JP5342178B2 - 形状測定装置およびその形状測定方法 - Google Patents
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Description
まず、高速画像プロセッサ42は、図3に示すように、ピエゾ駆動制御装置41に対して、ピエゾ駆動装置13を所定の走査距離だけ移動させるための作動信号を連続的に出力するとともに、この作動信号の出力に同期して、高速度カメラ11で撮像されてディジタル信号に変換された画像を入力する。こうすることにより、高速画像プロセッサ42は、撮像部25を構成する撮像光学系の光軸方向に沿った移動距離情報と、それぞれの移動位置における画像とを保存することができる構成となっている。さらに、高速画像プロセッサ42は、ピエゾ駆動制御装置41に対して作動信号を出力することにより、所定の走査幅内においてピエゾ駆動装置13を連続して循環的に駆動させる。
測定方法2は、上述の測定方法1と比較して、制御用コンピュータ43において上述の図4(a)および図4(b)を作成する過程までは同一となっているため、測定方法1と同一部分の説明は省略して、測定方法1と異なる部分を中心に説明する。制御用コンピュータ43は、上述のように、所定期間内において得られた複数の原高さ画像42aおよび合焦度画像42bを入力することにより、制御用コンピュータ43において例えば図4(a)および図4(b)に示すグラフが作成されたとする。ここで、図4(a)において、例えば所定の閾値52以上の合焦度が検出されたプロットの高さ(例えば図4(b)における、プロット61,62a,62b,62c,62d,62e,62f,62g)の平均値を求めることにより、その画素の相対高さを決定する。上記のような演算を全ての画素について行って、全ての画素の相対高さを決定することにより、高さ画像43aを求めることができる。
測定方法3は、上述の測定方法1と比較して、制御用コンピュータ43において上述の図4(a)および図4(b)を作成する過程までは同一となっているため、測定方法1と同一部分の説明は省略して、測定方法1と異なる部分を中心に説明する。制御用コンピュータ43は、上述のように、所定期間内において得られた複数の原高さ画像42aおよび合焦度画像42bを入力することにより、制御用コンピュータ43において例えば図4(a)および図4(b)に示すグラフが作成されたとする。
上述の測定方法3において、正規分布72を用いる構成は一例であって、正規分布72以外の確率密度関数を出現頻度分布に当てはめることも可能である。そこで、測定方法4においては、確率密度関数として2次曲線を用いた場合を、図6を参照しながら説明する。なお、測定方法4は、上述の測定方法3と比較して、図5に示す区間71毎の出現頻度分布を作成する過程までは同一となっているため、測定方法3と同一部分の説明は省略して、測定方法3と異なる部分を中心に説明する。
14 二光束干渉対物レンズ(反射光強度ムラ生成光学系)
15 試料(被測定物)
16 顕微鏡用試料台(ステージ)
25 撮像部
27 制御用プロセッサ(演算部)
35 マスク
35a 貫通孔(小孔)
41 ピエゾ駆動制御装置(移動制御部)
Claims (10)
- ステージに載置された被測定物の表面像を撮像する撮像部と、
前記撮像部の撮像光学系の光軸に沿って、前記撮像光学系を前記被測定物に対して往復相対移動させ、移動量を記憶して出力する移動制御部と、
前記被測定物の表面からの反射光と参照光を重ねて、前記被測定物の表面の凹凸を反映した干渉縞を発生させる干渉縞発生光学系と、
前記撮像光学系を前記被測定物に対して往復相対移動させながら前記撮像部により前記干渉縞を含んだ前記表面像を撮像し、前記撮像部を構成する撮像面の所定領域毎に前記往復相対移動のそれぞれにおいて最大の合焦度が得られるときの移動量を求め、前記往復相対移動のそれぞれについて求められた複数の前記移動量に基づいて前記所定領域毎に前記被測定物の表面の相対高さを演算して前記被測定物の表面形状を求める演算部と、を有して成ることを特徴とする形状測定装置。 - 前記演算部は、前記撮像面を構成する画素で検出される信号強度の二次微分値を基にして合焦度を求めることにより、最大の合焦度が得られるときの移動量を求め、前記画素毎に前記被測定物の表面の相対高さを演算することを特徴とする請求項1に記載の形状測定装置。
- 前記ステージは、前記被測定物の被測定面が前記撮像光学系の光軸に対して傾斜するように前記被測定物を支持可能であることを特徴とする請求項1又は2に記載の形状測定装置。
- 前記干渉縞発生光学系の参照面に、複数の小孔が規則的に並ぶように形成されたマスクを配置したことを特徴とする請求項1又は2に記載の形状測定装置。
- 前記演算部は、往復相対移動周期のそれぞれにおいて最大の合焦度が得られるときの移動量を記憶することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の形状測定装置。
- 前記演算部は、前記撮像面を構成する画素毎に所定閾値以上の合焦度となる相対高さの算術平均をとることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の形状測定装置。
- 前記演算部は、前記撮像面を構成する画素毎に所定閾値以上の合焦度となる相対高さの出現頻度分布に確率密度関数を当てはめて、確率が最大となる相対高さを求めることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の形状測定装置。
- 前記確率密度関数は、正規分布であることを特徴とする請求項7に記載の形状測定装置。
- 前記演算部は、前記撮像面を構成する画素毎に所定閾値以上の合焦度となる相対高さの出現頻度分布の最大頻度近傍を二次曲線で近似し、最大頻度となる相対高さを求めることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の形状測定装置。
- 請求項1から9のいずれか一項に記載の形状測定装置を用いて行う形状測定方法であって、
前記移動制御部により前記撮像光学系を前記被測定物に対して相対移動させながら、前記撮像部により撮像されて得られた複数の前記表面像を基にして得られる合焦度に基づいて前記被測定物の表面の相対高さを演算して前記被測定物の表面形状を求めるときに、
前記撮像部は、前記干渉縞発生光学系により生成され、前記表面像に重ねられた干渉縞を含む前記表面像を撮像することを特徴とする形状測定方法。
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