JP4665125B2 - 高さを測定する方法及びそのための装置 - Google Patents
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Description
本発明による高さの測定の手法と、そのための測定装置において顕微鏡光学系を用いるが、その光学系の基本的特性について説明する。
さらに、n次の第1種ベッセル関数Jn(x)の関係式
顕微鏡結像光学系による結像面での像の強度は、前述したように、合焦点からの光軸方向の距離をΔdo1として、Δdo1の小さい範囲で(1/Δdo1)2に比例するが、この性質を用いて被検査物における高さを測定することについて説明する。
図1において、面γ1における反射強度は(1/Δdo1)2に比例し、面γ2における反射強度は
1つの画素に対応する被検査体における部分の高さが連続的に変化していると仮定し、かつ、その連続的変化において、図1でのdi及びdoの変化が微小であるとする。実際、半導体素子における高さを問題とする場合、diは数十mm、高さの変化は数十μmであって、その変化分は1/1000程度であり、また、doは数十mmに対して変化分が数百μmであるので、やはり1/100程度である。
前述した高さの計算の原理を用いて本発明により実際に被検査体における高さの測定を行う場合に、図3に示すような高さを測定する装置を用いる。図3において、高さを測定する装置は、被検査体の撮像部Aと、撮像部Aでの撮像のための制御を行うとともに撮像された画像データにより高さを求める演算処理を行う制御・処理部Cとを有する。
図3のような高さの測定のための装置を用いて被検査体における高さの測定を行う方法の手順について説明する。
載置台20上の被検査体Bを載置した後、撮像装置Aにおいて被検査体Bの像がCCD3及びCCD4に結像するように調節する。この時の光路長のデータを演算処理部11における記憶手段に保持しておく。
B 被検査体
C 制御・処理部
1 撮像レンズ
2 ビームスプリッタ
3 CCD
4 CCD
5 光路長調整手段
6 光路長調整手段
11 演算処理部
12 制御部
13 表示部
Claims (5)
- 被検査体からの焦点距離fの撮像レンズを透過した光をそれぞれ第1及び第2の光路長調整手段を介して同等な第1及び第2の撮像素子で受けるようにした撮像装置で得られた画像データを用いて前記被検査体における高さを測定する方法であって、
前記第1の撮像素子が前記被検査体からの光の結像位置から外れた第1の光学的位置にあるように前記第1の光路長調整手段により設定することと、
前記第2の撮像素子が前記被検査体からの光の結像位置から外れた第2の光学的位置にあるように前記第2の光路調整手段により設定することと、
前記撮像レンズから前記第1及び第2の撮像素子のうちの一方の撮像素子までの光学的距離(dq1)及び前記第1の光学的位置から前記第2の光学的位置までの光路差(h)を求めることと、
前記撮像装置の撮像動作によりそれぞれ結像位置から外れた光学的位置にある前記第1及び第2の撮像素子で同時に前記被検査体を撮像し、前記第1及び第2の撮像素子でそれぞれ得られた光の強度の比(R)を画素ごとに求めることと、
求められたdq1、h、Rと焦点距離fとから、
- 前記第1及び第2の撮像素子を前記被検査体からの光の結像位置に設定してその位置の情報を取得した後に前記第1及び第2の撮像素子の光学的位置をそれぞれ結像位置から外れた第1及び第2の光学的位置に設定することにより前記撮像レンズから前記第1及び第2の撮像素子のうちの一方の光学的位置までの距離(dq1)及び前記第1の光学的位置から前記第2の光学的位置までの光路差(h)を求めるようにしたことを特徴とする請求項1に記載の被検査体における高さを測定する方法。
- 撮像レンズと、該撮像レンズを透過した光を二分するビームスプリッタと、該ビームスプリッタにより二分された光のうちの一方の光が第1の光路長調整手段を介して結像する位置に配置された第1の撮像素子と、前記二分された光の内の他方の光が第2の光路長調整手段を介して結像する位置に配設された第2の撮像素子と、前記第1及び第2の撮像素子で同時に撮像を行うための撮像動作部と、前記第1及び第2の撮像素子での撮像により得られた画像データを演算処理して被検査体における高さを計算する演算処理部とを備えてなり、前記第1の光路長調整手段は前記二分された光のうちの一方の光を第1の撮像素子の位置に結像させる状態と結像状態から外れた状態とに調整可能であり、前記第2の光路長調整手段は前記二分された光のうちの他方の光を第2の撮像素子の位置に結像させる状態と結像状態から外れた状態とに調整可能であり、前記演算処理部は前記第1及び第2の撮像素子がそれぞれ結像状態から外れた状態において前記撮像動作部により同時に撮像を行うことにより得られた画像データと前記第1及び第2の撮像素子が結像状態から外れた程度を示す光学的距離をもとに演算処理を行うことにより被検査体における高さを求めるようにした高さを測定するための装置であって、
前記演算処理部は、前記撮像レンズの焦点距離をf、前記撮像レンズから前記第1及び第2の撮像素子のうちの一方の撮像素子までの光学的距離をd q1 、前記第1の撮像素子の光学的位置から前記第2の撮像素子の光学的位置までの光路差をh、前記第1及び第2の撮像素子でそれぞれ得られた光の強度の比をRとして、
- 前記第1及び第2の光路長調整手段は前記撮像レンズから前記ビームスプリッタを経てそれぞれ第1及び第2の撮像素子に至る距離を連続的に可変調節するものであることを特徴とする請求項3に記載の高さを測定するための装置。
- 前記第1及び第2光路長調整手段はそれぞれ所定の厚さを有する光学的部材を光路中に挿入し、または取り外すことにより光路長を調整するものであることを特徴とする請求項3に記載の高さを測定するための装置。
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