(57)【要約】【課題】ＣＡＤデータが存在しない試料等に対しても的確な測定ポイントの設定を可能にすると共に、ティーチング作業に係る測定者等の負担を軽減する。【解決手段】三次元形状測定装置の状態が待機中▲２▼であるときに測定開始要求を検出すると測定中▲４▼へ状態が遷移し、測定条件設定中▲３▼にて決定された測定ポイント及びデータ取得する順番に従って試料の三次元座標データを取得し、その三次元座標データに基づく三次元形状をモニター３ｂに表示する。ここで測定終了を検出すると、ティーチング作成中▲５▼へ状態が遷移し、モニター３ｂに表示されている三次元形状上の所定領域が測定者等によるマウス操作により指示されることによって、その領域に係るティーチングデータに測定ポイントの追加或いは削除を行い、ティーチングデータを更新する。【選択図】図２
2004077186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料表面の三次元座標を測定する、オートフォーカスユニットを含む光学系を有した測定顕微鏡と、
該測定顕微鏡により測定された前記試料表面の三次元座標に基づいて三次元形状を表示する表示手段と、
該表示手段により表示された前記三次元形状上の測定ポイントを指示する指示手段と、
該指示手段により指示された測定ポイントに基づいてティーチングデータを更新する更新手段と、
を備えたことを特徴とする三次元形状測定装置。
【請求項２】
前記更新手段は、
前記指示手段により指示された測定ポイントに基づいて設定された前記三次元形状上の領域に係るティーチングデータに対し測定ポイントの追加或いは削除を行う、
ことを特徴とする請求項１記載の三次元形状測定装置。
【請求項３】
前記更新手段は、
前記指示手段により指示された測定ポイントに係るティーチングデータを編集する編集手段を備え、該編集手段による編集に基づいてティーチングデータを更新する、
ことを特徴とする請求項１記載の三次元形状測定装置。
【請求項４】
前記編集手段は、
前記測定ポイントの三次元座標を、少なくとも、入力された三次元座標、前記測定顕微鏡により前記測定ポイントに対応する前記試料表面上の位置が再測定されて得られた三次元座標、又は周囲の測定ポイントの補間により求めた三次元座標の何れかとすることにより、前記測定ポイントに係るティーチングデータを編集する、
ことを特徴とする請求項３記載の三次元形状測定装置。
【請求項５】
前記更新手段は、
前記指示手段により指示された測定ポイントに基づいて、測定条件或いは測定手順が最適化されたティーチングデータに更新する、
ことを特徴とする請求項１記載の三次元形状測定装置。
【請求項６】
前記更新手段は、
前記指示手段により指示された前記三次元形状上のエッジ部を構成する測定ポイントに基づいて、前記エッジ部の一端から他端へ向かう方向へ測定が行われた後に前記他端から前記一端へ向かう方向へ測定が行われるようなティーチングデータに更新する、
ことを特徴とする請求項５記載の三次元形状測定装置。
【請求項７】
オートフォーカスユニットを含む光学系を有した測定顕微鏡により測定された試料表面の三次元座標に基づいて三次元形状を表示し、
該表示された前記三次元形状上の測定ポイントを指示し、
該指示された測定ポイントに基づいてティーチングデータを更新する、
ことを特徴とする三次元形状測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチック成形品、金型、リードフレーム、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）等の高さ測定、特に微小寸法の高さ測定に適した三次元形状測定装置及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、オートフォーカスユニットを含む光学系を有する顕微鏡と、電動ＸＹテーブルと、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等を備えた三次元形状測定装置がある。
【０００３】
この従来の三次元形状側手装置の動作について図８（ａ），（ｂ）　を用いて説明する。
同図（ａ）　は、その従来の三次元形状測定装置の動作に係る状態遷移を示した図である。
【０００４】
同図（ａ）　において、測定者等による起動指示に応じて三次元形状測定装置が起動されると、オフ状態▲１▼から待機中▲２▼へ状態が遷移する（矢印ａ）。ここで、測定者等による終了指示に応じて三次元形状測定装置がオフされると、待機中▲２▼から再びオフ状態▲１▼へ状態が遷移する（矢印ｂ）。
【０００５】
また、待機中▲２▼であるときに、測定者等による指示に応じた測定条件設定要求が検出されると、待機中▲２▼から測定条件設定中▲３▼へ状態が遷移し（矢印ｃ）、測定条件としてデータ検出範囲やデータ取得ピッチ（Ｘ，Ｙ）が設定される。具体的には、この測定条件設定中▲３▼にて、測定者等により、接眼レンズを介して試料が目視観察されながらデータ取得開始点とデータ取得終了点により定義されるデータ取得範囲及びデータ取得ピッチが設定され、測定ポイントとデータを取得する順番が決定される。
【０００６】
例えば、同図（ｂ）　に示したように、測定者等により、データ取得開始点Ｐ１とデータ取得終了点Ｐ２により定義されるデータ取得範囲２１（同図（ｂ）　点線部）と、データ取得ピッチ（同図（ｂ）　のＸ，Ｙ）が設定されると、そのデータ取得範囲２１にそのデータ取得ピッチの間隔で張り巡らされた網目の各交点（同図（ｂ）　の各黒丸）を測定ポイントとして、データ取得開始点Ｐ１からデータ取得終了点Ｐ２に向けて１ラインづつ矢印Ｅ方向に走査されるような、データを取得する順番が決定される。
【０００７】
また、測定条件設定中▲３▼であるときに、測定条件設定終了が検出されると、測定条件設定中▲３▼から再び待機中▲２▼へ状態が遷移する（矢印ｄ）。ここで、測定者等の指示に応じた測定開始要求が検出されると、待機中▲２▼から測定中▲４▼へ状態が遷移し（矢印ｅ）、測定が開始される。測定が開始されると、前述の測定条件設定中▲３▼にて決定された測定ポイント及びデータを取得する順番に従って、オートフォーカスユニット及び電動ＸＹテーブル等が制御され、試料上の測定ポイントが順次変更されながら焦点の合う測定ポイントの三次元座標（ＸＹＺ座標）が取得される、といった処理が繰り返し行われ、取得された三次元座標に基づく試料の三次元形状の表示や、その三次元形状の測定等が行われる。
【０００８】
全ての測定ポイントの三次元座標が取得され、測定終了が検出されると、取得された三次元座標に基づく三次元形状が表示されたまま、測定中▲４▼から再び待機中▲２▼へ状態が遷移する（矢印ｈ）。ここで、測定者等により、表示された三次元形状が確認され、データ取得範囲やデータ取得ピッチが適当であるか否かが判断され、適当でないと判断されたときには、再び、測定条件設定中▲３▼での目視によるデータ取得範囲やデータ取得ピッチの変更が行われた後に測定中▲４▼での測定が行われる。
【０００９】
例えば、測定者等が試料表面の三次元形状を詳細に測定したい場合には、データ取得範囲をそのままにしてデータ取得ピッチを小さく設定し、データ取得範囲全体を詳細に測定させるようにするというのが、最も簡単な方法である。
しかしながら、実際には詳細に測定したい箇所が常にデータ取得範囲全体と一致するとは限らない。例えば、図９に示したように、ウェハ２６上に形成されたバンプ２７の領域及びそのバンプ２７の周辺領域を併せた領域２８の測定ポイントについてのみデータ取得ピッチを小さくして詳細に測定し、それ以外の領域２９の測定ポイントについてはデータ取得ピッチを大きくして粗く測定したいという用途も十分考えられる。このようにデータ取得範囲全体の領域に占める詳細に測定したい領域の割合が低い場合に、データ取得範囲全体の領域を均一のデータ取得ピッチで測定するのは測定時間の無駄である。
【００１０】
また、データ取得範囲のデータ取得ピッチを領域毎に個別に設定できたとしても、目視で確認しながらそれぞれの領域のデータ取得ピッチを設定・登録していくティーチング作業（測定条件や測定手順等を登録する作業）は測定者等の大きな負担になり、領域の設定ミスによる再測定を繰り返すことにもなりかねない。
【００１１】
そこで、測定ポイントを複雑に設定する場合に、ティーチング作業に係る測定者等の負担を軽減するために、試料のＣＡＤ（　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ａｉｄｅｄ　Ｄｅｓｉｇｎ　）データに基づいて表示された三次元形状上にて試料の測定ポイントをオフラインで設定するようにしてティーチング作業を行う手法が提案されている（例えば、特開平１０−１７５１４１号公報）。この手法によれば、予め詳細に測定したい箇所を視覚的に把握して測定ポイントを設定できる利点があり、測定者等の負担軽減も期待できる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この手法は、ＣＡＤデータが存在しない試料に対しては適用できない。また、ＣＡＤデータが存在する場合であっても、実際に試料を加工する機械の制約により、加工された試料の三次元形状がデザイン時のＣＡＤデータに基づく試料の三次元形状と異なることがある。この場合、それらが異なるために、デザイン時のＣＡＤデータに基づいて表示された三次元形状上にて、試料の測定ポイントをオフラインで設定するようなティーチング作業を行ったとしても、実際に加工された試料に対する測定ポイントを的確に設定することは困難である。
【００１３】
本発明の課題は、上記実情に鑑み、ＣＡＤデータが存在しない試料やＣＡＤデータに基づく三次元形状と実際に加工された三次元形状が異なる試料等に対しても的確な測定ポイントの設定を可能にすると共に、ティーチング作業に係る測定者等の負担を軽減することを可能にする三次元形状測定装置及びその方法を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の態様は、試料表面の三次元座標を測定する、オートフォーカスユニットを含む光学系を有した測定顕微鏡と、該測定顕微鏡により測定された前記試料表面の三次元座標に基づいて三次元形状を表示する表示手段と、該表示手段により表示された前記三次元形状上の測定ポイントを指示する指示手段と、該指示手段により指示された測定ポイントに基づいてティーチングデータを更新する更新手段と、を備えた三次元形状測定装置である。
【００１５】
上記の構成によれば、実際に測定された三次元座標に基づいて表示された三次元形状上にて指示された測定ポイントに基づいてティーチングデータ（測定条件や測定手順等に係るデータ）が更新されるようになるので、従来の接眼レンズを介して試料を目視観察しながらのティーチング作業に比べ、ティーチング作業に係る測定者等の負担を軽減することができる。また、実際の試料の測定結果に基づいてティーチングデータが更新されるので、ＣＡＤデータが存在しない試料や、ＣＡＤデータに基づく三次元形状と実際に加工された三次元形状が異なる試料等に対しても、的確なティーチングデータを得ることができる。
【００１６】
本発明の第二の態様は、前述の第一の態様において、前記更新手段は、前記指示手段により指示された測定ポイントに基づいて設定された前記三次元形状上の領域に係るティーチングデータに対し測定ポイントの追加或いは削除を行う、構成である。
【００１７】
この構成によれば、詳細に測定したい領域或いは粗く測定したい領域を、容易にティーチングデータに反映させることができる。
本発明の第三の態様は、前述の第一の態様において、前記更新手段は、前記指示手段により指示された測定ポイントに係るティーチングデータを編集する編集手段を備え、該編集手段による編集に基づいてティーチングデータを更新する、構成である。
【００１８】
この構成によれば、例外的な測定ポイント等に係るティーチングデータの編集が可能になる。例外的な測定ポイントとは、例えば、測定時にオートフォーカスユニットによる焦点合わせができず、正確な三次元座標が得られなかった測定ポイント等のことをいう。
【００１９】
本発明の第四の態様は、前述の第三の態様において、前記編集手段は、前記測定ポイントの三次元座標を、少なくとも、入力された三次元座標、前記測定顕微鏡により前記測定ポイントに対応する前記試料表面上の位置が再測定されて得られた三次元座標、又は周囲の測定ポイントの補間により求めた三次元座標の何れかとすることにより、前記測定ポイントに係るティーチングデータを編集する、構成である。
【００２０】
この構成によれば、測定ポイントに係るティーチングデータの編集を、少なくとも前述の３つの方法の何れかにより行うことができる。
本発明の第五の態様は、前述の第一の態様において、前記更新手段は、前記指示手段により指示された測定ポイントに基づいて、測定条件或いは測定手順が最適化されたティーチングデータに更新する、構成である。
【００２１】
この構成によれば、最適な測定条件或いは測定手順をティーチングデータに反映させることができる。
本発明の第六の態様は、前述の第五の態様において、前記更新手段は、前記指示手段により指示された前記三次元形状上のエッジ部を構成する測定ポイントに基づいて、前記エッジ部の一端から他端へ向かう方向へ測定が行われた後に前記他端から前記一端へ向かう方向へ測定が行われるようなティーチングデータに更新する、構成である。
【００２２】
この構成によれば、エッジ部の測定に最適な測定手順をティーチングデータに反映させることができる。
本発明の第七の態様は、オートフォーカスユニットを含む光学系を有した測定顕微鏡により測定された試料表面の三次元座標に基づいて三次元形状を表示し、該表示された前記三次元形状上の測定ポイントを指示し、該指示された測定ポイントに基づいてティーチングデータを更新する、三次元形状測定方法である。
【００２３】
この方法によれば、前述の第一の態様と同一の効果を得ることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
はじめに、第一の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第一の実施の形態に係る三次元形状測定装置の構成例である。
【００２５】
同図に示したように、その三次元形状測定装置は、測定顕微鏡本体１、電動ＸＹテーブル２、及びＰＣ（パーソナルコンピュータ）３等により構成され、例えば、プラスチック成形品、金型、リードフレーム、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）等の高さ測定、その他微小寸法の高さ測定等に適用される装置である。
【００２６】
測定顕微鏡本体１には、対物レンズ群４が取り付けられたレボルバ５、落射照明６、オートフォーカスユニット７、鏡筒８、及び接眼レンズ９等を備えた光学系とモータ（不図示）等が搭載され、そのモータにより前述の光学系が試料に対してＺ軸方向に相対的に移動されることにより焦点合わせが行われる。また、測定顕微鏡本体１には、Ｚ軸方向の移動量をカウントするためのリニアスケール（不図示）が搭載され、焦点合わせが行われた位置でのＺ座標を取得可能なように構成されている。
【００２７】
また、測定顕微鏡本体１には、試料が載置される電動ＸＹテーブル２が搭載されており、そのＸＹそれぞれの移動軸には、前述と同様に、Ｘ軸及びＹ軸の移動量をカウントするためのリニアスケール（不図示）が内蔵され、試料の観察位置となるＸＹ座標を取得可能なように構成されている。
【００２８】
またＰＣ３は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）等が備えられたＰＣ本体３ａ、モニター３ｂ、キーボード３ｃ、マウス３ｄ等により構成されている。
ＰＣ本体３ａは、通信ケーブル１０を介して測定顕微鏡本体１と接続されており、そのＣＰＵが内部メモリに格納されている制御プログラムを実行することによって、測定顕微鏡本体１及び電動ＸＹテーブル２等、この三次元形状測定装置全体を制御する。このような制御により、例えば、測定顕微鏡本体１から取得された三次元座標に基づく三次元形状（三次元形状画像）がモニター３ｂに表示される。尚、測定顕微鏡装置１及び電動ＸＹテーブル２等の制御は、例えばＲＳ２３２Ｃ等による通信により行われる。
【００２９】
また、ＰＣ本体３ａには、ティーチングデータ（測定条件や測定手順等に係るデータ）が記憶（登録）される不図示の記録媒体が備えられており、ＣＰＵの制御により、その記録媒体にティーチングデータが書き込まれ、また、必要に応じてその記録媒体に書き込まれたティーチングデータが更新され、或いはその記録媒体からティーチングデータが読み出される。
【００３０】
尚、同図に示した構成では、三次元形状測定装置として、オートフォーカスユニットを含む光学系と電動ＸＹテーブル２を組み合わせた構成を示したが、これらの要素の一部或いは全てを一体化した構成としても良い。
次に、その三次元形状測定装置の動作について図２、図３、及び図４（ａ），（ｂ），（ｃ）　を用いて詳細に説明する。
【００３１】
図２は、その三次元形状測定装置の動作に係る状態遷移を示した図である。
同図において、測定者等による起動指示に応じて三次元形状測定装置が起動されると、オフ状態▲１▼から待機中▲２▼へ状態が遷移する（矢印ａ）。ここで、測定者等による終了指示に応じて三次元形状測定装置がオフされると、待機中▲２▼から再びオフ状態▲１▼へ状態が遷移する（矢印ｂ）。
【００３２】
また、待機中▲２▼であるときに、測定者等による指示に応じた測定条件設定要求が検出されると、待機中▲２▼から測定条件設定中▲３▼へ状態が遷移し（矢印ｃ）、測定条件としてデータ検出範囲やデータ取得ピッチ（Ｘ，Ｙ）が設定される。具体的には、この測定条件設定中▲３▼にて、測定者等により、接眼レンズを介して試料が目視観察されながらデータ取得開始点とデータ取得終了点により定義されるデータ取得範囲及びデータ取得ピッチ等の測定条件が設定され、測定ポイントとデータを取得する順番が決定される。
【００３３】
例えば、前述の図８（ｂ）　の説明にて述べたような測定条件の設定や測定手順の決定が行われる。尚、このときの測定条件の設定に係る測定者等の操作は次のようにして行われる。まず、電動ＸＹテーブル２が移動されてデータ取得開始点Ｐ１となる点が視野中央に導入され、そこでマウス３ｄが左クリックされることにより、通信ケーブル１０を介してそのときのＸＹＺ座標がＰＣ本体３ａに取り込まれ、それがデータ取得開始点Ｐ１の座標として記憶される。続いて、同様にして、電動ＸＹテーブル２が移動されてデータ取得終了点Ｐ２となる点が視野中央に導入され、そこでマウス３ｄが左クリックされることにより、通信ケーブル１０を介してそのときのＸＹＺ座標がＰＣ本体３ａに取り込まれ、それがデータ取得終了点Ｐ２として記憶される。これにより、データ取得範囲２１が、データ取得開始点Ｐ１とデータ取得終了点Ｐ２とを対角上のニ頂点とする一辺がＸ軸（又はＹ軸）と平行な矩形領域として定義され設定される。続いて、測定者等によりキーボード３ｃを介してＸ軸及びＹ軸のデータ取得ピッチが入力される。これによりデータ取得ピッチが設定される。
【００３４】
このようにしてデータ取得範囲及びデータ取得ピッチが設定されると、測定ポイントとデータを取得する順番が決定される。すなわち、測定ポイントは、データ取得範囲２１にデータ取得ピッチの間隔で張り巡らされた網目の各交点に決定される。また、データを取得する順番は、データ取得開始点Ｐ１からデータ取得終了点Ｐ２に向けてＸ方向の１ラインづつ矢印Ｅ方向に走査されるようにしてデータが取得されるような順番に決定される。
【００３５】
図２に戻り、測定条件設定中▲３▼であるときに、測定条件設定終了が検出されると、測定条件設定中▲３▼から再び待機中▲２▼へ状態が遷移する（矢印ｄ）。ここで、測定者等の指示に応じた測定開始要求が検出されると、待機中▲２▼から測定中▲４▼へ状態が遷移し（矢印ｅ）、測定が開始される。測定が開始されると、オートフォーカスユニット７及び電動ＸＹテーブル２等が制御され、前述の決定された測定ポイント及びデータを取得する順番に従って、試料上の測定ポイントが順次変更されながら、焦点の合う測定ポイントの三次元座標（ＸＹＺ座標）が通信ケーブル１０を介して取得される、といった処理が繰り返し行われ、取得された三次元座標に基づく試料の三次元形状（三次元形状画像）がモニター３ｂに表示される。また、このとき、その三次元形状の測定が可能になる。
【００３６】
全ての測定ポイントの三次元座標が取得され、測定終了が検出されると、取得された三次元座標に基づく三次元形状（例えば、後述する図４（ａ）　に示した三次元形状）がモニター３ｂに表示された状態で、測定中▲４▼からティーチング作成中▲５▼へ状態が遷移し（矢印ｆ）、測定ポイントの追加や削除等、ティーチングデータの更新が行われる。尚、測定中▲４▼からティーチング作成中▲５▼へ状態が遷移した直後においては、測定中▲４▼にて実際に測定された測定ポイントのＸＹＺ座標とデータを取得した順番が、初期値のティーチングデータとして登録されている。
【００３７】
また、ティーチング作成中▲５▼であるときに、ティーチング作成終了が検出されると、モニター３ｂに表示されている三次元形状がクリアされ、ティーチング作成中▲５▼から再び待機中▲２▼へ状態が遷移する（矢印ｇ）。
続いて、前述のティーチング作成中▲５▼にて行われる、ティーチングデータの更新処理である、測定ポイントの追加と削除に係る処理について説明する。
【００３８】
図３は、その測定ポイントの追加と削除に係る処理の一例を示すフローチャートである。
同図において、まずＳ３０１では、測定中▲４▼からティーチング作成中▲５▼へ状態が遷移された直後にモニター３ｂに表示されている三次元形状上に、測定ポイントの追加或いは削除が行われる処理対象領域を設定するための開始点が指定される。尚、開始点の指定は、モニター３ｂに表示されている三次元形状上の所定の測定ポイントがマウス３ｄにより指示されることにより行われる。
【００３９】
Ｓ３０２では、その処理対象領域を設定するための終了点が指定される。尚、終了点の指定についても、前述の開始点の指定と同様にして行われる。
これにより、処理対象領域が、開始点と終了点とを対角上のニ頂点とする一辺がＸ軸（又はＹ軸）と平行な矩形領域として定義され設定される。
【００４０】
Ｓ３０３では、設定された処理対象領域に対し、測定ポイントを追加するのか削除するのかを示す測定ポイント変更モードと、処理対象領域のデータ取得ピッチをどの程度変更するかを示す測定ポイント変更レベルが、測定者等により選択される。
【００４１】
Ｓ３０４では、測定ポイント変更モードとして測定ポイントを追加するモード（追加モード）が選択されているか否かが判定され、その判定結果がＹｅｓの場合、すなわち追加モードが選択されていた場合にはＳ３０５へ処理が進み、Ｎｏの場合、すなわち測定ポイントを削除するモード（削除モード）が選択されていた場合にはＳ３０６へ処理が進む。
【００４２】
Ｓ３０５では、前述のＳ３０３にて選択された測定ポイント変更レベルに応じて処理対象領域へ追加される測定ポイントの座標が計算される。
Ｓ３０６では、前述のＳ３０３にて選択された測定ポイント変更レベルに応じて処理対象領域から削除される測定ポイントの座標が計算される。
【００４３】
Ｓ３０７では、前述のＳ３０５或いはＳ３０６にて計算された追加或いは削除される測定ポイントの座標に基づいて、モニター３ｂに表示されている三次元形状において、その追加或いは削除される測定ポイントが他の測定ポイントと区別されるよう着色されて表示される。
【００４４】
Ｓ３０８では、後述のＳ３１０の処理、すなわち前ステップで着色されて表示されている追加或いは削除される測定ポイントをティーチングデータに反映させる処理を行う（続行する）か否かの問い合わせが測定者等に対して行われる。
Ｓ３０９では、前ステップでの問い合わせの結果がＳ３１０の処理を行う旨のものであるか否かが判定され、その判定結果がＹｅｓの場合にはＳ３１０へ処理が進み、Ｎｏの場合には本フローが終了する。
【００４５】
Ｓ３１０では、前述のＳ３０８の処理にて着色されて表示されている、追加或いは削除される測定ポイントがティーチングデータに反映され、ティーチングデータの更新が行われる。
Ｓ３１１では、前ステップで更新されたティーチングデータに基づく三次元形状がモニター３ｂに表示され、処理がＳ３０１へ戻る。
【００４６】
以上、本フローが実行されることによって、処理対象領域を設定するための開始点及び終了点と、測定ポイント変更モードと、測定ポイント変更レベルが指示されることで、設定された処理対象領域において、測定ポイント変更モード及び測定ポイント変更レベルに応じた測定ポイントの追加或いは削除が行われる。
【００４７】
続いて、上述のフローの実行中にモニター３ｂに表示される三次元形状の一例について、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）　を用いて説明する。
同図（ａ）　は、測定中▲４▼からティーチング作成中▲５▼へ状態が遷移した直後であって、前述のＳ３０１の処理が開始される際にモニター３ｂに表示されている、初期値のティーチングデータに基づく三次元形状を示している。同図（ａ）　において、Ｐ１はデータ取得開始点を、Ｐ２はデータ取得終了点を示している。また、データ取得開始点Ｐ１及びデータ取得終了点Ｐ２により定義されるデータ取得範囲にデータ取得ピッチの間隔で張り巡らされた網目の各交点（同図（ａ）　の白丸，例えばＰ３等）は測定ポイントを示している。
【００４８】
また、同図（ｂ）　は、同図（ａ）　に示した三次元形状において、処理対象領域の開始点としてＰ４が、その終了点としてＰ５が指定されることによって、処理対象領域として斜線で示した領域が定義・設定されたときに、測定ポイント変更モードとして追加モードが選択され、測定ポイント変更レベルとして２が選択されて、ティーチングデータが更新されたときの、その更新されたティーチングデータに基づいて表示された三次元形状を示している。尚、同図（ｂ）　では、処理対象領域における測定ポイントを黒丸により示している。
【００４９】
同図（ｂ）　に示したように、測定ポイント変更レベルが２であることに応じて処理対象領域の測定ポイントの数が２倍になるように、追加する測定ポイントの座標が計算され、その計算結果に応じて処理対象領域においてデータ取得ピッチが１／２に変更された測定ポイントが表示される。又は、例えば測定ポイント変更レベルが４であるときには、処理対象領域の測定ポイントの数が４倍になるように測定ポイントの座標が計算され、その計算結果に応じて処理対象領域においてデータ取得ピッチが１／４に変更された測定ポイントが表示される。
【００５０】
また、同図（ｃ）　は、同図（ｂ）　に示した三次元形状において、処理対象領域の開始点としてＰ６が、その終了点としてＰ７が指定されることによって、処理対象領域として斜線で示した領域が定義・設定されたときに、測定ポイント変更モードとして削除モードが選択され、測定ポイント変更レベルとして２が選択されて、ティーチングデータが更新されたときの、その更新されたティーチングデータに基づいて表示された三次元形状を示している。
【００５１】
同図（ｃ）　に示したように、測定ポイント変更レベルが２であることに応じて処理対象領域の測定ポイントの数が１／２倍になるように測定ポイントの座標が計算され、その計算結果に応じて処理対象領域においてデータ取得ピッチが２倍に変更された測定ポイントが表示される。又は、例えば、測定ポイント変更レベルが４であるときには、処理対象領域の測定ポイントの数が１／４倍になるように測定ポイントの座標が計算され、その計算結果に応じて処理対象領域においてデータ取得ピッチが４倍に変更された測定ポイントが表示される。
【００５２】
以上、本実施形態によれば、実際に測定された測定ポイント（初期値のティーチングデータ）に基づいて表示された三次元形状上にて処理対象領域の開始点及び終了点が指示され、また測定ポイント変更モード及び測定ポイント変更レベルが選択されることによって、測定ポイントの追加と削除が行われ、登録されているティーチングデータが更新される。
【００５３】
これにより、ＣＡＤデータが存在しない試料や、デザイン時のＣＡＤデータに基づく三次元形状と実際に加工された試料の三次元形状が異なる試料等に対しても、的確な測定ポイントを視覚的に容易に設定することが可能になる。また、測定者等は、測定結果に基づいて表示された三次元形状を見た上で測定ポイントの設定を行うことが可能になるため、より詳細に測定したい領域や、測定時間の短縮のため粗く測定しても構わない領域を検討し、それをティーチングデータに容易に反映することが可能になり、ティーチング作業に係る測定者等の負担を軽減することができる。
【００５４】
次に、本発明の第二の実施の形態について説明する。
本実施形態は、ティーチング作成中▲５▼にて行われる処理が、第一の実施の形態と異なる。すなわち、第二の実施の形態では、ティーチング作成中▲５▼にて、指定された測定ポイントについてのティーチングデータの編集を可能にする処理が行われる。この処理は、例えば、試料表面にキズがある等して焦点を合わせることができず、測定された測定ポイントの座標が例外値になってしまった場合に、その測定ポイントの座標を編集する等といった、ティーチングデータを編集する場合に好適である。
【００５５】
図５は、そのティーチング作成中▲５▼にて行われる、指定された測定ポイントの編集に係る処理の一例を示したフローチャートである。
同図において、まずＳ５０１では、測定中▲４▼からティーチング作成中▲５▼へ状態が遷移された直後にモニター３ｂに表示されている三次元形状上に、対象となる測定ポイント（以下、単に対象測定ポイントという）が指定される。尚、この対象測定ポイントの指定は、表示されている三次元形状上の測定ポイントがマウス３ｄにより指示されることにより行われる。
【００５６】
Ｓ５０２では、編集モードとして、手入力モード、再測定モード、又は補間モードの何れかが測定者等により選択される。
Ｓ５０３では、前ステップにて選択された編集モードが手入力モードであるか否かが判定され、その判定結果がＹｅｓの場合にはＳ５０４へ処理が進み、Ｎｏの場合にはＳ５０５０へ処理が進む。
【００５７】
Ｓ５０４では、編集モードが手入力モードであると判定されたときに、対象測定ポイントのＸＹＺ座標が入力されるダイアログがモニター３ｂに表示され、そのダイアログにキーボード３ｃを介して所定の座標が入力されることで、対象測定ポイントの座標が編集される。
【００５８】
Ｓ５０５では、Ｓ５０２にて選択された編集モードが再測定モードであるか否かが変定され、その判定結果がＹｅｓの場合にはＳ５０６へ処理が進み、Ｎｏの場合にはＳ５０８へ処理が進む。
Ｓ５０６では、編集モードが再測定モードであると判定されたときに、通信ケーブル１０を介して電動ＸＹテーブル２が移動（駆動）され、対象測定ポイントが自動的に視野中央に導入される。
【００５９】
Ｓ５０７では、対象測定ポイントのＸＹＺ座標が再測定される。尚、本ステップでの再測定では、手動により対象測定ポイントの焦点が合わせられる。また、他の方法として、最初はオートフォーカスユニット７により自動で焦点が合わせられ、そこで焦点が合わせられなかった場合に手動により焦点が合わせられるようにしても良い。或いは、最初はオートフォーカスユニット７により自動で焦点が合わせられ、そこで焦点が合わせられなかった場合には、電動ＸＹテーブル２が対象測定ポイントの近傍に自動的に移動されて再度オートフォーカスユニット７により自動で焦点が合わせられるようにしても良い。
【００６０】
Ｓ５０８では、編集モードが補間モードであると判定されたときに、対象測定ポイントの周囲の測定ポイントの座標に基づいて対象測定ポイントの補間値が計算により求められる。この補間値の求め方については、図６（ａ），（ｂ）　を用いて後述する。
【００６１】
Ｓ５０９では、対象測定ポイントの座標（三次元座標）が、編集された座標、すなわちＳ５０４にて得られた入力されたに座標、Ｓ５０７にて得られた再測定により得られた座標、或いはＳ５０８にて得られた補間値に変更され、ティーチングデータが更新される。
【００６２】
Ｓ５１０では、前ステップで更新されたティーチングデータに基づく三次元形状がモニター３ｂに表示され、本フローが終了する。
以上、本フローが実行されることによって、表示されている三次元形状上にて対象測定ポイントが指定されて所定の編集モードが選択されると、その選択された編集モードに応じて対象測定ポイントの編集が可能になる。
【００６３】
続いて、前述のＳ５０８の処理にて求められる対象測定ポイントの補間値の求め方について説明する。
図６（ａ）　は、その補間値の求め方を説明するための図であり、同図（ｂ）　は、その補間値を求める処理の一例を示したフローチャートである。
【００６４】
ここでは、同図（ａ）　を参照しながら、対象測定ポイントＰｉの補間値として、そのＺ座標を求める場合の処理について説明する。尚、同図（ａ）　は、三次元形状の所定領域を二次元形状として表した図である。また、斜線部分は、焦点が合わなかった等によりＺ座標が例外値である測定ポイントを示している。
【００６５】
同図（ｂ）　において、まず、Ｓ６０１では、例外値ではなくて、かつ対象測定ポイントＰｉから最近傍の測定ポイントＰ１が探索される。
Ｓ６０２では、Ｐ１とＰｉを結ぶ略直線上であって、Ｐｉの位置に対してＰ１とは異なる側の、例外値でなくて、かつＰｉから最近傍の測定ポイントＰ２が探索される。
【００６６】
Ｓ６０３では、Ｐ１とＰｉの距離Ｌ１と、ＰｉとＰ２の距離Ｌ２が求められ、対象測定ポイントＰｉのＺ座標が、Ｐ１のＺ座標（Ｚ＿Ｐ１）及びＰ２のＺ座標（Ｚ＿Ｐ２）を、Ｌ１及びＬ２で内分する点として計算される。
以上、本フローが行われることによって、対象測定ポイントＰｉのＺ座標を補間により求めることが可能になる。
【００６７】
以上、本実施形態によれば、試料表面の形状等によりオートフォーカスユニット７により自動的に焦点が合わせられなかった測定ポイントを、モニター３ｂに表示されている三次元形状上にて視覚的に判断して、その測定ポイントのＸＹＺ座標（ティーチングデータ）を容易に編集することが可能になり、ティーチング作業に係る測定者等の負担を軽減することができる。
【００６８】
尚、本実施形態では、対象測定ポイントが測定者等により指定されるものであったが、隣接する全ての測定ポイントのＺ座標の最大値よりもＺ座標が大きい測定ポイントであって、そのＺ座標の最大値とのＺ座標差の絶対値が予め設定された閾値よりも大きい測定ポイントを、編集候補の測定ポイントとして他の測定ポイントと色分けして表示させるようにしても良い。これにより、測定者等に編集すべき測定ポイントが認識され、編集すべき測定ポイントの探索に係る測定者等の負担を軽減することができる。
【００６９】
次に、本発明の第三の実施の形態について説明する。
本実施形態は、ティーチング作成中▲５▼にて行われる処理が、第一の実施の形態と異なる。すなわち、第三の実施の形態では、ティーチング作成中▲５▼にて、指定されたエッジ部分についてのティーチングデータの最適化を可能にする処理が行われる。この処理は、例えば、斜面部等のエッジ部分を有した形状の試料において、そのエッジ部分の立ち上がりや立ち下がり等を詳細に測定するのに好適なティーチングデータを得るのに有効である。
【００７０】
図７（ａ）　は、そのティーチング作成中▲５▼にて行われる、指定されたエッジ部分についてのティーチングデータの最適化に係る処理の一例を示したフローチャートである。また、同図（ｂ），（ｃ），（ｄ）　は、同図（ａ）　の処理が実行されることによってモニター３ｂに表示される三次元形状の一例を示した図である。但し、同図（ｂ），（ｃ），（ｄ）　は、説明の便宜のために、その三次元形状の一部のみを示している。
【００７１】
ここでは、同図（ａ）　に示した処理について、同図（ｂ），（ｃ），（ｄ）　を参照しながら説明する。
同図（ａ）　において、まずＳ７０１では、ティーチングデータに基づいて表示された三次元形状の所定のエッジ部分（測定者等が測定を正確に行わせたいと望むエッジ部分等）が指定される。例えば、同図（ｂ）　に示したように、測定ポイントＰ１１乃至Ｐ１９を矢印Ａの方向にデータを取得していく箇所において、測定ポイントＰ１５及びＰ１６がマウス３ｄにより指示されることによって、Ｐ１５からＰ１６までのエッジ部分が指定される。
【００７２】
Ｓ７０２では、前ステップで指定されたエッジ部分の一方の端部となる測定ポイントが第一の測定ポイントとして決定される。例えば、同図（ｂ）　において、エッジ部分の一方の端部となる測定ポイントＰ１５が第一の測定ポイントとして決定される。
【００７３】
Ｓ７０３では、前述のＳ７０１の処理にて指定されたエッジ部分において、前ステップとは異なる他方の端部となる測定ポイントが第二の測定ポイントとして決定される。例えば、同図（ｂ）　において、エッジ部分の他方の端部となる測定ポイントＰ１６が第二の測定ポイントとして決定される。
【００７４】
Ｓ７０４では、第一の測定ポイントと第二の測定ポイント間に測定ポイントが追加される。例えば、同図（ｃ）　に示したように、第一の測定ポイントＰ１５と第二の測定ポイントＰ１６間のエッジ範囲１１が４分割されるように３つの測定ポイントＰ２０乃至Ｐ２２が追加される。尚、同図（ｃ）　の例では、エッジ部分のエッジ範囲１１が４分割される例を示したが、例えば分割される程度が測定者等の指示に応じて指定されるようにしても良い。
【００７５】
Ｓ７０５では、エッジ部分についてティーチングデータ（ここでは、データを取得する順番）が変更される。例えば、同図（ｄ）　に示した、データを取得する順番のように、まず、測定ポイントＰ１１から第一の測定ポイントＰ１５までは、以前と同じ順番でデータが取得され、続いて、第一の測定ポイントＰ１５から第二の測定ポイントＰ１６まではエッジに沿って、各測定ポイントでの焦点合わせが最初に失敗するまで、矢印Ｂに示した方向でデータが取得され、続いて、第二の測定ポイントＰ１６から第一の測定ポイントＰ１５まで、矢印Ｃに示した方向でデータが取得され、続いて、第二の測定ポイントＰ１６から測定ポイントＰ１９へ向かって以前と同様に矢印Ｄに示した方向でデータが取得されるような、データを取得する順番に変更される。但し、矢印Ｃに示した方向にデータが取得される際には、既に焦点合わせが成功している測定ポイントが除外されてデータが取得されるような、データを取得する順番に変更される。このＳ７０５の処理が終了すると、本フローが終了する。
【００７６】
以上、本フローが実行されることによって、表示されている三次元形状の所定のエッジ部分が指定されると、そのエッジ部分について測定ポイントが追加されると共に、その追加に伴ってデータを取得する順番が変更され、エッジ部分についてのティーチングデータの最適化が行われる。
【００７７】
以上、本実施形態によれば、エッジ部分についてのティーチングデータを最適化することができ、より詳細なエッジ部分の立ち上がり等の三次元形状の取得が可能になる。また、図示しない後処理にて線幅等の三次元計測をする場合に、より精度の高い計測が可能になる。また、そのティーチングデータを用いて同形状の試料を多数測定する場合には、試料毎のエッジ部分に位置ズレが生じていたとしてもエッジ領域内部でのズレであるならば、追加された測定ポイントのデータが取得されることによって、エッジ部分の立ち上がり等をなまらせることなく忠実に三次元形状に反映することができる。
【００７８】
以上、本発明の三次元形状測定装置及びその方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良及び変更を行っても良いのはもちろんである。
【００７９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、ＣＡＤデータが存在しない試料やＣＡＤデータに基づく三次元形状と実際に加工された三次元形状が異なる試料等に対しても的確な測定ポイントの設定を可能にすると共に、ティーチング作業に係る測定者等の負担を軽減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一の実施の形態に係る三次元形状測定装置の構成例である。
【図２】第一の実施の形態に係る三次元形状測定装置の動作に係る状態遷移を示した図である。
【図３】ティーチング作成中▲５▼にて行われる、測定ポイントの追加と削除に係る処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】（ａ），（ｂ），（ｃ）　は、測定ポイントの追加と削除に係る処理が実行されることによって、モニターに表示されるティーチングデータに基づく三次元形状の一例を示した図である。
【図５】ティーチング作成中▲５▼にて行われる、指定された測定ポイントの編集に係る処理の一例を示したフローチャートである。
【図６】（ａ）　は対象測定ポイントの補間値の求め方を説明するための図であり、（ｂ）　は対象測定ポイントの補間値を求める処理の一例を示したフローチャートである。
【図７】（ａ）　はティーチング作成中▲５▼にて行われる、指定されたエッジ部分についてのティーチングデータの最適化に係る処理の一例を示したフローチャート、（ｂ），（ｃ），（ｄ）　は（ａ）　の処理が実行されることによって、モニターに表示されるティーチングデータに基づく三次元形状の一例を示した図である。
【図８】（ａ）　は従来の三次元形状測定装置の動作に係る状態遷移を示した図、（ｂ）　は設定されたデータ取得範囲及びデータ取得ピッチの一例を示した図である。
【図９】データ取得ピッチが異なる２つの領域の一例を示した図である。
【符号の説明】
１　　　顕微鏡測定装置
２　　　電動ＸＹテーブル
３　　　ＰＣ（パーソナルコンピュータ）
３ａ　　ＰＣ本体
３ｂ　　モニター
３ｃ　　キーボード
３ｄ　　マウス
４　　　対物レンズ
５　　　レボルバ
６　　　落射照明
７　　　オートフォーカスユニット
８　　　鏡筒
９　　　接眼レンズ
１０　　通信ケーブル
１１　　エッジ範囲
２１　　データ取得範囲
２６　　ウェハ
２７　　バンプ
２８　　バンプの領域及びそのバンプの周辺領域を併せた領域
２９　　バンプの領域及びそのバンプの周辺領域を併せた領域以外の領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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