(57)【要約】【課題】光学的伝送路の歪みを考慮して、より高精度に対象物の情報を取得可能な共焦点光学式検査装置を提供する。【解決手段】本発明の共焦点光学式検査装置は、対象物の共焦点画像を取得して対象物を検査する装置であって、照明光を照射する光源と、光源から出射された照明光を複数の照明光にする、複数の開口を有する第１の開口部材と、対象物にて反射された各照明光が結像され、画像を取得する撮像部と、予め測定された当該共焦点光学式検査装置の光学系特性を表すＰＳＦを用いて、撮像部のＴＤＩ動作によって得られたＴＤＩ画像から当該共焦点光学式検査装置の光学的伝送路歪みを除去した補正共焦点画像を取得する情報処理部と、を備える。【選択図】図１
2014109766.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の共焦点画像を取得して前記対象物を検査する共焦点光学式検査装置であって、
照明光を照射する光源と、
前記光源から出射された前記照明光を複数の照明光にする、複数の開口を有する第１の開口部材と、
前記対象物にて反射された前記各照明光が結像され、画像を取得する撮像部と、
予め測定された当該共焦点光学式検査装置の光学系特性を表すＰＳＦを用いて、前記撮像部のＴＤＩ動作によって得られたＴＤＩ画像から当該共焦点光学式検査装置の光学的伝送路歪みを除去した補正共焦点画像を取得する情報処理部と、
を備えることを特徴とする、共焦点光学式検査装置。
【請求項２】
前記ＰＳＦ、前記ＴＤＩ画像および元画像である前記対象物の共焦点画像は下記式１を満たし、
前記情報処理部は、前記ＰＳＦの逆行列を算出することにより前記共焦点画像の推定画像である前記補正共焦点画像を取得することを特徴とする、請求項１に記載の共焦点光学式検査装置。
【数１】
2014109766.tif 000009
ここで、ｇ（ｘ）はＴＤＩ画像、ｐ（ｘ）はＰＳＦ、ｆ（ｘ）は共焦点画像である。また、ｘはＴＤＩ画像の画素位置を示し、ｉは０〜Ｎの値をとる。
【請求項３】
前記ＰＳＦは、前記対象物を停止させた状態で前記対象物を撮像することにより取得されることを特徴とする、請求項１または２に記載の共焦点光学式検査装置。
【請求項４】
前記第１の開口部材の前記各開口は、前記対象物の走査方向である第１の方向および前記走査方向に対して直交する第２の方向についてそれぞれ所定のずらし量を有して格子状に形成されており、
前記開口の前記第２の方向におけるずらし量は、ＴＤＩ画像の画素サイズの整数倍であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の共焦点光学式検査装置。
【請求項５】
前記第１の開口部材の前記各開口はピンホールであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の共焦点光学式検査装置。
【請求項６】
前記撮像部へ入射する前記対象物からの反射光を通過させる複数の開口を有する第２の開口部材をさらに備え、
前記第２の開口部材の前記開口は、当該第２の開口部材が前記共焦点光学式検査装置から挿抜される挿抜方向の開口長さが前記挿抜方向に直交する方向の開口長さより大きく形成されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の共焦点光学式検査装置。
【請求項７】
前記第２の開口部材は、前記対象物の走査方向に対して直交する前記第２の方向に挿抜可能であることを特徴とする、請求項６に記載の共焦点光学式検査装置。
【請求項８】
対象物の共焦点画像を取得して前記対象物を検査する共焦点光学式検査方法であって、
共焦点光学式検査装置の光学系特性を表すＰＳＦを取得するステップと、
前記ＰＳＦを用いて、前記共焦点光学式検査装置の撮像部のＴＤＩ動作によって得られたＴＤＩ画像から前記共焦点光学式検査装置の光学的伝送路歪みを除去した補正共焦点画像を取得するステップと、
を含むことを特徴とする、共焦点光学式検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共焦点（Ｃｏｎｆｏｃａｌ）型光学系を使用して対象物を検査する共焦点光学式検査装置および共焦点光学式検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
対象物に関する高解像度のイメージを得る装置の１つとして、共焦点光学系に着目した共焦点顕微鏡がある。共焦点顕微鏡は、撮像素子と対物レンズとの間に微小ピンホールが複数形成されたピンホール板を備え、対物レンズによってピンホール板の表面に結像した光のみを照明光が通過したピンホールと同じピンホールに通過させる。ピンホール板の表面に結像しない散乱光等をピンホール板によって遮断することで、ピンぼけやフレア光等によるノイズのない鮮明な画像を生成することが可能となる。
【０００３】
共焦点顕微鏡において対象物の観察領域が対物レンズによって写し出される１画像よりもはるかに大きい場合、対象物を移動させながら一連の画像を撮影する等の処理が必要である。例えば、特許文献１には、対象物を移動ステージに載せ、共焦点光学系により結像された像をＴＤＩ（Ｔｉｍｅ  Ｄｅｌａｙｅｄ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）カメラで画像取得する共焦点顕微鏡が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３９７０９９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、光学系は一種の伝送路と考えられ、そこには歪みが生ずる場合もある。光学的伝送路に歪みがあると、得られる画像の解像度の低下につながる。しかし、上記特許文献１の共焦点顕微鏡では、光学的伝送路の歪みを考慮しておらず、得られた画像に対する処理を行っていない。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、光学的伝送路の歪みを考慮して、より高精度に対象物の情報を取得することが可能な、新規かつ改良された共焦点光学式検査装置および共焦点光学式検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、対象物の共焦点画像を取得して対象物を検査する共焦点光学式検査装置が提供される。共焦点光学式検査装置は、照明光を照射する光源と、光源から出射された照明光を複数の照明光にする、複数の開口を有する第１の開口部材と、対象物にて反射された各照明光が結像され、画像を取得する撮像部と、予め測定された当該共焦点光学式検査装置の光学系特性を表すＰＳＦを用いて、撮像部のＴＤＩ動作によって得られたＴＤＩ画像から当該共焦点光学式検査装置の光学的伝送路歪みを除去した補正共焦点画像を取得する情報処理部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、当該共焦点光学式検査装置の光学系特性を表すＰＳＦを予め測定し、当該ＰＳＦを用いて撮像部により取得されたＴＤＩ画像から共焦点光学式検査装置の光学的伝送路歪みを除去した補正共焦点画像を取得する。補正共焦点画像は、ＰＳＦとＴＤＩ画像とに基づいて光学的伝送路の歪みがない場合に取得される共焦点画像を推定した画像である。したがって、補正共焦点画像を取得することで、撮像部が取得したＴＤＩ画像と比較してより高精度に対象物の物体形状を表した画像を取得することができる。
【０００９】
ここで、ＰＳＦ、ＴＤＩ画像および元画像である対象物の共焦点画像は下記式１を満たし、情報処理部は、ＰＳＦの逆行列を算出することにより共焦点画像の推定画像である補正共焦点画像を取得する。
【数１】
2014109766.tif 000003
ここで、ｇ（ｘ）はＴＤＩ画像、ｐ（ｘ）はＰＳＦ、ｆ（ｘ）は共焦点画像である。また、ｘはＴＤＩ画像の画素位置を示し、ｉは０〜Ｎの値をとる。
【００１０】
また、ＰＳＦは、対象物を停止させた状態で対象物を撮像することにより取得してもよい。
【００１１】
第１の開口部材の各開口は、対象物の走査方向である第１の方向および走査方向に対して直交する第２の方向についてそれぞれ所定のずらし量を有して格子状に形成されており、開口の第２の方向におけるずらし量は、ＴＤＩ画像の画素サイズの整数倍としてもよい。
【００１２】
また、第１の開口部材の各開口は、例えばピンホールであってもよい。
【００１３】
さらに、共焦点光学式検査装置は、撮像部へ入射する対象物からの反射光を通過させる複数の開口を有する第２の開口部材を備えてもよい。第２の開口部材の開口は、当該第２の開口部材が共焦点光学式検査装置から挿抜される挿抜方向の開口長さが挿抜方向に直交する方向の開口長さより大きく形成されるようにしてもよい。
【００１４】
第２の開口部材は、対象物の走査方向に対して直交する第２の方向に挿抜可能なように共焦点光学式検査装置に設けてもよい。
【００１５】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、対象物の共焦点画像を取得して対象物を検査する共焦点光学式検査方法が提供される。かかる共焦点光学式検査方法は、共焦点光学式検査装置の光学系特性を表すＰＳＦを取得するステップと、ＰＳＦを用いて、共焦点光学式検査装置の撮像部のＴＤＩ動作によって得られたＴＤＩ画像から共焦点光学式検査装置の光学的伝送路歪みを除去した補正共焦点画像を取得するステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように本発明によれば、光学的伝送路の歪みを考慮して、より高精度に対象物の情報を取得することが可能な共焦点光学式検査装置および共焦点光学式検査方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態に係る共焦点光学式検査装置の構成を示す概略説明図である。
【図２】同実施形態に係るマイクロレンズアレイおよびピンホール部材の部分拡大断面図である。
【図３】同実施形態に係るピンホール部材の一構成例を示す平面図である。
【図４】ＴＤＩカメラの撮像面におけるスポット像の一例を示す画像である。
【図５】ＴＤＩカメラによる積算結果（一次元）のイメージを示す説明図である。
【図６】同実施形態に係る情報処理部の機能構成を示すブロック図である。
【図７】同実施形態に係るＴＤＩ画像の補正処理を示すフローチャートである。
【図８】受光側の開口部材の一例であるスリット部材を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１９】
＜１．共焦点光学式検査装置の構成＞
まず、図１〜図６を参照して、本発明の実施形態に係る共焦点光学式検査装置の構成について説明する。なお、図１は、本実施形態に係る共焦点光学式検査装置の構成を示す概略説明図である。図２は、本実施形態に係るマイクロレンズアレイ１２２およびピンホール部材１３０の部分拡大断面図である。図３は、本実施形態に係るピンホール部材１３０の一構成例を示す平面図である。図４は、ＴＤＩカメラ１５０の撮像面におけるスポット像の一例を示す画像である。図５は、ＴＤＩカメラ１５０による積算結果（一次元）のイメージを示す説明図である。図６は、本実施形態に係る情報処理部１６０の機能構成を示すブロック図である。
【００２０】
本実施形態に係る共焦点光学式検査装置１００は、共焦点光学系を使用した半導体ウェハ１０等の対象物の欠陥を光学的に検査する装置である。本実施形態に係る共焦点光学式検査装置１００は、当該装置の１回の撮像可能な範囲に対して半導体ウェハ１０のように検査領域が広い対象物の検査も可能なように、対象物を載置して平面移動させる移動ステージを備えている。共焦点光学式検査装置１００は、移動ステージに載置された対象物の、共焦点光学系により結像された像をＴＤＩカメラ１５０で取得し、対象物の形状の情報をＴＤＩ画像として取得する。
【００２１】
図１に示すように、共焦点光学式検査装置１００は、対象物に照射する光を光源１１０から出射して対象物である半導体ウェハ１０に照射し、半導体ウェハ１０による反射光を撮像素子であるＴＤＩカメラ１５０によって受光することで、半導体ウェハ１０の形状の情報を取得する。光源１１０、半導体ウェハ１０およびＴＤＩカメラ１５０間における光の伝送は、リレーレンズ１２１、１２３、１２５、１２６と、マイクロレンズアレイ１２２と、対物レンズ１２４と、ビームスプリッタ１４０とによって行われる。また、マイクロレンズアレイ１２２には光の出射面側にピンホール部材１３０が設けられている。
【００２２】
本実施形態に係る共焦点光学式検査装置１００の光源１１０は、レーザ光を出射する。出射されたレーザ光は、リレーレンズ１２１を介してマイクロレンズアレイ１２２に入射する。マイクロレンズアレイ１２２は、複数のマイクロレンズを格子状に配置して形成された部材であり、例えば図２に示すように、光の入射面１２２ａ側が曲面、出射面１２２ｂ側が平面のマイクロレンズを複数配置して構成されている。マイクロレンズアレイ１２２の出射面１２２ｂ側にはピンホール部材１３０が設けられている。
【００２３】
ピンホール部材１３０は、複数のピンホール１３２が形成されている。例えば図３に示すように、ピンホール部材１３０の各ピンホール１３２は、対象物の走査方向である第１の方向および走査方向に対して直交する第２の方向についてそれぞれ所定のずらし量を有して形成されている。なお、第１の方向である対象物の走査方向は、後述するＴＤＩカメラ１５０が当該ＴＤＩカメラ１５０に集光されたスポット光を積算するＴＤＩ積算方向に対応する。また、第２の方向をＴＤＩ長手方向とも称する。ここで、各方向におけるずらし量のうち、第２の方向におけるずらし量ｄは、ＴＤＩ画像の画素サイズの整数倍とするのがよい。これにより、後述する光学系伝送歪みを除去した共焦点画像を取得するための計算処理を効率よく行うことができ、処理速度を高めることができる。
【００２４】
共焦点光学式検査装置１００においてマイクロレンズアレイ１２２は必ずしも設けなくともよいが、本実施形態では光源１１０からのレーザ光の光量を確保するために設けられている。マイクロレンズアレイ１２２およびピンホール部材１３０は、マイクロレンズアレイ１２２の各マイクロレンズの集光位置とピンホール部材１３０に形成された各ピンホール１３２とが対応するように配置されている。
【００２５】
ピンホール１３２を通過したレーザ光は、リレーレンズ１２３を介してビームスプリッタ１４０に入射する。ビームスプリッタ１４０には、例えば無偏光ビームスプリッタが用いられる。ビームスプリッタ１４０はピンホール部材１３０側から入射したレーザ光を対物レンズ１２４側へ反射する。ビームスプリッタ１４０により反射された当該レーザ光は、対物レンズ１２４により集光されて、対象物である半導体ウェハ１０の表面に照射される。
【００２６】
半導体ウェハ１０の表面に照射されたレーザ光は、当該表面で反射され、再び対物レンズ１２４を通過してビームスプリッタ１４０へ入射する。ビームスプリッタ１４０は半導体ウェハ１０側から入射したレーザ光をＴＤＩカメラ１５０側へ導く。ビームスプリッタ１４０を通過した反射光は、リレーレンズ１２５、１２６を介してＴＤＩカメラ１５０へ集光される。
【００２７】
ＴＤＩカメラ１５０は、集光された各スポット光の強度に基づいて、ＴＤＩ画像を取得する。ＴＤＩカメラ１５０は、撮像素子を一列に配列してなるラインユニットを、当該撮像素子の配列方向に対して直交する方向に複数配列して形成されている。対象物が載置された移動ステージを移動させずに対象物を撮像した場合、ＴＤＩカメラ１５０の撮像面には、例えば図４に示すような複数のスポット像が現れた画像が形成される。対象物を移動させずに取得されたこの共焦点画像は、共焦点光学系の光学的伝送路の歪みを含んだ画像であり、各位置でのＰＳＦを表している。
【００２８】
一方、対象物の表面全体を検査する場合には、移動ステージを移動させることによって対象物を移動させながら、ＴＤＩカメラ１５０によって対象物の表面を順次撮像していく。このとき、ＴＤＩカメラ１５０は、対象物の走査方向に対して直交する第２の方向に並ぶスポット光が撮像面に結像することによって得られる画像を第１の方向に積算して、対象物の全体を表すＴＤＩ画像を取得する。
【００２９】
すなわち、ＴＤＩカメラ１５０の各ラインユニットにおいては、図５に示すように、第２の方向に並ぶスポット光が重なり合った像が取得される。このような撮像について、ＴＤＩカメラ１５０は、まず、１列目のラインユニットで得られた撮像を２列目のラインユニットへ転送し、次いで、１列目から送られてきた撮像に２列目のラインユニットが得た撮像を加算して蓄積するとともに３列目のラインユニットへ転送する。同様に、ＴＤＩカメラ１５０は、ｎ列目のラインユニットが得た撮像を（ｎ−１）列目までで累積された撮像に加算して（ｎ＋１）列目に転送する。このような積算処理によって最終的に得られたＴＤＩ画像は十分な明るさを有する高感度の画像となる。ＴＤＩカメラ１５０は、各ラインユニットが得た撮像を走査方向（第１の方向）に積算して得たＴＤＩ画像を情報処理部１６０へ出力する。
【００３０】
情報処理部１６０は、ＴＤＩカメラ１５０によって取得されたＴＤＩ画像から光学系伝送路の歪みを除去した元画像を取得する処理を行う。情報処理部１６０は、図６に示すように、ＴＤＩ画像取得部１６２と、補正処理部１６４と、出力部１６６とからなる。
【００３１】
ＴＤＩ画像取得部１６２は、ＴＤＩカメラ１５０が出力したＴＤＩ画像を受け、補正処理部１６４へ出力する。補正処理部１６４は、ＰＦＳ（Ｐｏｉｎｔ  Ｓｐｒｅａｄ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を用いて、ＴＤＩ画像取得部１６２から入力されたＴＤＩ画像から光学系伝送路の歪みを除去した元画像を取得する。ＰＳＦは、光学的伝送路の特性を表す関数である。補正処理部１６４は、光学的伝送路の特性に基づき、ＴＤＩカメラ１５０により取得されたＴＤＩ画像の光学系伝送路の歪みを除去した元画像を計算により取得することで、ＴＤＩ画像の補正を行う。なお、補正処理部１６４による補正処理の詳細については後述する。補正処理部１６４は元画像を出力部１６６に出力する。出力部１６６は取得した元画像を表示装置（図示せず。）や情報を記憶する記憶装置（図示せず。）等へ適宜出力する。
【００３２】
以上、本実施形態に係る共焦点光学式検査装置１００の構成について説明した。本実施形態に係る共焦点光学式検査装置１００は、ＴＤＩカメラ１５０により取得したＴＤＩ画像を情報処置部１６０によって光学的伝送路の歪みを除去する補正を行うことによって、より鮮明な対象物の画像を取得することが可能となり、光学系のばらつきによる性能劣化を回避できる。以下、図７に基づいて、共焦点光学式検査装置１００の情報処理部１６０によるＴＤＩ画像の補正処理について説明する。なお、図７は、本実施形態に係るＴＤＩ画像の補正処理を示すフローチャートである。
【００３３】
＜２．ＴＤＩ画像の補正処理＞
本実施形態に係る共焦点光学式検査装置１００の情報処理部１６０によるＴＤＩ画像の補正処理では、図７に示すように、まず、対象物の検査開始前に、共焦点光学式検査装置１００の光学的伝送路の特性を表すＰＳＦを取得する（Ｓ１１０）。上述したように、ＰＳＦは光学系伝送路の特性を表す関数である。ステップＳ１１０では、移動ステージを停止させた状態で、移動ステージ上に載置された対象物サンプルの表面上でのスポットサイズが回折限界程度の大きさとなるようにピンホール部材１３０を設定し、ＴＤＩカメラ１５０により画像を取得する。このとき得られるＴＤＩ画像は、例えば図４に示したようなスポット像であり、これが当該共焦点光学式検査装置１００の光学系伝送路の特性を表すＰＳＦとなる。取得されたＰＳＦは、補正処理部１６４が参照可能な記憶部（図示せず。）に記録される。
【００３４】
次いで、共焦点光学式検査装置１００は、対象物を走査して得られた画像を積算し、ＴＤＩ画像を取得する（Ｓ１２０）。ＴＤＩ画像は、ＴＤＩカメラ１５０によって取得され、情報処理部１６０のＴＤＩ画像取得部１６２へ入力される。ＴＤＩ画像取得部１６２は、入力されたＴＤＩ画像を補正処理部１６４へ出力する。
【００３５】
ＴＤＩ画像の入力を受けた補正処理部１６４は、ステップＳ１１０で取得したＰＳＦを用いて、ＴＤＩ画像から光学的伝送路の歪みが除去された元画像を取得する（Ｓ１３０）。まず、ＴＤＩ画像ｇ（ｘ）、ＰＳＦｐ（ｘ）、および光学的伝送路の歪みの除去ない対象物の元画像ｆ（ｘ）との間には、下記数式１が成り立つ。なお、ｘはＴＤＩ画像の画素位置を示し、ｉは０〜Ｎの値をとる。ｘ０〜ｘＮは離散的な値を取り得る。
【００３６】
【数２】
2014109766.tif 000004
【００３７】
ここで、共焦点光学系ではコヒーレント光（レーザ光）が使用されるが、同時には重なり合わない程度に分離して結像されている。したがって、ＴＤＩでは光強度が積算されるだけであるから、通常のコヒーレント光での結像のように位相まで考慮する必要はなく、光強度だけを考慮すればよい。
【００３８】
また、本実施形態に係る共焦点光学式検査装置１００において、ピンホール部材１３０のピンホール１３２は、図３に示すように、列毎に、第２の方向（ＴＤＩ長手方向）へ所定の間隔ずつずれて形成されている。このずらし量ｄは、上記数式１の計算を効率的に行うために、ＴＤＩ画像の画素サイズの整数倍とするのがよい。例えば、ずらし量ｄを画素サイズの３倍に設定した場合、ｘ０は第１の方向（ＴＤＩ積算方向）における０番目のピクセル値、ｘ１は第１の方向における３番目のピクセル値、ｘ２は第２の方向における６番目ピクセル値、・・のようになる。一方、第２の方向は、通常１ピクセル毎の移動であるが、例えば照明を明滅させて１ピクセルおきにデータを取得するようにしてもよい。この場合、上記と同様の操作が必要となる。
【００３９】
上記数式１を行列で表すと下記数式２となる。なお、ｐ（０）＝１とする。
【００４０】
【数３】
2014109766.tif 000005
【００４１】
数式２において、ｐ（ｘ）はステップＳ１１０にて取得されており既知である。また、ｇ（ｘ）もステップＳ１２０で取得されているので既知である。したがって、ＰＳＦの逆行列を計算すれば、光学的伝送路による歪みの無い元画像（観察物体画像）を取得可能である。すなわち、数式２にてＰＳＦの行列を取ったときの元画像ｆ（ｘ）が補正共焦点画像であり、下記数式３で表される。
【００４２】
【数４】
2014109766.tif 000006
【００４３】
ここで、上記数式３では簡単化のため、ＰＳＦ（ｐ（ｘ））は単一の関数としているが、実際には画像位置毎に光学系の発生収差は異なっており、したがってＰＳＦも結像位置毎に異なる。例えば、光軸から離れるにつれてコマ収差や非点収差等の収差は増大する傾向にあり、また像面湾曲が存在する場合にも、光軸上と光軸外とではデフォーカス量が異なる。これらは全てＰＳＦを変化させる要因となる。しかし、本実施形態に係る共焦点光学式検査装置１００では、ステップＳ１１０の処理によって例えば図４のような実際の位置におけるＰＳＦを取得している。このような実際の位置におけるＰＳＦを使用することで、光学系のばらつきによる性能劣化を回避でき、高精度に元画像を復元した補正共焦点画像を取得することが可能となる。
【００４４】
補正処理部１６４は、ステップＳ１３０にてＴＤＩ画像から光学的伝送路の歪みを除去した元画像である補正共焦点画像を取得すると出力部１６６へ補正共焦点画像を出力する。出力部１６６は、この補正共焦点画像を外部機器等へ出力する。
【００４５】
以上、本実施形態に係る共焦点光学式検査装置１００によるＴＤＩ画像の補正処理について説明した。なお、上述の説明では、センサや対象物の走査時の振動等によるノイズを無視しているが、ノイズｗ（ｘ）も考慮すると、上記数式１、２は下記数式４、５のようになる。
【００４６】
【数５】
2014109766.tif 000007
【００４７】
そして、元画像の推定量である補正共焦点画像は下記数式６で表すことができる。
【００４８】
【数６】
2014109766.tif 000008
【００４９】
数式６において、ＰＳＦ（ｐ（ｘ））が既知であり、上式右辺第２項がゼロならば、完全に元画像を一意に推定できる。しかしながら、実際の画像では上式右辺第２項が拡大されることがある。これに対しては、例えばウィーナーフィルタ等を利用することで、ノイズの影響を抑制できる。以上説明したＴＤＩ画像の補正処理では、一次元の例を示したが二次元に拡張することも可能である。
【００５０】
＜３．受光側開口部材の設置＞
本実施形態に係る共焦点光学式検査装置１００では、図１に示したように光源１１０のある照明側にのみ図３に示したようなピンホール部材１３０を設けている。ここで、対象物によって反射されたスポット光がＴＤＩカメラ１５０に結像する前に（すなわち、受光側に）、各スポット光を通過させる開口部材を共焦点光学式検査装置１００に設けてもよい。これにより、対象物によって反射されたスポット光の回折パターンをカットすることができ、より鮮明なＴＤＩ画像を取得することが可能となる。
【００５１】
ここで、共焦点光学系において照明側のピンホール部材１３０と受光側の開口部材との間に位置ずれが生じていると、性能低下を引き起こす。各部材に形成される開口サイズにもよるが、照明側のピンホール部材１３０と受光側の開口部材との間の位置調整は数μｍの精度が要求される。開口部材を固定使用する場合には、これらの位置は初期調整で精度を確保すればよい。一方、通常の（ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ）光学系と共焦点光学系とを切り替える場合、受光側光学系は共通して使用されるため、受光側の開口部材を挿抜して切り替え調整を行うことになり、開口部材の挿抜の度に精度を確保することが重要となる。
【００５２】
そこで、本実施形態に係る共焦点光学式検査装置１００では、受光側の開口部材として、例えば図８に示すような複数のスリットが形成されたスリット部材１７０を設けることで光学系の切り替え時のピンホール部材１３０との位置精度を確保する。図８に示すスリット部材１７０は、ＴＤＩカメラ１５０の各撮像素子の配置位置に対応して、複数のスリット１７２が形成されている。
【００５３】
各スリット１７２は、走査方向に直交する第２の方向（ＴＤＩ長手方向）に長く延びるように形成されている。これは第２の方向にスリット部材１７０を挿抜するためであり、挿抜方向にスリット部材１７０を動かすことから第１の方向の位置ずれよりも挿抜方向である第２の方向の位置ずれは大きくなりやすい。仮に、受光側の開口部材に形成する開口部をピンホール部材１３０のような円形あるいは正方形とすると、第１の方向と第２の方向とで位置精度は同じだけ要求される。そこで、図８のスリット部材１７０のように挿抜方向に長いスリット１７２を形成することで、挿抜方向の位置精度を緩和する。一方向の位置精度が緩和できれば、当該方向をガイドとした開口部材の挿抜機構によって簡単に受光側の開口部材を切り替えることができるようになる。
【００５４】
本実施形態に係る共焦点光学式検査装置１００では、上述したＴＤＩ画像の補正処理より、ＰＳＦを使用して光学的伝送路の歪みを除去した元画像を取得可能である。したがって、ＴＤＩを用いて対象物の画像を取得する場合には、ＴＤＩ長手方向である第２の方向の撮像は積算されるため第２の方向の画像は原理的に分離されていないが、スリット部材１７０を設けた状態でＰＳＦを取得しておくことで、第２の方向の位置精度を緩和していたとしても上記と同様に元画像を取得することが可能である。なお、受光側の開口部材の開口部は、開口部に位置ずれが発生した場合でもＰＳＦの広がりを妨げない程度に大きくしておくことが望ましい。
【００５５】
共焦点光学系では、フォーカス方向の分解能が高く、また、面内分解能が高いことが、通常の光学系に対して有利な点である。したがって、共焦点光学式検査装置１００には、図８に示すようなスリット部材を受光側の開口部材として設けた方がこれらの分解能をより高めることができる。一方、フォーカス方向の分解能が不要である場合には、共焦点光学式検査装置１００に図１に示すように受光側の開口部材を設けなくともよい。受光側の開口部材を省略しても、上述のＰＳＦを利用することで面内分解能は確保される。
【００５６】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５７】
なお、上記実施形態に係る共焦点光学式検査装置の情報処理部１６０（特に補正処理部１６４の機能）は、例えばコンピュータ等の情報処置装置に内蔵されるＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ等のハードウェアを機能させるためのコンピュータプログラムによっても実現可能である。当該コンピュータプログラムは、これを記録した記憶媒体によっても提供可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１００    共焦点光学式検査装置
１１０    光源
１２２    マイクロレンズアレイ
１２４    対物レンズ
１３０    ピンホール部材
１３２    ピンホール
１４０    ビームスプリッタ
１５０    ＴＤＩカメラ
１６０    情報処理部
１６２    ＴＤＩ画像取得部
１６４    補正処理部
１６６    出力部
１７０    スリット部材
１７２    スリット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図４】
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