專利名稱：微小尺寸測量儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種微小尺寸測量儀，其是將被測量物作為被攝體進行攝像，對由該攝像所得到的圖像進行處理，并測量被測量物的微小尺寸。
背景技術：
作為測量被測量物微小尺寸的機器，有例如將液晶監視器形成的平板上的面對各液晶監視器的空間作為移動空間、使檢測器在三維方向移動、由檢測器測量各液晶監視器上所形成的圖形的線寬等的機器。這種微小尺寸測量儀在檢測器上安裝攝像機等，用攝像機對各液晶監視器進行攝像，通過對由該攝像得到的圖像進行處理，可以測量各液晶監視器上形成的圖形的線寬等。
但是，用1臺檢測器對多個液晶監視器進行測量的結構中，使檢測器向各液晶監視器的部位移動需要時間，不能縮短對平板的測量時間。為了縮短多個液晶監視器形成的平板測量時間(測量時間)，可采用準備多臺檢測器、使各檢測器同時移動到各液晶監視器的結構。
例如，將平板對著測量儀的X-Y座標(機械座標)平行配置，在構成X軸的X軸框架上配置可自由滑動的多個檢測器，通過Y軸驅動部使配置了多個檢測器的X軸框架沿著Y軸方向移動，可以使各檢測器移動到各液晶監視器的部位。
但是，在X軸框架上配置可自由滑動的多個檢測器，使配置了多個檢測器的X軸框架沿著Y軸方向移動的結構中，雖然可以使各檢測器沿X軸方向單個移動，但是在Y軸方向上卻不能單個移動。因此，當平板對測量儀的X-Y座標不是平行配置時，例如相對Y軸傾斜狀態配置時，在使各檢測器同時沿Y軸方向移動后，即使各檢測器沿X軸方向單個移動，可以使一個檢測器定位在指定的測量位置上，但是卻不能將其他檢測器定位在指定測量位置，不能用各檢測器同時測量多個圖形。
另外，即使將平板對X-Y座標進行了平行配置，而某個測量部位上的圖形對注冊圖形微小偏移時，即使各檢測器移動到測量部位進行測量，也不能測量圖形的準確尺寸。即，當圖形對注冊圖形微小偏移時，如果不根據偏移對各檢測器的位置進行修正，則不能準確測量多個圖形。
發明內容
本發明是鑒于上述現有的問題而提出的，其目的在于，提供一種微小尺寸測量儀，即使被測量物對測量儀的機械座標不平行配置，被測量物傾斜配置，或者被測量物上的圖形從指定的位置微小偏移，也可以對多個圖形準確、且同時進行測量。
為了達到上述目的，技術方案1所涉及的微小尺寸測量儀，具有對被測量物上的多個圖形分別攝像的多個檢測部；圖像處理部，對上述多個檢測部攝像的圖像進行處理，并計算有關上述多個圖形的微小尺寸；及驅動部，至少將面對上述被測量物的被量區域的空間作為移動空間，使上述多個檢測部在上述移動空間中沿著三維方向移動的，上述驅動部的結構包括使上述多個檢測部整體沿著上述三維中的一維方向移動的主驅動部；及使上述多個檢測部沿著上述三維中的至少二維方向分別非同步移動的輔助驅動部。
(作用)通過各檢測部對被測量物上的多個圖形進行攝像，并對該攝像的圖像進行處理，測量與各圖形有關的微小尺寸時，由于使多個檢測部整體沿一維方向，例如沿Y軸方向移動，并且使多個檢出部至少分別沿二維方向，例如沿X軸方向、Y軸方向同步移動，所以即使被測量物對測量儀的機械座標，例如相對X-Y座標不平行配置，而是被測量物對Y軸傾斜配置，或者被測量物上的圖形位置從指定的位置微小偏移，也可以通過使各檢測部至少沿著二維方向分別非同步移動，而對各檢測部進行微調，可以準確且同時測量多個圖形，可使測量時間縮短。另外，可以同時測量多個測量點，可以使測量時間縮短。
在技術方案2中，如技術方案1所述的微小尺寸測量儀，上述輔助驅動部具有以X、Y、Z方向為三維方向，使上述多個檢測部分別沿著X方向非同步移動的多個X方向用輔助驅動部；使上述多個檢測部分別沿著Y方向非同步移動的多個Y方向用輔助驅動部；及使上述多個檢測部分別沿著Z方向非同步移動的多個Z方向用輔助驅動部。
(作用)在使多個檢測部整體移動到各圖形附近以后，通過使各檢測部沿X方向、Y方向或Z方向進行非同步移動，可以個別對各檢測部的位置進行微調。
在技術方案3中，如技術方案2所述的微小尺寸測量儀，上述多個X方向用輔助驅動部、上述多個Y方向用輔助驅動部或上述多個Z方向用輔助驅動器中至少一個由直線電動機構成，該直線電動機具有沿著X、Y或Z方向中指定的方向配置的磁鐵，及在各檢測部上配置的線圈。
(作用)通過用具有磁鐵和線圈的直線電動機構成輔助驅動部，即使在同一軸上配置多個檢測部，也能使各檢測部非同步移動，可以實現結構簡單化。
本發明具有如下的效果。
如上述說明可知，根據技術方案1所涉及的微小尺寸測量儀，可以縮短測量時間。
根據技術方案2，可以對各檢測部的位置個別進行微調整。
根據技術方案3，可以實現構成的簡單化。
圖1是表示本發明的一實施例的微小尺寸測量儀的立體圖。
圖2是表示本發明的一實施例的微小尺寸測量儀的立體圖，是表示省略檢測部時的狀態的立體圖，圖3是平板的平面圖。
圖4是測量圖形的放大平面圖。
圖5是全閉環控制系統的結構圖。
圖6是表示平板傾斜時的狀態的平面圖。
具體實施例方式
下面對本發明的實施例進行說明。圖1是表示本發明的一實施例的微小尺寸測量儀的立體圖，圖2是表示本發明的一實施例的微小尺寸測量儀的立體圖，是表示省略檢測部時的狀態的立體圖。圖3是平板的平面圖，圖4是測量圖形的放大平面圖，圖5是全閉環控制系統的結構圖，圖6是表示平板傾斜時的狀態的平面圖。
在這些圖中，微小尺寸測量儀16，作為三維測量儀，其結構包括構成X-Y座標(機械座標)的X軸的X軸用框架18；構成Y軸的一對Y軸用框架20；基臺22；固定在基臺22上的測量臺24；在X軸用框架18上可非同步移動地被配置的多個檢測部26、28；為使各檢測部26、28可沿X軸方向移動的X軸驅動部30；為使各檢測部26、28可沿Y軸方向移動的X軸驅動部32；為使各檢測部26、28沿可Z軸方向移動的Z軸驅動部34；為控制各驅動部的驅動而進行運算的個人計算機(以下稱PC)36；顯示PC36處理結果等的顯示裝置38；對PC36輸入各種信息的鍵盤40；及表示各驅動部的驅動方向等的控制箱42等。
在X軸框架18的軸方向兩端部形成滑動部(圖中未示出)，各滑動部可沿著Y軸框架20滑動。X軸用框架18通過Y軸驅動部32的驅動可以沿Y軸方向移動，Y軸驅動部32是由具有多個Y軸直線電動機用磁鐵32a和Y軸用直線電動機用線圈32b的直線電動機構成。當直線電動機的線圈32b通電，由PC36控制對線圈32b的通電量及通電方向時，X軸框架18沿著Y軸方向(Y軸用框架20)移動。即，通過Y軸驅動部32的驅動，檢測部26、28整體可以隨著X軸框架18的移動，而沿著Y軸方向移動。這時，Y軸驅動部32構成使檢測部26、28沿Y軸方向移動的主驅動部。
另外，在X軸用框架18上，配置有為使各檢測部26、28沿X軸方向(X軸用框架18)非同步移動的X軸驅動部30。X軸驅動部30的結構包括沿著X軸用框架18而配置的多個X軸直線電動機用磁鐵30a；及搭載在各檢測部26、28上的X軸直線電動機用線圈30b。通過PC36控制對各線圈30b的通電量及通電方向，由此可以使各檢測部26、28沿著X軸方向非同步(獨立)移動。這時，由直線電動機構成的X軸驅動部30，構成使各檢測部26、28沿X軸方向非同步移動的X方向用輔助驅動部。
固定X軸用框架18和Y軸用框架20的基臺22，由固定在基座上的多個框體44支撐，在基臺22上面，配置有構成微小尺寸測量儀16的機械座標的X-Y座標的測量臺24。測量臺24兩端側由臺框24a支撐，在測量臺24上面，如圖3中所示，搭載作為被測量物的平板46。在形成大體為長方形形狀的平板46上，形成多個作為測量對象的液晶監視器48。在平板46左端側的上部和下部，形成定位(アライメント)標記M1、M2。在各液晶監視器48上設定測量點(管理點)P1～P4，并且如圖4中所示，形成構成驅動電路等的圖形PT1、PT2、……。
至少將面對配置在平板46的被測量區域的液晶監視器48的空間作為移動區域，在該移動區域中沿著三維方向可移動配置檢測部26、28，各檢測部26、28具有檢測部主體50。在各檢測部主體50的鏡筒52內，將平板46上的液晶監視器48作為被攝體，作為對液晶監視器48上的圖形進行攝像的攝像裝置，安裝有物鏡54、CCD攝像機56。物鏡54、CCD攝像機56具有電子顯微鏡的功能，對液晶監視器48上的圖形進行放大攝像，將攝像的有關圖像的信號通過電纜(圖中未畫出)傳輸給PC36。另外，各鏡筒52，為了攝像裝置聚焦，分別連接在作為Z方向用輔助驅動部的Z軸伺服電動機58上，以便使攝像裝置可根據PC36輸出的控制信號而沿著Z軸方向移動。這時，一個Z軸伺服電動機58起Z1軸伺服電動機的功能，另一個Z軸伺服電動機58起Z2軸伺服電動機的功能，一個鏡筒52內的物鏡54和CCD攝像機56可以沿著Z1軸往復移動，另一鏡筒52內的物鏡54和CCD攝像機56可以沿著Z2軸往復移動。
在各檢測部主體50上，還設置有作為Y方向用輔助驅動部的Y軸伺服電動機60，以便對PC36輸出的控制信號進行應答，而使各檢測部26、28沿Y軸方向非同步移動。一個Y軸伺服電動機60作為Y1 S伺服電動機，可使一個檢測部26沿著與Y軸用框架20平行的輔助用Y軸(Y1S軸)往復移動。另一個Y軸伺服電動機60作為Y2S伺服電動機，可使另一個檢測部28沿著與Y軸用框架20平行的輔助用Y軸(Y2S軸)往復移動。
在此，為了在各檢測部26、28的X軸方向進行高精度定位，在X軸驅動部30上，如圖5所示，構成全閉環(Full Closed Loop)控制系統。
具體來說，與X軸(X軸框架18)平行配置多個磁鐵30a，并且，與X軸平行配置有用于引導各檢測部主體50的移動的直線導軌62和玻璃刻度盤(グラススケ一ル)64。而且，在各檢測部主體50上搭載位置傳感器(直線傳感器)66，各位置傳感器66檢測玻璃刻度盤64的刻度，將檢測信號輸出給比例計數器(スケ一ルカウンタ)68。比例計數器68，對位置傳感器66的檢測信號進行應答，對玻璃刻度盤(線性刻度盤)64上的刻度數進行計數，并將計數值輸出給監視器驅動器70。監視器驅動器70對直線電動機和PC36輸出各檢測部主體50的位置信息，PC36可以根據位置信息，控制對各檢測部主體50上的線圈36b的通電量及通電方向，并且可以高精度控制各檢測部主體50的X軸方向上的定位。
另外，在Y軸驅動部32中，與X軸驅動部30一樣，通過采用位置傳感器66a等而構成全閉環控制系統，可以在各檢測部26、28的Y軸方向進行高精度定位。
采用根據上述結構的微小尺寸測量儀16，測量在平板46上形成的液晶監視器48的圖形時，如圖3所示，為了檢測在測量臺24上配置的平板46的定位標記M1、M2的位置，例如將檢測部26配置在對應于定位標記M1、M2的位置，使X軸框架18沿著Y軸方向移動，通過檢測部26依次對定位標記M1、M2進行攝像，由PC36處理該攝像的圖像，判斷平板46是否對X-Y座標平行配置。當判斷為平板46對X-Y座標平行配置時，在使檢測部26、28分別配置在X軸框架18的指定位置的狀態，使X軸框架18沿著Y軸方向移動，首先定位在平板46的左側上部所配置的液晶監視器48上。這時使檢測部26、28分別沿著X軸框架18移動，將各檢測部26、28定位在對應于測量點P1、P2的位置。再通過Z軸伺服電動機58的驅動，使各檢測部26、28分別在Z軸方向移動，進行聚焦。在進行該聚焦時，用CCD攝像機56對各測量點P1、P2進行攝像，由PC36處理該攝像的圖像。這時，對測量得到的圖形和預先注冊的注冊圖形進行圖形匹配(パタ一ンマツチング)，判斷兩者之間是否有偏移。當兩者之間沒有偏移時，對由各檢測部26、28攝像的圖像進行處理，如圖4所示，對在測量點P1、P2上的圖形PT1、PT2的線寬等進行測量。這時，PC36作為圖像處理部對CCD攝像機56攝像的圖像進行處理，計算有關多個圖形的微小尺寸。PC36對各液晶監視器48上的測量點P1、P2、P3、P4進行這些處理，在測量各測量點P1～P4時，分別用檢測部26、28同時測量在測量點P1、P2和測量點P3、P4上的圖形PT1、PT2的微小尺寸，可以縮短測量時間。
在圖形匹配中兩者之間有微小偏移時，可以通過Y軸伺服電動機的驅動，使在檢測部26、28中檢測出偏移的檢測器24或26在Y軸(輔助Y軸)方向移動微小范圍來修正偏移。
另一方面，如圖6所示，通過平板46上的定位標記M1、M2的測量，判斷為平板46對微小尺寸測量儀16的X-Y座標不是平行配置，而是對Y軸(Y軸用框架20)傾斜狀態配置時，為了補正對Y軸的傾斜，根據平板46對Y軸方向的傾斜，驅動Y軸伺服電動機60，來修正各檢測部26、28在Y軸方向的偏移量。這時，由于檢測部28在比檢測部26離X-Y座標原點更遠的位置，所以定位在比檢測部26在Y軸方向少許移動的位置上。為了方便，X-Y座標的原點設置在圖1的左下側，但也可以是XY的移動中心。
在對各檢測部26、28的偏移量修正之后，各檢測部26、28通過直線電動機的驅動，與X軸框架18一起沿Y軸方向移動，定位在液晶監視器48的測量點P1、P2的上方。這時通過Z軸伺服電動機58的驅動，檢測部28在Z軸方向移動進行聚焦。在使檢測點26、28分別沿X軸平行移動時，檢測部26、28在Y軸方向的原點是檢測部前后移動的中心。如果檢測部26、28在X軸上是平行的，則移動的任何位置都可以作為原點。然后，當通過檢測部26、28的CCD56對各測量點P1、P2進行攝像時，由PC36對該攝像的圖像進行處理，并且對檢測的圖形和注冊圖形進行圖形匹配。當通過該圖形匹配，判斷為兩者之間有微小偏移時，對檢測出偏移的檢測部26或檢測部28，實行修正偏移的處理。即，根據修正偏移的控制信號，驅動Y軸伺服電動機60，使檢測部26或檢測部28向Y軸(輔助Y軸)方向移動，來修正偏移。這時以定位標記M1、M2為基準，從機械座標系統進行座標變換。
然后，再次通過各檢測部26、28對測量點P1、P2進行攝像，由PC36處理該攝像所得到的圖像，進行有關測量點P1、P2上的圖形PT1、PT2的微小線寬(CD)及重合(0L)的測量。即實行以精密級(ミクロンオ一ダ)測量作為微小尺寸的圖形的寬度、大小的處理。
測量結束之后，進行將由圖形匹配算出的偏移修正量返回到原來值的處理，轉移到為測量下個測量點P3、P4的處理。在下一個測量點P3、P4上，也是根據平板46的傾斜，進行修正各檢測部26、28在Y軸方向修正量的處理，重復同樣的處理。
這樣，根據本實施例，即使平板46對Y軸傾斜，或者液晶監視器48的圖形對注冊圖形有微小偏移，也可以通過各伺服電動機60的驅動，使檢測部26、28非同步沿著Y軸(輔助用Y軸)方向移動，所以可以準確同時測量多個圖形，可以縮短測量時間。
本實施例中，由于可以通過Z軸伺服電動機的驅動使各檢測部26、28沿著Z軸作非同步(獨立)移動，所以，可以準確進行聚焦，可更準確地測量多個圖形，可縮短測量時間。
另外，由于X軸驅動部30采用了直線電動機，所以可以使檢測部26、28沿著X軸方向非同步大范圍移動，并可以實現結構的簡單化。
權利要求
1.一種微小尺寸測量儀，其特征在于，具有對被測量物上的多個圖形分別攝像的多個檢測部；圖像處理部，對上述多個檢測部攝像的圖像進行處理，并計算有關上述多個圖形的微小尺寸；及驅動部，至少將面對上述被測量物的被測量區域的空間作為移動空間，使上述多個檢測部在上述移動空間中沿著三維方向移動，上述驅動部的結構包括使上述多個檢測部整體沿著上述三維中的一維方向移動的主驅動部；及使上述多個檢測部沿著上述三維中的至少二維方向分別非同步移動的輔助驅動部。
2.如權利要求1所述的微小尺寸測量儀，其特征在于，上述輔助驅動部具有以X、Y、Z方向為三維方向，使上述多個檢測部分別沿著X方向非同步移動的多個X方向用輔助驅動部；使上述多個檢測部分別沿著Y方向非同步移動的多個Y方向用輔助驅動部；及使上述多個檢測部分別沿著Z方向非同步移動的多個Z方向用輔助驅動部。
3.如權利要求2所述的微小尺寸測量儀，其特征在于，上述多個X方向用輔助驅動部、上述多個Y方向用輔助驅動部或上述多個Z方向用輔助驅動部中至少任一個由直線電動機構成，該直線電動機具有沿著X、Y或Z方向中指定的方向配置的磁鐵；及在上述各檢測部上配置的線圈。
全文摘要
本發明提供一種微小尺寸測量儀，即使被測量物傾斜配置，或者被測量物上的圖形從指定的位置微小偏移，也可以準確、且同時測量多個圖形。當使多個檢測部(26、28)可沿著X軸框架(18)非同步移動配置，并使檢測部(26、28)整體可沿著Y軸框架(20)移動配置，并且使各檢測部(26、28)在一定范圍內可沿著Y軸方向非同步移動配置，平板(46)對X－Y座標不是平行配置，而是對Y軸傾斜配置，或者液晶監視器(48)的圖形與注冊圖形偏移時，根據平板(46)的傾斜或圖形偏移，使檢測部(26、28)相互獨立地沿Y軸方向移動，修正位置偏移，可以準確、且同時測量液晶監視器(48)上的多個圖形，可以縮短測量時間。
文檔編號G01B21/02GK1734229SQ20051005276
公開日2006年2月15日 申請日期2005年3月14日 優先權日2004年8月10日
發明者濱砂智訓 申請人:株式會社掃佳