JP2018173338A - Three-dimensional shape measuring method using scanning white interference microscope - Google Patents
Three-dimensional shape measuring method using scanning white interference microscope Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018173338A JP2018173338A JP2017071504A JP2017071504A JP2018173338A JP 2018173338 A JP2018173338 A JP 2018173338A JP 2017071504 A JP2017071504 A JP 2017071504A JP 2017071504 A JP2017071504 A JP 2017071504A JP 2018173338 A JP2018173338 A JP 2018173338A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- interference signal
- dimensional shape
- light
- baseline
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 104
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 claims description 26
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 15
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 13
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 18
- 230000008859 change Effects 0.000 description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 3
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 2
- 238000012014 optical coherence tomography Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
- G01B11/2441—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures using interferometry
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
本発明は、白色光源を用いた干渉計測により三次元形状計測を行う方法に関する。 The present invention relates to a method for measuring a three-dimensional shape by interference measurement using a white light source.
走査型白色干渉顕微鏡は、白色光を試料に照射し、得られる干渉信号を高さ情報に変換することで三次元計測を行う装置であり、得られる干渉信号から各種計算をして表面形状、高さ、段差、膜厚、表面粗さ、同種材・異種材等の判定をする。 A scanning white interference microscope is a device that performs three-dimensional measurement by irradiating a sample with white light and converting the resulting interference signal into height information. Judgment of height, step, film thickness, surface roughness, same / different materials, etc.
走査型白色干渉顕微鏡を用いた三次元計測において、従来は、センサにて計測される干渉信号の情報を失わないために、干渉信号強度はセンサの出力飽和値を超えないように光源の光量は調整されてきた。 In 3D measurement using a scanning white-light interference microscope, conventionally, in order not to lose the information of the interference signal measured by the sensor, the light intensity of the light source is set so that the interference signal intensity does not exceed the output saturation value of the sensor. Has been adjusted.
例えば、特許文献1では、OCT(optical coherence tomography;光干渉断層撮影)による画像化が行われているが、検出が飽和すると、飽和アーティファクトが発生するため、光源の電力を減少させ再スキャンするなどの対策が取られている。特許文献2ではナイキスト間隔以上の標本点間隔でデータを取得して標本点間隔内のデータを内挿して高さ情報を得ている。 For example, in Patent Document 1, imaging by OCT (optical coherence tomography) is performed. However, when detection is saturated, saturation artifacts are generated, so the power of the light source is reduced and rescanning is performed. Measures have been taken. In Patent Document 2, data is acquired at a sample point interval equal to or greater than the Nyquist interval, and the height information is obtained by interpolating data within the sample point interval.
従来の走査型白色干渉顕微鏡による三次元形状計測には、光源の光量の設定に関し、次のような2つの問題を抱えている。1つ目は、光を検出するセンサの出力の飽和に関する問題である。すなわち、計測対象物の特性によっては、計測される干渉縞のコントラストが小さい、すなわちビジビリティがよくないことがある。この場合、干渉信号強度を大きくしたいため、光源の光量をできるだけ大きくすることが望ましい。しかしながら、光源の光量を大きくすると、光を検出するセンサに入射する入射光の強度も増大する。そして、入射光の強度に対応してセンサの出力値が増大し、当該出力値が容易にセンサの出力飽和値に達し、センサの出力が容易に飽和してしまう。例えば、計測対象物の反射率が小さく反射光強度が弱いような場合は、このような問題が発生しやすいと考えられる。 The conventional three-dimensional shape measurement using a scanning white interference microscope has the following two problems regarding the setting of the light amount of the light source. The first problem is the saturation of the output of the sensor that detects light. That is, depending on the characteristics of the measurement object, the contrast of the interference fringes to be measured may be small, that is, the visibility may not be good. In this case, in order to increase the interference signal intensity, it is desirable to increase the light amount of the light source as much as possible. However, when the amount of light from the light source is increased, the intensity of incident light that enters the sensor that detects light also increases. Then, the output value of the sensor increases corresponding to the intensity of the incident light, the output value easily reaches the output saturation value of the sensor, and the output of the sensor is easily saturated. For example, such a problem is likely to occur when the reflectance of the measurement object is small and the reflected light intensity is low.
2つ目は、センサのS/N比(信号対雑音比)に関する問題である。一般に光を検出するセンサは、入射光強度が大きくなるに従い、累乗関数的にS/N比は増加する。言い換えると、信号に対するノイズの比率は入射光強度が大きくなるに従い累乗関数的に小さくなる。このため光源の光量を大きくすることにより、できるだけS/N比を稼ぎたい、すなわちノイズの比率を小さくしたいという要求がある。 The second problem is related to the S / N ratio (signal to noise ratio) of the sensor. In general, in a sensor that detects light, the S / N ratio increases in a power function as the incident light intensity increases. In other words, the ratio of noise to signal decreases as a power function as the incident light intensity increases. Therefore, there is a demand for increasing the light quantity of the light source to increase the S / N ratio as much as possible, that is, to reduce the noise ratio.
本発明は、より適切な計測を実現し得る走査型白色干渉顕微鏡を用いた三次元形状計測方法を提供する。 The present invention provides a three-dimensional shape measurement method using a scanning white interference microscope that can realize more appropriate measurement.
本発明は、走査型白色干渉顕微鏡を用いた三次元形状計測方法であって、センサを用いて、計測対象物に対し照射した光源からの照射光に対応した干渉信号を取得し、干渉信号のうち、信号強度のオフセット値に相当するベースラインより信号強度が小さい負の干渉信号を取得し、負の干渉信号の信号強度に基づき、前記計測対象物の高さ情報を計測するための前記照射光の光量である計測光量を設定する。 The present invention is a three-dimensional shape measurement method using a scanning white-light interference microscope, which uses a sensor to acquire an interference signal corresponding to irradiation light from a light source irradiated to a measurement object, Among them, the irradiation for obtaining a negative interference signal whose signal intensity is smaller than the baseline corresponding to the offset value of the signal intensity and measuring the height information of the measurement object based on the signal intensity of the negative interference signal Sets the measurement light quantity that is the light quantity.
本発明によれば、光源の光量を大きくし、センサの出力値が最大値に達した、すなわち飽和したとしても、負の干渉信号の成分を利用することにより、高い光量で計測対象物(試料)の表面の形状を計測することができる。よって、ビジビリティのよくない計測対象物についても、表面の形状を容易に把握することが可能となる。 According to the present invention, even when the light amount of the light source is increased and the output value of the sensor reaches the maximum value, that is, saturated, the measurement object (sample) can be obtained with a high light amount by using the negative interference signal component. ) Surface shape can be measured. Therefore, it is possible to easily grasp the shape of the surface of a measurement object with poor visibility.
以下、本発明に係る走査型白色干渉顕微鏡を用いた三次元形状計測方法の好適な実施形態を、図1〜図11に基づいて詳述する。 Hereinafter, a preferred embodiment of a three-dimensional shape measurement method using a scanning white interference microscope according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
図1は、本発明の実施の形態に係る走査型白色干渉顕微鏡の全体構成図である。走査型白色干渉顕微鏡100は、装置本体10と、計測対象の試料S(計測対象物)が載置されたステージ20と、得られたデータを処理するコンピュータ(プロセッサ)30とを含む。装置本体10は、光源(白色光源)11と、フィルタ12と、ビームスプリッタ13と、二光束干渉対物レンズ(対物レンズ)14と、センサ(検出器)15と、ピエゾアクチュエータ16と、を含む。 FIG. 1 is an overall configuration diagram of a scanning white interference microscope according to an embodiment of the present invention. The scanning white interference microscope 100 includes an apparatus main body 10, a stage 20 on which a sample S (measurement object) to be measured is placed, and a computer (processor) 30 that processes the obtained data. The apparatus main body 10 includes a light source (white light source) 11, a filter 12, a beam splitter 13, a two-beam interference objective lens (objective lens) 14, a sensor (detector) 15, and a piezo actuator 16.
矢印Aで示すように光源11から出射された照射光(白色光)は、フィルタ(例えば波長フィルタ、偏光フィルタなど)12を通過した後、ビームスプリッタ13で二光束干渉対物レンズ14へ導かれる(矢印B)。照射光は二光束干渉対物レンズ14内のビームスプリッタで、計測対象物(試料S自体およびその内部の物質を含む)側へ向かう第1の照射光と、図示せぬ参照ミラー側へ向かう第2の照射光の2つに分割される。計測対象物に対して対向して配置される二光束干渉対物レンズ14内のビームスプリッタから計測対象物までの光学距離と、当該ビームスプリッタから参照ミラーまでの光学距離が等しくなった時に、計測信号が2つの照射光の干渉信号の形態で観測可能となり、センサ15がこの干渉信号を干渉縞(干渉パターン)として撮像し、干渉信号がコンピュータ30に保持、格納される。また、図1の実施形態では、ビームスプリッタ13から図示せぬ参照ミラーまでの距離が固定されているため、ピエゾアクチュエータ16を用いて掃引させることにより(矢印Cの動き)、計測対象物との距離を変化させている。走査型白色干渉顕微鏡100はコヒーレンス長の短い光源を用いるため(例えばコヒーレンス長が1μm以下)、干渉信号が得られた位置が、計測対象物が存在するz位置(高さ位置)となる。操作者は、走査型白色干渉顕微鏡100のコンピュータ30を操作し、矢印Cに沿って高さ方向に二光束干渉対物レンズ14を移動させ、計測対象物(試料D及びその内部の物質を含む)を高さ方向(z方向)にスキャン(走査)し、計測対象物の表面の性状(凹凸など)を観察する。 Irradiated light (white light) emitted from the light source 11 as shown by an arrow A passes through a filter (for example, a wavelength filter, a polarizing filter) 12 and then is guided to a two-beam interference objective lens 14 by a beam splitter 13 ( Arrow B). The irradiation light is a beam splitter in the two-beam interference objective lens 14, and the first irradiation light toward the measurement target (including the sample S itself and the substance therein) and the second toward the reference mirror (not shown). Are divided into two. When the optical distance from the beam splitter to the measurement object in the two-beam interference objective lens 14 arranged to face the measurement object is equal to the optical distance from the beam splitter to the reference mirror, the measurement signal Can be observed in the form of interference signals of the two irradiation lights, and the sensor 15 images the interference signals as interference fringes (interference patterns), and the interference signals are held and stored in the computer 30. Further, in the embodiment of FIG. 1, since the distance from the beam splitter 13 to a reference mirror (not shown) is fixed, by sweeping using the piezo actuator 16 (movement of arrow C), The distance is changed. Since the scanning white interference microscope 100 uses a light source having a short coherence length (for example, the coherence length is 1 μm or less), the position where the interference signal is obtained is the z position (height position) where the measurement object exists. The operator operates the computer 30 of the scanning white interference microscope 100, moves the two-beam interference objective lens 14 in the height direction along the arrow C, and the measurement object (including the sample D and the substance therein). Is scanned in the height direction (z direction), and the surface properties (such as irregularities) of the measurement object are observed.
図2は、照射光に対応した干渉信号を取得するセンサ15の、出力信号強度に対するノイズの割合であるN/S比を、両対数で示した特性の図である。一般的に、センサへの入射光量が大きいほど累乗関数にしたがって、センサ15から発生するノイズの割合は小さくなる(グラフは対数表示なので線形的に下がっている)。このセンサ15の特性から入射光量、すなわち出力信号強度はできるだけ大きい方がノイズの比率が小さくなり、ひいてはS/N比の良い条件で計測できることが分かる(グラフの右側)。尚、センサ15は光を捉えることが可能な装置であり、広義には撮像素子、カメラなどを含み特に限定はされない。 FIG. 2 is a characteristic diagram showing the N / S ratio, which is the ratio of noise to the output signal intensity, of the sensor 15 that acquires the interference signal corresponding to the irradiation light, in logarithmic terms. In general, as the amount of light incident on the sensor increases, the proportion of noise generated from the sensor 15 decreases according to the power function (the graph is linearly lowered because it is a logarithmic display). It can be seen from the characteristics of the sensor 15 that the ratio of noise is smaller when the incident light amount, that is, the output signal intensity is as large as possible, and that measurement can be performed under a good S / N ratio (right side of the graph). The sensor 15 is a device that can capture light, and includes an image sensor, a camera, and the like in a broad sense and is not particularly limited.
図3は、走査型白色干渉顕微鏡100により観測される一般的な干渉信号、すなわち計測対象物に対し、光源11から所定の光量Iをもって照射光(白色光)を照射した際に得られる干渉信号を示すグラフである。横軸は、試料S中の計測対象物の位置であるz位置(高さ位置)に相当する。ここで、横軸は光路長差(OPD:Optical Path Difference)Δpに相当するが、光路長差Δpは、上述した二光束干渉対物レンズ14内のビームスプリッタから計測対象物までの光学距離と、このビームスプリッタから参照ミラーまでの光学距離の差に相当する。光路長差Δp=0の位置では干渉信号がピーク値をとり、この位置で計測対象物が存在している。 FIG. 3 shows a general interference signal observed by the scanning white interference microscope 100, that is, an interference signal obtained when the measurement object is irradiated with irradiation light (white light) from the light source 11 with a predetermined light amount I. It is a graph which shows. The horizontal axis corresponds to the z position (height position) that is the position of the measurement object in the sample S. Here, the horizontal axis corresponds to an optical path difference (OPD) Δp, but the optical path length difference Δp is the optical distance from the beam splitter in the two-beam interference objective lens 14 to the measurement object, and This corresponds to the difference in optical distance from the beam splitter to the reference mirror. The interference signal has a peak value at the position where the optical path length difference Δp = 0, and the measurement object exists at this position.
走査型白色干渉顕微鏡100のセンサ15で観測される信号強度S(I)は、ある入射光量Iにおいて下記の式(1)で示すように、参照光強度I1および計測対象物からの反射光強度I2のオフセット項(第1項および第2項)、および干渉信号である第3項からなる。第3項中のΔpは上述した光路長差である。図3に示すように、オフセット項は、干渉信号の信号強度0に対して、計測対象物の存在とは無関係に、標準的に与えられる信号強度のオフセット値となる。 The signal intensity S (I) observed by the sensor 15 of the scanning white interference microscope 100 is the reflected light from the reference light intensity I 1 and the measurement object as shown by the following formula (1) at a certain incident light quantity I. It consists of an offset term (first term and second term) of intensity I 2 and a third term that is an interference signal. Δp in the third term is the optical path length difference described above. As shown in FIG. 3, the offset term is a signal strength offset value that is given as a standard with respect to the signal strength 0 of the interference signal regardless of the presence of the measurement target.
式(1)の干渉項である第3項は図3の実線で示す干渉信号に相当する。一般的にI1およびI2のオフセット項よりも上側部分は正に干渉している正の干渉信号と呼ばれ、オフセット項より下側部分は負に干渉している負の干渉信号と呼ばれる。正の干渉信号の部分では、干渉信号は明るくなり、負の干渉信号の部分では、干渉信号は暗くなり、明暗パターンが繰り返される干渉縞が形成される。この干渉縞は、計測対象物の高さ情報(高さ位置)である凹凸に対応したものとなる。 The third term, which is the interference term in Equation (1), corresponds to the interference signal indicated by the solid line in FIG. Generally, the upper part of the offset terms of I 1 and I 2 is called a positive interference signal that interferes positively, and the lower part of the offset term is called a negative interference signal that interferes negatively. In the portion of the positive interference signal, the interference signal becomes bright, and in the portion of the negative interference signal, the interference signal becomes dark, and an interference fringe in which the light / dark pattern is repeated is formed. This interference fringe corresponds to the unevenness which is the height information (height position) of the measurement object.
式(1)において正の干渉信号の最大値S(+)は、cos(Δp)=1のときであり、次の式(2)より求められる。 In equation (1), the maximum value S (+) of the positive interference signal is obtained when cos (Δp) = 1, and is obtained from the following equation (2).
一方、式(1)において負の干渉信号の最大値S(−)は、cos(Δp)=−1のときであり、次の式(3)より求められる。 On the other hand, the maximum value S (−) of the negative interference signal in equation (1) is when cos (Δp) = − 1, and is obtained from the following equation (3).
図3においては、I1およびI2のオフセット項(I1+I2)はベースラインB(I)に相当し、以下の式(4)となる。ベースラインB(I)より上側に位置し、ベースラインより信号強度が大きい部分が正の干渉信号であり、ベースラインB(I)より下側に位置し、ベースラインより信号強度が小さい部分が負の干渉信号である。 In FIG. 3, the offset term (I 1 + I 2 ) of I 1 and I 2 corresponds to the baseline B (I), and is expressed by the following formula (4). The portion located above the baseline B (I) and having a higher signal strength than the baseline is a positive interference signal, and the portion located below the baseline B (I) and having a lower signal strength than the baseline Negative interference signal.
なお、式(1)は物理現象を表しているため、現実に干渉現象が起きてから、センサ15により計測されていることに注意する。よって、たとえI1およびI2によるオフセット項、すなわち式(4)のベースラインB(I)がセンサ15の出力の飽和値、すなわちセンサ15の出力飽和値(最大出力値)を超えていたとしても、ベースラインB(I)より下側部分、すなわちベースラインB(I)より小さい負の干渉信号は、センサ15により検出可能であり、このとき式(3)の信号強度がセンサ15により検出される。 Note that since equation (1) represents a physical phenomenon, it is measured by the sensor 15 after an actual interference phenomenon has occurred. Therefore, even if the offset term due to I 1 and I 2 , that is, the baseline B (I) of the equation (4) exceeds the saturation value of the output of the sensor 15, that is, the output saturation value (maximum output value) of the sensor 15. However, the lower part of the baseline B (I), that is, a negative interference signal smaller than the baseline B (I) can be detected by the sensor 15, and at this time, the signal intensity of the expression (3) is detected by the sensor 15. Is done.
ここで、光源11の照射光の光量Iを大きくしていった際、I1およびI2のオフセット項であるベースラインBの上昇速度(Iの変化に対するB(I)の変化であり、B(I)のIによる微分)は、次の式(5)で表される。 Here, when the light quantity I of the light emitted from the light source 11 is increased, the rising speed of the baseline B, which is an offset term of I 1 and I 2 (the change in B (I) with respect to the change in I, B The differentiation of (I) by I is expressed by the following equation (5).
光源11の光量Iを大きくしていった際、式(1)において、第3項の干渉信号の大きさの上昇速度が、上記式(5)で表されるオフセット項の上昇速度より大きければ、光源11の光量Iを大きくするにつれて干渉信号も大きくなり、測定上好ましい。しかしながら現実にはそれは起こりえない。なぜなら、次の式(6)のように、相加・相乗平均の関係から見れば、必ずオフセット項B(I)は、第3項の最大値以上となり、式(6)を微分して得られる式(7)に示すように、オフセット項の上昇速度は、必ず第3項の上昇速度以上となるからである。 When the amount of light I of the light source 11 is increased, in equation (1), if the rate of increase in the magnitude of the interference signal in the third term is greater than the rate of increase in the offset term expressed in equation (5) above. As the light quantity I of the light source 11 is increased, the interference signal is increased, which is preferable in measurement. In reality, however, it cannot happen. This is because the offset term B (I) is always greater than or equal to the maximum value of the third term as seen from the relationship of additive / geometric mean as in the following equation (6), and is obtained by differentiating the equation (6). This is because the rising speed of the offset term is always equal to or higher than the rising speed of the third term, as shown in Equation (7).
図2の様にS/N比の観点からは、光源の照射光の光量が大きければ大きいほど好ましいという前提があるが、光量の増大は、当然ながらオフセット項であるベースラインの増加を招く。そして、上式(5)〜(7)によれば、ベースラインの増加速度は、計測に重要な干渉信号の増加速度に比して大きく、光量の増加により、干渉信号が容易にセンサ15の出力の飽和値に到達してしまい、正確な強度を検出することが難しくなると一般的に考えられてきた。 As shown in FIG. 2, from the viewpoint of the S / N ratio, there is a premise that the larger the amount of light emitted from the light source, the better. However, the increase in the amount of light naturally increases the baseline as an offset term. According to the above equations (5) to (7), the increase rate of the baseline is larger than the increase rate of the interference signal important for measurement, and the interference signal can be easily detected by the increase in the amount of light. It has generally been thought that the saturation value of the output is reached, making it difficult to detect the correct intensity.
このような事情を鑑み、高さ情報の計測に好ましい干渉信号の選定には、一般的にビジビリティ(visibility)Vと呼ばれる干渉縞の鮮明度を示す概念が用いられている。すなわち、ビジビリティVは、干渉縞の明暗の対比を表す量であり、コントラスト、伝達関数MTF(Modulated Transfer Function)と同義と考えられる。 In view of such circumstances, in order to select an interference signal preferable for measuring height information, a concept indicating visibility of interference fringes generally called visibility V is used. That is, the visibility V is an amount representing the contrast of the interference fringes, and is considered synonymous with contrast and transfer function MTF (Modulated Transfer Function).
ビジビリティVは以下の式(8)により表され、一般的にはビジビリティVが大きい干渉信号が、計測に好ましいと考えられている。式(8)において、Imaxは最大の観測干渉信号強度、Iminは最小の観測干渉信号強度であり、それぞれ、図3に示すように、センサ15の信号強度0を基準とした絶対値としての強度である。すなわち、ビジビリティVは、最大の観測干渉信号強度と最小の観測干渉信号強度の和に対する両者の差の比である。 Visibility V is expressed by the following equation (8). In general, an interference signal having a large visibility V is considered preferable for measurement. In Expression (8), I max is the maximum observed interference signal intensity, and I min is the minimum observed interference signal intensity. As shown in FIG. 3, each of the absolute values is based on the signal intensity 0 of the sensor 15 as a reference. Of strength. That is, visibility V is the ratio of the difference between the maximum observed interference signal strength and the minimum observed interference signal strength.
図4は、光源11の照射光の光量設定値を変化させたときの正の干渉信号のビジビリティの観測結果を示すグラフである。光源11の照射光の光量は、横軸に沿って変動する。横軸の光量の変化量に対するビジビリティの変化量は、dV/dIであり、図4において線を引いた傾きγA(=0.33)、γB(=0.13)に相当する。二つの傾きは、2種の異なる計測対象物に対応している。図4は、正の干渉信号におけるビジビリティの変化を示しており、傾きγ(+)は以下の式(9)となり、0≦γ≦1の値をとる。一方、負の干渉速度との比の場合には、γ(−)と定義すると式(10)となり、−1≦γ≦0の値をとる。 FIG. 4 is a graph showing the observation result of the visibility of the positive interference signal when the light amount setting value of the irradiation light of the light source 11 is changed. The amount of light emitted from the light source 11 varies along the horizontal axis. The change in visibility with respect to the change in the amount of light on the horizontal axis is dV / dI, which corresponds to the slopes γ A (= 0.33) and γ B (= 0.13) drawn in FIG. The two inclinations correspond to two different measurement objects. FIG. 4 shows a change in visibility in a positive interference signal. The slope γ (+) is expressed by the following equation (9), and takes a value of 0 ≦ γ ≦ 1. On the other hand, in the case of the ratio to the negative interference speed, if it is defined as γ (−), it becomes Equation (10) and takes a value of −1 ≦ γ ≦ 0.
尚、傾きγは、照射光の光量の変化に対するビジビリティの変化の度合いを示し、光量の変化に対するビジビリティの感応度ともいえ、本書面では、γを「ビジビリティ感応度」とも言う。計測対象物は、その種類に応じて固有のビジビリティ感応度を有する。 Note that the slope γ indicates the degree of change in visibility with respect to the change in the amount of irradiation light, and can also be referred to as the sensitivity of visibility to the change in the amount of light. In this document, γ is also referred to as “visibility sensitivity”. The measurement object has a unique visibility sensitivity depending on its type.
従来は、図4に示すように、正の干渉信号におけるビジビリティの変化に着目し、このビジビリティが最も良い値に対応した光量が、光源11の最適な光量と考えられてきた。図4では、第1の傾き(第1のビジビリティ感応度)γAを有する第1の計測対象物は、光量L1で最もビジビリティが大きくなる。一方、第2の傾き(第2のビジビリティ感応度)γBを有する第2の計測対象物は、光量L3で最もビジビリティが大きくなる。第1の計測対象物と第2の計測対象物は、反射率などの物性(表面形状、傾斜角度などを含む)が異なっており、第1の傾き(第1のビジビリティ感応度)と第2の傾き(第2のビジビリティ感応度)が異なっている。 Conventionally, as shown in FIG. 4, focusing on the change in visibility in a positive interference signal, the light amount corresponding to the best value of this visibility has been considered as the optimum light amount of the light source 11. In FIG. 4, the first measurement object having the first inclination (first visibility sensitivity) γ A has the highest visibility at the light amount L 1 . On the other hand, the second measurement object having the second inclination (second visibility sensitivity) γ B has the highest visibility at the light amount L 3 . The first measurement object and the second measurement object have different physical properties such as reflectance (including surface shape and inclination angle), and the first inclination (first visibility sensitivity) and the second Have different slopes (second visibility sensitivity).
すなわち、従来の一般的な考え方によれば、第1の計測対象物は光量L1、第2の計測対象物は光量L3が、それぞれ最適な照射光の光量設定値である。すなわち、傾きγA、γBが成立する範囲では、式(9)が成立しており、光量の増加に対し、ビジビリティも増大する。しかしながら、光量L1、光量L3より大きな光量では(グラフの右側では)、センサ15の出力の飽和値を超えているため、ビジビリティが減少しており、光源11の出力は光量L1、光量L3以下に抑えられるのが従来の考え方である。この状態下で、例えば図3において点線で示した上側の包絡線、すなわち正の干渉信号の包絡線を所定の方法(例えばサンプリングにより得られる正の干渉信号の標本点のモデル関数によりフィッチングなど)で取得し、そのピークから高さ情報を得ている。 That is, according to the conventional general idea, the light quantity L 1 for the first measurement object and the light quantity L 3 for the second measurement object are optimum light quantity setting values of the irradiation light. That is, in the range where the gradients γ A and γ B are established, the equation (9) is established, and the visibility increases as the amount of light increases. However, the light intensity larger than the light quantity L 1 and the light quantity L 3 (on the right side of the graph) exceeds the saturation value of the output of the sensor 15, so the visibility is reduced, and the output of the light source 11 is the light quantity L 1 , the light quantity. The conventional way of thinking is to be suppressed to L 3 or less. Under this condition, for example, the upper envelope indicated by the dotted line in FIG. 3, that is, the envelope of the positive interference signal is fitted by a predetermined method (for example, fitting by a model function of the sample point of the positive interference signal obtained by sampling) ) To obtain height information from the peak.
しかしながら、本来は最も大きな信号強度が得られる光量が最適な光量であると考えるべきである。そこで発明者は、これまでの考え方とは異なり、負の干渉信号、特に光量の変化に対する負の干渉信号の変化に着目した。図3において一点鎖線で示した下側の包絡線のように、負の干渉信号から包絡線のピークを取得することも可能だからである。図5は光源11の光量の設定値に対する正の干渉信号の強度および負の干渉信号の強度をプロットしたグラフである。なお、現象を把握しやすくするために、光源11は、出力される光量が線形的に変化するものを選択した。本図から、光量の設定を大きくするに従って、正の干渉信号の強度がピークを迎えた後、負の干渉信号の強度が最も小さい値(負のピーク)を迎えることになる。傾きγAの計測対象物については、代表点(c)と(d)で表した部分である。 However, it should be considered that the amount of light with which the highest signal intensity is originally obtained is the optimum amount of light. Therefore, the inventor paid attention to a negative interference signal, particularly, a change in the negative interference signal with respect to a change in the amount of light, unlike the conventional way of thinking. This is because the peak of the envelope can also be acquired from the negative interference signal, as in the lower envelope indicated by the one-dot chain line in FIG. FIG. 5 is a graph in which the intensity of the positive interference signal and the intensity of the negative interference signal are plotted against the set value of the light amount of the light source 11. In order to make it easier to grasp the phenomenon, the light source 11 is selected so that the amount of light output changes linearly. From this figure, as the light intensity setting is increased, after the intensity of the positive interference signal reaches a peak, the intensity of the negative interference signal reaches the minimum value (negative peak). The measurement object having the inclination γ A is a portion represented by representative points (c) and (d).
図6は、図5におけるγA=0.33の計測対象物について、光源の光量設定値のうち(a)〜(e)で示した代表点における干渉信号のグラフである。光源の光量設定値の小さい場合を示す図6(a)においては、ベースラインも低く干渉信号も小さいが、光量設定値を大きくしていくと、図6(b)のようにベースラインの上昇と共に干渉信号も大きくなっていく。なお、この時、式(7)の条件は満たされていることに注意する。そして、さらに光量設定値を上げて行くと、図6(c)に示されるように、正の干渉信号がセンサの最大出力値、すなわち飽和値(グラフにおける上限)に達する。そして、さらに光量設定値を上げて行くと、図6(d)のように、ベースラインがセンサの飽和値に達する。そして、さらに光量設定値を上げて行くと、負の干渉信号さえも飽和値に達して、図6(e)のように徐々に観測される干渉信号の大きさは小さくなっていく。 FIG. 6 is a graph of interference signals at representative points indicated by (a) to (e) among the light amount setting values of the light source for the measurement target with γ A = 0.33 in FIG. 5. In FIG. 6A showing the case where the light amount setting value of the light source is small, the baseline is low and the interference signal is small, but as the light amount setting value is increased, the baseline rises as shown in FIG. 6B. At the same time, the interference signal increases. Note that at this time, the condition of equation (7) is satisfied. When the light amount set value is further increased, the positive interference signal reaches the maximum output value of the sensor, that is, the saturation value (upper limit in the graph) as shown in FIG. 6C. When the light amount setting value is further increased, the baseline reaches the saturation value of the sensor as shown in FIG. As the light amount setting value is further increased, even the negative interference signal reaches the saturation value, and the magnitude of the interference signal that is gradually observed decreases as shown in FIG.
このような事象は、式(7)が成立していること、すなわち、光量の増大下で、式(1)の第3項の干渉信号の大きさの上昇速度が、式(5)のオフセット項、すなわちベースラインの上昇速度以下であることに由来する。γ=1の場合(式(9)における分子と分母の比が同じ、すなわち平均輝度値が増えた分だけ等しく干渉信号強度も大きくなる場合)以外の場合は、光量設定値を上げると、干渉信号の大きさは、最終的に図6(e)に示すように小さくなる。尚、図6(d)では、正の干渉信号は0であり、本来なら図5(d)でも正の干渉信号の部分(白抜きひし形◇の記号)は理論的には0にならなければいけないが、測定上の誤差のため、所定値が出力されている。 Such an event is caused by the fact that the expression (7) is satisfied, that is, the increase rate of the interference signal of the third term of the expression (1) is increased by the offset of the expression (5) under the increase of the light amount. It is derived from the term, that is, the rate of increase of the baseline or less. In cases other than γ = 1 (when the ratio between the numerator and the denominator in equation (9) is the same, that is, when the average luminance value is increased and the interference signal intensity is also increased), increasing the light amount set value increases the interference. The magnitude of the signal finally decreases as shown in FIG. In FIG. 6 (d), the positive interference signal is 0. Originally, in FIG. 5 (d), the portion of the positive interference signal (the symbol of white diamond ◇) must not be 0 theoretically. However, due to measurement errors, a predetermined value is output.
図7は、包絡線を求める手法の1つである二乗検波による例を示したものである。正の干渉信号および負の干渉信号の包絡線の最大ピーク位置(大きさは4I1I2)は、もとは式(1)の第3項からなるものであるため、合致することに注意する。二乗検波を用いることにより、正の干渉信号と負の干渉信号を併せた2倍のデータを活用することが可能となる。 FIG. 7 shows an example of square detection, which is one of the methods for obtaining the envelope. Note that the maximum peak positions (sizes of 4I 1 I 2 ) of the envelopes of the positive interference signal and the negative interference signal are originally composed of the third term of the equation (1), and therefore coincide with each other. To do. By using the square detection, it is possible to use twice as much data including the positive interference signal and the negative interference signal.
図8(a)〜(e)は、図6(a)〜(e)の波形に対して、図7に示すような二乗検波による包絡線の生成を適用した結果である。特に、図8(d)および(e)のように干渉信号の一部が飽和している状態においても、包絡線を生成することが可能である。この場合、元は負の干渉信号のみであったが、二乗検波を用いることにより、図8(a)〜(c)の正の干渉信号と、絶対値による比較が可能となる。ただし、ここでは、包絡線を求める手法の例として二乗検波を例にあげたが、これに限らずどの手法を用いてもよい。 FIGS. 8A to 8E show results of applying envelope generation by square detection as shown in FIG. 7 to the waveforms of FIGS. 6A to 6E. In particular, it is possible to generate an envelope even in a state in which a part of the interference signal is saturated as shown in FIGS. 8D and 8E. In this case, only the negative interference signal was originally used, but by using square detection, the positive interference signal in FIGS. 8A to 8C can be compared with the absolute value. However, here, square detection is used as an example of a method for obtaining an envelope, but this is not a limitation, and any method may be used.
図9は、光源11の光量設定値を増加させた際の干渉信号の包絡線の変化を示したものである。なお、観測者はセンサ15を通してのみ干渉信号を観測できるが、センサ15の出力値が飽和し、観測者が干渉信号を観測できないとしても、現実に物理現象としての干渉現象は発生している。すなわち、図9(d)、図9(e)は、センサ15の飽和値以上においても予想される干渉信号を示している。 FIG. 9 shows changes in the envelope of the interference signal when the light amount setting value of the light source 11 is increased. Although the observer can observe the interference signal only through the sensor 15, the interference phenomenon as a physical phenomenon actually occurs even if the output value of the sensor 15 is saturated and the observer cannot observe the interference signal. That is, FIG. 9D and FIG. 9E show an interference signal that is expected even when the saturation value of the sensor 15 is exceeded.
図9(a)、図9(b)のように、光源11の光量設定値が小さい時には、センサ15の出力値は飽和していないため、観測される正の干渉信号強度および負の干渉信号強度は、それぞれS(+)−BおよびS(−)−Bで表される。そして、図9(c)に示すように、正の干渉信号の最大値が、センサ15の出力値の飽和値に達すると、正の干渉信号の信号強度(正の干渉信号強度)は最大となる。観測される正の干渉信号の信号強度は、飽和値−Bが観測されることとなる。一方、このとき負の干渉信号はまだ飽和値に達していないため、S(−)−Bで負の干渉信号の信号強度(負の干渉信号強度)は観測される。 As shown in FIGS. 9A and 9B, when the light amount setting value of the light source 11 is small, the output value of the sensor 15 is not saturated. Therefore, the observed positive interference signal intensity and negative interference signal are not saturated. Intensities are represented by S (+)-B and S (-)-B, respectively. Then, as shown in FIG. 9C, when the maximum value of the positive interference signal reaches the saturation value of the output value of the sensor 15, the signal intensity of the positive interference signal (positive interference signal intensity) is maximum. Become. A saturation value −B is observed as the signal intensity of the observed positive interference signal. On the other hand, since the negative interference signal has not yet reached the saturation value at this time, the signal strength of the negative interference signal (negative interference signal strength) is observed at S (−) − B.
さらに光源11の光量設定値を大きくすると、図9(d)に示すように、ベースラインが飽和値に達し、観測される正の干渉信号の信号強度は0となる。そして、ベースラインが飽和値に達したとき、負の干渉信号の信号強度は最大となる。ベースラインが飽和値に達したため、S(−)−飽和値の信号強度が観測される。 When the light amount setting value of the light source 11 is further increased, as shown in FIG. 9D, the baseline reaches a saturation value, and the signal intensity of the observed positive interference signal becomes zero. When the baseline reaches the saturation value, the signal intensity of the negative interference signal is maximized. Since the baseline has reached a saturation value, a signal strength of S (−) − saturation value is observed.
さらに光源11の光量設定値を上げていくと、図9(e)に示すように、負の干渉信号の信号強度の最大値S(−)−飽和値は徐々に小さくなっていき、さらに光量設定値を上げれば、やがて正の干渉信号と同様に0に達する。 As the light amount setting value of the light source 11 is further increased, the maximum value S (−) − saturation value of the signal intensity of the negative interference signal gradually decreases as shown in FIG. If the set value is increased, it will eventually reach 0 like the positive interference signal.
図10は、図5のグラフに関し、図9の考え方に基づき、光源11の光量の変化と干渉信号の信号強度の変化との関係を解析したグラフである。第1の傾き(第1のビジビリティ感応度)γA(=0.33)の計測対象物の正の干渉信号である白抜きひし形(◇)は、低光量側では光源11の光量設定値に対して干渉信号強度が増加する(矢印A参照)。そして、正の干渉信号の信号強度が、センサ15の飽和値に達したときの光量設定値はL1である(図4参照)。そしてL1以上の光量では正の干渉信号は既にセンサ15の飽和値に達しているため、信号強度が大きくなることはなく、図9(d)、(e)に示すようにベースラインの上昇にもかかわらず、信号強度は減少する(矢印B参照)。 FIG. 10 is a graph obtained by analyzing the relationship between the change in the light amount of the light source 11 and the change in the signal intensity of the interference signal based on the concept of FIG. A white diamond (◇), which is a positive interference signal of the measurement object having the first inclination (first visibility sensitivity) γ A (= 0.33), is set to the light amount setting value of the light source 11 on the low light amount side. On the other hand, the interference signal intensity increases (see arrow A). The light intensity setting value when the signal intensity of the positive interference signal reaches the saturation value of the sensor 15 is L1 (see FIG. 4). Since the positive interference signal has already reached the saturation value of the sensor 15 for the light quantity of L1 or more, the signal intensity does not increase, and the baseline rises as shown in FIGS. 9 (d) and 9 (e). Nevertheless, the signal strength decreases (see arrow B).
一方、負の干渉信号の信号強度は正の干渉信号の信号強度がL1で飽和値に達した後も、しばらくは増加する。負の干渉信号の信号強度が最大値となったときの、光量設定値をL2とすると、光量はΔLAの分大きい。そして、光量L2における負の干渉信号の大きさは、光量L1における正の干渉信号の大きさより、ΔIAの分だけ増加する。すなわち、最適な光量設定値はL1ではなく、それよりもΔLAの分だけ大きいL2となる。そして、負の干渉信号の信号強度が最大値となるときは、ベースライン強度が飽和値に達した時と考えることができる。 On the other hand, the signal strength of the negative interference signal increases for a while after the signal strength of the positive interference signal reaches the saturation value at L1. Signal strength of negative interference signal when the maximum value, when the light quantity setting value is L2, the light quantity is the minute large [Delta] L A. The magnitude of the negative of the interference signal in the light quantity L2, from the magnitude of the positive interference signal in the light quantity L1, increased by the amount of [Delta] I A. That is, the optimum light quantity set value rather than L1, a correspondingly larger by L2 of [Delta] L A than that. When the signal intensity of the negative interference signal reaches the maximum value, it can be considered that the baseline intensity reaches the saturation value.
第2の傾き(第2のビジビリティ感応度)γB(=0.13)の計測対象物についても同様の結論が得られ、正の干渉信号の信号強度がピークをむかえる光量L3(図4参照)よりもΔLBだけ大きい光量L4において、負の干渉信号の信号強度がピークをむかえ、光量L4における干渉信号の信号強度は、光量L3における干渉信号の信号強度よりもΔIBの分だけ増加する。 A similar conclusion is obtained for the measurement object having the second slope (second visibility sensitivity) γ B (= 0.13), and the light intensity L3 (see FIG. 4) at which the signal intensity of the positive interference signal takes a peak. in [Delta] L B is larger by the amount of light L4 than), the signal intensity of the negative of the interference signal is peaked, the signal intensity of the interference signal in the light amount L4 is increased by the amount of [Delta] I B than the signal intensity of the interference signal in the light quantity L3 .
上述した様に、従来は、光源11の光量の最適値は、ビジビリティが最も大きくなったとき、または干渉信号が飽和していない、すなわち正の干渉信号が最大値に達する前の光量が最適として設定されるのが一般的であった(図4参照)。 As described above, conventionally, the optimum value of the light amount of the light source 11 is the optimum light amount when the visibility is maximized or when the interference signal is not saturated, that is, before the positive interference signal reaches the maximum value. It was common to set (see FIG. 4).
しかしながら、計測対象物の三次元形状を求めるためには、図3で示すような包絡線の最大値、すなわち包絡線のピークが得られれば良く、たとえ正の干渉信号の一部が飽和していても包絡線を求めることは可能である。すなわち、負の干渉信号のみでも包絡線のピーク位置を求めることは可能であり、ましてや、負の干渉信号の一部からでも包絡線のピークを求めることが可能である(例えば図8(e)参照)。特に少なくとも負の干渉信号の包絡線を取得するとともに、少なくとも当該包絡線を二乗検波することにより得られる新たな二乗検波後の包絡線のピークに基づき計測光量を設定することが可能である。この場合、問題ない限り飽和した正の干渉信号の包絡線を取得し、負の干渉信号の包絡線とあわせて計測光量を設定してもよい。また、正の干渉信号の包絡線と負の干渉信号の包絡線とをあわせて二乗検波してもよい。 However, in order to obtain the three-dimensional shape of the measurement object, it is only necessary to obtain the maximum value of the envelope as shown in FIG. 3, that is, the peak of the envelope, even if a part of the positive interference signal is saturated. However, it is possible to obtain the envelope. That is, it is possible to determine the peak position of the envelope only with a negative interference signal, and even to determine the peak of the envelope from a part of the negative interference signal (for example, FIG. 8 (e)). reference). In particular, at least an envelope of a negative interference signal can be acquired, and at the same time, the amount of light to be measured can be set based on at least a new envelope peak after square detection obtained by square detection of the envelope. In this case, a saturated positive interference signal envelope may be acquired as long as there is no problem, and the measurement light quantity may be set together with the negative interference signal envelope. Alternatively, square detection may be performed by combining the envelope of the positive interference signal and the envelope of the negative interference signal.
本発明は、ビジビリティではなく、干渉信号の大きさが最大となると推定される負の干渉信号について、信号強度が最大値を取る光量が、高さ情報の取得に最適な光量であるという結論を導き出した。本書面では、計測対象物の高さ情報を計測するため、設定すべきこの最適な光量を「計測光量」と呼ぶ。 The present invention concludes that the light intensity at which the signal intensity takes the maximum value for the negative interference signal that is estimated to be the maximum, not the visibility, is the optimal light quantity for obtaining height information. Derived. In this document, this optimum light amount to be set in order to measure the height information of the measurement object is referred to as “measurement light amount”.
図11(a)は、本発明の一実施形態により、計測光量を設定するためのフローチャートである。操作者は、走査型白色干渉顕微鏡100のコンピュータ30を操作し、高さ方向にスキャン(走査)し、計測対象物の所定の観察位置(所定の高さ位置)に焦点を合わせるように、二光束干渉対物レンズ14を移動させる。そして、所定の観察位置で光源11の照射光の光量を増加させるモードを設定し、光量を増加させる(ステップS1)。コンピュータ30は、センサ15が取得した干渉信号をモニタしながら、正の干渉信号の最大値(例えば包絡線のピーク)がセンサ15の出力飽和値(最大出力値)に達したか否かを判定し(ステップS2)、達していない場合は(図9(a)、(b)参照)ステップS1に戻り、光量の増加を続行する(ステップS2;No)。正の干渉信号の最大値が飽和値に達したと判定した場合(ステップS2;Yes)、コンピュータ30は、正の干渉信号の最大値を取得する(ステップS3;図9(c)参照)。 FIG. 11A is a flowchart for setting the measurement light quantity according to an embodiment of the present invention. The operator operates the computer 30 of the scanning white interference microscope 100, scans in the height direction, and focuses on a predetermined observation position (predetermined height position) of the measurement object. The beam interference objective lens 14 is moved. And the mode which increases the light quantity of the irradiation light of the light source 11 in a predetermined observation position is set, and a light quantity is increased (step S1). While monitoring the interference signal acquired by the sensor 15, the computer 30 determines whether or not the maximum value of the positive interference signal (for example, the peak of the envelope) has reached the output saturation value (maximum output value) of the sensor 15. However (step S2), if not reached (see FIGS. 9A and 9B), the process returns to step S1 to continue the increase in the amount of light (step S2; No). When it is determined that the maximum value of the positive interference signal has reached the saturation value (step S2; Yes), the computer 30 acquires the maximum value of the positive interference signal (step S3; see FIG. 9C).
次にコンピュータ30は、干渉信号のベースラインがセンサの出力飽和値に達したか否かを判定し(ステップS4)、達していない場合はステップS1に戻り、光量の増加を続行する(ステップS4;No)。ベースラインが出力飽和値に達している場合(ステップS4;Yes)、コンピュータ30は、現在の高さ位置であって、現在観察している計測対象物の領域(xy面内)である観察領域(例えば二光束干渉対物レンズの14の視野)内において、当該光量が計測対象物の高さ情報を計測するための最適な光量であると判定し、当該光量を照射光の計測光量として設定する(ステップS5)。本状態は図9(d)の状態であり、干渉信号のうち、正の干渉信号の少なくとも一部(図9(d)では全て)の信号強度がセンサ15の出力飽和値を超えることにより、正の干渉信号の少なくとも一部(図9(d)では全て)が飽和している状態となっている。 Next, the computer 30 determines whether or not the baseline of the interference signal has reached the output saturation value of the sensor (step S4). If not, the computer 30 returns to step S1 and continues to increase the amount of light (step S4). No). When the baseline has reached the output saturation value (step S4; Yes), the computer 30 is an observation region that is the current height position and the region (in the xy plane) of the measurement object currently being observed. In (for example, 14 fields of view of the two-beam interference objective lens), it is determined that the light quantity is the optimum light quantity for measuring the height information of the measurement object, and the light quantity is set as the measurement light quantity of the irradiation light. (Step S5). This state is the state of FIG. 9D, and the signal intensity of at least a part (all in FIG. 9D) of the positive interference signals among the interference signals exceeds the output saturation value of the sensor 15. At least a part of the positive interference signal (all in FIG. 9D) is saturated.
更にコンピュータ30は、負の干渉信号(の包絡線)が最大値に達しているか否か(例えば包絡線のピークが最大値か否か)をも判定し(ステップS6)、達していない場合はステップS1に戻り、光量の増加を続行する(ステップS6;No)。負の干渉信号(の包絡線)が最大値に達している場合(ステップS6;Yes)、コンピュータ30は、当該干渉信号における光量を、照射光の計測光量として設定する(ステップS5)。 Furthermore, the computer 30 also determines whether or not the negative interference signal (the envelope) has reached the maximum value (for example, whether or not the peak of the envelope is the maximum value) (step S6). Returning to step S1, the light quantity continues to increase (step S6; No). If the negative interference signal (envelope) has reached the maximum value (step S6; Yes), the computer 30 sets the light amount in the interference signal as the measured light amount of the irradiation light (step S5).
ここで、ベースラインの信号強度が図3の様に直線であれば、あらゆる観察領域において、ベースラインが出力飽和値に達するときと、負の干渉信号のピークが最大値になるときが同じであるため、図11の処理はステップS4にて終了する。しかしながら、ベースラインの信号強度は一般的に図3の様に一定値ではなく、例えばxy面内等、計測対象物内の任意の方向において変動する。図11(b)、(c)は、ステップS6の判定を行う前提として、ベースラインの信号強度が図3の様に直線ではなく、横軸がxy面内の任意の方向であり、この方向でベースラインの信号強度が変動している状態(ベースライン曲線をとる)を示している。この場合、観察領域内において各画素のベースラインの信号強度が変動することとなる。 Here, if the signal strength of the baseline is a straight line as shown in FIG. 3, the time when the baseline reaches the output saturation value is the same as the time when the peak of the negative interference signal reaches the maximum value in any observation region. Therefore, the process in FIG. 11 ends in step S4. However, the baseline signal intensity is generally not a constant value as shown in FIG. 3, and varies in an arbitrary direction in the measurement object, for example, in the xy plane. 11B and 11C, on the premise that the determination in step S6 is performed, the signal strength of the baseline is not a straight line as in FIG. 3, and the horizontal axis is an arbitrary direction in the xy plane. Shows a state in which the signal strength of the baseline fluctuates (takes a baseline curve). In this case, the baseline signal intensity of each pixel varies within the observation region.
図11(b)は、ベースラインがセンサの出力飽和値に達しつつも、負の干渉信号(の包絡線)の信号強度が最大になっていない状態の干渉信号の概念図を示す(ステップS6;No)。ここでは、計測対象物内の任意の方向においてベースラインの信号強度が変動しており、ベースラインの少なくとも一部の信号強度が、センサ15の出力飽和値に達した状態である。この状態は、ステップS6のNoに対応するが、さらに光量を増加させず、この状態における光量を計測光量として設定してもよい。しかしながら、この状態から、光量を増加させることにより、さらに負の干渉信号を飽和させずに、その信号強度を増加させることができる。図11(c)は、図11(b)から光量を増加させた状態を示し、ベースラインがセンサ15の出力飽和値に達し、かつ負の干渉信号(の包絡線)の信号強度が最大値になっている状態の干渉信号の概念図を示す(ステップS7)。これは着目している画素において、最適な光量が得られていることを意味する。この状態では、干渉信号のうち、ベースラインより信号強度が大きい正の干渉信号の全てが、センサ15の出力飽和値を超えることにより、正の干渉信号がセンサ15により検出されない状態となっており、この点では図9(d)、(e)と同じである。 FIG. 11B shows a conceptual diagram of the interference signal in a state where the signal intensity of the negative interference signal (the envelope thereof) is not maximized while the baseline reaches the output saturation value of the sensor (step S6). No). Here, the signal strength of the baseline fluctuates in an arbitrary direction within the measurement object, and the signal strength of at least part of the baseline has reached the output saturation value of the sensor 15. This state corresponds to No in step S6, but the light quantity in this state may be set as the measurement light quantity without further increasing the light quantity. However, from this state, by increasing the amount of light, the signal intensity can be increased without further saturating the negative interference signal. FIG. 11C shows a state in which the amount of light is increased from FIG. 11B, the baseline reaches the output saturation value of the sensor 15, and the signal intensity of the negative interference signal (the envelope thereof) is the maximum value. The conceptual diagram of the interference signal of the state which has become is shown (step S7). This means that an optimum light amount is obtained in the pixel of interest. In this state, among the interference signals, all of the positive interference signals whose signal strength is higher than the baseline exceeds the output saturation value of the sensor 15, so that the positive interference signal is not detected by the sensor 15. This point is the same as FIGS. 9D and 9E.
上記の処理においては、コンピュータ30は、干渉信号の信号強度のオフセット値に相当するベースラインより信号強度が小さい負の干渉信号を取得し、この負の干渉信号の信号強度に基づき、計測対象物の高さ情報を計測するための照射光の光量である計測光量を設定している。さらに詳しくは、コンピュータ30は、すでに説明した様に負の干渉信号の包絡線を取得し、この包絡線のピークに基づき計測光量を設定している。 In the above processing, the computer 30 acquires a negative interference signal whose signal strength is smaller than the baseline corresponding to the offset value of the signal strength of the interference signal, and based on the signal strength of this negative interference signal, the measurement object A measurement light amount that is a light amount of irradiation light for measuring the height information is set. More specifically, the computer 30 acquires the envelope of the negative interference signal as described above, and sets the measurement light quantity based on the peak of the envelope.
尚、図4について説明したように、第1のビジビリティ感応度を有する第1の計測対象物に対しては、第1の計測対象物のベースラインの少なくとも一部の信号強度が、センサ15の出力飽和値に達した状態において、第1の計測光量を設定する。一方、第2のビジビリティ感応度を有する第2の計測対象物に対しては、第2の計測対象物のベースラインの少なくとも一部の信号強度が、センサ15の出力飽和値に達した状態において、第1の計測光量と異なる第2の計測光量を設定する。このように、異なるビジビリティを有する材料(2種以上であってもよい)ごとに、最適な計測光量を設定することが可能となる。 As described with reference to FIG. 4, for the first measurement object having the first visibility sensitivity, the signal intensity of at least a part of the baseline of the first measurement object is the sensor 15. In a state where the output saturation value is reached, the first measurement light quantity is set. On the other hand, for the second measurement object having the second visibility sensitivity, in a state where the signal intensity of at least a part of the baseline of the second measurement object reaches the output saturation value of the sensor 15. A second measurement light amount different from the first measurement light amount is set. In this way, it is possible to set an optimum measurement light amount for each material (which may be two or more types) having different visibility.
図12は、本発明の他の実施形態の最適な光量を決定するためのフローチャートであり、多重スキャンによる三次元形状計測方法を示している。多重スキャンとは、一度の高さ方向(z方向)のスキャン(走査)により、観察領域に対応した画像内の全画素、又は当該画像における所定数以上の画素の情報(高さ情報)を取得するのではなく、一度のスキャン毎に、観察領域に対応した画像のうち部分的にのみ画素の情報を取得する。多重スキャンとはこのような処理を繰り返すことにより、この画像のうち所定の割合以上の画素の情報を取得する概念である。 FIG. 12 is a flowchart for determining an optimum light amount according to another embodiment of the present invention, and shows a three-dimensional shape measurement method using multiple scanning. Multiple scan refers to obtaining information (height information) of all pixels in an image corresponding to an observation area or a predetermined number of pixels or more in one height direction (z direction) scan (scan). Instead, for each scan, pixel information is acquired only partially from the image corresponding to the observation region. Multiple scan is a concept of acquiring information of pixels of a predetermined ratio or more in this image by repeating such processing.
操作者は、走査型白色干渉顕微鏡100のコンピュータ30を操作し、高さ方向にスキャン(走査)し、計測対象物の所定の観察位置(所定の高さ位置)に焦点を合わせるように、二光束干渉対物レンズ14を移動させる。そして、所定の観察位置で光源11の照射光の光量を増加させるモードを設定し、光量を増加させる(ステップS11)。次にコンピュータ30は、干渉信号のベースラインがセンサの出力飽和値に達したか否かを判定し(ステップS12)、達していない場合はステップS11に戻り、光量の増加を続行する(ステップS12;No)。ベースラインが出力飽和値に達している場合(ステップS12;Yes)、コンピュータ30は、当該光量を計測光量に設定し、干渉信号の測定を行う(ステップS13)。 The operator operates the computer 30 of the scanning white interference microscope 100, scans in the height direction, and focuses on a predetermined observation position (predetermined height position) of the measurement object. The beam interference objective lens 14 is moved. And the mode which increases the light quantity of the irradiation light of the light source 11 in a predetermined observation position is set, and a light quantity is increased (step S11). Next, the computer 30 determines whether or not the baseline of the interference signal has reached the output saturation value of the sensor (step S12). If not, the computer 30 returns to step S11 and continues to increase the amount of light (step S12). No). When the baseline has reached the output saturation value (step S12; Yes), the computer 30 sets the light amount as the measurement light amount and measures the interference signal (step S13).
次にコンピュータ30は、光源の光量が最大出力値に達したか否かを判定し(ステップS14)、光量が最大出力値に達した場合は(ステップS14;Yes)、処理を終了する。一方、光量が最大出力値に達していない場合は(ステップS14;No)、コンピュータ30は、走査型白色干渉顕微鏡100が多重スキャンを行うモードに設定されているか否かを判定し(ステップS15)、多重スキャンを行うモードに設定されていない場合は(ステップS15;No)、処理を終了する。 Next, the computer 30 determines whether or not the light amount of the light source has reached the maximum output value (step S14). If the light amount has reached the maximum output value (step S14; Yes), the process is terminated. On the other hand, when the light quantity has not reached the maximum output value (step S14; No), the computer 30 determines whether or not the scanning white interference microscope 100 is set to a mode for performing multiple scanning (step S15). If the mode is not set to perform multiple scanning (step S15; No), the process is terminated.
一方、多重スキャンを行うモードに設定されている場合は(ステップS15;Yes)、コンピュータ30は、既に行ったスキャン回数が、あらかじめ指定された多重スキャンの指定回数に達したか否かを判定する(ステップS16)。また、コンピュータ30は、既に行ったスキャンにおいて高さ情報を取得した画素が、予め指定した画素の取得率に到達したか否をも並行して判定する(ステップS17)。既に行ったスキャン回数が、多重スキャンの指定回数に達していない場合(ステップS16;No)、または、既に行ったスキャンにおいて高さ情報を取得した画素が、指定した画素の取得率に到達していない場合(ステップS17;No)、ステップS13における計測光量で得られた干渉信号から高さ情報が得られた画素を計測対象から除去し(ステップS18)、それ以外の残された画素について、再びステップS11からの処理を開始する。ステップS11以降においては、残された画素の干渉信号のベースラインが、センサの出力飽和値に達するように照射光の光量を増やし、新たな計測光量を設定する。 On the other hand, when the mode is set to perform the multiple scan (step S15; Yes), the computer 30 determines whether or not the number of scans that have already been performed has reached the designated number of multiple scans designated in advance. (Step S16). The computer 30 also determines in parallel whether or not the pixels for which height information has already been acquired in a scan that has already been performed have reached a pre-designated pixel acquisition rate (step S17). If the number of scans that have already been performed has not reached the designated number of multiple scans (step S16; No), or the pixels for which height information has already been acquired in the scans that have already been performed have reached the designated pixel acquisition rate. If not (step S17; No), the pixel whose height information is obtained from the interference signal obtained with the measurement light quantity in step S13 is removed from the measurement target (step S18), and the remaining pixels are again determined. The process from step S11 is started. After step S11, the amount of irradiation light is increased so that the baseline of the interference signal of the remaining pixels reaches the output saturation value of the sensor, and a new measurement light amount is set.
一方、既に行ったスキャン回数が、多重スキャンの指定回数に達している場合(ステップS16;Yes)、または、既に行ったスキャンにおいて高さ情報を取得した画素が、指定した画素数の取得率に到達している場合(ステップS17;Yes)、いずれの場合においても処理を終了する。 On the other hand, when the number of scans that have already been performed has reached the designated number of multiple scans (step S16; Yes), or pixels that have already acquired height information in a scan that has already been performed have an acquisition rate of the specified number of pixels. If it has been reached (step S17; Yes), the process is terminated in any case.
図13は、図12のフローチャートに沿った処理を概念図で示したものであり、図11(b)、(c)と同様に、横軸が計測対象物内のxy面内の任意の方向であり、この方向でベースラインの信号強度が変動している状態を示している。(1)、(2)は、図12のステップS11、S12の処理を示し、(3)は、図12のステップS13〜S17で、xy面の観察領域に対応する画像のうち、一部の画素のみについて高さ情報が得られていることを示している。(4)は図12のステップS18の処理を示し、(5)、(6)は、再度図12のステップS11、S12の処理が実施されることを示している。 FIG. 13 is a conceptual diagram showing the process according to the flowchart of FIG. 12, and the horizontal axis is an arbitrary direction in the xy plane in the measurement object, as in FIGS. 11 (b) and 11 (c). In this direction, the baseline signal intensity varies. (1) and (2) show the processing of steps S11 and S12 in FIG. 12, and (3) shows a part of the image corresponding to the observation area on the xy plane in steps S13 to S17 in FIG. It shows that height information is obtained only for pixels. (4) shows the process in step S18 in FIG. 12, and (5) and (6) show that the processes in steps S11 and S12 in FIG. 12 are performed again.
図14は、干渉信号のベースラインの少なくとも一部の信号強度が、センサの出力飽和値に等しくなる光量を、計測光量として設定する手法の例を示している。図14(a)は、本手法のフローチャートであり、図14(b)は、図14(a)の該当するステップを干渉信号上で示した概念図である。予め、操作者が走査型白色干渉顕微鏡100を操作して、干渉縞が観測される所定の高さ位置(z位置)、すなわち干渉信号のピークを取得する(ステップS21)。操作者は、走査型白色干渉顕微鏡100を操作して、この位置から正または負の干渉信号の半値幅に相当するコヒーレンス長LC以上の間隔L(L>LC)で離れた上方位置においてベースラインを取得する(ステップS22)。この位置では、干渉縞の波形が観察できないため、ベースラインのみを取得できる。 FIG. 14 shows an example of a technique for setting a light amount at which the signal intensity of at least a part of the baseline of the interference signal is equal to the output saturation value of the sensor as the measured light amount. FIG. 14A is a flowchart of this method, and FIG. 14B is a conceptual diagram showing the corresponding steps of FIG. 14A on the interference signal. The operator operates the scanning white interference microscope 100 in advance to obtain a predetermined height position (z position) where interference fringes are observed, that is, the peak of the interference signal (step S21). The operator operates the scanning white interference microscope 100 and at an upper position separated from this position by an interval L (L> L C ) equal to or greater than the coherence length L C corresponding to the half-value width of the positive or negative interference signal. A baseline is acquired (step S22). At this position, only the baseline can be acquired because the interference fringe waveform cannot be observed.
ここで、光源11の光量を上げることにより、ベースラインの強度をセンサ15の出力飽和値まで上昇させる(ステップS23)。その後、ステップS21における元の高さ位置まで、焦点を戻すことにより(ステップS24)、ベースラインがセンサ15の出力飽和値まで達した状態における干渉縞波形を得ることができる(ステップS25)。結果的に、ベースラインの少なくとも一部の信号強度が、センサ15の出力飽和値に等しくなる照射光の光量を、計測光量として設定することになる。本手法によれば、スキャンの際には必ず上方向に移動するので、無駄な動きはなく、計測時間を短縮することができる。
Here, the intensity of the baseline is increased to the output saturation value of the sensor 15 by increasing the light amount of the light source 11 (step S23). Thereafter, by returning the focus to the original height position in step S21 (step S24), an interference fringe waveform in a state where the baseline reaches the output saturation value of the sensor 15 can be obtained (step S25). As a result, the amount of irradiation light at which at least part of the signal intensity of the baseline is equal to the output saturation value of the sensor 15 is set as the measurement light amount. According to this method, since it always moves upward during scanning, there is no useless movement and the measurement time can be shortened.
図15は、干渉信号のベースラインの少なくとも一部の信号強度が、センサの出力飽和値に等しくなる光量を、計測光量として設定する手法の他の例を示している。図15(a)は、本手法のフローチャートであり、図15(b)は、図15(a)の該当するステップを干渉信号上で示した概念図である。予め、操作者が走査型白色干渉顕微鏡100を操作して、干渉縞が観測される所定の高さ位置(z位置)、すなわち干渉信号のピーク位置を取得する(ステップS31)。そして、スキャンをして、高さ方向の信号強度を示す高さ方向(z方向)の干渉信号を得る(ステップS32)。 FIG. 15 shows another example of a technique for setting a light amount at which the signal intensity of at least a part of the baseline of the interference signal is equal to the output saturation value of the sensor as the measured light amount. FIG. 15A is a flowchart of this method, and FIG. 15B is a conceptual diagram showing the corresponding steps of FIG. 15A on the interference signal. The operator operates the scanning white interference microscope 100 in advance to obtain a predetermined height position (z position) where the interference fringes are observed, that is, the peak position of the interference signal (step S31). Then, scanning is performed to obtain an interference signal in the height direction (z direction) indicating the signal strength in the height direction (step S32).
次に、コンピュータ30は、高さ方向の干渉信号から、正の干渉信号および負の干渉信号を除去して、ベースラインを求める(ステップS33)。そして、このベースラインの強度が、センサ15の出力飽和値に達したか否かを判定する(ステップS34)。ベースラインの信号強度が、センサ15の出力飽和値に到達していない場合は(ステップS34;No)、光量を上げ(ステップS35)、再度ステップS32以降の処理を行う。ベースラインの信号強度が、センサ15の出力飽和値に到達している場合は(ステップS34;Yes)、ベースラインが、センサ15の出力飽和値に到達した状態の干渉信号を得る(ステップS36)。結果的に、ベースラインの少なくとも一部の信号強度が、センサ15の出力飽和値に等しくなる光量を、計測光量として設定することになる。 Next, the computer 30 obtains a baseline by removing the positive interference signal and the negative interference signal from the interference signal in the height direction (step S33). Then, it is determined whether or not the baseline intensity has reached the output saturation value of the sensor 15 (step S34). When the baseline signal intensity does not reach the output saturation value of the sensor 15 (step S34; No), the light amount is increased (step S35), and the processing after step S32 is performed again. When the baseline signal strength has reached the output saturation value of the sensor 15 (step S34; Yes), an interference signal in a state where the baseline has reached the output saturation value of the sensor 15 is obtained (step S36). . As a result, the amount of light at which at least part of the signal intensity of the baseline is equal to the output saturation value of the sensor 15 is set as the measured amount of light.
図16は、干渉信号のベースラインの少なくとも一部の信号強度が、センサの出力飽和値に等しくなる光量を、計測光量として設定する手法のさらに他の例を示している。図16(a)は、本手法のフローチャートであり、図16(b)は、図16(a)の該当するステップを干渉信号上で示した概念図である。予め、操作者が走査型白色干渉顕微鏡100を操作して、干渉縞が観測される所定の面内方向位置(xy面内位置)、すなわち面内方向の信号強度を示す面内方向(xy方向)の干渉信号のピーク位置を取得する(ステップS41)。 FIG. 16 shows still another example of a method for setting, as a measurement light amount, a light amount at which the signal intensity of at least a part of the baseline of the interference signal is equal to the output saturation value of the sensor. FIG. 16A is a flowchart of this method, and FIG. 16B is a conceptual diagram showing the corresponding steps of FIG. 16A on the interference signal. An operator operates the scanning white interference microscope 100 in advance, and a predetermined in-plane direction position (xy in-plane position) where interference fringes are observed, that is, an in-plane direction (xy direction) indicating signal intensity in the in-plane direction. ) Is acquired (step S41).
次に、コンピュータ30は、面内方向の干渉信号から正の干渉信号および負の干渉信号を除去して、面内方向のベースラインを求める(ステップS42)。そして、このベースラインの信号強度が、センサ15の出力飽和値に達したか否かを判定する(ステップS43)。ベースラインの信号強度が、センサ15の出力飽和値に到達していない場合は(ステップS43;No)、光量を上げ(ステップS44)、再度ステップS42以降の処理を行う。ベースラインの強度が、センサ15の出力飽和値に到達している場合は(ステップS43;Yes)、ベースラインが、センサ15の出力飽和値に到達した状態の干渉信号を得る(ステップS45)。結果的に、ベースラインの少なくとも一部の信号強度が、センサ15の出力飽和値に等しくなる光量を、計測光量として設定することになる。 Next, the computer 30 removes the positive interference signal and the negative interference signal from the interference signal in the in-plane direction, and obtains a baseline in the in-plane direction (step S42). Then, it is determined whether or not the baseline signal intensity has reached the output saturation value of the sensor 15 (step S43). When the baseline signal intensity does not reach the output saturation value of the sensor 15 (step S43; No), the light amount is increased (step S44), and the processing after step S42 is performed again. When the intensity of the baseline has reached the output saturation value of the sensor 15 (step S43; Yes), an interference signal in a state where the baseline has reached the output saturation value of the sensor 15 is obtained (step S45). As a result, the amount of light at which at least part of the signal intensity of the baseline is equal to the output saturation value of the sensor 15 is set as the measured amount of light.
本発明の走査型白色干渉顕微鏡を用いた三次元形状計測方法は、コンピュータ30、特にコンピュータ30が有する演算装置が、種々の記憶装置に記憶されたプログラムを読み込み、当該方法の各工程を実行する。言い換えると、このプログラムは、コンピュータに三次元形状計測方法を実行させるように作用する。 In the three-dimensional shape measurement method using the scanning white interference microscope of the present invention, the computer 30, particularly the arithmetic unit included in the computer 30, reads the program stored in various storage devices and executes each step of the method. . In other words, this program acts to cause a computer to execute a three-dimensional shape measurement method.
本発明によれば、干渉信号の一部が飽和しても包絡線を求めることは可能であり、最大値ピークを求めることは可能である。よって、計測対象物の表面の形状を計測することができる。 According to the present invention, the envelope can be obtained even when a part of the interference signal is saturated, and the maximum value peak can be obtained. Therefore, the shape of the surface of the measurement object can be measured.
特に本発明によれば、干渉信号の半分が飽和に達した状況においても負に干渉した干渉信号の成分を利用することで包絡線のピークを求めることが可能であり、計測対象物の表面の形状を計測することができる。 In particular, according to the present invention, it is possible to obtain the peak of the envelope by using the component of the interference signal that has negatively interfered even in a situation where half of the interference signal has reached saturation, and The shape can be measured.
また、本発明によれば、干渉信号の半分以上が飽和している状況でさえも負に干渉した干渉信号から包絡線を求め最大値ピークを求めることは可能である。 Further, according to the present invention, it is possible to obtain an envelope from an interference signal that has negatively interfered and obtain a maximum value peak even in a situation where more than half of the interference signal is saturated.
尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A deformation | transformation, improvement, etc. are possible suitably. In addition, the material, shape, dimension, numerical value, form, number, arrangement location, and the like of each component in the above-described embodiment are arbitrary and are not limited as long as the present invention can be achieved.
本発明によれば、走査型白色干渉顕微鏡を用いた三次元形状計測方法にあたって、反射率の小さい計測対象物、すなわち暗い物体においても適切な表面形状の計測を可能とすることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the three-dimensional shape measurement method using a scanning white interference microscope, it is possible to measure an appropriate surface shape even on a measurement object with a low reflectance, that is, a dark object.
10 装置本体
11 光源(白色光源)
12 フィルタ(波長フィルタを含む)
13 ビームスプリッタ
14 二光束干渉対物レンズ(対物レンズ)
15 センサ
16 ピエゾアクチュエータ
20 ステージ
30 コンピュータ
100 走査型白色干渉顕微鏡
D 試料(計測対象物を含む)
10 Device body 11 Light source (white light source)
12 filters (including wavelength filters)
13 Beam splitter 14 Two-beam interference objective lens (objective lens)
15 Sensor 16 Piezo Actuator 20 Stage 30 Computer 100 Scanning White Interference Microscope D Sample (Including Measurement Object)
Claims (12)
センサを用いて、計測対象物に対し照射した光源からの照射光に対応した干渉信号を取得し、
当該干渉信号のうち、信号強度のオフセット値に相当するベースラインより信号強度が小さい負の干渉信号を取得し、
当該負の干渉信号の信号強度に基づき、前記計測対象物の高さ情報を計測するための前記照射光の光量である計測光量を設定する、
三次元形状計測方法。 A three-dimensional shape measurement method using a scanning white interference microscope,
Using the sensor, acquire the interference signal corresponding to the irradiation light from the light source irradiated to the measurement object,
Among the interference signals, obtain a negative interference signal having a signal strength smaller than the baseline corresponding to the offset value of the signal strength,
Based on the signal intensity of the negative interference signal, a measurement light amount that is a light amount of the irradiation light for measuring the height information of the measurement object is set.
Three-dimensional shape measurement method.
前記負の干渉信号の包絡線を取得し、
当該包絡線のピークに基づき前記計測光量を設定する、
三次元形状計測方法。 The three-dimensional shape measurement method according to claim 1,
Obtaining an envelope of the negative interference signal;
Set the measurement light quantity based on the peak of the envelope,
Three-dimensional shape measurement method.
前記干渉信号のうち、ベースラインより信号強度が大きい正の干渉信号の少なくとも一部の信号強度が前記センサの出力飽和値を超えることにより、前記正の干渉信号の少なくとも一部が飽和している、
三次元形状計測方法。 The three-dimensional shape measurement method according to claim 1,
Among the interference signals, at least a part of the positive interference signal whose signal intensity is higher than the baseline exceeds the output saturation value of the sensor, so that at least a part of the positive interference signal is saturated. ,
Three-dimensional shape measurement method.
少なくとも前記負の干渉信号の包絡線を取得するとともに、少なくとも一部が飽和した前記正の干渉信号の包絡線を取得し、前記二つの包絡線に基づき前記計測光量を設定する、
三次元形状計測方法。 The three-dimensional shape measuring method according to claim 3,
Obtaining at least an envelope of the negative interference signal, obtaining an envelope of the positive interference signal at least partially saturated, and setting the measurement light quantity based on the two envelopes;
Three-dimensional shape measurement method.
少なくとも前記負の干渉信号の包絡線を取得するとともに、少なくとも当該包絡線を二乗検波することにより得られる二乗検波後の包絡線のピークに基づき前記計測光量を設定する、
三次元形状計測方法。 The three-dimensional shape measuring method according to claim 3,
Obtaining at least the envelope of the negative interference signal and setting the measured light quantity based on at least the peak of the envelope after square detection obtained by square detection of the envelope;
Three-dimensional shape measurement method.
前記計測対象物内の任意の方向においてベースラインの信号強度が変動し、
ベースラインの少なくとも一部の信号強度が、前記センサの出力飽和値に達した状態において、前記計測光量を設定する、
三次元形状計測方法。 The three-dimensional shape measurement method according to claim 1,
Baseline signal strength varies in any direction within the measurement object,
In a state where the signal intensity of at least a part of the baseline has reached the output saturation value of the sensor, the measurement light quantity is set.
Three-dimensional shape measurement method.
干渉信号のうち、ベースラインより信号強度が大きい正の干渉信号の全てが、前記センサの出力飽和値を超えることにより、正の干渉信号が前記センサにより検出されない、
三次元形状計測方法。 The three-dimensional shape measuring method according to claim 6,
Among the interference signals, all of the positive interference signals whose signal intensity is larger than the baseline exceeds the output saturation value of the sensor, so that no positive interference signal is detected by the sensor.
Three-dimensional shape measurement method.
前記計測対象物が複数の場合であって、当該複数の計測対象物は、各々固有のビジビリティ感応度を有し、当該固有のビジビリティ感応度の下で前記複数の計測対象物について、それぞれの計測光量を設定する、
三次元形状計測方法。 The three-dimensional shape measuring method according to claim 6,
In the case where there are a plurality of measurement objects, each of the plurality of measurement objects has a unique visibility sensitivity, and each of the plurality of measurement objects is measured under the unique visibility sensitivity. Set the light intensity,
Three-dimensional shape measurement method.
前記計測対象物の観察領域に対応した画像のうち、前記計測光量で得られた干渉信号から、前記高さ情報が得られた画素を計測対象から除去し、
残された画素の干渉信号のベースラインが、前記センサの出力飽和値に達するように照射光の光量を増やし、新たな計測光量を設定する、
三次元形状計測方法。 The three-dimensional shape measurement method according to claim 1,
Of the image corresponding to the observation area of the measurement object, from the interference signal obtained with the measurement light quantity, the pixel from which the height information was obtained is removed from the measurement object,
Increase the amount of irradiation light so that the baseline of the interference signal of the remaining pixels reaches the output saturation value of the sensor, and set a new measurement light amount.
Three-dimensional shape measurement method.
前記干渉信号のピークから、コヒーレンス長以上の間隔で離れた上方位置においてベースラインを取得し、
当該ベースラインの少なくとも一部の信号強度が、前記センサの出力飽和値に等しくなる照射光の光量を、前記計測光量として設定する、
三次元形状計測方法。 The three-dimensional shape measurement method according to claim 1,
A baseline is obtained at an upper position separated from the peak of the interference signal by an interval equal to or greater than the coherence length,
The amount of irradiation light at which the signal intensity of at least a part of the baseline is equal to the output saturation value of the sensor is set as the measurement light amount.
Three-dimensional shape measurement method.
前記計測対象物の高さ方向の干渉信号から、正の干渉信号および負の干渉信号を除去して、高さ方向のベースラインを取得し、
当該ベースラインの少なくとも一部の信号強度が、前記センサの出力飽和値に等しくなる照射光の光量を、前記計測光量として設定する、
三次元形状計測方法。 The three-dimensional shape measuring method according to claim 3,
From the interference signal in the height direction of the measurement object, the positive interference signal and the negative interference signal are removed to obtain a baseline in the height direction,
The amount of irradiation light at which the signal intensity of at least a part of the baseline is equal to the output saturation value of the sensor is set as the measurement light amount.
Three-dimensional shape measurement method.
前記計測対象物の所定の面内方向の干渉信号から、正の干渉信号および負の干渉信号を除去して、当該面内方向のベースラインを取得し、
当該ベースラインの少なくとも一部の信号強度が、前記センサの出力飽和値に等しくなる照射光の光量を、前記計測光量として設定する、
三次元形状計測方法。
The three-dimensional shape measuring method according to claim 3,
From the interference signal in the predetermined in-plane direction of the measurement object, to remove the positive interference signal and the negative interference signal, to obtain a baseline in the in-plane direction,
The amount of irradiation light at which the signal intensity of at least a part of the baseline is equal to the output saturation value of the sensor is set as the measurement light amount.
Three-dimensional shape measurement method.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017071504A JP6853572B2 (en) | 2017-03-31 | 2017-03-31 | Three-dimensional shape measurement method using a scanning white interference microscope |
TW107100779A TWI760417B (en) | 2017-03-31 | 2018-01-09 | Three-dimensional shape measurement method using scanning white interference microscope |
CN201810213170.6A CN108692676A (en) | 2017-03-31 | 2018-03-15 | The three-dimensional shape measuring method of sweep type white interference microscope is used |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017071504A JP6853572B2 (en) | 2017-03-31 | 2017-03-31 | Three-dimensional shape measurement method using a scanning white interference microscope |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018173338A true JP2018173338A (en) | 2018-11-08 |
JP6853572B2 JP6853572B2 (en) | 2021-03-31 |
Family
ID=63844509
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017071504A Active JP6853572B2 (en) | 2017-03-31 | 2017-03-31 | Three-dimensional shape measurement method using a scanning white interference microscope |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6853572B2 (en) |
CN (1) | CN108692676A (en) |
TW (1) | TWI760417B (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7378670B1 (en) | 2022-11-17 | 2023-11-13 | 三菱電機株式会社 | Optical measurement device, acquisition method, acquisition program, and recording medium |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113639661B (en) * | 2021-08-11 | 2022-10-14 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | Morphology detection system and morphology detection method |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016164557A (en) * | 2015-02-27 | 2016-09-08 | 株式会社東京精密 | Surface shape measurement device and surface shape measurement method |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7136168B2 (en) * | 2002-08-09 | 2006-11-14 | Angstrovision, Inc. | Interferometric topological metrology with pre-established reference scale |
TWI331211B (en) * | 2003-09-15 | 2010-10-01 | Zygo Corp | Optical system,method of analyzing a measured object, and system for determining a spatial property of a measured object |
KR20080090225A (en) * | 2007-04-04 | 2008-10-08 | 주식회사 스펙시스 | Surface profile measuring apparatus and method using separated polarization interferometer |
JP5607392B2 (en) * | 2010-03-12 | 2014-10-15 | 株式会社ミツトヨ | Optical interference measurement device |
KR20120053710A (en) * | 2010-11-18 | 2012-05-29 | 삼성전기주식회사 | Surface shape measuring apparatus |
CN105209852B (en) * | 2013-05-14 | 2018-12-14 | 株式会社日立高新技术 | Surface shape measuring method and its device |
-
2017
- 2017-03-31 JP JP2017071504A patent/JP6853572B2/en active Active
-
2018
- 2018-01-09 TW TW107100779A patent/TWI760417B/en active
- 2018-03-15 CN CN201810213170.6A patent/CN108692676A/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016164557A (en) * | 2015-02-27 | 2016-09-08 | 株式会社東京精密 | Surface shape measurement device and surface shape measurement method |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7378670B1 (en) | 2022-11-17 | 2023-11-13 | 三菱電機株式会社 | Optical measurement device, acquisition method, acquisition program, and recording medium |
WO2024105835A1 (en) * | 2022-11-17 | 2024-05-23 | 三菱電機株式会社 | Light measurement device, acquisition method, acquisition program, and recording medium |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN108692676A (en) | 2018-10-23 |
JP6853572B2 (en) | 2021-03-31 |
TW201837425A (en) | 2018-10-16 |
TWI760417B (en) | 2022-04-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100981401B1 (en) | Small displacement measuring method and instrument | |
US8416491B2 (en) | Method and system for three-dimensional polarization-based confocal microscopy | |
JP5395507B2 (en) | Three-dimensional shape measuring apparatus, three-dimensional shape measuring method, and computer program | |
KR20160030509A (en) | Video-based auto-capture for dental surface imaging apparatus | |
JP5385703B2 (en) | Inspection device, inspection method, and inspection program | |
JP6758765B2 (en) | Measurement method and measurement program | |
CN107121084B (en) | Measurement method measurement program | |
JP6937482B2 (en) | Surface shape measuring device and its stitching measuring method | |
JP4538421B2 (en) | Charged particle beam equipment | |
JP5595211B2 (en) | Three-dimensional shape measuring apparatus, three-dimensional shape measuring method, and computer program | |
JP6853572B2 (en) | Three-dimensional shape measurement method using a scanning white interference microscope | |
JP2010276540A (en) | Living tissue surface analyzer, living tissue surface analysis program, and living tissue surface analysis method | |
JP2023176026A (en) | Method for determining scan range | |
JP2010164377A (en) | Surface profile measurement device and surface profile measuring method | |
JP2018146497A (en) | Surface shape measurement method and surface shape measurement device | |
JP6820516B2 (en) | Surface shape measurement method | |
JP2014238299A (en) | Measurement device, calculation device, and measurement method for inspected object, and method for manufacturing articles | |
JP5342178B2 (en) | Shape measuring apparatus and shape measuring method | |
CN107121058B (en) | Measuring method | |
Schoenleber et al. | Fast and flexible shape control with adaptive LCD fringe masks | |
Zamofing et al. | Applied multifocus 3D microscopy | |
JP2015210396A (en) | Aligment device, microscope system, alignment method and alignment program | |
JP4177188B2 (en) | Method, apparatus and optical element for simultaneous measurement of dynamic shape and dynamic position | |
JP5933273B2 (en) | Measuring method of surface shape of sample by scanning white interferometer | |
Artigas | Imaging confocal microscopy |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170616 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20170616 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20191216 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20201014 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20201124 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20201223 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210118 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210209 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210305 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6853572 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |