JP2002286423A - 試料の高さ測定方法及び共焦点顕微鏡及び共焦点顕微鏡の高さ測定プログラムを記録した記録媒体およびそのプログラム - Google Patents
試料の高さ測定方法及び共焦点顕微鏡及び共焦点顕微鏡の高さ測定プログラムを記録した記録媒体およびそのプログラムInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 共焦点走査型顕微鏡のＺステージの１回当り
の移動量を小さくすることなくＺステージの移動回数を
少なくし、試料の反射率の影響を受けない試料の高さ測
定方法及び共焦点顕微鏡及び共焦点顕微鏡の高さ測定プ
ログラムを記録した記録媒体およびそのプログラムを提
供する。 【解決手段】 共焦点走査型顕微鏡を用いた試料の高さ
測定方法において、対物レンズ８の集光位置と試料１の
相対位置を変えて２枚の共焦点画像を撮像し、対応する
各画素毎に光検出器１２の出力の差／和を計算し、この
計算値に所定の係数を乗ずることによって、試料各点の
高さ情報を得る。
の移動量を小さくすることなくＺステージの移動回数を
少なくし、試料の反射率の影響を受けない試料の高さ測
定方法及び共焦点顕微鏡及び共焦点顕微鏡の高さ測定プ
ログラムを記録した記録媒体およびそのプログラムを提
供する。 【解決手段】 共焦点走査型顕微鏡を用いた試料の高さ
測定方法において、対物レンズ８の集光位置と試料１の
相対位置を変えて２枚の共焦点画像を撮像し、対応する
各画素毎に光検出器１２の出力の差／和を計算し、この
計算値に所定の係数を乗ずることによって、試料各点の
高さ情報を得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学顕微鏡の光学
系を介して試料を光で走査することにより、試料の表面
情報を測定する試料の高さ測定方法及び共焦点顕微鏡及
び共焦点顕微鏡の高さ測定プログラムを記録した記録媒
体およびそのプログラムに関する。
系を介して試料を光で走査することにより、試料の表面
情報を測定する試料の高さ測定方法及び共焦点顕微鏡及
び共焦点顕微鏡の高さ測定プログラムを記録した記録媒
体およびそのプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】共焦点走査型光学顕微鏡は、試料を点状
照明し試料からの光（透過光、反射光、蛍光）をピンホ
ール上に集光させた後、このピンホールを通過する光の
強度を光検出器で検出することによって、試料の３次元
情報を取得することができる。
照明し試料からの光（透過光、反射光、蛍光）をピンホ
ール上に集光させた後、このピンホールを通過する光の
強度を光検出器で検出することによって、試料の３次元
情報を取得することができる。
【０００３】図８に従来の共焦点走査型光学顕微鏡の概
略的な構成を示す。同図において、光源３から出射した
光がビームスプリッター４を透過した後、ミラー５で反
射されて２次元走査機構６に入射する。２次元走査機構
６は、第１の光スキャナ６ａと第２の光スキャナ６ｂか
らなり、光源３からの光束を２次元に走査し、リレーレ
ンズ系７を介して対物レンズ８へと導かれる。対物レン
ズ８に入射した光束は、集束光となって試料９面上を２
次元に走査する。試料９の表面で反射した光は、再び対
物レンズ８、リレーレンズ系７、２次元走査機構６を介
してビームスプリッター４に入射した後、ビームスプリ
ッター４によって反射され、結像レンズ１０によって微
小開口部材であるピンホール１１上に集光する。この
時、ピンホール１１により試料９の集光点以外からの反
射光はカットされ、集光点からの反射光のみピンホール
１１を通過して光検出器１２によって検出される。試料
９は試料台１３上に載置されており、Ｚステージ１４に
よって光軸方向に移動可能となっている。２次元走査機
構６、Ｚステージ１４および光検出器１２は、コンピュ
ータ１５によって制御される。コンピュータ１５は、図
９に示すようにＣＰＵ１６からＣＰＵバス１７、Ｉ／Ｆ
(インターフェース)１８を介してスキャナ駆動部１９に
駆動命令を出し、スキャナ６を駆動する。
略的な構成を示す。同図において、光源３から出射した
光がビームスプリッター４を透過した後、ミラー５で反
射されて２次元走査機構６に入射する。２次元走査機構
６は、第１の光スキャナ６ａと第２の光スキャナ６ｂか
らなり、光源３からの光束を２次元に走査し、リレーレ
ンズ系７を介して対物レンズ８へと導かれる。対物レン
ズ８に入射した光束は、集束光となって試料９面上を２
次元に走査する。試料９の表面で反射した光は、再び対
物レンズ８、リレーレンズ系７、２次元走査機構６を介
してビームスプリッター４に入射した後、ビームスプリ
ッター４によって反射され、結像レンズ１０によって微
小開口部材であるピンホール１１上に集光する。この
時、ピンホール１１により試料９の集光点以外からの反
射光はカットされ、集光点からの反射光のみピンホール
１１を通過して光検出器１２によって検出される。試料
９は試料台１３上に載置されており、Ｚステージ１４に
よって光軸方向に移動可能となっている。２次元走査機
構６、Ｚステージ１４および光検出器１２は、コンピュ
ータ１５によって制御される。コンピュータ１５は、図
９に示すようにＣＰＵ１６からＣＰＵバス１７、Ｉ／Ｆ
(インターフェース)１８を介してスキャナ駆動部１９に
駆動命令を出し、スキャナ６を駆動する。
【０００４】また、Ｉ／Ｆ(インターフェース)２０を介
してＺ駆動部２１に駆動命令を出し、Ｚステージ１４を
駆動する。さらに、光検出器１１のアナログ出力をＡ／
Ｄ(アナログ／デジタル)変換器２２にてデジタルデータ
に変換し、制御処理に用いている。
してＺ駆動部２１に駆動命令を出し、Ｚステージ１４を
駆動する。さらに、光検出器１１のアナログ出力をＡ／
Ｄ(アナログ／デジタル)変換器２２にてデジタルデータ
に変換し、制御処理に用いている。
【０００５】共焦点走査型光学顕微鏡を制御するコンピ
ュータプログラムは、記録媒体２３に記録されておりメ
インメモリ２４にコピーされ、ＣＰＵ２５にて実行処理
されている。コンピュータプログラムは、コンピュータ
１５に接続されている不図示のネットワークなどの通信
回路を介して遠隔地にあるサーバコンピュータからダウ
ンロードし実行処理することも可能である。
ュータプログラムは、記録媒体２３に記録されておりメ
インメモリ２４にコピーされ、ＣＰＵ２５にて実行処理
されている。コンピュータプログラムは、コンピュータ
１５に接続されている不図示のネットワークなどの通信
回路を介して遠隔地にあるサーバコンピュータからダウ
ンロードし実行処理することも可能である。
【０００６】ここで、対物レンズ８による集光位置は、
ピンホール１１と光学的に共役な位置にあり、試料９が
対物レンズ８による集光位置にある場合は、試料９から
の反射光がピンホール１１上で集光し、ピンホール１１
を通過するが、試料８が対物レンズ８による集光位置か
らずれた位置にある場合は、試料９からの反射光はピン
ホール１１上には集光しておらず、ピンホール１１を通
過しない。このときの対物レンズ８と試料９の相対位置
（Ｚ）を横軸にとり、光検出器１２の出力（Ｉ）を縦軸
にとってその関係を図１１に示す。以下、この関系をＩ
−Ｚカーブと称する。図１１に示すように、試料９が対
物レンズ８の集光位置Ｚｏにある場合、光検出器１２の
出力は最大となり、この位置から対物レンズ８と試料９
との相対位置が離れるに従い、光検出器１２の出力は急
激に低下する。この特性により、２次元走査機構６によ
って対物レンズ８の集光点を２次元走査し、光検出器１
２の出力を２次元走査機構６に同期して画像化すれば、
試料９のある特定の高さのみが画像化され、試料９を光
学的にスライスした画像（共焦点画像）が得られる。さ
らに、Ｚステージ１４で試料９を光軸方向に離散的に移
動させ、各位置(各高さ)で２次元走査機構６を走査して
共焦点画像を取得し、試料各点で光検出器１２の出力が
最大になるＺステージ１４の位置を検出することによ
り、試料９の高さ情報が得られる。
ピンホール１１と光学的に共役な位置にあり、試料９が
対物レンズ８による集光位置にある場合は、試料９から
の反射光がピンホール１１上で集光し、ピンホール１１
を通過するが、試料８が対物レンズ８による集光位置か
らずれた位置にある場合は、試料９からの反射光はピン
ホール１１上には集光しておらず、ピンホール１１を通
過しない。このときの対物レンズ８と試料９の相対位置
（Ｚ）を横軸にとり、光検出器１２の出力（Ｉ）を縦軸
にとってその関係を図１１に示す。以下、この関系をＩ
−Ｚカーブと称する。図１１に示すように、試料９が対
物レンズ８の集光位置Ｚｏにある場合、光検出器１２の
出力は最大となり、この位置から対物レンズ８と試料９
との相対位置が離れるに従い、光検出器１２の出力は急
激に低下する。この特性により、２次元走査機構６によ
って対物レンズ８の集光点を２次元走査し、光検出器１
２の出力を２次元走査機構６に同期して画像化すれば、
試料９のある特定の高さのみが画像化され、試料９を光
学的にスライスした画像（共焦点画像）が得られる。さ
らに、Ｚステージ１４で試料９を光軸方向に離散的に移
動させ、各位置(各高さ)で２次元走査機構６を走査して
共焦点画像を取得し、試料各点で光検出器１２の出力が
最大になるＺステージ１４の位置を検出することによ
り、試料９の高さ情報が得られる。
【０００７】このような構成によって試料の高さを計測
する際、測定精度を高めようとすると、Ｚステージの１
回当りの移動量を小さくすることが必要になり、計測に
時間が掛かる。
する際、測定精度を高めようとすると、Ｚステージの１
回当りの移動量を小さくすることが必要になり、計測に
時間が掛かる。
【０００８】そこで、本願発明者は、Ｚステージの１回
当りの移動量を小さくすることなく、試料の高さ計測の
精度を高める高さ測定方法を特開平９−６８４１３号公
報に開示した。この方法では、光検出器の出力が、最大
になるＺステージの位置(高さ)およびその前後の位置の
計３点での光検出器の出力に基づいて、Ｉ−Ｚカーブを
２次曲線で近似することによって、光検出器の出力が最
大となるＺステージの位置(高さ)を、Ｚステージの移動
量以下の精度で求めて高さ情報を得ている。
当りの移動量を小さくすることなく、試料の高さ計測の
精度を高める高さ測定方法を特開平９−６８４１３号公
報に開示した。この方法では、光検出器の出力が、最大
になるＺステージの位置(高さ)およびその前後の位置の
計３点での光検出器の出力に基づいて、Ｉ−Ｚカーブを
２次曲線で近似することによって、光検出器の出力が最
大となるＺステージの位置(高さ)を、Ｚステージの移動
量以下の精度で求めて高さ情報を得ている。
【０００９】また、特開平１０−２８１７４３号公報に
は、Ｉ−Ｚカーブのピーク部分を示すｎ個のモデルデー
タを予め記憶しておき、該モデルデータとｎ個の光検出
器の出力データを用いてピーク度数を算定し高さ情報を
得ることが記載されている。
は、Ｉ−Ｚカーブのピーク部分を示すｎ個のモデルデー
タを予め記憶しておき、該モデルデータとｎ個の光検出
器の出力データを用いてピーク度数を算定し高さ情報を
得ることが記載されている。
【００１０】さらに、特開平１１−２６４９３３号公報
の記載によれば、Ｉ−Ｚカーブを予め記憶しておき、試
料の反射率が１００％の場合には、Ｚステージを移動さ
せずに、取込んだ光検出器の出力が、Ｉ−Ｚカーブでど
のＺステージの位置に対応するかを判断し、高さ情報を
得ている。試料の反射率が未知の場合には、Ｚステージ
を移動して、２つのＺステージ位置で共焦点画像を取得
し、それぞれの位置における光検出器の出力が、Ｉ−Ｚ
カーブでＺステージのどの位置に対応するかを判断し、
得られた試料の高さを平均することで高さ情報を得てい
る。
の記載によれば、Ｉ−Ｚカーブを予め記憶しておき、試
料の反射率が１００％の場合には、Ｚステージを移動さ
せずに、取込んだ光検出器の出力が、Ｉ−Ｚカーブでど
のＺステージの位置に対応するかを判断し、高さ情報を
得ている。試料の反射率が未知の場合には、Ｚステージ
を移動して、２つのＺステージ位置で共焦点画像を取得
し、それぞれの位置における光検出器の出力が、Ｉ−Ｚ
カーブでＺステージのどの位置に対応するかを判断し、
得られた試料の高さを平均することで高さ情報を得てい
る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術におい
ては、以下のような問題点がある。
ては、以下のような問題点がある。
【００１２】特開平９−６８４１３号公報に記載のよう
に、Ｉ−Ｚカーブを２次曲線やその他の曲線で近似し
て、光検出器の出力が最大となるＺステージの位置を求
めるには、Ｚステージを少なくとも３箇所以上に位置決
めする必要がある。また、Ｉ−Ｚカーブを２次曲線やそ
の他の曲線で近似できる領域を、仮にＩ−Ｚカーブで光
検出器の出力が最高出力の５０％以上とすると、Ｚステ
ージの１回の移動量は、Ｉ−Ｚカーブの半値全幅の３分
の１以下でなければならない。
に、Ｉ−Ｚカーブを２次曲線やその他の曲線で近似し
て、光検出器の出力が最大となるＺステージの位置を求
めるには、Ｚステージを少なくとも３箇所以上に位置決
めする必要がある。また、Ｉ−Ｚカーブを２次曲線やそ
の他の曲線で近似できる領域を、仮にＩ−Ｚカーブで光
検出器の出力が最高出力の５０％以上とすると、Ｚステ
ージの１回の移動量は、Ｉ−Ｚカーブの半値全幅の３分
の１以下でなければならない。
【００１３】また、特開平１０−２８１７４３号公報の
記載によれば、ｎ個の光検出器が必要になり、コストが
高くなる。
記載によれば、ｎ個の光検出器が必要になり、コストが
高くなる。
【００１４】さらに、特開平１１−２６４９３３号公報
の記載によれば、試料の反射率が１００％の場合には、
Ｚステージを移動させずに取込んだ光検出器の出力が、
Ｉ−ＺカーブでどのＺステージのどの位置(高さ)に対応
するかを判断しているが、図１１から明らかなように、
光検出器の出力に対するＺステージの位置(高さ)は２つ
以上あり、試料の高さを一義的に決定することができな
い。
の記載によれば、試料の反射率が１００％の場合には、
Ｚステージを移動させずに取込んだ光検出器の出力が、
Ｉ−ＺカーブでどのＺステージのどの位置(高さ)に対応
するかを判断しているが、図１１から明らかなように、
光検出器の出力に対するＺステージの位置(高さ)は２つ
以上あり、試料の高さを一義的に決定することができな
い。
【００１５】また、試料の反射率が未知な場合、２つの
Ｚステージ位置で共焦点画像を取得し、それぞれの位置
での光検出器の出力が，Ｉ−ＺカーブでＺステージのど
の位置に対応するかを判断する場合でも、光検出器の出
力が試料の反射率に比例するので、上記の判断をする際
の誤差は、光検出器の出力に依存する。したがって、２
つのＺステージの位置での誤差量は、一般に一致しない
ので、各々のＺステージでの高さを平均しても、試料の
反射率の影響を取り除くことはできない。
Ｚステージ位置で共焦点画像を取得し、それぞれの位置
での光検出器の出力が，Ｉ−ＺカーブでＺステージのど
の位置に対応するかを判断する場合でも、光検出器の出
力が試料の反射率に比例するので、上記の判断をする際
の誤差は、光検出器の出力に依存する。したがって、２
つのＺステージの位置での誤差量は、一般に一致しない
ので、各々のＺステージでの高さを平均しても、試料の
反射率の影響を取り除くことはできない。
【００１６】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたもので、Ｚステージの１回当りの移動量を小さくす
ることなく、Ｚステージの移動回数を少なくし、試料の
反射率の影響を受けない試料の高さ測定方法及び共焦点
顕微鏡及び共焦点顕微鏡の高さ測定プログラムを記録し
た記録媒体およびそのプログラムを提供することを目的
とする。
れたもので、Ｚステージの１回当りの移動量を小さくす
ることなく、Ｚステージの移動回数を少なくし、試料の
反射率の影響を受けない試料の高さ測定方法及び共焦点
顕微鏡及び共焦点顕微鏡の高さ測定プログラムを記録し
た記録媒体およびそのプログラムを提供することを目的
とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、光源
からの光を試料に対して集束させる対物レンズと、集束
光を試料表面に沿って相対的に走査させる走査機構と、
集束光の光軸方向に沿って、対物レンズの集光位置と試
料の位置を光軸方向に相対的に移動させる移動機構と、
対物レンズの集光位置と共役な位置に配置された微小開
口部材と、微小開口部材を通過する光の強度を検出する
光検出器とを備えた共焦点走査型顕微鏡を用いた試料の
高さ測定方法において、対物レンズの集光位置と試料の
相対位置を変えて２枚の共焦点画像を撮像し、対応する
各画素毎に光検出器の出力の差／和を計算し、この計算
値に所定の多項式に代入することによって、試料各点の
高さ情報を得ることを特徴としている。
からの光を試料に対して集束させる対物レンズと、集束
光を試料表面に沿って相対的に走査させる走査機構と、
集束光の光軸方向に沿って、対物レンズの集光位置と試
料の位置を光軸方向に相対的に移動させる移動機構と、
対物レンズの集光位置と共役な位置に配置された微小開
口部材と、微小開口部材を通過する光の強度を検出する
光検出器とを備えた共焦点走査型顕微鏡を用いた試料の
高さ測定方法において、対物レンズの集光位置と試料の
相対位置を変えて２枚の共焦点画像を撮像し、対応する
各画素毎に光検出器の出力の差／和を計算し、この計算
値に所定の多項式に代入することによって、試料各点の
高さ情報を得ることを特徴としている。
【００１８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記高さ情報を得る多項式は、１次式であ
ることを特徴としている。
明において、前記高さ情報を得る多項式は、１次式であ
ることを特徴としている。
【００１９】請求項３記載の発明は、請求項２記載の発
明において、前記１次式に代入される計算式を得るた
め、２枚の共焦点画像における対物レンズの集光位置と
試料の相対位置の差は、上記相対位置−光検出器出力信
号強度曲線の半値全幅の０．３倍ないし２倍であること
を特徴としている。
明において、前記１次式に代入される計算式を得るた
め、２枚の共焦点画像における対物レンズの集光位置と
試料の相対位置の差は、上記相対位置−光検出器出力信
号強度曲線の半値全幅の０．３倍ないし２倍であること
を特徴としている。
【００２０】請求項４記載の発明は、光源からの光を試
料に対して集束させる対物レンズと、集束光を試料表面
に沿って相対的に走査させる走査機構と、集束光の光軸
方向に沿って、対物レンズの集光位置と試料の位置を光
軸方向に相対的に移動させる移動機構と、対物レンズの
集光位置と共役な位置に配置された微小開口部材と、微
小開口部材を通過する光の強度を検出する光検出器とを
備えた共焦点走査型顕微鏡を用いた試料の高さ測定方法
において、対物レンズの集光位置と試料の相対位置を一
定の移動量で順次変えて複数枚の共焦点画像を撮像し、
２枚の対物レンズの集光位置と試料の相対位置の差から
なるずらし量が上記移動量の整数倍である２枚の共焦点
画像間で対応する各画素毎に光検出器の出力の差／和を
計算し、この計算値を所定の多項式に代入し、その結果
に２枚の共焦点画像での対物レンズの集光位置と試料の
相対位置の平均値を加算することによって、試料各点の
高さ情報を得ることを特徴としている。
料に対して集束させる対物レンズと、集束光を試料表面
に沿って相対的に走査させる走査機構と、集束光の光軸
方向に沿って、対物レンズの集光位置と試料の位置を光
軸方向に相対的に移動させる移動機構と、対物レンズの
集光位置と共役な位置に配置された微小開口部材と、微
小開口部材を通過する光の強度を検出する光検出器とを
備えた共焦点走査型顕微鏡を用いた試料の高さ測定方法
において、対物レンズの集光位置と試料の相対位置を一
定の移動量で順次変えて複数枚の共焦点画像を撮像し、
２枚の対物レンズの集光位置と試料の相対位置の差から
なるずらし量が上記移動量の整数倍である２枚の共焦点
画像間で対応する各画素毎に光検出器の出力の差／和を
計算し、この計算値を所定の多項式に代入し、その結果
に２枚の共焦点画像での対物レンズの集光位置と試料の
相対位置の平均値を加算することによって、試料各点の
高さ情報を得ることを特徴としている。
【００２１】請求項５記載の発明は、請求項４記載の発
明において、前記２枚の共焦点画像から得たずらし量が
前記移動量であるあることを特徴としている。
明において、前記２枚の共焦点画像から得たずらし量が
前記移動量であるあることを特徴としている。
【００２２】請求項６記載の発明は、請求項５記載の発
明において、前記移動量が上記相対位置−光検出器出力
信号強度曲線の半値全幅の０．３倍ないし０．８倍であ
ることを特徴としている。
明において、前記移動量が上記相対位置−光検出器出力
信号強度曲線の半値全幅の０．３倍ないし０．８倍であ
ることを特徴としている。
【００２３】請求項７記載の発明は、光源からの光を試
料に対して集束させる対物レンズと、前記集束光を試料
表面に沿って相対的に走査させる走査機構と、前記集束
光の光軸方向に沿って、前記対物レンズの集光位置と前
記試料の位置を光軸方向に相対的に移動させる移動機構
と、前記対物レンズの集光位置と共役な位置に配置され
た微小開口部材と、前記微小開口部材を通過する光の強
度を検出する光検出器とを備えた共焦点走査型顕微鏡に
おいて、前記対物レンズの集光位置と前記試料の相対位
置とを変えて２枚の共焦点画像を撮像し、対応する各画
素毎に前記光検出器の出力差を前記光検出器の出力の和
で除算し、適当な多項式に代入することによって、試料
各点の高さ情報を得る高さ測定機能を備えたことを特徴
としている。
料に対して集束させる対物レンズと、前記集束光を試料
表面に沿って相対的に走査させる走査機構と、前記集束
光の光軸方向に沿って、前記対物レンズの集光位置と前
記試料の位置を光軸方向に相対的に移動させる移動機構
と、前記対物レンズの集光位置と共役な位置に配置され
た微小開口部材と、前記微小開口部材を通過する光の強
度を検出する光検出器とを備えた共焦点走査型顕微鏡に
おいて、前記対物レンズの集光位置と前記試料の相対位
置とを変えて２枚の共焦点画像を撮像し、対応する各画
素毎に前記光検出器の出力差を前記光検出器の出力の和
で除算し、適当な多項式に代入することによって、試料
各点の高さ情報を得る高さ測定機能を備えたことを特徴
としている。
【００２４】請求項８記載の発明は、コンピュータによ
って共焦点顕微鏡の高さ測定を制御するための制御プロ
グラムを記録した記録媒体であって、対物レンズの集光
位置と試料の相対位置とを変えて撮像した２枚の共焦点
画像から、対応する各画素毎の差を各画素毎の和で除算
し、適当な多項式に代入することによって、試料各点の
高さ情報を得ることを特徴としている。
って共焦点顕微鏡の高さ測定を制御するための制御プロ
グラムを記録した記録媒体であって、対物レンズの集光
位置と試料の相対位置とを変えて撮像した２枚の共焦点
画像から、対応する各画素毎の差を各画素毎の和で除算
し、適当な多項式に代入することによって、試料各点の
高さ情報を得ることを特徴としている。
【００２５】請求項９記載の発明は、コンピュータで実
行させることによって共焦点顕微鏡の高さ測定を制御す
るプログラムであって、対物レンズの集光位置と試料の
相対位置とを変えて撮像した２枚の共焦点画像から、対
応する各画素毎の差を各画素毎の和で除算し、適当な多
項式に代入することによって、試料各点の高さ情報を得
ることをコンピュータに行わせるようにしている。
行させることによって共焦点顕微鏡の高さ測定を制御す
るプログラムであって、対物レンズの集光位置と試料の
相対位置とを変えて撮像した２枚の共焦点画像から、対
応する各画素毎の差を各画素毎の和で除算し、適当な多
項式に代入することによって、試料各点の高さ情報を得
ることをコンピュータに行わせるようにしている。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の第
１の実施の形態を説明する。
１の実施の形態を説明する。
【００２７】なお、本実施の形態に使用する共焦点走査
型顕微鏡は、従来技術として説明した図８の構成と同一
であるので、同一の符号を付して説明は省略する。ま
た、以下の実施の形態に示す計算手順は、コンピュータ
プログラムとして図１０に示す記録媒体２３の高さ測定
プログラム２３ａとして記録されているものとする。
型顕微鏡は、従来技術として説明した図８の構成と同一
であるので、同一の符号を付して説明は省略する。ま
た、以下の実施の形態に示す計算手順は、コンピュータ
プログラムとして図１０に示す記録媒体２３の高さ測定
プログラム２３ａとして記録されているものとする。
【００２８】図１に示すように、試料１の表面１ｓを挟
むように設定したＺステージ１４の移動間隔（Ｚｂ−Ｚ
ａ）を、Ｉ−Ｚカーブの半値全幅のほぼ０．３倍になる
ように設定して２つの共焦点画像を得る。このときの試
料１の高さと光検出器１２の出力関系は、図２（Ａ）に
示すように、それぞれＺａ、Ｚｂを中心位置とするＩ−
Ｚカーブになる。
むように設定したＺステージ１４の移動間隔（Ｚｂ−Ｚ
ａ）を、Ｉ−Ｚカーブの半値全幅のほぼ０．３倍になる
ように設定して２つの共焦点画像を得る。このときの試
料１の高さと光検出器１２の出力関系は、図２（Ａ）に
示すように、それぞれＺａ、Ｚｂを中心位置とするＩ−
Ｚカーブになる。
【００２９】ここで、Ｚステージ１４をＺａ、Ｚｂに位
置決めしたときの光検出器１２の出力を、Ｉａ、Ｉｂと
して、差／和信号、すなわち（Ｉａ−Ｉｂ）／（Ｉａ＋
Ｉｂ）を計算すると、試料の各高さにおいて、図２
（Ｂ）に示す関係が得られる。図２（Ｂ）に示すよう
に、光検出器１２の出力の差／和信号は、Ｚａ、Ｚｂの
中点で０となり、その近傍で試料高さにほぼ比例する。
そこで、この差／和信号に、Ｚａ、Ｚｂの間隔で決まる
所定値を乗ずることにより、試料１の高さを得ることが
できる。したがって、差／和信号の直線部分が広いほ
ど、試料の高さの測定範囲が広くなる。そこで、高さの
測定範囲が最も広くなるように、ＺａとＺｂの間隔をＩ
−Ｚカーブの半値全幅のほぼ０．３倍に設定してある。
このときの高さの計測範囲は、Ｉ−Ｚカーブの半値全幅
のほぼ１．４倍となる。
置決めしたときの光検出器１２の出力を、Ｉａ、Ｉｂと
して、差／和信号、すなわち（Ｉａ−Ｉｂ）／（Ｉａ＋
Ｉｂ）を計算すると、試料の各高さにおいて、図２
（Ｂ）に示す関係が得られる。図２（Ｂ）に示すよう
に、光検出器１２の出力の差／和信号は、Ｚａ、Ｚｂの
中点で０となり、その近傍で試料高さにほぼ比例する。
そこで、この差／和信号に、Ｚａ、Ｚｂの間隔で決まる
所定値を乗ずることにより、試料１の高さを得ることが
できる。したがって、差／和信号の直線部分が広いほ
ど、試料の高さの測定範囲が広くなる。そこで、高さの
測定範囲が最も広くなるように、ＺａとＺｂの間隔をＩ
−Ｚカーブの半値全幅のほぼ０．３倍に設定してある。
このときの高さの計測範囲は、Ｉ−Ｚカーブの半値全幅
のほぼ１．４倍となる。
【００３０】第１の実施の形態の変形例について説明す
る。
る。
【００３１】Ｚステージ１４のＺａ、Ｚｂの間隔をＩ−
Ｚカーブの半値全幅のほぼ２倍に設定する。このときの
試料１の高さと光検出器１２の出力の間係を、図３
（Ａ）に示し、光検出器１２の出力の差／和信号を図３
（Ｂ）に示す。光検出器１２の出力の差／和信号の直線
部分の傾きが大きいほど、試料高さに対する差／和信号
の変化が大きくなるので、試料の高さ検出感度が高くな
り、高精度な測定を行うことができる。
Ｚカーブの半値全幅のほぼ２倍に設定する。このときの
試料１の高さと光検出器１２の出力の間係を、図３
（Ａ）に示し、光検出器１２の出力の差／和信号を図３
（Ｂ）に示す。光検出器１２の出力の差／和信号の直線
部分の傾きが大きいほど、試料高さに対する差／和信号
の変化が大きくなるので、試料の高さ検出感度が高くな
り、高精度な測定を行うことができる。
【００３２】すなわち、Ｚステージ１４のＺａ、Ｚｂの
間隔を、Ｉ−Ｚカーブの半値全幅のほぼ２倍に設定した
ときに、試料の高さ検出感度が最も高くなり、高精度な
測定を行うことができる。
間隔を、Ｉ−Ｚカーブの半値全幅のほぼ２倍に設定した
ときに、試料の高さ検出感度が最も高くなり、高精度な
測定を行うことができる。
【００３３】なお、Ｚステージ１４のＺａ、Ｚｂの間隔
は、上記の値に限定されるものではなく、高さ測定の際
に必要とする高さ範囲と測定精度に応じて、Ｉ−Ｚカー
ブの半値全幅の０．３倍から２倍の間に設定することが
できる。
は、上記の値に限定されるものではなく、高さ測定の際
に必要とする高さ範囲と測定精度に応じて、Ｉ−Ｚカー
ブの半値全幅の０．３倍から２倍の間に設定することが
できる。
【００３４】本実施の形態によれば、Ｚステージの位置
を変えて、高さの異なる２枚の共焦点画像を取込み、演
算することで、試料の表面凹凸が最大で、Ｉ−Ｚカーブ
の半値全幅のほぼ１．４倍程度まで、高精度に測定する
ことができる。
を変えて、高さの異なる２枚の共焦点画像を取込み、演
算することで、試料の表面凹凸が最大で、Ｉ−Ｚカーブ
の半値全幅のほぼ１．４倍程度まで、高精度に測定する
ことができる。
【００３５】なお、本実施の形態では、高さ情報を差／
和の１次式で求めているが、多項式であれば、より広い
範囲での高さを求めることができる。
和の１次式で求めているが、多項式であれば、より広い
範囲での高さを求めることができる。
【００３６】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。
説明する。
【００３７】図４に示すような、比較的大きな凹凸を持
つ試料２の表面２ｓを挟むように、Ｚステージ１４を、
ＺkとＺk+1の間隔がＩ−Ｚカーブの半値全幅のほぼ０．
８倍になるように設定して、Ｚステージ１４をＺ1から
Ｚnまで順次位置決めして共焦点画像を得る。このとき
の試料２の高さと光検出器１２の出力の間係は、図５
（Ａ）に示すように、それぞれＺkとＺk+1を中心とする
Ｉ−Ｚカーブになる。
つ試料２の表面２ｓを挟むように、Ｚステージ１４を、
ＺkとＺk+1の間隔がＩ−Ｚカーブの半値全幅のほぼ０．
８倍になるように設定して、Ｚステージ１４をＺ1から
Ｚnまで順次位置決めして共焦点画像を得る。このとき
の試料２の高さと光検出器１２の出力の間係は、図５
（Ａ）に示すように、それぞれＺkとＺk+1を中心とする
Ｉ−Ｚカーブになる。
【００３８】ここでＺステージ１４をＺkとＺk+1に位置
決めしたときの光検出器１２の出力をＩk、Ｉk+1として
差／和信号（Ｉk+1―Ｉk）／（Ｉk+1＋Ｉk）を計算する
と、試料２の各高さにおいて図５（Ｂ）に示す関係が得
られる。図５（Ｂ）に示すように、光検出器１２の出力
の差／和信号はＺkとＺk+1の中点で０となり、その近傍
で試料２の高さにほぼ比例する。そこで、この差／和信
号にＺkとＺk+1の間隔で決まる所定値を乗じ、ＺkとＺk
+1の平均値を加えると試料の高さを得ることができる。
決めしたときの光検出器１２の出力をＩk、Ｉk+1として
差／和信号（Ｉk+1―Ｉk）／（Ｉk+1＋Ｉk）を計算する
と、試料２の各高さにおいて図５（Ｂ）に示す関係が得
られる。図５（Ｂ）に示すように、光検出器１２の出力
の差／和信号はＺkとＺk+1の中点で０となり、その近傍
で試料２の高さにほぼ比例する。そこで、この差／和信
号にＺkとＺk+1の間隔で決まる所定値を乗じ、ＺkとＺk
+1の平均値を加えると試料の高さを得ることができる。
【００３９】第２の実施の形態によれば、ＺkとＺk+1の
間隔がI−Zカ−ブの半値全幅のほぼ０．８倍になるよう
に設定したことにより、図５（Ｂ）の直線部分、すなわ
ち試料高さの測定範囲は、ＺkとＺk+1の間隔と一致して
いる。このため、Zステージ１４をＺ１、Ｚ2、…、Ｚn
に順次位置決めして共焦点画像を得る際、任意のZｋの
位置に対して、直前のＺk-1の位置での共焦点画像のみ
を一時的にコンピュータ１５に格納しておけば、上記の
方法で試料の高さを測定できるので、コンピュータ１５
の画像メモリが少なくて済む。
間隔がI−Zカ−ブの半値全幅のほぼ０．８倍になるよう
に設定したことにより、図５（Ｂ）の直線部分、すなわ
ち試料高さの測定範囲は、ＺkとＺk+1の間隔と一致して
いる。このため、Zステージ１４をＺ１、Ｚ2、…、Ｚn
に順次位置決めして共焦点画像を得る際、任意のZｋの
位置に対して、直前のＺk-1の位置での共焦点画像のみ
を一時的にコンピュータ１５に格納しておけば、上記の
方法で試料の高さを測定できるので、コンピュータ１５
の画像メモリが少なくて済む。
【００４０】このように高さ測定に際し、直前のＺk-1
の位置での共焦点画像のみを一時的に格納しておくだけ
で、高さ測定を可能にするには、ＺkとＺk+1の間隔はI
−Zカ−ブの半値全幅の０．８倍に限らず、I―Zカ−ブ
の半値全幅の０．３倍（第１の実施の形態を参照）ない
し０．８倍の間であればよい。
の位置での共焦点画像のみを一時的に格納しておくだけ
で、高さ測定を可能にするには、ＺkとＺk+1の間隔はI
−Zカ−ブの半値全幅の０．８倍に限らず、I―Zカ−ブ
の半値全幅の０．３倍（第１の実施の形態を参照）ない
し０．８倍の間であればよい。
【００４１】試料２の高さと光検出器１２の出力の差／
和信号が比例するのは、試料２の高さがＺkとＺk+1の間
にある場合だけであるので、Ｚステージ１２の位置がＺ
1からＺnまで移動する際、試料２の高さがＺkとＺk+1の
間にない場合は、上記の差／和信号を計算しても試料２
の高さを正しく求めることはできない。
和信号が比例するのは、試料２の高さがＺkとＺk+1の間
にある場合だけであるので、Ｚステージ１２の位置がＺ
1からＺnまで移動する際、試料２の高さがＺkとＺk+1の
間にない場合は、上記の差／和信号を計算しても試料２
の高さを正しく求めることはできない。
【００４２】そこで、試料２の高さが、ＺkとＺk+1の間
にない場合の試料の高さの求め方を、図６のフローチャ
ートを参照して説明する。
にない場合の試料の高さの求め方を、図６のフローチャ
ートを参照して説明する。
【００４３】先ず、コンピュータ１５に内蔵されている
Ｚカウンタ（図示しない。以下同じ）のｋ値を初期値１
に設定し、Ｚステージ１４をＺ1の位置に移動し、この
位置で試料２の共焦点画像I（ｘ，ｙ）を取込み、コン
ピュータ１５に内蔵されている画像メモリＭ（ｘ，ｙ）
（図示しない。以下同じ）に格納する（ステップＳ
１）。次に、Ｚカウンタのｋ値を１増やし、試料２の共
焦点画像I（ｘ，ｙ）を取り込む（ステップＳ２）。こ
こで、ステップＳ２において得られた、試料２の各点の
共焦点画像の値Ｉ（ｘ，ｙ）と、ステップＳ１において
得られた試料２の共焦点画像の値、すなわちメモリＭの
値Ｍ（ｘ，ｙ）の和を計算し、定数Ｃ１と大小を比較す
る（ステップＳ３）。定数Ｃ１の値は、図７に示すよう
に、計算範囲に対応する差／和信号に対して、試料２の
高さが一義的に決まるように設定してある。
Ｚカウンタ（図示しない。以下同じ）のｋ値を初期値１
に設定し、Ｚステージ１４をＺ1の位置に移動し、この
位置で試料２の共焦点画像I（ｘ，ｙ）を取込み、コン
ピュータ１５に内蔵されている画像メモリＭ（ｘ，ｙ）
（図示しない。以下同じ）に格納する（ステップＳ
１）。次に、Ｚカウンタのｋ値を１増やし、試料２の共
焦点画像I（ｘ，ｙ）を取り込む（ステップＳ２）。こ
こで、ステップＳ２において得られた、試料２の各点の
共焦点画像の値Ｉ（ｘ，ｙ）と、ステップＳ１において
得られた試料２の共焦点画像の値、すなわちメモリＭの
値Ｍ（ｘ，ｙ）の和を計算し、定数Ｃ１と大小を比較す
る（ステップＳ３）。定数Ｃ１の値は、図７に示すよう
に、計算範囲に対応する差／和信号に対して、試料２の
高さが一義的に決まるように設定してある。
【００４４】ステップＳ３における共焦点画像の値Ｉ
（ｘ，ｙ）とメモリＭの値Ｍ（ｘ，ｙ）の和が、定数Ｃ
１以上の場合は、上記のＩ（ｘ，ｙ）とＭ（ｘ，ｙ）の
差／和信号、Ｚ（ｘ，ｙ）を計算する（ステップＳ
４）。図７に示すように、試料２の高さと光検出器１０
の出力の差／和信号が比例するのは、差／和信号が−Ｃ
２とＣ２の間にある場合であるから、ステップＳ４で計
算した差／和信号の絶対値と定数Ｃ２の大小を比較する
（ステップＳ５）。そして、上記差／和信号の絶対値が
Ｃ２よりも小さい場合、差／和信号にＺkとＺk+1の間隔
で決まるＣ３を乗じ、さらにＺkとＺk+1の平均値を加算
して、コンピュータ１５に内蔵されている高さメモリＺ
（ｘ，ｙ）（図示しない。以下同じ）に格納する（ステ
ップＳ６）。
（ｘ，ｙ）とメモリＭの値Ｍ（ｘ，ｙ）の和が、定数Ｃ
１以上の場合は、上記のＩ（ｘ，ｙ）とＭ（ｘ，ｙ）の
差／和信号、Ｚ（ｘ，ｙ）を計算する（ステップＳ
４）。図７に示すように、試料２の高さと光検出器１０
の出力の差／和信号が比例するのは、差／和信号が−Ｃ
２とＣ２の間にある場合であるから、ステップＳ４で計
算した差／和信号の絶対値と定数Ｃ２の大小を比較する
（ステップＳ５）。そして、上記差／和信号の絶対値が
Ｃ２よりも小さい場合、差／和信号にＺkとＺk+1の間隔
で決まるＣ３を乗じ、さらにＺkとＺk+1の平均値を加算
して、コンピュータ１５に内蔵されている高さメモリＺ
（ｘ，ｙ）（図示しない。以下同じ）に格納する（ステ
ップＳ６）。
【００４５】次いで、Ｚカウンタの値kを１増やして、
共焦点画像の値Ｉ（ｘ，ｙ）を画像メモリＭ（ｘ，ｙ）
に格納する（ステップＳ７）。上記のステップＳ２から
ステップＳ６までのステップは、Ｚカウンタのｋ値がｎ
になるまで行う（ステップＳ８）。
共焦点画像の値Ｉ（ｘ，ｙ）を画像メモリＭ（ｘ，ｙ）
に格納する（ステップＳ７）。上記のステップＳ２から
ステップＳ６までのステップは、Ｚカウンタのｋ値がｎ
になるまで行う（ステップＳ８）。
【００４６】以上の手順で、計算範囲に対応する差／和
信号に対して、試料２の高さが一義的に決まる範囲につ
いてのみ、差／和信号を計算し、さらに、差／和信号に
対して試料２の高さが比例する範囲についてのみ、高さ
の計算結果が高さメモリＺに保存される。
信号に対して、試料２の高さが一義的に決まる範囲につ
いてのみ、差／和信号を計算し、さらに、差／和信号に
対して試料２の高さが比例する範囲についてのみ、高さ
の計算結果が高さメモリＺに保存される。
【００４７】なお、ステップＳ３において、共焦点画像
の値Ｉ（ｘ，ｙ）と画像メモリＭの値Ｍ（ｘ，ｙ）との
和で、計算範囲に対応する差／和信号に対して試料２の
高さが一義的に決まる範囲かどうかを判断している。し
かしながら、これに限らず、共焦点画像の値Ｉ（ｘ，
ｙ）と画像メモリＭの値Ｍ（ｘ，ｙ）から計算範囲に対
応する差／和信号に対して、試料２の高さが一義的に決
まる範囲内であるか判断できる条件であれば良い。
の値Ｉ（ｘ，ｙ）と画像メモリＭの値Ｍ（ｘ，ｙ）との
和で、計算範囲に対応する差／和信号に対して試料２の
高さが一義的に決まる範囲かどうかを判断している。し
かしながら、これに限らず、共焦点画像の値Ｉ（ｘ，
ｙ）と画像メモリＭの値Ｍ（ｘ，ｙ）から計算範囲に対
応する差／和信号に対して、試料２の高さが一義的に決
まる範囲内であるか判断できる条件であれば良い。
【００４８】第３の実施の形態によれば、Ｚステージの
位置を変えて、高さの異なる複数枚の共焦点画像を順次
取込み演算することによって、試料の表面凹凸が最大
で、Ｉ−Ｚカーブの概略１．４倍程度以上の場合でも測
定できるので、高速高精度な高さ測定を行うことができ
る。
位置を変えて、高さの異なる複数枚の共焦点画像を順次
取込み演算することによって、試料の表面凹凸が最大
で、Ｉ−Ｚカーブの概略１．４倍程度以上の場合でも測
定できるので、高速高精度な高さ測定を行うことができ
る。
【００４９】なお、本実施の形態では、ずらし量を移動
量と一致させたが、ずらし量を移動量の整数倍（２、
３、４、…）とすることで、より高精度に高さを求める
ことができる。
量と一致させたが、ずらし量を移動量の整数倍（２、
３、４、…）とすることで、より高精度に高さを求める
ことができる。
【００５０】本発明の実施の形態の説明は、図８に示す
共焦点走査型顕微鏡を参照したが、この構成に限らず、
各種の共焦点走査型顕微鏡に適用することができる。例
えば、対物レンズによる集束光を、試料の表面に沿って
相対的に走査させる走査機構として光軸に垂直な面内
で、試料を移動させるＸＹステージを用いても良い。
共焦点走査型顕微鏡を参照したが、この構成に限らず、
各種の共焦点走査型顕微鏡に適用することができる。例
えば、対物レンズによる集束光を、試料の表面に沿って
相対的に走査させる走査機構として光軸に垂直な面内
で、試料を移動させるＸＹステージを用いても良い。
【００５１】また、ディスクスキャン例えば一般的なも
のとして円盤上にスパイラル上に複数の微小開口を設け
たＮｉｐｋｏｗディスクを高速回転させる構成であって
も良い。この場合、Ｎｉｐｋｏｗディスクが対物レンズ
の集光位置と共役位置に配置される微小開口を兼ね、光
検出器としてＣＣＤ等の２次元画像センサを用いても良
い。
のとして円盤上にスパイラル上に複数の微小開口を設け
たＮｉｐｋｏｗディスクを高速回転させる構成であって
も良い。この場合、Ｎｉｐｋｏｗディスクが対物レンズ
の集光位置と共役位置に配置される微小開口を兼ね、光
検出器としてＣＣＤ等の２次元画像センサを用いても良
い。
【００５２】さらに、２次元光走査機構に変えて、一次
元光スキャナによって対物レンズの集束光を試料の１ラ
イン上で走査し、試料の断面形状を測定する構成であっ
ても良い。
元光スキャナによって対物レンズの集束光を試料の１ラ
イン上で走査し、試料の断面形状を測定する構成であっ
ても良い。
【００５３】さらに、対物レンズの集光位置と試料の位
置を相対的に移動させる移動機構として、試料の位置を
移動させるＺステージに変えて、対物レンズを移動させ
る機構を用いても良い。
置を相対的に移動させる移動機構として、試料の位置を
移動させるＺステージに変えて、対物レンズを移動させ
る機構を用いても良い。
【００５４】なお、上述した実施の形態では、対物レン
ズの集光位置と共役な位置に微小開口を有した部材とし
てピンホールを配置し、ピンホールを通過した光を検出
器で検出するようにしていたが、共役な位置に配置され
る微小開口は、光を通過させる孔以外に、孔に相当する
部分をミラーのような反射特性を有するものからなる微
小開口にすることも可能である。
ズの集光位置と共役な位置に微小開口を有した部材とし
てピンホールを配置し、ピンホールを通過した光を検出
器で検出するようにしていたが、共役な位置に配置され
る微小開口は、光を通過させる孔以外に、孔に相当する
部分をミラーのような反射特性を有するものからなる微
小開口にすることも可能である。
【００５５】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、共
焦点走査型顕微鏡のＺステージの１回当りの移動量を小
さくすることなくＺステージの移動回数を少なくし、試
料の反射率の影響を受けない試料の高さ測定方法及び共
焦点顕微鏡及び共焦点顕微鏡の高さ測定プログラムを記
録した記録媒体およびそのプログラムを提供できる。
焦点走査型顕微鏡のＺステージの１回当りの移動量を小
さくすることなくＺステージの移動回数を少なくし、試
料の反射率の影響を受けない試料の高さ測定方法及び共
焦点顕微鏡及び共焦点顕微鏡の高さ測定プログラムを記
録した記録媒体およびそのプログラムを提供できる。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る試料形状を示
す図。
す図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る説明図であ
り、（Ａ）は、対物レンズと試料の相対位置と光検出器
出力の関係を示す図、（Ｂ）は、対物レンズと試料の相
対位置と光検出器出力の差／和信号の関係を示す図。
り、（Ａ）は、対物レンズと試料の相対位置と光検出器
出力の関係を示す図、（Ｂ）は、対物レンズと試料の相
対位置と光検出器出力の差／和信号の関係を示す図。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る変形例の説明
図であり、（Ａ）は、対物レンズと試料の相対位置と光
検出器出力の関係を示す図、（Ｂ）は、対物レンズと試
料の相対位置と光検出器出力の差／和信号の関係を示す
図。
図であり、（Ａ）は、対物レンズと試料の相対位置と光
検出器出力の関係を示す図、（Ｂ）は、対物レンズと試
料の相対位置と光検出器出力の差／和信号の関係を示す
図。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る試料形状を示
す図。
す図。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る説明図であ
り、（Ａ）は、対物レンズと試料の相対位置と光検出器
出力の関係を示す図、（Ｂ）は、対物レンズと試料の相
対位置と光検出器出力の差／和信号の関係を示す図。
り、（Ａ）は、対物レンズと試料の相対位置と光検出器
出力の関係を示す図、（Ｂ）は、対物レンズと試料の相
対位置と光検出器出力の差／和信号の関係を示す図。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係るフローチャー
ト図。
ト図。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る対物レンズと
試料の相対位置と光検出器出力の和信号および差／和信
号の関係を示す図。
試料の相対位置と光検出器出力の和信号および差／和信
号の関係を示す図。
【図８】従来の共焦点走査型光学顕微鏡の概略的な構成
図。
図。
【図９】図８に示す共焦点走査型光学顕微鏡のコンピュ
ータのブロック図。
ータのブロック図。
【図１０】図９に示す記録媒体の説明図。
【図１１】従来の共焦点型顕微鏡における対物レンズと
試料の相対位置と光検出器の関係を示す図。
試料の相対位置と光検出器の関係を示す図。
１ 試料 ２ 試料 ３ 光源 ４ ビームスプリッタ ６ ２次元走査機構 ６ａ 第１光スキャナ ６ｂ 第２光スキャナ ８ 対物レンズ ９ 試料 １０ 結像レンズ １１ ピンホール １２ 光検出器 １３ 試料台 １４ Ｚステージ １５ コンピュータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｂ 21/36 Ｇ０２Ｂ 7/11 Ｄ // Ｇ０１Ｂ 11/24 Ｊ Ｇ０１Ｂ 11/24 Ｚ Ｆターム(参考） 2F065 AA04 AA07 AA24 DD04 DD06 FF10 HH04 HH13 JJ01 JJ09 LL00 LL12 LL30 MM03 PP12 PP24 QQ03 QQ17 QQ24 QQ25 QQ27 QQ42 UU05 UU07 2H051 AA11 BA47 BA48 BA65 BA70 CC02 CC13 CE16 2H052 AA08 AC27 AD06 AD20 AF03 AF14 AF25
Claims (9)
- 【請求項１】 光源からの光を試料に対して集束させる
対物レンズと、 集束光を試料表面に沿って相対的に走査させる走査機構
と、 集束光の光軸方向に沿って、対物レンズの集光位置と試
料の位置を光軸方向に相対的に移動させる移動機構と、 対物レンズの集光位置と共役な位置に配置された微小開
口部材と、 微小開口部材を通過する光の強度を検出する光検出器と
を備えた共焦点走査型顕微鏡を用いた試料の高さ測定方
法において、 対物レンズの集光位置と試料の相対位置を変えて２枚の
共焦点画像を撮像し、対応する各画素毎に光検出器の出
力の差／和を計算し、この計算値に所定の多項式に代入
することによって、試料各点の高さ情報を得ることを特
徴とする試料の高さ測定方法。 - 【請求項２】 前記高さ情報を得る多項式は、１次式で
あることを特徴とする請求項１記載の試料の高さ測定方
法。 - 【請求項３】 前記１次式に代入される計算式を得るた
め、２枚の共焦点画像における対物レンズの集光位置と
試料の相対位置の差は、相対位置−光検出器出力信号強
度曲線の半値全幅の０．３倍ないし２倍であることを特
徴とする請求項２記載の試料の高さ測定方法。 - 【請求項４】 光源からの光を試料に対して集束させる
対物レンズと、 集束光を試料表面に沿って相対的に走査させる走査機構
と、 集束光の光軸方向に沿って、対物レンズの集光位置と試
料の位置を光軸方向に相対的に移動させる移動機構と、 対物レンズの集光位置と共役な位置に配置された微小開
口部材と、 微小開口部材を通過する光の強度を検出する光検出器と
を備えた共焦点走査型顕微鏡を用いた試料の高さ測定方
法において、 対物レンズの集光位置と試料の相対位置を一定の移動量
で順次変えて複数枚の共焦点画像を撮像し、２枚の対物
レンズの集光位置と試料の相対位置の差からなるずらし
量が上記移動量の整数倍である２枚の共焦点画像間で対
応する各画素毎に光検出器の出力の差／和を計算し、こ
の計算値を所定の多項式に代入し、その結果に２枚の共
焦点画像での対物レンズの集光位置と試料の相対位置の
平均値を加算することによって、試料各点の高さ情報を
得ることを特徴とする試料の高さ測定方法。 - 【請求項５】 前記２枚の共焦点画像から得たずらし量
が前記移動量であるあることを特徴とする請求項４記載
の試料の高さ測定方法。 - 【請求項６】 前記移動量が相対位置−光検出器出力信
号強度曲線の半値全幅の０．３倍ないし０．８倍である
ことを特徴とする請求項５記載の試料の高さ測定方法。 - 【請求項７】 光源からの光を試料に対して集束させる
対物レンズと、 前記集束光を試料表面に沿って相対的に走査させる走査
機構と、 前記集束光の光軸方向に沿って、前記対物レンズの集光
位置と前記試料の位置を光軸方向に相対的に移動させる
移動機構と、 前記対物レンズの集光位置と共役な位置に配置された微
小開口部材と、 前記微小開口部材を通過する光の強度を検出する光検出
器とを備えた共焦点走査型顕微鏡において、 前記対物レンズの集光位置と前記試料の相対位置とを変
えて２枚の共焦点画像を撮像し、対応する各画素毎に前
記光検出器の出力差を前記光検出器の出力の和で除算
し、適当な多項式に代入することによって、試料各点の
高さ情報を得る高さ測定機能を備えたことを特徴とする
共焦点顕微鏡。 - 【請求項８】 コンピュータによって共焦点顕微鏡の高
さ測定を制御するための制御プログラムを記録した記録
媒体であって、 対物レンズの集光位置と試料の相対位置とを変えて撮像
した２枚の共焦点画像から、 対応する各画素毎の差を各画素毎の和で除算し、適当な
多項式に代入することによって、試料各点の高さ情報を
得ることを特徴とする共焦点顕微鏡の高さ測定プログラ
ムを記録した記録媒体。 - 【請求項９】 コンピュータで実行させることによって
共焦点顕微鏡の高さ測定を制御するプログラムであっ
て、 対物レンズの集光位置と試料の相対位置とを変えて撮像
した２枚の共焦点画像から、 対応する各画素毎の差を各画素毎の和で除算し、適当な
多項式に代入することによって、試料各点の高さ情報を
得ることをコンピュータに行わせるプログラム。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001082593A JP2002286423A (ja) | 2001-03-22 | 2001-03-22 | 試料の高さ測定方法及び共焦点顕微鏡及び共焦点顕微鏡の高さ測定プログラムを記録した記録媒体およびそのプログラム |
| PCT/JP2002/002659 WO2002077567A1 (fr) | 2001-03-22 | 2002-03-20 | Instrument pour mesurer la hauteur et procede de mesure de la hauteur utilisant cet instrument |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001082593A JP2002286423A (ja) | 2001-03-22 | 2001-03-22 | 試料の高さ測定方法及び共焦点顕微鏡及び共焦点顕微鏡の高さ測定プログラムを記録した記録媒体およびそのプログラム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002286423A true JP2002286423A (ja) | 2002-10-03 |
Family
ID=18938520
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001082593A Withdrawn JP2002286423A (ja) | 2001-03-22 | 2001-03-22 | 試料の高さ測定方法及び共焦点顕微鏡及び共焦点顕微鏡の高さ測定プログラムを記録した記録媒体およびそのプログラム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002286423A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012132740A (ja) * | 2010-12-21 | 2012-07-12 | Ricoh Co Ltd | 光学センサ及び画像形成装置 |
| CN104315994A (zh) * | 2014-11-05 | 2015-01-28 | 哈尔滨工业大学 | 共焦轴向响应曲线峰值位置提取算法 |
-
2001
- 2001-03-22 JP JP2001082593A patent/JP2002286423A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012132740A (ja) * | 2010-12-21 | 2012-07-12 | Ricoh Co Ltd | 光学センサ及び画像形成装置 |
| CN104315994A (zh) * | 2014-11-05 | 2015-01-28 | 哈尔滨工业大学 | 共焦轴向响应曲线峰值位置提取算法 |
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