(57)【要約】【課題】  マルチフォーカス検査装置及びマルチフォーカス検査方法に関し、１回のスキャンで高速且つ高精度の全面外観検査を可能にする。【解決手段】  測定対象物を撮像する測定ヘッドと、前記測定対象物と前記測定ヘッドを平面内において互いに相対的に移動させる移動機構と、前記測定対象物に光を照射する光源とを備え、前記測定ヘッドは、前記測定対象物に対向して配置された撮像レンズと、前記撮像レンズの合焦面が、前記測定対象物の移動方向に対して直交する平面内或いは前記直交する平面から±４５°の範囲内で前記測定対象物の移動方向に傾斜させた平面内に存在するように調整する光学部材と、前記光学部材からの光の結像位置に焦点面が位置するよう配置したイメージセンサとを少なくとも有する。【選択図】        図１
2011145160.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物を撮像する測定ヘッドと、
前記測定対象物と前記測定ヘッドを平面内において互いに相対的に移動させる移動機構と、
前記測定対象物に光を照射する光源と
を備えたマルチフォーカス検査装置であって、
前記測定ヘッドは、前記測定対象物に対向して配置された撮像レンズと、
前記撮像レンズの合焦面が、前記測定対象物の移動方向に対して直交する平面内或いは前記直交する平面から±４５°の範囲内で前記測定対象物の移動方向に傾斜させた平面内に存在するように調整する光学部材と、
前記光学部材からの光の結像位置に焦点面が位置するよう配置したイメージセンサと、
を少なくとも有することを特徴とするマルチフォーカス検査装置。
【請求項２】
前記光学部材が、反射ミラー或いは偏角プリズムのいずれかであることを特徴とする請求項１に記載のマルチフォーカス検査装置。
【請求項３】
測定対象物に光を照射しながら測定ヘッドを前記測定対象物に対して第１の方向に相対的に移動しながら、前記測定対象物の移動方向に対して直交する平面内或いは前記直交する平面から±４５°の範囲内で前記測定対象物の移動方向に傾斜させた平面内に存在する合焦面の像を所定の幅の多焦点画像として撮像する第１の工程と、
前記第１の工程の後に、前記測定ヘッドを前記測定対象物に対して前記第１の方向と直交する第２の方向に前記所定幅以内の距離だけ移動させ、次いで、前記測定対象物に光を照射しながら測定ヘッドを前記測定対象物に対して第１の方向に相対的に移動しながら、前記合焦面の像を前記所定の幅の多焦点画像として撮像する第２の工程と、
前記第２の工程を前記測定対象物の要測定部分の撮像が終了するまで繰り返す工程を有し、
前記第１の工程及び前記第２の工程において撮像した複数の多焦点画像から前記合焦面における同じ焦点位置の画像要素を選択して各焦点位置における等焦点画像を合成する工程と、
前記各等焦点画像における輝度の面内分布に基づいて全焦点画像を合成する工程と
を有することを特徴とするマルチフォーカス画像検査方法。
【請求項４】
前記全焦点画像を合成する工程が、前記各等焦点画像から所定の画素数の区分領域を選択し、前記各区分領域の輝度の分散を所定の画素ピッチだけずらしながら逐次求める工程と、
前記各等焦点画像における同じ位置の前記各区分領域の輝度の分散から、分散が最大値の区分領域の輝度を抽出する工程と、
前記抽出した各区分領域の輝度を代表値として全焦点画像を合成する工程であることを特徴とする請求項３に記載のマルチフォーカス画像検査装置。
【請求項５】
前記等焦点画像を合成する工程の前に、前記各多焦点画像に対して歪補正処理及び輝度補正処理を行うことを特徴とする請求項３または請求項４に記載のマルチフォーカス検査方法。
【請求項６】
前記全焦点画像における各区分領域の焦点位置から前記測定対象物の表面の凹凸の高さを決定することを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載のマルチフォーカス検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマルチフォーカス検査装置及びマルチフォーカス検査方法に関するものであり、例えば、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）や半導体装置の表面の凹凸や異物を１回のスキャンで高速且つ高精度に検査するための構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＦＰＤや半導体装置などの様々な技術分野における外観検査工程において、微細な欠陥や異物を高速且つ高精度に検査することが要請されている。
【０００３】
従来より、このような外観検査のためには各種の外観検査装置及び外観検査方法が提案されている（例えば、特許文献１乃至特許文献３参照）。例えば、特許文献１においては、表面の応答に応じて高さ方向に試料を移動させて複数の焦点位置における像を撮像することが提案されている。
【０００４】
或いは、特許文献２或いは特許文献３においては、測定対象面と参照面からの反射光の干渉による干渉縞を利用して表面の三次元構造を測定することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２５８４４４号公報
【特許文献２】特開２００９−０７４８３７号公報
【特許文献３】国際公開ＷＯ ２００７/０８８７８９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、市販されている従来の表面形状測定装置の場合は、ポイント測定方式であるため、ＦＰＤのような大面積の測定対象物の形状測定には時間がかかるという問題がある。このため、従来の表面形状測定装置を用いた測定は、オフラインによる評価用に利用されているのみであるというのが現状である。また、このような表面形状測定装置は一般に非常に高額であるため、部品の表面の欠陥検査の多くは未だに目視で行われているという実情がある。
【０００７】
上記の特許文献１の場合には、一度の撮像工程で表面の凹凸状態に応じた多焦点画像を取得することができず、Ｚ方向（高さ方向）への移動機構が必要になるとともに、全体の光学系が複雑化するという問題がある。そのため、測定に多大の時間を要するとともに、インラインでの測定が困難であるという問題がある。
【０００８】
また、上記の特許文献２或いは特許文献３のように干渉縞を用いる方法の場合にも、工学系が複雑になるとともに、測定に際してエイリアシング（折り返し雑音）が発生したり、結果の解析における数学的処理が複雑になるという問題がある。
【０００９】
したがって、本発明は、装置構成を複雑化することなく、測定対象物の表面の凹凸や異物を１回のスキャンで高速且つ高精度に検査することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）上記課題を解決するために、本発明は、測定対象物を撮像する測定ヘッドと、前記測定対象物と前記測定ヘッドを平面内において互いに相対的に移動させる移動機構と、前記測定対象物に光を照射する光源とを備えたマルチフォーカス検査装置であって、前記測定ヘッドは、前記測定対象物に対向して配置された撮像レンズと、前記撮像レンズの合焦面が、前記測定対象物の移動方向に対して直交する平面内或いは前記直交する平面から±４５°の範囲内で前記測定対象物の移動方向に傾斜させた平面内に存在するように調整する光学部材と、前記光学部材からの光の結像位置に焦点面が位置するよう配置したイメージセンサとを少なくとも有することを特徴とする。
【００１１】
このように、一度の撮像で多焦点画像が取得できる光学系を備えた測定ヘッドを用いることによって、光学系に可動部を必要としない簡単な装置構成で測定対象物の表面の凹凸や異物を１回のスキャンで高速且つ高精度に検査することが可能になる。特に、インラインでの測定が可能になる。
【００１２】
（２）また、本発明は、上記（１）において、前記光学部材が、反射ミラー或いは偏角プリズムのいずれかであることを特徴とする。このように、光学部材として反射ミラー或いは偏角プリズムを用いることによって、光学部材に可動部を設けることなく一度の撮像で多焦点画像を取得することが可能になる。
【００１３】
（３）また、本発明は、マルチフォーカス検査方法において、測定対象物に光を照射しながら測定ヘッドを前記測定対象物に対して第１の方向に相対的に移動しながら、前記測定対象物の移動方向に対して直交する平面内或いは前記直交する平面から±４５°の範囲内で前記測定対象物の移動方向に傾斜させた平面内に存在する合焦面の像を所定の幅の多焦点画像として撮像する第１の工程と、前記第１の工程の後に、前記測定ヘッドを前記測定対象物に対して前記第１の方向と直交する第２の方向に前記所定幅以内の距離だけ移動させ、次いで、前記測定対象物に光を照射しながら測定ヘッドを前記測定対象物に対して第１の方向に相対的に移動しながら、前記合焦面の像を前記所定の幅の多焦点画像として撮像する第２の工程と、前記第２の工程を前記測定対象物の要測定部分の撮像が終了するまで繰り返す工程を有し、前記第１の工程及び前記第２の工程において撮像した複数の多焦点画像から前記合焦面における同じ焦点位置の画像要素を選択して各焦点位置における等焦点画像を合成する工程と、前記各等焦点画像における輝度の面内分布に基づいて全焦点画像を合成する工程とを有することを特徴とする。
【００１４】
このように、多焦点画像から等焦点画像を合成し、等焦点画像から全焦点画像を合成することにより、表面の凹凸状態や異物を深い焦点深度で測定・観察することが可能になる。
【００１５】
（４）また、本発明は、上記（３）において、前記全焦点画像を合成する工程が、前記各等焦点画像を所定の画素数の区分領域を選択し、前記各区分領域の輝度の分散を所定の画素ピッチだけずらしながら逐次求める工程と、前記各等焦点画像における同じ位置の前記各区分領域の輝度の分散から、分散が最大値の区分領域の輝度を抽出する工程と、前記抽出した各区分領域の輝度を代表値として全焦点画像を合成する工程であることを特徴とする。
【００１６】
このように、全焦点画像を合成する際に、各等焦点画像を所定の画素数の区分領域に分割し、前記各区分領域の輝度の分散を所定の画素ピッチだけずらしながら逐次求めることにより、簡単な計算操作により全焦点画像を合成することできるので、検査をインラインで迅速に行うことが可能になる。
【００１７】
（５）また、本発明は、上記（３）または（４）において、前記等焦点画像を合成する工程の前に、前記各多焦点画像に対して歪補正処理及び輝度補正処理を行うことを特徴とする。
【００１８】
このように、多焦点画像に対して予め歪補正処理及び輝度補正処を行うことによって、より精度の高い全焦点画像を得ることができる。なお、光学系に起因する歪補正処理を行う場合には、予め作成した補正用アドレス変換テーブルを用いて幾何学的に正しい形状に補正すれば良い。また、光学系の周辺光量低下やイメージセンサの感度ムラに起因する輝度補正を行う場合には、予め作成した輝度補正テーブルを利用して補正を行えば良い。
【００１９】
（６）また、本発明は、上記（３）乃至（５）のいずれかにおいて、前記全焦点画像における各区分領域の焦点位置から前記測定対象物の表面の凹凸の高さを決定することを特徴とする。
【００２０】
このように、前記全焦点画像における各区分領域の焦点位置を利用することにより、外観検査だけではなく、表面の凹凸状態を数値化して取得することができる。
【発明の効果】
【００２１】
開示のマルチフォーカス検査装置及びマルチフォーカス検査方法によれば、簡単な装置構成で測定対象物の表面の凹凸や異物を１回のスキャンで高速且つ高精度に検査すること、特に、インラインでの検査が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態のマルチフォーカス検査装置の概念的構成図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるマルチフォーカスの原理の説明図である。
【図３】ステージからの焦点位置とイメージセンサ面上の位置との関係の説明図である。
【図４】本発明の実施の形態における処理フローの説明図である。
【図５】本発明の実施の形態における撮像歪補正処理の概念的説明図である。
【図６】本発明の実施の形態における輝度補正処理の概念的説明図である。
【図７】本発明の実施の形態における等焦点画像合成処理の説明図である。
【図８】本発明の実施の形態における合焦点検出処理の説明図である。
【図９】本発明の実施の形態の合焦点処理における等焦点画像合成のモデル説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態の合焦点処理における合焦評価のモデル説明図（１）である。
【図１１】本発明の実施の形態の合焦点処理における合焦評価のモデル説明図（２）である。
【図１２】本発明の実施の形態の合焦点処理における合焦評価のモデル説明図（３）である。
【図１３】本発明の実施の形態の合焦点処理における合焦評価のモデル説明図（４）である。
【図１４】本発明の実施の形態の合焦点処理における合焦評価のモデル説明図（５）である。
【図１５】本発明の実施の形態における全焦点画像合成のモデル説明図である。
【図１６】本発明の実施例１のマルチフォーカス検査装置の概略的構成図である。
【図１７】本発明の実施例１のマルチフォーカス検査装置の鏡筒部の構成説明図である。
【図１８】本発明の実施例１のマルチフォーカス検査装置を構成する光源の概念的構成図である。
【図１９】本発明の実施例１の測定結果の説明図である。
【図２０】本発明の実施例１のマルチフォーカス検査装置の仕様の一例の説明図である。
【図２１】本発明の実施例２のマルチフォーカス検査装置を構成する鏡筒部の光学系の構成説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
ここで、図１乃至図１５を参照して、本発明の実施の形態のマルチフォーカス検査装置を説明する。図１は、本発明の実施の形態のマルチフォーカス検査装置の概念的構成図であり、図１（ａ）は基本的構成図であり、図１（ｂ）は、測定ヘッドの概念的構成図であり、図１（ｃ）は、測定ヘッドによる測定動作の説明図である。
【００２４】
図１（ａ）に示すように、本発明の実施の形態のマルチフォーカス検査装置は、定盤１、定盤１に支持固定されるとともに測定対象物３を載置するＸ-Ｙステージ２、測定対象物３に光、好適には、線状の光を照射する光源４、測定対象物３からの反射光或いは散乱光を撮像する測定ヘッド５を有している。
【００２５】
図１（ｂ）に示すように、測定ヘッド５は、鏡筒内に撮像レンズ６、ミラー或いは偏角プリズムからなる光学部材７、ＣＣＤカメラ等のエリアセンサタイプのイメージセンサ８が収容されている。この場合、光学部材７の反射面或いは偏向面を光軸に対して高角度で傾斜させることによって、ステージ面を垂直に切断する平面上、即ち、測定対象物３の移動方向に対して直交する平面内に合焦面９が形成され、合焦面内の測定対象物３が被検体となる。また、イメージセンサ８は、光学部材７の結像面に配置される。なお、合焦面９は、測定後の計算処理が最も少なくなるようにステージ面を垂直に切断する平面上に位置するように光学系を調整しているが、原理的には垂直である必要はなく、測定対象物３の表面の状態によっては、垂直面から±４５°の範囲内でスキャン方向に傾斜させても良い。
【００２６】
図１（ｃ）に示すように、測定ヘッド５と測定対象物３とを互いに相対的に一方向にステップ的に移動させながら一度の撮像で多焦点画像を撮像する。一般には、Ｘ-Ｙステージ２により測定対象物３を移動させれば良いが、測定ヘッド５の側に移動手段を設けても良い。また、移動はステップ的ではなく連続的に移動させて、所定の時間間隔で撮像しても良い。
【００２７】
図２は、本発明の実施の形態におけるマルチフォーカスの原理の説明図であり、図２（ａ）に示すように、光学部材（図示は省略）を傾斜させることによって、イメージセンサ８の受光面を等価的に傾斜させることによって、Ｘ−Ｙステージ２の法線方向に合焦面９が形成される。
【００２８】
図２（ｂ）に示すように、線状の像が撮像画像１０において、焦点の位置、即ち、焦点の高さに応じて順次ライン状に展開され、多焦点画像として撮像される。ここでは、１番からｎ番目の焦点高さの像を中間のｋ番目の焦点高さを含めて３つの像として模式的に示している。
【００２９】
図３は、ステージからの焦点位置とイメージセンサ面上の位置との関係の説明図であり、ステージからの焦点位置とイメージセンサ面上の位置とはほぼリニアーに対応している。従って、撮像した多焦点画像を所定の幅で切り取ると所定の焦点位置のストライプ画像が得られることになる。
【００３０】
図４は、本発明の実施の形態における処理フローの説明図であり、
Ａ．まず、測定ヘッドを用いて測定対象物を第一の方向にステップ的に移動させながら所定幅の多焦点画像を撮像する。第一の方向の移動が終了した時、測定対象物を第一の方向と直交する方向に撮像幅と同じか、或いはそれ以下の距離だけ移動させたのち、再び、第一の方向に移動させながら多焦点画像を撮像する。
Ｂ．要撮像領域の撮像を測定対象物の移動を繰り返しながら行い、撮像が完了した場合には次のステップに移動する。
Ｃ．撮像した複数の多焦点画像に対して光学系に起因する撮像歪補正処理と輝度補正処理を行う。
Ｄ．補正処理を行った多焦点画像をストライプ状に所定幅（所定ピクセル数分）で切り出して、同じ焦点位置のストライプ画像を撮像順に順次貼り合わせることによって等焦点画像を合成する。
Ｅ．合成した等焦点画像から所定の領域を選択して合焦検出処理を行い、この処理を、所定ピクセル分だけ移動させながら全画像面に対して行う。この場合、１ピクセル分だけ移動させた場合には最高精度が得られ、一方、移動させるピクセル数が多い場合は精度が低下するが、処理速度が向上する。この場合の合焦処理は選択した領域の各ピクセルの輝度の分散或いは標準偏差を用いて行い、標準偏差が大きい、即ち、コントラストの高い焦点位置の標準偏差を抽出して、貼り合わせることによって全焦点画像を合成する。
Ｆ.得られた全焦点画像を画像処理による粒子解析処理を行って、測定対象物の表面の傷や異物の付着を検出する。なお、全焦点画像における各ピクセル位置の焦点高さが測定対象物の凹凸を示す数値データとなる。
Ｇ.以上の結果をディスプレイに表示したり、データとして格納することによって、測定結果の表示および結果判定を終了する。
なお、一連の工程はすべてインラインで行う。
【００３１】
図５は、本発明の実施の形態における撮像歪補正処理の概念的説明図である。左図に示すように、撮像したままの多焦点画像は、測定ヘッドを構成する光学系の影響で歪曲した画像になる。ここで、測定ヘッドを構成する光学系の特性を予め測定して補正用アドレス変換テーブルを取得しておく。この補正用アドレス変換テーブルをハード処理ボードに格納しておき、このテーブルを用いて画像のアドレスを並び替えて右図の歪補正多焦点画像を作成する。
【００３２】
図６は、本発明の実施の形態における輝度補正処理の概念的説明図である。左図に示すように、歪補正処理を行った歪補正多焦点画像は、測定ヘッドを構成する光学系の周辺光量低下や、イメージセンサの感度ムラの影響を受けて、測定対象物の表面の輝度を正確に反映していない。そこで、周辺光量低下や感度ムラを予め測定して輝度補正テーブルを取得しておく。この輝度補正テーブルをハード処理ボードに格納しておき、このテーブルを用いて撮像輝度値に補正値を乗算して輝度補正多焦点画像を作成する。
【００３３】
図７は、本発明の実施の形態における等焦点画像合成処理の説明図であり、ここでは、Ｆ１，Ｆｋ、Ｆｎの三つの焦点位置の画像について説明する。まず、歪補正及び輝度補正処理を行った多焦点画像をストライプ状に切り出し、同じ焦点位置のストライプ状画像をピクセルの配置順序に沿って貼り付けることによって、Ｆ１，Ｆｋ、Ｆｎの三つの焦点位置における等焦点画像を合成する。
【００３４】
図８は、本発明の実施の形態における合焦点検出処理の説明図であり、ここでは、等焦点画像を３×３の９つの領域に区分したものとして説明する。各等焦点画像の各区分領域における輝度の分散或いは標準偏差を算出し、３つの等焦点画像における同じ区分領域の分散或いは標準偏差が最大のものを合焦点画像として抽出し、それらを貼り合わせることによって全焦点画像を作成する。なお、この全焦点画像において抽出した各区分領域の焦点位置が測定対象物の表面の凹凸の高さを表すことになり、この高さ分布が形状データとなる。
【００３５】
次に、図９乃至図１５を参照して、上記の工程を具体的な輝度値を用いて説明する。図９は、本発明の実施の形態における合焦点処理における等焦点画像合成のモデル説明図であり、上記の図７の説明を数値化したものである。ここでは、説明及び図示を簡単にするために、ピクセル位置及び焦点位置に関して５分割した例として説明する。なお、図における数値は輝度を表す。
【００３６】
まず、左図に示すように各多焦点画像を焦点位置に対応して５つのストライプ状画像に分割する。次いで、各焦点位置毎のストライプ状画像を集め、撮像画像順序に沿って貼り合わせることによって、５つの等焦点画像が形成される。
【００３７】
図１０は、本発明の実施の形態の等焦点画像Ｆ１の合焦点処理における合焦評価のモデル説明図であり、上記の図８の説明を数値化したものである。ここは、３×３の９つのピクセルを選択し、順次１ピクセル分だけ移動させて同じ合焦評価を行う。まず、左上の３×３のピクセルについて、平均輝度を求め、この平均輝度に対する分散或いは標準偏差（＝（分散）１／２）を求める。ここでは標準偏差σを用い、σ＝２１．２２となる。
【００３８】
次いで、ピクセルを右側に一つ分だけ移動させた３×３の９つのピクセルについて標準偏差を求めたのち、さらに右側にピクセルを一つ分だけ移動させて標準偏差を求める。次いで、左側のピクセルに戻り、ピクセルを下側に一つ分だけ移動させた３×３の９つのピクセルについて標準偏差を求める。以降は同じ手順を繰り返すことによって、９つの標準偏差が求まる。次いで、取得した標準偏差をピクセル位置毎に配置することによって、３×３の合焦評価画像ｆ１が得られる。
【００３９】
以降は、図１１乃至図１４に示すように、等焦点画像Ｆ２乃至等焦点画像Ｆ５について同じ操作を繰り返すことによって、合焦評価画像ｆ２乃至合焦評価画像ｆ５が得られる。
【００４０】
次に、図１５に示すように、５つの合焦評価画像ｆ１乃至合焦評価画像ｆ５を用いて、同じピクセル位置の標準偏差の内の最大の値を抽出して、ピクセル位置毎に貼り合わせることによって全焦点画像が得られる。この場合も、各ピクセル位置の焦点位置Ｆ１乃至Ｆ５をデータとして格納することによって表面高さ分布が得られる。
【００４１】
以上説明したように、本発明の実施の形態においては、光学部材を用いて光軸をイメージセンサの受光面に対して等価的に傾斜させているので、複雑な光学系を要することなく簡単且つ低価格な装置構成で一度の撮像で多焦点画像を取得することができる。
【００４２】
また、撮像後の多焦点画像に対する処理も、非常に簡単な処理操作であるので、高速且つ高精度に表面状態を把握することができ、したがって、インラインでの処理が可能になる。
【実施例１】
【００４３】
以上を前提として、次に、図１６乃至図１９を参照して、本発明の実施例１のマルチフォーカス検査装置を説明する。図１６は、本発明の実施例１のマルチフォーカス検査装置の概略的構成図であり、図１６（ａ）は、概略的断面図であり、図１６（ｂ）は概略的正面図である。このマルチフォーカス検査装置は、定盤１１と、定盤１１に固定されたステージ移動機構１４と、ステージ移動機構１４によりＸ方向及びＹ方向に移動可能なＸ-Ｙステージ１２を備えている。
【００４４】
また、定盤１１には２本のレール１６が設けられた支柱１５が植設されており、このレール１６に対して固定部材１７を介して鏡筒部２１及びカメラ収容部２２とからなる測定ヘッド２０が取り付けられている。鏡筒部２１の先端には撮像レンズ２４を保持するレンズ保持筒２３が取り付けられている。測定ヘッド２０は、支持部材１９を介して光学系調整機構１８に取り付けられており、この光学系調整機構１８によって、測定ヘッド２０の傾斜角や高さが調整される。測定ヘッド２０は、Ｘ-Ｙステージ１２の主面に対して６０°乃至７５°程度、ここでは、６０°傾斜させる。
【００４５】
図１７は、本発明の実施例１のマルチフォーカス検査装置の鏡筒部の構成説明図であり、アルミ黒アルマイト製の鏡筒部２１の先端部には、撮像レンズ２４を保持するアルミ黒アルマイト製のレンズ保持筒２３が光軸方向に微調整可能なように取り付けられている。なお、撮像レンズ２４として、例えば、焦点距離ｆが２０ｍｍのＦ２．８撮像レンズを用い、レンズ保持筒２３の外直径は、例えば、２５ｍｍである。
【００４６】
また、鏡筒部２１の後端部にはミラー台座２６が固定された結合部材２５がねじ止めで取り付けられており、このミラー台座２６の表面に光軸を傾斜させる光学部材としてのミラー２７が固定されている。このミラー２７の結像面２８の位置にイメージセンサが配置されることになる。なお、この鏡筒部の結合部材２５及び撮像レンズ２４を含めた全体の長さは、例えば、２００ｍｍ程度である。
【００４７】
図１８は、本発明の実施例１のマルチフォーカス検査装置を構成する光源の概念的構成図であり、光源３０は、筐体３１、筐体３１の底部に取り付けられた白色ＬＥＤ３２、白色ＬＥＤ３２からの光を線状に整形するスリット３３、線状に整形された光を収束させるシリンドリカルレンズ３４からなる。シリンドリカルレンズ３４から放出される線状の光のビームサイズに特段の制限はないが、例えば、３ｍｍ×４０ｍｍとする。
【００４８】
図１９は、本発明の実施例１の測定結果の説明図であり、ここでは3つの連続焦点画像から合焦点部分を切り出して合成した全焦点画像を示している。図から明らかなように、この全焦点画像では、画像全面にわたって鮮明であり、したがって、表面に付着した異物や表面の欠陥の状態を精度良く把握することができる。
【００４９】
図２０は、本発明の実施例１のマルチフォーカス検査装置の仕様の一例の説明図であり、ここでは、レンズ倍率を１０倍にした場合と、等倍の場合について示している。１０倍のレンズを用いる場合には、例えば、スキャン速度を１ｍｍ／ｓｅｃとして、測定ピッチを１μｍとし、測定幅を１ｍｍとして測定する。測定高さの範囲は１ｍｍであり、測定高さ分解能は０．１μｍである。一方、等倍の場合には、夫々の値が１０倍になり、速度は１０倍になるが精度は、１／１０になる。なお、等倍の場合には照射する光のビームサイズはも一辺の長さが十倍になる。
【実施例２】
【００５０】
次に、図２１を参照して本発明の実施例２のマルチフォーカス検査装置を説明するが、この実施例２においては、光学部材としてミラーの代わりに偏角レンズを用いたものである。図２１は、本発明の実施例２のマルチフォーカス検査装置を構成する鏡筒部の光学系の構成説明図であり、組み合わせレンズからなる撮像レンズ系３５と偏角プリズム３６からなる。
【００５１】
この偏角プリズム３６は、イメージセンサの結像面２８から見た合焦面２９が、測定対象物のスキャン方向に対して直交する面内に存在するように形状を設計して配置したものである。したがって、この場合も、上記の図２（ｂ）に示したように、線状の像が撮像画像において、焦点の高さに応じて順次ライン状に展開され、多焦点画像として撮像される。
【００５２】
この実施例２においては、光軸を高角度に傾斜させる光学部材として、多重反射を行う偏角レンズを用いているので、実効的な光路長を同じにした状態で、鏡筒部の物理的長さを短くすることができ、装置の全体構成の小型化が可能になる。
【００５３】
また、偏角プリズム３６の角度を変えることによって、結像面２８の位置を任意に変更することができるので、イメージセンサの配置位置に関する自由度が高まり、装置設計が容易になる。
【符号の説明】
【００５４】
１  定盤
２  Ｘ−Ｙステージ
３  測定対象物
４  光源
５  測定ヘッド
６  撮像レンズ
７  光学部材
８  イメージセンサ
９  合焦面
１０  撮像画像
１１  定盤
１２  Ｘ-Ｙステージ
１３  測定対象物
１４  ステージ駆動機構
１５  支柱
１６  レール
１７  固定部材
１８  光学系調整機構
１９  支持部材
２０  測定ヘッド
２１  鏡筒部
２２  カメラ収容部
２３  レンズ保持筒
２４  撮像レンズ
２５  結合部材
２６  ミラー台座
２７  ミラー
２８  結像面
２９  合焦面
３０  光源
３１  筐体
３２  白色ＬＥＤ
３３  スリット
３４  シリンドリカルレンズ
３５  撮像レンズ系
３６  偏角プリズム
【図１】
2011145160.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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