JPWO2021070174A5

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Info

Publication number: JPWO2021070174A5
Application number: JP2022520938A
Authority: JP
Publication date: 2023-09-11

Claims

干渉計モジュールであって、コヒーレント光のビームを検査対象領域に向け、前記領域から反射された前記ビームを受光し、前記反射ビームと参照ビームを結合することによって生成された干渉縞の第１の画像を生成するように構成される干渉計モジュールと、
三角測量モジュールであって、構造化光のパターンを前記検査対象領域に投影するように構成されたプロジェクタを含む三角測量モジュールと、
前記干渉縞の前記第１の画像及び前記検査対象領域から反射される前記パターンの第２の画像を取り込むように構成された少なくとも１つの画像センサと、
ビームコンバイナ光学素子であって、前記コヒーレント光のビームを第１の光軸に沿って向けて、前記検査対象領域上の位置に第１の入射角で当て、前記投影されたパターンを第２の光軸に沿って、前記位置に、前記第１の入射角とは異なる第２の入射角で当てるように構成されたビームコンバイナ光学素子と、
前記第１及び第２の画像を処理して、前記検査対象領域のそれぞれの第１及び第２の３次元（３Ｄ）測定を抽出し、前記第１及び第２の３Ｄ測定を結合して、前記領域の３Ｄマップを生成するように構成されたプロセッサと、を備える、
光学検査装置。
前記第１及び第２の光軸を前記検査対象領域に亘って並進させるように構成された走査機構を備える、請求項１に記載の装置。
前記第１の３Ｄ測定は、第１の解像度と第１のアンビギュイティ範囲によって特徴付けられ、一方、前記第２の３Ｄ測定は、前記第１の解像度よりも粗い第２の解像度と前記第１のアンビギュイティ範囲よりも大きい第２のアンビギュイティ範囲によって特徴付けられ、前記プロセッサは、前記第１及び第２の３Ｄ測定を結合して、その結果、前記３Ｄマップが前記第２のアンビギュイティ範囲において前記第１の解像度で前記領域を表すように構成される、請求項１に記載の装置。
前記第１の入射角は前記検査対象領域の表面の法線であり、前記第２の入射角は斜めである、請求項１に記載の装置。
前記コヒーレント光のビームと前記投影されたパターンの両方を前記位置に向けるように構成された対物レンズを備え、ここで前記対物レンズの開口数は前記干渉計モジュールで役割を果たす中央部分と、前記三角測量モジュールで役割を果たす周辺部分とを含む、請求項４に記載の装置。
前記少なくとも１つの画像センサは、前記第１の画像を取り込むように配置された第１の画像センサと、前記第２の画像を取り込むように配置された第２の画像センサとを含み、前記ビームコンバイナ光学素子は、前記検査対象領域から反射される前記パターンを、前記第２の入射角に対応する斜めの出射角に沿って前記第２の画像センサに向けるように更に構成される、請求項４に記載の装置。
前記三角測量モジュールは、前記検査対象領域からの２つのビームを、異なるそれぞれの角度で向けて、前記パターンのそれぞれの画像を前記少なくとも１つの画像センサ上に形成するように構成され、前記プロセッサは、前記それぞれの画像を一緒に処理して、前記３Ｄマップを生成するように構成される、請求項１に記載の装置。
前記三角測量モジュールは、絞りプレートを含み、前記絞りプレートは、前記反射されたパターンを遮断するように配置され、前記２つのビームを前記異なるそれぞれの角度で、前記少なくとも１つの画像センサに向ける２つの開口を含み、さらに、前記反射されたパターンを受け取って、前記少なくとも１つの画像センサに向けるように構成された対物レンズを備え、ここで前記三角測量モジュールは、前記絞りプレートを前記対物レンズの射出瞳に撮像し、前記２つのビームをそれぞれ前記２つの開口に方向付けるように構成されたダブルウェッジを含む、請求項７に記載の装置。
前記ビームコンバイナ光学素子は、複数の光学プリズムを含み、光学プリズムは、前記コヒーレント光のビーム及び前記投影されたパターンの少なくとも１つを反射して、前記コヒーレント光のビーム及び前記投影されたパターンを前記位置に、前記第１及び第２の入射角で向けるように構成される、請求項１に記載の装置。
前記プロセッサは、第１の基準に対する前記第１の画像の前記干渉縞の第１の変位を測定することによって前記第１の３Ｄ測定を行い、第２の基準に対する前記第２の画像の前記構造化光の前記パターンの第２の変位を測定することによって前記第２の３Ｄ測定を行うように構成される、請求項１に記載の装置。
前記干渉計モジュールは、前記コヒーレント光を照射するように構成された光源を含み、前記少なくとも１つの画像センサは、前記干渉縞の前記第１の画像を取り込むように構成される、請求項１に記載の装置。
前記少なくとも１つの画像センサは、前記検査対象領域の２次元（２Ｄ）画像を取り込むように構成され、前記プロセッサは、前記２Ｄ画像をセグメント化及び分析して、前記領域内の１つ以上の物体を識別し、前記１つ以上の識別された物体の高さを測定する際に前記第１及び第２の３Ｄ測定を適用するように構成される、請求項１１に記載の装置。
前記少なくとも１つの画像センサは単一の画像センサを含み、それは前記干渉縞の前記第１の画像と、前記検査対象領域から反射される前記パターンの前記第２の画像の両方を取り込むように構成される、請求項１１に記載の装置。
更なる画像センサであって、前記第２の入射角に対応する斜めの出射角に沿って前記検査対象領域から反射される前記パターンの第３の画像を取り込むように構成される更なる画像センサを備え、ここで前記プロセッサは、前記第３の画像を処理して前記検査対象領域の更なる３Ｄ測定を行うように構成される、請求項１３に記載の装置。
前記干渉計モジュールは、前記第１の画像を自己参照デジタルホログラフィによって生成するように構成される、請求項１に記載の装置。
前記干渉計モジュールは、前記コヒーレント光の２つのビームを異なる照明条件で前記検査対象領域に当てるように向けることによって前記第１の画像を生成するように構成され、ここで前記ビームのうちの１つは前記参照ビームとして役割を果たす、請求項１に記載の装置。
前記干渉計モジュールは、前記ビームの光学操作によって前記コヒーレント光の前記ビームから前記参照ビームを引き出すように構成される、請求項１に記載の装置。
前記三角測量モジュールは、少なくとも１つの回転可能な偏光子を含み、前記回転可能な偏光子は前記投影されたパターンの偏光状態を変化させて、前記第２の画像における鏡面反射及び拡散反射の相対強度を調整するように構成される、請求項１に記載の装置。
前記干渉計モジュールは、前記第１の画像を、デジタルホログラフィ法を使用して取り込むように構成される、請求項１に記載の装置。
前記三角測量モジュールは、前記第２の画像を、走査位相シフト法（ＳＰＳＭ）を使用して取り込むように構成される、請求項１に記載の装置。
干渉計モジュールであって、コヒーレント光のビームを第１の光軸に沿って向けて、検査対象領域に当て、前記領域から反射された前記ビームを受光し、前記反射ビームと参照ビームを結合することによって生成された干渉縞の第１の画像を生成するように構成される干渉計モジュールと、
三角測量モジュールであって、構造化光のパターンを第２の光軸に沿って投影して、前記検査対象領域に当てるように構成されたプロジェクタを含む三角測量モジュールと、
前記干渉縞の前記第１の画像及び前記検査対象領域から反射される前記パターンの第２の画像を取り込むように構成された、少なくとも１つの画像センサと、
前記第１及び第２の光軸を、前記検査対象領域に亘り相互に位置合わせして並進させるように構成された走査機構と、
プロセッサであって、前記走査機構を駆動して、前記第１及び第２の光軸を前記検査対象領域内の位置に連続して当て、前記第１及び第２の画像を処理して、前記検査対象領域のそれぞれの第１及び第２の３次元（３Ｄ）測定を抽出し、前記第１及び第２の３Ｄ測定を結合して、前記領域の３Ｄマップを生成するように構成されるプロセッサと、を備える、
光学検査装置。
コヒーレント光のビームを検査対象領域に向け、前記領域から反射された前記ビームを受光し、前記反射ビームと参照ビームを結合することによって生成された干渉縞の第１の画像を取り込むことと、
構造化光のパターンを前記検査対象領域に投影し、前記検査対象領域から反射される前記パターンの第２の画像を取り込むことと、
前記コヒーレント光のビームを第１の光軸に沿って向けて、前記検査対象領域のある位置に第１の入射角で当て、前記投影されたパターンを第２の光軸に沿って、前記第１の入射角とは異なる第２の入射角で前記位置に当てるように、ビームコンバイナ光学素子を配置することと、
前記第１及び第２の画像を処理して、前記検査対象領域のそれぞれの第１及び第２の３次元（３Ｄ）測定を抽出することと、
前記第１及び第２の３Ｄ測定を結合して、前記領域の３Ｄマップを生成することと、を含む、
光学検査の方法。
前記第１及び第２の光軸を前記検査対象領域に亘って走査することをさらに含む、請求項２２に記載の方法。
前記第１の３Ｄ測定は、第１の解像度と第１のアンビギュイティ範囲によって特徴付けられ、一方、前記第２の３Ｄ測定は、前記第１の解像度よりも粗い第２の解像度と前記第１のアンビギュイティ範囲よりも大きい第２のアンビギュイティ範囲によって特徴付けられ、前記第１及び第２の３Ｄ測定を結合することは前記３Ｄマップを生成し、前記第２のアンビギュイティ範囲において前記第１の解像度で前記領域を表すことを含む、請求項２２に記載の方法。
前記第１の入射角は前記検査対象領域の表面の法線であり、前記第２の入射角は斜めである、請求項２２に記載の方法。
前記コヒーレント光のビームを方向付けることは、前記ビームを前記位置に、対物レンズの開口数の中央部分を通して集束することを含み、前記パターンを投影することは、前記投影されたパターンを前記位置に、前記対物レンズの前記開口数の周辺部分を通して集束することを含む、請求項２５に記載の方法。
前記第２の画像を取り込むことは、前記検査対象領域からの２つのビームを、異なるそれぞれの角度で向けて、前記パターンのそれぞれの画像を形成することを含み、前記第１及び第２の画像を処理することは、前記それぞれの画像を一緒に処理して、前記第２の３Ｄ測定を抽出することを含む、請求項２２に記載の方法。
前記２つのビームを方向付けることは、２つの開口を配置して、前記反射されたパターンを遮断し、前記２つのビームを前記異なるそれぞれの角度で少なくとも１つの画像センサに向けることを含む、請求項２７に記載の方法。
前記２つのビームを方向付けることは、対物レンズを配置して、前記反射されたパターンを受け取り、前記少なくとも１つの画像センサに向けることを含み、前記開口は前記対物レンズの射出瞳に撮像され、またダブルウェッジを、前記２つのビームをそれぞれ前記２つの開口を通して方向付けるように配置することを含む、請求項２７に記載の方法。
前記ビームコンバイナ光学素子は、前記検査対象領域から反射される前記パターンを画像センサに向けるように更に構成され、画像センサは前記第２の画像を、前記第２の入射角に対応する斜めの出射角に沿って取り込む、請求項２５に記載の方法。
前記ビームコンバイナ光学素子は、複数の光学プリズムを含み、前記光学プリズムは、前記コヒーレント光のビーム及び前記投影されたパターンの少なくとも１つを反射して、前記コヒーレント光のビーム及び前記投影されたパターンを前記位置に前記第１及び第２の入射角で向けるように構成される、請求項２２に記載の装置。
前記第１の画像の前記処理することは、第１の基準に対する前記第１の画像の前記干渉縞の第１の変位を測定することを含み、一方で第２の画像を処理することは、第２の基準に対する前記第２の画像の前記構造化光の前記パターンの第２の変位を測定することを含む、請求項２２に記載の方法。
前記第１の画像を取り込むことは、前記干渉縞を干渉計モジュールの画像センサに形成することを含む、請求項２２に記載の方法。
さらに、前記画像センサを使用して、前記検査対象領域の２次元（２Ｄ）画像を取り込むことを含み、前記２Ｄ画像をセグメント化及び分析して、前記領域内の１つ以上の物体を識別することを含み、ここで前記第１及び第２の３Ｄ測定を結合することは、前記１つ以上の識別された物体の高さを測定する際に前記第１及び第２の３Ｄ測定を適用することを含む、請求項３３に記載の方法。
前記画像センサは単一の画像センサを含み、それは前記干渉縞の前記第１の画像と、前記検査対象領域から反射される前記パターンの前記第２の画像の両方を取り込むように構成される、請求項３３に記載の方法。
さらに、前記第２の入射角に対応する斜めの出射角に沿って前記検査対象領域から反射される前記パターンの第３の画像を取り込むことと、前記第３の画像を処理して前記検査対象領域の更なる３Ｄ測定を行うこととを含む、請求項３５に記載の方法。
前記第１の画像を取り込むことは、前記第１の画像を自己参照デジタルホログラフィによって生成することを含む、請求項２２に記載の方法。
前記第１の画像を取り込むことは、前記コヒーレント光の２つのビームを異なる照明条件で前記検査対象領域に当てるように向けることによって前記第１の画像を生成することを含み、ここで前記ビームのうちの１つは前記参照ビームとして役割を果たす、請求項２２に記載の方法。
前記第１の画像を取り込むことは、前記ビームの光学操作によって前記コヒーレント光の前記ビームから前記参照ビームを引き出すことを含む、請求項２２に記載の方法。
前記パターンを投影することは、前記投影されたパターンの偏光状態を変化させて、前記第２の画像における鏡面反射及び拡散反射の相対強度を調整することを含む、請求項３５に記載の方法。
前記第１の画像を取り込むことは、デジタルホログラフィ法を前記検査対象領域に適用することを含む、請求項２２に記載の方法。
前記第２の画像を取り込むことは、走査位相シフト法（ＳＰＳＭ）を前記検査対象領域に適用することを含む、請求項２２に記載の方法。
コヒーレント光のビームを第１の光軸に沿って方向付けて検査対象領域に当て、前記領域から反射された前記ビームを受光し、前記反射ビームと参照ビームを結合することによって生成された干渉縞の第１の画像を取り込むことと、
構造化光のパターンを第２の光軸に沿って投影して、前記検査対象領域に当て、前記検査対象領域から反射される前記パターンの第２の画像を取り込むことと、
前記第１及び第２の光軸を、検査対象領域に亘り相互に位置合わせして並進させて、前記第１及び第２の光軸を前記検査対象領域内の位置に連続して当ることと、
前記第１及び第２の画像を処理して、前記検査対象領域のそれぞれの第１及び第２の３次元（３Ｄ）測定を抽出することと、
前記第１及び第２の３Ｄ測定を結合して、前記領域の３Ｄマップを生成することと、を含む、
光学検査の方法。