JP2006133078A

JP2006133078A - 多方向観察装置

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Publication number: JP2006133078A
Application number: JP2004322321A
Authority: JP
Inventors: Susumu Takahashi; 進高橋
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2004-11-05
Filing date: 2004-11-05
Publication date: 2006-05-25

Abstract

【課題】簡易な構成で同一の観察対象物を複数の方向から適正な照明状態で観察可能とする。
【解決手段】同一観察対象物Ｗを、同一平面Ｐ_０または互いに平行な平面に沿う光路長の異なる複数方向から観察する装置であって、一の光路上の焦点位置の像と、他の光路上の焦点位置の像とを同一の撮像手段３に結像させる結像光学系４と、平面Ｐ_０に交差する方向に沿って観察対象物Ｗに照明光Ｌを照射する照明装置２とを備える多方向観察装置１を提供する。
【選択図】図１

Description

この発明は、同一の観察対象物を異なる複数の方向から観察可能な多方向観察装置に関するものである。

従来、観察対象物を横方向から観察する観察装置としては、例えば、非特許文献１に示された構造のものがある。この観察装置は、撮像手段から観察対象物までの光路をミラーによって屈曲させて、斜め方向から観察対象物を撮像するようになっている。撮像手段に向かう光軸回りにミラーを回転させることにより、ワークを傾けることなく、観察対象物を３６０°のあらゆる方向から観察することができるようになっている。
「マイクロスコープ／デジタル顕微鏡：オムロン制御機器」、[online]、［平成１６年４月６日検索］、インターネット＜URL: http://www.fa.omron.co.jp/sensing/selection/eizou/vc-hr/tokucho.html＞

しかしながら、このような構造の観察装置では、観察対象物に焦点を合わせた後には、ミラーの回転のみによって容易に全周にわたる画像を撮像可能であるが、全ての観察方向に対して観察対象物を適正に照明する方法については何ら開示されていない。
また、同一の観察対象物を多方向から観察する方法として、光軸の異なる複数のカメラを観察対象物に向けて配置することが考えられる。

しかしながら、複数のカメラを搭載する装置は大型化してしまう不都合があり、各カメラによる撮影のための照明装置をカメラ毎に用意する場合には、装置がさらに大型化する不都合がある。さらに、複数のカメラによる撮影のための照明を単一の照明装置によって行う場合、全てのカメラに対して適正な照明状態を得ることが困難であり、鏡面反射光によって画像にフレアが生ずる等の不都合も考えられる。

この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で同一の観察対象物を複数の方向から適正な照明状態で観察可能な多方向観察装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明は、観察対象物に照明光を照射する照明装置と、観察対象物からの反射光を撮像する撮像手段と、該撮像手段と観察対象物とを結ぶ光軸を含む平面またはこれに略平行な平面に沿って異なる方向から観察対象物を観察するための複数の光路を形成する光路設定部材と、前記光軸上に配置され、各光路上の焦点位置の像を前記撮像手段に結像させる結像光学系とを備え、前記照明装置が、前記平面に交差する方向に沿って前記観察対象物に照明光を照射する多方向観察装置を提供する。

本発明によれば、一の光路と他の光路とが同一平面または略平行な平面に沿って配されており、照明装置からの照明光がこれらの平面に交差する方向に沿って観察対象物に照射されるので、観察対象物の表面における鏡面反射光はその平面を横切って通り抜ける。したがって、鏡面反射光が当該平面内の光路に沿って撮像手段に入射されることを防止でき、画像におけるフレア等の発生を防止できる。

一方、観察対象物の表面に傷やクラック等が存在する場合には、照明光はその傷やクラック等によって乱反射されるため、その一部が平面内の光路に入って撮像手段により撮像されることになる。したがって、観察対象物の表面における傷やクラックを際立たせた鮮明な画像を得ることができる。

上記発明においては、前記複数の光路の空気換算長を一致させる焦点位置補正部材を備えることが好ましい。
このようにすることで、焦点位置補正部材の作動により、複数の光路の空気換算長が一致させられるので、一の光路上の焦点位置の像と、他の光路上の焦点位置の像とが結像光学系によって、同一の撮像手段に結像されることになる。したがって、簡易な構成により、同一の観察対象物を複数方向から観察する際に、観察方向毎にその都度焦点あわせを行う手間を省くことができる。

また、上記発明においては、観察方向毎に光路を設定する複数の光路設定部材が、同時に前記平面上に配置されることとしてもよい。
このようにすることで、焦点位置補正部材の作動により、同一の観察対象物を複数の観察方向から見た複数の像のピントを同時に合わせた状態の画像を取得することが可能となる。したがって、取得された画像を見るだけで、複数の観察方向から見た複数の像を対応づけて観察することができる。

また、上記発明においては、観察方向毎に光路を設定する複数の光路設定部材を、別々に前記平面上に配置するように切り替える切替機構を備えることとしてもよい。
同一の観察対象物を複数方向から見た画像を同時に同一の撮像手段により撮像する場合、撮像手段の撮像面における各光路の光束の占める割合が狭められるため、各光路の光束の開口数を大きくすることができず、解像度が制限されてしまうこととなる。しかしながら、本発明によれば、各光路に対応する焦点位置補正部材を別々に光軸を含む平面上に配置するので、撮像手段の撮像面全体を各光路上の焦点位置の像を撮像するために使用することができる。したがって、各光路の光束の開口数を増大させて、解像度の高い画像を取得することが可能となる。

本発明によれば、全ての観察方向に対する照明装置を共通化して、装置の小型化を図りつつ、画像におけるフレアの発生を防止するとともに、観察対象物の表面における傷やクラック等を際立たせた鮮明な画像を取得することができるという効果を奏する。

以下、本発明の第１の実施形態に係る多方向観察装置１について、図１〜図５を参照して説明する。
本実施形態に係る多方向観察装置１は、観察対象物、例えば、半導体ウェハＷの端面を観察する装置である。

多方向観察装置１は、半導体ウェハＷの表面に向けて照明光Ｌを照射する照明装置２と、半導体ウェハＷの表面において反射した反射光Ｒ_１を撮像するＣＭＯＳ（Complementary
Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサのような撮像素子（撮像手段）３と、該撮像素子３と半導体ウェハＷとの間に配置され、半導体ウェハＷにおいて反射した反射光Ｒ_１を撮像素子３の撮像面に結像させる結像光学系４と、半導体ウェハＷの端面に対し間隔を空けて配置される焦点位置補正部材（光路設定部材）５とを備えている。図２中、符号１７は、半導体ウェハＷを搭載するステージである。

前記撮像素子３および結像光学系４は、図２に示されるように、略水平に配される半導体ウェハＷの端面Ｗ_２に向かって延び、半導体ウェハＷの中心を通過する略水平な光軸を備えている。結像光学系４は、半導体ウェハＷの表面から反射されてきた反射光Ｒ_１を集光する対物レンズ６と、撮像倍率を変更するズーム機構７と、ズーム機構７を通過した反射光Ｒ_１を撮像素子３の撮像面に結像させる結像レンズ８とを備えている。ズーム機構７、結像レンズ８および撮像素子３は、図示しないベースに対して固定され、固定光学系を構成している。

一方、対物レンズ６および焦点位置補正部材５は、半導体ウェハＷおよび固定光学系に対して移動可能に設けられている。すなわち、対物レンズ６および焦点位置補正部材５は、ベースプレート９に対してリニアガイド１０により光軸方向に直線移動可能に支持されたスライダ１１に搭載されている。スライダ１１は、例えば、ステッピングモータ１２とリードネジ１３とによって光軸方向に駆動されるようになっている。

前記焦点位置補正部材５は、図３および図４に示されるように、半導体ウェハＷの厚さ寸法より若干大きな間隔をあけて、半導体ウェハＷの上下面に沿って配置される２個のプリズム１４をガラス平板１５により連結して構成されている。各プリズム１４は、相互に対向する側面の半導体ウェハＷ側に、半導体ウェハＷに向かって漸次離れる方向に傾斜する傾斜面１４ａを備えている。この傾斜面１４ａの傾斜角度は、水平に配置された前記半導体ウェハＷの表面に対して約３０°の角度をなしており、半導体ウェハＷの端面Ｗ_２に直交する光軸に対して約６０°の角度をなした方向から半導体ウェハＷの端面Ｗ_２の面取り部Ｗ_１近傍を観察できるようになっている。

言い換えると、このようにしてプリズム１４を通過した光を水平方向において撮像する撮像素子３には、図５に示されるように、２個のプリズム１４によって挟まれた空間（図３における領域Ａ_１）を通過した反射光Ｒ_１により、半導体ウェハＷの端面Ｗ_２を該端面Ｗ_２に直交する方向から見た画像Ｇ_１を得ることができるようになっている。また、２個のプリズム１４（図３における領域Ａ_２，Ａ_３）を通過した反射光Ｒ_１により、約６０°斜め上から見た半導体ウェハＷの端部の画像Ｇ_２および約６０°斜め下から見た半導体ウェハの端部の画像Ｇ_３を取得することができるようになっている。

この場合において、本実施形態においては、図４に示されるように、半導体ウェハＷの端面Ｗ_２を直接水平方向から見る第１の光路Ｌ_１と、プリズム１４を介して斜め上方および斜め下方から半導体ウェハＷの端部を見る第２の光路Ｌ_２および第３の光路Ｌ_３とが形成されている。これらの光路Ｌ_１〜Ｌ_３は、上述した半導体ウェハＷの中心を通過する光軸を含む平面Ｐ_０内に配されている。そして、図４から明らかなように、第１の光路Ｌ_１と第２、第３の光路Ｌ_２，Ｌ_３とは、異なる光路長を有している。

本実施形態においては、第２、第３の光路Ｌ_２，Ｌ_３は、空気光路とプリズム１４内の光路とを備え、それらの光路長を足し合わせた光路長を有している。プリズム１４内の空気換算光路長は、プリズム１４の屈折率により定められる。本実施形態においては、第１の光路Ｌ_１の光路長と、第２、第３の光路Ｌ_２，Ｌ_３の光路長とが等しくなるようにプリズム１４の屈折率が選択されている。

その結果、各光路Ｌ_１〜Ｌ_３上の焦点位置を半導体ウェハＷのそれぞれの観察位置に一致させることにより、全ての光路Ｌ_１〜Ｌ_３上における同一の観察対象物である半導体ウェハＷの各観察方向からの像を、同時に撮像素子５の撮像面に結像させることができるようになっている。

また、前記照明装置２は、例えば、レーザダイオードからなり、図１に示されるように、前記光路Ｌ_１〜Ｌ_３が配される平面Ｐ_０に対して交差する方向から照明光Ｌを入射させるように配置されている。入射角度は、例えば、前記平面Ｐ_０の通過する半導体ウェハＷの端面Ｗ_２における接線方向に対して１０°〜６０°の範囲でよい。照明装置２から出射された照明光Ｌは、光路Ｌ_１〜Ｌ_３が配される平面Ｐ_０に対して交差する方向から入射されるため、その鏡面反射光Ｒ_２は全て平面Ｐ_０を横切って通過するようになっている。

なお、ステージ１７は、半導体ウェハＷを略水平かつ平坦な状態に吸着保持するとともに、その中心軸線回りに水平回転させるモータ１６を備えている。また、偏心して配置された半導体ウェハＷの中心軸線を回転軸線に一致させる機構や、水平支持した半導体ウェハＷを鉛直方向に昇降させる機構を備えていてもよい。

このように構成された本実施形態に係る多方向観察装置１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る多方向観察装置１を用いて半導体ウェハＷの端面Ｗ_２近傍の観察を行うには、半導体ウェハＷをステージ１７上に搭載して吸着保持させる。このとき、半導体ウェハＷの中心軸線はステージ１７の回転軸線に一致しているものとする。

この状態で、照明装置２を作動させ、照明光Ｌを半導体ウェハＷの端面Ｗ_２近傍に照射する。この場合に、本実施形態に係る多方向観察装置１によれば、照明光Ｌの入射方向が、光路Ｌ_１〜Ｌ_３を含む平面Ｐ_０に交差する方向に配置されているので、細長い円筒面からなる端面Ｗ_２および面取り部Ｗ_１における鏡面反射光Ｒ_２が、前記平面Ｐ_０内のいずれかの光路Ｌ_１〜Ｌ_３に沿って結像光学系４まで達することはない。したがって、撮像素子３におけるフレアの発生等を防止することができ、鮮明な画像Ｇを得ることができる。

また、このように照明装置２を配置することにより、半導体ウェハＷの端面Ｗ_２および面取り部Ｗ_１等に傷やクラック等が存在する場合には、これらの傷やクラック等によって照明光Ｌが乱反射され、その一部が反射光Ｒ_１として、前記平面Ｐ_０内の光路Ｌ_１〜Ｌ_３に沿って結像光学系４まで達することになる。したがって、半導体ウェハＷの面取り部Ｗ_１や端面Ｗ_２に傷やクラック等が存在する場合には、これを際立たせた鮮明な画像Ｇを取得することができる。

また、得られた画像Ｇにおける半導体ウェハＷの像の焦点が合致していない場合には、ベースプレート９に対してスライダ１１を光軸方向に移動させることにより、焦点位置を容易に調節することができる。この場合に、撮像素子３により取得された画像Ｇの中央近傍には、半導体ウェハＷの端面Ｗ_２の画像Ｇ_１が表示されるので、観察者は、この端面Ｗ_２の画像Ｇ_１において焦点が合致するようにスライダ１１を移動させることで、直感的に簡易に焦点位置調整を行うことができる。なお、観察者が手動により焦点位置調整を行う場合の他、コントラスト比により焦点位置を自動調整する場合においても、簡易な制御で容易に調整することができる。

そして、本実施形態に係る多方向観察装置１によれば、焦点位置補正部材５によって、光路長の異なる全ての光路Ｌ_１〜Ｌ_３上の空気換算光路長が一致するように設定されているので、半導体ウェハＷの端面Ｗ_２に対する光路Ｌ_１に沿う焦点位置が合致させられたときには、他の光路Ｌ_２，Ｌ_３に沿う焦点位置も合致させられる。したがって、図５に示される全ての画像Ｇ_１〜Ｇ_３において、ピントの合った鮮明な画像Ｇを得ることができ、しかも、同一の半導体ウェハＷの同一部位を異なる複数方向から同時に撮像した画像Ｇ_１〜Ｇ_３を相互に対応づけて記録することができる。

また、半導体ウェハＷの周方向の一部における端面Ｗ_２の撮像が行われた後には、ステージ１７のモータ１６を作動させることにより、半導体ウェハＷを軸線回りに所定角度だけ回転させ、その位置で上記のようにして画像Ｇを取得することを繰り返すことにより、半導体ウェハＷの全周にわたる画像Ｇを取得することが可能となる。

このように、本実施形態に係る多方向観察装置１によれば、半導体ウェハＷの端面Ｗ_２を複数方向から同時に観察することができる装置をコンパクトに構成することができる。また、全ての観察方向に対して、照明装置２を共通化して、さらにコンパクト化を図ることができる。さらに、照明装置２からの照明光Ｌの鏡面反射光Ｒ_２によるフレアの発生を、全ての観察方向において防止し、傷やクラックを際立たせた鮮明な画像Ｇを得ることができる。

また、全ての画像Ｇ_１〜Ｇ_３において、ピントの合った鮮明な画像Ｇが得られた状態で、ズーム機構７を作動させることにより、図５に鎖線で示す領域Ｚ_１，Ｚ_２の画像を拡大して取得することができる。なお、ズーム機構７により領域Ｚ_２まで拡大した場合に、画像Ｇ_１と画像Ｇ_２，Ｇ_３との間隔が拡大して画像Ｇ_２，Ｇ_３が領域Ｚ_２から外れてしまうことが考えられるため、この場合には、これを防止するために画像Ｇ_１と画像Ｇ_２，Ｇ_３との隙間を詰めるような画像処理を施すことにしてもよい。

なお、本実施形態においては、観察対象物として、半導体ウェハＷを例に挙げて説明した。本発明は、これに限定されるものではなく、他の任意の観察対象物を多方向から同時に観察する場合に適用することができる。特に、半導体ウェハＷに類似の円板状の部材、例えば、ＣＤやＤＶＤの端面検査、あるいは、飲料缶等の円柱状部材の肩部における端面と側面の同時検査、板状あるいは帯状部材の端面検査等に適用することができる。

また、ステージ７に昇降機能を持たせることにより、半導体ウェハＷを焦点位置補正部材５に対して上下方向に移動させることとしたが、これに代えて、焦点位置補正部材５および対物レンズ６を含むユニットを半導体ウェハＷに対して昇降させることにしてもよい。また、この場合に、回転に伴う半導体ウェハＷの端面Ｗ_２の上下変動を検出して、これに追従させるように焦点位置補正部材および対物レンズ６を含むユニットを昇降させることにしてもよい。
また、撮像手段としてはＣＭＯＳイメージセンサに代えて、ＣＣＤ（荷電結合素子：Charge
Coupled Device）を採用してもよい。

次に、本発明の第２の実施形態に係る多方向観察装置２０について、図６〜図８を参照し低下に説明する。
本実施形態の説明においては、上述した第１の実施形態と構成を共通とする箇所に同一符号を付して説明を省略する。

本実施形態に係る多方向観察装置２０は、焦点位置補正部材２１の形態および切替機構２２を備えている点において第１の実施形態に係る多方向観察装置１と相違している。
本実施形態において焦点位置補正部材２１は、図７および図８に示されるように、２個のプリズム２３をガラス平板２４により連結して構成されている。ガラス平板２４は、水平方向に細長く形成され、各プリズム２３は、水平方向に間隔を空けて並んで配置されるようになっている。

各プリズム２３は、撮像素子３および結像光学系４の光軸を含む平面Ｐ_０上に配置されたときに、半導体ウェハＷに対向するように傾斜する傾斜面２３ａを備えている。この傾斜面２３ａの傾斜角度は、水平に配置された前記半導体ウェハＷの表面に対して約３０°の角度をなしており、半導体ウェハＷの端面Ｗ_２に直交する光軸に対して約６０°の角度をなした方向から半導体ウェハＷの端面Ｗ_２の面取り部Ｗ_１近傍を観察できるようになっている。

また、各プリズム２３は、図８（ａ），（ｃ）に示されるように、半導体ウェハＷの面取り部Ｗ_１からの反射光を内部において、平面Ｐ_０に沿って反射して、端面Ｗ_２を通る光軸近傍に戻す光路Ｌ_２，Ｌ_３を形成している。また、プリズム２３間のガラス平板２４が平面Ｐ_０上に配されたときには、反射光Ｒ_１が光軸に沿ってまっすぐに結像光学系４に入射される光路Ｌ_１が形成されている。これら光路Ｌ_１の光路長と光路Ｌ_２，Ｌ_３の光路長とは相違しているが、本実施形態においても、プリズム２３の屈折率を調節することにより、各光路Ｌ_１〜Ｌ_３の空気換算長が等しくなるように設定されている。
したがって、光路Ｌ_１〜Ｌ_３のいずれかにおいて半導体ウェハＷに対する焦点位置を合致させたときには、他の光路Ｌ_１〜Ｌ_３の焦点位置も合致するように構成されている。

また、各プリズム２３が平面Ｐ_０上に配置されたときには、半導体ウェハＷの上面側または下面側の面取り部Ｗ_１近傍の画像をそれぞれ、撮像素子３の全領域に対応する広い領域Ａ_２′，Ａ_３′を利用して取得することができるようになっている。また、図８（ｂ）に示されるように、プリズム２３間のガラス平板２４が平面Ｐ_０の位置に配置されたときにも、半導体ウェハＷの端面Ｗ_２の画像を撮像素子３の全領域に対応する広い領域Ａ_１′を利用して取得することができるようになっている。

前記切替機構２２は、図６に示されるように、前記スライダ１１上に設置されるリニアガイド２５と、該リニアガイド２５によって光軸に直交する水平方向に移動可能に支持されたスライダ２６と、該スライダ２６を、光軸に直交する水平方向に駆動するステッピングモータ２７およびリードネジ２８とを備えている。これにより、ステッピングモータを作動させると、焦点位置補正部材２１を図７の矢印Ｘに示す方向に移動させて、水平方向に配列された２つのプリズム２３またはそれらの間の領域を選択的に平面Ｐ_０上に配置することができるようになっている。

このように構成された本実施形態に係る多方向観察装置２０の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る多方向観察装置２０を用いて半導体ウェハＷの端面Ｗ_２近傍の観察を行うには、まず、切替機構２２の作動により焦点位置補正部材２１を移動させ、一方のプリズム２３が平面Ｐ_０上に配されるように設定する。

この状態で、照明装置２を作動させ、光路Ｌ_２を含む平面Ｐ_０に交差する方向から照明光Ｌを半導体ウェハＷの端面Ｗ_２近傍に照射することにより、傷やクラック等において乱反射した反射光Ｒ_２のみを光路Ｌ_２を介して撮像することができる。したがって、画像におけるフレアの発生等を防止しつつ、端面Ｗ_２や面取り部Ｗ_１近傍における傷やクラック等を際立たせた鮮明な、半導体ウェハＷを斜め上方から見た画像を取得することができる。

次いで、切替機構２２を作動させ、焦点位置補正部材２１を水平方向に移動させて、プリズム２３間の領域Ａ１′が平面Ｐ_０上に配置されるように設定する。この状態で、照明装置２を作動させ、光路Ｌ_１を含む平面Ｐ_０に交差する方向から照明光Ｌを半導体ウェハＷの端面Ｗ_２近傍に照射することにより、傷やクラック等において乱反射した反射光Ｒ_２のみを光路Ｌ_１を介して撮像することができる。したがって、画像におけるフレアの発生等を防止しつつ、端面Ｗ_２近傍における傷やクラック等を際立たせた鮮明な、半導体ウェハＷの端面Ｗ_２を水平方向からまっすぐに見た画像を取得することができる。

また、切替機構２２をさらに作動させ、他方のプリズム２３が平面Ｐ_０上に配されるように焦点位置補正部材２１を移動させる。
この状態で、照明装置２を作動させ、光路Ｌ_３を含む平面Ｐ_０に交差する方向から照明光Ｌを半導体ウェハＷの端面Ｗ_２近傍に照射することにより、傷やクラック等において乱反射した反射光Ｒ_２のみを光路Ｌ_３を介して撮像することができる。したがって、画像におけるフレアの発生等を防止しつつ、端面Ｗ_２や面取り部Ｗ_１近傍における傷やクラック等を際立たせた鮮明な、半導体ウェハＷを斜め下方から見た画像を取得することができる。

これらの場合において、本実施形態に係る多方向観察装置２０によれば、第１の実施形態に係る多方向観察装置１が、撮像素子の全領域を上下方向に３分割して、それぞれ画像Ｇ_１〜Ｇ_３を撮像していたのと比較して撮像素子の全領域を分割することなくそれぞれの画像Ｇ_１〜Ｇ_３の撮像に使用することができる。したがって、各光路Ｌ_１〜Ｌ_３の光束が他の光路Ｌ_１〜Ｌ_３の光束によって制限されることがなく、高い開口数を確保することができる。その結果、各画像の解像度を向上することができ、ズーム機構７により拡大した場合においても、十分な解像度が確保された鮮明な画像を得ることができる。

また、本実施形態に係る多方向観察装置においては、光路長の異なる複数の光路Ｌ_１〜Ｌ_３の空気換算光路長が焦点位置補正部材によって一致させられているので、一旦ピント調整を行ってしまえば、光路Ｌ_１〜Ｌ_３の切替毎にピント調整を行う必要がなく、観察作業を容易にすることができる。

また、３方向から見た画像が同時に撮像されるのではなく、時間的に異ならせて別々に撮像されるため、第１の実施形態におけるような同時観察はできないが、３方向から見た画像を１セットで記憶しておくことにより、相互間の対応付けを図ることができる。

なお、本実施形態においては、３方向から見た画像を別々に撮像するためのプリズム２３を備える焦点位置補正部材２１を用意したが、図９に示されるように、ガラス平板２４に第１の実施形態に係るプリズム１４をも搭載して、切替機構２２により、３方向同時撮影についても選択的に行えるようにしてもよい。これにより、切替機構２２を作動させるだけで、３方向同時撮影と、高い開口数の高解像撮影の両方を行うことができるという利点がある。

また、３つの観察方向を有する場合を例に挙げて説明したが、これに代えて、２つの観察方向または、４つ以上の観察方向を有する場合に本発明を適用してもよいことは言うまでもない。
また、屈折率を適当に選択して空気換算光路長を一致させるプリズムのような焦点位置補正部材を有する場合について説明したが、これに代えて、ミラーのように光路長の補正を行うことなく複数の観察方向から観察する場合に本発明を適用してもよい。この場合には、観察方向毎に焦点位置の調整が必要となる。

また、焦点位置補正部材および光路設定部材をプリズムによって同時に実現することとしたが、これに代えて、ミラーとプリズムとの組み合わせにより、焦点位置補正部材と光路設定部材とを別々に実現することにしてもよい。

本発明の第１の実施形態に係る多方向観察装置を部分的に示す模式的な平面図である。図１の多方向観察装置の全体構成を示す正面図である。図１の多方向観察装置の焦点位置補正部材を示す斜視図である。図３の焦点位置補正部材による３つの光路を示す模式図である。図１の多方向観察装置により得られた画像例を示す図である。本発明の第２の実施形態に係る多方向観察装置の全体構成を示す正面図である。図６の多方向観察装置の焦点位置補正部材を示す斜視図である。図７の焦点位置補正部材による３つの光路を示す模式図である。図７の焦点位置補正部材の変形例示す斜視図である。

符号の説明

Ｌ照明光
Ｌ_１〜Ｌ_３光路
Ｐ_０平面
Ｗ半導体ウェハ（観察対象物）
１，２０多方向観察装置
２照明装置
３撮像手段
４結像光学系
５，２１焦点位置補正部材（光路設定部材）
２２切替機構

Claims

観察対象物に照明光を照射する照明装置と、
観察対象物からの反射光を撮像する撮像手段と、
該撮像手段と観察対象物とを結ぶ光軸を含む平面またはこれに略平行な平面に沿って異なる方向から観察対象物を観察するための複数の光路を形成する光路設定部材と、
前記光軸上に配置され、各光路上の焦点位置の像を前記撮像手段に結像させる結像光学系とを備え、
前記照明装置が、前記平面に交差する方向に沿って前記観察対象物に照明光を照射する多方向観察装置。
前記複数の光路の空気換算長を一致させる焦点位置補正部材を備える請求項１に記載の多方向観察装置。
観察方向毎に光路を設定する複数の光路設定部材が、同時に前記平面上に配置される請求項２に記載の多方向観察装置。
観察方向毎に光路を設定する複数の光路設定部材を、別々に前記平面上に配置するように切り替える切替機構を備える請求項１または請求項２に記載の多方向観察装置。