JP2008241499A - 干渉計測装置およびフォーカス調整方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】初期状態フォーカス評価量記録手段81は,初期状態の非合焦点位置におけるフォーカス評価量または検査視野内で高さの異なる2点以上のフォーカス評価量を記録する。フォーカス調整時には,z軸方向の各点のフォーカス評価量記録手段83によって,z軸ステージを順次上下させながらz軸方向の各点におけるフォーカス評価量を計測し,フォーカス誤差量算出手段84によって,初期状態におけるフォーカス評価量との差分をフォーカス誤差量として算出する。または2点以上のフォーカス誤差量の和を求める。フォーカス誤差量またはその和が最小となる位置を,ずれ量としてz軸ステージを調整する。
【選択図】図2
Description
I(p)=α(p)+β(p)cos{φ(p)} …(1)
である。ここでα(p),β(p)は光学系により決まる定数である。φ(p)は,画像内の位置pにおける位相である。位相φ(p)は,ハーフミラー102bからサンプル103までの光路長nd1 (p)とハーフミラー102bから参照ミラー105までの光路長nd2 (p)の差L(p)に比例する。L(p)は,L(p)=nd2 (p)−nd1 (p)であり,通常光路差と呼ばれる。ここでnは屈折率である。位相φ(p)と光路差L(p)には,次の(2)式の関係がある。
ここでλは,光源波長である。参照ミラーの形状と姿勢角が既知であれば,(2)式からサンプル表面形状や姿勢角を求めることが可能となる。
E(j)=|eA (z0 )−eA (zj −ΔZ)| …(3)
(ただし,zk =zj −ΔZ)
をフォーカス状態の評価関数とすると,E(j)がもっとも小さくなるステージ位置z4 が,元のフォーカス位置とわかる。そこで,ステージ位置z4 に移動して,時刻t1 での計測を行うことで,フォーカス位置が変わらない安定な計測が可能となる。
e(p)=β(p)/α(p) …(4)
として求められる。なおα(p),β(p) は,(1)式で示した干渉計固有の定数である。
Ik (p)=α(p)+β(p)cos(φ(p)+δk ) …(5)
位相φ(p)は,撮像した5枚の干渉縞画像から,次式で高精度に算出することが可能である。
次に,第1の実施の形態によるフォーカス位置の調整方法について説明する。第1の実施の形態では,初期状態においてフォーカス関数が最大となる位置から外れた位置のフォーカス評価量を記録しておき,そのフォーカス評価量を基準に,z軸方向の各点におけるフォーカス誤差量を求めて,それが最小となる位置をz軸方向のずれ量ΔZとして検出する。
このフォーカス誤差関数が最小値をとる点(フォーカス誤差量が0となる点)は,図6(C)から明らかなように,z4 =z0 +ΔZの点と,図示P4 の点である。これらの点の検出は,図14および図15に示したフォーカス誤差量の最小値の検出の場合に比べて,フォーカス位置付近におけるフォーカス誤差量の変化が大きいため,従来の手法よりも精度よくフォーカス位置を検出することができる。
ΔEA (zj −ΔZ)=eA (zj+1 −ΔZ)−eA (zj −ΔZ)
フォーカス位置は,E(j)が最小付近で,かつΔE(z0 )とΔEA (zj −ΔZ)の符号が一致する位置を選択する。
次に,第2の実施の形態によるフォーカス位置の調整方法について説明する。第2の実施の形態では,検査視野内で高さの異なる2点以上を選択し,選択位置の各フォーカス評価値から演算した値をもとに,ずれ量ΔZを検出してフォーカストラッキングを行う。検査視野内で高さの異なる2点以上を選択できない場合,サンプルを傾けて高さの異なる2点を選択する機構を利用する。
E(j)=|eA (z0 )−eA (zj −ΔZ)|
+|eB (z0 )−eB (zj −ΔZ)| …(6)
を用いる。(6)式のフォーカス誤差関数は,図8(C)のようになり,フォーカス位置付近での評価量が大きく,また図6(C)のようにフォーカス位置以外で評価量が小さくなることもない。なお,本説明図では,説明の都合でΔd≒ΔZとしているが,特にΔdをΔZとする必要性はない。また,本実施の形態では,時刻t0 における初期フォーカス値をA点,B点の2点として説明したが,一般的には光路差が異なる2つ以上の位置におけるフォーカス誤差関数でフォーカス制御を行う。
ここでiは,t0 において登録した初期フォーカス位置を識別するための添え字であり,Σi は,iに関するフォーカス誤差量の総和を表している。
2a,2b ハーフミラー
3 サンプル
4a,4b,4c レンズ
5 参照ミラー
7 CCD
8 制御装置
9 X−Y−Z−θステージ
10 θxyステージ
11 ステージコントローラ
12 位相シフタ
13 位相シフトコントローラ
80 干渉縞画像解析手段
81 初期状態フォーカス評価量記録手段
82 z軸ステージ制御手段
83 z軸方向の各点のフォーカス評価量記録手段
84 フォーカス誤差量算出手段
85 最小値検出手段
86 フォーカス調整手段
Claims (8)
- 測定サンプルと参照ミラーの間の光路差を利用する干渉光学系装置と,干渉光学系のフォーカス量を変えることが可能なz軸ステージと,撮像した干渉縞画像から任意の画素位置のフォーカス評価量を算出する手段とを備える干渉計測装置において,
フォーカス調整後の初期状態においてz軸方向のフォーカス評価量の変化を表すフォーカス関数e(z)の最大値より外れた位置におけるフォーカス評価量e(z0 )を記録する手段と,
前記初期状態からのz軸方向のずれ量ΔZを検出してフォーカスを調整する際に,z軸ステージを上下させながらz軸方向の各点zk (k=1,2,…,m)におけるフォーカス評価量e(zk )を計測し記録する手段と,
前記初期状態において記録したフォーカス評価量e(z0 )と前記z軸方向の各点zk のフォーカス評価量e(zk )との差分から,z軸方向の各点zk におけるフォーカス誤差量を演算する手段と,
前記演算したフォーカス誤差量の結果から,フォーカス誤差量が最小となる位置を算出し,その算出した位置にz軸ステージを戻して初期状態と同じ状態に復帰させる手段とを備える
ことを特徴とする干渉計測装置。 - 測定サンプルと参照ミラーの間の光路差を利用する干渉光学系装置と,干渉光学系のフォーカス量を変えることが可能なz軸ステージと,撮像した干渉縞画像から任意の画素位置のフォーカス評価量を算出する手段とを備える干渉計測装置において,
フォーカス調整後の初期状態で撮像した干渉縞画像内において,測定サンプルと参照ミラーの間の光路差が異なる2箇所以上の画素位置i(i=1,2,…,n)におけるフォーカス評価量ei (z0 )を記録する手段と,
前記初期状態からのz軸方向のずれ量ΔZを検出してフォーカスを調整する際に,z軸ステージを上下させながらz軸方向の各点zk (k=1,2,…,m)における前記2箇所以上の画素位置iのフォーカス評価量ei (zk )を計測し記録する手段と,
前記初期状態において記録したフォーカス評価量ei (z0 )と前記z軸方向の各点zk のフォーカス評価量ei (zk )との差分から,z軸方向の各点zk における前記2箇所以上の画素位置iのフォーカス誤差量を演算し,前記z軸方向の各点zk ごとに,前記2箇所以上の画素位置iのフォーカス誤差量の和を算出する手段と,
前記算出したフォーカス誤差量の和の結果から,そのフォーカス誤差量の和が最小となる位置を算出し,その算出した位置にz軸ステージを戻して初期状態と同じ状態に復帰させる手段とを備える
ことを特徴とする干渉計測装置。 - 前記光路差の異なる2箇所以上の画素位置iが測定サンプルの姿勢角度に起因して選択不可能な場合に,測定サンプルの姿勢角度を調整するゴニオステージにより測定サンプルを傾斜させ,光路差の異なる2箇所以上の画素位置iを選択する手段を備える
ことを特徴とする請求項2記載の干渉計測装置。 - 前記フォーカス評価量として干渉縞画像から検出した干渉縞コントラストを使用する
ことを特徴とする請求項1,請求項2または請求項3記載の干渉計測装置。 - 測定サンプルと参照ミラーの間の光路差を利用する干渉光学系装置と,干渉光学系のフォーカス量を変えることが可能なz軸ステージと,撮像した干渉縞画像から任意の画素位置のフォーカス評価量を算出する手段とを有する干渉計測装置におけるフォーカス調整方法において,
フォーカス調整後の初期状態においてz軸方向のフォーカス評価量の変化を表すフォーカス関数e(z)の最大値より外れた位置におけるフォーカス評価量e(z0 )を記録する過程と,
前記初期状態からのz軸方向のずれ量ΔZを検出してフォーカスを調整する際に,z軸ステージを上下させながらz軸方向の各点zk (k=1,2,…,m)におけるフォーカス評価量e(zk )を計測し記録する過程と,
前記初期状態において記録したフォーカス評価量e(z0 )と前記z軸方向の各点zk のフォーカス評価量e(zk )との差分から,z軸方向の各点zk におけるフォーカス誤差量を演算する過程と,
前記演算したフォーカス誤差量の結果から,フォーカス誤差量が最小となる位置を算出し,その算出した位置にz軸ステージを戻して初期状態と同じ状態に復帰させる過程とを有する
ことを特徴とするフォーカス調整方法。 - 測定サンプルと参照ミラーの間の光路差を利用する干渉光学系装置と,干渉光学系のフォーカス量を変えることが可能なz軸ステージと,撮像した干渉縞画像から任意の画素位置のフォーカス評価量を算出する手段とを備える干渉計測装置におけるフォーカス調整方法において,
フォーカス調整後の初期状態で撮像した干渉縞画像内において,測定サンプルと参照ミラーの間の光路差が異なる2箇所以上の画素位置i(i=1,2,…,n)におけるフォーカス評価量ei (z0 )を記録する過程と,
前記初期状態からのz軸方向のずれ量ΔZを検出してフォーカスを調整する際に,z軸ステージを上下させながらz軸方向の各点zk (k=1,2,…,m)における前記2箇所以上の画素位置iのフォーカス評価量ei (zk )を計測し記録する過程と,
前記初期状態において記録したフォーカス評価量ei (z0 )と前記z軸方向の各点zk のフォーカス評価量ei (zk )との差分から,z軸方向の各点zk における前記2箇所以上の画素位置iのフォーカス誤差量を演算し,前記z軸方向の各点zk ごとに,前記2箇所以上の画素位置iのフォーカス誤差量の和を算出する過程と,
前記算出したフォーカス誤差量の和の結果から,そのフォーカス誤差量の和が最小となる位置を算出し,その算出した位置にz軸ステージを戻して初期状態と同じ状態に復帰させる過程とを有する
ことを特徴とするフォーカス調整方法。 - 前記光路差の異なる2箇所以上の画素位置iが測定サンプルの姿勢角度に起因して選択不可能な場合に,測定サンプルの姿勢角度を調整するゴニオステージにより測定サンプルを傾斜させ,光路差の異なる2箇所以上の画素位置iを選択する過程を有する
ことを特徴とする請求項6記載のフォーカス調整方法。 - 前記フォーカス評価量として干渉縞画像から検出した干渉縞コントラストを使用する
ことを特徴とする請求項5,請求項6または請求項7記載のフォーカス調整方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007083429A JP2008241499A (ja) | 2007-03-28 | 2007-03-28 | 干渉計測装置およびフォーカス調整方法 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016058320A (ja) * | 2014-09-11 | 2016-04-21 | 矢崎総業株式会社 | 端子挿入用位置合わせ装置 |
CN107664899A (zh) * | 2017-10-19 | 2018-02-06 | 广东顺德工业设计研究院(广东顺德创新设计研究院) | 自动对焦的方法、装置以及系统 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0363507A (ja) * | 1989-08-02 | 1991-03-19 | Hitachi Ltd | 立体形状検出方法 |
JP2007033217A (ja) * | 2005-07-26 | 2007-02-08 | Keyence Corp | 干渉計測装置及び干渉計測方法 |
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2007
- 2007-03-28 JP JP2007083429A patent/JP2008241499A/ja active Pending
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CN107664899A (zh) * | 2017-10-19 | 2018-02-06 | 广东顺德工业设计研究院(广东顺德创新设计研究院) | 自动对焦的方法、装置以及系统 |
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