JP2014515471A5

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Publication number: JP2014515471A5
Application number: JP2014510672A
Authority: JP
Filing date: 2011-05-20
Publication date: 2014-08-07
Anticipated expiration: 2031-05-20

Claims

対象物（３００）の表面の非接触測定のための方法であって、
前記対象物の表面の少なくとも第１の軸（ｘ）における基準点（Ｘ_１）が最良合焦位置（Ｐ）に最も近くなるように、光を前記対象物の表面の対象領域へ投影するステップと、
前記投影された光の、前記基準点（Ｘ_１）を含む前記対象物の表面による反射後の視野領域（Ｆ）の１つの画像を取得するステップと、
第２の軸（ｚ）における前記対象物の位置（Ｚ_１）を割り出すステップと、
前記第１の軸（ｘ）における前記対象物の表面のそれぞれの基準点（Ｘ_２、Ｘ_３、・・・、Ｘ_ｎ）が存在する一連の対象領域に、光を前記対象物の表面へ投影するステップと、
前記基準点（Ｘ_２、Ｘ_３、・・・、Ｘ_ｎ）を最良合焦位置（Ｐ）のできるだけ近くに維持するために前記第２の軸（ｚ）に沿って前記対象物（３００）の位置を同時に変化させることによって、前記投影された光の、前記基準点（Ｘ_２、Ｘ_３、・・・、Ｘ_ｎ）を含む前記対象物の表面による反射後の前記それぞれの視野領域（Ｆ）のいくつかの画像を取得するステップと、
前記基準点（Ｘ_２、Ｘ_３、・・・、Ｘ_ｎ）を含む前記視野領域の前記画像の取得を行なった前記対象物（３００）のそれぞれ対応する位置について、位置（Ｚ_２、Ｚ_３、・・・、Ｚ_ｎ）を割り出すステップと
を含み、
前記光を対象物の表面の対象領域へ投影するステップが、少なくとも前記第１の軸（ｘ）に沿った光の分布を有する光のパターン（ｍ）を投影することによって実行され、
当該方法がさらに、
前記取得された画像の各々について、前記第１の軸（ｘ）に沿った最良合焦点（Ｐ）の位置を割り出すステップと、
対応する補正差（Δ_１、Δ_２、・・・、Δ_ｎ）を、前記最良合焦点（Ｐ）と前記基準点（Ｘ_１、Ｘ_２、・・・、Ｘ_ｎ）との間の前記第１の軸（ｘ）に沿った距離として算出するステップと、
前記補正差（Δ_１、Δ_２、・・・、Δ_ｎ）を含む前記第１の軸（ｘ）における前記基準点（Ｘ_１、Ｘ_２、・・・、Ｘ_ｎ）に関するパラメータと前記第２の軸（ｚ）における前記対象物の位置（Ｚ_１、Ｚ_２、・・・、Ｚ_ｎ）に関するパラメータとを少なくとも含む前記対象物の表面の表現を得るステップと
を含むことを特徴とする方法。
前記対象物の表面へ投影される前記光のパターンが、前記第１の軸（ｘ）に沿って顕微鏡対物レンズ（１５０）の焦点面に投影される測定スリット（ｍ）である、請求項１に記載の方法。
前記対象物の表面の表現を得るステップが、測定対象の前記対象物の表面の輪郭を与える曲線が決定されるように、前記補正差（Δ_１、Δ_２、・・・、Δ_ｎ）を含む前記第１の軸（ｘ）における前記基準点（Ｘ_１、Ｘ_２、・・・、Ｘ_ｎ）に関するパラメータと、前記第２の軸（ｚ）における前記対象物の位置（Ｚ_１、Ｚ_２、・・・、Ｚ_ｎ）に関するパラメータとを含む曲線［（Ｘ_１＋Δ_１，Ｚ_１）、（Ｘ_２＋Δ_２，Ｚ_２）、・・・、（Ｘ_ｎ＋Δ_ｎ，Ｚ_ｎ）］を形成するステップを含む、請求項２に記載の方法。
前記対象物の表面の表現を得るステップが、測定される前記対象物の表面の三次元マップ［（Χ_ｉ１＋Δ_ｉ１，Ｙ_ｉ，Ｚ_ｉ１）、（Ｘ_ｉ２＋Δ_ｉ２，Ｙ_ｉ，Ｚ_ｉ２）、・・・、（Χ_ｉｎ＋Δ_ｉｎ，Ｙ_ｉ，Ｚ_ｉｎ）］（ｉ＝１、２、・・・、ｍ）を得るために、前記測定スリット（ｍ）を第３の軸（ｙ）の種々の位置（Ｙ_１、Ｙ_２、・・・、Ｙ_ｍ）に投影することからなるラスター走査を実行するステップを含み、前記マップが、前記第３の軸（ｙ）の種々の位置（Ｙ_１、Ｙ_２、・・・、Ｙ_ｍ）における前記補正差（Δ_ｉ１、Δ_ｉ２、・・・、Δ_ｉｎ）を含む前記第１の軸（ｘ）における前記基準点（Ｘ_ｉ１、Ｘ_ｉ２、・・・、Ｘ_ｉｎ）に関するパラメータと前記第２の軸（ｚ）における前記対象物の位置（Ｚ_１、Ｚ_ｉ２、・・・、Ｚ_ｉｎ）に関するパラメータとを含む、請求項３に記載の方法。
前記測定スリット（ｍ）が前記対象物（３００）の頂点位置へと投影されるようなやり方で、測定される前記対象物（３００）を配置するための中心合わせステップをさらに含み、前記中心合わせステップが、
前記測定スリット（ｍ）に実質的に平行であり、前記測定スリット（ｍ）を間に挟むようにして前記測定スリット（ｍ）から第３の軸（ｙ）に沿って所与の距離だけ離れている少なくとも２つの横スリットを、前記顕微鏡対物レンズ（１５０）の焦点面へと投影するステップと、
前記測定スリット（ｍ）の両側に位置しており、前記測定スリット（ｍ）から両側に同じ距離だけ離れている２つの横スリットに沿った最良合焦位置の点（Ｐ）が、前記第１の軸（ｘ）において同じ座標にあることが明らかになるまで、前記第３の軸（ｙ）に沿って前記対象物（３００）の位置を変化させるステップと
を含む、請求項４に記載の方法。
前記基準点（Ｘ_２、Ｘ_３、・・・、Ｘ_ｎ）を最良合焦位置（Ｐ）のできるだけ近くに維持するために前記第２の軸（ｚ）を同時に移動させることが、構造化された照明にもとづく焦点深度アルゴリズムを使用することによって実行される、請求項５に記載の方法。
視野領域（Ｆ）の各々について、該視野領域（Ｆ）内の同じ所定の位置に位置する前記基準点（Ｘ_１、Ｘ_２、Ｘ_３、・・・、Ｘ_ｎ）を決定するステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
最良合焦位置（Ｐ）が、構造化された照明にもとづく焦点深度アルゴリズムの正面感度の最大値を有する視野内の点として決定される、請求項７に記載の方法。
前記補正差（Δ_１、Δ_２、・・・、Δ_ｎ）を画素単位から長さ単位へと変換するステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
前記補正差（Δ_１、Δ_２、・・・、Δ_ｎ）が１μｍ以下である、請求項９に記載の方法。
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法によって前記対象物（３００）の表面を非接触で測定するための装置（１００）であって、
対象物の表面の第１の軸（ｘ）における基準点（Ｘ_１、Ｘ_２、Ｘ_３、・・・、Ｘ_ｎ）が最良合焦位置（Ｐ）に最も近くなるように、光を前記対象物の表面の対象領域へ投影する投光手段（１１０）と、
前記投影された光の、前記対象物の表面による反射後の前記基準点（Ｘ_１、Ｘ_２、Ｘ_３、・・・、Ｘ_ｎ）を含む視野領域（Ｆ）の１つの画像を取得するための撮像手段（１２０）と、
第２の軸（ｚ）におけるそれぞれの前記基準点（Ｘ_２、Ｘ_３、・・・、Ｘ_ｎ）の位置（Ｚ_１、Ｚ_２、Ｚ_３、・・・、Ｚ_ｎ）を割り出すための手段と、
前記第１の軸（ｘ）に沿って前記対象物（３００）の位置を変化させるための手段と、
前記基準点（Ｘ_２、Ｘ_３、・・・、Ｘ_ｎ）が最良合焦位置（Ｐ）のできるだけ近くに維持されるように、第２の軸（ｚ）に沿って前記対象物（３００）の位置を同時に変化させるための手段と
を備え、
前記投光手段（１１０）が、前記第１の軸（ｘ）に沿った光の分布を有する光のパターン（ｍ）を投影するために適していることを特徴とする装置。
前記対象物の表面へ投影される前記光のパターンが、前記第１の軸（ｘ）に沿って顕微鏡対物レンズ（１５０）の焦点面に投影される測定スリット（ｍ）である、請求項１１に記載の装置（１００）。
前記投光手段（１１０）と前記撮像手段（１２０）とを含む測定ヘッド（１６０）をさらに備える、請求項１２に記載の装置（１００）。
前記投光手段（１１０）が、少なくとも１つのＬＥＤ（１１１）と、ダイアフラム（１１２）と、コリメーション光学系（１１３）と、ミラー（１１４）と、光学レンズ（１１５）と、ビームスプリッタ（１１６）と、前記顕微鏡対物レンズ（１５０）とを備える、請求項１３に記載の装置（１００）。
前記測定スリット（ｍ）が前記対象物（３００）の頂点位置へと投影されるようなやり方で、前記測定される対象物（３００）を配置するための中心合わせ手段をさらに備え、
前記中心合わせ手段が、
少なくとも２つの横スリットを、それぞれの側方軸（ｘ’）に沿って前記顕微鏡対物レンズ（１５０）の焦点面へ投影するための手段であって、前記側方軸（ｘ’）は、前記測定スリット（ｍ）が横スリットの間に位置するように、前記第１の軸（ｘ）に実質的に平行でありかつ第３の軸（ｙ）に沿って所与の距離だけ前記第１の軸（ｘ）から離れている、投影するための手段と、
前記測定スリット（ｍ）の両側で、前記測定スリット（ｍ）から両側に同じ距離だけ離れている２つの横スリットに沿った最良合焦位置の点（Ｐ）が、前記第１の軸において同じ座標にあることが明らかになるまで、前記第３の軸（ｙ）に沿って前記対象物の位置を変化させるための手段と
を備える、請求項１４に記載の装置（１００）。
前記対象物の表面の表現を得るために、ラスター走査を実行すべく前記第３の軸（ｙ）に沿って前記対象物の位置を変化させるための手段をさらに備える、請求項１５に記載の装置（１００）。
前記対象物の表面の表現を得るために、角度走査を実行すべく前記対象物（３００）の一点を通る第４の軸（θ）を中心にして前記対象物の角度位置を変化させるための手段をさらに備える、請求項１６に記載の装置。
前記第２の軸（ｚ）における前記対象物の位置（Ｚ_１、Ｚ_２、Ｚ_３、・・・、Ｚ_ｎ）を割り出すための手段が、高精度の位置センサ手段（１７０）を備える、請求項１７に記載の装置。
前記撮像手段（１２０）が、顕微鏡対物レンズおよびカメラ（１２１）を含む、請求項１８に記載の装置。