成受光光學(xué)系 統(tǒng)36。在光束分束機(jī)構(gòu)33中，設(shè)置有作為第一線狀反射光Rll的光路的第一光路wl和 作為第二線狀反射光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，使第一線狀反射光Rll和第二線狀反射光R12分別成像于在攝像元件17的受光面18 上設(shè)定的彼此不同的各個(gè)片段Sn(n= 1-4)的第一區(qū)域(S11-S41M參見(jiàn)圖6)上。另外，利 用第一光路wl和第二光路《2，從攝像元件17的受光面18 (成為受光區(qū)域的各個(gè)第一區(qū)域 (S11-S41))觀察的、關(guān)于被測(cè)量物的測(cè)量對(duì)象(在上述例子中為各個(gè)突起19)的光學(xué)設(shè)定 彼此不同。光學(xué)設(shè)定是指，出于提高檢查速度的目的，載置于載臺(tái)12上被測(cè)量物(晶片16) 上作為在線狀光L延伸方向(X方向)上的獲得對(duì)象的位置(以下稱(chēng)為測(cè)量位置)。這是因?yàn)?，在測(cè)量裝置10中，由于利用載置于載臺(tái)12上的被測(cè)量物(晶片16)的滑動(dòng)的掃描方向 為Y方向，故一次掃描(測(cè)量動(dòng)作)的測(cè)量范圍由在X方向(寬度尺寸)觀察時(shí)攝像元件 17的獲得范圍所規(guī)定，因此，如果其他條件(被測(cè)量物的測(cè)量對(duì)象的可測(cè)量范圍(倍率)和 /或被測(cè)量物的分辨率等)相同，通過(guò)利用第一光路wl和第二光路w2將線狀光L上的不同 位置作為獲得對(duì)象，就能夠使掃描次數(shù)減半，其結(jié)果，能夠提高整體的檢查速度(吞吐量)。這里，測(cè)量對(duì)象的可測(cè)量范圍(倍率)是指表示載置于載臺(tái)12上被測(cè)量物(晶片 16)在Z方向上觀察時(shí)的大小尺寸的可測(cè)量的范圍，可以用載臺(tái)12上的Z方向的大小尺寸 對(duì)攝像元件17的受光面18 (后述的各個(gè)片段Sn (η = 1-4)的第一區(qū)域(S11-S41))中Z'方 向的大小尺寸(在Z'方向上觀察的像素?cái)?shù))來(lái)表示。此外，關(guān)于被測(cè)量物(的測(cè)量對(duì)象) 的分辨率是指表示在載置于載臺(tái)12上的被測(cè)量物(晶片16)上在線狀光L的延伸方向(X 方向)上的測(cè)量范圍，可以用載臺(tái)12上的X方向的大小尺寸對(duì)攝像元件17的受光面18(各 個(gè)片段Sn (η = 1-4)的第一區(qū)域(S11-S41))中X'方向的大小尺寸(在X'方向上觀察的像 素?cái)?shù))來(lái)表示。此外，在本例中，使線狀光L上的由第一光路Wl產(chǎn)生的測(cè)量位置(作為線狀反射 光Rl的獲得對(duì)象的范圍)和線狀光L上的由第二光路w2產(chǎn)生的測(cè)量位置(線狀反射光Rl 的獲得對(duì)象的范圍)彼此在中間地點(diǎn)的微小范圍上重疊。這是為了防止由于制造誤差等而 在雙方的測(cè)量位置之間產(chǎn)生間隙。攝像單元17是將成像于受光面18上的被攝物的像變換為電信號(hào)(各個(gè)像素?cái)?shù) 據(jù))并輸出的固體攝像元件，例如可以使用CMOS圖像傳感器。該攝像元件17的受光面18 的整體被分割成稱(chēng)為像素(PIXEL)的格子狀區(qū)域，并將由數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)即像素?cái)?shù)據(jù)的集合構(gòu)成 的獲得數(shù)據(jù)作為電信號(hào)輸出。攝像元件17在光學(xué)系統(tǒng)11中的位置關(guān)系以在載臺(tái)12上觀 察時(shí)X方向與受光面18的寬度方向(以下稱(chēng)為X'方向)相對(duì)應(yīng)、且Z方向與受光面18的 高度方向(以下稱(chēng)為Z'方向)相對(duì)應(yīng)的方式設(shè)定。因此，在攝像元件17的受光面18(在 此獲得的獲得數(shù)據(jù))上，經(jīng)由第一光路wl或者第二光路w2的線狀反射光Rl成大致沿X' 方向延伸的線狀，并且被測(cè)量物(晶片16)的高度尺寸(Z方向)表現(xiàn)為成像位置向Z'方 向的位移。在這里，在本發(fā)明的測(cè)量裝置10中，為了能夠高速地進(jìn)行像素?cái)?shù)據(jù)的處理，使用 具有下述功能的CMOS圖像傳感器作為攝像元件17。此外，只要是具有以下所述的功能的傳 感器(攝像元件)即可，也可以使用其他的傳感器。如圖6所示，在攝像元件17中，為了能夠高速地進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)的處理，在受光面18 上設(shè)置有多個(gè)片段(參見(jiàn)片段S1-S4)，并設(shè)置有與各個(gè)片段相對(duì)應(yīng)的多個(gè)寄存器(參見(jiàn)附 圖標(biāo)記R1-R4)，且各個(gè)片段被劃分為多個(gè)區(qū)域。下面，為了便于理解，假設(shè)在攝像元件17中 設(shè)置有四個(gè)片段(以下稱(chēng)為第一片段Sl-第四片段S4)，并假設(shè)設(shè)置有四個(gè)寄存器(以下作 為第一寄存器Rl-第四寄存器R4)。另外，假設(shè)各個(gè)片段Sn(n= 1-4)被劃分為三個(gè)區(qū)域 (分別為第一、第二、第三區(qū)域)。設(shè)各個(gè)片段Sn(n= 1-4)的三個(gè)區(qū)域的容量與各個(gè)寄存 器Rm(m= 1-4)的容量相等。各個(gè)寄存器Rm(m = 1_4)分別具有各自的輸出路徑，因而在 攝像元件17中，可以從各個(gè)寄存器Rm(m= 1-4)同時(shí)地輸出信號(hào)。在攝像元件17中，在受光面18的各個(gè)片段Sn(η = 1-4)上的成像于受光面18 上的被攝物的像中，首先將第一區(qū)域(S11-S41)的被攝物的像變換為電信號(hào)(各個(gè)像素?cái)?shù) 據(jù))，并一起向與該電信號(hào)(各個(gè)像素?cái)?shù)據(jù))相對(duì)應(yīng)的各個(gè)寄存器Rm(m= 1-4)移動(dòng)(移位；shift)并從各個(gè)寄存器Rm(m= 1-4)輸出電信號(hào)(各個(gè)像素?cái)?shù)據(jù))；其次，將第二區(qū)域 (S12-S42)的被攝物的像變換為電信號(hào)(各個(gè)像素?cái)?shù)據(jù))，并一起向與該電信號(hào)(各個(gè)像素?cái)?shù) 據(jù))相對(duì)應(yīng)的各個(gè)寄存器Rm(m = 1-4)移動(dòng)(移位；shift)并從各個(gè)寄存器Rm(m = 1-4) 輸出電信號(hào)(各個(gè)像素?cái)?shù)據(jù))；最后，將第三區(qū)域(S13-S43)的被攝物的像變換為電信號(hào)(各 個(gè)像素?cái)?shù)據(jù))，并一起向與該電信號(hào)(各個(gè)像素?cái)?shù)據(jù))相對(duì)應(yīng)的各個(gè)寄存器Rm(m= 1-4)移 動(dòng)(移位；shift)并從各個(gè)寄存器Rm(m= 1-4)輸出電信號(hào)(各個(gè)像素?cái)?shù)據(jù))。因此，在攝 像元件17中，能夠協(xié)調(diào)并獲得使回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化和高速地進(jìn)行將成像于受光面18上的被攝 物像作為電信號(hào)(各個(gè)像素?cái)?shù)據(jù))輸出的處理(以下稱(chēng)為獲得數(shù)據(jù)的處理)這兩種效果。另外，在攝像元件17中，在控制部15的控制下將來(lái)自各個(gè)片段Sn(η = 1-4)的第 一區(qū)域(S11-S41)的電信號(hào)(各個(gè)像素?cái)?shù)據(jù))經(jīng)由相應(yīng)的各個(gè)寄存器Rm (m= 1-4)進(jìn)行輸出 而不輸出來(lái)自其他區(qū)域(第二、第三區(qū)域)的電信號(hào)(各個(gè)像素?cái)?shù)據(jù))，據(jù)此，可以更高速 地進(jìn)行獲得數(shù)據(jù)的輸出處理。以下，將這種輸出處理所需的時(shí)間稱(chēng)為攝像元件17的最短輸 出處理時(shí)間。在測(cè)量裝置10中，用于劃分各個(gè)片段Sn(n= 1-4)的劃分線沿著X'方向， 用于劃分各個(gè)區(qū)域的劃分線也沿著X'方向。這是因?yàn)?，如上所述，在測(cè)量裝置10中，由載 置于載臺(tái)12上被測(cè)量物(晶片16)的滑動(dòng)而產(chǎn)生的掃描方向?yàn)閅方向，故一次掃描(測(cè)量 動(dòng)作)的測(cè)量范圍由在X方向(寬度尺寸)上觀察時(shí)利用攝像元件17的獲得范圍所規(guī)定； 但由于載臺(tái)12上的X方向與受光面18上的X'相對(duì)應(yīng)，通過(guò)在測(cè)量時(shí)利用受光面18上的 X'方向的最大值，就可以使一次掃描(測(cè)量動(dòng)作)的測(cè)量范圍為最大范圍。在這里，由于 可以從各個(gè)寄存器Rm(m = 1-4)同時(shí)地輸出信號(hào)，在本例的攝像元件17中，最多可以將來(lái) 自四個(gè)片段Sn(n= 1-4)中的第一區(qū)域(S11-S41)的電信號(hào)(各個(gè)像素?cái)?shù)據(jù))，以與從任何 一個(gè)第一區(qū)域的輸出的情況相同的處理時(shí)間同時(shí)地進(jìn)行輸出、即能夠以攝像元件17的最 短輸出處理時(shí)間同時(shí)地進(jìn)行輸出。在作為本發(fā)明的一個(gè)示例的測(cè)量裝置10中，為了利用上述優(yōu)點(diǎn)，將攝像元件17的 各個(gè)片段Sn (η = 1-4)中的第一區(qū)域(S11-S41)用作受光面18的受光區(qū)域，上述的第一光 路《1以及第二光路《2將第一線狀反射光Rll以及第二線狀反射光R12成像于不同的第一 區(qū)域(S11-S41)上。如圖2所示，在本例中，第一光路wl將第一線狀反射光Rll導(dǎo)向第二片 段S2的第一區(qū)域S21，第二光路w2將第二線狀反射光R12導(dǎo)向第三片段S3的第一區(qū)域S31。 此外，各個(gè)片段Sn (η = 1-4)的各個(gè)區(qū)域是用于便于理解的示例，與實(shí)際的攝像元件在受光 面上的位置關(guān)系未必一致。但是，如上所述，各個(gè)片段Sn (η = 1-4)的各個(gè)區(qū)域在攝像元件 17的受光面18上的X'方向的整個(gè)寬度上延伸。因此，在測(cè)量裝置10中，可以在攝像元件 17的受光面18上利用各個(gè)片段Sn(η = 1-4)的各個(gè)區(qū)域的X'方向的整個(gè)寬度進(jìn)行測(cè)量。在測(cè)量裝置10中，當(dāng)來(lái)自出射光學(xué)系統(tǒng)35的線狀光L被照射到載置于載臺(tái)12且 適當(dāng)?shù)鼗瑒?dòng)的晶片16 (被測(cè)量物)上時(shí)，線狀光L的反射光即線狀反射光Rl由成像光學(xué)系 統(tǒng)32進(jìn)行光學(xué)調(diào)整并由光束分束機(jī)構(gòu)33進(jìn)行分束，作為其中一束的第一線狀反射光Rll 經(jīng)由第一光路wl而成像于攝像元件17的受光面18上的第二片段S2的第一區(qū)域S21上， 作為另一束的第二線狀反射光R12經(jīng)由第二光路w2而成像于攝像元件17的受光面18上 的第三片段S3的第一區(qū)域S31上。在控制部15的控制下，攝像元件17通過(guò)與第二片段S2 的第一區(qū)域S21相對(duì)應(yīng)的第二寄存器R2而將響應(yīng)于所成像的第一線狀反射光Rll的電信號(hào) (各個(gè)像素?cái)?shù)據(jù))向控制部15輸出，并通過(guò)與第三片段S3的第一區(qū)域S31相對(duì)應(yīng)的第三寄存器R3而將響應(yīng)于所成像的第二線狀反射光R12的電信號(hào)(各個(gè)像素?cái)?shù)據(jù))向控制部15 輸出。此時(shí)，從與第一區(qū)域S21相對(duì)應(yīng)的第二寄存器R2的輸出和從與第一區(qū)域S31相對(duì)應(yīng)的 第三寄存器R3的輸出同時(shí)進(jìn)行，并且輸出的處理所需的處理時(shí)間等于攝像元件17的最短 輸出處理時(shí)間。因此，在本發(fā)明的測(cè)量裝置10中，能夠以攝像元件17的最短輸出處理時(shí)間將與經(jīng) 由第一光路wl的第一線狀反射光Rll相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)(各個(gè)像素?cái)?shù)據(jù))和與經(jīng)由第二光 路的第二線狀反射光R12相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)(各個(gè)像素?cái)?shù)據(jù))向控制部15輸出。這里， 利用經(jīng)由第一光路wl的第一線狀反射光Rll和經(jīng)由第二光路w2的第二線狀反射光R12， 可以獲得在照射在載置于載臺(tái)12上的被測(cè)量物(晶片16)上的線狀光L上的來(lái)自相鄰的 不同測(cè)量位置的測(cè)量數(shù)據(jù)，從而能夠通過(guò)一次掃描(測(cè)量動(dòng)作)得到大約兩次的測(cè)量數(shù)據(jù)。 因此，能夠提高整體的檢查速度(吞吐量)。此外，在本例中，采用了在光束分束機(jī)構(gòu)33中將線狀反射光Rl分束為兩束(第一 光路《1以及第二光路《2)的結(jié)構(gòu)，但分束的數(shù)目也可以增加直至在攝像元件(的受光面) 中設(shè)定的片段的數(shù)目。此時(shí)，也可以采用如下的結(jié)構(gòu)，即與分束的數(shù)目相對(duì)應(yīng)地設(shè)置用于各 個(gè)反射光Rl的光路，使該各個(gè)線狀反射光Rl成像于攝像元件上的不同的受光區(qū)域(在上 述例子中為各個(gè)片段Sn (η = 1-4)的各個(gè)第一區(qū)域)。這里，對(duì)于以下的實(shí)施例(包括變形 例1)，為了便于理解，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分 束數(shù)目增加直至在攝像元件(的受光面)中設(shè)定的片段的數(shù)目。另外，在上述例中，作為一個(gè)示例，示出了在受光面18上設(shè)置有四個(gè)片段并且各 個(gè)片段被劃分為三個(gè)區(qū)域的攝像元件17，但也可以采用下面的方式，即設(shè)置有十六個(gè)片段 且各個(gè)片段被劃分為八個(gè)區(qū)域的CMOS傳感器、設(shè)置有十二個(gè)片段且各個(gè)片段被劃分為四 個(gè)區(qū)域的CMOS傳感器、設(shè)置有十六個(gè)片段且各個(gè)片段被劃分為四個(gè)區(qū)域的CMOS傳感器等 等，而并不限于上述示例。再者，在上述例子中，利用各個(gè)片段的第一區(qū)域作為受光面18的受光區(qū)域，但由 于在本發(fā)明的測(cè)量裝置10中使用了設(shè)定有多個(gè)片段并具有上述功能的攝像元件17，如果 將各個(gè)片段全部的區(qū)域作為受光面18的受光區(qū)域來(lái)利用，則可以以遠(yuǎn)高于利用不具有上 述功能的攝像元件的輸出處理速度的高速來(lái)進(jìn)行輸出處理，因而可以將各個(gè)片段中的全部 區(qū)域用作受光面18的受光區(qū)域，也可以將各個(gè)片段中的任意數(shù)目的區(qū)域用作受光面18的 受光區(qū)域。此外，在上述例中，利用各個(gè)片段的第一區(qū)域作為受光面18的受光區(qū)域，但是，例 如，如果采用利用來(lái)自各個(gè)片段的第二區(qū)域的電信號(hào)(各個(gè)像素信號(hào))并且不輸出來(lái)自其 他區(qū)域的(第一、第三區(qū)域)電信號(hào)(各個(gè)像素?cái)?shù)據(jù))的方式等，則輸出處理時(shí)間可以與僅 利用各個(gè)片段的第一區(qū)域時(shí)大致相等，因此，可以使用各個(gè)片段中的任何一個(gè)區(qū)域作為受 光面18的受光區(qū)域。由此，如上所述，在將各個(gè)片段中任意數(shù)目的區(qū)域用作受光面18的受 光區(qū)域的情況下，可以將任意的區(qū)域作為受光區(qū)域而不局限于相應(yīng)的寄存器的讀出順序。實(shí)施例1下面，對(duì)本發(fā)明的測(cè)量裝置中的受光光學(xué)系統(tǒng)361的具體結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例即實(shí)施 例1的測(cè)量裝置101進(jìn)行說(shuō)明。此外，由于實(shí)施例1的測(cè)量裝置101的基本結(jié)構(gòu)與上述例子 的測(cè)量裝置10相同，所以相同結(jié)構(gòu)的部分采用相同的附圖標(biāo)記，并省略其詳細(xì)的說(shuō)明。圖7為表示光學(xué)系統(tǒng)111中受光光學(xué)系統(tǒng)361的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為用于說(shuō)明僅受光光學(xué)系 統(tǒng)361 (光束分束機(jī)構(gòu)33)中的被測(cè)量物的測(cè)量位置不同時(shí)的說(shuō)明圖。在實(shí)施例1的測(cè)量裝置101的光學(xué)系統(tǒng)111中，與上述例子相同，出射光學(xué)系統(tǒng) 351由光源30以及準(zhǔn)直透鏡31 (參見(jiàn)圖2)構(gòu)成。因此，在測(cè)量裝置101中，以從單一的光 源30出射的單一波長(zhǎng)的光束作為線狀光L并照射到載臺(tái)12上的晶片16 (被測(cè)量物)上。光學(xué)系統(tǒng)111中的受光光學(xué)系統(tǒng)361具有透鏡41、分束棱鏡42、第一反射棱鏡43、 第二反射棱鏡44、組合棱鏡45以及攝像元件17。為了使被測(cè)量物的測(cè)量對(duì)象的可測(cè)量范圍(倍率)和關(guān)于被測(cè)量物的分辨率合 適，以透鏡41與載置于載臺(tái)12上的晶片16和攝像元件17的受光面18的位置關(guān)系對(duì)準(zhǔn)的 方式對(duì)透鏡41進(jìn)行光學(xué)設(shè)定。這里所謂的合適是指使測(cè)量所需的時(shí)間盡可能縮短且確保 規(guī)定的精度。分束棱鏡42將由晶片16反射并經(jīng)由透鏡41的光束(線狀反射光Rl)分束為兩 束，在實(shí)施例1中，由于線狀光L由單一的波長(zhǎng)構(gòu)成，因而使用了半反射鏡。分束棱鏡42將 由晶片16所反射并向Y'方向行進(jìn)的光束(線狀反射光Rl)分束為按原樣直行的第一光路
和向與Y'方向正交的方向(在本例中為X'方向的負(fù)向一側(cè))行進(jìn)的第二光路《2這兩 束。以下，將沿第一光路wl行進(jìn)的線狀反射光Rl稱(chēng)為第一反射光R11，而將沿第二光路 行進(jìn)的線狀反射光Rl稱(chēng)為第二線狀反射光R12。在該第一光路wl上設(shè)置有第一反射棱鏡43和組合棱鏡45。在第一光路wl上，透 過(guò)分束棱鏡42的第一線狀反射光Rll向第一反射棱鏡43行進(jìn)，并由第一反射棱鏡43向與 Y'方向正交的方向(在本例中為X'方向的負(fù)向一側(cè))反射，然后向組合棱鏡45入射。另外，在第二光路w2上設(shè)置有第二反射棱鏡44和組合棱鏡45。在第二光路w2 上，由分束棱鏡42反射的第二線狀反射光R12向第二反射棱鏡44行進(jìn)，由第二反射棱鏡44 向Y'方向反射并向組合棱鏡45入射。這里，在受光光學(xué)系統(tǒng)361中，在第一光路wl和第 二光路w2上，到入射至組合棱鏡45為止彼此的光路長(zhǎng)度、即到攝像元件17的受光面18為 止的光路長(zhǎng)度相等。組合棱鏡45使沿第一光路wl行進(jìn)的第一反射光Rll和沿第二光路w2行進(jìn)的第 二反射光R12以極為接近的間隔沿Y'方向行進(jìn)，并導(dǎo)向攝像元件17的受光面18上的不 同的受光區(qū)域。這里所謂的受光區(qū)域是指在攝像元件17的受光面上為了獲得線狀反射光 Rl (的電信號(hào)(各個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)))而使用的每個(gè)片段的區(qū)域，即在各片段中劃分出的至少一 個(gè)或更多的區(qū)域，是根據(jù)整體的檢查速度(吞吐量)和檢查精度的要求并考慮攝像元件17 的輸出處理時(shí)間而適當(dāng)?shù)卦O(shè)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(shí)間)且同時(shí)地進(jìn)行處理，使受光區(qū)域?yàn)樵跀z像元件的受光面的各個(gè)片段 中最先進(jìn)行轉(zhuǎn)送處理的區(qū)域，在上述例子的攝像元件17的受光面18中為各個(gè)片段Sn (η = 1-4)中的第一區(qū)域(S11-S41)的任何一個(gè)。在本實(shí)施例1中，組合棱鏡45將沿第一光路wl 行進(jìn)的第一線狀反射光Rll向Y'方向反射以將其導(dǎo)向攝像元件17的受光面18上的第二 片段S2的第一區(qū)域S21，并使沿第二光路w2行進(jìn)的第二線狀反射光R12透過(guò)并導(dǎo)向攝像元 件17的受光面18上的第三片段S3的第一區(qū)域S31。組合棱鏡45使用了半反射鏡。本實(shí)施例1的受光光學(xué)系統(tǒng)361是利用經(jīng)由第一光路wl的第一線狀反射光Rll和 經(jīng)由第二光路w2的第二線狀反射光R12而只是被測(cè)量物的測(cè)量位置不同而構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)。下面利用圖7和圖8對(duì)這一點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明。這里，在圖7以及圖8的線狀反射光Rl中，用 黑色箭頭表示從受光光學(xué)系統(tǒng)361的光軸向一方延伸的獲得對(duì)象，用空白箭頭表示向另一 方延伸的獲得對(duì)象。上述一方的獲得對(duì)象(黑色箭頭)和另一方的獲得對(duì)象(空白箭頭) 在線狀光L上分別與以受光光學(xué)系統(tǒng)361的光軸為中心的一側(cè)和另一側(cè)相對(duì)應(yīng)。另外，如 后所述，在圖7以及圖8的線狀反射光Rl上，由于經(jīng)由第一光路wl的線狀反射光Rll被一 方的獲得對(duì)象(黑色箭頭)利用(由攝像元件17獲得)，經(jīng)由第二光路w2的第二線狀反射 光R12被另一方的獲得對(duì)象(空白箭頭)利用(由攝像元件17獲得)，分別用實(shí)線表示被 利用的一側(cè)，而用虛線表示另一側(cè)。在受光光學(xué)系統(tǒng)361中，由于第一光路wl和第二光路w2彼此的光路長(zhǎng)度相等，對(duì) 于通過(guò)了上述的透鏡41之后經(jīng)過(guò)第一光路wl的第一線狀反射光Rll和經(jīng)過(guò)第二光路w2 的第二線狀反射光R12，在攝像元件17的受光面18觀察，測(cè)量物的測(cè)量對(duì)象的可測(cè)量范圍 (倍率)和關(guān)于被測(cè)量物的分辨率彼此相等。因此，在受光光學(xué)系統(tǒng)361中，整體構(gòu)成了成 像光學(xué)系統(tǒng)32。首先，在受光光學(xué)系統(tǒng)361中，當(dāng)?shù)谝环瓷淅忡R43和第二反射棱鏡44位于用雙 點(diǎn)劃線表示的位置時(shí)，各個(gè)構(gòu)件的光軸為完全一致的狀態(tài)。于是，通過(guò)透鏡41并由分束棱 鏡42分束并經(jīng)過(guò)了第一光路wl的第一線狀反射光Rll和同樣由分束棱鏡42分束并經(jīng)過(guò) 了第二光路的第二線狀反射光R12在攝像元件17的受光面18上的同一位置成像且完 全一致(參見(jiàn)圖8(a))。即，第一線狀反射光Rll和第二線狀反射光R12在X'方向觀察時(shí) 的中心位置(黑色箭頭和空白箭頭的邊界位置)位于受光面18的中央。此外，在圖8(a)、 (b)中，為了便于理解，將第一線狀反射光Rll和第二線狀反射光R12在Z'方向上并排表 示(相互錯(cuò)開(kāi))，但實(shí)際上在Z'方向上完全一致。如圖7所示，當(dāng)從該狀態(tài)起，將第一反射棱鏡43向Y'方向的正向一側(cè)移動(dòng)時(shí)(參 見(jiàn)箭頭A3)，在第一反射棱鏡43與組合棱鏡45之間的第一線狀反射光Rll的位置向V方 向的正向一側(cè)移動(dòng)(參見(jiàn)箭頭A4)。隨之，在組合棱鏡45與攝像元件17之間的第一線狀反 射光Rll的位置向X'方向的負(fù)向一側(cè)移動(dòng)(參見(jiàn)箭頭A5)。于是，當(dāng)在受光面18觀察時(shí)， 由于第一線狀反射光Rll從中心位置(參見(jiàn)圖8(a))向X'方向的負(fù)向一側(cè)移動(dòng)，因此，當(dāng) 將第一反射棱鏡43向Y'方向移動(dòng)至規(guī)定的位置(從用雙點(diǎn)劃線表示的位置到用實(shí)線表示 的位置)時(shí)，第一線狀反射光Rll的一方的測(cè)量位置(黑色箭頭)的中心位置位于受光面 18的中央(參見(jiàn)圖8(b))。之后，當(dāng)使第一反射棱鏡43在X'方向上圍繞通過(guò)中心位置的軸線向右旋轉(zhuǎn)(在 從正面觀察圖的狀態(tài)下)時(shí)(參見(jiàn)箭頭A6)，第一反射棱鏡43與組合棱鏡45之間的第一線 狀反射光Rll向X'方向的負(fù)向一側(cè)行并向Z'方向的正向一側(cè)傾斜，組合棱鏡45與攝像 元件17之間的第一線狀反射光Rll向Y'方向的正向一側(cè)行進(jìn)并向Z'方向的正向一側(cè)傾 斜，于是，當(dāng)在受光面18觀察時(shí)，第一線狀反射光Rll從一方的測(cè)量位置(黑色箭頭)的中 心位置位于受光面18的中央的狀態(tài)(參見(jiàn)圖8(b))起向V方向的正向一側(cè)移動(dòng)，因此， 使第一反射棱鏡43圍繞X ‘方向旋轉(zhuǎn)至規(guī)定的位置，以使一方的測(cè)量位置(黑色箭頭) 位于受光面18的第二片段S2的第一區(qū)域S21上(參見(jiàn)圖8 (c))。由此，沿第一光路wl行 進(jìn)的第一線狀反射光Rll就被成像于第二片段S2的第一區(qū)域S21上。此外，第一反射棱鏡 43在Y'方向上的移動(dòng)以及圍繞X'方向的旋轉(zhuǎn)可以按照任何順序進(jìn)行，并不局限于本實(shí)施例1。此外，在實(shí)施例1中，為了使第一線狀反射光Rll從中心位置向Z'方向的正向一 側(cè)移動(dòng)而進(jìn)行了右旋轉(zhuǎn)，但第一反射棱鏡43圍繞X'方向的旋轉(zhuǎn)方向也可以根據(jù)移動(dòng)方向 (成像于受光面18上的哪一個(gè)受光區(qū)域)來(lái)確定。同樣，當(dāng)使第二反射棱鏡44向X'方向的正向一側(cè)移動(dòng)時(shí)(參見(jiàn)箭頭A7)，第二反 射棱鏡44與組合棱鏡45之間的第二線狀反射光R12的位置向X'方向的正向一側(cè)移動(dòng)(參 見(jiàn)箭頭A8)。隨之，組合棱鏡45與攝像元件17之間的第二線狀反射光R12的位置向X'方 向的正向一側(cè)移動(dòng)(參見(jiàn)箭頭A9)。于是，當(dāng)在受光面18觀察時(shí)，第二線狀反射光R12從中 心位置(參見(jiàn)圖8 (a))向X'方向的正向一側(cè)移動(dòng)，因此，當(dāng)使第二反射棱鏡44向X'方向 移動(dòng)至規(guī)定的位置(從用雙點(diǎn)劃線表示的位置到用實(shí)線表示的位置)時(shí)，第二線狀反射光 R12的另一方的測(cè)量位置(空白的箭頭)的中心位置位于受光面18的中央(參見(jiàn)圖8 (b))。之后，當(dāng)使第二反射棱鏡44在X'方向上圍繞通過(guò)中心位置的軸線向右旋轉(zhuǎn)(在 正面觀察圖的狀態(tài)下)時(shí)(參見(jiàn)箭頭A10)，第二反射棱鏡44與組合棱鏡45之間的第二線 狀反射光R12向Y'方向的正向一側(cè)行進(jìn)并向Z'方向的負(fù)向一側(cè)傾斜，組合棱鏡45與攝 像元件17之間的第二線狀反射光R12向Y'方向的正向一側(cè)行進(jìn)并向Z'方向的負(fù)向一 側(cè)傾斜。于是，當(dāng)在受光面18觀察時(shí)，第二線狀反射光R12從另一方的測(cè)量位置(空白箭 頭)的中心位置位于受光面18的中央的狀態(tài)(參見(jiàn)圖8(b))向Z'方向的負(fù)向一側(cè)移動(dòng)， 因此，使第二反射棱鏡44圍繞X'方向旋轉(zhuǎn)至規(guī)定位置，以使另一方的測(cè)量位置(空白箭 頭)位于受光面18的第三片段S3的第一區(qū)域S31上(參見(jiàn)圖8(c))。由此，沿第二光路w2 行進(jìn)的第二線狀反射光R12就被成像于第三片段S3的第一區(qū)域S31上。此外，第二反射棱 鏡44在X'方向上的移動(dòng)以及圍繞X'方向的旋轉(zhuǎn)可以按照任何順序進(jìn)行，并不局限于本 實(shí)施例1。此外，在實(shí)施例1中，為了使第二線狀反射光R12從中心位置向Z'方向的負(fù)向 一側(cè)移動(dòng)而進(jìn)行了右旋轉(zhuǎn)，但第二反射棱鏡44圍繞X'方向的旋轉(zhuǎn)方向也可以根據(jù)移動(dòng)方 向(成像于受光面18上的哪一個(gè)受光區(qū)域)來(lái)確定。通過(guò)在測(cè)量裝置101的制造時(shí)進(jìn)行這種調(diào)整，可以進(jìn)行合適的測(cè)量。此外，這種 位置調(diào)整可以通過(guò)控制部15自動(dòng)地進(jìn)行(例如通過(guò)將作為基準(zhǔn)的被測(cè)量物載置于載臺(tái)12 上，并利用攝像元件17獲得來(lái)自被測(cè)量物的線狀反射光Rl的方式來(lái)進(jìn)行等)，也可以用手 動(dòng)進(jìn)行。由此，在受光光學(xué)系統(tǒng)361中，分束棱鏡42、第一反射棱鏡43、第二反射棱鏡44和 結(jié)合棱鏡45構(gòu)成了利用經(jīng)由第一光路wl的第一線狀反射光Rll和經(jīng)由第二光路w2的第 二線狀反射光R12而只是被測(cè)量物的測(cè)量位置不同的光束分束機(jī)構(gòu)(參見(jiàn)圖2的附圖標(biāo)記 32)。因此，受光光學(xué)系統(tǒng)361可以同時(shí)得到同一線狀光L上只是被測(cè)量物的測(cè)量位置 不同的、經(jīng)由第一光路wl的第一線狀反射光Rll和經(jīng)由第二光路w2的第二線狀反射光 R12。這里，從提高各個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)的精度的觀點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)選的是，在攝像元件17的受光面18 前面設(shè)置入射限制機(jī)構(gòu)，以便僅使經(jīng)由與各個(gè)受光區(qū)域(在實(shí)施例1中為第二片段S2的第 一區(qū)域S21以及第三片段S3的第一區(qū)域S31)相對(duì)應(yīng)的成像光學(xué)系統(tǒng)的線狀反射光Rl成像 (入射)。這種入射限制機(jī)構(gòu)例如可以使用導(dǎo)光單元或設(shè)置具有光吸收作用的遮光構(gòu)件來(lái) 構(gòu)成，其中，導(dǎo)光單元將從組合棱鏡45出射的第一線狀反射光Rll導(dǎo)向第二片段S2的第一 區(qū)域S21，并將從組合棱鏡45出射的第二線狀反射光R12導(dǎo)向第三片段S3的第一區(qū)域S31 ； 而遮光構(gòu)件是以劃分第一光路《1和第二光路w2而不妨礙第一光路wl以及第二光路w2的方式設(shè)置的。在采用了上述受光光學(xué)系統(tǒng)361的實(shí)施例1的測(cè)量裝置101中，可以同時(shí)獲得只 是被測(cè)量物的測(cè)量位置不同的兩組測(cè)量數(shù)據(jù)，因此，能夠?qū)山M測(cè)量數(shù)據(jù)分別單獨(dú)地或者 同時(shí)地或者對(duì)兩者進(jìn)行合成而顯示在顯示部14上。在實(shí)施例1的測(cè)量裝置101中，在X方向以及Z方向上具有相同的分辨率，通過(guò) 一次的測(cè)量動(dòng)作即一次掃描，就能夠得到在X方向上觀察時(shí)測(cè)量位置不同的兩組測(cè)量數(shù)據(jù) (獲得區(qū)域Asl上的測(cè)量數(shù)據(jù)以及獲得區(qū)域As2上的測(cè)量數(shù)據(jù))。因此，能夠不降低測(cè)量精 度而得到大致兩次的測(cè)量數(shù)據(jù)，從而能夠提高整體的檢查速度(吞吐量)。此時(shí)，由于為了 得到兩組測(cè)量數(shù)據(jù)，使經(jīng)由第一光路wl的第一線狀反射光Rll成像于攝像元件17的受光 面18上的第二片段S2的第一區(qū)域S21，使經(jīng)由第二光路w2的第二線狀反射光R12成像于 攝像元件17的受光面18上的第三片段S3的第一區(qū)域S31，據(jù)此，能夠在攝像元件17中以 極高速(攝像元件17的最短輸出處理時(shí)間)且同時(shí)地處理這兩組測(cè)量數(shù)據(jù)，因而不會(huì)增加 一次測(cè)量動(dòng)作即一次掃描所需的時(shí)間。另外，在實(shí)施例1的測(cè)量裝置101中，如果將各個(gè)部件(透鏡41、分束棱鏡42、第 一反射棱鏡43、第二反射棱鏡44、組合棱鏡45以及攝像元件17)組裝為受光光學(xué)系統(tǒng)361， 則通過(guò)第一反射棱鏡43向Y'方向的移動(dòng)以及圍繞X'方向的旋轉(zhuǎn)，可以調(diào)節(jié)經(jīng)由第一光 路《1的第一線狀反射光Rll在攝像元件17的受光面18上的成像位置，而通過(guò)第二反射棱 鏡44在X'方向的移動(dòng)以及圍繞X'方向的旋轉(zhuǎn)，可以調(diào)節(jié)經(jīng)由第二光路w2的第二線狀反 射光R12在攝像元件17的受光面18上的成像位置。再者，在實(shí)施例1的測(cè)量裝置101中，在受光光學(xué)系統(tǒng)361中，將利用單一的透鏡 41對(duì)被測(cè)量物的可測(cè)量范圍(倍率)以及關(guān)于被測(cè)量物的分辨率進(jìn)行了調(diào)節(jié)的單一的線 狀反射光Rl分束為第一光路wl和第二光路w2并僅使線狀光L上的被測(cè)量物的測(cè)量位置 不同，因此，能夠使來(lái)自經(jīng)由第一光路wl的第一線狀反射光Rll的測(cè)量數(shù)據(jù)和來(lái)自經(jīng)由第 二光路w2的第二線狀反射光R12的測(cè)量數(shù)據(jù)中的被測(cè)量物的測(cè)量對(duì)象的可測(cè)量范圍(倍 率)以及關(guān)于被測(cè)量物的分辨率完全一致。因此，在實(shí)施例1的測(cè)量裝置101中，不僅能夠確保規(guī)定的精度，而且能夠縮短測(cè) 量所需的時(shí)間。此外，在上述實(shí)施例1中，經(jīng)由第一光路Wl的第一線狀反射光Rll和經(jīng)由第二光 路的第二線狀反射光R12在照射載置于載臺(tái)12上的被測(cè)量物(晶片16)的線狀光L上 的測(cè)量位置彼此相鄰，但如果線狀光L上的測(cè)量位置彼此不同，也可以使兩個(gè)測(cè)量位置隔 開(kāi)地設(shè)定，并不局限于實(shí)施例1。另外，在上述實(shí)施例1中，將利用單一的透鏡41對(duì)被測(cè)量物的可測(cè)量范圍(倍率) 以及關(guān)于被測(cè)量物的分辨率進(jìn)行了調(diào)節(jié)的單一的線狀反射光Rl分束為第一光路wl和第二 光路w2，但也可以分束為第一光路wl和第二光路w2并在各個(gè)光路(第一光路wl和第二光 路w2)中將被測(cè)量物的測(cè)量對(duì)象的可測(cè)量范圍(倍率)以及關(guān)于被測(cè)量物的分辨率調(diào)節(jié)為 彼此相同，而并不局限于實(shí)施例1。如果采用這樣的結(jié)構(gòu)，則不需要使第一光路wl和第二光 路w2的光路長(zhǎng)度相等，因此能夠提高光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)自由度。 再者，在上述的實(shí)施例1中，通過(guò)第一反射棱鏡43在Y‘方向的移動(dòng)以及圍繞X‘ 方向的旋轉(zhuǎn)，來(lái)調(diào)節(jié)經(jīng)由第一光路《1的第一線狀反射光Rll在攝像元件17的受光面18上的成像位置，并通過(guò)第二反射棱鏡44在X'方向的移動(dòng)以及圍繞X'方向的旋轉(zhuǎn)，來(lái)調(diào)節(jié)經(jīng)由第二光路《2的第二線狀反射光R12在攝像元件17的受光面18上的成像位置，但也可以 在X'方向以及Z'方向兩個(gè)方向調(diào)節(jié)經(jīng)由第一光路wl的第一線狀反射光Rll和經(jīng)由第二 光路w2的第二線狀反射光R12各自在受光面18上的成像位置，而并不限定于實(shí)施例1。例 如，代替使第一反射棱鏡43在Y'方向上移動(dòng)而使其在X' -Y'平面內(nèi)(圍繞Z'方向) 旋轉(zhuǎn)，也能夠在Z ‘方向上調(diào)節(jié)經(jīng)由第一光路wl的第一線狀反射光Rll在受光面18上的 成像位置；同樣，代替使第二反射棱鏡44在X'方向上移動(dòng)而使其在X' -Y'平面內(nèi)(圍 繞Z'方向)旋轉(zhuǎn)，也能夠在Z'方向上調(diào)節(jié)經(jīng)由第二光路w2的第二線狀反射光R12在受 光面18上的成像位置。此外，在圖7的結(jié)構(gòu)中，使第一反射棱鏡43以及第二反射棱鏡44 固定，并分別在第一光路wl以及第二光路上設(shè)置一對(duì)楔形棱鏡(未圖示)就可以簡(jiǎn)單 地實(shí)現(xiàn)。在上述實(shí)施例1中，采用了使經(jīng)由第一光路Wl的第一線狀反射光Rll成像于攝像 元件17的受光面18上的第二片段S2第一區(qū)域S21上，并且使經(jīng)由第二光路w2的第二反射 光R12成像于攝像元件17的受光面18上的第三片段S3的第一區(qū)域S31上的結(jié)構(gòu)，但也可 以使其成像于(利用)彼此不同的區(qū)域，而并不限定于實(shí)施例1。變形例1下面，對(duì)實(shí)施例1的變形例1進(jìn)行說(shuō)明。變形例1的特征部分在于，在出射光學(xué)系 統(tǒng)352中，將兩種波長(zhǎng)進(jìn)行合成并生成單一的線狀光L。此外，變形例1的測(cè)量裝置102的 基本結(jié)構(gòu)與上述例子的測(cè)量裝置10以及實(shí)施例1的測(cè)量裝置101相同，因此相同結(jié)構(gòu)的部 分用相同的附圖標(biāo)記標(biāo)注并省略其詳細(xì)說(shuō)明。圖9是與圖2類(lèi)似的示意圖，表示了變形例 1的測(cè)量裝置102中光學(xué)系統(tǒng)112關(guān)于被測(cè)量物(晶片16)的關(guān)系。在變形例1的測(cè)量裝置102的光學(xué)系統(tǒng)112中，如圖9所示，出射光學(xué)系統(tǒng)352由 兩個(gè)光源302e和302b、波長(zhǎng)合成反射鏡50以及準(zhǔn)直透鏡31構(gòu)成。在出射光學(xué)系統(tǒng)352 中，光源302a和光源302b出射波長(zhǎng)彼此不同的光束。其主要目的是，在光學(xué)系統(tǒng)112的受 光光學(xué)系統(tǒng)362中，由于設(shè)置有兩個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)，而利用分束棱鏡42對(duì)線狀反射光Rl進(jìn) 行分束；而在某些情況下，其目的在于選擇性地向攝像元件17的受光面18的各個(gè)受光區(qū)域 入射。從光源302a和302b出射的光束如后所述生成單一的線狀光L，由于需要由攝像元件 17接收由被測(cè)量物(晶片16)所反射的線狀反射光R1，因而使兩者的波長(zhǎng)在攝像元件17 的可接收的波長(zhǎng)區(qū)域(感度)內(nèi)彼此不同。在該變形例1中，在可以進(jìn)行上述的分束(在 某些情況下為選擇地入射)的前提下，盡可能地使波長(zhǎng)相近。這是因?yàn)?，攝像元件17的可 接收的波長(zhǎng)區(qū)域(感度)越寬，則該攝像元件17就越昂貴。此外，光源302a和302b也可 以使用在所使用的攝像元件17的可接收的波長(zhǎng)區(qū)域(感度)內(nèi)的彼此不同的波長(zhǎng)，而并不 限于變形例1。在該出射光學(xué)系統(tǒng)352中，在光源302a的出射光軸上設(shè)置有波長(zhǎng)合成反射鏡50 以及準(zhǔn)直透鏡31，并將載臺(tái)12上的照射位置設(shè)定在該光軸上。光源302b的位置關(guān)系為，該 光源302b所出射的光束由波長(zhǎng)合成反射鏡50反射，從而在光源302a的出射光軸上行進(jìn)并 朝向準(zhǔn)直透鏡31。因此，波長(zhǎng)合成反射鏡50被設(shè)定為，允許來(lái)自光源302a的光束透過(guò)，且 反射來(lái)自光源302b的光束。準(zhǔn)直透鏡31利用波長(zhǎng)合成反射鏡50將沿同一光軸上行進(jìn)的 來(lái)自光源302a的光束以及來(lái)自302b的光束這兩者變換為照射在載置于載臺(tái)12上的被測(cè)量物(晶片16)上的單一的線狀光L。因此，在測(cè)量裝置102中，使從兩個(gè)光源302a以及 302b出射的兩個(gè)波長(zhǎng)的光束變?yōu)樵谕还廨S上的線狀光L，并照射到載置于載臺(tái)12上的被 測(cè)量物(晶片16)上。光學(xué)系統(tǒng)112中的受光光學(xué)系統(tǒng)362的結(jié)構(gòu)與圖2相同，基本上能夠以與圖7所示 的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。這里，在變形例1中，由于線狀光L是由兩個(gè)波長(zhǎng)合成而構(gòu)成的，通 過(guò)利用波長(zhǎng)分離反射鏡構(gòu)成分束棱鏡42，并利用波長(zhǎng)合成分離反射鏡構(gòu)成組合棱鏡45 (參 見(jiàn)圖7)，就能夠提高光傳播效率。另外，如上所述，從提高各個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)的精度的觀點(diǎn)來(lái)看，當(dāng)在攝像元件17的受 光面18的前方設(shè)置入射限制機(jī)構(gòu)時(shí)，作為該入射限制機(jī)構(gòu)可以使用結(jié)構(gòu)為允許任意波長(zhǎng) 的光束的透過(guò)的帶通濾波器等。變形例2下面，對(duì)實(shí)施例1的變形例2進(jìn)行說(shuō)明。該變形例2的特征部分在于，在光學(xué)系統(tǒng) 113的受光光學(xué)系統(tǒng)363中，不僅利用照射載置于載臺(tái)12上的被測(cè)量物(晶片16)的線狀 光L上的測(cè)量位置彼此相鄰的第一線狀反射光Rl 1以及第二線狀反射光R12，還利用測(cè)量位 置與它們重疊而只是在被測(cè)量物的測(cè)量對(duì)象(上述例子中為各個(gè)突起19)的高度方向(Z 方向)上的可測(cè)量范圍(倍率)不同的第三線狀反射光R13以及第四線狀反射光R14。此 外，由于變形例2的測(cè)量裝置103的基本結(jié)構(gòu)與上述例子的測(cè)量裝置10和實(shí)施例1的測(cè)量 裝置101相同，因此相同結(jié)構(gòu)的部分采用相同的附圖標(biāo)記，并省略其詳細(xì)的說(shuō)明。圖10與 圖3類(lèi)似，是用于說(shuō)明在測(cè)量裝置103中被測(cè)量物(晶片16)在載臺(tái)12上的滑動(dòng)狀態(tài)的的 示意圖。圖11是為了說(shuō)明利用測(cè)量裝置103的測(cè)量而表示的被測(cè)量物(晶片16)上的測(cè) 量對(duì)象(突起19c、19d)的狀態(tài)的示意圖。圖12是表示將與圖11的測(cè)量對(duì)象(突起19c、 19d)相對(duì)應(yīng)的測(cè)量數(shù)據(jù)作為可視化圖形而顯示在顯示部14上的狀態(tài)的示意圖，其中，(a) 表示從第一光路wl以及第二光路—側(cè)得到的測(cè)量數(shù)據(jù)，(b)表示從第三光路w3以及第 四光路w4—側(cè)得到的測(cè)量數(shù)據(jù)，而(c)表示將兩者進(jìn)行合成后的狀態(tài)。在變形例2的受光光學(xué)系統(tǒng)363中，如圖10所示，在光束分束機(jī)構(gòu)33中，不僅設(shè) 置有第一光路wl和第二光路w2，還設(shè)置有第三光路w3和第四光路w4。第一光路wl和第 二光路w2的基本結(jié)構(gòu)與圖3所示結(jié)構(gòu)相同，但在變形例2中，第一光路wl使第一線狀反射 光Rl 1成像于攝像元件17的受光面18上第一片段Sl的第一區(qū)域S11上，第二光路w2使第 二線狀反射光R12成像于攝像元件17的受光面18上的第二片段S2的第一區(qū)域S21上。第三光路w3與第一光路wl的測(cè)量位置相同，且與第一光路Wl僅在被測(cè)量物的測(cè) 量對(duì)象(上述例子中為各個(gè)突起19)的高度方向(Z方向)上的可測(cè)量范圍(倍率)不同。 第三光路w3使第三線狀反射光R13成像于攝像元件17的受光面18上的第三片段S3的第 一區(qū)域S31上。另外，第四光路w4與第二光路w2的測(cè)量位置相同，且與第二光路w2僅在被測(cè)量 物的測(cè)量對(duì)象(上述例子中為各個(gè)突起19)的高度方向(Z方向)上的可測(cè)量范圍(倍率) 不同。該第四光路w4使第四線狀反射光R14成像于攝像元件17的受光面18上的第四片 段S4的第一區(qū)域S41上。在該第三光路w3和第四光路w4上，在被測(cè)量物的測(cè)量對(duì)象(在上述例子中為各 個(gè)突起19)的高度方向(Z方向)上的可測(cè)量范圍(倍率)相同。具體地，在攝像元件17的受光面18上觀察，經(jīng)由第一光路wl的第一線狀反射光Rll和經(jīng)由第二光路w2的第二線 狀反射光R12被設(shè)定為低倍率(與第三線狀反射光R13以及第四線狀反射光R14相比)，經(jīng) 由第三光路《3的第三線狀反射光R13和經(jīng)由第四光路w4的第四線狀反射光R14被設(shè)定為 高倍率(與第一線狀反射光Rll以及第二線狀反射光R12相比)。這種方式的第三光路w3 和第四光路w4可以利用與圖7所示的受光光學(xué)系統(tǒng)361同樣的結(jié)構(gòu)，而僅變更透鏡(41) 和各個(gè)光路長(zhǎng)度的光學(xué)特性來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，在變形例2的受光光學(xué)系統(tǒng)363中，利用經(jīng)由第一光路wl的第一線狀反射 光Rll和經(jīng)由第二光路w2的第二線狀反射光R12，可以得到來(lái)自相鄰且彼此不同的測(cè)量位 置的第一測(cè)量數(shù)據(jù)，并且利用經(jīng)由第三光路w3的第三線狀反射光R13和經(jīng)由第四光路w4 的第四線狀反射光R14，可以得到作為來(lái)自相鄰且彼此不同的測(cè)量位置的測(cè)量數(shù)據(jù)的、與第 一測(cè)量數(shù)據(jù)在被測(cè)量物的測(cè)量對(duì)象(上述例子中為各個(gè)突起19)高度方向(Z方向)上的 可測(cè)量范圍(倍率)方面不同的第二測(cè)量數(shù)據(jù)。在采用了上述受光光學(xué)系統(tǒng)363的變形例2的測(cè)量裝置103中，能夠同時(shí)獲得僅 在被測(cè)量物的測(cè)量對(duì)象(上述例子中為各個(gè)突起19)的高度方向(Z方向)上的可測(cè)量范 圍(倍率)不同的兩種測(cè)量數(shù)據(jù)，因此，能夠?qū)煞N測(cè)量數(shù)據(jù)分別單獨(dú)或者同時(shí)或者對(duì)雙方 進(jìn)行合成而顯示在顯示部14上。對(duì)于這一點(diǎn)，在下面進(jìn)行說(shuō)明。首先，作為一個(gè)示例，在受光光學(xué)系統(tǒng)363中，第一光路wl和第二光路w2的相應(yīng) 的受光區(qū)域(第一片段Sl的第一區(qū)域S11以及第二片段S2的第一區(qū)域S21)中的Z'方向 的高度尺寸(總像素?cái)?shù))對(duì)應(yīng)于晶片16(參見(jiàn)圖3)上在Z方向的ΙΟΟμπι，第三光路w3和 第四光路w4的相應(yīng)的受光區(qū)域(第三片段S3的第一區(qū)域S31以及第四片段S4的第一區(qū)域 S41)中的Z'方向的高度尺寸(總像素?cái)?shù))對(duì)應(yīng)于晶片16上在Z方向的10 μ m。另外，如 圖11所示，作為被測(cè)量物的晶片16上存在有大小尺寸大不相同的兩個(gè)突起19c以及19d， 突起19c的高度尺寸(Z方向)為3μπι，突起19d的高度尺寸(Z方向)為60 μ m。于是，對(duì)于從第一光路wl以及第二光路w2得到的第一測(cè)量數(shù)據(jù)，由于受光區(qū)域中 Z'方向的高度尺寸(總像素?cái)?shù))對(duì)應(yīng)于晶片16上的Z方向的ΙΟΟμπι，如圖12(a)所示，故 對(duì)于60 μ m的突起19d是合適的可測(cè)量范圍(倍率)，因此，可以得到60 μ m的測(cè)量結(jié)果。 與之相對(duì)，對(duì)于3 μ m的突起19c不是合適的可測(cè)量范圍(倍率)(突起19c太小)，因此，如 圖12(a)所示，不能辨別是否為噪音而不能測(cè)量，或者為包含極大誤差的測(cè)量結(jié)果(高度尺 寸)。另外，對(duì)于從第三光路w3以及第四光路w4得到的第二測(cè)量數(shù)據(jù)，由于受光區(qū)域 中Z'方向的高度尺寸(總像素?cái)?shù))對(duì)應(yīng)于被測(cè)量物(晶片16)上的Z方向的10 μ m，如圖 12 (b)所示，對(duì)于3 μ m的突起19c是合適的可測(cè)量范圍(倍率)，因此，可以得到3 μ m的測(cè) 量結(jié)果。與之相對(duì)，對(duì)于60 μ m的突起19d不是合適的可測(cè)量范圍(倍率)(突起19d太 大)，因此，如圖12(b)所示，僅能得到高度為大于等于可測(cè)量的高度尺寸的最大值這樣的 測(cè)量結(jié)果，而不能得到高度尺寸。但是，在測(cè)量裝置103中，通過(guò)一次掃描(測(cè)量動(dòng)作)就能夠得到上述兩者的測(cè) 量數(shù)據(jù)，因此，能夠得到第一測(cè)量數(shù)據(jù)和第二測(cè)量數(shù)據(jù)這兩者的合適的測(cè)量結(jié)果(高度尺 寸)。在測(cè)量裝置103中，當(dāng)利用這一點(diǎn)并在控制部15的控制下將測(cè)量數(shù)據(jù)作為可視化的 圖形顯示在顯示部14上時(shí)，如圖12(c)所示，可以顯示將兩者的測(cè)量結(jié)果(高度尺寸)合成后的圖形。在變形例2中，由于這種將兩者的測(cè)量結(jié)果(高度尺寸)合成的圖形在被測(cè) 量物(晶片16)上的X方向的分辨率相等，對(duì)于從任何一個(gè)成像光學(xué)系統(tǒng)得到的測(cè)量數(shù)據(jù)， 同一個(gè)測(cè)量對(duì)象所對(duì)應(yīng)的X坐標(biāo)相同，因此，可以單純地圖示從成為對(duì)于測(cè)量對(duì)象(本例中 為突起19c以及突起19d)合適的可測(cè)量范圍(倍率)的成像光學(xué)系統(tǒng)而得到的測(cè)量數(shù)據(jù)。 在本例中，對(duì)于突起19c顯示基于第二測(cè)量數(shù)據(jù)的圖形，而對(duì)于突起19d顯示基于第一測(cè)量 數(shù)據(jù)的圖形。此時(shí)，控制部15選擇對(duì)于測(cè)量對(duì)象(本例中為突起19c以及突起19d)合適 的可測(cè)量范圍(倍率)的成像光學(xué)系統(tǒng)，但是，例如，也可以從測(cè)量數(shù)據(jù)是在可測(cè)量的高度 尺寸的范圍內(nèi)為較大數(shù)值的成像光學(xué)系統(tǒng)中優(yōu)先地選擇。此外，這種合成的圖形也可以是 以不對(duì)實(shí)際的多個(gè)測(cè)量對(duì)象的大小關(guān)系的圖像造成損害的方式對(duì)基于測(cè)量數(shù)據(jù)而顯示的 圖形的大小關(guān)系進(jìn)行修正的結(jié)構(gòu)。據(jù)此，雖然與對(duì)應(yīng)于實(shí)際比例尺的大小關(guān)系并不完全一 致，但是一看就能夠掌握二者的高度尺寸。在變形例2的這種測(cè)量裝置103中，利用經(jīng)由第一光路wl的第一線狀反射光Rll 和經(jīng)由第二光路w2的第二線狀反射光R12，能夠得到來(lái)自相鄰的彼此不同的測(cè)量位置的第 一測(cè)量數(shù)據(jù)，并且利用經(jīng)由第三光路w3的第三線狀反射光R13和經(jīng)由第四光路w4的第四 線狀反射光R14，能夠得到來(lái)自相鄰的彼此不同的測(cè)量位置的測(cè)量數(shù)據(jù)，即與第一測(cè)量數(shù)據(jù) 在被測(cè)量物的測(cè)量對(duì)象(上述例子中為各個(gè)突起19)的高度方向(Z方向)上的可測(cè)量范 圍(倍率)不同的第二測(cè)量數(shù)據(jù)。因而，通過(guò)一次掃描(測(cè)量動(dòng)作)就能夠得到大致兩次 的第一測(cè)量數(shù)據(jù)和第二測(cè)量數(shù)據(jù)。因而，不僅能夠提高整體的檢查速度(吞吐量)，而且能 夠擴(kuò)展實(shí)質(zhì)的可測(cè)量范圍(倍率)。變形例3下面，對(duì)實(shí)施例1的變形例3進(jìn)行說(shuō)明。該變形例3的特征部分在于，在光學(xué)系統(tǒng) 114的受光光學(xué)系統(tǒng)364中，不僅利用對(duì)載置于載臺(tái)12上的被測(cè)量物(晶片16)進(jìn)行照射 的線狀光L上的測(cè)量位置彼此相鄰的第一線狀反射光Rll以及第二線狀反射光R12，還利 用與它們只是被測(cè)量物的分辨率不同的第三線狀反射光R13以及第四線狀反射光R14。此 外，變形例3的測(cè)量裝置104的基本結(jié)構(gòu)與上述例子的測(cè)量裝置10和實(shí)施例1的測(cè)量裝置 101相同，因此相同結(jié)構(gòu)的部分采用相同的附圖標(biāo)記，并省略其詳細(xì)的說(shuō)明。圖13與圖3相 似，是說(shuō)明在測(cè)量裝置104中被測(cè)量物(晶片16)在載臺(tái)12上的滑動(dòng)狀態(tài)的示意圖。在變形例3的受光光學(xué)系統(tǒng)364中，如圖13所示，在光束分束機(jī)構(gòu)33中不僅設(shè)置 有第一光路wl和第二光路w2，還設(shè)置有第三光路和第四光路。第一光路wl和第 二光路w2的基本結(jié)構(gòu)與圖3所示的結(jié)構(gòu)相同，但在該變形例3中，第一光路wl使第一線狀 反射光Rll成像于攝像元件17的受光面18上的第一片段Sl的第一區(qū)域S11上，第二光路 w2使第二線狀反射光R12成像于攝像元件17的受光面18上的第二片段S2的第一區(qū)域S21 上。由于第三光路和第四光路與第一光路wl和第二光路w2關(guān)于被測(cè)量物 的分辨率不同，因而在載置于載臺(tái)12上的被測(cè)量物上在X方向的大小尺寸所觀察的測(cè)量范 圍不同。在該變形例3中，第三光路w3'和第四光路w4'的測(cè)量位置在同一線狀光L上 相鄰且彼此不同，其分辨率低于第一光路wl和第二光路w2，即在X方向觀察的測(cè)量范圍寬 (能夠獲得寬范圍的數(shù)據(jù))。第三光路w3'使第三線狀反射光R13成像于攝像元件17的受光面18上的第三片段S3的第一區(qū)域S31。另外，第四光路w4'使第四線狀反射光R14成像于攝像元件17的受 光面18上的第四片段S4的第一區(qū)域S41。在該第三光路w3'和第四光路w4'中，被測(cè)量物的測(cè)量對(duì)象(上述例子中為各個(gè) 突起19)的可測(cè)量范圍(倍率)相同。這種第三光路和第四光路w4'利用與圖7所 示的受光光學(xué)系統(tǒng)361相同的結(jié)構(gòu)，僅變更透鏡(41)以及各個(gè)光路長(zhǎng)度的光學(xué)特性就能夠 實(shí)現(xiàn)。這里，在第三光路和第四光路w4'中測(cè)量物的測(cè)量對(duì)象(上述例子中為各個(gè)突 起19)在高度方向(Z方向)上的可測(cè)量范圍(倍率)可以與第一光路wl和第二光路w2 中的可測(cè)量范圍相同，也可以不同。因此，在變形例3的受光光學(xué)系統(tǒng)364中，利用經(jīng)由第一光路wl的第一線狀反射 光Rll和經(jīng)由第二光路w2的第二線狀反射光R12，能夠得到來(lái)自相鄰的彼此不同的測(cè)量位 置的第一測(cè)量數(shù)據(jù)，并且利用經(jīng)由第三光路《3’的第三線狀反射光R13和經(jīng)由第四光路w4’ 的第四線狀反射光R14，能夠獲得來(lái)自相鄰的彼此不同的測(cè)量位置的測(cè)量數(shù)據(jù)，即與第一測(cè) 量數(shù)據(jù)在被測(cè)量物的分辨率方面不同的第二測(cè)量數(shù)據(jù)。因此，通過(guò)一次掃描(測(cè)量動(dòng)作)就 能夠得到大致兩次的第一測(cè)量數(shù)據(jù)和第二測(cè)量數(shù)據(jù)。據(jù)此，能夠提高整體的檢查速度(吞 吐量)。盡管本發(fā)明已描述了實(shí)施例，但不受限于此。應(yīng)當(dāng)指出的是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可 以在不背離由所附的權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)對(duì)實(shí)施例進(jìn)行修改。
權(quán)利要求
1.一種測(cè)量裝置，具備出射光學(xué)系統(tǒng)，所述出射光學(xué)系統(tǒng)將在一個(gè)方向上延伸的線 狀光照射到被測(cè)量物上；攝像元件，所述攝像元件獲得從所述被測(cè)量物反射的線狀反射光，所述測(cè)量裝置根據(jù)所述攝像元件獲得的所述線狀反射光在所述被測(cè)量物上的幾何學(xué) 位置關(guān)系來(lái)測(cè)量被測(cè)量物的表面形狀，所述測(cè)量裝置的特征在于，具備成像光學(xué)系統(tǒng)，所述成像光學(xué)系統(tǒng)被設(shè)置在所述被測(cè)量物與所述攝像元件之間，使所 述線狀反射光成像于所述攝像元件的受光面上以獲得所述線狀光在所述被測(cè)量物上的形 狀；光束分束機(jī)構(gòu)，所述光束分束機(jī)構(gòu)將所述線狀反射光分束并將分束的線狀反射光導(dǎo)向 所述攝像元件，其中，所述光束分束機(jī)構(gòu)對(duì)所述線狀反射光進(jìn)行分束以獲得在所述線狀光的延伸方向 上觀察時(shí)在彼此不同測(cè)量位置上所述線狀光在所述被測(cè)量物上的形狀，所述攝像元件在受光面上設(shè)定有多個(gè)片段且所述多個(gè)片段的每個(gè)被劃分為多個(gè)區(qū)域， 所述多個(gè)片段中的至少一個(gè)或更多的區(qū)域用作受光區(qū)域，所述成像光學(xué)系統(tǒng)使所述光束分束機(jī)構(gòu)分束的所述線狀反射光成像于所述攝像元件 的所述受光面上的彼此不同的所述片段的所述受光區(qū)域上。
2.如權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置，其特征在于，所述受光區(qū)域是在所述攝像元件的所 述受光面上的所述多個(gè)片段中最先進(jìn)行輸出處理的區(qū)域。
3.如權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置，其特征在于，所述光束分束機(jī)構(gòu)將對(duì)所述被測(cè)量物 的測(cè)量對(duì)象實(shí)施了光學(xué)設(shè)定之后的所述線狀反射光進(jìn)行分束。
4.如權(quán)利要求2所述的測(cè)量裝置，其特征在于，所述光束分束機(jī)構(gòu)將對(duì)所述被測(cè)量物 的測(cè)量對(duì)象實(shí)施了光學(xué)設(shè)定之后的所述線狀反射光進(jìn)行分束。
5.如權(quán)利要求3所述的測(cè)量裝置，其特征在于，所述光束分束機(jī)構(gòu)在對(duì)所述線狀反射 光進(jìn)行分束之后，使各個(gè)分束的線狀反射光分別在沿所述攝像元件的所述受光面的平面上 觀察時(shí)正交的兩個(gè)方向的位置發(fā)生位移，據(jù)此能夠獲得在所述線狀反射光的延伸方向上觀 察時(shí)彼此不同的測(cè)量位置上所述線狀光在所述被測(cè)量物上的形狀。
6.如權(quán)利要求4所述的測(cè)量裝置，其特征在于，所述光束分束機(jī)構(gòu)在對(duì)所述線狀反射 光進(jìn)行分束之后，使各個(gè)分束的線狀反射光分別在沿所述攝像元件的所述受光面的平面上 觀察時(shí)正交的兩個(gè)方向的位置發(fā)生位移，據(jù)此能夠獲得在所述線狀反射光的延伸方向上觀 察時(shí)彼此不同的測(cè)量位置上所述線狀光在所述被測(cè)量物上的形狀。
全文摘要
一種具備對(duì)被測(cè)量物照射沿一個(gè)方向延伸的線狀光的出射光學(xué)系統(tǒng)和獲得線狀反射光的攝像元件的測(cè)量裝置，根據(jù)線狀反射光在被測(cè)量物上的幾何學(xué)位置關(guān)系來(lái)測(cè)量被測(cè)量物的表面形狀，具備成像光學(xué)系統(tǒng)，設(shè)置在被測(cè)量物與攝像元件之間，使線狀反射光成像于攝像元件的受光面上以獲得線狀光在被測(cè)量物上的形狀；光束分束機(jī)構(gòu)，將線狀反射光分束并導(dǎo)向攝像元件。光束分束機(jī)構(gòu)將線狀反射光分束以獲得在線狀光延伸方向上觀察時(shí)線狀光在彼此不同的位置上在被測(cè)量物上的形狀。攝像元件在受光面上設(shè)定有被劃分為多個(gè)區(qū)域的多個(gè)片段，各片段中的至少一個(gè)或更多的區(qū)域用作受光區(qū)域，成像光學(xué)系統(tǒng)使分束的線狀反射光成像于受光面上彼此不同的片段的受光區(qū)域上。
文檔編號(hào)G01B11/00GK101995217SQ201010255058
公開(kāi)日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月18日
發(fā)明者榎本芳幸, 磯崎久 申請(qǐng)人:株式會(huì)社拓普康