JP2002023062A

JP2002023062A - レーザ顕微鏡の照明光学系の調整方法

Info

Publication number: JP2002023062A
Application number: JP2000206715A
Authority: JP
Inventors: Tokuji Tsurumune; 篤司鶴旨; Hidekazu Takenaka; 秀和竹中
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2000-07-07
Filing date: 2000-07-07
Publication date: 2002-01-23

Abstract

(57)【要約】【課題】ＤＵＶレーザ顕微鏡において発生する照野内
の輝度ムラを簡便に取り除き、高精度の画像観察や画像
計測を行うことが可能ななＤＵＶレーザ顕微鏡の照明光
学系の調整方法を提供することを目的とする。【解決手段】パーソナル・コンピュータ１８の画像処
理ボード２０において、ＣＣＤカメラ１７からのアナロ
グ画像信号をデジタル信号に変換し、このデジタル画像
信号に対して疑似カラー化する処理を行う。即ち、色情
報を有していないデジタル画像信号について画像の全ピ
クセルの輝度値を数値化し、パーソナル・コンピュータ
１８のカラー表示機構が有しているＬＵＴにおいて画像
のピクセル毎の輝度値にＲプレーン、Ｇプレーン、及び
Ｂプレーンをそれぞれ割り当てる。こうして疑似カラー
化された画像をモニタ２１上に表示する。このため、照
野内の輝度ムラを視覚的に認識して容易かつ精確に判別
することが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ顕微鏡の照
明光学系の調整方法に係り、特にレーザ光を用いて試料
をケーラー照明するレーザ顕微鏡の照明光学系の調整方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のＤＵＶ（Deep Ultra Violet Ray
s；深紫外線）レーザ顕微鏡は、光源としてＤＵＶレー
ザを用い、試料の観察手段として例えばＣＣＤ（Charge
CoupledDevice ）カメラや撮像管等の撮像装置を用い
ている。

【０００３】そして、光源としてのＤＵＶレーザから出
射した例えば波長２６６ｎｍのＤＵＶレーザ光をＤＵＶ
専用の照明光学系を介して顕微鏡本体に導いて、顕微鏡
本体に設置した試料をケーラー照明した後、その試料か
らのＤＵＶ反射光をＤＵＶ専用の観察用光学系を介して
ＣＣＤカメラ等の撮像装置に導き、撮像するようになっ
ている。また、このＣＣＤカメラの撮像装置によって撮
像された画像をパーソナルコンピュータに内蔵された画
像処理基板に転送し、この画像処理基板において所定の
画像処理を施した後、パーソナルコンピュータに接続し
たモニタ上に表示するようになっている。

【０００４】そして、このようなＤＵＶレーザ顕微鏡に
おいては、従来のキセノン、ハロゲン、又は水銀ランプ
を光源として使用する可視光光学顕微鏡と比較すると、
２倍以上の高分解能が実現されるため、微細な試料の観
察に適している。従って、例えば最先端の半導体製造プ
ロセスにおける微細加工された半導体デバイスの微細パ
ターンの観察やその各種の測長その他の解析への利用が
期待されている。

【０００５】また、このようなＤＵＶレーザ顕微鏡にお
いては、例えば波長２６６ｎｍの単波長光を用いている
ため、試料の画像の明暗はグレー・スケールによって表
示される。そして、この画像のグレー・スケールの階調
数は、ＣＣＤカメラからのアナログ画像信号をＡ／Ｄ変
換してデジタル信号化するときのビット数によって決定
され、通常は８ビット、２５６輝度階調となっている。
即ち、従来のＤＵＶレーザ顕微鏡においては、試料の画
像は２５６輝度階調のグレー・スケールによって表示さ
れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一般にランプ照明系の
可視光光学顕微鏡においては、その照野内に輝度ムラが
生じ、この輝度ムラを視覚的に認識する場合には、一様
な反射をする試料を観察する際に、最も明るいところと
最も暗いところとの輝度差が２０〜３０％程度になるよ
うに光学系を調整することが必要である。

【０００７】これは、人間の目によって画像を観察する
場合であるが、ＣＣＤカメラなどの撮像装置を用いて画
像をピクセル単位で捕らえて、ピクセル毎の輝度値が例
えば２５６輝度階調に対応する０〜２５５のような数値
で表される場合には、輝度差は簡単に数値で表されてし
まう。そして、この輝度差は、撮像した画像を用いて画
像計測を行う場合に、計測精度の低下や計測再現性の悪
化の要因となってしまう。このため、画像計測を目的と
する場合には、同じ照野内の輝度ムラが５％以下程度に
なるように光学系を調整しなければならない。

【０００８】ところで、一般的なランプ照明方式の可視
光光学顕微鏡の場合、輝度ムラを調整するため、芯出し
工具と呼ばれる冶具を用いる。そして、この工具によ
り、対物レンズの瞳面の輝度ムラを確認し、ランプの軸
やフォーカス、その他の光路の軸合わせを行っていくた
め、光学系の調整は比較的容易である。

【０００９】また、従来のＤＵＶレーザ顕微鏡の場合
も、その照明をレーザスポット走査型ではなく、一般可
視光光学顕微鏡と同様にケーラー照明としていることか
ら、例えば照明光学系の光軸の調整が不完全な場合など
に、照野内に輝度ムラが発生する。

【００１０】しかし、従来のＤＵＶレーザ顕微鏡におい
ては、その照明光に不可視光線であるＤＵＶレーザ光を
用いていることから、対物レンズの瞳面の輝度ムラを上
記のような工具を用いて確認することができず、ＣＣＤ
カメラなどの撮像装置を用いて画像の様子を確認しなけ
ればならない。このため、輝度ムラがある場合には、ラ
ンプタイプのものより一層顕著に表れてしまう。

【００１１】しかも、モニタ上に表示される画像を見な
がら輝度ムラを取り除く調整を行う際に、モニタ上に表
示される画像は単なるグレー・スケールによって表示さ
れるため、輝度ムラが１０％〜２０％程度の場合にはそ
の輝度ムラの広がり具合や輝度中心を明確に判別するこ
とは難しく、照明光学系の十分な調整を行うことが困難
であった。

【００１２】そこで本発明は、以上の課題を解決すべく
なされたものであり、ＤＵＶレーザ顕微鏡において発生
する照野内の輝度ムラを簡便に取り除き、高精度の画像
観察や画像計測を行うことが可能なＤＵＶレーザ顕微鏡
の照明光学系の調整方法を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題は、以下の本発
明に係るＤＵＶレーザ顕微鏡の照明光学系の調整方法に
よって達成される。即ち、請求項１に係るＤＵＶレーザ
顕微鏡の照明光学系の調整方法は、レーザ光を用いて試
料をケーラー照明し、この試料を撮像装置によって撮像
し、この撮像装置によって撮像された画像をモニタ上に
表示するレーザ顕微鏡の照明光学系の調整方法であっ
て、撮像装置によって撮像された画像の輝度階調に対応
して所定の色を割り付けて、疑似カラー化し、この疑似
カラー化された画像をモニタ上に表示し、このモニタ上
に疑似カラー表示された画像を観察して、照野内の輝度
ムラを判別し、この照野内の輝度ムラの判別に基づい
て、照明光学系の調整を行うことを特徴とする。

【００１４】なお、ここでいう「疑似カラー化」には、
撮像画像の輝度階調に対応して所定の色、例えばＲ
（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）を割り付けた結果、白黒の
モノクロ画像になる場合も含まれるものとする。そし
て、この定義は以下の説明においても適用する。

【００１５】このように請求項１に係るＤＵＶレーザ顕
微鏡の照明光学系の調整方法においては、例えばＣＣＤ
カメラ等の撮像装置によって撮像された画像の輝度階調
に対応して所定の色を割り付けて疑似カラー化し、この
疑似カラー化された画像をモニタ上に表示し、このモニ
タ上に疑似カラー表示された画像を観察することによ
り、照野内の輝度ムラを視覚的に認識して容易かつ精確
に判別することが可能になる。このため、この照野内の
輝度ムラについての容易かつ精確な判別に基づいて、照
明光学系の調整を簡便かつ高精度に行うことが可能にな
り、照野内の輝度ムラが十分に取り除かれた状態におけ
る試料の高精度の画像観察や画像測長等が実現される。

【００１６】また、上記請求項１に係るレーザ顕微鏡の
照明光学系の調整方法において、レーザ光としてＤＵＶ
レーザ光が用いられることが好適である。この場合、例
えば波長２６６ｎｍのＤＵＶレーザ光を用いて試料をケ
ーラー照明し、ＣＣＤカメラ等の撮像装置によって撮像
されるため、通常の可視光光学顕微鏡の２倍以上の高分
解能が実現され、極めて微細な試料、例えば最先端の半
導体製造プロセスにおける微細加工された半導体デバイ
スの微細パターンについての高精度の観察や各種の測長
その他の解析に利用することが可能になる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施
の形態に係るＤＵＶレーザ顕微鏡を示す全体構成図であ
り、図２は図１に示すＤＵＶレーザ顕微鏡の画像処理ボ
ードに取り込まれた画像を疑似カラー表示する第１の方
法を説明するための説明図であり、図３は図１に示すＤ
ＵＶレーザ顕微鏡の画像処理ボードに取り込まれた画像
を疑似カラー表示する第２の方法を説明するための説明
図であり、図４及び図５は図１に示すＤＵＶレーザ顕微
鏡の画像処理ボードに取り込まれた画像を疑似カラー表
示する第３の方法を説明するための説明図であり、図６
は疑似カラー表示された画像を利用して照明光学系の調
整を行う方法を説明するための説明図である。

【００１８】図１に示されるように、本実施の形態に係
るＤＵＶレーザ顕微鏡においては、例えば波長２６６ｎ
ｍのＤＵＶレーザ光を出射するＤＵＶレーザヘッド１１
と、このＤＵＶレーザヘッド１１に所定の電力を供給す
るレーザ電源部１２が設置されている。そして、これら
ＤＵＶレーザヘッド１１及びレーザ電源部１２によって
ＤＵＶレーザユニットが構成されている。

【００１９】また、このＤＵＶレーザヘッド１１から出
射されるＤＵＶレーザ光は、ＤＵＶレーザヘッド１１に
接続しているＤＵＶ専用の光ファイバ１３を介して、Ｄ
ＵＶ専用の光学系ユニット１４に導入されるようになっ
ている。なお、この光学系ユニット１４は、一部の光学
部品を互いに共有する照明光学系１４ａと観察用光学系
１４ｂとから構成されている。

【００２０】そして、この光学系ユニット１４に導入さ
れたＤＵＶレーザ光は、更にその照明光学系１４ａを通
過して、顕微鏡本体１５のステージ１６上にセットされ
ている試料をケーラー照明するようになっている。

【００２１】また、光学系ユニット１４の観察用光学系
１４ｂは、顕微鏡本体１５のステージ１６上の試料から
のＤＵＶ反射光を集光するようになっている。そして、
このＤＵＶ専用の観察用光学系１４ｂの内部には、試料
からのＤＵＶ反射光を結像してＤＵＶ撮像画像を取得す
る撮像装置としてのＤＵＶ専用のＣＣＤカメラ１７が設
置されている。

【００２２】また、パーソナル・コンピュータ１８に
は、ＣＣＤカメラ１７からのアナログ画像信号を入力す
る画像入力部１９が内蔵されている。そして、この画像
入力部１９に接続して画像処理ボード２０が設置され、
ＣＣＤカメラ１７からのアナログ画像信号をＡ／Ｄコン
バータによってデジタル信号に変換し、更にこのデジタ
ル信号化された画像の各種の処理、例えば画像の疑似カ
ラー化を行うようになっている。

【００２３】更に、パーソナル・コンピュータ１８に接
続してモニタ２１が設置され、画像処理ボード２０によ
って疑似カラー化された画像を表示する、即ち画像を疑
似カラー表示するようになっている。

【００２４】次に、図１に示すＤＵＶレーザ顕微鏡の照
明光学系を調整する際の疑似カラー表示について説明す
る。先ず、紫外線を一様反射するミラー状の調整用の試
料を、顕微鏡本体１５のステージ１６上にセットする。
そして、パーソナル・コンピュータ１８からの画像取得
命令により、ＤＵＶレーザヘッド１１から波長２６６ｎ
ｍのＤＵＶレーザ光を出射し、ＤＵＶ専用の光ファイバ
１３及びＤＵＶ専用の照明光学系１４ａを介して、顕微
鏡本体１５のステージ１６上にセットされている調整用
の試料をケーラー照明する。

【００２５】続いて、この調整用の試料からのＤＵＶ反
射光を、ＤＵＶ専用の観察用光学系１４ｂを介して集光
し、ＤＵＶ専用のＣＣＤカメラ１７の投影面に結像す
る。こうして、ＤＵＶ撮像画像を取得する。続いて、こ
のＣＣＤカメラ１７によって撮像されたＤＵＶ撮像画像
をアナログビデオ信号に変換して、一定の間隔をおいて
１フレーム毎にパーソナル・コンピュータ１８の画像入
力部１９に転送し、更に画像処理ボード２０に転送す
る。

【００２６】そして、この画像処理ボード２０におい
て、ＣＣＤカメラ１７からのアナログ画像信号をＡ／Ｄ
コンバータによってデジタル信号に変換する。具体的に
は、設定された輝度階調に相当するデジタル値、例えば
２５６輝度階調の場合には０〜２５５の輝度値に変換す
る。そして、このデジタル画像信号をそのメモリ領域に
格納する。このような動作を、ＣＣＤカメラ１７によっ
て取得されるＤＵＶ撮像画像が更新、転送される毎に繰
り返す。

【００２７】なお、このとき、デジタル画像信号を画像
処理ボード２０のメモリ領域に格納する代わりに、パー
ソナル・コンピュータ１８内に別に設置したメモリ部
（図示せず）に格納してもよい。

【００２８】そして、疑似カラー化についての命令を受
けて、画像処理ボード２０のメモリ領域に格納したデジ
タル画像信号を呼び出し、このデジタル画像信号に対し
て疑似カラー化する処理を行う。更に、この画像処理ボ
ード２０において疑似カラー化された画像をモニタ２１
上に表示する。

【００２９】以下、この画像処理ボード２０における疑
似カラー化処理についての３種類の方法を、図２〜図５
を用いて説明する。（１）第１の疑似カラー化処理（図２参照）画像処理ボード２０のメモリ領域に格納されているデジ
タル画像信号は、色情報を有しておらず、単に０〜２５
５の輝度値からなるグレー・スケールの２５６輝度階調
のデータを有しているだけである。

【００３０】そして、第１の疑似カラー化処理において
は、このような色情報を有していないデジタル画像信号
について、画像の全ピクセルの輝度値を数値化し、パー
ソナル・コンピュータ１８のカラー表示機構が有してい
るＬＵＴ（Look Up Table ）において、図２（ａ）〜
（ｃ）のグラフにそれぞれ示されるように、画像のピク
セル毎の輝度値に対してＲプレーン、Ｇプレーン、及び
Ｂプレーンをそれぞれ割り当てる。

【００３１】即ち、２５６輝度階調の画像において、輝
度値０の最も暗い部分から輝度値２５５の最も明るい部
分に至る輝度値の増大に比例して、Ｒ、Ｇ、及びＢの濃
度が共に極小値から極大値に増加するように割り当て
る。

【００３２】そして、このようなＲプレーン、Ｇプレー
ン、及びＢプレーンの割り当てにより、図２（ｄ）に示
されるように、画像の最も暗い輝度値０の部分が黒にな
り、最も明るい輝度値２５５の部分が白になり、その中
間が限りなく黒に近い灰色から限りなく白に近い灰色に
なる。従って、モニタ２１には、最も暗い黒から最も明
るい白に均等に変化する２５６色のモノクロ画像（これ
も、「疑似カラー表示」の定義について前述したように
疑似カラー画像の一種である）が表示される。

【００３３】（２）第２の疑似カラー化（図３参照）この第２の疑似カラー化処理においては、色情報を有し
ていないデジタル画像信号について、画像の全ピクセル
の輝度値を数値化し、パーソナル・コンピュータ１８の
カラー表示機構が有しているＬＵＴにおいて、図３
（ａ）〜（ｃ）のグラフにそれぞれ示されるように、画
像のピクセル毎の輝度値に対してＲプレーン、Ｇプレー
ン、及びＢプレーンをそれぞれ割り当てる。

【００３４】即ち、２５６輝度階調の輝度値の高い領域
において、Ｒの濃度が輝度値の増大に比例して極小値か
ら極大値に増加し、輝度値の低い領域において、Ｂの濃
度が輝度値の増大に比例して極大値から極小値に低下
し、その中間の領域において、Ｇの濃度が輝度値の増大
に比例して極小値から極大値に増加し、更に極大値から
極小値に低下するようにそれぞれ割り当てる。

【００３５】そして、このようなＲプレーン、Ｇプレー
ン、及びＢプレーンの割り当てにより、図３（ｄ）に示
されるように、輝度値の高い最も明るい部分が赤にな
り、輝度値の低い最も暗い部分が青になり、その中間が
緑になる。従って、モニタ２１には、最も暗い部分から
最も明るい部分にかけて、青→緑→赤と順に変化する２
５６色の疑似カラー画像が表示される。

【００３６】（３）第３の疑似カラー化（図４及び図５
参照）この第３の疑似カラー化処理においては、色情報を有し
ていないデジタル画像信号について、画像の全ピクセル
の輝度値を数値化し、図４の画像の輝度の度数分布を示
すヒストグラムを利用して、その画像の最大輝度値Ｍを
求める。また、その最大輝度値Ｍから例えば５％低い輝
度値をＬＵＴの閾値Ｔとして設定する。なお、ここでの
「５％」という数値は、後に詳しく説明するが、照野内
の輝度ムラを５％以下に調整することに対応させたもの
である。

【００３７】そして、パーソナル・コンピュータ１８の
カラー表示機構が有しているＬＵＴにおいて、図５
（ａ）〜（ｃ）のグラフにそれぞれ示されるように、画
像のピクセル毎の輝度値に対してＲプレーン、Ｇプレー
ン、及びＢプレーンをそれぞれ割り当てる。

【００３８】即ち、２５６輝度階調の輝度値がＬＵＴの
閾値Ｔよりも高い領域において、Ｒの濃度が常に極大値
となると共に、Ｇの濃度が常に極小値となり、輝度値が
ＬＵＴの閾値Ｔよりも低い領域において、Ｒの濃度が常
に極小値となると共に、Ｇの濃度が常に極大値となり、
全領域において、Ｂの濃度が常に極小値となるようにそ
れぞれ割り当てる。

【００３９】そして、このようなＲプレーン、Ｇプレー
ン、及びＢプレーンの割り当てにより、図５（ｄ）に示
されるように、最大輝度値Ｍから５％低い輝度値、即ち
ＬＵＴの閾値Ｔよりも輝度値の低い暗い部分が緑になる
一方、そのＬＵＴの閾値Ｔよりも輝度値の高い明るい部
分が赤になる。従って、モニタ２１には、最大輝度値Ｍ
から例えば５％低い輝度値を基準として、これよりも暗
い部分と明るい部分とが緑と赤に区分される２色の疑似
カラー画像が表示される。

【００４０】次に、図１に示すＤＵＶレーザ顕微鏡の画
像処理ボード２０において疑似カラー化され、モニタ２
１上に疑似カラー表示された画像を利用した照明光学系
の調整について、図６を用いて説明する。

【００４１】図６に示されるように、図１に示すＤＵＶ
レーザ顕微鏡の光学系ユニット１４においては、波長２
６６ｎｍのＤＵＶレーザ光を出射するＤＵＶレーザヘッ
ド１１に接続されたＤＵＶ専用の光ファイバ１３の出射
口端面の近傍に、例えばすりガラスからなる拡散板２２
が設置され、更にそのＤＵＶレーザ光の光路上にＮＤフ
ィルタ２３が挿入可能に設置されている。

【００４２】また、ＤＵＶレーザ光の光路上には、複数
個のレンズＬや光量絞りＡＳや照野絞りＦＳやハーフミ
ラー２４が配置されている。更に、対物レンズ２５が配
置され、ハーフミラー２４によって反射されたＤＵＶレ
ーザ光を試料２６の表面（以下、「試料面」という）２
６ａにケーラー照明するようになっている。

【００４３】また、この試料面２６ａにおいて反射され
たＤＵＶ反射光は、対物レンズ２５及びハーフミラー２
４を介して、ＤＵＶ専用のＣＣＤカメラ１７の投影面１
７ａに集光されるようになっている。

【００４４】そして、このような構成の光学系ユニット
１４において照明光学系の調整を行う際、初めに、光フ
ァイバ１３の出射口端面の光量のばらつきを調整する。
これは、光ファイバ１３が細い光ファイバが何本も束ね
られたマルチバンド光ファイバであることから、その出
射口端面に明るさのばらつきが生じ易いという理由によ
るものである。

【００４５】この光ファイバ１３の出射口端面の光量の
ばらつきの調整においては、先ず、ＤＵＶレーザ光の光
路上の対物レンズ２５とＣＣＤカメラ１７との間の所定
の位置にベルトランレンズ２７を挿入して、対物レンズ
２５の瞳面２５ａとＣＣＤカメラ１７の投影面１７ａと
が共役になるようにする。

【００４６】そして、こうすることにより、対物レンズ
２５の瞳面２５ａにおける照明状況を、直接ＣＣＤカメ
ラ１７によって観察することが可能となる。ここで、こ
の対物レンズ２５の瞳面２５ａにおける照明状況は、Ｄ
ＵＶレーザ光を導く光ファイバ１３の出射口端面を光源
とするＤＵＶレーザ光による試料面２６ａへの照明状況
を映し出している。

【００４７】このため、モニタ２１に映し出された対物
レンズ２５の瞳面２５ａの画像を見ながら、光ファイバ
１３を回転させたり、その出射口端面を前後へ移動させ
たりして、光ファイバ１３の出射口端面の光量のばらつ
きが、概ね画像上において見えなくなるように調整す
る。

【００４８】次いで、照明光学系の光軸のズレを調整す
る。この光軸のズレの調整においては、先ず、対物レン
ズ２５とＣＣＤカメラ１７との間に挿入したベルトラン
レンズ２７を取り除き、対物レンズ２５の直下に試料２
６をセットして、その試料面２６ａがＤＵＶレーザ光を
一様に反射させるようにする。そして、この試料面２６
ａの反射像をＣＣＤカメラ１７によって撮像し、その撮
像画像をモニタ２１上に表示する。

【００４９】そして、このとき、上述した画像処理ボー
ド２０における疑似カラー化処理を行い、例えば図２
（ｄ）、図３（ｄ）、又は図５（ｄ）に示される色彩
（ここでは、黒白も含む）によって疑似カラー化された
画像をモニタ２１上に表示する。そして、このモニタ２
１に疑似カラー表示された画像を観察し、輝度ムラや軸
ズレがないかどうかを確認する。

【００５０】なお、疑似カラー化される前のグレー・ス
ケールの２５６輝度階調の画像において、飽和してしま
った部分がある場合には、適宜ＤＵＶレーザ光の光路上
にＮＤフィルタ２３を挿入して、予め減光しておく。

【００５１】このように疑似カラー表示された画像を観
察する場合には、グレー・スケール表示された画像を観
察する場合と比較すると、微小なムラの判別が格段に容
易になり、画像のムラと光軸ズレを容易に確認すること
が可能になる。

【００５２】例えば光軸ズレが生じている場合には、輝
度の高い点が画像中心から外れて表示される。従って、
先ず、画像上の最も輝度が高い点が明確になるようにＬ
ＵＴを変更する。そして、光軸ズレが確認された場合
は、光ファイバ１３の角度を微調整したり、光路上の複
数個のレンズＬや光量絞りＡＳや照野絞りＦＳの位置を
微調整したりして、高輝度点が画像中心にくるように調
整する。

【００５３】また、特に、モニタ２１上に表示される画
像においてその最大輝度と最小輝度との差を５％以内に
しようとする場合には、図５（ｄ）に示されるように、
最大輝度値Ｍから５％低い輝度値をＬＵＴの閾値Ｔとし
て、緑と赤に２色化された疑似カラー画像を表示する。
即ち、最大輝度値Ｍから５％低いＬＵＴの閾値Ｔよりも
更に輝度値が低い部分は高精度の画像計測に影響を及ぼ
す輝度ムラとなるが、この部分を全て緑の領域として表
示する。従って、この緑の領域がモニタ２１上に表示さ
れた画像上から見えなくなるように、再度光ファイバ１
３の位置と角度を移動させて、調整する。

【００５４】上記のいずれの調整においても、チェック
ポイントを強調した疑似カラー表示の画像を観察しなが
ら調整することが可能なるために、簡便かつ高精度の調
整が可能になる。

【００５５】以上のように、本実施形態によれば、パー
ソナル・コンピュータ１８の画像処理ボード２０におい
て、ＣＣＤカメラ１７からのアナログ画像信号をＡ／Ｄ
コンバータによってデジタル信号に変換し、このデジタ
ル画像信号に対して疑似カラー化する処理を行い、例え
ば図２（ｄ）、図３（ｄ）、又は図５（ｄ）に示される
色彩（ここでは、黒白も含む）によって疑似カラー化さ
れた画像をモニタ２１上に表示し、このモニタ２１に疑
似カラー表示された画像を観察することにより、照野内
の輝度ムラを視覚的に認識して容易かつ精確に判別する
ことが可能になるため、この照野内の輝度ムラについて
の判別に基づいて、光軸のズレの調整等の照明光学系の
調整を簡便かつ高精度に行うことができる。従って、照
野内の輝度ムラを十分に取り除いた状態において、試料
についての高精度の画像観察や画像測長等を行うことが
できる。

【００５６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
るＤＵＶレーザ顕微鏡の照明光学系の調整方法によれ
ば、以下のような効果を奏することができる。即ち、請
求項１に係るＤＵＶレーザ顕微鏡の照明光学系の調整方
法によれば、撮像装置によって撮像された画像の輝度階
調に対応して所定の色を割り付けて疑似カラー化し、こ
の疑似カラー化された画像をモニタ上に表示し、このモ
ニタ上に疑似カラー表示された画像を観察することによ
り、照野内の輝度ムラを視覚的に認識して容易かつ精確
に判別することが可能になるために、この照野内の輝度
ムラについての容易かつ精確な判別に基づいて、照明光
学系の調整を簡便かつ高精度に行うことができる。従っ
て、照野内の輝度ムラが十分に取り除かれた状態におい
て、試料についての高精度の画像観察や画像測長等を実
現することができる。

【００５７】また、請求項２に係るＤＵＶレーザ顕微鏡
の照明光学系の調整方法によれば、上記請求項１に係る
レーザ顕微鏡の照明光学系の調整方法において、レーザ
光としてＤＵＶレーザ光が用いられることにより、この
ＤＵＶレーザ光を用いて試料をケーラー照明し、撮像装
置によって撮像することが可能になるため、通常の可視
光光学顕微鏡の２倍以上の高分解能を実現して、極めて
微細な試料、例えば最先端の半導体製造プロセスにおけ
る微細加工された半導体デバイスの微細パターンについ
ての高精度の観察やその各種の測長その他の解析に利用
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係るＤＵＶレーザ顕微
鏡を示す全体構成図である。

【図２】図１に示すＤＵＶレーザ顕微鏡の画像処理ボー
ドに取り込まれた画像を疑似カラー表示する第１の方法
を説明するための説明図であって、（ａ）〜（ｃ）はそ
れぞれ画像のピクセル毎の輝度値に対するＲプレーン、
Ｇプレーン、及びＢプレーンの割り当てを示すグラフで
あり、（ｄ）はＲプレーン、Ｇプレーン、及びＢプレー
ンの割り当てにより疑似カラー化される際の色彩を輝度
値に対応させて示した模式図である。

【図３】図１に示すＤＵＶレーザ顕微鏡の画像処理ボー
ドに取り込まれた画像を疑似カラー表示する第２の方法
を説明するための説明図であって、（ａ）〜（ｃ）はそ
れぞれ画像のピクセル毎の輝度値に対するＲプレーン、
Ｇプレーン、及びＢプレーンの割り当てを示すグラフで
あり、（ｄ）はＲプレーン、Ｇプレーン、及びＢプレー
ンの割り当てにより疑似カラー化される際の色彩を輝度
値に対応させて示した模式図である。

【図４】図１に示すＤＵＶレーザ顕微鏡の画像処理ボー
ドに取り込まれた画像を疑似カラー表示する第３の方法
を説明するための説明図であって、画像の輝度の度数分
布を示すヒストグラムである。

【図５】図１に示すＤＵＶレーザ顕微鏡の画像処理ボー
ドに取り込まれた画像を疑似カラー表示する第３の方法
を説明するための説明図であって、（ａ）〜（ｃ）はそ
れぞれ画像のピクセル毎の輝度値に対するＲプレーン、
Ｇプレーン、及びＢプレーンの割り当てを示すグラフで
あり、（ｄ）はＲプレーン、Ｇプレーン、及びＢプレー
ンの割り当てにより疑似カラー化される際の色彩を輝度
値に対応させて示した模式図である。

【図６】疑似カラー表示された画像を利用して照明光学
系の調整を行う方法を説明するための説明図である。

【符号の説明】

１１……ＤＵＶレーザヘッド１２……レーザ電源部１３……光ファイバ１４……光学系ユニット１４ａ……照明光学系１４ｂ……観察用光学系１５……顕微鏡本体１６……ステージ１７……ＣＣＤカメラ１７ａ……ＣＣＤカメラの投影面１８……パーソナル・コンピュータ１９……画像入力部２０……画像処理ボード２１……モニタ２２……拡散板２３……ＮＤフィルタ２４……ハーフミラー２５……対物レンズ２５ａ……対物レンズの瞳面２６……試料２６ａ……試料面２７……ベルトランレンズＬ……レンズＡＳ……光量絞りＦＳ……照野絞り

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光を用いて試料をケーラー照明
し、前記試料を撮像装置によって撮像し、前記撮像装置
によって撮像された画像をモニタ上に表示するレーザ顕
微鏡の照明光学系の調整方法であって、前記撮像装置によって撮像された画像の輝度階調に対応
して所定の色を割り付けて、疑似カラー化し、前記疑似カラー化された画像を前記モニタ上に表示し、前記モニタ上に疑似カラー表示された画像を観察して、
照野内の輝度ムラを判別し、前記照野内の輝度ムラの判別に基づいて、照明光学系の
調整を行うことを特徴とするレーザ顕微鏡の照明光学系
の調整方法。
【請求項２】請求項１記載のレーザ顕微鏡の照明光学
系の調整方法において、前記レーザ光として、深紫外線レーザ光が用いられるこ
とを特徴とするレーザ顕微鏡の照明光学系の調整方法。