JP2019053042A - 層厚さの決定のための共焦点顕微鏡および層厚さの決定のための顕微鏡法 - Google Patents
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Abstract
Description
− 光測定装置によって記録された、測定された光強度を焦点位置に応じて示す測定グラフにおいて少なくとも2つの強度帯の強度帯位置を決定し、
− 強度帯位置間の位置相違に基づいて層厚さを導出するように構成される。
− 照明光を光学構成要素を介して標本に案内するステップと、
− 標本位置に対する照明光の焦点位置を共焦点顕微鏡の光学軸に沿って焦点調整装置によって調整するステップと、
− 標本から来る照明光を光測定装置によって共焦点式に測定するステップであって、光測定装置は、焦点調整装置の種々の設定値に対する測定信号を記録する、測定するステップと、
− 標本の層厚さ(d)を評価装置によって決定するステップであって、この目的のために、評価装置は、光測定装置によって記録された、測定された光強度を焦点位置に応じて示す測定グラフから、少なくとも2つの強度帯の強度帯位置を決定し、評価装置は、強度帯位置間の位置相違に基づいて層厚さを導出する、決定するステップとを含む。
− 連続する測定間のピン穴のサイズ調整によって提供されてよく、
− 連続する測定間のピン穴の横方向変位によって提供されてよく、
− 標本から来る光のビーム路を、種々のピン穴が中に配置される種々のビーム路に分割し、特にそれと同時に、各ピン穴の後方の照明光を測定することによって提供されてよく、照明光の測定のために、光測定装置は、ピン穴の各々の後方にそれぞれの光検出器を備える。
− 測定グラフが2つの強度帯によって記述される1層曲線当てはめを実施し、
− 測定グラフが単一の強度帯によって記述されるゼロ層曲線当てはめを実施し、
− 1層曲線当てはめの曲線当てはめ結果がゼロ層曲線当てはめによる曲線当てはめ結果より良好な品質(偏差がより小さい)である場合に1層系と推定するように構成され得る。
− 種々の開口数、特に共焦点顕微鏡の対物レンズの種々の開口数、または照明光を標本に案内するため、または標本から来る照明光を案内するための開口数を設定するステップと、
− 設定された開口数ごとにそれぞれの測定グラフを光測定装置によって記録するステップとを実施するように構成されてよく、
− 数学的モデルは、開口数に対する2つの強度帯位置の位置相違の依存を記述し、特に設定された開口数が知られている場合、2つの強度帯位置の位置相違を層厚さに割り当てる際の曖昧さが解消される。
− 上側21において屈折され、下側22において反射されずに屈折される光部分と、
− 上側21において最初に屈折され、次いで下側22において反射され、再度上側21において反射される光部分との間に干渉が起こる。
Int[z]=(ra0[z,ラムダ]+rai[d,z,ラムダ])^2
w0[ラムダ]=AU/(4*ラムダ)/NA
他のz位置では、ビーム直径w[z,ラムダ]は、より大きく、ここでは数学的モデルは、zの関数として、特にw0[ラムダ]により、ラムダ、AUおよびNAに依存してビーム直径w[z,ラムダ]を記述する式を含む。たとえば、以下のように推定され得る。
w[z,ラムダ]=w0[ラムダ]*sqrt(1+(z/π/(AU/4/NA)^2/ラムダ)^2)
式中、sqrtは、後続の式の平方根である。
ra0[z,ラムダ]=rt01[ラムダ]*w0[ラムダ]/w[z,ラムダ]
係数rt01[ラムダ]は、光波の反射および透過を記述するフレネルの公式の結果から生じ得る。
rai[d,z,ラムダ]=w0[ラムダ]/w[z,ラムダ]*(1−rt01[ラムダ]^2*rt10[ラムダ]^(i−1)*rt12[ラムダ]^i*expterm
ここでは、1−rt01[ラムダ]は、上側において透過され、反射されない光部分を記述する。rt10[ラムダ]の項は、下側において反射された光部分を考慮し、rt12[ラムダ]の項は、下側において反射され、次いで上側において透過される光部分を考慮する。exptermという表現は、フレネル公式から知られているような虚数iを有する指数項として記述され得る波を記述する。上記の公式内の他のiは、考慮される反射回数を示す指数を指し、たとえば、i=2に設定されてよい。
Claims (15)
- 層厚さの決定のための共焦点顕微鏡であって、
照明光(11)を標本(20)上に案内し集束させるための光学構成要素(17、18)と、
前記照明光(11)の焦点位置と標本位置との間の相対変位を前記共焦点顕微鏡の光学軸(16)に沿って調整するように構成された焦点調整装置(19)と、
前記標本(20)から来る照明光(11)の共焦点測定のために配置された光測定装置(30)であって、前記焦点調整装置(19)の種々の設定に属する測定信号を前記光測定装置(30)によって記録することができる、光測定装置と、
前記標本(20)の層厚さ(d)を決定するための評価装置(35)であって、この目的を達成するために前記評価装置(35)は:
前記光測定装置(30)によって記録された、測定された光強度を前記焦点位置に応じて示す測定グラフ(41、45)において、少なくとも2つの強度帯の強度帯位置(46、47)を決定し、
前記強度帯位置(46、47)間の位置相違(A)に基づいて層厚さ(d)を決定するように構成される、評価装置とを備える、共焦点顕微鏡において、
前記評価装置(35)が、重複する強度帯に関して、前記層における前記照明光(11)の干渉を考慮しながら、少なくとも1つの光波長および前記層厚さ(d)に対する前記強度帯位置(46、47)の依存を記述する数学的モデルを使用して、前記層厚さ(d)を決定するように構成されることを特徴とする、共焦点顕微鏡。 - 請求項1に記載の共焦点顕微鏡であって、
前記評価装置(35)が、測定された光強度を前記焦点位置に応じて描く記録された測定グラフ(45)から、複数の強度帯に対するそれぞれの強度帯位置(46、47)を、前記それぞれの強度帯の半値全幅内のすべてのデータから幾何学的重心を算出することによって決定するように構成されることを特徴とする、共焦点顕微鏡。 - 請求項1または2に記載の共焦点顕微鏡であって、前記評価装置(35)が、検査される層(23)の材料の屈折率および隣接する材料の屈折率、特にベース基板(24)および空気の屈折率に依存するように前記強度帯位置(46、47)を前記数学的モデル内に設定するように構成されることを特徴とする、共焦点顕微鏡。
- 請求項1から3のいずれか1項に記載の共焦点顕微鏡であって、
2つの強度帯位置(46、47)の前記位置相違(A)を層厚さ(d)に明確に割り当てるために、複数のグラフ(45)を前記光測定装置(30)によって記録するように対策がなされ、前記種々の測定グラフ(45)は、種々の波長の照明光(11)によって記録され、各測定グラフ(45)から、2つの強度帯位置(46、47)のそれぞれの位置相違(A)が決定されることを特徴とする、共焦点顕微鏡。 - 請求項4に記載の共焦点顕微鏡であって、
種々の波長の前記照明光(11)が種々の高さの層に集束されることを回避するために、前記共焦点顕微鏡が、アクロマートまたはアポクロマートの対物レンズ(18)を備えることを特徴とする、共焦点顕微鏡。 - 請求項4または5に記載の共焦点顕微鏡であって、
前記評価装置(35)が、曲線当てはめを実行するように構成され、前記曲線当てはめにおいて、前記数学的モデルを使用することにより、2つの強度帯位置(46、47)の位置相違(A)を前記照明光(11)の前記波長(ラムダ)に応じて記述する当てはめ関数(A[ラムダ])が、前記種々の波長(ラムダ)に対して決定された位置相違(A)に当てはめられることを特徴とする、共焦点顕微鏡。 - 請求項1から6のいずれか1項に記載の共焦点顕微鏡であって、
2つの強度帯位置(46、47)の前記位置相違(A)を層厚さ(d)に明確に割り当てるために、
前記光測定装置(30)上への共焦点撮像のピン穴(15)の種々のピン穴設定値(AU)が設定され、
各ピン穴設定値(AU)に対して、それぞれの測定グラフ(45)が前記光測定装置(30)によって記録され、
前記数学的モデルが、2つの強度帯位置(46、47)の位置相違(A)がピン穴設定値(AU)にどのように依存するかを記述し、前記種々のピン穴設定値(AU)の知識を用いることにより、2つの強度帯位置(46、47)の位置相違(A)を層厚さ(d)に割り当てる上で曖昧さが排除されるように対策されることを特徴とする、共焦点顕微鏡。 - 請求項7に記載の共焦点顕微鏡であって、
前記異なる測定グラフ(45)から、2つの強度帯位置(46、47)のそれぞれの位置相違(A)が決定され、
前記数学的モデルを用いることにより、2つの強度帯位置(46、47)の位置相違(A)を前記ピン穴設定値(AU)に応じて記述する当てはめ関数が、種々のピン穴設定値(AU)によって決定された前記位置相違(A)に当てはめられることを特徴とする、共焦点顕微鏡。 - 請求項7または8に記載の共焦点顕微鏡であって、
前記種々の測定グラフ(45)がそれによって記録される前記ピン穴(15)の前記種々の設定値(AU)が、
種々の測定グラフ(45)の測定間の前記ピン穴(15)のサイズ調整によって提供され、
種々の測定グラフ(45)の測定間の前記ピン穴(15)の横方向変位によって提供され、
前記標本(20)から来る前記光のビーム路を、種々のピン穴が中に配置される種々のビーム路に分割し、特にそれと同時に、前記ピン穴の各々の後方の照明光(11)を測定することによって提供され、前記照明光の測定のために、前記光測定装置(30)は、各ピン穴(15)の後方にそれぞれの光検出器を備えることを特徴とする、共焦点顕微鏡。 - 請求項7から9のいずれか1項に記載の共焦点顕微鏡であって、
撮像面または中間撮像面内でエアリ走査を実施するために、互いから横方向に分離された複数の測定路が形成され、
前記横方向に分離された測定路は、前記撮像面または中間撮像面内に、特に、
互いから横方向に離間された光ファイバであって、各々が前記測定装置(30)のそれぞれの光検出器に至る、光ファイバによって、または
互いから横方向に離間された複数のサブエアリ検出器要素によって形成され、
前記横方向に分離された測定路間の横方向距離は、標本層の点を前記測定路上に撮像することによって形成された回折ディスクより小さく、
前記種々の測定グラフ(45)がそれによって記録される前記ピン穴(15)の前記種々の設定値(AU)が、前記横方向に分離された測定路によって形成されることを特徴とする、共焦点顕微鏡。 - 請求項1から10のいずれか1項に記載の共焦点顕微鏡であって、
前記共焦点顕微鏡の構成要素(15、17、18)に依存する前記数学的モデルのパラメータ、特に開口数が、基準測定によって最初に決定されることを特徴とする、共焦点顕微鏡。 - 請求項1から11のいずれか1項に記載の共焦点顕微鏡であって、
1層系が存在するか、ゼロ層系が存在するかを確認するために、
前記測定グラフ(45)が2つの強度帯によって記述される1層曲線当てはめを実施し、
前記測定グラフ(45)が単一の強度帯によって記述されるゼロ層曲線当てはめを実施し、
前記1層曲線当てはめの曲線当てはめ結果が、前記ゼロ層曲線当てはめによる曲線当てはめ結果より良好な品質を有する場合に1層系が推定されることを特徴とする、共焦点顕微鏡。 - 請求項1から12のいずれか1項に記載の共焦点顕微鏡であって、
2つの強度帯位置(46、47)間の位置相違(A)を層厚さ(d)に明確に割り当てるために:
種々の開口数(NA)を設定し、
設定された開口数(NA)ごとにそれぞれの測定グラフ(45)を前記光測定装置(30)によって記録し、
前記数学的モデルは、2つの強度帯位置(46、47)の位置相違(A)が前記開口数(NA)にどのように依存するかを記述し、前記設定された開口数(NA)の知識は、2つの強度帯位置(46、47)の位置相違(A)を層厚さ(d)に割り当てる上で曖昧さを解消することを可能にすることを特徴とする、共焦点顕微鏡。 - 共焦点顕微鏡(100)による層厚さの決定のための顕微鏡法であって、
照明光(11)を対物レンズ(17、18)を介して標本(20)に案内することと、
標本位置に対する前記照明光(11)の焦点位置を前記共焦点顕微鏡(100)の光学軸(16)に沿って焦点調整装置(19)によって調整することと、
前記標本(20)から来る照明光(11)を光測定装置(30)によって共焦点式に測定することであって、前記焦点調整装置(19)の種々の設定値に属する測定信号が、前記光測定装置(30)によって記録される、測定することと、
前記標本(20)の層厚さ(d)を評価装置(35)によって決定することであって、前記評価装置(35)は、前記光測定装置(30)によって記録された測定グラフ(41、45)から、少なくとも2つの強度帯の強度帯位置(46、47)を決定し、前記測定グラフ(41、45)は、測定された光強度を前記焦点位置に応じて示し、前記評価装置(35)は、前記強度帯位置(46、47)間の位置相違(A)に基づいて層厚さ(d)を決定する、決定することとを含む、方法において、
前記評価装置(35)が、重複する強度帯に関して、前記標本(20)の層(23)における前記照明光(11)の干渉を考慮しながら、少なくとも光波長(ラムダ)および前記層厚さ(d)に対する強度帯位置(46、47)の依存を記述する数学的モデルを使用して、層厚さ(d)を決定することを特徴とする、顕微鏡法。 - 請求項14に記載の顕微鏡法であって、
複数の横方向に異なる標本点ごとにそれぞれの層厚さ(d)を決定し、
前記標本点に対して記録された前記測定グラフの強度を比較することによって前記標本点の消衰マップを決定することを特徴とする、顕微鏡法。
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