JP2000305021A - Confocal microscope - Google Patents

Confocal microscope

Info

Publication number
JP2000305021A
JP2000305021A JP11113163A JP11316399A JP2000305021A JP 2000305021 A JP2000305021 A JP 2000305021A JP 11113163 A JP11113163 A JP 11113163A JP 11316399 A JP11316399 A JP 11316399A JP 2000305021 A JP2000305021 A JP 2000305021A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
measurement line
light
sample
along
confocal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP11113163A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4410335B2 (en
Inventor
Yoichi Okamoto
陽一 岡本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Keyence Corp
Original Assignee
Keyence Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Keyence Corp filed Critical Keyence Corp
Priority to JP11316399A priority Critical patent/JP4410335B2/en
Publication of JP2000305021A publication Critical patent/JP2000305021A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4410335B2 publication Critical patent/JP4410335B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a confocal microscope by which the change of height information along an arbitrary measuring line is obtained and also a time required for measuring is made short. SOLUTION: The surface of a sample (w) is scanned with a laser beam emitted by a light source 10 by condensing on the surface by an objective lens 17 by passing through a polarizing beam splitter 12, a horizontal deflecting device 14a and a perpendicular deflecting device 14b or the like. The laser beam reflected by the surface of the sample (w) reversely follows an optical path, and passes the polarizing beam splitter 12, and is condensed by an image formation lens 18, so that the laser beam passing through a pinhole is detected by a photodetector 19. The sample (w) is displaced in an optical axis direction through a stage control circuit 40, so that an optical axis direction position when a received light quantity is made maximum is obtained as a height data for each picture element by a processing device 46. When an X direction measuring line is specified, a Y direction position data is given to a partial deflection stopping circuit 45, and the partial deflection stopping circuit 45 stops the deflection of the laser beam by the perpendicular deflecting device 14b, and fixes it at a Y direction position.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は共焦点顕微鏡、特
に、対象物の表面の高さ又は深さの情報を測定する共焦
点顕微鏡に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a confocal microscope, and more particularly, to a confocal microscope for measuring height or depth information of a surface of an object.

【0002】[0002]

【従来の技術】共焦点顕微鏡は、測定の対象物に単色光
(通常はレーザ光)を照射し、対象物からの反射光又は
透過光を対物レンズを含む光学系を通して受光素子で受
光する。通常、受光素子の手前にはピンホールが設けら
れ、対象物の測定面における対物レンズの焦点と、ピン
ホールにおける受光側の焦点とが共焦点を形成するよう
に光学系が形成される。このような構成によれば、対物
レンズの焦点と対象物との光軸方向での相対距離を変化
させたときに受光量が最大になる相対距離を求めること
により、対象物の高さ(深さ)情報を得ることができ
る。対物レンズの焦点と対象物との光軸方向での相対距
離を変化させる方法には、対象物を光軸方向に変位させ
る以外に、屈折率が変化するレンズを対物レンズと対象
物の間に挿入することにより、対物レンズの焦点を光軸
方向に変化させる方法等がある。
2. Description of the Related Art A confocal microscope irradiates an object to be measured with monochromatic light (usually a laser beam), and receives reflected light or transmitted light from the object through a light receiving element through an optical system including an objective lens. Usually, a pinhole is provided in front of the light receiving element, and an optical system is formed so that the focal point of the objective lens on the measurement surface of the object and the focal point on the light receiving side of the pinhole form a confocal point. According to such a configuration, when the relative distance between the focal point of the objective lens and the object in the optical axis direction is changed, the relative distance at which the amount of received light is maximized is determined, and the height (depth) of the object is increased. S) I can get information. In order to change the relative distance between the focus of the objective lens and the object in the optical axis direction, besides displacing the object in the optical axis direction, a lens whose refractive index changes is placed between the objective lens and the object. There is a method of changing the focal point of the objective lens in the optical axis direction by inserting.

【0003】また、対象物をレーザ光で走査することに
より走査範囲全域にわたって対象物の高さ情報が得られ
る。一次元の走査によれば一次元のラインに沿って高さ
情報が得られ、二次元の走査をすれば、二次元平面全域
での高さ情報、すなわち対象物の三次元情報を得ること
ができる。レーザ光による対象物の走査は、対象物を固
定してレーザ光を偏向させる方法でもよいし、レーザ光
を固定して対象物を変位させる方法でもよい。
Further, by scanning an object with laser light, height information of the object can be obtained over the entire scanning range. According to one-dimensional scanning, height information is obtained along a one-dimensional line, and if two-dimensional scanning is performed, height information over the entire two-dimensional plane, that is, three-dimensional information of an object can be obtained. it can. The scanning of the object by the laser light may be a method of fixing the object and deflecting the laser light, or a method of fixing the laser light and displacing the object.

【0004】このような共焦点顕微鏡の一例を以下に説
明する。
An example of such a confocal microscope will be described below.

【0005】図4に示すように、この共焦点顕微鏡で
は、レーザ光源101から出たレーザ光線はコリメート
レンズ102を通りガルバノミラー103によって一次
元の線に沿って偏向される。このレーザ光線はビームス
プリッタ104及び1/4波長板105を通過し、第1
ハーフミラー106で光路を曲げられ、結像レンズ10
7及び第2ハーフミラー108を通過した後、対物レン
ズ109によって、ステージ110上に置かれた試料
(対象物)111に集光する。
As shown in FIG. 4, in this confocal microscope, a laser beam emitted from a laser light source 101 passes through a collimator lens 102 and is deflected by a galvanometer mirror 103 along a one-dimensional line. This laser beam passes through the beam splitter 104 and the quarter-wave plate 105, and
The optical path is bent by the half mirror 106 and the imaging lens 10
After passing through the seventh half mirror 108 and the second half mirror 108, the light is condensed by the objective lens 109 on the sample (object) 111 placed on the stage 110.

【0006】試料111からの反射光は、上記の光路を
逆に辿って対物レンズ109、第2ハーフミラー10
8、結像レンズ107を通過し、第1ハーフミラー10
6で光路を曲げられて1/4波長板105を再度通過す
る。その結果、ビームスプリッタ104で光路を曲げら
れ、一次元イメージセンサ112に受光される。ガルバ
ノ駆動回路113によってガルバノミラー103が振動
すると、レーザ光線は試料111の表面を直線状に一次
元走査する。
[0006] The reflected light from the sample 111 traces the above optical path in reverse, and the objective lens 109 and the second half mirror 10
8. After passing through the imaging lens 107, the first half mirror 10
The optical path is bent at 6 and passes through the quarter-wave plate 105 again. As a result, the optical path is bent by the beam splitter 104 and received by the one-dimensional image sensor 112. When the galvanometer mirror 103 is vibrated by the galvanometer driving circuit 113, the laser beam linearly and linearly scans the surface of the sample 111.

【0007】また、試料111が置かれたステージ11
0は、ステージ制御回路114によって光軸方向に駆動
される。対物レンズ109の焦点が試料111の表面に
結ばれているとき、一次元イメージセンサ112の表面
に焦点が結ばれるように、共焦点光学系が形成されてい
る。一次元イメージセンサ112の幅は十分小さいの
で、一次元イメージセンサ112の手前にピンホールを
設けることなく共焦点光学系が形成される。つまり、対
物レンズ109の焦点が試料111の表面に結ばれてい
るとき、一次元イメージセンサ112の受光量は最大に
なる。
The stage 11 on which the sample 111 is placed
0 is driven in the optical axis direction by the stage control circuit 114. The confocal optical system is formed such that when the focus of the objective lens 109 is focused on the surface of the sample 111, the focus is focused on the surface of the one-dimensional image sensor 112. Since the width of the one-dimensional image sensor 112 is sufficiently small, a confocal optical system is formed without providing a pinhole in front of the one-dimensional image sensor 112. That is, when the focus of the objective lens 109 is focused on the surface of the sample 111, the amount of light received by the one-dimensional image sensor 112 becomes maximum.

【0008】一次元イメージセンサ112から得られた
信号はセンサ駆動回路115によって処理され、A/D
変換器でディジタル値に変換された後、マイクロコンピ
ュータを用いた処理装置(図示せず)に与えられる。処
理装置は、ステージ制御回路114を介して試料111
を光軸方向に変位させ、一次元イメージセンサ112の
受光量が最大になるときの試料表面の光軸方向の相対位
置データ(高さデータ)を得る。そして、レーザ光線が
試料111の表面を直線状に一次元走査したとき、一次
元イメージセンサ112に集光されたレーザ光は一次元
イメージセンサ112の長手方向に沿って移動する。こ
の結果、一次元イメージセンサ112を構成する各素子
ごとに、受光量の変化による高さデータが得られる。こ
のようにして、試料111の直線に沿う表面高さの変
化、つまり断面形状が得られる。
The signal obtained from the one-dimensional image sensor 112 is processed by a sensor driving circuit 115 and the A / D
After being converted into a digital value by the converter, it is supplied to a processing device (not shown) using a microcomputer. The processing device receives the sample 111 via the stage control circuit 114.
Is displaced in the optical axis direction to obtain relative position data (height data) of the sample surface in the optical axis direction when the amount of light received by the one-dimensional image sensor 112 is maximized. When the laser beam linearly scans the surface of the sample 111 one-dimensionally, the laser light focused on the one-dimensional image sensor 112 moves along the longitudinal direction of the one-dimensional image sensor 112. As a result, height data based on a change in the amount of received light is obtained for each element constituting the one-dimensional image sensor 112. In this way, a change in the surface height of the sample 111 along a straight line, that is, a cross-sectional shape is obtained.

【0009】図4の共焦点顕微鏡は、白色光源116、
コリメータレンズ117、CCDカメラ118を含む観
察用光学系をも備えている。この観察用光学系は、上記
の共焦点光学系と対物レンズ109を共有し、光軸が一
致している。白色光源116から出た白色光は、コリメ
ータレンズ117を通り、第2ハーフミラー108で光
路を曲げられ、対物レンズ109によって試料111に
集光する。試料111で反射した白色光は、対物レンズ
109、第2ハーフミラー108、結像レンズ107、
第1ハーフミラー106を通過してCCDカメラ118
内のCCD素子に結像する。
The confocal microscope shown in FIG.
An observation optical system including a collimator lens 117 and a CCD camera 118 is also provided. This observation optical system shares the objective lens 109 with the above-mentioned confocal optical system, and has the same optical axis. The white light emitted from the white light source 116 passes through the collimator lens 117, the optical path of which is bent by the second half mirror 108, and is focused on the sample 111 by the objective lens 109. The white light reflected by the sample 111 passes through the objective lens 109, the second half mirror 108, the imaging lens 107,
After passing through the first half mirror 106, the CCD camera 118
An image is formed on the CCD device inside.

【0010】CCDカメラ118で撮像された試料11
1の表面のカラー画像は、モニタ画面に表示される。そ
して、上述の共焦点光学系によって測定された試料11
1の直線に沿う表面高さの変化、すなわち断面形状が表
面のカラー画像に重畳表示される。この表示例を図5に
示す。
Sample 11 imaged by CCD camera 118
The color image of the surface of the first surface is displayed on the monitor screen. Then, the sample 11 measured by the confocal optical system described above
The change in the surface height along one straight line, that is, the cross-sectional shape is superimposed and displayed on the color image of the surface. This display example is shown in FIG.

【0011】図5において、120は、モニタ画面に表
示された、例えば半導体集積回路のベアチップの表面パ
ターンを簡素化して描いたものである。モニタ画面の中
央の横線121は、レーザ光線が試料111の表面を一
次元走査する直線である。つまり、この横線に沿って試
料111の表面高さが測定される。その結果得られた断
面形状が輪郭線122として表示される。
In FIG. 5, reference numeral 120 is a simplified drawing of a surface pattern of, for example, a bare chip of a semiconductor integrated circuit displayed on a monitor screen. The horizontal line 121 at the center of the monitor screen is a straight line that the laser beam one-dimensionally scans the surface of the sample 111. That is, the surface height of the sample 111 is measured along the horizontal line. The cross-sectional shape obtained as a result is displayed as the contour line 122.

【0012】上述のように、この共焦点顕微鏡は、一次
元のラインに沿って試料の表面高さを測定する。二次元
の走査をして二次元走査の全域での高さ情報を得る場合
に比べて、装置の機械的及び電気的構造が簡素になり、
コスト低減を図ることができる利点を有する。試料によ
っては、一次元のラインに沿う高さ又は深さの変化が分
かれば十分である測定も多い。
As described above, this confocal microscope measures the surface height of a sample along a one-dimensional line. Compared to the case where two-dimensional scanning is performed to obtain height information over the entire area of two-dimensional scanning, the mechanical and electrical structure of the device is simplified,
There is an advantage that cost can be reduced. For some samples, it is often sufficient to know the change in height or depth along a one-dimensional line.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の共焦点顕微鏡は、図5に示したように、高さ情報
が得られる一次元のラインがモニタ画面の中央部横線に
固定されている。これは、共焦点光学系から得られる高
さ情報とCCDカメラによるカラー画像との対応をとる
ための合理的な構成として、共焦点光学系と観察用光学
系とで対物レンズを共用し、光軸を一致させているから
である。
However, in the above-mentioned conventional confocal microscope, as shown in FIG. 5, a one-dimensional line from which height information is obtained is fixed to a horizontal line at the center of the monitor screen. . This is a rational configuration for associating the height information obtained from the confocal optical system with the color image obtained by the CCD camera. The objective lens is shared between the confocal optical system and the observation optical system. This is because the axes are aligned.

【0014】したがって、例えば、図5に示された試料
の表面画像中の領域123を通るライン124に沿う高
さ情報を得ようとすれば、モニタ画面を見ながら領域1
23が画面中央部に来るように、ステージ110上で試
料111を動かす必要がある。しかし、この試料111
の表面画像は拡大画像であるから、上記の位置決めは容
易ではなく、かなり骨の折れる作業である。
Therefore, for example, to obtain height information along the line 124 passing through the region 123 in the surface image of the sample shown in FIG.
It is necessary to move the sample 111 on the stage 110 so that 23 comes to the center of the screen. However, this sample 111
Since the surface image is an enlarged image, the above-described positioning is not easy and is a rather laborious operation.

【0015】一方、試料の表面を二次元走査をして二次
元走査の全域で高さ情報を得る共焦点顕微鏡の場合は、
コンピュータ処理によって任意のラインに沿う表面形状
(断面の輪郭)を得ることが可能である。しかし、この
場合は、二次元走査の全域で高さ情報を得た後に、所望
のラインに沿う高さ情報を抽出するので、測定時間が長
くかかる欠点を有している。
On the other hand, in the case of a confocal microscope in which the surface of a sample is two-dimensionally scanned and height information is obtained over the entire area of the two-dimensional scanning,
It is possible to obtain a surface shape (contour of a cross section) along an arbitrary line by computer processing. However, in this case, since the height information along the desired line is extracted after obtaining the height information in the entire area of the two-dimensional scanning, there is a disadvantage that the measurement time is long.

【0016】そこで本発明は、任意の測定ラインに沿う
高さ情報の変化を得ることができ、しかも測定に要する
時間が短い共焦点顕微鏡を提供することを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a confocal microscope capable of obtaining a change in height information along an arbitrary measurement line and having a short measurement time.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明による共焦点顕微
鏡は、対象物に光を照射する光源と対象物からの反射光
又は透過光を対物レンズを含む光学系を通して受光する
受光素子とを含む共焦点光学系、対象物を光で走査する
ための走査機構、対物レンズの焦点と対象物との光軸方
向での相対距離を変化させる変位機構、所望の測定ライ
ンを指定する測定ライン指定手段、測定ライン指定手段
で指定された測定ラインに沿う複数の点に関して、対物
レンズの焦点と対象物との光軸方向での相対距離を変化
させながら、各点における受光素子の受光量が最大にな
るときの相対距離を対象物の表面の高さ情報として求
め、対象物の表面高さの変化を測定ラインに沿って求め
る処理装置、及び、処理装置が求めた対象物の表面高さ
の測定ラインに沿う変化を表示する表示装置を備えてい
る。
A confocal microscope according to the present invention includes a light source for irradiating an object with light and a light receiving element for receiving reflected light or transmitted light from the object through an optical system including an objective lens. Confocal optical system, scanning mechanism for scanning the object with light, displacement mechanism for changing the relative distance between the focus of the objective lens and the object in the optical axis direction, measurement line specifying means for specifying a desired measurement line For a plurality of points along the measurement line designated by the measurement line designation means, while changing the relative distance in the optical axis direction between the focus of the objective lens and the object, the light receiving amount of the light receiving element at each point is maximized. A processing device that obtains a relative distance as the height information of the surface of the object as the height information of the surface of the object, and a change in the surface height of the object along the measurement line, and a measurement of the surface height of the object obtained by the processing device Along the line And a display device for displaying of.

【0018】上記のような構成によれば、測定ライン指
定手段で指定された所望の測定ラインに沿って対象物の
表面高さ情報が求められる。つまり、対象物の表面高さ
の変化がその測定ラインに沿って求められる。したがっ
て、二次元走査の全域で高さ情報を得る測定に比べて、
測定時間が大幅に短縮される。しかも、例えばモニタ画
面を見ながら対象物を動かして高さ変化を測定したい個
所を画面中央に合わせるといった操作は不要である。測
定ライン指定手段によって、モニタ画面の任意の場所に
測定ラインを指定することができる。
According to the above configuration, the surface height information of the object is obtained along the desired measurement line specified by the measurement line specifying means. That is, the change in the surface height of the object is determined along the measurement line. Therefore, compared to a measurement that obtains height information throughout the two-dimensional scan,
Measurement time is greatly reduced. Moreover, for example, it is not necessary to move the object while looking at the monitor screen to adjust the position where the height change is to be measured to the center of the screen. The measurement line can be designated at an arbitrary place on the monitor screen by the measurement line designation means.

【0019】具体的な構成として、好ましくは、表示装
置が対象物の表面映像を表示し、測定ライン指定手段
は、表面映像に測定ラインを重畳表示させ、測定ライン
を移動自在とすることにより、表示装置に表示された表
面映像の範囲内の任意の測定ラインを指定する。例えば
カーソル移動用キー、又は、マウスのようなポインティ
ングデバイスを用いて、測定ラインを移動する。このよ
うにして、簡単で自然な操作によって、測定ラインを画
面上の任意の位置に指定することができる。測定ライン
を指定する他の方法として、例えば測定ラインのX座標
又はY座標(もしくは両方)をキーボード等から数値入
力する方法も考えられる。
As a specific configuration, preferably, the display device displays a surface image of the object, and the measurement line designation means superimposes and displays the measurement line on the surface image so that the measurement line can be moved. An arbitrary measurement line within the range of the surface image displayed on the display device is specified. For example, the measurement line is moved using a cursor moving key or a pointing device such as a mouse. In this way, the measurement line can be specified at an arbitrary position on the screen by a simple and natural operation. As another method of specifying the measurement line, for example, a method of numerically inputting the X coordinate or the Y coordinate (or both) of the measurement line from a keyboard or the like can be considered.

【0020】上記の走査機構が光源からの光線を第1の
方向に偏向させる第1偏向機構(例えば水平偏向装置)
と第2の方向に偏向させる第2偏向機構(例えば垂直偏
向装置)とを含む2次元走査機構である場合、第2の偏
向機構による走査を任意の位置で停止する部分偏向停止
手段を更に備え、部分偏向停止手段が、測定ライン指定
手段で指定された測定ラインの情報に従って第2の偏向
機構による走査を指定位置で停止することにより、第1
の偏向機構のみによる測定ラインに沿う1次元走査が実
行される構成が好ましい。このようにして、二次元平面
での高さ情報、すなわち三次元情報を得る共焦点顕微鏡
にあっても、簡単な構成を付加することによって、任意
の測定ラインに沿う対象物の表面高さの変化を短時間で
測定することができるようになる。
A first deflecting mechanism (for example, a horizontal deflecting device) in which the scanning mechanism deflects a light beam from a light source in a first direction.
And a second deflecting mechanism (for example, a vertical deflecting device) that deflects the light in the second direction, further includes a partial deflection stopping unit that stops scanning by the second deflecting mechanism at an arbitrary position. The partial deflection stopping means stops the scanning by the second deflection mechanism at the specified position in accordance with the information on the measurement line specified by the measurement line specifying means, whereby the first deflection is stopped.
It is preferable that the one-dimensional scan along the measurement line is performed only by the deflection mechanism. In this way, even in a confocal microscope that obtains height information in a two-dimensional plane, that is, three-dimensional information, by adding a simple configuration, the surface height of an object along an arbitrary measurement line can be calculated. The change can be measured in a short time.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0022】図1に、本発明に係る共焦点顕微鏡の概略
構成を示す。本発明の共焦点顕微鏡は、共焦点光学系1
と、非共焦点光学系2とを備えている。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a confocal microscope according to the present invention. The confocal microscope of the present invention has a confocal optical system 1
And a non-confocal optical system 2.

【0023】まず、共焦点光学系1について説明する。
共焦点光学系1は、試料wに単色光(好ましくはレーザ
光)を照射するための光源10、第1コリメートレンズ
11、偏光ビームスプリッタ12、1/4波長板13、
水平偏向装置14a、垂直偏向装置14b、第1リレー
レンズ15、第2リレーレンズ16、対物レンズ17、
結像レンズ18、ピンホール板PH、第1受光素子19
等を含んでいる。
First, the confocal optical system 1 will be described.
The confocal optical system 1 includes a light source 10 for irradiating the sample w with monochromatic light (preferably laser light), a first collimating lens 11, a polarizing beam splitter 12, a quarter-wave plate 13,
Horizontal deflection device 14a, vertical deflection device 14b, first relay lens 15, second relay lens 16, objective lens 17,
Imaging lens 18, pinhole plate PH, first light receiving element 19
Etc. are included.

【0024】光源10には、例えば赤色レーザ光を発す
るHe−Neレーザが用いられる。レーザ駆動回路44
によって駆動される光源10から出たレーザ光は、第1
コリメートレンズ11を通り、偏光ビームスプリッタ1
2で光路を曲げられ、1/4波長板13を通過する。こ
の後、水平偏向装置14a及び垂直偏向装置14bによ
って水平(横)方向及び垂直(縦)方向に偏向された
後、第1リレーレンズ15及び第2リレーレンズ16を
通過し、対物レンズ17によって試料ステージ30上に
置かれた試料wの表面に集光される。
As the light source 10, for example, a He-Ne laser that emits red laser light is used. Laser drive circuit 44
The laser light emitted from the light source 10 driven by the
The polarizing beam splitter 1 passes through the collimating lens 11
The optical path is bent at 2 and passes through the 1 / wavelength plate 13. Then, after being deflected in the horizontal (horizontal) direction and the vertical (vertical) direction by the horizontal deflecting device 14a and the vertical deflecting device 14b, the light passes through the first relay lens 15 and the second relay lens 16, and is sampled by the objective lens 17. The light is focused on the surface of the sample w placed on the stage 30.

【0025】水平偏向装置(第1の偏向機構)14a及
び垂直偏向装置(第2の偏向機構)14bは、それぞれ
ガルバノミラーで構成され、レーザ光を水平及び垂直方
向に偏向させることにより、試料wの表面をレーザ光で
走査する。説明の便宜上、水平方向をX方向、垂直方向
をY方向ということにする。試料ステージ30は、ステ
ージ制御回路40によりZ方向(光軸方向)に駆動され
る。つまり、試料ステージ30及びステージ制御回路4
0は、対物レンズ17の焦点と試料(対象物)wとの光
軸方向での相対距離を変化させる変位機構を構成してい
る。なお、試料ステージ30は、手動操作によってX方
向及びY方向に変位可能である。
The horizontal deflecting device (first deflecting mechanism) 14a and the vertical deflecting device (second deflecting mechanism) 14b are each composed of a galvanomirror, and deflect the laser light in the horizontal and vertical directions to thereby obtain the sample w. Is scanned with a laser beam. For convenience of description, the horizontal direction is referred to as an X direction, and the vertical direction is referred to as a Y direction. The sample stage 30 is driven in the Z direction (optical axis direction) by the stage control circuit 40. That is, the sample stage 30 and the stage control circuit 4
Reference numeral 0 denotes a displacement mechanism that changes the relative distance between the focal point of the objective lens 17 and the sample (object) w in the optical axis direction. Note that the sample stage 30 can be displaced in the X direction and the Y direction by manual operation.

【0026】試料wで反射されたレーザ光は、上記の光
路を逆に辿る。すなわち、対物レンズ17、第2リレー
レンズ16及び第1リレーレンズ15を通り、水平偏向
装置14a及び垂直偏向装置14b(ガルバノミラー)
を介して1/4波長板13を再び通る。この結果、レー
ザ光は偏光ビームスプリッタ12を透過し、結像レンズ
18によって集光される。集光されたレーザ光は、結像
レンズ18の焦点位置に配置されたピンホール板PHの
ピンホールを通過して第1受光素子19に入射する。第
1受光素子19は、例えばフォトマルチプライヤ又はフ
ォトダイオードで構成され、受光量を電気信号に変換す
る。受光量に相当する電気信号は、出力アンプ及びゲイ
ン制御回路(図示せず)を介して第1A/Dコンバータ
41に与えられ、ディジタル値に変換される。
The laser beam reflected by the sample w follows the above optical path in reverse. That is, the light passes through the objective lens 17, the second relay lens 16, and the first relay lens 15, passes through the horizontal deflection device 14a and the vertical deflection device 14b (galvanometer mirror).
Pass through the quarter-wave plate 13 again. As a result, the laser light passes through the polarization beam splitter 12 and is collected by the imaging lens 18. The condensed laser light passes through the pinhole of the pinhole plate PH arranged at the focal position of the imaging lens 18 and enters the first light receiving element 19. The first light receiving element 19 is composed of, for example, a photomultiplier or a photodiode, and converts the amount of received light into an electric signal. An electric signal corresponding to the amount of received light is provided to the first A / D converter 41 via an output amplifier and a gain control circuit (not shown), and is converted into a digital value.

【0027】上記のような構成の共焦点光学系1によ
り、試料wの高さ(深さ)情報を得ることができる。以
下に、その原理を簡単に説明する。
The height (depth) information of the sample w can be obtained by the confocal optical system 1 configured as described above. The principle will be briefly described below.

【0028】上述のように、試料ステージ30がステー
ジ制御回路40によってZ方向(光軸方向)に駆動され
ると、対物レンズ17の焦点と試料wとの光軸方向での
相対距離が変化する。そして、対物レンズ17の焦点が
試料wの表面(被測定面)に結ばれたときに、試料wの
表面で反射されたレーザ光は上記の光路を経て結像レン
ズ18で集光され、ほとんどすべてのレーザ光がピンホ
ール板PHのピンホールを通過する。したがって、この
ときに、第1受光素子19の受光量が最大になる。逆
に、対物レンズ17の焦点が試料wの表面(被測定面)
からずれている状態では、結像レンズ18によっての集
光されたレーザ光はピンホール板PHからずれた位置に
焦点を結ぶので、一部のレーザ光しかピンホールを通過
することができない。その結果、第1受光素子19の受
光量は著しく低下する。
As described above, when the sample stage 30 is driven in the Z direction (optical axis direction) by the stage control circuit 40, the relative distance between the focal point of the objective lens 17 and the sample w in the optical axis direction changes. . When the focal point of the objective lens 17 is focused on the surface (measured surface) of the sample w, the laser light reflected on the surface of the sample w is condensed by the imaging lens 18 via the above-described optical path, and is almost condensed. All the laser beams pass through the pinholes of the pinhole plate PH. Therefore, at this time, the amount of light received by the first light receiving element 19 becomes maximum. Conversely, the focus of the objective lens 17 is the surface of the sample w (the surface to be measured).
In a state where the laser beam is deviated from the focal point, the laser beam condensed by the imaging lens 18 focuses on a position deviated from the pinhole plate PH, so that only a part of the laser beam can pass through the pinhole. As a result, the amount of light received by the first light receiving element 19 is significantly reduced.

【0029】したがって、試料wの表面の任意の点につ
いて、試料ステージ30をZ方向(光軸方向)に駆動し
ながら第1受光素子19の受光量を検出すれば、その受
光量が最大になるときの試料ステージ30のZ方向位置
(対物レンズ17の焦点と試料wとの光軸方向での相対
距離)を高さ情報として一義的に求めることができる。
Therefore, when the light receiving amount of the first light receiving element 19 is detected while driving the sample stage 30 in the Z direction (optical axis direction) at an arbitrary point on the surface of the sample w, the light receiving amount becomes maximum. The position of the sample stage 30 in the Z direction (the relative distance between the focus of the objective lens 17 and the sample w in the optical axis direction) at that time can be uniquely obtained as height information.

【0030】実際には、試料ステージ30を1ステップ
移動するたびに水平偏向装置14a及び垂直偏向装置1
4bによって試料wの表面を走査して第1受光素子19
の受光量を得る。試料ステージ30を測定範囲の下端か
ら上端までZ方向に移動させたとき、走査範囲内の複数
の点(画素)について、図2に示すようにZ方向位置に
応じて変化する受光量データが得られる。この受光量デ
ータに基づいて、最大受光量とそのときのZ方向位置が
各点(画素)ごとに得られる。したがって、試料wの表
面高さのXY平面での分布が得られる。この処理は、マ
イクロコンピュータを用いた処理装置46によって実行
される。
In practice, each time the sample stage 30 is moved by one step, the horizontal deflection device 14a and the vertical deflection device 1
4b scans the surface of the sample w to scan the first light receiving element 19
Is obtained. When the sample stage 30 is moved in the Z direction from the lower end to the upper end of the measurement range, received light amount data that changes according to the Z direction position is obtained for a plurality of points (pixels) in the scanning range as shown in FIG. Can be Based on the received light amount data, the maximum received light amount and the Z-direction position at that time are obtained for each point (pixel). Therefore, the distribution of the surface height of the sample w on the XY plane is obtained. This processing is executed by a processing device 46 using a microcomputer.

【0031】得られた表面高さの分布は、例えば高さデ
ータを輝度データに変換することにより、明るさの分布
として表示装置47のモニタ画面に表示される。あるい
は、後述するように、指定した測定ラインに沿う表面高
さの変化を断面形状として画面に表示することもでき
る。
The obtained surface height distribution is displayed on the monitor screen of the display device 47 as a brightness distribution by, for example, converting height data into luminance data. Alternatively, as described later, a change in surface height along a specified measurement line can be displayed on a screen as a cross-sectional shape.

【0032】また、走査範囲内の複数の点について得ら
れた受光量を輝度データとする輝度信号から、試料wの
表面画像(白黒画像)が得られる。各点(画素)におけ
る最大受光量を輝度データとして輝度信号を生成すれ
ば、被写界深度の深い画像、すなわち、表面高さの異な
る各点でピントの合った画像が得られる。また、任意の
注目画素で最大受光量が得られた高さ(Z方向での位
置)に固定した場合は、他の画素の受光量は著しく小さ
くなるので、その注目画素の周辺のみが明るく、注目画
素から離れるにしたがって急激に輝度が低下する画像が
得られる。
Further, a surface image (monochrome image) of the sample w can be obtained from a luminance signal using the received light amount obtained for a plurality of points within the scanning range as luminance data. If a luminance signal is generated using the maximum amount of light received at each point (pixel) as luminance data, an image with a deep depth of field, that is, an image focused at each point having a different surface height can be obtained. Further, when the height is set at the height (position in the Z direction) at which the maximum amount of received light is obtained at an arbitrary pixel of interest, the amount of received light of the other pixels becomes extremely small. An image is obtained in which the luminance sharply decreases as the distance from the pixel of interest increases.

【0033】つぎに、非共焦点光学系2について説明す
る。非共焦点光学系2は、試料wに白色光(カラー画像
撮影用の照明光)を照射するための白色光源20、第2
コリメートレンズ21、第1及び第2のハーフミラー2
2,23、第2受光素子としてのカラーCCD24等を
含んでいる。また、非共焦点光学系2は共焦点光学系1
の対物レンズ17を共用し、両光学系1,2の光軸は一
致している。
Next, the non-confocal optical system 2 will be described. The non-confocal optical system 2 includes a white light source 20 for irradiating the sample w with white light (illumination light for capturing a color image),
Collimating lens 21, first and second half mirrors 2
2, 23, and a color CCD 24 as a second light receiving element. The non-confocal optical system 2 is
And the optical axes of the two optical systems 1 and 2 coincide.

【0034】白色光源20には例えば白色ランプが用い
られるが、特に専用の光源を設けず、自然光又は室内光
を利用してもよい。白色光源20から出た白色光は、第
2コリメートレンズ21を通り、第1ハーフミラー22
で光路を曲げられ、対物レンズ17によって試料ステー
ジ30上に置かれた試料wの表面に集光される。
As the white light source 20, for example, a white lamp is used. However, a special light source is not provided, and natural light or indoor light may be used. The white light emitted from the white light source 20 passes through the second collimating lens 21 and passes through the first half mirror 22
The optical path is bent by and the light is focused on the surface of the sample w placed on the sample stage 30 by the objective lens 17.

【0035】試料wで反射された白色光は、対物レンズ
17、第1ハーフミラー22、第2リレーレンズ16を
通過し、第2ハーフミラー23で反射されてカラーCC
D24に入射して結像する。カラーCCD24は、共焦
点光学系1のピンホール板PHのピンホールと共役又は
共役に近い位置に設けられている。カラーCCD24で
撮像されたカラー画像は、CCD駆動回路43によって
読み出され、そのアナログ出力信号は第2A/Dコンバ
ータ42に与えられ、ディジタル値に変換される。この
ようにして得られたカラー画像は、試料wの観察用の拡
大カラー画像として表示装置47のモニタ画面に表示さ
れる。
The white light reflected by the sample w passes through the objective lens 17, the first half mirror 22, and the second relay lens 16, is reflected by the second half mirror 23, and is reflected by the color CC.
The light enters D24 to form an image. The color CCD 24 is provided at a position conjugate with or close to the pinhole of the pinhole plate PH of the confocal optical system 1. The color image picked up by the color CCD 24 is read out by the CCD drive circuit 43, and its analog output signal is given to the second A / D converter 42 and converted into a digital value. The color image obtained in this manner is displayed on the monitor screen of the display device 47 as an enlarged color image for observing the sample w.

【0036】上述のように、本実施形態の共焦点顕微鏡
は、共焦点光学系による試料の高さ(深さ)の分布の測
定及び表示、共焦点画像の表示、非共焦点光学系による
カラー画像の撮像及び表示、その他種々の機能を備えて
いる。共焦点光学系で得られた被写界深度の深い白黒画
像と非共焦点光学系で得られた通常のカラー拡大画像と
を組み合わせて、被写界深度の深いカラー拡大画像を生
成し、表示することもできる。
As described above, the confocal microscope of the present embodiment measures and displays the distribution of the height (depth) of the sample using the confocal optical system, displays the confocal image, and displays the color using the non-confocal optical system. It has image capturing and displaying functions and various other functions. Combine a black-and-white image with a large depth of field obtained with a confocal optical system and a normal color magnified image obtained with a non-confocal optical system to generate and display a color magnified image with a deep depth of field You can also.

【0037】また、指定した測定ラインに沿う表面高さ
の変化を断面形状として画面に表示することもできる。
この場合、XY平面の全域にわたって試料wをレーザ光
で走査するのではなく、測定ラインに沿ってのみ走査す
れば、高さデータの測定に要する時間を大幅に短縮する
ことができる。以下、この測定モード(以下、断面形状
測定モードという)について説明する。
Further, a change in surface height along a designated measurement line can be displayed on a screen as a sectional shape.
In this case, if the sample w is not scanned over the entire XY plane by the laser beam but only along the measurement line, the time required for measuring the height data can be greatly reduced. Hereinafter, this measurement mode (hereinafter, referred to as a sectional shape measurement mode) will be described.

【0038】図3に、断面形状測定モードのフローチャ
ートを示す。まず、ステップ#101において、Y方向
の位置を決定する。本実施形態では、測定ラインはX方
向に延びる直線である。したがって、Y方向の位置を指
定することによって測定ラインが指定される。測定ライ
ンを指定する具体的な操作手順は次の通りである。な
お、測定ラインの指定に用いられる操作キー等を含む操
作パネル48が測定ライン指定手段を構成する。
FIG. 3 shows a flowchart of the sectional shape measurement mode. First, in step # 101, the position in the Y direction is determined. In the present embodiment, the measurement line is a straight line extending in the X direction. Therefore, the measurement line is specified by specifying the position in the Y direction. The specific operation procedure for specifying the measurement line is as follows. Note that an operation panel 48 including operation keys and the like used to specify a measurement line constitutes a measurement line specification unit.

【0039】表示装置47のモニタ画面に、上述の非共
焦点光学系によるカラー画像が表示されているとする。
この表示モードで、試料ステージ30を手動操作によっ
てX方向及びY方向に移動させることにより、試料wの
断面形状を測定したい箇所を含む領域をモニタ画面に表
示させる。つぎに、モニタ画面に重畳表示される条件設
定用ボックスを用いて、断面形状測定モードを選択する
と共に、測定範囲(高さデータの最大値と最小値との
差)、測定ピッチ(1ステップ当たりの高さ)等の測定
条件を設定する。そして、確認ボタンを押すと、条件設
定用ボックスの表示が消え、横方向の測定ラインが現れ
る。試料wの表面カラー画像は表示されたままである。
It is assumed that a color image is displayed on the monitor screen of the display device 47 by the above-described non-confocal optical system.
In this display mode, by moving the sample stage 30 in the X direction and the Y direction by manual operation, an area including a portion where the cross-sectional shape of the sample w is to be measured is displayed on the monitor screen. Next, using the condition setting box superimposed on the monitor screen, the section shape measurement mode is selected, and the measurement range (difference between the maximum value and the minimum value of the height data) and the measurement pitch (per step) Height) and other measurement conditions. Then, when the confirm button is pressed, the display of the condition setting box disappears, and a horizontal measurement line appears. The surface color image of the sample w remains displayed.

【0040】操作パネル48のカーソルキー又はマウス
を操作することにより、表示装置47のモニタ画面に表
示された試料wの表面カラー画像の所望の箇所に測定ラ
インを移動させる。この操作は、図5に示した従来の共
焦点顕微鏡のモニタ画面において、横線(測定ライン)
121を上下方向(Y方向)に移動させることに相当す
る。
By operating a cursor key or a mouse on the operation panel 48, the measurement line is moved to a desired position on the surface color image of the sample w displayed on the monitor screen of the display device 47. This operation is performed by a horizontal line (measurement line) on the monitor screen of the conventional confocal microscope shown in FIG.
This is equivalent to moving 121 in the vertical direction (Y direction).

【0041】本実施形態の共焦点顕微鏡では上記のよう
にして測定ラインのY方向位置を指定するが、他の指定
方法として、Y座標を数値入力する方法も考えられる。
また、測定ラインをX方向ではなくY方向に延びる直線
とし、X方向の任意の位置を上記と同様にして指定する
構成も考えられる。
In the confocal microscope of this embodiment, the position of the measurement line in the Y direction is specified as described above. As another specifying method, a method of inputting the Y coordinate numerically can be considered.
A configuration is also conceivable in which the measurement line is a straight line extending in the Y direction instead of the X direction, and an arbitrary position in the X direction is specified in the same manner as described above.

【0042】上記のようにして測定ラインのY方向位置
が決定されると(ステップ#101)、このY方向位置
データが部分偏向停止回路(図1の45)に与えられ
る。部分偏向停止回路45は、Y方向位置データにした
がって、垂直偏向装置14bによるレーザ光の偏向を停
止し、そのY方向位置に固定する。具体的には、部分偏
向停止回路45は、垂直偏向装置14bを構成するガル
バノミラーに与える交流電圧の振幅をゼロにすると共
に、上記のY方向位置データに対応する直流電圧を与え
る。これにより、垂直偏向装置14bを構成するガルバ
ノミラーは所定の角度で停止する。
When the Y-direction position of the measurement line is determined as described above (Step # 101), the Y-direction position data is given to the partial deflection stop circuit (45 in FIG. 1). The partial deflection stop circuit 45 stops the deflection of the laser beam by the vertical deflection device 14b according to the Y-direction position data, and fixes the laser beam at the Y-direction position. More specifically, the partial deflection stop circuit 45 sets the amplitude of the AC voltage applied to the galvanomirror constituting the vertical deflection device 14b to zero, and supplies a DC voltage corresponding to the Y-direction position data. Thereby, the galvanomirror constituting the vertical deflection device 14b stops at a predetermined angle.

【0043】この結果、光源10から発したレーザ光
は、水平偏向装置14aによって水平方向にのみ偏向さ
れ、指定された測定ラインに沿って試料wの表面をX方
向に走査する(ステップ#102)。
As a result, the laser light emitted from the light source 10 is deflected only in the horizontal direction by the horizontal deflecting device 14a, and scans the surface of the sample w in the X direction along the designated measurement line (step # 102). .

【0044】マイクロコンピュータで構成された処理装
置46は、測定ラインに沿う各画素の受光量をZ方向位
置と対応付けてメモリに記憶する(ステップ#10
3)。各画素の受光量は、前述のように、第1受光素子
19からの信号を第1A/Dコンバータ41でディジタ
ル値に変換したデータである。
The processing unit 46 constituted by a microcomputer stores the amount of received light of each pixel along the measurement line in the memory in association with the position in the Z direction (step # 10).
3). The light reception amount of each pixel is data obtained by converting a signal from the first light receiving element 19 into a digital value by the first A / D converter 41 as described above.

【0045】つぎに、試料ステージ30を1ピッチ(1
ステップ)上昇させる(ステップ#104)。なお、測
定開始時に、試料ステージ30の初期位置は測定範囲の
下端位置にセットされている。
Next, the sample stage 30 is moved by one pitch (1
(Step) Raise (Step # 104). At the start of the measurement, the initial position of the sample stage 30 is set at the lower end position of the measurement range.

【0046】続いて、試料wの表面を指定された測定ラ
インに沿ってX方向に再び走査する(ステップ#10
5)。処理装置46は、このときに得られる各画素の新
たな受光量をメモリに記憶されている各画素の光量と比
較する(ステップ#106)。新たな受光量が記憶光量
より大きければ、受光量及びZ方向位置の記憶データを
更新する(ステップ#107)。新たな受光量が記憶光
量より小さい場合は何もせずにステップ#108に進
む。
Subsequently, the surface of the sample w is scanned again in the X direction along the designated measurement line (step # 10).
5). The processing device 46 compares the new light receiving amount of each pixel obtained at this time with the light amount of each pixel stored in the memory (Step # 106). If the new received light amount is larger than the stored light amount, the stored light amount and the storage data of the Z direction position are updated (step # 107). If the new received light amount is smaller than the stored light amount, the process proceeds to step # 108 without doing anything.

【0047】ステップ#108において、処理装置46
は、試料ステージ30のZ方向位置を測定範囲の上端位
置と比較する。上端位置より低ければステップ#104
に戻る。こうして、試料ステージ30のZ方向位置が測
定範囲の上端位置に達するまで、ステップ#104〜#
108の処理を繰り返す。
In step # 108, the processing unit 46
Compares the Z-direction position of the sample stage 30 with the upper end position of the measurement range. If lower than the upper end position, step # 104
Return to Steps # 104 to # 104 are performed until the Z-direction position of the sample stage 30 reaches the upper end position of the measurement range.
Step 108 is repeated.

【0048】試料ステージ30のZ方向位置が測定範囲
の上端位置に達すれば、測定結果を表示装置47のモニ
タ画面に表示して(ステップ#109)測定を終了す
る。メモリには、測定ラインに沿う各画素について、最
大受光量とそのときのZ方向位置のデータが記憶されて
おり、これが測定結果に相当する。各画素のZ方向位置
をつなぐと測定ラインに沿う断面形状が得られ、従来技
術の説明で図5に示した断面形状の輪郭線122のよう
にモニタ画面に表示される。
When the position of the sample stage 30 in the Z direction reaches the upper end of the measurement range, the measurement result is displayed on the monitor screen of the display device 47 (step # 109), and the measurement is completed. The memory stores, for each pixel along the measurement line, data on the maximum amount of received light and the position in the Z direction at that time, and this corresponds to the measurement result. When the positions in the Z direction of each pixel are connected, a cross-sectional shape along the measurement line is obtained, and is displayed on the monitor screen as a contour line 122 of the cross-sectional shape shown in FIG.

【0049】なお、上記の実施形態の説明において、考
えられる変形例についても適宜説明したが、本発明は、
その他にも、種々の変形例又は形態による実施が可能で
ある。例えば、光による試料の走査は、水平偏向及び垂
直偏向による二次元走査に限らず、種々の走査方法が提
案されている。例えば、シリンドリカルレンズを用いて
X方向に細長い光(スリット光)を生成し、これをY方
向に偏向すれば、二次元走査が可能である。この場合
も、Y方向の偏向を任意の位置で停止することにより、
X方向の測定ラインに沿う断面形状を短時間で得ること
ができる。
In the above description of the embodiment, possible modifications have been described as appropriate.
In addition, implementation by various modifications or forms is possible. For example, scanning of a sample by light is not limited to two-dimensional scanning by horizontal deflection and vertical deflection, and various scanning methods have been proposed. For example, by using a cylindrical lens to generate elongated light (slit light) in the X direction and deflecting it in the Y direction, two-dimensional scanning is possible. Also in this case, by stopping the deflection in the Y direction at an arbitrary position,
A cross-sectional shape along the measurement line in the X direction can be obtained in a short time.

【0050】また、走査のメカニズムは複雑になるが、
測定ラインをX方向又はY方向の直線に限らず、斜めの
直線として指定することも可能である。さらに、測定ラ
インを階段状の線、又は曲線として指定することも考え
られる。
Although the scanning mechanism becomes complicated,
The measurement line is not limited to a straight line in the X direction or the Y direction, but may be specified as an oblique straight line. Furthermore, it is conceivable to designate the measurement line as a step-like line or curve.

【0051】また、上記の実施形態の共焦点顕微鏡は反
射型の顕微鏡であるが、透過型の共焦点顕微鏡にも本発
明を適用することができる。透過型の顕微鏡の場合は、
試料の裏面から共焦点光学系のレーザ光及び非共焦点光
学系の白色光が照射される。共焦点光学系の光源はレー
ザに限らず、単色光源であればよい。非共焦点光学系の
光源は自然光又は室内光で代用することもできる。
Although the confocal microscope of the above embodiment is a reflection type microscope, the present invention can be applied to a transmission type confocal microscope. For a transmission microscope,
Laser light of the confocal optical system and white light of the non-confocal optical system are irradiated from the back surface of the sample. The light source of the confocal optical system is not limited to a laser, but may be a monochromatic light source. The light source of the non-confocal optical system can be replaced by natural light or room light.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の共焦点
顕微鏡によれば、モニタ画面に表示された試料の表面画
像を参照しながら、所望の位置に測定ラインを指定し、
この測定ラインに沿う断面形状を短時間で得ることがで
きる。つまり、従来の一次元走査による共焦点顕微鏡の
ように、測定ラインがモニタ画面の中央部に固定される
ことなく、任意の位置を指定することができると共に、
従来の二次元走査による共焦点顕微鏡のように、測定ラ
インに沿う断面形状を得るまでの時間が長くかかること
もない。
As described above, according to the confocal microscope of the present invention, a measurement line is designated at a desired position while referring to a surface image of a sample displayed on a monitor screen.
A cross-sectional shape along this measurement line can be obtained in a short time. That is, unlike a conventional confocal microscope using one-dimensional scanning, an arbitrary position can be designated without the measurement line being fixed at the center of the monitor screen.
Unlike a conventional two-dimensional scanning confocal microscope, it does not take a long time to obtain a cross-sectional shape along the measurement line.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態に係る共焦点顕微鏡の概略構
成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a confocal microscope according to an embodiment of the present invention.

【図2】共焦点光学系によって得られる受光量とZ方向
位置との関係を例示するグラフである。
FIG. 2 is a graph illustrating a relationship between a light receiving amount obtained by a confocal optical system and a position in a Z direction.

【図3】本発明の実施形態に係る共焦点顕微鏡における
断面形状測定モードのフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart of a cross-sectional shape measurement mode in the confocal microscope according to the embodiment of the present invention.

【図4】従来の共焦点顕微鏡の概略構成を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional confocal microscope.

【図5】従来の共焦点顕微鏡による断面形状測定結果を
例示する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a cross-sectional shape measurement result using a conventional confocal microscope.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 共焦点光学系 2 非共焦点光学系 10 光源 14a 水平偏向装置(第1走査機構) 14b 垂直偏向装置(第2走査機構) 19 第1受光素子 30 試料ステージ(変位機構) 40 ステージ制御回路(変位機構) 45 部分偏向停止回路 46 処理装置 47 表示装置 48 操作パネル(測定ライン指定手段) w 試料(対象物) Reference Signs List 1 confocal optical system 2 non-confocal optical system 10 light source 14a horizontal deflection device (first scanning mechanism) 14b vertical deflection device (second scanning mechanism) 19 first light receiving element 30 sample stage (displacement mechanism) 40 stage control circuit ( Displacement mechanism) 45 Partial deflection stop circuit 46 Processing device 47 Display device 48 Operation panel (measurement line designation means) w Sample (object)

フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA04 AA06 AA24 AA52 AA53 BB05 DD06 DD10 FF01 FF10 FF23 FF41 GG02 GG04 GG10 GG22 GG24 HH04 HH13 JJ02 JJ05 JJ25 LL08 LL09 LL30 LL61 MM16 PP12 PP24 QQ03 QQ24 QQ29 QQ35 RR09 SS02 SS13 TT02 UU01 UU02 UU06 2F112 AB07 BA02 BA05 CA13 DA02 DA08 DA15 DA32 DA40 FA07 FA21 FA35 FA45 GA05 2H052 AA08 AB06 AB24 AC04 AC15 AC27 AC34 AF02 AF21 Continued on the front page F term (reference) 2F065 AA04 AA06 AA24 AA52 AA53 BB05 DD06 DD10 FF01 FF10 FF23 FF41 GG02 GG04 GG10 GG22 GG24 HH04 HH13 JJ02 JJ05 JJ25 LL08 LL09 LL30 LL61 Q02 U01 Q24 U02 2F112 AB07 BA02 BA05 CA13 DA02 DA08 DA15 DA32 DA40 FA07 FA21 FA35 FA45 GA05 2H052 AA08 AB06 AB24 AC04 AC15 AC27 AC34 AF02 AF21

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】対象物に光を照射する光源と前記対象物か
らの反射光又は透過光を対物レンズを含む光学系を通し
て受光する受光素子とを含む共焦点光学系、 前記対象物を前記光で走査するための走査機構、 前記対物レンズの焦点と前記対象物との光軸方向での相
対距離を変化させる変位機構、 所望の測定ラインを指定する測定ライン指定手段、 前記測定ライン指定手段で指定された測定ラインに沿う
複数の点に関して、前記対物レンズの焦点と前記対象物
との光軸方向での相対距離を変化させながら、各点にお
ける前記受光素子の受光量が最大になるときの前記相対
距離を前記対象物の表面の高さ情報として求め、前記対
象物の表面高さの変化を前記測定ラインに沿って求める
処理装置、及び、 前記処理装置が求めた前記対象物の表面高さの前記測定
ラインに沿う変化を表示する表示装置を備えた共焦点顕
微鏡。
1. A confocal optical system comprising: a light source for irradiating an object with light; and a light receiving element for receiving reflected light or transmitted light from the object through an optical system including an objective lens. A scanning mechanism for scanning with a; a displacement mechanism for changing a relative distance between the focal point of the objective lens and the object in the optical axis direction; a measurement line designating unit for designating a desired measurement line; For a plurality of points along the designated measurement line, while changing the relative distance in the optical axis direction between the focal point of the objective lens and the object, the amount of light received by the light receiving element at each point is maximized. A processing device that determines the relative distance as height information of the surface of the object, and determines a change in surface height of the object along the measurement line, and a surface height of the object determined by the processing device. Confocal microscope equipped with a display device for displaying the variation of along the measurement line.
【請求項2】前記表示装置が前記対象物の表面映像を表
示し、 前記測定ライン指定手段は、前記表面映像に前記測定ラ
インを重畳表示させ、前記測定ラインを移動自在とする
ことにより、前記表示装置に表示された表面映像の範囲
内の任意の測定ラインを指定し、 指定された測定ラインに沿って前記処理装置が前記対象
物の表面高さの変化を求める請求項1記載の共焦点顕微
鏡。
2. The display device displays a surface image of the object, and the measurement line designating unit superimposes and displays the measurement line on the surface image and makes the measurement line movable, 2. The confocal according to claim 1, wherein an arbitrary measurement line within a range of the surface image displayed on the display device is specified, and the processing device obtains a change in the surface height of the object along the specified measurement line. microscope.
【請求項3】前記走査機構は、光源からの光線を第1の
方向に偏向させる第1偏向機構と第2の方向に偏向させ
る第2偏向機構とを含む2次元走査機構であり、 前記第2の偏向機構による走査を任意の位置で停止する
部分偏向停止手段を更に備え、 前記部分偏向停止手段が、前記測定ライン指定手段で指
定された測定ラインの情報に従って前記第2の偏向機構
による走査を指定位置で停止することにより、前記第1
の偏向機構のみによる前記測定ラインに沿う1次元走査
が実行され、前記測定ラインに沿う前記対象物の表面高
さの変化が求められる請求項1記載の共焦点顕微鏡。
3. The scanning mechanism is a two-dimensional scanning mechanism including a first deflecting mechanism for deflecting a light beam from a light source in a first direction and a second deflecting mechanism for deflecting in a second direction. A partial deflection stop unit for stopping scanning by the second deflection mechanism at an arbitrary position, wherein the partial deflection stop unit scans by the second deflection mechanism in accordance with information on a measurement line designated by the measurement line designation unit. By stopping at the designated position,
The confocal microscope according to claim 1, wherein a one-dimensional scan along the measurement line is performed only by the deflection mechanism, and a change in the surface height of the object along the measurement line is obtained.
JP11316399A 1999-04-21 1999-04-21 Confocal microscope Expired - Lifetime JP4410335B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11316399A JP4410335B2 (en) 1999-04-21 1999-04-21 Confocal microscope

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11316399A JP4410335B2 (en) 1999-04-21 1999-04-21 Confocal microscope

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000305021A true JP2000305021A (en) 2000-11-02
JP4410335B2 JP4410335B2 (en) 2010-02-03

Family

ID=14605158

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11316399A Expired - Lifetime JP4410335B2 (en) 1999-04-21 1999-04-21 Confocal microscope

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4410335B2 (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002257932A (en) * 2001-03-06 2002-09-11 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Imaging device of type detecting reflected electromagnetic wave
JP2005156756A (en) * 2003-11-21 2005-06-16 Olympus Corp Scanning microscope
JP2007155527A (en) * 2005-12-06 2007-06-21 Opcell Co Ltd Apparatus for observing surface of object
CN100401013C (en) * 2003-03-20 2008-07-09 株式会社其恩斯 Displacement meter and displacement measuring method
JP2009047493A (en) * 2007-08-16 2009-03-05 Murata Mfg Co Ltd Measuring method, measuring apparatus, and program
JP2009162963A (en) * 2008-01-04 2009-07-23 Olympus Corp Confocal microscope and scanning method
JP2009250708A (en) * 2008-04-03 2009-10-29 Nikon Corp Measurement device and measurement method
KR100992029B1 (en) 2006-12-11 2010-11-04 나노스코프시스템즈 (주) A 3-Dimensional Shape Measuring System
CN113358030A (en) * 2021-07-15 2021-09-07 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Dispersion confocal measurement system and error correction method thereof

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002257932A (en) * 2001-03-06 2002-09-11 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Imaging device of type detecting reflected electromagnetic wave
CN100401013C (en) * 2003-03-20 2008-07-09 株式会社其恩斯 Displacement meter and displacement measuring method
JP2005156756A (en) * 2003-11-21 2005-06-16 Olympus Corp Scanning microscope
JP2007155527A (en) * 2005-12-06 2007-06-21 Opcell Co Ltd Apparatus for observing surface of object
KR100992029B1 (en) 2006-12-11 2010-11-04 나노스코프시스템즈 (주) A 3-Dimensional Shape Measuring System
JP2009047493A (en) * 2007-08-16 2009-03-05 Murata Mfg Co Ltd Measuring method, measuring apparatus, and program
JP2009162963A (en) * 2008-01-04 2009-07-23 Olympus Corp Confocal microscope and scanning method
JP2009250708A (en) * 2008-04-03 2009-10-29 Nikon Corp Measurement device and measurement method
CN113358030A (en) * 2021-07-15 2021-09-07 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Dispersion confocal measurement system and error correction method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP4410335B2 (en) 2010-02-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7355702B2 (en) Confocal observation system
JP4309523B2 (en) 3D measurement confocal microscope
US20070120069A1 (en) Laser-scanning microscope system
JP4700299B2 (en) Confocal scanning microscope
KR100689319B1 (en) Scanning confocal microscope
JP4526988B2 (en) Minute height measuring method, minute height measuring apparatus and displacement unit used therefor
JP3789515B2 (en) Optical microscope with film thickness measurement function
JP4410335B2 (en) Confocal microscope
JP6363477B2 (en) 3D shape measuring device
JP4180322B2 (en) Confocal microscope system and computer program for parameter setting
JP4229573B2 (en) Confocal scanning microscope, image display method in confocal scanning microscope, and recording medium recording processing program for image display processing
JP4350365B2 (en) Laser scanning microscope
JP3847422B2 (en) Height measuring method and apparatus
JP4473987B2 (en) Confocal microscope
JP2002228421A (en) Scanning laser microscope
JP2007071716A (en) Confocal scanning microscope
JP4536845B2 (en) Confocal microscope
JP4290413B2 (en) Confocal microscope system with measurement repeat mode
JP4398183B2 (en) Confocal microscope
JP2004138947A (en) Confocal microscopic system selective in scanning mode
JP4303465B2 (en) Confocal microscope
JP2005114713A (en) Magnification observation device, method of observing magnified image, operation program for magnification observation, and computer-readable recording medium
JP2004170573A (en) Two-dimensional test pattern used for color confocal microscope system and adjustment of the system
US20190324053A1 (en) Scanning probe microscope
JP2004239890A (en) Magnifying observation device, magnified image observing method, magnifying observation device operation program, and computer-readable recording medium

Legal Events

Date Code Title Description
RD07 Notification of extinguishment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7427

Effective date: 20050810

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060327

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090512

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090701

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090804

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090928

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20091110

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20091113

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121120

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121120

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151120

Year of fee payment: 6

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term