JP2008111726A - 3次元位相計測方法とそれに使われる微分干渉顕微鏡 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の上記課題は、リタデーション変化装置、撮像装置、演算装置、焦点駆動装置を備えた微分干渉顕微鏡を使って、前記焦点駆動装置により焦点位置をある範囲内で一定の間隔で走査し、それぞれの前記焦点位置でリタデーション量を反転させた2枚の画像を撮像し、前記2枚の画像から差演算を行うことによって差画像を形成し、前記差画像を光学的応答関数によってデコンボリューションすることによって前記焦点位置での位相分布画像を形成し、前記差画像から絶対値演算を行うことによって絶対値画像を形成し、すべて焦点位置での前記絶対値画像の各画素を比較することによって最大値を与える画素によってマスク画像を形成し、前記位相分布画像から前記マスク画像を使ってその焦点位置での位相分布情報を抽出することによって達成できる。
【選択図】 図8
Description
さらに、前記リタデーション量は90度であることが望ましい。このとき、差画像におけるリタデーション量の差が最大になるので、本発明の効果が最も期待できる。
ここで、リタデーションθの量を反転させたもの
しかし、上記の方法は焦点が合っている範囲内でしか適用できないという問題がある。もし焦点深度の範囲を超えて被観察物体が分布している状況で、上記の方法を適用した場合は適切な位相情報を得ることが出来ない(後述の図2を参照)。その理由は、微分干渉顕微鏡のMTFであるM(f)はデフォーカス量に依存して減少してしまうからである。その結果、上述の方法を焦点深度の範囲を超えて適応すると正確な位相分布を求めることが出来ない。
ここで、焦点位置zに依存した結像は
合焦位置では像コントラストが最大になるので、像コントラストの最大値を検出することで合焦位置検出することが出来る。しかし、背景の強度の影響により、像コントラストの検出精度が低下してしまう。
ここで、その差画像を形成すると、
焦点位置を観察物体上で走査した場合に、焦点が合っている画像の領域を上記の(6’)から見つけ出すことが出来れば、その領域に限定して上記のデコンボリューションを実行することで、その焦点位置での位相分布を求めることが出来る。つまり、焦点位置の移動に関してM(f,z)が最大となる画像上の位置が求められれば良いといえる。
図6の(a)(b)(c)は、図2の(a)(b)(c)の、それぞれ、430行目の画素、260行目の画素、80行目の画素における、位相分布の断面をグラフにしたものである。このグラフにおいて、横軸は画素を表し、縦軸は位相差を高さ(単位はnm)に変換したものである。これらのグラフから理解されるように、本発明ではシリコンウェハーの高さ(本来は50nm)であるものをほぼ正確に計測することが出来ている。
最後に本発明の実施の例のフローチャートを図8を使って説明する。
2・・・コレクタレンズ
3・・・開口絞り
4・・・視野絞り
5・・・フィールドレンズ
6・・・ハーフレンズ
7・・・対物レンズ
8・・・偏光子
9・・・1/4位相版
10・・・ノマルスキープリズム
11・・・被観察対象物
12・・・検光子
13・・・結像レンズ
14・・・撮像素子
15・・・パルスモータ
16・・・コンピュータ
Claims (10)
- リタデーション変化装置、撮像装置、演算装置、焦点駆動装置を備えた微分干渉顕微鏡において、
前記焦点駆動装置により焦点位置をある範囲内で一定の間隔で走査する過程と、
それぞれの前記焦点位置でリタデーション量を反転させた2枚の画像を撮像する過程と、
前記2枚の画像から差演算を行うことによって差画像を形成する過程と、
前記差画像から絶対値演算を行うことによって絶対値画像を形成する過程と、
前記絶対値画像の各画素に対しすべて焦点位置での絶対値画像の強度を比較し、最大値を与える画素の焦点位置座標を検出する過程を有する観察物体各点の3次元情報を求める3次元計測方法。 - リタデーション変化装置、撮像装置、演算装置、焦点駆動装置を備えた微分干渉顕微鏡において、
前記焦点駆動装置により焦点位置をある範囲内で一定の間隔で走査する過程と、
それぞれの前記焦点位置でリタデーション量を反転させた2枚の画像を撮像する過程と、
前記2枚の画像から差演算を行うことによって差画像を形成する過程と、
前記差画像から絶対値演算を行うことによって絶対値画像を形成する過程と、
前記絶対値画像の各画素に対しすべて焦点位置での絶対値画像の強度を比較し、最大値を与える画素によってマスク画像を形成する過程と、
前記差画像を光学的応答関数によってデコンボリューションすることによって前記焦点位置での位相分布画像を形成する過程と、
前記位相分布画像から前記マスク画像を使ってその焦点位置での位相分布情報を抽出する過程を有する3次元計測方法。 - リタデーション変化装置、撮像装置、演算装置、焦点駆動装置を備えた微分干渉顕微鏡において、
前記焦点駆動装置により焦点位置をある範囲内で一定の間隔で走査する過程と、
それぞれの前記焦点位置でリタデーション量を反転させた2枚の画像を撮像する過程と、
前記2枚の画像から差演算を行うことによって差画像を形成する過程と、
前記差画像を小領域に分割し、小領域内の最大値と最小値を検出し、最大値から最小値を引いた値を小領域コントラストとする過程と、
前記差画像の各小領域に対しすべて焦点位置での小領域コントラストを比較し、最大値を与える小領域の焦点位置を検出する過程を有する3次元計測方法。 - リタデーション変化装置、撮像装置、演算装置、焦点駆動装置を備えた微分干渉顕微鏡において、
前記焦点駆動装置により焦点位置をある範囲内で一定の間隔で走査する過程と、
それぞれの前記焦点位置でリタデーション量を反転させた2枚の画像を撮像する過程と、
前記2枚の画像から差演算を行い、差画像を形成する過程と、
前記差画像を小領域に分割し、小領域内の最大値と最小値を検出し、最大値から最小値を引いた値を小領域コントラストとする過程と、
前記差画像の各小領域に対しすべて焦点位置での小領域コントラストを比較し、最大値を与える小領域によってマスク画像を形成する過程と、
前記差画像を光学的応答関数によってデコンボリューションすることによって前記焦点位置での位相分布画像を形成する過程と、
前記位相分布画像から前記マスク画像を使ってその焦点位置での位相分布情報を抽出する過程を有する3次元計測方法。 - 前記走査間隔は前記微分干渉顕微鏡の焦点深度以下であることを特徴とする請求項1から請求項4の何れかに記載の3次元計測方法。
- 前記リタデーション量は90度であることを特徴とする請求項1から請求項5の何れかに記載の3次元計測方法。
- 焦点位置をある範囲内で一定の間隔で走査する焦点駆動装置と、
それぞれの前記焦点位置でリタデーション量を反転させるリタデーション変化装置と、
それぞれの前記焦点位置で前記リタデーション量を反転させた2枚の画像を取り込む撮像装置と、
前記2枚の画像から差演算を行うことによって差画像を形成する差演算手段と、
前記差画像から絶対値演算を行うことによって絶対値画像を形成する絶対値手段と、
すべて焦点位置での前記絶対値画像の各画素を比較することによって最大値を与える画素によって各画素の焦点位置座標を検出する手段を備える微分干渉顕微鏡。 - 焦点位置をある範囲内で一定の間隔で走査する焦点駆動装置と、
それぞれの前記焦点位置でリタデーション量を反転させるリタデーション変化装置と、
それぞれの前記焦点位置で前記リタデーション量を反転させた2枚の画像を取り込む撮像装置と、
前記2枚の画像から差演算を行うことによって差画像を形成する差演算手段と、
前記差画像から絶対値演算を行うことによって絶対値画像を形成する絶対値手段と、
前記絶対値画像の各画素に対しすべて焦点位置での絶対値画像の強度を比較し、最大値を与える画素によってマスク画像を形成する最大値検出手段と、
前記差画像を光学的応答関数によってデコンボリューションすることによって前記焦点位置での位相分布画像を形成するデコンボリューション手段と、
前記位相分布画像から前記マスク画像を使ってその焦点位置での位相分布情報を抽出する抽出手段を備える微分干渉顕微鏡。 - 焦点位置をある範囲内で一定の間隔で走査する焦点駆動装置と、
それぞれの前記焦点位置でリタデーション量を反転させるリタデーション変化装置と、
それぞれの前記焦点位置で前記リタデーション量を反転させた2枚の画像を取り込む撮像装置と、
前記2枚の画像から差演算を行うことによって差画像を形成する差演算手段と、
前記差画像を小領域に分割し、小領域内の最大値と最小値を検出し、最大値から最小値を引いた値を小領域コントラストとするエリアコントラスト手段と、
前記差画像の各小領域に対しすべて焦点位置での小領域コントラストを比較し、最大値を与える小領域の焦点位置座標を検出する最大値検出手段を備える微分干渉顕微鏡。 - 焦点位置をある範囲内で一定の間隔で走査する焦点駆動装置と、
それぞれの前記焦点位置でリタデーション量を反転させるリタデーション変化装置と、
それぞれの前記焦点位置で前記リタデーション量を反転させた2枚の画像を取り込む撮像装置と、前記2枚の画像から差演算を行うことによって差画像を形成する差演算手段と、
前記差画像を小領域に分割し、小領域内の最大値と最小値を検出し、最大値から最小値を引いた値を小領域コントラストとするエリアコントラスト手段と、
前記差画像の各小領域に対しすべて焦点位置での小領域コントラストを比較し、最大値を与える小領域の焦点位置座標を検出する最大値検出手段を使ってマスク画像を形成するマスク画像手段と、
前記差画像を光学的応答関数によってデコンボリューションすることによって前記焦点位置での位相分布画像を形成するデコンボリューション手段と、
前記位相分布画像から前記マスク画像を使ってその焦点位置での位相分布情報を抽出する抽出手段を備える微分干渉顕微鏡。
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- 2006-10-30 JP JP2006294963A patent/JP2008111726A/ja active Pending
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