(57)【要約】【課題】オートフォーカス動作に要する時間を少なくして全体としての測定時間を短縮させる。【解決手段】試料７が搭載されるＸＹ移動ステージ６と、ＸＹ移動ステージ６に対し光軸方向に相対移動可能な対物レンズ５と、ＸＹ移動ステージ６及び対物レンズ５の座標を検出する検出部（Ｘ検出部，Ｙ検出部，Ｚ検出部）と、ＸＹ移動ステージ６に搭載された試料７表面に対物レンズ５の焦点位置を合わせる合焦部（対物駆動部４，ＸＹ駆動部１１等）と、検出部の検出信号を処理しＸＹ移動ステージ６及び合焦部を制御する制御部１０とを備えた寸法測定装置であって、測定された試料７の高さと複数の高さ閾値とに基づいて、測定ピッチであるＸＹ移動ステージ６の移動ピッチを変更し、複数の高さ閾値の中の、エッジ位置を決定する高さ閾値を用いて試料７のエッジを検出する、ようにする。【選択図】  図１
2004212301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料が搭載される移動ステージと、
該移動ステージに対し光軸方向に相対移動可能な対物レンズと、
前記移動ステージ及び前記対物レンズの座標を検出する検出手段と、
前記移動ステージに搭載された試料表面に前記対物レンズの焦点位置を合わせるオートフォーカス手段と、
前記検出手段の検出信号を処理し前記移動ステージ及び前記オートフォーカス手段を制御する制御手段と、
を備え、
測定された前記試料の高さと複数の高さ閾値とに基づいて、測定ピッチである前記移動ステージの移動ピッチを変更し、前記複数の高さ閾値の中の、エッジ位置を決定する高さ閾値を用いて前記試料のエッジを検出する、
ことを特徴とする寸法測定装置。
【請求項２】
試料が搭載される移動ステージと、
該移動ステージに対し光軸方向に相対移動可能な対物レンズと、
前記移動ステージ及び前記対物レンズの座標を検出する検出手段と、
前記移動ステージに搭載された試料表面に前記対物レンズの焦点位置を合わせるオートフォーカス手段と、
前記検出手段の検出信号を処理し前記移動ステージ及び前記オートフォーカス手段を制御する制御手段と、
を備え、
測定開始位置からの移動距離に基づいて測定ピッチである前記移動ステージの移動ピッチを変更し、エッジ位置を決定する高さ閾値を用いて前記試料のエッジを検出する、
ことを特徴とする寸法測定装置。
【請求項３】
試料が搭載される移動ステージと、
該移動ステージに対し光軸方向に相対移動可能な対物レンズと、
前記移動ステージ及び前記対物レンズの座標を検出する検出手段と、
前記移動ステージに搭載された試料の測定点と前記対物レンズとの相対距離を一定に保つオートフォーカス手段と、
前記検出手段により検出された座標に関する情報を処理するデータ処理部と、
を備え、
第二の測定よりも測定ピッチが大きい第一の測定による測定結果から測定条件を設定し、該測定条件に基づいて前記第二の測定を行う、
ことを特徴とする寸法測定装置。
【請求項４】
前記測定条件は、オートフォーカス動作における焦点位置検出範囲である、
ことを特徴とする請求項３記載の寸法測定装置。
【請求項５】
前記測定条件は、前記第二の測定において測定対象とする測定点である、
ことを特徴とする請求項３記載の寸法測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オートフォーカスにより座標データを取得し非接触で寸法測定（形状測定含む）を行う寸法測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の寸法測定装置の一例を、図１２（ａ），（ｂ）  を用いて説明する。
同図（ａ）  は、従来の寸法測定装置の構成例を示したものである。
同図（ａ）  に示したように、本装置は、レーザ照射部１０１、ミラー１０２，１０３，１０４、対物レンズ１０５、移動部１０６、及び光位置検出部１０７等により構成されている。このような構成において、レーザ照射部１０１から出射された半導体レーザＬは、ミラー１０２，１０３により反射され、対物レンズ１０５を通って被測定物１０８へ照射される。そして、その被測定物１０８からの反射光は、再び対物レンズを通ってミラー１０３，１０２，１０４により反射されて光位置検出部１０７に入射され、その入射位置に応じた光位置検出部１０７の検出結果に基づいて対物レンズ１０５が上下方向に移動され、オートフォーカスが行われるようになっている。
【０００３】
同図（ｂ）  は、本装置の測定動作の一例を示したものである。
同図（ｂ）  に示したように、まず基準面Ｍにおける測定開始点Ｓにおいてオートフォーカスが行われ、この時の対物レンズ１０５の焦点位置（Ｚ値）が０に設定される。続いて、測定開始点Ｓから被測定物１０８の外側（同図（ｂ）  右側）へ向けて、オートフォーカスが行われながら予め任意に設定されている一定間隔の測定ピッチΔｄで測定位置の移動が行われる。但し、この移動の間、その測定ピッチΔｄ毎に、前述のオートフォーカスによって焦点位置が取得され、その焦点位置である高さと基準面Ｍの高さの差が予め設定されている閾値ΔＺ以上である点のＸＹ座標値（或いはＸＹＺ座標値）がエッジデータとして取得される。同図（ｂ）  の例では、測定点ＡのＸＹ座標値がエッジデータとして取得されることになる。
【０００４】
このような動作によって、例えば円測定の場合には最低３点のエッジデータを取り込むことにより円の中心や径等が求められる。
【０００５】
【特許文献１】
特公平５−６３７７１号公報
【特許文献２】
特許３１８００９１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような測定手法によれば、被測定物１０８の形状に係らず一律に測定ピッチΔｄ毎にオートフォーカス動作を伴う測定が行われるために、次のような問題が生じる。
【０００７】
例えば、位置精度１μｍの測定を行う場合には、測定ピッチΔｄをサブμｍ程度の細かいピッチに設定する必要がある。この場合、上述した測定手法によれば、測定ピッチΔｄが固定であるために、測定が開始されてからエッジデータが取得されるまでの測定回数は数百回等と多くなり、結果としてオートフォーカスを行うのに要する時間が増大し全体としての測定時間が多大になる、という問題が生じる。
【０００８】
より具体的には、測定開始位置からエッジ位置までの距離を１００μｍと仮定し、またオートフォーカススピード及び次の測定点への移動スピード（例えばＸＹステージの移動スピード）を０．２秒／回と仮定すると、測定開始位置からエッジ位置までの測定時間は２０秒を要することになる。従って、少なくとも３点のエッジデータを要する円測定の場合には、一つの円の直径を求めるのに１分もの時間を要することになる。
【０００９】
本発明の課題は、上記実情に鑑み、オートフォーカス動作に要する時間を少なくして全体としての測定時間を短縮させる、寸法測定装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の態様は、試料が搭載される移動ステージと、該移動ステージに対し光軸方向に相対移動可能な対物レンズと、前記移動ステージ及び前記対物レンズの座標を検出する検出手段と、前記移動ステージに搭載された試料表面に前記対物レンズの焦点位置を合わせるオートフォーカス手段と、前記検出手段の検出信号を処理し前記移動ステージ及び前記オートフォーカス手段を制御する制御手段と、を備え、測定された前記試料の高さと複数の高さ閾値とに基づいて、測定ピッチである前記移動ステージの移動ピッチを変更し、前記複数の高さ閾値の中の、エッジ位置を決定する高さ閾値を用いて前記試料のエッジを検出する、寸法測定装置である。
【００１１】
上記の構成によれば、複数の高さ閾値を用いて測定ピッチ（移動ピッチ）を変更させることができるので、例えば、基準面（測定開始位置の高さ等）との差が小さい場合には測定ピッチを粗くし、その差が大きい場合には測定ピッチを細かくするように、複数の高さ閾値を設定しておくことで、測定回数（オートフォーカス回数）をより少なくさせることができ、全体としての測定時間を短縮させることができる。
【００１２】
本発明の第二の態様は、試料が搭載される移動ステージと、該移動ステージに対し光軸方向に相対移動可能な対物レンズと、前記移動ステージ及び前記対物レンズの座標を検出する検出手段と、前記移動ステージに搭載された試料表面に前記対物レンズの焦点位置を合わせるオートフォーカス手段と、前記検出手段の検出信号を処理し前記移動ステージ及び前記オートフォーカス手段を制御する制御手段と、を備え、測定開始位置からの移動距離に基づいて測定ピッチである前記移動ステージの移動ピッチを変更し、エッジ位置を決定する高さ閾値を用いて前記試料のエッジを検出する、寸法測定装置である。
【００１３】
上記の構成によれば、測定開始位置からの移動距離に基づいて測定ピッチ（移動ピッチ）を変更させることができるので、例えば、エッジ位置からは離れている位置（測定開始位置からの移動距離が小さい位置等）では測定ピッチを粗くし、エッジ位置付近（測定開始位置からの移動距離が大きい位置等）では測定ピッチを細かくするようにすることで、測定回数（オートフォーカス回数）をより少なくさせることができ、全体としての測定時間を短縮させることができる。
【００１４】
本発明の第三の態様は、試料が搭載される移動ステージと、該移動ステージに対し光軸方向に相対移動可能な対物レンズと、前記移動ステージ及び前記対物レンズの座標を検出する検出手段と、前記移動ステージに搭載された試料の測定点と前記対物レンズとの相対距離を一定に保つオートフォーカス手段と、前記検出手段により検出された座標に関する情報を処理するデータ処理部と、を備え、第二の測定よりも測定ピッチが大きい第一の測定による測定結果から測定条件を設定し、該測定条件に基づいて前記第二の測定を行う、寸法測定装置である。
【００１５】
上記の構成によれば、第二の測定よりも測定ピッチが大きい第一の測定による測定結果から、第二の測定における測定条件として、全体としての測定時間を短縮させるのに好適な測定条件を設定させることができる。
本発明の第四の態様は、上記第三の態様において、前記測定条件は、オートフォーカス動作における焦点位置検出範囲である、構成である。
【００１６】
この構成によれば、第二の測定における測定条件として、オートフォーカス動作における焦点位置検出範囲を設定させることができるので、第一の測定による測定結果から焦点位置を予測して、その焦点位置付近の範囲を焦点位置検出範囲として設定させることができる。これにより、無用なオートフォーカス動作が抑制され、全体として測定時間を短縮させることができる。
【００１７】
本発明の第五の態様は、上記第三の態様において、前記測定条件は、前記第二の測定において測定対象とする測定点である、構成である。
この構成によれば、第二の測定における測定条件として、測定対象となる測定点を設定させることができるので、第一の測定による測定結果から、高さ変化の大きい範囲の測定点を、第二の測定における測定対象とさせることができる。これにより、寸法測定等に無用な測定点における測定動作が抑制され、全体としての測定時間を短縮させることができる。
【００１８】
【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（ａ），（ｂ）  は、本発明の第一の実施の形態に係る寸法測定装置の構成例を示す図である。
【００１９】
同図（ａ）  において、レーザ照射部１は、光軸中心より所定距離離れた位置へ半導体レーザＬを照射する。照射された半導体レーザＬは、ミラー２，３により反射され、対物駆動部４によって光軸方向に移動する対物レンズ５の光軸中心より所定距離離れた位置を通り、ＸＹ移動ステージ６に載置された試料（被測定物）７上に集光する。そして、試料７上で反射した半導体レーザＬの反射光は、対物レンズ５において入射位置とは対称の位置を通り、ミラー３，２，８により反射され、光位置検出部９に入射する。光位置検出部９は、例えばＰＳＤ（  Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ  ）等により構成され、反射光の入射位置に応じた信号を制御部１０へ出力する。
【００２０】
また、不図示ではあるが、ＸＹ移動ステージ６のＸ方向の移動量及びＹ方向の移動量を検出するＸ検出部及びＹ検出部と、対物レンズ５のＺ方向（光軸方向）の移動量を検出するＺ検出部等も備え、各検出部の検出信号が制御部１０へ入力されるようになっている。
【００２１】
制御部１０は、前述の各検出部からの検出信号を処理し、反射光の入射位置が常に光位置検出部９の受光面の中心になるよう対物レンズ５を移動させるように対物駆動部４を制御すると共に、ＸＹ移動ステージ６を移動させるＸＹ駆動部１１を制御する。また、その他、本装置の各種の制御も行っている。
【００２２】
尚、本装置では、対物レンズ５の焦点位置が試料７上にあるときに、反射光が光位置検出部９の受光面の中心に入射するよう構成されており、反射光の入射位置がその受光面の中心になるように対物レンズ５を移動制御することによって、対物レンズ５の焦点位置が試料７上に合わせられるようになっている。すなわち、本装置では、このようにしてオートフォーカスが行われて焦点位置が合わせられる。
【００２３】
また、制御部１０は、同図（ｂ）  に示したように、コンピュータ１２により出力された高さ情報（閥値ΔＺ）が記憶される高さ情報記憶部１０ａと、コンピュータ１２により出力された、その高さ情報に対応する測定ピッチが記憶される測定ピッチ記憶部１０ｂ等を有し、これらに記憶されている高さ情報及び測定ピッチに基づいて、前述の対物駆動部４及びＸＹ駆動部１１等の制御を行う。
【００２４】
続いて、このような構成の本装置の測定動作について説明する。
本測定動作では、まず、実際の測定が開始される前に、コンピュータ１２において、複数の高さ情報及びそれぞれの高さ情報に対応する複数の測定ピッチが設定される。
【００２５】
本例では、高さ情報として、閾値ΔＺ１、ΔＺ２、ΔＺ３、及び最終的にエッジ位置を判定するための聞値ΔＺ４が設定され、その閾値ΔＺ１、ΔＺ２、ΔＺ３、ΔＺ４に対応する測定ピッチとして、それぞれ測定ピッチＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄが設定されるものとする。但し、測定ピッチの大小関係は、Ａ＞Ｂ＞Ｃ＞Ｄとする。例えば、Ａ＝２０μｍ、Ｂ＝５μｍ、Ｃ＝２．５μｍ、Ｄ＝１μｍである。
【００２６】
尚、これらは、例えば、コンピュータ１２の不図示の入力部（キーボードやマウス等）を介して、測定者（ユーザ）によって入力、設定される。
このようにして高さ情報及びそれに対応する測定ピッチが設定されると、これらは制御部１０へ出力され、高さ情報が高さ情報記憶部１０ａに、それに対応する測定ピッチが測定ピッチ記憶部１０ｂに、それぞれ格納され記憶される。
【００２７】
続いて、実際の測定が開始される。
図２は、本装置の実際の測定動作の一例を説明する図である。
同図に示したように、まず基準面Ｍにおける測定開始点Ｓにおいてオートフォーカスが行われ、この時の対物レンズ５の焦点位置（Ｚ値）が０に設定される。
【００２８】
続いて、測定開始点Ｓから試料７の外側（同図左側）へ向けて、オートフォーカスが行われながら、測定ピッチＡでＸＹ移動ステージ６の移動が行われる。但し、この移動の間、測定ピッチＡの移動毎に、オートフォーカスによって焦点位置を取得し、その焦点位置である高さと基準面Ｍの高さとの差が測定ピッチＡに対応する閾値ΔＺ１以上であるか否かの判定を行う、といった動作が行われ、そのような動作が、その判定結果がＹｅｓになるまで繰り返される。
【００２９】
そして、その判定結果がＹｅｓになると（同図▲１▼の位置）、測定ピッチＡが測定ピッチＢに変更され、引き続き、試料７の外側へ向けて、オートフォーカスを行わせながらＸＹ移動ステージ６の移動が行われる。但し、この移動の間、測定ピッチＢの移動毎に、オートフォーカスによって焦点位置を取得し、その焦点位置である高さと基準面Ｍの高さとの差が測定ピッチＢに対応する閾値ΔＺ２以上であるか否かの判定を行う、といった動作が行われ、そのような動作が、その判定結果がＹｅｓになるまで繰り返される。
【００３０】
そして、その判定結果がＹｅｓになると（同図▲２▼の位置）、測定ピッチＢが測定ピッチＣに変更され、引き続き、試料７の外側へ向けて、オートフォーカスが行われながらＸＹ移動ステージ６の移動が行われる。但し、この移動の間、測定ピッチＣの移動毎に、オートフォーカスによって焦点位置を取得し、その焦点位置である高さと基準面Ｍの高さとの差が測定ピッチＣに対応する閾値ΔＺ３以上であるか否かの判定を行う、といった動作が行われ、そのような動作が、その判定結果がＹｅｓになるまで繰り返される。
【００３１】
そして、その判定結果がＹｅｓになると（同図▲３▼の位置）、測定ピッチＣが測定ピッチＤに変更され、引き続き、試料７の外側へ向けて、オートフォーカスが行われながらＸＹ移動ステージ６の移動が行われる。但し、この移動の間、測定ピッチＤの移動毎に、オートフォーカスによって焦点位置を取得し、その焦点位置である高さと基準面Ｍの高さとの差が測定ピッチＤに対応する閾値ΔＺ４以上であるか否かの判定を行う、といった動作が行われ、そのような動作が、その判定結果がＹｅｓになるまで繰り返される。
【００３２】
そして、その判定結果がＹｅｓになると（同図▲４▼の位置）、その位置がエッジ位置として検出され、その位置のＸＹ座標値が取得される。
このようにしてエッジ位置のＸＹ座標値が取得され、また必要に応じて、他のエッジ位置のＸＹ座標値も同様にして取得されると、取得されたエッジ位置のＸＹ座標値が用いられて所定の寸法測定が行われる。
【００３３】
このように、本測定動作によれば、設定された閾値ΔＺ１，ΔＺ２，ΔＺ３，ΔＺ４と各閾値に対応する測定ピッチＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄに応じて測定が行われて、エッジ位置の検出が行われるようになる。
【００３４】
以上、本実施の形態によれば、基準面Ｍからの高さ情報である閾値とそれに対応する測定ピッチを複数設定することができるので、エッジ位置から離れているところでは測定ピッチを粗く設定し、エッジ位置近傍では測定ピッチを細かく設定することで、オートフォーカス動作の回数をより少なくして、全体としての測定時間を短縮させることが可能になる。
【００３５】
尚、本実施の形態において、測定ピッチＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、前述した通り、コンピュータ１２において、測定者の指示に応じて入力、設定されるものでも良く、或いは測定ピッチＡのみが入力されることで残りの測定ピッチＢ，Ｃ，Ｄが自動的に設定されるものであっても良い。例えば、測定ピッチＡが入力されると、測定ピッチＢ，Ｃ，Ｄは、それぞれＡ／２，Ａ／４，Ａ／８として自動的に設定されるものであっても良い。
【００３６】
また、本実施の形態では、基準面Ｍからの高さ情報である閾値の数とそれに対応する測定ピッチをそれぞれ４つとしたが、その数は４つに限定されず、少なくとも２つ以上にすることで、本願の課題を解決することができる。
次に、本発明の第二の実施の形態について説明する。
【００３７】
本実施の形態は、設定データや事前測定等によって、予め、測定開始点からエッジ位置までの距離が大まかにわかっている場合に好適な態様である。
本実施の形態に係る寸法測定装置の構成は、制御部１０に移動距離記憶手段が新たに設けられている点が、第一の実施の形態と異なり、その他の構成については同様である。
【００３８】
図３（ａ）  は、移動距離記憶手段を有する制御部１０の構成例を示す図である。同図（ａ）  に示したように、制御部１０は、高さ情報記憶手段１０ａと測定ピッチ記憶手段１０ｂ等に加えて、移動距離記憶手段１０ｃを備えている。この移動距離記憶手段１０ｃには、コンピュータ１２により出力された、移動距離Ｘが記憶される。また、本実施の形態では、高さ情報記憶手段１０ａにエッジ位置を判定するための閾値ΔＺが記憶され、測定ピッチ記憶手段１０ｂには移動距離Ｘに対応する測定ピッチが記憶される。本実施の形態に係る制御部１０は、これらに記憶される高さ情報、移動距離Ｘ、及び測定ピッチに基づいて、前述の対物駆動部４及びＸＹ駆動部１１等の制御を行う。
【００３９】
続いて、本実施の形態に係る寸法測定装置の測定動作について説明する。
本測定動作では、まず、実際の測定が開始される前に、コンピュータ１２において、エッジ位置を判定するための高さ情報（閾値ΔＺ）、複数の移動距離Ｘ、及びそれぞれの移動距離Ｘに対応する複数の測定ピッチが設定される。
【００４０】
本例では、高さ情報として閾値ΔＺが設定され、移動距離ＸとしてＸ２，Ｘ３，Ｘ４，Ｘ５が設定され、その移動距離Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４，Ｘ５に対応する測定ピッチとして、それぞれ測定ピッチＥ，Ｆ，Ｇ，Ｈが設定されるものとする。但し、測定ピッチの大小関係は、Ｅ＞Ｆ＞Ｇ＞Ｈとする。例えば、Ｅ＝２０μｍ、Ｆ＝５μｍ、Ｇ＝２．５μｍ、Ｈ＝１μｍである。
【００４１】
尚、これらは、例えば、コンピュータ１２の不図示の入力部（キーボードやマウス等）を介して、測定者によって入力、設定される。
このようにして高さ情報、移動距離Ｘ、及びその移動距離Ｘに対応する測定ピッチが設定されると、これらは制御部１０へ出力され、高さ情報が高さ情報記憶部１０ａに、移動距離Ｘが移動距離記憶手段１０ｃに、それに対応する測定ピッチが測定ピッチ記憶部１０ｂに、それぞれ格納されて記憶される。
【００４２】
続いて、実際の測定が開始される。
図３（ｂ）  は、本装置の実際の測定動作の一例を説明する図である。
同図（ｂ）  において、Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４，Ｘ５は、前述の移動距離Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４，Ｘ５を示している。また、測定開始点Ｓから試料７のエッジまでの距離を示すＸ１と、移動距離Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４，Ｘ５との関係は、少なくともＸ１≦Ｘ２＋Ｘ３＋Ｘ４＋Ｘ５であるとする。
【００４３】
同図（ｂ）  に示したように、まず基準面Ｍにおける測定開始点Ｓにおいてオートフォーカスが行われ、この時の対物レンズ５の焦点位置（Ｚ値）が０に設定される。
続いて、測定開始点Ｓから試料７の外側（同図（ｂ）  の左側）へ向けて移動距離Ｘ２離れた位置（同図の▲１▼の位置）まで、オートフォーカスが行われながら、移動距離Ｘ２に対応する測定ピッチＥでＸＹ移動ステージ６の移動が行われる。但し、この移動の間、測定ピッチＥの移動毎に、オートフォーカスによって焦点位置が取得され、その焦点位置である高さと基準面Ｍの高さとの差が閾値ΔＺ以上であるか否かの判定が行われ、その判定結果がＹｅｓの場合には、その位置がエッジとして検出され、その位置のＸＹ座標値が取得される。
【００４４】
一方、その移動の間（測定開始点Ｓから▲１▼の位置までの移動の間）に、その判定結果がＹｅｓにならなかったなら、その移動距離Ｘ２離れた位置（▲１▼の位置）から試料７の外側へ向けて移動距離Ｘ３離れた位置（同図の▲２▼の位置）まで、同様にして、オートフォーカスが行われながら、移動距離Ｘ３に対応する測定ピッチＦでＸＹ移動ステージ６の移動が行われる。但し、この移動の間、測定ピッチＦの移動毎に、オートフォーカスによって焦点位置が取得され、その焦点位置である高さと基準面Ｍの高さとの差が閾値ΔＺ以上であるか否かの判定が行われ、その判定結果がＹｅｓの場合には、その位置がエッジとして検出され、その位置のＸＹ座標値が取得される。
【００４５】
一方、その移動の間（▲１▼の位置から▲２▼の位置までの移動の間）に、その判定結果がＹｅｓにならなかったなら、その移動距離Ｘ３離れた位置（▲２▼の位置）から試料７の外側へ向けて移動距離Ｘ４離れた位置（同図の▲３▼の位置）まで、同様にして、オートフォーカスが行われながら、移動距離Ｘ４に対応する測定ピッチＧでＸＹ移動ステージ６の移動が行われる。但し、この移動の間、測定ピッチＧの移動毎に、オートフォーカスによって焦点位置が取得され、その焦点位置である高さと基準面Ｍの高さとの差が閾値ΔＺ以上であるか否かの判定が行われ、その判定結果がＹｅｓの場合には、その位置がエッジとして検出され、その位置のＸＹ座標値が取得される。
【００４６】
一方、その移動の間（▲２▼の位置から▲３▼の位置までの移動の間）に、その判定結果がＹｅｓにならなかったなら、その移動距離Ｘ４離れた位置（▲３▼の位置）から試料７の外側へ向けて移動距離Ｘ５離れた位置（同図の▲４▼の位置）まで、同様にして、オートフォーカスが行われながら、移動距離Ｘ５に対応する測定ピッチＨでＸＹ移動ステージ６の移動が行われる。但し、この移動の間、測定ピッチＨの移動毎に、オートフォーカスによって焦点位置が取得され、その焦点位置である高さと基準面Ｍの高さとの差が閾値ΔＺ以上であるか否かの判定が行われ、その判定結果がＹｅｓの場合には、その位置がエッジとして検出され、その位置のＸＹ座標値が取得される。
【００４７】
このようにしてエッジ位置のＸＹ座標値が取得され、また必要に応じて、他のエッジ位置のＸＹ座標値も同様にして取得されると、取得されたエッジ位置のＸＹ座標値が用いられて所定の寸法測定が行われる。
このように、本測定動作によれば、設定された閾値ΔＺ、移動距離Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４と各移動距離Ｘに対応する測定ピッチＥ，Ｆ，Ｇ，Ｈに応じて測定が行われて、エッジ位置の検出が行われるようになる。
【００４８】
以上、本実施の形態によれば、上述した移動距離Ｘとそれに対応する測定ピッチを複数設定することができるので、エッジ位置から離れているところでは測定ピッチを粗く設定し、エッジ位置近傍では測定ピッチを細かく設定することで、オートフォーカス動作の回数をより少なくして、全体としての測定時間を短縮させることが可能になる。
【００４９】
尚、本実施の形態において、測定ピッチＥ，Ｆ，Ｇ，Ｈは、前述した通り、コンピュータ１２において、測定者の指示に応じて入力、設定されるものでも良く、或いは測定ピッチＥのみが入力されることで残りの測定ピッチＦ，Ｇ，Ｈが自動的に設定されるものであっても良い。例えば、測定ピッチＥが入力されると、測定ピッチＦ，Ｇ，Ｈは、それぞれＥ／２，Ｅ／４，Ｅ／８として自動的に設定されるものであっても良い。また、測定ピッチに対応する移動距離Ｘについても、前述した通り、コンピュータ１２において、測定者の指示に応じて入力、設定されるものであっても良く、或いは、設定データや事前測定等によって予め測定開始点Ｓからエッジ位置までの距離Ｘ１が大まかにわかっている場合には、その測定開始点Ｓからエッジ位置までの距離Ｘ１に応じて、移動距離Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４，Ｘ５が自動的に設定されるものであっても良い。例えば、移動距離Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４，Ｘ５が、Ｘ１／２，Ｘ１／４，Ｘ１／８，Ｘ１／１６として自動的に設定されるものであっても良い。
【００５０】
また、本実施の形態では、移動距離Ｘとそれに対応する測定ピッチをそれぞれ４つとしたが、その数は４つに限定されず、少なくとも２つ以上にすることで、本願の課題を解決することができる。
また、上述の第一及び第二の実施の形態に係る寸法測定装置では、対物レンズ５が移動することによって試料７との相対距離が変化する構成であるが、対物レンズ５の代わりにＸＹ移動ステージ６が移動することによって対物レンズ５と試料７との相対距離が変化する構成であっても良い。
【００５１】
また、上述の第一及び第二の実施の形態に係る寸法測定装置では、制御部１０とコンピュータ１２が独立して構成されているが、コンピュータ１２が制御部１０を内蔵する構成としても良い。また、この場合に、制御部１０によって行われていた制御をコンピュータ１２が行うようにしても良い。
【００５２】
また、上述の第一及び第二の実施の形態に係る寸法測定装置に適用したオートフォーカス機構は、図１に示した機構に限定されず、例えば図４に示した機構により実現されるものであっても良い。
図４は、図１に示した機構と異なるオートフォーカス機構の一例を説明する図である。図４において、図１に示した構成と同一の構成については同一の符号を付して示している。
【００５３】
図４において、オートフォーカス機構に係る構成は、レーザ光源２１、レンズ２２，２３、ミラー２４，２５，２６、ピンホール板２７ａ，２８ａ、受光素子２７ｂ，２８ｂ等である。
このような構成において、レーザ光源２１から射出したレーザ光は、レンズ２２を通り、ミラー２４，２５により反射され、対物レンズ５に入射後、試料７に集光する。そして、試料７からの反射光は、同じ経路で戻り、ミラー２４を透過し、レンズ２３を通り、ミラー２６によって二分割される。ミラー２６を透過したレーザ光（反射光）は、対物レンズ５の焦点位置と共役な位置よりも後側に配置されたピンホール板２８ａを通り、その背後の受光素子２８ｂに入射する。また、ミラー２６によって反射されたレーザ光（反射光）は、対物レンズ５の焦点位置と共役な位置よりも前側に配置されたピンホール板２７ａを通り、その背後の受光素子２７ｂに入射する。そして、これらの受光素子２７ｂ，２８ｂの出力から合焦信号を演算し、この演算結果に基づく合焦信号に応じて対物駆動部４を駆動して対物レンズ５を移動させることによって、対物レンズ５の焦点位置が試料７上に合わせられるものである。
【００５４】
また、オートフォーカス機構は、その他、ナイフエッジ法（瞳分割法）、フーコー法、非点収差法、或いは臨界角法等を利用した機構によって実現されるものであっても良い。
次に、本発明の第三の実施の形態について説明する。
【００５５】
図５は、本発明の第三の実施の形態に係る寸法測定装置の構成例を示す図である。
同図において、寸法測定装置は、装置本体３１とコンピュータ３２等で構成されている。
【００５６】
装置本体３１において、ベース３４上には、試料を載置する、Ｘ，Ｙ軸モータを備えたＸＹ移動ステージ３３が取り付けられている。ＸＹ移動ステージ３３は、外部通信ケーブル３５を介してコンピュータ３２により制御され、不図示ではあるが、当該ＸＹ移動ステージ３３のＸ方向及びＹ方向の移動量を検出する、Ｘ軸及びＹ軸に対するＸ検出器及びＹ検出器を備えている。ＸＹ移動ステージ３３の上方には、Ｚ軸モータを備えたＺステージ３５（拡大光学系）が設けられ、当該Ｚステージ３５に対物レンズ３６が取り付けられて、コラム３７に設けられたガイド３８等の案内によって上下移動が行われるようになっている。また、Ｚステージ３５には、オートフォーカスユニット３９が取り付けられ、試料と対物レンズ３６との相対距離をー定に保つことができるようになっている。オートフォーカスユニット３９の上方には、接眼鏡筒４０が取り付けられている。コラム３７の内部には、Ｚステージ３５の移動量を検出する不図示のＺ検出器が備えられている。前述のＸ検出器、Ｙ検出器、Ｚ検出器の各検出信号は、コラム３７内の不図示の信号演算回路により演算され、移動量に応じた座標データが、Ｘ表示部４１ａ、Ｙ表示部４１ｂ、Ｚ表示部４１ｃへ送られ座標が表示されるようになっている。また、その座標データは、外部通信ケーブル４２を介してコンピュータ３２へも送られるようになっている。
【００５７】
コンピュータ３２は、データ処理部３２ａと表示部３２ｂ等により構成されている。データ処理部３２ａは、不図示の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で、入力された座標データの処理など、本寸法測定装置全体の動作を制御する。表示部３２ｂには、必要に応じて所定の情報が表示される。
【００５８】
続いて、このような構成を有する寸法測定装置の動作について説明する。
図６は、オートフォーカスを実行させてＸＹＺの各座標値を取得する動作を説明する図である。
同図において、ＸＹ移動ステージ３３上には試料５１が載置されている。また、対物レンズ３６が取り付けられたＺステージ３５は、Ｚ軸モータ５２の駆動によって移動し、試料５１との相対距離が変化するようになっている。
【００５９】
ここで、コンピュータ３２から合焦検出制御部５３へオートフォーカス実行の指示が出力されると、合焦検出部５４では、レーザプローブ光５４ａが出射され、試料５１からの光が、焦点面の前方に設けられたピンホール５４ｂを通って受光面５４ｃに入射し、また焦点面の後方に設けられたピンホール５４ｄを通って受光面５４ｅに入射する。そして、合焦検出制御部５３は、受光面５４ｃに入射した光に基づく信号と受光面５４ｅに入射した光に基づく信号との差から焦点信号を求め、この焦点信号に基づいてＺ軸駆動回路５５を介してＺ軸モータ５２を駆動することによってＺステージ３５を焦点位置（対物レンズ３６の焦点位置が試料５１上に合う位置）へ移動させる。Ｚステージ３５が焦点位置に移動すると合焦検出制御部５３から合焦信号が発生し、これがＸ軸移動量カウンタ５６、Ｙ軸移動量カウンタ５７、及びＺ軸移動量カウンタ５８に与えられる。Ｘ軸移動量カウンタ５６、Ｙ軸移動量カウンタ５７、及びＺ軸移動量カウンタ５８の各々は、合焦検出制御部５３から合焦信号が入力されると、その入力時に検出された移動量をコンピュータ３２に出力する。すなわち、Ｘ軸移動量カウンタ５６はＸ軸検出器５９で検出されたＸ軸移動量を出力し、Ｙ軸移動量カウンタ５７はＹ軸検出器６０で検出されたＹ軸移動量を出力し、Ｚ軸移動量カウンタ５８はＺ軸検出器６１で検出されたＺ軸移動量を出力する。ＸＹ移動ステージ３３は、コンピュータ３２からの命令によりＸＹ軸駆動回路６２を介してＸ軸モータ６３及びＹ軸モータ６４が駆動されることによって、所望の位置へ移動される。
【００６０】
尚、本実施の形態において、オートフォーカスの機構は、上述の機構に限定されず、例えば、ＰＳＤ（  Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ  ）を用いた三角測量法、ナイフエッジ法（瞳分割法）、フーコー法、非点収差法、或いは臨界角法等を利用した機構によって実現されるものであっても良い。
【００６１】
また、本装置では、Ｚステージ３５が移動することによって試料５１との相対距離が変化する構成であるが、Ｚステージ３５の代わりにＸＹ移動ステージ３３が移動することによってＺステージ３５と試料５１との相対距離が変化する構成であっても良い。
【００６２】
続いて、上述した構成の寸法測定装置の測定動作について説明する。
本測定動作では、まず、実際の測定が開始される前に、測定者の指示に応じて、試料５１の測定範囲及び測定ピッチが設定される。
図７（ａ）  は、測定者の指示に応じて設定された、試料５１の測定範囲の一例を示す図である。
【００６３】
同図（ａ）  において、測定範囲７１は、測定者の指示に応じて設定された試料５１のＸＹ方向の測定範囲を示し、点線７２は、その測定範囲７１の一部を指示したものである。
尚、この測定範囲７１は矩形として設定しても良く、又は試料５１の形状に合わせた形（例えば丸型等）として設定しても良く、又は任意形状として設定しても良いのはもちろんである。
【００６４】
図７（ｂ）  は、同図（ａ）  の点線７２で指示された測定範囲７１の一部の範囲の拡大図である。
同図（ｂ）  において、ピッチ７３ａ，７３ｂは、測定者の指示に応じて、試料５１のＸＹ方向の測定範囲７１に対して設定された一定のピッチである。そして、このピッチ７３ａ，７３ｂによって決定されるグリッドの交点が測定点として設定される。
【００６５】
このようにして試料５１の測定範囲７１及びピッチ７３ａ，７３ｂが設定されると、続いて実際の測定動作が開始される。
この実際の測定動作では、コンピュータ３２がＸＹ移動ステージ３３を測定点へ移動させてオートフォーカスを実行させ焦点位置が検出された時のＸＹＺの各座標値を取得する、といった動作が、測定対象となる測定点に対して繰り返し行われるものである。
【００６６】
ところで、このようなオートフォーカスを実行させながら試料の三次元座標データを取得する方式では、焦点位置検出のためにＺステージ３５を上下方向（Ｚ方向）に移動させるオートフォーカス動作に要する時間が、全体としての測定時間に多大な影響を与えている。例えば、エッジ斜面や反射率が極端に低い位置等でオートフォーカスを実行させる場合には、試料５１からの反射光が十分に得られないために焦点位置検出が困難になり、Ｚステージ３５が上下方向に何度も移動することとなり、１回のオートフォーカス動作に要する時間が長くなる。また、Ｚステージ３５の焦点位置検出開始位置（移動開始位置）が実際の焦点位置から大きく離れている場合には、上下の何れの方向に焦点位置があるのかの判断が困難になり、焦点位置検出のためにＺステージ３５が上下方向に大きく移動することとなり、同様に、１回の焦点位置検出動作に要する時間が長くなる。従って、段差が多く含まれる試料等であって特に１回の寸法測定において数千或いは数万の測定点のデータを取得するような場合には、オートフォーカス動作に要する時間が全体としての測定時間に多大な影響を与えることになる。
【００６７】
そこで、本実施の形態に係る測定動作では、オートフォーカス動作においてＺステージ３５の上下方向の移動範囲を極力小さくするように、測定点における焦点位置を予測して適切な焦点位置検出範囲を設定し、１回のオートフォーカス動作に要する時間を少なくして、全体としての測定時間の短縮化を図るようにしている。
【００６８】
図７（ｃ）  は、本実施の形態に係る測定動作を説明するための図であり、試料５１の測定範囲の一部を示している。
まず、後述する第二の測定に先立って第一の測定が行われる。第一の測定では、同図（ｃ）  の黒丸に示したように、測定開始点（例えば同図（ｃ）  の左上の点）を基準とした一定間隔おきの測定点におけるＸＹＺ座標データが取得される。
【００６９】
尚、この一定間隔は、試料の形状変化の密度によって測定者が段階（前述の一定間隔のレベル）を選択することによって設定されるものであっても良い。例えば、試料の形状が位置に応じて著しく変化するような場合には前述の一定間隔が狭く設定されるように、或いは位置に応じて変化の少ない場合（平坦な形状等の場合）には前述の一定間隔が広く設定されるように、段階を選択すれば良い。
【００７０】
第一の測定によって取得されたＸＹＺ座標データは、コンピュータ３２へ送られて記憶され、これらに基づいて、第二の測定において測定対象となる測定点の焦点位置が予測され適切な焦点位置検出範囲が設定される。すなわち、第二の測定でのオートフォーカス動作におけるＺステージ３５の上下方向の移動範囲を決定するための上限位置及び下限位置が設定される。詳しくは、測定点を囲む、第一の測定にて測定された複数の測定点のＺ座標データから決定されるＺ方向の最高点位置にマージンαを加えた高さ位置が上限位置として設定され、そのＺ方向の最低点位置にマージンβを減じた高さ位置が下限位置として設定される。
【００７１】
図８は、このようにして設定される上限位置と下限位置の一例を示す図である。
同図において、ｐ１１，ｐ２１，ｐ１２，ｐ２２は、第一の測定にて測定された測定点を示している。また、それぞれの点においてオートフォーカスが実行され焦点位置が検出された時のＺ座標データに基づく高さ位置をｚ１１，ｚ２１，ｚ１２，ｚ２２とする。
【００７２】
同図に示した例では、第一の測定にて測定された測定点の最高点位置がｚ２２となり、その最低点位置がｚ１１となり、それぞれにマージンα、βが加味され、ｚ２２＋αが上限位置Ｌ１として設定され、ｚ１１−βが下限位置Ｌ２として設定される。
【００７３】
このようにして、第一の測定にて測定された測定点によって囲まれる範囲について上限位置及び下限位置が設定されると、第二の測定が開始される。
第二の測定では、測定対象となる各測定点において、当該測定点に係る上限位置及び下限位置により決定される、Ｚステージ３５の上下方向の移動範囲に従ってオートフォーカス動作が行われ、焦点位置が検出された時のＸＹＺ座標データが取得される。但し、既に第一の測定においてＸＹＺ座標データが取得されている測定点については測定を行わずに、既に取得済みの座標データが用いられるようになる。
【００７４】
前述の図８に示した例では、ｐ１１，ｐ１２，ｐ２１，ｐ２２で囲まれる範囲内の測定点に対しては、上限位置Ｌ１と下限位置Ｌ２で決定される、Ｚステージ３５の上下方向の移動範囲に従ってオートフォーカス動作が行われることになる。
【００７５】
尚、このようなオートフォーカス動作は、測定対象となる測定点に係る上限位置及び下限位置に関するデータが、コンピュータ３２から合焦検出制御部５３へ送られ、Ｚ軸駆動回路５５によってＺステージ３５の上下方向の移動範囲が制御されることによって行われる。
【００７６】
このようにして、測定範囲７１の各測定点のＸＹＺ座標データが取得されると、それらに基づいて所定の寸法測定が行われる。
このように、本測定動作が行われることによって、第一の測定による測定結果から、測定点における焦点位置が予測されて適切な焦点位置検出範囲が設定され、その範囲外においてオートフォーカス動作が行われないようになる。
【００７７】
以上、本実施の形態によれば、オートフォーカス動作時のＺステージ３５の無駄な移動を抑制することができ、１回のオートフォーカス動作に要する時間を短くすることができる。よって、試料の座標データ取得に要する時間を少なくして、全体としての測定時間を短縮させることが可能になる。
【００７８】
尚、本実施の形態に係る第二の測定において、焦点位置検出範囲内で焦点位置が検出されなかったときには、周辺の測定点の座標データを基に補間により求めた座標データを、当該測定点の座標データとするようにしても良い。これにより、オートフォーカス動作に無為な時間を消費させないようにすることができる。
【００７９】
また、このような場合に、焦点位置検出が行われなかった測定点が、一定面積当たりに一定数以上ある場合には、その一定面積範囲内の所定の一点の測定点において前述の焦点位置検出範囲を設けない通常のオートフォーカスを行わせて焦点位置を検出し、その焦点位置を中心として前述のマージンα，βを用いて新たに上限位置及び下限位置を設定し、その設定に基づいて、その一定面積範囲内の測定点を再測定するようにしても良い。これにより、第一の測定による測定結果から設定された焦点位置検出範囲内に、焦点位置（試料５１表面の高さ）が含まれていなかった場合に、データの取得漏れを防止することができる。
【００８０】
また、同一形状の試料を繰り返し測定する場合には、最初の試料に対してのみ第一の測定を行うようにし、以降の試料に対しては、第一の測定を行わずに、最初の試料に対する第一の測定による測定結果から設定された焦点位置検出範囲を適用して第二の測定を行うようにしても良い。
【００８１】
次に、本発明の第四の実施の形態について説明する。
本実施の形態に係る寸法測定装置の構成は、図５に示した構成と同一である。また、オートフォーカスを実行させてＸＹＺの各座標値を取得する動作は、図６を用いて説明した動作と同一である。
【００８２】
続いて、本実施の形態に係る寸法測定装置の測定動作について説明する。
本測定動作では、まず、実際の測定が開始される前に、測定者の指示に応じて、試料５１の測定範囲及び測定ピッチが設定される。
図９（ａ）  は、測定者の指示に応じて設定された、試料５１の測定範囲の一部の範囲の一例を示す図である。
【００８３】
同図（ａ）  において、ピッチ８１ａ，８１ｂは、測定者の指示に応じて、試料５１のＸＹ方向の測定範囲に対して設定された一定のピッチである。そして、このピッチ８１ａ，８１ｂによって決定されるグリッドの交点が測定点として設定される。尚、測定範囲は矩形として設定しても良く、又は試料５１の形状に合わせた形（例えば丸型等）として設定しても良く、又は任意形状として設定しても良いのはもちろんである。
【００８４】
このようにして試料５１の測定範囲及びピッチ８１ａ，８１ｂが設定されると、続いて実際の測定動作が開始される。
この測定動作では、コンピュータ３２がＸＹ移動ステージ３３を測定点へ移動させてオートフォーカスを実行させ焦点位置が検出された時のＸＹＺの各座標値を取得する、といった動作が測定対象となる測定点に対して繰り返し行われるものである。
【００８５】
具体的には、この動作に準じて、まず第一の測定が行われる。
この第一の測定では、測定開始点（例えば同図（ａ）  の左上の点）を基準とした一定間隔おきの測定点における座標データが取得される。尚、この一定間隔は、例えば測定者の指示に応じて自由に設定されるものであっても良い。
【００８６】
図９（ｂ）  は、第一の測定において座標データが取得される測定点の一例を示す図である。
同図（ｂ）  の黒丸に示したように、Ｘ方向のピッチ８２ａ及びＹ方向のピッチ８２ｂにより決定される一定間隔おきの測定点の座標データが、第一の測定において取得される。
【００８７】
第一の測定が終了すると、コンピュータ３２によって、第一の測定において取得された座標データを基に、続いて行われる第二の測定において測定対象となる測定点が設定される。
図１０（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ），（ｆ）  は、その第二の測定において測定対象となる測定点の設定方法の一例を説明する図である。
【００８８】
同図（ａ）  乃至（ｆ）  において、ａ１１，ａ１２，ａ２１，ａ２２は、第一の測定において座標データが取得された測定点であり、それぞれの測定点において取得された高さデータ（座標データ）をｈ１１，ｈ１２，ｈ２１，ｈ２２とする。また、第一の測定において測定された、隣接する測定点の高さデータの差に対する聞値をＴ１とする。
【００８９】
このような場合、｜ｈ１１−ｈ１２｜≧Ｔ１の条件が満たされときには、同図（ａ）  の黒丸に示した測定点が第二の測定における測定点として設定される。また、｜ｈ１１−ｈ２１｜≧Ｔ１の条件が満たされたときには、同図（ｂ）  の黒丸に示した測定点が第二の測定における測定点として設定される。また、｜ｈ２１−ｈ２２｜≧Ｔ１の条件が満たされたときには、同図（ｃ）  の黒丸に示した測定点が第二の測定における測定点として設定される。また、｜ｈ１２−ｈ２２｜≧Ｔ１の条件が満たされたときには、同図（ｄ）  の黒丸に示した測定点が第二の測定における測定点として設定される。また、｜ｈ１１−ｈ２２｜≧Ｔ１の条件が満たされたときには、同図（ｅ）  の黒丸に示した測定点が第二の測定における測定点として設定される。また、｜ｈ１２−ｈ２１｜≧Ｔ１の条件が満たされたときには、同図（ｆ）  の黒丸に示した測定点が第二の測定における測定点として設定される。
【００９０】
このように、第一の測定において測定された、隣接する測定点の高さデータの差がＴ１以上である場合には、その間の試料５１表面に形状変化があるとして、その間付近の測定点が、第二の測定において測定対象となる測定点として設定される。
【００９１】
但し、このような設定によって測定点が重複する場合には、測定点の論理和によって得られた測定点が設定されるようにする。
また、｜ｈ１１−ｈ１２｜＜Ｔ１，｜ｈ１１−ｈ２１｜＜Ｔ１，｜ｈ２１−ｈ２２｜＜Ｔ１，｜ｈ１２−ｈ２２｜＜Ｔ１，｜ｈ１１−ｈ２２｜＜Ｔ１，｜ｈ１２−ｈ２１｜＜Ｔ１が全て満たされた場合には、ａ１１，ａ１２，ａ２１，ａ２２で囲まれる範囲内の測定点においては、第二の測定が行われない。つまり、このような場合は、試料５１の表面形状がほぼ平坦であると考えられるので、その範囲内の測定点は寸法測定に不必要なものとして測定が行わないようになる。
【００９２】
このようにして測定範囲全域にわたって、第二の測定において測定対象となる測定点が設定され、その各測定点のＸＹ座標値がコンピュータ３２にテーブルとして記録されると、その各測定点のＸＹ座標値に従って第二の測定が行われる。つまり、テーブルとして記録された各測定点のＸＹ座標値に従って、ＸＹ移動ステージ３３が順次移動されてオートフォーカスが行われ、焦点位置が検出されたときの座標データが順次取得される。
【００９３】
このように、本測定動作によれば、試料５１表面上の形状変化の大きな範囲が密に測定されるようになり、寸法測定に必要な範囲についてだけ重点的に座標データが取得されるようになる。
以上、本実施の形態によれば、第一の測定による測定結果に基づいて、寸法測定に必要な範囲だけを、第二の測定における測定対象とすることができるので、平坦な範囲の座標データが不必要に取得されることがなくなり、また形状変化がある箇所の情報を失うことなく、寸法測定のためのデータ取得時間を少なくして全体としての測定時間を短縮させることが可能になる。
【００９４】
尚、本実施の形態において、前述の図１０（ａ）  乃至（ｆ）  を用いて説明した、閾値Ｔ１を用いた判定に応じて設定される測定点の配置パターンは、予めコンピュータ３２に複数種類登録しておき、ユーザの指示に応じて自由に選択されるものであっても良い。
【００９５】
また、本実施の形態に係る第一の測定及び第二の測定において、座標データが取得されなかった測定点については、座標データが取得されている周辺の測定点の座標データから補間により求めた座標データを用いるようにしても良い。
また、本実施の形態において、第二の測定において測定対象となる測定点を決定するための閾値を、第一の閾値Ｔ１，第二の閾値Ｔ２というように、多段階に設けるようにしても良い。
【００９６】
例えば、Ｔ１＞Ｔ２とすると、第一の測定において測定された、隣接する測定点の高さデータ（座標データ）の差がＴ１以上である場合には、その隣接する測定点間の全ての測定点を、第二の測定において測定対象となる測定点として設定し、又は、第一の測定において測定された、隣接する測定点の高さデータの差がＴ２以上であってＴ１未満である場合には、前述のＴ１以上の場合のときよりも、その隣接する測定点間に設定する、第二の測定において測定対象となる測定点の数を少なくするように設定しても良い。
【００９７】
図１１（ａ），（ｂ）  は、そのような第一の閾値Ｔ１及び第二の閾値Ｔ２により設定される、第二の測定において測定対象となる測定点の一例を説明する図である。同図（ａ）  において、高さｈ´は、前述の隣接する測定点の高さデータの差を示し、大きな黒丸は、第一の測定において測定された隣接する測定点を示し、小さな黒丸は、その隣接する測定点間の全ての測定点を示している。同図（ａ）  の例では、Ｔ１≦ｈ´であるので、その隣接する測定点間の全ての測定点（小さな黒丸）が、第二の測定において測定対象となる測定点として設定される。
【００９８】
また、同図（ｂ）  において、高さｈ”  は、前述の隣接する測定点の高さデータの差を示し、大きな黒丸は、第一の測定において測定された隣接する測定点を示し、小さな黒丸は、その隣接する測定点間の中心の１つの測定点を示している。同図（ｂ）  の例では、Ｔ１≦ｈ”  ＜Ｔ１であるので、その隣接する測定点間に設定される、第二の測定において測定対象となる測定点の数を、同図（ａ）  の例よりも少なくして、１つに設定している。
【００９９】
尚、このように測定点の数を少なく設定する場合に、予めコンピュータ３２に、その測定点の設定パターン、或いは設定される測定点の比率を登録しておき、それらに基づいて測定点が設定されるようにしても良い。
また、本実施の形態に係る測定動作に、上述の第三の実施の形態に係る測定動作を併せて行うようにしても良い。この場合には、第一の測定による測定結果に基づいて、第二の測定において測定対象となる測定点が設定されると共に、その測定点における焦点位置検出範囲が設定され、第二の測定では、それらの設定に基づいて、測定が行われる。このようにすることで、寸法測定のためのデータ取得時間がより短くなり、全体としての測定時間をより短縮させることが可能になる。
＜付記＞
付記１  試料が搭載される移動ステージと、
該移動ステージに対し光軸方向に相対移動可能な対物レンズと、
前記移動ステージ及び前記対物レンズの座標を検出する検出手段と、
前記移動ステージに搭載された試料表面に前記対物レンズの焦点位置を合わせるオートフォーカス手段と、
前記検出手段の検出信号を処理し前記移動ステージ及び前記オートフォーカス手段を制御する制御手段と、
を備え、
測定された前記試料の高さと複数の高さ閾値とに基づいて、測定ピッチである前記移動ステージの移動ピッチを変更し、前記複数の高さ閾値の中の、エッジ位置を決定する高さ閾値を用いて前記試料のエッジを検出する、
ことを特徴とする寸法測定装置。
【０１００】
付記２  前記複数の高さ閾値に関する高さ情報が記憶される高さ情報記憶手段、
を更に備えることを特徴とする付記１記載の寸法測定装置。
付記３  前記複数の高さ閾値の各々に対応する複数の移動ピッチに関する情報が記憶される移動ピッチ記憶手段、
を更に備えることを特徴とする付記１記載の寸法測定装置。
【０１０１】
付記４  試料が搭載される移動ステージと、
該移動ステージに対し光軸方向に相対移動可能な対物レンズと、
前記移動ステージ及び前記対物レンズの座標を検出する検出手段と、
前記移動ステージに搭載された試料表面に前記対物レンズの焦点位置を合わせるオートフォーカス手段と、
前記検出手段の検出信号を処理し前記移動ステージ及び前記オートフォーカス手段を制御する制御手段と、
を備え、
測定開始位置からの移動距離に基づいて測定ピッチである前記移動ステージの移動ピッチを変更し、エッジ位置を決定する高さ閾値を用いて前記試料のエッジを検出する、
ことを特徴とする寸法測定装置。
【０１０２】
付記５  前記測定開始位置からの移動距離に関する情報として、複数の距離に関する情報が記憶される移動距離記憶手段と、
前記複数の距離の各々に対応する複数の移動ピッチに関する情報が記憶される移動ピッチ記憶手段と、
を更に備えることを特徴とする付記４記載の寸法測定装置。
【０１０３】
付記６  試料が搭載される移動ステージと、
該移動ステージに対し光軸方向に相対移動可能な対物レンズと、
前記移動ステージ及び前記対物レンズの座標を検出する検出手段と、
前記移動ステージに搭載された試料の測定点と前記対物レンズとの相対距離を一定に保つオートフォーカス手段と、
前記検出手段により検出された座標に関する情報を処理するデータ処理部と、
を備え、
第二の測定よりも測定ピッチが大きい第一の測定による測定結果から測定条件を設定し、該測定条件に基づいて前記第二の測定を行う、
ことを特徴とする寸法測定装置。
【０１０４】
付記７  前記測定条件は、オートフォーカス動作における焦点位置検出範囲である、
ことを特徴とする付記６記載の寸法測定装置。
付記８  前記測定条件は、前記第二の測定において測定対象とする測定点である、
ことを特徴とする付記６記載の寸法測定装置。
【０１０５】
付記９  前記測定条件は、オートフォーカス動作における焦点位置検出範囲と前記第二の測定において測定対象とする測定点である、
ことを特徴とする付記６記載の寸法測定装置。
付記１０  前記焦点位置検出範囲は、前記第一の測定により測定された複数の測定点の高さの中の最小高さと最大高さにより決定される、
ことを特徴とする付記７又は９記載の寸法測定装置。
【０１０６】
付記１１  前記第二の測定において測定対象とする測定点は、前記第一の測定による測定結果における閾値以上の高さ変化の生じた範囲内の測定点である、
ことを特徴とする付記８又は９記載の寸法測定装置。
付記１２  前記閾値を複数有し、用いた閾値に応じて、前記第二の測定において測定対象とする測定点の測定ピッチを変更する、
ことを特徴とする付記１１記載の寸法測定装置。
【０１０７】
付記１３  前記第二の測定において測定対象とする測定点は、前記第一の測定による測定結果における閾値以上の高さ変化の生じた測定点間の測定点、又は該測定点間の測定点及び該測定点間の測定点付近の測定点である、
ことを特徴とする付記８又は９記載の寸法測定装置。
【０１０８】
付記１４  試料が搭載される移動ステージに対し対物レンズを光軸方向に相対移動させて前記試料表面に前記対物レンズの焦点位置を合わせ、
該焦点位置に基づいて前記試料の高さを取得し、
該取得した高さと複数の高さ閾値とに基づいて、測定ピッチである前記移動ステージの移動ピッチを変更し、前記複数の高さ閾値の中の、エッジ位置を決定する高さ閾値を用いて前記試料のエッジを検出する、
ことを特徴とする寸法測定方法。
【０１０９】
付記１５  測定開始位置からの移動距離に基づいて測定ピッチである前記移動ステージの移動ピッチを変更し、
前記移動ピッチ毎に、試料が搭載される移動ステージに対し対物レンズを光軸方向に相対移動させて前記試料表面に前記対物レンズの焦点位置を合わせ、該焦点位置に基づいて前記試料の高さを取得し、該取得した高さとエッジ位置を決定する高さ閾値とに基づいて前記試料のエッジを検出する、
ことを特徴とする寸法測定装置。
【０１１０】
付記１６  第二の測定よりも測定ピッチが大きい第一の測定による測定結果からオートフォーカス動作における焦点位置検出範囲を設定し、
前記第二の測定では、前記焦点位置検出範囲に従って、試料が搭載される移動ステージに対し対物レンズを光軸方向に相対移動させて前記試料の測定点と前記対物レンズとの相対距離を一定に保つようにオートフォーカスを行う、
ことを特徴とする寸法測定装置。
【０１１１】
付記１７  第二の測定よりも測定ピッチが大きい第一の測定による測定結果から前記第二の測定において測定対象とする測定点を設定し、
前記第二の測定では、前記測定対象とする測定点において、試料が搭載される移動ステージに対し対物レンズを光軸方向に相対移動させて前記試料の測定点と前記対物レンズとの相対距離を一定に保つようにオートフォーカスを行う、
ことを特徴とする寸法測定装置。
【０１１２】
以上、本発明の寸法測定装置等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。
【０１１３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、オートフォーカス動作に要する時間を少なくして全体としての測定時間を短縮させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ），（ｂ）  は、第一の実施の形態に係る寸法測定装置の構成例を示す図である。
【図２】第一の実施の形態に係る寸法測定装置の実際の測定動作の一例を説明する図である。
【図３】（ａ）  は移動距離記憶手段を有する制御部の構成例を示す図、（ｂ）  は第二の実施の形態に係る寸法測定装置の実際の測定動作の一例を説明する図である。
【図４】図１に示した機構と異なるオートフォーカス機構の一例を示す図である。
【図５】第三の実施の形態に係る寸法測定装置の構成例を示す図である。
【図６】オートフォーカスを実行させてＸＹＺの各座標値を取得する動作を説明する図である。
【図７】（ａ）  は測定者の指示に応じて設定された試料の測定範囲の一例を示す図、（ｂ）  は（ａ）  の点線で指示された測定範囲の一部の範囲の拡大図、（ｃ）  は第三の実施の形態に係る測定動作を説明するための図である。
【図８】上限位置と下限位置の一例を示す図である。
【図９】（ａ）  は測定者の指示に応じて設定された試料の測定範囲の一部の範囲の一例を示す図、（ｂ）  は第四の実施の形態に係る第一の測定において、座標データが取得される測定点の一例を示す図である。
【図１０】（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ），（ｆ）  は、第四の実施の形態に係る第二の測定において、測定対象となる測定点の設定方法の一例を説明する図である。
【図１１】（ａ），（ｂ）  は、第四の実施の形態において、第一の閾値Ｔ１及び第二の閾値Ｔ２により設定される、第二の測定において測定対象となる測定点の一例を説明する図である。
【図１２】（ａ），（ｂ）  は、従来の寸法測定装置の一例を説明する図である。
【符号の説明】
１      レーザ照射部
２，３  ミラー
４      対物駆動部
５      対物レンズ
６      ＸＹ移動ステージ
７      試料
８      ミラー
９      光位置検出部
１０    制御部
１０ａ  高さ情報記憶手段
１０ｂ  測定ピッチ記憶手段
１０ｃ  移動距離記憶手段
１１    ＸＹ駆動部
１２    コンピュータ
２１    レーザ光源
２２，２３  レンズ
２４，２５，２６  ミラー
２７ａ，２８ａ  ピンホール板
２７ｂ，２８ｂ  受光素子
３１    装置本体
３２    コンピュータ
３３    ＸＹ移動ステージ
３４    ベース
３５    Ｚステージ
３６    対物レンズ
３７    コラム
３８    ガイド
３９    オートフォーカスユニット
４０    接眼鏡筒
４１ａ  Ｘ表示部
４１ｂ  Ｙ表示部
４１ｃ  Ｚ表示部
４２    外部通信ケーブル
５１    試料
５２    Ｚ軸モータ
５３    合焦検出制御部
５４    合焦検出部
５４ａ  レーザプローブ光
５４ｂ，５４ｄ  ピンホール
５４ｃ，５４ｅ  受光面
５５    Ｚ軸駆動回路
５６    Ｘ軸移動量カウンタ
５７    Ｙ軸移動量カウンタ
５８    Ｚ軸移動量カウンタ
５９    Ｘ軸検出器
６０    Ｙ軸検出器
６１    Ｚ軸検出器
６２    ＸＹ軸駆動回路
６３    Ｘ軸モータ
６４    Ｙ軸モータ
７１    測定範囲
７２    測定範囲の一部
７３ａ，７３ｂ  ピッチ
８１ａ，８１ｂ  ピッチ
８２ａ，８２ｂ  ピッチ
１０１  レーザ照射部
１０２，１０３，１０４  ミラー
１０５  対物レンズ
１０６  移動部
１０７  光位置検出部
１０８  被測定物
【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】
2004212301.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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