TW202336416A

TW202336416A - 光學量測方法及光學量測系統

Info

Publication number: TW202336416A
Application number: TW111130966A
Authority: TW
Inventors: 下田健作
Original assignee: 日商大塚電子股份有限公司
Priority date: 2021-11-08
Filing date: 2022-08-17
Publication date: 2023-09-16
Also published as: JP7157505B1; KR102552799B1; KR20240086598A; CN118235026A; JP2023070071A; WO2023079741A1; KR20230067574A; EP4431888A1; JPWO2023079741A1

Abstract

光學量測方法係包含：構成用於記錄以與照明光相干之參照光，調變以照明光照明樣本所得之物體光所生成之全像投影之光學系統之步驟；於樣本不存在之狀態下，在照明光之光學路徑上，配置包含產生已知之光波分佈之光學系統之校正單元之步驟；記錄在校正單元產生光波分佈之狀態下，產生之第1全像投影之步驟；以及依據表示校正單元之配置位置之資訊、已知之光波分佈、及第1全像投影，算出參照光之光波分佈之資訊之步驟。

Description

光學量測方法及光學量測系統

本發明係於一種利用數位全像攝影之光學量測方法以及光學量測系統。

作為以較高精度量測樣本之形狀之方法，數位全像攝影係被提案及實用化。數位全像攝影，其為觀測疊加參照光與照明光到樣本所產生之物體光，以產生之干涉條紋，藉此，取得物體光的波面之形狀，以量測樣本之形狀等之技術。典型上來說，其存在有如下之先行技術。

美國專利第6411406號專利說明書（專利文獻1），其開示再組成全像攝影影像之方法等。

國際公開第2013／047709號（專利文獻2），其開示進行反射模式與透過模式兩者之實用性數位全像攝影方法。

國際公開第2011／089820號（專利文獻3），其開示複變振幅線上全像投影之創建方法等。

國際公開第2012／005315號（專利文獻4），其開示用於播放由使用線上球面波光，所求出之微小被拍攝體之複變振幅線上全像投影，提高解析度後之影像之高解析度影像播放用全像投影創建方法等。

國際公開第2020／045584號（專利文獻5），其開示考慮組成光學系統之立方體型之光束結合器所具有之折射率之影響，而性能被提高後之全像攝影拍攝裝置等。更具體來說，針對自線上球面波參照光的集光點放出之球面波，其考慮光束結合器之折射率，以進行包含光束結合器的內部之傳播之光傳播計算，藉此，生成表示全像投影面中之光波之線上參照光全像投影之方法。 [先行技術文獻] [專利文獻]

［專利文獻1］美國專利第6411406號專利說明書［專利文獻2］國際公開第2013／047709號［專利文獻3］國際公開第2011／089820號［專利文獻4］國際公開第2012／005315號［專利文獻5］國際公開第2020／045584號

[發明所欲解決的問題]

美國專利第6411406號專利說明書（專利文獻1）所開示之方法，其存在有因為共軛圖像之疊加，而無法獲得較正確之物體光之課題。

國際公開第2013／047709號（專利文獻2）所開示之方法，其為使用成像光學系統之構造，所以，存在有於成像光學系統中，產生像差，而無法正確記錄三維分佈之課題。

國際公開第2011／089820號（專利文獻3），其參照光之決定係不完全，所以，存在有於被記錄之物體光數據，會產生畸變之課題。

國際公開第2012／005315號（專利文獻4）、及國際公開第2020／045584號（專利文獻5），其存在有必須正確調整線上球面波光到線上之軸，而調整需要時間之課題。

本發明，其提供一種持續削減調整之時間，可以較高精度地量測樣本之技術。 [用以解決問題的手段]

遵照本發明之某方面之光學量測方法，其包含：構成用於記錄以照明光與相干之參照光，調變以照明光照明樣本所得之物體光，而生成之全像投影之光學系統之步驟；於樣本不存在之狀態下，於照明光之光學路徑上，配置包含產生已知光波分佈之光學系統之校正單元之步驟；以及記錄於校正單元產生光波分佈之狀態下，產生之第1全像投影之步驟；依據表示校正單元之配置位置之資訊、已知之光波分佈、及第1全像投影，以算出參照光之光波分佈之資訊之步驟。

校正單元之構造，其也可以可空間性地移動產生之光波分佈。光學量測方法，其也可以還包含：移動產生之光波分佈，到與記錄第1全像投影之位置不同之複數位置，同時記錄於複數之位置中，分別產生之複數第2全像投影之步驟；由自已知光波分佈所算出之光譜，與自對應於複數第2全像投影之光波分佈所算出之光譜，算出波面像差之步驟；以及調整表示校正單元之配置位置之資訊，使得最小化波面像差之步驟。

光學量測方法，其也可以還包含：適用空間頻率濾波於複數第2全像投影之每一個，依據濾波結果與參照光之光波分佈之資訊，算出分別對應於複數第2全像投影之複數物體光全像投影之步驟；以及依據已知之光波分佈，分別修正複數物體光全像投影，藉此，分別算出對應於複數第2全像投影之複數光波分佈之步驟。

算出波面像差之步驟，其也可以包含：算出作為自已知光波分佈所算出之光譜，與對應於第2全像投影之光波分佈所算出之光譜之相位差分佈之相位差分佈光譜之步驟；以及將對於相位差分佈光譜全體之平均值之均方根，作為誤差以算出之步驟。

光學量測方法，其也可以還包含：記錄以參照光，調變以照明光照明樣本所得之物體光，以生成之第3全像投影之步驟；以及適用空間頻率濾波於第3全像投影，依據濾波結果與參照光之光波分佈之資訊，以算出物體光全像投影之步驟。

參照光之光波分佈之資訊，其也可以包含參照光之光波分佈之共軛複數。遵照本發明之另一方面之光學量測方法，其包含：構成用於記錄以與照明光相干之參照光，調變以照明光照明樣本所得之物體光，以生成之全像投影之光學系統之步驟；取得光學系統中之參照光之光波分佈之資訊之步驟；記錄以與照明光相干之參照光，調變以照明光照明樣本所得之物體光，以生成之全像投影之步驟；以及適用空間頻率濾波於全像投影，依據濾波結果與參照光之光波分佈之資訊，以算出物體光全像投影之步驟。

參照光之光波分佈之資訊，其也可以於樣本不存在之狀態下，依據在照明光之光學路徑上，配置包含產生已知光波分佈之光學系統之校正單元後，記錄之全像投影、表示校正單元之配置位置之資訊、及已知之光波分佈，以事先算出。

遵照本發明之又一方面之光學量測系統，其包含：光源，產生相干光；光束分離器，自來自光源之相干光，生成照明光及參照光；光學系統，用於以影像偵知器，記錄以與照明光相干之參照光，調變以照明光照明樣本所得之物體光，以生成之全像投影；以及處理裝置，具有儲存光學系統中之參照光之光波分佈之資訊之儲存部。處理裝置，其適用空間頻率濾波於被影像偵知器所記錄之全像投影，依據濾波結果與參照光之光波分佈之資訊算出，物體光全像投影。

參照光之光波分佈之資訊，其也可以在樣本不存在之狀態下，依據於照明光之光學路徑上，配置包含產生已知光波分佈之光學系統之校正單元後，記錄之全像投影、表示校正單元之配置位置之資訊、及已知之光波分佈，以被事先算出。 [發明功效]

當依據本發明之實施形態時，可持續削減調整之時間，較高精度地量測樣本。

[用以實施發明的形態]

針對本發明之實施形態，一邊參照圖面，一邊詳細說明之。而且，針對圖中之同一或相當之部分，其賦予同一編號，而不重複其說明。

＜A.光學量測系統之構造例＞本實施形態之光學量測系統，其利用將如點光源之發散光，作為參照光以使用之數位全像攝影。本實施形態之光學量測系統，其採用於樣本與影像偵知器之間，不存在有透鏡之無透鏡數位全像術之構造。

圖1為表示本實施形態之光學量測系統1之構造例（量測處理用）之示意圖。藉使用圖1所示之構造例，記錄表示樣本之形狀之光波分佈。更具體來說，圖1所示之光學系統，其相當於用於記錄以被離軸配置之參照光R，調變以照明光Q照明樣本S所得之物體光O，以生成之全像投影I _OR之光學系統。

參照圖1，光學量測系統1係包含光源10、光束擴展器BE、光束分離器BS1,BS2、反射鏡M1,M2、視野罩A1、集光透鏡L1,L2、及影像偵知器D。

光源10，其由雷射等所組成，以產生相干光。光束擴展器BE，其使來自光源10之光之剖面直徑，放大為既定尺寸。

光束分離器BS1，其分歧被光束擴展器BE所放大之光為兩個。被光束分離器BS1所分歧之一者之光（光束分離器BS1之反射側之光），其相當於照明光Q，另一者之光（光束分離器BS1之透過側之光），其相當於被離軸配置之參照光R。因此，照明光Q與參照光R係彼此相干。如此一來，光束分離器BS1，其由來自光源10之相干光，生成照明光Q及參照光R。

照明光Q，其於被反射鏡M1所反射，以被改變傳播方向後，通過視野罩A1。

視野罩A1，其限制以照明光Q照明樣本S之範圍於既定範圍。作為限制部之一例，其於遮光構件，也可以使用形成有對應於既定範圍之開口SP1之視野罩A1。照明光Q係通過對應於開口SP1之領域。

視野罩A1的開口SP1的像，其通過集光透鏡L1，以成像於樣本S。亦即，成為照明視野罩A1之光之中，僅對應於開口SP1之部分之光，通過視野罩A1。藉此，可限制通過視野罩A1後之照明光Q，照明樣本S之範圍。

照明樣本S之範圍係被決定，使得於包含物體光O之資訊之成分，與光強度成分及共軛光成分之間，可避免傅立葉空間（空間頻率領域）中之重複。藉限制這種照明光Q之照明範圍，可抑制由成分間之重複所致之雜訊，而可實現較高精度之量測。但是，也可以省略視野罩A1。

藉照明光Q透過樣本S，物體光O係被生成。物體光O，其透過光束分離器BS2的半反射鏡HM2，以入射到影像偵知器D。

另外，參照光R，其於被反射鏡M2所反射，以被改變傳播方向後，被集光透鏡L2所集光。由集光透鏡L2所致之集光點FP1，其相當於點光源之位置。亦即，被離軸配置之參照光R，其可視為被點光源所照射後之光。最後，參照光R，其被半反射鏡HM2所反射，以入射到影像偵知器D。

如此一來，於半反射鏡HM2中，以照明光Q照明樣本S所得之物體光O，其被被離軸配置之參照光R所調變。藉調變以產生之全像投影I _OR，其被影像偵知器D所記錄。

處理裝置100，其使用被影像偵知器D所記錄之全像投影I _OR、及包含藉校正所得之參照光R之光波分佈之共軛複數R ^*之校正資訊114，算出在樣本S之像播放時，所必要之資訊。

於圖1表示採用立方體型之光束分離器BS2之構造例，但是，因為提高開口數量之目的及確保作動距離之目的，也可以相對性提高光束分離器BS2之折射率，或者，變形立方體之形狀為其他之任意形狀。

用於記錄全像投影I _OR之光束分離器，只要作為不同介質們相接之面之邊界面，被視為平面，其也可以採用任意形狀。例如也可以不採用立方體型，而採用板狀之光束分離器。

又，相對於物體光的光波面而言，也可以使光束分離器BS2為傾斜。藉這種傾斜，可抑制雜散光。又，雖然表示夾持光束分離器BS2，而樣本S與影像偵知器D被相向配置之構造例，但是，也可以採用夾持光束分離器BS2，而集光透鏡L2與影像偵知器D被相向配置之構造例。

圖2為表示本實施形態之光學量測系統1之構造例（校正處理）之示意圖。圖2所示之光學量測系統1，其於圖1所示之構造中，其為取代樣本S、視野罩A1及集光透鏡L1，而配置有校正單元20者。而且，關於參照光R之構造（反射鏡M2及集光透鏡L2），其被維持於圖1之狀態。

藉使用圖2所示之構造例，記錄校正用全像投影I _PiR。校正用全像投影I _PiR，其為使平行移動已知之光波分佈P（x,y,z）到複數位置後者，以被離軸配置之參照光R，分別調變以生成之全像投影之集合。

於本專利說明書中，所謂「已知之光波分佈」，其意味以在被要求之量測性能，所必要之精度，做可特定之光波分佈。因此，使用於校正用全像投影I _PiR之生成之光之光波分佈，其只要以必要之精度，近似表現即可，其也可以無法全無誤差地完全記述。但是，光波分佈本身，其作為不伴隨著平行移動以改變者。

藉記錄校正用全像投影I _PiR，其與上述之專利文獻4及專利文獻5所開示之構造不同，無須正確地調整線上球面波光到線上之軸。關於使用校正用全像投影I _PiR之像播放之處理，其後述之。

校正單元20，其包含輪廓生成部30與視野限制罩FA。輪廓生成部30，其為產生已知之光波分佈之光學系統。如此一來，在樣本S不存在之狀態下，於照明光Q之光學路徑上，配置有包含產生已知光波分佈之光學系統（輪廓生成部30）之校正單元20。

輪廓生成部30之構造，其也可以使產生之光波分佈，做空間性之移動。更具體來說，輪廓生成部30，其也可以具有可使光波分佈，在x軸方向、y軸方向、z軸方向上，分別平行移動（挪動）之功能。被光束分離器BS1所分歧之照明光Q，其被反射鏡M1所反射，以被改變傳播方向後，入射到輪廓生成部30，藉此，生成可做空間性移動之已知之光波分佈P。

視野限制罩FA，其具有對應於可被影像偵知器D所記錄之視野範圍之開口SP2。而且，視野限制罩FA之位置係被固定。輪廓生成部30生成之光波分佈P，其於x軸方向、y軸方向、z軸方向上，可分別平行移動，但是，視野限制罩FA的開口SP2，其被設計為不遮著輪廓生成部30生成之光波分佈P。亦即，光波分佈P，其成為在可通過視野限制罩FA的開口SP2之範圍，平行移動。但是，也可以省略視野限制罩FA。

＜B.輪廓生成部30之構造例＞接著，說明校正單元20的輪廓生成部30之構造例。如上所述，輪廓生成部30，如果可生成已知之光波分佈時，也可以採用任何之光學系統。說明輪廓生成部30之典型之幾種構造例。

圖3為表示本實施形態之光學量測系統1的輪廓生成部30之構造例之示意圖。圖3（A）～圖3（D）所示之光學系統，其皆為當作為平面波之照明光Q入射時，生成已知之光波分佈P。

圖3（A）所示之輪廓生成部30A，其為使用針孔之光學系統，包含在三軸上，可分別平行移動之遮光板31。在遮光板31之照明光Q之照明範圍內，設有針孔32。照明光Q之光束直徑，其被設定為可充分照明包含針孔32之範圍之大小。

圖3（B）所示之輪廓生成部30B，其為使用針孔及集光透鏡之光學系統，包含在三軸上，可分別平行移動之遮光板33及遮光板34。遮光板33及遮光板34，其彼此連結，成為一體以平行移動。在遮光板33之照明光Q之照明範圍內，設有集光透鏡35，在通過遮光板34後之照明光Q之照明範圍內，設有針孔36。照明光Q之光束直徑，其被設定為充分之光量，可通過集光透鏡35及針孔36之大小。

圖3（C）所示之輪廓生成部30C，其為未使用針孔，使用像差為已知之集光透鏡之光學系統。輪廓生成部30C，其包含在三軸上，可分別平行移動之遮光板31。於遮光板31之照明光Q之照明範圍內，設有集光透鏡37。照明光Q之光束直徑，其被設定為可充分照明包含集光透鏡37之範圍之大小。

圖3（D）所示之輪廓生成部30D，其為未使用針孔，使用像差為已知之接物透鏡之光學系統。輪廓生成部30D，其包含在三軸上，可分別平行移動之遮光板31。於遮光板31之照明光Q之照明範圍內，設有接物透鏡38。照明光Q之光束直徑，其被設定為可充分照明包含接物透鏡38之範圍之大小。

而且，並不侷限於圖3（A）～圖3（D）所示之構造例，其可採用可生成已知光波分佈之任意之光學系統。

＜C.量測處理＞接著，說明由光學量測系統1所做之樣本S之量測處理。在以下之說明中，將影像偵知器D的受光面，作為「記錄面」，將記錄面與光束分離器BS2的中心光軸之交點，作為「原點」。將光軸方向作為z軸，將與z軸直交之兩個之軸，分別作為x軸及y軸。亦即，光軸，其成為相對於影像偵知器D的記錄面而言垂直，x軸及y軸，其成為相對於影像偵知器D的記錄面而言平行。

又，將自記錄面僅遠離既定距離之受注目之面，稱為「樣本面」。於圖1所示之光學系統中，被影像偵知器D所記錄之物體光O及參照光R之光波分佈，其可以如以下之公式（1）及（2）之一般公式表現。

而且，物體光O及被離軸配置之參照光R，其具有角頻率ω，其為彼此相干之光。為了方便說明，於以下之公式中，有時適宜省略座標（x,y）。

影像偵知器D以一次之拍攝所記錄之全像投影I _OR，其作為以公式（1）所表現之光與以公式（2）所表現之光之合成光之光強度，如以下之公式（3）地被算出。

適用空間頻率濾波於公式（3），藉此，複變振幅全像投影J _OR，其如以下之公式（4）地被算出。

將複變振幅全像投影J _OR，除以由校正處理所得之參照光R之光波分佈之共軛複數R ^*（＝R _Oexp（-iϕ _R）），藉此，物體光全像投影U，其如以下之公式（5）地被算出。

公式（5）所示之物體光全像投影U，其相當於自影像偵知器D的記錄面中之物體光O之光波分佈，去掉時間項（-ωt）者。因此，藉使用稱為平面波展開之未使用近似之繞射計算，可進行無像差之正確之像播放。

而且，當物體光全像投影U包含未滿足標本化定理之頻率成分時，在除以參照光R之光波分佈之共軛複數R ^*之前，也可以藉插值處理，增加複變振幅全像投影J _OR之取樣數量（畫素數量）。也可以在增加取樣數量後，使增加後之複變振幅全像投影J _OR分割為格子狀，疊加分割後之格子們，藉此，縮小複變振幅全像投影J _OR。而且，格子之尺寸，其最好大於自全像投影播放之像之尺寸。藉這種取樣數量之增加及疊加，可抑制計算量之增加。

又，也可以利用傅立葉轉換之性質，實現相當於在傅立葉光譜上，取樣點數量之增加與疊加之處理。

將由取樣數量之增加及疊加所得之複變振幅分佈，作為播放用物體光全像投影U _Σ。但是，當無須取樣數量之增加及疊加時，將物體光全像投影U，依原樣作為播放用物體光全像投影U _Σ處理之。

播放用物體光全像投影U _Σ，其為具有可播放樣本面之狀態之資訊之全像投影。

接著，說明介質內之繞射計算與傾斜面之像播放。針對播放用物體光全像投影U _Σ，進行由平面波展開所做之繞射計算，藉此，可播放任意之樣本面中之光波分佈。將藉平面波展開，以使播放用物體光全像投影U _Σ僅傳播距離d（自記錄面僅遠離距離d之樣本面中）之光波分佈，作為複變振幅分佈U _d。

如果將包含於自影像偵知器D的記錄面，被播放之距離d為止之M個介質（m＝1,2,…,M）之距離，作為d _m，將折射率作為n _m時，複變振幅分佈U _d，其可以如以下之公式（6）地一般化。但是，公式中之k _zm係遵照公式（7）以被算出。

而且，當存在有複數介質時，介質間之邊界面係相對於記錄面而言，當作平行。又，將自介質m入射到介質m+1時之透過係數，表現為T _m,m+1（k _x,k _y）。但是，針對T _M,M+1（k _x,k _y）係總是視為1。

例如當在空氣中，僅傳播距離d時，在M＝1時，成為d ₁＝d，n _m＝1。

而且，當自介質m入射到介質m+1時之透過係數，不依存於波數k _x,k _y，而視為幾乎相等時，也可以作為T _m,m+1≡1以簡化計算。

而且，當介質間的邊界面與光波面不一致時，旋轉轉換座標系，使得光波面與邊界面為一致。在此情形下，介質間的邊界面，其也可以相對於記錄面而言不平行。旋轉轉換之操作，其可以在空間頻率頻譜上進行。遵照以下之公式（8）及公式（9），傅立葉轉換折射率n之介質中之光波面，藉此，算出空間頻率頻譜之座標（u,v）中之空間頻率向量ν＝（u,v,w）。

遵照以下之公式（10），使用定義往新的座標系之旋轉轉換之行列A，旋轉轉換空間頻率向量ν，藉此，算出新的空間頻率向量（u’,v’,w’）。

被算出之空間頻率向量之座標u’及座標v’，其相當於旋轉轉換後之空間頻率光譜之座標。針對邊界面前之波面之全數據，進行如上述之旋轉轉換之操作，藉此，可算出邊界面後之波面之空間頻率光譜。

而且，也可以為了播放傾斜面之像而使用。使旋轉轉換後之波面之空間頻率光譜，做逆傅立葉轉換，藉此，可算出旋轉轉換後之面中之光波分佈。

作為繞射計算之結果以獲得之光波分佈，其成為物體光之複變振幅分佈U _d。因此，複變振幅分佈U _d，其可藉任意之計算處理以視覺化。例如自複變振幅分佈U _d，抽出振幅成分以影像化，藉此，可獲得相當於光學顯微鏡之明視野之像。

＜D.校正處理＞接著，說明使用圖2所示之構造例之校正處理。於校正處理中，參照光R之光波分佈之資訊係被決定。參照光R之光波分佈之資訊，其包含參照光R之光波分佈之共軛複數R ^*。

於圖2所示之構造例中，使校正單元20生成之已知之光波分佈P，在任意之偏移座標（x _pi,y _pi,z _pi）（i＝0～N-1）上，平行移動，藉此，生成光波分佈P _i（i＝0～N-1）。例如如圖3（A）～圖3（D）所示，藉使輪廓生成部30在x軸方向、y軸方向、z軸方向中之一個或複數個方向上，任意移動（亦即，藉配置生成光波分佈P之光學單元，於任意之偏移座標），可生成光波分佈P _i。

光波分佈P _i，其為使已知之光波分佈P，沿著各軸方向，平行移動者。因此，影像偵知器D的記錄面（z＝0）中之光波分佈P _i，其使用影像偵知器D的記錄面（z＝0）中之光波分佈P（其為已知）、及偏移座標（x _pi,y _pi,z _pi），可表現如以下之公式（11）。

影像偵知器D記錄之校正用全像投影I _PiR，其可表現如以下之公式（12）。濾波公式（12）的第3項藉此，複變振幅全像投影J _PiR，其可如以下之公式（13）地被算出。

如果偏移座標（x _pi,y _pi,z _pi）為已知時，參照光R之光波分佈之共軛複數R ^*（＝R ₀exp（-iϕ _R）），其可如以下之公式（14）地被算出。

在此情形下，自對應於一個之偏移座標（x _p0,y _p0,z _p0）之光波分佈P ₀，可算出參照光R之光波分佈之共軛複數R ^*。輪廓生成部30無須事先具有使已知之光波分佈P，平行移動到複數位置之功能。

另外，當偏移座標為不明，或者，無法獲得必要精度之偏移座標時，使用如下之參數擬合，決定參照光R之光波分佈之共軛複數R ^*。

更具體來說，作為對應於號碼i＝0之光波分佈P ₀之偏移座標（x _p0,y _p0,z _p0），設定適切之初期值。被設定之初期值，其考慮校正單元20之光學性位置關係，以被決定。關於任意之號碼i之物體光全像投影U _i，其使用公式（14）所示之參照光R之光波分佈之共軛複數R ^*，可表現如以下之公式（15）。

此時，針對全部之號碼i（i＝0～N-1），以下之公式（16）之關係係必須成立。

於號碼i＝0中，很明顯公式（16）之關係係成立。於號碼i≠0中，如果公式（14）所示之參照光R之光波分佈之共軛複數R ^*被正確算出時，公式（16）係可變形為如公式（17），所以，公式（16）之關係係成為成立。

亦即，針對全部之號碼i（i＝0～N-1），當公式（16）之關係不成立時，其意味參照光R之光波分佈之共軛複數R ^*未被正確算出。參照光R之光波分佈之共軛複數R ^*未被正確算出之理由，其因為偏移座標（x _p0,y _p0,z _p0）不正確，而必須調整偏移座標（x _p0,y _p0,z _p0）為正確之值。

在調整偏移座標（x _p0,y _p0,z _p0）之前，最好先修正自校正用全像投影I _PiR所算出之光波分佈。

更具體來說，針對號碼i＝1～N-1之每一個，修正光波分佈P _i，使得自物體光全像投影U _i播放之像之光波分佈，與記錄面中之已知之光波分佈P為一致。將修正後之光波分佈，稱為修正光波分佈P _i’。

由公式（11）及（15）～公式（17），以下之公式（18）所示之關係係成立。但是，假設參照光R之光波分佈之共軛複數R ^*係未被正確算出。在此狀態中，如以下之公式（19）所示，使物體光全像投影U _i在x軸、y軸、z軸上，分別修正，使得與已知之光波分佈P一致，藉此，決定修正光波分佈P _i’。

x軸方向及y軸方向之調整，其藉偏移對應於物體光全像投影U _i（x,y）之影像偵知器D之對象畫素群（賦予偏移）而被實現。z軸方向（焦點位置）之修正，其藉由公式（6）所示之平面波展開所做之繞射計算而被實現。亦即，z軸方向之修正，其於繞射計算被影像偵知器D所記錄之物體光全像投影U _i時，藉改變被像播放之距離而被實現。

而且，當光波分佈P _i（i＝1～N-1）透過半反射鏡等介質時，最好使上述之介質內之繞射計算與傾斜面之像播放之處理，適用同樣之處理。

這樣，針對號碼i＝1～N-1，算出修正光波分佈後之修正光波分佈P _i’。

最後，決定參照光R之光波分佈之共軛複數R ^*之處理係被執行。具體來說，針對全部之號碼i（i＝0～N-1），分別傅立葉轉換已知之光波分佈P及修正光波分佈P _i’，以算出光譜F[P]及光譜F[P _i’]。而且，算出表示光譜F[P]與光譜F[P _i’]之相位差分佈之相位差分佈光譜W _i（u,v）（＝arg（F[P _i’]／F[P]））。在此，arg（）係算出複數偏角（相位）之函數。

而且，相位差分佈光譜W _i（u,v）之中，針對因為相位周期性之影響，而產生有相位之不連續（間隙）之部分，最好進行用於連續相位之處理。

使用相位差分佈光譜W _i（u,v），如以下之公式（20）所示，可算出波面像差W _{i_err}。波面像差W _{i_err}，其為將相位差分佈光譜W _i全體之平均值W _ave作為真值，將對於真值之均方根作為誤差以算出者。

在此，平均值W _ave係相位差分佈光譜W _i（u,v）之平均值，S _w係積分相位差分佈光譜W _i（u,v）之範圍之面積。積分範圍，其為相位差分佈光譜W _i（u,v）之中，存在有有效之數據之部分，於波面像差W _{i_err}及平均值W _ave之算出中，其為共通。

而且，狹義之「波面像差」，其意味在上述之波面像差W _{i_err}，乘上λ／2π（λ波長）後之值。因此，也可以將W _{i_err}×λ／2π稱為波面像差。但是，λ／2π係固定值之係數，所以，針對以下之處理，以省略作為係數之λ／2π後之形式作說明。但是，於後述之圖8及圖9所示之量測例中，使用狹義之波面像差以進行評估。

當依據正確之參照光R之光波分佈之共軛複數R ^*，以播放光波分佈時，波面像差W _{i_err}係成為0。另外，當於參照光R之光波分佈之共軛複數R ^*有誤差時，於波面相位產生畸變，所以，波面像差W _{i_err}係不成為0。

因此，調整偏移座標（x _p0,y _p0,z _p0），使得最小化針對全部之號碼i（i＝0～N-1）之波面像差W _{i_err}（絕對值）之總和（＝ΣW _{i_err}）。於參數擬合之手法，可使用一般之最佳化算法。

而且，生成之光波分佈P _i之數愈多，愈可提高參數擬合之可靠性。又，光波分佈P _i，其最好綿延可被影像偵知器D記錄之視野範圍之全域，無偏差地設定。

＜E.處理裝置100＞接著，說明包含於光學量測系統1之處理裝置100之硬體構造例。

圖4為表示包含於本實施形態之光學量測系統1之處理裝置100之硬體構造例之示意圖。參照圖4，處理裝置100，其作為主要之硬體元件，包含處理器102、主記憶體104、輸入部106、顯示部108、儲存體110、界面120、網路界面122、及媒體驅動器124。

處理器102，典型上來說，其為CPU（Central Processing Unit）、GPU（Graphics Processing Unit）等之計算處理部，讀出被儲存於儲存體110之一個或複數個之程式到主記憶體104以執行之。主記憶體104，其為稱為DRAM（Dynamic Random Access Memory）或SRAM（Static andom Access Memory）之揮發性記憶體，發揮作為用於處理器102執行程式之工作記憶體之功能。

輸入部106，其包含鍵盤、滑鼠等，接受來自使用者之操作。顯示部108，其使由處理器102所做之程式之執行結果等，往使用者輸出。

儲存體110，其由硬碟、快閃記憶體等非揮發性記憶體所組成，儲存各種程式、數據等。更具體來說，儲存體110係保存作業系統111（OS: Operating System）、量測程式112、校正程式113、校正資訊114、全像投影數據115、及量測結果116。

作業系統111，其提供處理器102執行程式之環境。量測程式112，其被處理器102所執行，藉此，實現遵照本實施形態之量測處理等。校正程式113，其被處理器102所執行，藉此，實現遵照本實施形態之校正處理等。校正資訊114，其為被校正處理所決定之參數，於量測處理中，被參照。全像投影數據115，其相當於自影像偵知器D輸出之影像數據。量測結果116，其包含執行量測程式112所得之量測結果。

如此一來，儲存體110，其儲存圖1及圖2所示之光學系統中之參照光R之光波分佈之資訊（校正資訊114）。

界面120係仲介在處理裝置100與影像偵知器D間之數據傳送。網路界面122係仲介在處理裝置100與外部之伺服裝置間之數據傳送。

媒體驅動器124，其自儲存有被處理器102所執行之程式等之記錄媒體126（例如光碟等），讀出必要之數據，以儲存到儲存體110。而且，於處理裝置100中，被執行之量測程式112及／或校正程式113等，其也可以透過記錄媒體126等以被安裝，或者，透過網路界面122等，以自伺服裝置下載。

量測程式112及／或校正程式113，其也可以為在作為作業系統111的一部份，以被提供之程式模組之中，使必要之模組，以既定之排列，在既定之時機叫出，以執行處理者。在此情形下，關於不包含該模組之量測程式112及／或校正程式113，也包含於本發明之技術性範圍。量測程式112及／或校正程式113，其也可以為併入其他程式的一部份，以被提供者。

而且，也可以使藉處理裝置100的處理器102執行程式，而被提供之功能之全部或一部份，藉硬連線邏輯迴路（例如FPGA（Field-Programmable Gate Array）或ASIC（Application Specific Integrated Circuit）等）以實現之。

為方便說明，於圖4係表示可執行量測處理與校正處理之處理裝置100之構造例，但是，其也可以為僅可執行量測處理及校正處理之一者。例如於光學量測系統1之工廠出貨前，校正處理係被執行，參照光R之光波分佈之共軛複數R ^*係被事先決定。因此，於工廠出貨後，有時無須執行校正處理，而僅執行量測處理。在此情形下，也可以分別準備可執行校正處理之處理裝置、及可執行量測處理之處理裝置。

＜F.處理過程＞接著，說明於光學量測系統1中，被執行之量測處理及校正處理。

（f1：量測處理）圖5為表示在本實施形態之光學量測系統1中，被執行之量測處理之處理過程之流程圖。於圖5所示之量測處理中，圖1及圖2所示之光學系統中之作為參照光R之光波分佈之資訊之共軛複數R ^*，其以某種方法被事先取得。圖5所示之處理裝置100執行之步驟，典型上來說，處理裝置100的處理器102，其藉執行量測程式112而實現。

參照圖5，構成圖1所示之光學系統，同時配置樣本S（步驟S100）。而且，自光源10產生相干光，處理裝置100，其以影像偵知器D記錄全像投影I _OR（步驟S102）。如此一來，記錄以參照光R，調變以照明光Q照明樣本S所得之物體光O，所生成之全像投影I _OR（第3全像投影）之處理係被執行。

處理裝置100，其藉適用空間頻率濾波於記錄之全像投影I _OR，算出複變振幅全像投影J _OR（步驟S104）（參照上述之公式（4））。接著，處理裝置100，其藉將算出之複變振幅全像投影J _OR，除以參照光R之光波分佈之共軛複數R ^*，算出物體光全像投影U（步驟S106）（參照上述之公式（5））。如此一來，適用空間頻率濾波於全像投影I _OR（第3全像投影），依據濾波結果與參照光R之光波分佈之共軛複數R ^*（參照光R之光波分佈之資訊），算出物體光全像投影U之處理係被執行。

而且，處理裝置100，其也可以對於物體光全像投影U，進行取樣點數量之增加與疊加之處理，藉此，算出播放用物體光全像投影U _Σ。當省略取樣點數量之增加與疊加之處理時，將物體光全像投影U依原樣，作為播放用物體光全像投影U _Σ處理。

處理裝置100，其繞射計算算出之播放用物體光全像投影U _Σ至樣本面為止，藉此，算出複變振幅分佈U _d（步驟S108）（參照上述之公式（6）及公式（7））。而且，處理裝置100，其使用算出之複變振幅分佈U _d的一部份或全部之資訊，以生成量測結果（步驟S110）。例如自複變振幅分佈U _d，抽出振幅成分以影像化，藉此，生成相當於光學顯微鏡之明視野之像。

圖5所示之步驟S102～S110之處理，其於每個樣本S，被執行。而且，也可以事先先記錄分別對應於複數之樣本S之全像投影I _OR，事後再執行生成量測結果之處理。

（f2：校正處理）圖6為表示在本實施形態之光學量測系統1中，被執行之校正處理之處理過程之流程圖。圖6所示之校正處理，其為可獲得已知之光波分佈P及正確之偏移座標時之處理過程。圖6所示之處理裝置100執行之步驟，典型上來說，處理裝置100的處理器102，其藉執行校正程式113而實現。

參照圖6，構成圖2所示之光學系統，同時配置校正單元20（步驟S200）。此時，校正單元20之偏移座標（x _p0,y _p0,z _p0）係被正確地設定（步驟S202）。如此一來，構成用於記錄以參照光R，調變以照明光Q照明樣本S所得之物體光O，所生成之全像投影之光學系統（圖1及圖2所示之光學量測系統1）之處理、及於樣本S不存在之狀態下，於照明光Q之光學路徑上，配置包含產生已知之光波分佈P之光學系統（輪廓生成部30）之校正單元20之處理係被執行。

而且，自光源10產生相干光，處理裝置100，其以影像偵知器D記錄校正用全像投影I _P0R（步驟S204）。如此一來，記錄校正單元20於產生光波分佈P ₀之狀態下，產生之校正用全像投影I _P0R（第1全像投影）之處理係被執行。

處理裝置100，使用已知之光波分佈P及偏移座標（x _p0,y _p0,z _p0），算出光波分佈P ₀（步驟S206）（參照上述之公式（11）），使用算出之光波分佈P ₀及被記錄之校正用全像投影I _P0R，算出參照光R之光波分佈之共軛複數R ^*（步驟S208）（參照上述之公式（14））。如此一來，依據表示校正單元20之配置位置之資訊（偏移座標）、已知之光波分佈P、及校正用全像投影I _P0R（第1全像投影），算出作為參照光R之光波分佈之資訊之共軛複數R ^*之處理係被執行。

而且，處理裝置100，其輸出包含算出之參照光R之光波分佈之共軛複數R ^*之校正資訊114（步驟S210）。藉此，校正處理係結束。

圖7為表示在本實施形態之光學量測系統1中，被執行之校正處理之另一處理過程之流程圖。圖7所示之校正處理，其為無法獲得正確之偏移座標時之處理過程。圖7所示之處理裝置100執行之步驟，典型上來說，其藉處理裝置100的處理器102，執行校正程式113而被實現。

參照圖7，構成圖2所示之光學系統，同時配置校正單元20（步驟S250）。如此一來，構成用於記錄以參照光R，調變以照明光Q照明樣本S所得之物體光O，所生成之全像投影之光學系統（圖1及圖2所示之光學量測系統1）之處理、及於樣本S不存在之狀態下，於照明光Q之光學路徑上，配置包含產生已知之光波分佈P之光學系統（輪廓生成部30）之校正單元20之處理係被執行。

接著，依序平行移動輪廓生成部30，記錄N個之校正用全像投影I _PiR之處理係被執行。更具體來說，設定校正單元20到對應於號碼i之偏移座標（x _pi,y _pi,z _pi）（步驟S252）。而且，自光源10產生相干光，處理裝置100，其以影像偵知器D，記錄校正用全像投影I _PiR（步驟S254）。步驟S252及S254之處理，其號碼i係自0至N-1為止被重複。

如此一來，記錄校正單元20於產生光波分佈P ₀之狀態下，產生之校正用全像投影I _P0R（第1全像投影）之處理係被執行。又，使校正單元20產生之光波分佈，移動到與記錄有校正用全像投影I _P0R（第1全像投影）之位置（偏移座標（x _p0,y _p0,z _p0））不同之複數位置（偏移座標（x _pi,y _pi,z _pi:i＞0）），同時記錄於複數位置中，分別產生之複數之校正用全像投影I _PiR（複數之第2全像投影）之處理係被執行。

接著，臨時算出參照光R之光波分佈之共軛複數R ^*之處理係被執行。更具體來說，作為對應於號碼i＝0之光波分佈P ₀之偏移座標（x _p0,y _p0,z _p0），設定適切之初期值（步驟S256）。而且，處理裝置100，其使用已知之光波分佈P及偏移座標（x _p0,y _p0,z _p0）之初期值，算出光波分佈P ₀（步驟S258）（參照上述之公式（11）），使用算出之光波分佈P ₀及被記錄之校正用全像投影I _P0R，臨時算出參照光R之光波分佈之共軛複數R ^*（步驟S260）（參照上述之公式（14））。

如此一來，依據表示校正單元20之配置位置之資訊（偏移座標之初期值）、已知之光波分佈P、及校正用全像投影I _P0R（第1全像投影），算出作為參照光R之光波分佈之資訊之共軛複數R ^*之處理係被執行。

接著，修正光波分佈之處理係被執行。更具體來說，處理裝置100，其適用空間頻率濾波於記錄之校正用全像投影I _PiR，算出複變振幅全像投影J _PiR（步驟S262）（參照上述之公式（4））。接著，處理裝置100，其以算出之複變振幅全像投影J _PiR，除以現在之共軛複數R ^*，藉此，算出物體光全像投影U _i（步驟S264）（參照上述之公式（6）及公式（7））。如此一來，適用空間頻率濾波於複數之校正用全像投影I _PIR（複數第2全像投影）之每一個，依據濾波結果與共軛複數R ^*（參照光R之光波分佈之資訊），算出分別對應於複數之校正用全像投影I _PiR之複數之物體光全像投影U _i之處理係被執行。

接著，處理裝置100，其自算出之物體光全像投影U _i，決定光波分佈P _i（步驟S266）。而且，處理裝置100，其修正物體光全像投影U _i，使得與已知之光波分佈P一致，藉此，算出修正光波分佈P _i’（步驟S268）（參照上述之公式（18）及公式（19））。如此一來，處理裝置100，其依據已知之光波分佈P，分別修正複數之物體光全像投影U _i，藉此，分別算出對應於複數之校正用全像投影I _PiR之複數之修正光波分佈P _i’。

接著，處理裝置100，其由自已知之光波分佈P算出之光譜、及自對應於複數之校正用全像投影I _PiR（複數之第2全像投影）之修正光波分佈P _i’算出之光譜，算出波面像差。

更具體來說，處理裝置100，其分別傅立葉轉換已知之光波分佈P及修正光波分佈P _i’，算出光譜F[P]及光譜F[P _i’]（步驟S270）。而且，處理裝置100，其算出表示光譜F[P]與光譜F[P _i’]之相位差分佈之相位差分佈光譜W _i（u,v）（＝arg（F[P _i’]／F[P]））（步驟S272）。如此一來，處理裝置100，其算出作為自已知之光波分佈P算出之光譜F[P]，與自對應於校正用全像投影I _PiR（第2全像投影）之修正光波分佈P _i’算出之光譜F[P _i’]之相位差分佈之相位差分佈光譜W _i（u,v）。

最後，處理裝置100，其使用算出之相位差分佈光譜W _i（u,v），算出波面像差W _{i_err}（步驟S274）。如上述之公式（20）所示，處理裝置100，其於波面像差W _{i_err}之算出處理中，將對於相位差分佈光譜W _i全體之平均值W _ave之均方根，作為誤差以算出之。

步驟S262～S274之處理，其號碼i係自1至N-1為止，被重複。接著，處理裝置100，其調整校正單元20之偏移座標（x _p0,y _p0,z _p0）之值（表示配置位置之資訊），使得最小化波面像差W _{i_err}。

更具體來說，處理裝置100，其算出於步驟S274中，被算出之波面像差W _{i_err}之總和（＝ΣW _{i_err}）（步驟S276），判斷算出之波面像差W _{i_err}之總和，是否滿足收斂條件（步驟S278）。收斂條件，其例如也可以包含波面像差W _{i_err}之總和為被事先決定之值以下之情事。

如果波面像差W _{i_err}之總和未滿足收斂條件時（於步驟S278中為NO），處理裝置100，其變更偏移座標（x _p0,y _p0,z _p0）之值（步驟S280），重複步驟S260以下之處理。

如果波面像差W _{i_err}之總和滿足收斂條件時（於步驟S278中為YES），處理裝置100，其輸出包含現在之共軛複數R ^*之校正資訊114（步驟S282）。而且，校正處理係結束。

＜G.量測例＞接著，表示由本實施形態之光學量測系統所做之量測例。以下之量測例，其為用於說明由使用校正單元20，以決定參照光R之光波分佈之共軛複數R ^*，所做之高精度化者。

首先，構成圖2所示之光學系統。光源10之波長係作為532nm，構成記錄開口數量NA＝0.5之光學系統。而且，記錄校正單元20生成之光波分佈P _i（i＝0～N-1）。於圖8及圖9所示之量測例中，在11地點（N＝11；i＝0～10）記錄光波分佈P _i。

如上所述，光波分佈P _i，其為於影像偵知器D之視野範圍內，使已知之光波分佈P，在x軸方向、y軸方向、z軸方向上，分別平行移動者。已知之光波分佈P係使用點光源。

作為對應於光波分佈P ₀之偏移座標（x _p0,y _p0,z _p0），設定考慮校正單元20之光學性位置關係，以決定之初期值，使用被設定之初期值，以算出參照光R之光波分佈之共軛複數R ^*。

圖8為表示本實施形態之光學量測系統1之校正處理之初期階段中之量測例之圖。於圖8（A）表示使用偏移座標之初期值，以被播放之物體光全像投影U ₁之集光點附近之振幅分佈。於圖8（B）表示使用物體光全像投影U ₁之集光點附近之振幅分佈，以被算出之波面像差W _{1_err}之分佈。使用偏移座標之初期值後之波面像差W _{1_err}係2.924λ。

偏移座標之初期值，其非正確反映校正單元20之光學性位置關係者，所以，參照光R之光波分佈之共軛複數R ^*也不正確。結果，如圖8（A）所示，集光點（艾里斑的點）也不成為點狀，而有參差。又，如圖8（B）所示，在物體光全像投影U ₁也產生有較大的波面像差。

接著，表示遵照上述之過程，調整偏移座標（x _p0,y _p0,z _p0），使得最小化波面像差之總和之結果。使用被調整過之偏移座標（x _p0,y _p0,z _p0），算出參照光R之光波分佈之共軛複數R ^*。

圖9為表示本實施形態之光學量測系統1之校正處理之處理後之量測例之圖。於圖9（A）係表示使用調整後之偏移座標，以被播放之物體光全像投影U ₁之集光點附近之振幅分佈。於圖9（B）係表示使用物體光全像投影U ₁之集光點附近之振幅分佈，以被算出之波面像差W _{1_err}之分佈。使用偏移座標之初期值後之波面像差W _{1_err}係0.023λ。如圖9（A）所示，藉正確決定參照光R之光波分佈之共軛複數R ^*，於物體光全像投影U ₁，形成有集光點（艾里斑的點），如圖9（B）所示，未見明顯之波面像差。

一般來說，波面像差為0.07λ以下之狀態，其被視為繞射極限，波面像差W _{1_err}係0.023λ，所以，可說具有充分之成像性能。又，當針對號碼i＝2～10之情形，也算出波面像差時，針對全部之播放像，波面像差W _{i_err}係成為0.07λ以下，綿延視野內全域，具有繞射極限之成像性能。

圖10為表示由本實施形態之光學量測系統1所做之樣本之量測例之圖。於圖10係表示自使用圖1所示之光學量測系統1以記錄之全像投影I _OR，以被播放之樣本（USAF 1951解析度測試目標）之播放像。

於圖10（A1）及圖10（A2），其表示使用偏移座標之初期值後之播放像。於圖10（A1）係表示解析度測試目標之全體像，於圖10（A2）係表示解析度測試目標之部分放大圖。

於圖10（A1）及圖10（A2）所示之播放像中，產生有較大之畸變，同時在解析度測試目標之群組9之電路線，其無法充分分解。

於圖10（B1）及圖10（B2），其表示使用調整後之偏移座標之播放像。於圖10（B1）係表示解析度測試目標之全體像，於圖10（B2）係表示解析度測試目標之部分放大圖。

於圖10（B1）所示之播放像中，不產生較大之畸變。又，於圖10（B2）中，可知：以矩形框線所示之測試目標之9-6電路的線（寬度0.548μm），其可分解為三條之線，可獲得由光學系統決定之與理論解析度0.532μm相同程度之性能。

如此一來，由如上述之校正處理，正確決定參照光R之光波分佈之共軛複數R ^*，藉此，可高精度量測樣本。

＜H.變形例＞於圖1及圖2，其例示採用透過型之光學系統之光學量測系統1之構造例，但是，不侷限於此構造例，而可為如下之各種變形。

（h1：變形例1）作為本實施形態之變形例1，說明配置參照光於樣本附近之構造例。

圖11為表示遵照本實施形態之變形例1之光學量測系統1A之構造例之示意圖。於圖11（A）係表示量測處理用之構造例，於圖11（B）係表示校正處理用之構造例。

參照圖11（A），於光學量測系統1A中，其取代半反射鏡HM2，而配置有反射鏡M3。反射鏡M3，其被配置於自樣本S及自物體光O照射之範圍外。參照光R，其被反射鏡M4所反射，以被改變傳播方向，而被導引往反射鏡M3。參照光R，其還被反射鏡M3所反射，被導引往影像偵知器D的受光面。亦即，於影像偵知器D的受光面中，以照明光Q照明樣本S所得之物體光O係被參照光R所調變。

如此一來，當無須確保作動距離時，其也可以取代半反射鏡HM2，而採用反射鏡M3。反射鏡M3也可以為平面鏡、凸面鏡、凹面鏡之任一者。

參照圖11（B），於光學量測系統1A中，包含校正單元20之輪廓生成部30，其以置換作為照明光學系統之視野罩A1及集光透鏡L1之形式被配置。針對校正處理，其與上述之處理相同。

（h2：變形例2）說明作為本實施形態之變形例2，省略照明光學系統後之構造例。

圖12為表示遵照本實施形態之變形例2之光學量測系統1B之構造例之示意圖。於圖12（A）係表示量測處理用之構造例，於圖12（B）係表示校正處理用之構造例。

參照圖12（A），於光學量測系統1B中，視野限制罩FA係被配置於樣本S之附近。藉使用這種視野限制罩FA，可簡化或省略照明光學系統。於圖12（A）係表示省略相當於照明光學系統之結合光學系統（視野罩A1及集光透鏡L1）後之構造例。

而且，只要可在照明光Q與參照光R之間，維持干涉性時，以照明光Q照明樣本S之光學系統，其可為任意者。例如也可以傾斜地入射照明光Q，或者，照明光Q採用擴散照明。

參照圖12（B），於光學量測系統1B中，包含校正單元20之輪廓生成部30，其在移除樣本S後，被配置於照明光Q之光路上。而且，照明光學系統係被省略，所以，在配置校正單元20時，無須移除照明光學系統。針對校正處理，其與上述之處理相同。

（h3：變形例3）說明作為本實施形態之變形例3，採用反射型光學系統之構造例。

圖13為表示遵照本實施形態之變形例3之光學量測系統1C之構造例之示意圖。於圖13（A）係表示量測處理用之構造例，於圖13（B）係表示校正處理用之構造例。

參照圖13（A），於光學量測系統1C中，被光束分離器BS1所分歧後之照明光Q，其分別被反射鏡M1及反射鏡M5所反射，以被改變傳播方向後，通過集光透鏡L3、視野罩A1、及集光透鏡L4，而被導引往半反射鏡HM2。而且，照明光Q，其被半反射鏡HM2所反射，以照明樣本S。以照明光Q照明樣本S所得之物體光O（亦即，被樣本S所反射之光），其透過半反射鏡HM2，以入射到影像偵知器D。

另外，參照光R，其被反射鏡M2所反射，以被改變傳播方向後，被集光透鏡L2所集光。由集光透鏡L2所做之集光點FP1，其相當於點光源之位置。最後，參照光R，其被半反射鏡HM2所反射，以入射到影像偵知器D。

參照圖13（B），光學量測系統1C中之校正處理，與圖2及圖12（B）同樣地，其使用透過型光學系統以被進行。更具體來說，包含校正單元20之輪廓生成部30，其在移除樣本S後，被配置於照明光Q之光路上。針對校正處理，其與上述之處理相同。

（h4：變形例4）說明作為本實施形態之變形例4，適用於量測來自樣本S之散射光之構造例。

圖14為表示遵照本實施形態之變形例4之光學量測系統1D之構造例之示意圖。於圖14（A）係表示量測處理用之構造例，於圖14（B）係表示校正處理用之構造例。

參照圖14（A），於光學量測系統1D中，被光束分離器BS1所分歧後之照明光Q，其被反射鏡M6所反射，以被改變傳播方向後，照射樣本S。由以照明光Q照明樣本S所產生之散射光，其作為物體光O以入射到影像偵知器D。

於光學量測系統1D中，可量測由樣本S所產生之散射光。而且，於樣本S之附近，因應需要，也可以配置視野限制罩FA。藉配置視野限制罩FA，可抑制雜訊。

參照圖14（B），光學量測系統1D中之校正處理，與圖2及圖12（B）同樣地，其使用透過型光學系統以被進行。更具體來說，包含校正單元20之輪廓生成部30，其移除樣本S後，被配置於照明光Q之光路上。針對校正處理，其與上述之處理相同。

（h5：變形例5）於上述之說明中，雖然主要說明過使用產生特定波段之相干光之光源10之構造，但是，也可以使用產生複數波段之相干光之光源10。例如採用產生對應於紅色（R）、綠色（G）、藍色（B）之每一個之波段之相干光，同時在每一個顏色，具有受光感度之影像偵知器D，藉此，可記錄各顏色之全像投影。

又，影像偵知器D採用偏光影像偵知器，藉此，可記錄偏光全像投影。

＜I.優點＞本實施形態之光學量測系統，其採用於樣本與影像偵知器之間，不存在透鏡等成像光學系統之無透鏡數位全像術之構造。因此，在以照明光照明樣本所得之物體光，不產生像差等之誤差。

本實施形態之光學量測系統，其藉校正處理，以事先取得參照光之光波分佈之資訊（例如參照光R之光波分佈之共軛複數R ^*）。光學量測系統，其依據以參照光，調變以照明光照明樣本所得之物體光，以被生成之全像投影、及參照光之光波分佈之資訊，算出物體光全像投影，藉此，可事後算出或量測樣本之任意位置之形狀（光波振幅及相位）等。

本實施形態之光學量測系統，其取代物體光，自已知之配置位置（座標）照明已知之光波分佈，藉此，可算出參照光之光波分佈之資訊。因此，無須正確調整線上球面波光到線上的軸，而也無須調整之時間。

本實施形態之光學量測系統，其取代物體光，自複數之配置位置（座標）照明已知之光波分佈，藉此，藉參數擬合可算出參照光之光波分佈之資訊。因此，無須正確調整線上球面波光到線上的軸，而也無須調整之時間。而且，即使未正確知道照明已知之光波分佈之配置位置，也可以算出正確之參照光之光波分佈之資訊。

本次開示之實施形態，其必須被想為在全部之點做例示，並非做限制者。本發明之範圍，其並非藉上述之說明表示，而為藉申請專利範圍表示，其意圖包含在與申請專利範圍均等之意味及範圍內之全部變更。

1,1A,1B,1C,1D:光學量測系統 10:光源 20:校正單元 30,30A,30B,30C,30D:輪廓生成部 31,33,34:遮光板 32,36:針孔 35,37,L1,L2,L3,L4:集光透鏡 38:接物透鏡 100:處理裝置 102:處理器 104:主記憶體 106:輸入部 108:顯示部 110:儲存體 111:作業系統 112:量測程式 113:校正程式 114:校正資訊 115:全像投影數據 116:量測結果 120:界面 122:網路界面 124:媒體驅動器 126:記錄媒體 A1:視野罩 BE:光束擴展器 BS1,BS2:光束分離器 D:影像偵知器 FA:視野限制罩 FP1:集光點 M1,M2,M3,M4,M5,M6:反射鏡 O:物體光 Q:照明光 R:參照光 S:樣本 SP1,SP2:開口

圖1為表示本實施形態之光學量測系統之構造例（量測處理用）之示意圖。圖2為表示本實施形態之光學量測系統之構造例（校正處理）之示意圖。圖3為表示本實施形態之光學量測系統的輪廓生成部之構造例之示意圖。圖4為表示包含於本實施形態之光學量測系統之處理裝置之硬體構造例之示意圖。圖5為表示於本實施形態之光學量測系統中，被執行之量測處理之處理過程之流程圖。圖6為表示於本實施形態之光學量測系統中，被執行之校正處理之處理過程之流程圖。圖7為表示於本實施形態之光學量測系統中，被執行之校正處理之另一處理過程之流程圖。圖8為表示本實施形態之光學量測系統之校正處理之初期階段中之量測例之圖。圖9為表示本實施形態之光學量測系統之校正處理之處理後之量測例之圖。圖10為表示由本實施形態之光學量測系統所做之樣本之量測例之圖。圖11為表示本實施形態之變形例1之光學量測系統之構造例之示意圖。圖12為表示本實施形態之變形例2之光學量測系統之構造例之示意圖。圖13為表示本實施形態之變形例3之光學量測系統之構造例之示意圖。圖14為表示本實施形態之變形例4之光學量測系統之構造例之示意圖。

Claims

一種光學量測方法，其包括：構成用於記錄以與該照明光相干之參照光，調變以照明光照明樣本所得之物體光，以生成之全像投影之光學系統之步驟；在該樣本不存在之狀態下，於該照明光之光學路徑上，配置包含產生已知之光波分佈之光學系統之校正單元之步驟；記錄該校正單元於產生光波分佈之狀態下，產生之第1全像投影之步驟；以及依據表示該校正單元之配置位置之資訊、該已知之光波分佈、及該第1全像投影，算出該參照光之光波分佈之資訊之步驟。
如請求項1之光學量測方法，其中該校正單元之構造，其使產生之光波分佈可以空間性地移動，該光學量測方法係還包括：使產生之光波分佈，移動到與記錄該第1全像投影後之位置不同之複數位置，同時記錄於該複數位置中，分別產生之複數第2全像投影之步驟；由自已知之光波分佈所算出之光譜、及自對應於該複數第2全像投影之光波分佈所算出之光譜，算出波面像差之步驟；以及調整表示該校正單元之配置位置之資訊，使得最小化該波面像差之步驟。
如請求項2之光學量測方法，其中還包括：適用空間頻率濾波於該複數第2全像投影之每一個，依據濾波結果與該參照光之光波分佈之資訊，算出分別對應於該複數第2全像投影之複數物體光全像投影之步驟；以及依據該已知之光波分佈，分別修正該複數物體光全像投影，分別算出對應於該複數第2全像投影之複數光波分佈之步驟。
如請求項2之光學量測方法，其中其包括：算出該波面像差之步驟；算出自該已知之光波分佈所算出之光譜，與自對應於該第2全像投影之光波分佈所算出之光譜之作為相位差分佈之相位差分佈光譜之步驟；以及將該相位差分佈光譜全體之對於平均值之均方根，作為誤差以算出之步驟。
如請求項1～4中任一項之光學量測方法，其中還包括：記錄以該參照光調變以該照明光照明該樣本所得之該物體光，所生成之第3全像投影之步驟；以及適用空間頻率濾波於該第3全像投影，依據濾波結果與該參照光之光波分佈之資訊，算出物體光全像投影之步驟。
如請求項1～4中任一項之光學量測方法，其中該參照光之光波分佈之資訊，其包含該參照光之光波分佈之共軛複數。
一種光學量測方法，其包括：構成用於記錄以與該照明光相干之參照光，調變以照明光照明樣本所得之物體光所生成之全像投影之光學系統之步驟；取得該光學系統中之該參照光之光波分佈之資訊之步驟；記錄以與該照明光相干之參照光，調變以照明光照明樣本所得之物體光所生成之全像投影之步驟；以及適用空間頻率濾波於該全像投影，依據濾波結果與該參照光之光波分佈之資訊，算出物體光全像投影之步驟。
如請求項7之光學量測方法，其中該參照光之光波分佈之資訊，其依據全像投影、表示該校正單元之配置位置之資訊、及該已知之光波分佈以事先算出，該全像投影，其於該樣本不存在之狀態下，在該照明光之光學路徑上，配置有包含產生已知之光波分佈之光學系統之校正單元時，被記錄。
一種光學量測系統，其包括：光源，產生相干光；光束分離器，由來自該光源之相干光，生成照明光及參照光；光學系統，用於以影像偵知器記錄以與該照明光相干之參照光，調變以照明光照明樣本所得之物體光所生成之全像投影；以及處理裝置，具有儲存該光學系統中之該參照光之光波分佈之資訊之儲存部，該處理裝置，其適用空間頻率濾波於以該影像偵知器記錄之全像投影，依據濾波結果與該參照光之光波分佈之資訊，算出物體光全像投影。
如請求項9之光學量測系統，其中該參照光之光波分佈之資訊，其依據全像投影、表示該校正單元之配置位置之資訊、及該已知之光波分佈以事先算出，該全像投影，其於該樣本不存在之狀態下，在該照明光之光學路徑上，配置有包含產生已知之光波分佈之光學系統之校正單元時，被記錄。