JP2005331254A - 低コヒーレンス干渉法を用いた微小高さ測定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明の微小高さ測定装置では、注目点と近傍点との高低差により生じる両干渉光強度の差分の絶対値が、ステージを高低差分移動したときの注目点における両干渉光強度の差分の絶対値とみなされる。このため、ステージの移動回数を減らすことができ、計算時間を短縮することができる。また、注目点とその近傍点との干渉光強度を測定するために、干渉光強度が急峻に変化する位置、つまり干渉光強度のピーク位置を検出し易くなる。この結果、ステージを移動してサンプリングする際の標本点間隔を広げて計測を行った場合にも、精度良く測定対象の高さ、ひいては表面形状を測定することができる。
【選択図】 図2
Description
特徴量算出手段は、注目点と近傍点との高低差により生じる両干渉光強度の差分の絶対値を、ステージ10を上記高低差分移動したときの注目点における両干渉光強度の差分の絶対値とみなして、これを特徴量として算出する。
高さ算出手段は、特徴量の分布から特徴量のピーク位置を検出し、特徴量がピーク位置となるステージ10の位置を検出することにより、測定対象7の高さを算出する。
この微小高さ測定装置は、光源部1,干渉光学系2,位置調整機構3,撮像部4,及び演算制御部5を備えており、マイケルソン型干渉計として構成されている。
干渉光学系2は、光路分岐用のハーフミラーと、参照面を有する干渉レンズ6(参照物)とを備えている。この干渉光学系2は、光源部1からの照射光を一旦分岐させて、測定対象7の物体表面と干渉レンズ6の参照面とのそれぞれで反射させ、戻ってきた両反射光を干渉させる。
演算制御部5は、CPU(Central Processing Unit)を中心に構成されたコンピュータからなり、後述する処理機能に伴う演算処理を実行したり、ピエゾドライバ8やステージドライバ9、その他のアクチュエータに制御指令信号を出力したりする。この演算制御部5は、撮像部4で撮像された画像データを蓄積するメモリ等の記憶装置や、演算結果を適宜画面に出力するための表示装置などを備えている。
次に、本実施の形態の微小高さ測定方法について説明する。
本実施の形態では、測定対象の表面における各点のインターフェログラムを求めるときに、図2に示すように、同一干渉縞画像内に注目点とその近傍点とを設定する。この近傍点は、例えば注目点から数画素分離れた位置に設定することができる。そして、測定対象の表面形状がこの注目点近傍において一定の変化を有する同質のものと仮定して、この注目点の干渉光強度と近傍点の干渉光強度との差の絶対値を特徴量とする。
この例では、図2で示した演算例に対して測定点をもう一箇所増やし、測定対象の注目点の両側に等間隔(同じ画素数)である2つの近傍点を設定し、その注目点の干渉光強度と両近傍点それぞれの干渉光強度との差を算出する。そして、その2つの干渉光強度の差の絶対値の大きい方を特徴量とする。
これに対し、図4(B)の本手法では、グラフの形状がほぼ単峰であるために、標本点間隔にあまり影響されずにピーク位置を検出できる。
ここで、Maxは、図4(A)のグラフに示される特徴量を表す波形の山の部分の値であり、MinはこのMaxに隣接する谷の部分の値である。上記式(1)から、0<V<1であり、図4(A)のグラフが単峰に近づくほどV値が小さくなる。つまり、V値が小さくなるほど特徴量の変動が小さくなり、特徴量のピーク値の検出精度が向上する。
すなわち、注目点と近傍点とを結ぶ方向に高低差がない場合には、測定対象7を傾けるなどして意図的に高低差を作らずに、測定対象7をその表面と垂直方向に必要な高低差分動かしてデータを取り、標本点間隔分動かすという動作を繰り返してもよい。
以上のように、本手法により、標本点間隔を大きくしても、高速化を図りつつ低コヒーレンス干渉法の原理を利用して精度良く測定対象の高さを得ることができる。
前記演算制御部は、
前記撮像部により撮像された干渉縞画像に、前記物体表面における注目点とその近傍点とを設定し、前記注目点と前記近傍点における干渉光強度をそれぞれ測定する干渉光強度測定手段と、
前記注目点と前記近傍点との高低差により生じる両干渉光強度の差分の絶対値を、前記ステージを前記高低差分移動したときの前記注目点における両干渉光強度の差分の絶対値とみなして、これを特徴量として算出する特徴量算出手段と、
前記位置調整機構により前記ステージを所定の標本点間隔ずつ移動させて順次算出された前記特徴量の分布をサンプリングするサンプリング手段と、
前記特徴量の分布から前記特徴量のピーク位置を検出し、前記特徴量がピーク位置となる前記ステージの位置を検出することにより、前記測定対象の高さを算出する高さ算出手段と、
を備えたことを特徴とする微小高さ測定装置。
前記特徴量算出手段は、前記注目点と前記各近傍点の干渉光強度の差の絶対値が最も大きいもののみを、又は前記注目点と前記各近傍点の干渉強度から得られるビジビリティを、前記特徴量として算出すること、
を特徴とする付記2記載の微小高さ測定装置。
前記特徴量算出手段は、前記高さ方向に隣接した前記注目点と前記各近傍点の干渉光強度の差の絶対値が最も大きいもののみを、又は前記注目点と前記各近傍点の干渉強度から得られるビジビリティを、前記特徴量として算出すること、
を特徴とする付記1記載の微小高さ測定装置。
前記撮像部により撮像された干渉縞画像に、前記物体表面における注目点とその近傍点とを設定し、前記注目点と前記近傍点における干渉光強度をそれぞれ測定する干渉光強度測定工程と、
前記注目点と前記近傍点との高低差により生じる両干渉光強度の差分の絶対値を、前記ステージを前記高低差分移動したときの前記注目点における両干渉光強度の差分の絶対値とみなして、これを特徴量として算出する特徴量算出工程と、
前記位置調整機構により前記ステージを所定の標本点間隔ずつ移動させて順次算出された前記特徴量の分布をサンプリングするサンプリング工程と、
前記特徴量の分布から前記特徴量のピーク位置を検出し、前記特徴量がピーク位置となる前記ステージの位置を検出することにより、前記測定対象の高さを算出する高さ算出工程と、
を備えたことを特徴とする微小高さ測定方法。
前記特徴量算出工程は、前記注目点と前記各近傍点の干渉光強度の差の絶対値が最も大きいもののみを、又は前記注目点と前記各近傍点の干渉強度から得られるビジビリティを、前記特徴量として算出すること、
を特徴とする付記8記載の微小高さ測定方法。
前記特徴量算出工程は、前記高さ方向に隣接した前記注目点と前記各近傍点の干渉光強度の差の絶対値が最も大きいもののみを、又は前記注目点と前記各近傍点の干渉強度から得られるビジビリティを、前記特徴量として算出すること、
を特徴とする付記7記載の微小高さ測定方法。
コンピュータを、
前記撮像部により撮像された干渉縞画像に、前記物体表面における注目点とその近傍点とを設定し、前記注目点と前記近傍点における干渉光強度をそれぞれ測定する干渉光強度測定手段、
前記注目点と前記近傍点との高低差により生じる両干渉光強度の差分の絶対値を、前記ステージを前記高低差分移動したときの前記注目点における両干渉光強度の差分の絶対値とみなして、これを特徴量として算出する特徴量算出手段、
前記位置調整機構により前記ステージを所定の標本点間隔ずつ移動させて順次算出された前記特徴量の分布をサンプリングするサンプリング手段、
前記特徴量の分布から前記特徴量のピーク位置を検出し、前記特徴量がピーク位置となる前記ステージの位置を検出することにより、前記測定対象の高さを算出する高さ算出手段、
として機能させることを特徴とする微小高さ測定プログラム。
コンピュータを、
前記撮像部により撮像された干渉縞画像に、前記物体表面における注目点とその近傍点とを設定し、前記注目点と前記近傍点における干渉光強度をそれぞれ測定する干渉光強度測定手段、
前記注目点と前記近傍点との高低差により生じる両干渉光強度の差分の絶対値を、前記ステージを前記高低差分移動したときの前記注目点における両干渉光強度の差分の絶対値とみなして、これを特徴量として算出する特徴量算出手段、
前記位置調整機構により前記ステージを所定の標本点間隔ずつ移動させて順次算出された前記特徴量の分布をサンプリングするサンプリング手段、
前記特徴量の分布から前記特徴量のピーク位置を検出し、前記特徴量がピーク位置となる前記ステージの位置を検出することにより、前記測定対象の高さを算出する高さ算出手段、
として機能させることを特徴とする微小高さ測定プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
2 干渉光学系
3 位置調整機構
4 撮像部
5 演算制御部
6 干渉レンズ
7 測定対象
8 ピエゾドライバ
9 ステージドライバ
10 ピエゾステージ
11 移動ステージ
Claims (5)
- 予め設定された中心波長を有する低コヒーレンス光を照射可能な光源部と、前記光源部からの照射光を測定対象の物体表面及び参照物の参照面のそれぞれで反射させ、両反射光を干渉させる干渉光学系と、前記測定対象及び前記参照物の少なくとも一方を移動可能に支持するステージと、前記ステージを駆動することにより前記物体表面と前記参照面との距離を調整可能な位置調整機構と、前記両反射光の干渉縞画像を撮像して取得する撮像部と、前記撮像部で取得された干渉縞画像を用いて前記物体表面の高さを測定する演算制御部と、を備えた微小高さ測定装置において、
前記演算制御部は、
前記撮像部により撮像された干渉縞画像に、前記物体表面における注目点とその近傍点とを設定し、前記注目点と前記近傍点における干渉光強度をそれぞれ測定する干渉光強度測定手段と、
前記注目点と前記近傍点との高低差により生じる両干渉光強度の差分の絶対値を、前記ステージを前記高低差分移動したときの前記注目点における両干渉光強度の差分の絶対値とみなして、これを特徴量として算出する特徴量算出手段と、
前記位置調整機構により前記ステージを所定の標本点間隔ずつ移動させて順次算出された前記特徴量の分布をサンプリングするサンプリング手段と、
前記特徴量の分布から前記特徴量のピーク位置を検出し、前記特徴量がピーク位置となる前記ステージの位置を検出することにより、前記測定対象の高さを算出する高さ算出手段と、
を備えたことを特徴とする微小高さ測定装置。 - 前記干渉光強度測定手段は、前記ステージの各移動位置における同一の干渉縞画像内に、前記注目点と前記近傍点とを設定することを特徴とする請求項1記載の微小高さ測定装置。
- 前記干渉光強度測定手段は、前記ステージの各移動位置において前記注目点に対する前記近傍点を少なくとも2点設定し、
前記特徴量算出手段は、前記注目点と前記各近傍点の干渉光強度の差の絶対値が最も大きいもののみを、又は前記注目点と前記各近傍点の干渉強度から得られるビジビリティを、前記特徴量として算出すること、
を特徴とする請求項2記載の微小高さ測定装置。 - 前記干渉光強度測定手段は、前記注目点と前記各近傍点との高低差が一定となるように、前記干渉縞画像内の前記注目点と各近傍点とを設定することを特徴とする請求項3記載の微小高さ測定装置。
- 前記干渉光強度測定手段は、前記位置調整機構により前記ステージを前記高低差分高さ方向に移動して、前記撮像部により撮像した干渉縞画像を少なくとも3枚取得し、前記各干渉縞画像内の同一位置の測定点の一つを前記注目点、他を前記近傍点として前記干渉光強度をそれぞれ測定し、
前記特徴量算出手段は、前記高さ方向に隣接した前記注目点と前記各近傍点の干渉光強度の差の絶対値が最も大きいもののみを、又は前記注目点と前記各近傍点の干渉強度から得られるビジビリティを、前記特徴量として算出すること、
を特徴とする請求項1記載の微小高さ測定装置。
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