(57)【要約】【課題】簡単な構造で、被検査物をカラー画像により三次元的に観測する光学測定装置を提供すること。【解決手段】光学測定装置は、入力される第１波長の第一光を被検査物へ集束して被検査物から反射される第１反射光を出力し、入力される第２波長の第二光を第２参照光と第２測定光とに分割し、第２測定光を被検査物へ集束して検査物から反射される第２反射光を出力するとともに、第２参照光を反射して第２反射光と干渉させる第３反射光を出力する対物レンズ系を備え、第１反射光と、第２反射光と第３反射光との干渉とを用いて被検査物の三次元画像を生成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される第１波長の第一光を被検査物へ集束して該被検査物から反射される第１反射光を出力し、入力される第２波長の第二光を第２参照光と第２測定光とに分割し、該第２測定光を前記被検査物へ集束して該検査物から反射される第２反射光を出力するとともに、前記第２参照光を反射して前記第２反射光と干渉させる第３反射光を出力する対物レンズ系を備え、
前記第１反射光と、前記第２反射光と前記第３反射光との干渉とを用いて前記被検査物の三次元画像を生成する、光学測定装置。
【請求項２】
前記第一光は可視光であり、前記第二光は紫外光である、請求項１の光学測定装置。
【請求項３】
前記対物レンズ系は、前記第２波長の測定光の前記参照光を反射するための反射手段を備える、請求項１の光学測定装置。
【請求項４】
さらに、前記対物レンズ系又は前記被検査物を移動させて前記被検査物と該対物レンズ系との間の距離を変化させる移動手段を備える、請求項１の光学測定装置。
【請求項５】
前記反射手段は、前記第一光を吸収し又は透過させることによって前記第２参照光のみを反射する、請求項３の光学測定装置。
【請求項６】
被検査物の三次元形状を測定することのできる光学測定装置であって、
第一光を出力する第１光源と、
第二光を出力する第２光源と、
前記第二光を測定光と参照光とに分割する分割手段と、
前記参照光を反射する反射手段と、前記測定光及び前記第一光を前記被検査物に集束する集束手段とを備える対物レンズ系であって、前記被検査物から反射された測定光及び前記第一光と前記反射手段によって反射した参照光とを出力する対物レンズ系と、
該対物レンズ系から出力された、前記被検査物から反射された前記第一光を受光する第１撮像手段と、
前記対物レンズ系から出力された、前記被検査物から反射された測定光と前記反射手段から反射された参照光とを受光する第２撮像手段と、
前記第１及び第２受光手段で受光した前記光から前記被検査物の三次元形状の画像を生成する画像生成手段とを備える光学測定装置。
【請求項７】
前記第一光は可視光であり、前記第二光は紫外光である、請求項６の光学測定装置。
【請求項８】
前記反射手段は、前記第一光を吸収し又は透過させることによって前記参照光のみを反射する、請求項６の光学測定装置。
【請求項９】
さらに、前記対物レンズ系又は前記被検査物を移動させて前記被検査物と該対物レンズ系との間の距離を変化させる移動手段を備える、請求項６の光学測定装置。
【請求項１０】
さらに、前記対物レンズ系と前記第１又は第２撮像手段との間に、前記被検査物からの前記第一光の反射光と、前記被検査物からの前記測定光の反射光及び前記反射手段から反射された参照光とを分離する分離手段を備える、請求項６の光学測定装置。
【請求項１１】
前記被検査物からの前記測定光の反射光と、前記反射手段から反射された参照光とが前記第２撮像手段によって検出される際に干渉強度パターンを生成する、請求項６の光学測定装置。
【請求項１２】
被検査物の三次元形状を測定する光学測定方法であって、
第一光によって前記被検査物のカラー画像を取得する工程と、
第二光によって前記被検査物の所定の高さの干渉縞データを入手する工程と、
前記被検査物の高さを相対的に段階的に変化させて前記第二光に干渉縞を発生させる工程と、
前記被検査物のカラー画像から前記干渉縞のデータに対応する画像データを抽出する工程と、
各干渉縞のデータごとに抽出した画像データを組み合せて被検査物の三次元形状を表す画像を生成する工程とを含む光学測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は被検査物を三次元的に測定できる光学測定装置及び光学測定方法に関し、より詳しくは、半導体パッケージのバンプ電極等の微細な被検査物の形状や高さを正確に測定することのできる光学測定装置及び光学測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、微細な被検査物を測定するために、白色光干渉方式三次元顕微鏡や共焦点方式三次元顕微鏡が用いられている。
【０００３】
図８は、一例として、典型的な白色光干渉方式３次元顕微鏡１００を示す。それは、ハロゲンランプ等の第一光源１０と、凸レンズ１１と、ハーフプリズム１２０と、対物レンズ１３１と、ビームスプリッタ１３２と、基準ミラー１３３とを備える。被検査物１８が検査台１７の上に載置される。
【０００４】
第一光源１０からの光は、凸レンズ１１を経由してハーフプリズム１２０によって被検査物１８の方向に偏向される。その光は、対物レンズ１３１を通過した後に、ビームスプリッタ１３２によって、それを透過する光Ｂ１と基準ミラー１３３に向けて反射される光Ｂ２とに分割される。
【０００５】
光Ｂ１は、被検査物１８から反射されると、経路を逆にたどり、ハーフプリズム１２０を通過して、イメージレンズ１５によって集束されてＣＣＤカメラ１４０に到達する。
【０００６】
一方、ビームスプリッタ１３２によって分割された光Ｂ２は、基準ミラー１３３によって反射されて逆経路をたどり、光Ｂ１と同様に、イメージレンズ１５によって集束されてＣＣＤカメラ１４０に到達する。
【０００７】
また、対物レンズ１３１、ビームスプリッタ１３２及び基準ミラー１３３を含む対物レンズ系１３０は、光Ｂ１の光軸に沿って上方又は下方に移動することができる。その移動に伴い、対物レンズ１３１と被検査物１８との間の距離が変わるため、光Ｂ１の光軸の長さも変わる。それに対し、対物レンズ１３１と基準ミラー１３３との間の距離は一定である。そのため、光Ｂ１の光軸の長さと光Ｂ２の光軸の長さとの差が生じ、その差は、対物レンズ系１３０の移動に応じて変化することになる。
【０００８】
その光軸の長さの相違により、２つの光の相対的な位相差が変わることになる。相対位相差が０であれば、それらの光の強度は強め合い、位相差が１８０度であれば、強度は打ち消し合う。また、それらの位相差間では、正弦曲線を描くように、強度は変化する。
【０００９】
そのため、対物レンズ系１３０の上下への移動に伴い、光Ｂ１及び光Ｂ２は、被検査物の表面の凹凸に対応した高さで強度の変化を表す干渉縞を発生させる。ＣＣＤカメラ１４０ではその干渉縞が観測されることになる。
【００１０】
このように、白色光干渉方式３次元顕微鏡は、白色光を用いて、基準経路（基準ミラーによって反射される光路）と被検査物までの検査経路との経路差を利用し、白色光の干渉状態に応じて被検査物の高さを算出している。
【００１１】
また、微細な被検査物を測定するために、従来から共焦点方式三次元顕微鏡も用いられている。共焦点方式三次元顕微鏡は、対物レンズを上から下に移動させて被検査物との距離を変化させる構成とピンホールとを備える。対物レンズと被検査物との距離を変化させると、それに伴い、被検査物の画像のピントがはずれた位置から徐々に合焦し、それからまたピントが外れるようになる。ピンホールに光が合焦したときに、その合焦した部分の画像を取り込み、画像を合成する。
【００１２】
そのように、共焦点方式三次元顕微鏡では、合焦した部分の画像を取り込むため、合成された画像は、被検査物の色彩を再現することができる。
【特許文献１】特開２００１−２０１３２５  特許文献１は、被観察物体を対物レンズを通して撮像する撮像カメラと、その被観察物体の凹凸を計測する二次元の干渉計とを有する三次元形状観察装置を開示する。その装置は、二次元の干渉計として、２種類の光源を使用し、また、被観察物体を観察するための照明ランプと、その二次元の干渉計の２種類の光源との照射の切り換えを行うためのシャッタ等を用いている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
白色光干渉方式三次元顕微鏡は、「高さ」に対する高い分解能を有しているが、得られる画像は色調や明度が再現できないという問題点を有している。
【００１４】
共焦点方式三次元顕微鏡は、自然な色調や明度を有する画像を得ることができるが、「高さ」に対する分解能が低く、特に、低倍率では被写界深度が広がり正確な「高さ」精度を得ることが難しいという問題点を有している。
【００１５】
また、特許文献１の装置は、波長の異なる２種類の光源と、被観察物体を観察するための照明ランプと、その二次元の干渉計の２種類の光源との照射の切り換えを行うためのシャッタ等とを必要としており、構造が複雑である。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る光学測定装置は、入力される第１波長の第一光を被検査物へ集束して被検査物から反射される第１反射光を出力し、入力される第２波長の第二光を第２参照光と第２測定光とに分割し、第２測定光を前記被検査物へ集束して該検査物から反射される第２反射光を出力するとともに、前記第２参照光を反射して前記第２反射光と干渉させる第３反射光を出力する対物レンズ系を備え、第１反射光と、第２反射光と第３反射光との干渉とを用いて被検査物の三次元画像を生成する。
【００１７】
第一光は可視光でもよく、第二光は紫外光でもよい。
【００１８】
対物レンズ系は、第２波長の測定光の参照光を反射するための反射手段を備えることができる。
【００１９】
本発明に係る光学測定装置は、さらに、対物レンズ系又は被検査物を移動させて被検査物と対物レンズ系との間の距離を変化させる移動手段を備えることができる。
【００２０】
反射手段は、第一光を吸収し又は透過させることによって第２参照光のみを反射することができる。
【００２１】
また、本発明に係る被検査物の三次元形状を測定することのできる光学測定装置は、第一光を出力する第１光源と、第二光を出力する第２光源と、第二光を測定光と参照光とに分割する分割手段とを備え、さらに、参照光を反射する反射手段と、測定光及び第一光を被検査物に集束する集束手段とを備える対物レンズ系であって、被検査物から反射された測定光及び第一光と反射手段によって反射した参照光とを出力する対物レンズ系と、この対物レンズ系から出力された、被検査物から反射された第一光を受光する第１撮像手段と、対物レンズ系から出力された、被検査物から反射された測定光と反射手段から反射された参照光とを受光する第２撮像手段と、第１及び第２受光手段で受光した光から被検査物の三次元形状の画像を生成する画像生成手段とを備える。
【００２２】
第一光は可視光でもよく、第二光は紫外光でもよい。
【００２３】
反射手段は、第一光を吸収し又は透過させることによって参照光のみを反射することができる。
【００２４】
さらに、対物レンズ系又は被検査物を移動させて被検査物と対物レンズ系との間の距離を変化させる移動手段を備えてもよい。
【００２５】
さらに、対物レンズ系と第１又は第２撮像手段との間に、被検査物からの第一光の反射光と、被検査物からの測定光の反射光及び反射手段から反射された参照光とを分離する分離手段を備えてもよい。
【００２６】
被検査物からの測定光の反射光と、反射手段から反射された参照光とが第２撮像手段によって検出される際に干渉強度パターンを生成することが望ましい。
【００２７】
さらに、本発明に係る被検査物の三次元形状を測定する光学測定方法は、第一光によって被検査物のカラー画像を取得する工程と、第二光によって被検査物の所定の高さの干渉縞データを入手する工程と、被検査物の高さを相対的に段階的に変化させて第二光に干渉縞を発生させる工程と、被検査物のカラー画像から干渉縞のデータに対応する画像データを抽出する工程と、各干渉縞のデータごとに抽出した画像データを組み合せて被検査物の三次元形状を表す画像を生成する工程とを含む。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、紫外光を用いることによって、従来の白色光を使用した白色光干渉方式顕微鏡よりも、精度（分解能）を向上させることができるとともに、可視光を併せて用いることにより撮像される画像をカラー画像（色調及び明度を有する画像）として得ることができる。
【００２９】
また、共焦点方式顕微鏡よりも、被検査物に対して広い視野を有した状態の画像でも高さ方向の高い精度（分解能）を得ることができる。
【００３０】
さらに、簡単な構造で、被検査物を三次元的に観測することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明に係る光学測定装置の望ましい実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。なお、図中、同じ要素に対しては同じ符号を付して、重複した説明を省略している。
［光学測定装置の構成］
図１は、本発明の一実施例に係る光学測定装置１を示す。
【００３２】
その装置１は、第一光源１０と、第二光源２０と、凸レンズ１１と、第一ハーフミラー２２と、第二ハーフミラー２４と、第三ハーフミラー２６と、対物レンズ系２５と、第一撮像手段２８と、第二撮像手段２９と、制御手段２３と、載置台１７とを備える。
【００３３】
第一光源１０は、被検査物１８から色情報を取り出すための光を発光する光源である。
【００３４】
このため、第一光源１０からの光は、人間が視覚可能な色である必要があり可視光を利用する。また、この第一光源１０の光として、例えば、波長が約５００nmから７００nm程度の白色光を用いることができる。
【００３５】
第一光源１０は、このような光を出力するようなハロゲンランプ等を用いることができる。
【００３６】
第二光源２０は、第一光源１０とは相違する波長の光を出力することのできる光源である。第二光源２０が、第一光源１０の光と相違する波長を出力することにより、詳細は後述するが、第二光源２０からの光により干渉を生じさせ、被検査物１８の高さ情報を得ることを可能にする。
【００３７】
この第二光源２０が出力する光としては、波長が約３５０nmの紫外光を用いることができる。上記の如く、第二光源２０の光としては、第一光源１０の光と相違する波長を有する光であれば特に限定されないが、被検査物１８が微細であるため、赤外線より波長の短い紫外線を用いる。尚、この第二光源２０には、安定した紫外線の出力を行うためにも、レーザ照射装置を用いることが好ましい。
【００３８】
凸レンズ１１は、第一光源１０から発散された光を平行光にするために用いられる。
【００３９】
第一ハーフミラー２２は、第一光源１０から出力された第一光を通過させる一方、第二光源２０からの第二光を、第二ハーフミラー２４に向けて反射する。この第一ハーフミラー２２を用いることにより、第一光源１０からの第一光と第二光源２０からの第二光とを合成することができる。
【００４０】
第二ハーフミラー２４は、合成された第一光と第二光を後述する対物レンズ系２５へ案内する。
【００４１】
尚、この第二ハーフミラー２４は、後述する対物レンズ系２５からの反射光を透過させる。
【００４２】
対物レンズ系２５は、第一光と第二光を被検査物１８に照射して、反射光を生じさせるとともに、第二光から「高さ」測定用の干渉光を生じさせる。この対物レンズ系２５により、合成された第一光と第二光を、「色」情報を得るための第一光と、「高さ」情報を得るための第二光とに分離させる。そして、この対物レンズ系２５は、分離させた第二光を更に分離して干渉させる。
【００４３】
つまり、この対物レンズ系２５は、入射される第一光と第二光の合成光から、第一光と第二光を分離し、第一光は被検査物１８へと案内し、また同時に、第二光は更に分離して、一方の光を被検査物１８へ案内するとともに他方の光を干渉に用いる光とし、更に、これら3つの光を、被検査物又は基準ミラーによる反射光として出力する。
【００４４】
この対物レンズ系２５は、分離された第一光を被検査物１８に照射するとともに被検査物１８より反射された撮像光を後述する第三ハーフミラー２６へ案内する。また、この対物レンズ系２５は、分離された第二光を被検査物１８へ照射して、被検査物１８からの反射される測定光と、この測定光に干渉を生じさせるための参照光を生じさせ、測定光と参照光による干渉光を第三ハーフミラー２６へ案内する。
【００４５】
この対物レンズ系２５は、対物レンズ２５１、第四ハーフミラー２５２、基準ミラー２５３を有してなる。
【００４６】
対物レンズ２５１は、対物レンズ系２５に入射される第一光及び第二光を被検査物１８に対し集束するために用いられる。
【００４７】
第四ハーフミラー２５２は、第一光を被検査物１８へ案内するとともに、第二光を被検査物１８に向かうように通過する光Ｃ１と、反射されて基準ミラー２５３に向かう光Ｃ２とに分離する。
【００４８】
尚、この光Ｃ１が被検査物１８に反射して測定光となり、光Ｃ２が後述する基準ミラー２５３から反射して参照光となる。
【００４９】
基準ミラー２５３は、第二光を反射させるミラーである。
【００５０】
尚、第四ハーフミラー２５２は、上記の如き、第二光を２つに分離するが、同時に第一光を２つに分離することになるため、基準ミラー２５３は第一光を透過し第二光のみを反射させるミラーを用いる。
【００５１】
また、他の方法としては、基準ミラー２５３と第四ハーフミラー２５２の間の光路上に第一光を吸収し第二光のみを透過させるフィルタを配置することもでき、この場合であれば、基準ミラーは第一光及び第二光を反射するミラーを用いることができる。
【００５２】
そのような基準ミラー及びフィルタによって、第一光を吸収し又は透過させることによって第２参照光のみを反射する反射手段を構成する。
【００５３】
第三ハーフミラー２６は、第二ハーフミラー２４を通過した被検査物の第一光の撮像光と、被検査物１８から反射された第二光の測定光及び基準ミラー２５３から反射された参照光とを分離するためのミラーである。
【００５４】
そのため、第三ハーフミラー２６は、第二ハーフミラー２４を通過した被検査物の第一光の撮像光は通過させて第一撮像手段２８に到達させ、また、第三ハーフミラー２６は、被検査物１８から反射された第二光の測定光及び基準ミラー２５３から反射された参照光は反射して第二撮像装置２９に案内する。
【００５５】
また、さらに、光学測定装置１は、第三ハーフミラー２６を通過した第一光を集束するレンズ１５と、その第一光から画像を形成する第一撮像装置２８と、紫外光から画像を形成する第二撮像装置２９とを備える。第三ハーフミラー２６として、第一光と第二光とのように異なる波長を選択して反射又は透過させるダイクロイックミラーを用いることができる。
【００５６】
対物レンズ２５１、第四ハーフミラー２５２及び基準ミラー２５３は、対物レンズ系２５を構成する。この対物レンズ系２５は、第一光Ｄ１及び紫外光の測定光Ｃ１の光軸に沿って上下に移動することができる。この対物レンズ系２５の移動は例えばピエゾ素子（図示せず）によって行うことができる。その移動による被検査物１８の測定対象部分の走査範囲は、例えば、その測定対象部分の高さに数１０μmを加えた範囲である。例えば、測定対象部分の底部から頂部までの高さが６０μmとすると、走査範囲は約７０μmとなる。このように、この走査範囲の変更は、測定対象部分の高さに応じて、対物レンズ系２５を移動させる駆動装置（図示せず）の駆動範囲の設定を変更することにより行うことができる。
【００５７】
その走査による高さデータの読み取り分解能は約０．１nmであり、繰り返し精度としては約１０nmである。その走査は、対物レンズ２５１の被写界深度よりも小さい距離だけ変えながら行うため、被検査物１８の測定対象部分の高さに応じて移動の回数が決定される。その移動ごとに、第一撮像装置２８及び第二撮像装置２９において第一光及び第二光による画像を得る。
【００５８】
第一及び第二撮像装置２８及び２９は、制御装置２３に接続されていて、画像を得るごとにそのデータを保存する。また、制御装置２３は、それらのデータに基づいて被検査物１８の測定対象部分の三次元画像を生成する。
［紫外光による干渉縞の発生］
図２は、対物レンズ２５１と基準ミラー２５３との間の距離と、対物レンズ２５１と被検査物１８との間の距離との関係を示す図である。図２では、対物レンズ２５１から基準ミラー２５３までと、対物レンズ２５１から被検査物１８までとでは、対物レンズ２５１からビームスプリッタ２５２の反射面までの距離が共通するため、理解の容易のために、ビームスプリッタ２５２の反射面から被検査物１８までの距離をＬ１とし、ビームスプリッタ２５２の反射面から基準ミラー２５３までの距離をＬ２として表している。
【００５９】
対物レンズ２５１と基準ミラー２５３との距離は固定されている。つまり、ビームスプリッタ２５２の反射面から基準ミラー２５３までの距離Ｌ２は一定である。それに対し、それらを含む対物レンズ系２５は、第一光Ｄ１及び紫外光の測定光Ｃ１の光軸に沿って上下に移動するため、対物レンズ２５１と被検査物１８との間の距離、つまり、ビームスプリッタ２５２の通過位置から被検査物１８までの距離Ｌ１は、対物レンズ系２５の移動に応じて変動する。その結果、Ｌ１で定まる光路長と、Ｌ２で定まる光路長とが相違することになる。
【００６０】
そのため、２つの異なる光路長Ｌ１及びＬ２を通過する光の位相に差が生じることになる。その位相差が０であれば、それらの光の強度は強められ、位相差が１８０度であれば、強度は打ち消される。また、それらの位相差間では、正弦曲線を描くように、合成強度は変化する。
【００６１】
つまり、対物レンズ系２５が上方又は下方に移動すると、第二光の２つの光の部分Ｃ１及びＣ２の光路長（Ｌ１及びＬ２）に差が生じてそれらの相対位相が相違することになる。そのため、基準ミラー２５３から反射された第二光の参照光Ｃ２と、被検査物１８から反射された測定光Ｃ１とによって、被検査物１８の表面の凹凸に対応した高さで強度の変化を表す干渉縞が発生する。ＣＣＤカメラ２９ではその干渉縞を観測することができる。
【００６２】
制御装置２３は、そのＣＣＤカメラ２９で観測した干渉縞から高度のデータを得る。例えば、１波長が３５０nmである場合には、その１０００分の１程度の分解能を得ることができる。
［光学測定装置の動作］
図３は、図１の光学測定装置における被検査物の画像の入手のための動作のフローチャートである。
【００６３】
まず、ステップＳ３１では、被検査物１８を検査台１７の上に載置する。
【００６４】
ステップＳ３２では、被検査物１８のどの領域を測定するかを決定し、所定の位置に焦点をあわせる。
【００６５】
ステップＳ３３では、第一光源１０及び第二光源２０を起動して、それぞれ、第一光及び第二光を出力させる。
【００６６】
第一光源１０から第一光が出力されると、その第一光は、凸レンズ１１によって平行光にされ、第一ハーフミラー２２を通過して第二ハーフミラー２４に到達する。第二ハーフミラー２４では、第一光は被検査物１８に向けて偏向される。第一光は、さらに対物レンズ２５１によって被検査物１８に向けて集束される。対物レンズ２５１を通過した第一光は、第四ハーフミラー２５２を通過する際に、一部の第一光Ｄ２が基準ミラー２５３に向けて偏向される。基準ミラー２５３に到達した第一光Ｄ２は、そこで吸収されて反射されない。
【００６７】
第四ハーフミラー２５２を通過した第一光Ｄ１は、被検査物１８を照射し、それから反射されて、元の経路を逆に戻る。つまり、被検査物１８から反射された第一光Ｄ１は、第四ハーフミラー２５２、対物レンズ２５１及び第二ハーフミラー２４を通過する。
【００６８】
第二ハーフミラー２４を通過した第一光は、さらに、第三ハーフミラー２６を通過し、対物レンズ１５によって第一撮像装置２８に向けて集束される。
【００６９】
一方、第二光源２０から出力された第二光は、第一ハーフミラー２２によって第二ハーフミラー２４に向けて反射され、さらに、第二ハーフミラー２４によって被検査物１８に向けて偏向される。偏向された第二光は、対物レンズ２５１によって被検査物１８に向けて集束される。その後、第二光は、第四ハーフミラー２５２によって、基準ミラー２５３に向けて反射される参照光Ｃ２と、それを通過する測定光Ｃ１とに分離される。
【００７０】
基準ミラー２５３に到達した参照光Ｃ２は、そこで反射されてもとの経路を逆に戻る。つまり、第四ハーフミラー２５２に到達した参照光Ｃ２は、第四ハーフミラー２５２によって対物レンズ２５１に向けて反射される。
【００７１】
第四ハーフミラー２５２を通過した第二光の測定光Ｃ１は、被検査物１８を照射し、それから反射されて元の経路を逆に戻る。つまり、測定光Ｃ１は、被検査物１８から反射されて第四ハーフミラー２５２を通過する。
【００７２】
第四ハーフミラー２５２によって偏向された第二光の参照光Ｃ２と、第四ハーフミラー２５２を通過した第二光の測定光Ｃ１とは、対物レンズ２５１を通過し、さらに、第二ハーフミラー２４を通過する。
【００７３】
第二ハーフミラー２４を通過した第二光の測定光Ｃ１及び参照光Ｃ２は、第三ハーフミラー２６によって、第二撮像装置２９に向けて偏向される。
【００７４】
ステップＳ３４では、被検査物１８から反射された第一光による被検査物１８の測定領域のカラー画像を第一撮像装置２８によって撮影する。また、第二撮像装置２９では、測定光Ｃ１と参照光Ｃ２との経路の相違に応じて発生した干渉縞を検出する。第一及び第二撮像装置２８及び２９のデータは、制御装置２３の記憶装置（図示せず）に保存される。
【００７５】
続いて、ステップＳ３５において、制御装置２３が、被検査物のすべての測定対象領域を測定したか（画像を入手したか）を判断し、まだ観測していない測定領域がある場合には、ステップＳ３６において、対物レンズ系２５を上方又は下方に向けて所定距離だけ移動させて、上記と同様に、第一光及び第二光によって被検査物の所定の部分の撮像を行う。その撮像を所定回数繰り返し、その撮像ごとに、夫々のデータを制御装置２３の記憶装置に保存する。
【００７６】
すべての測定対象部分を観測し終えたときには、測定動作は終了し、次に、制御装置２３に記憶されたデータを用いて、被検査物の測定対象部分の三次元画像の生成を行う。
［被検査物の三次元画像の生成］
図４（ａ）から図４（ｅ）には、被検査物１８の１つの測定対象部分を図１に示す光学測定装置１によって高さ方向に沿って順に観測した場合の画像の例を示す。
【００７７】
干渉縞は、上記の通り、第二光の測定の際に発生する。一方、第一光からは、被検査物１８の拡大されたカラー画像を得ることができる。ただし、そのカラー画像には、被写界深度の範囲内の鮮明な画像と、その範囲以外のピントがずれてぼけた画像とが含まれている。
【００７８】
第二光による干渉縞が発生した被検査物の高さにおいては、第一光がその被検査物の高さの位置に合焦する位置でもある。そのため、第一光により得たカラー画像において、干渉縞に対応する部分のみを抽出する必要がある。それが、図４（ａ）から図４（ｅ）に示す画像である。
【００７９】
図４（ａ）から図４（ｅ）は、対物レンズ系２を所定距離ごとに移動して、第一撮像装置２８及び第二撮像装置２９によって撮影した５つの測定領域を示す。その移動距離は、対物レンズ２５１の被写界深度よりも浅い距離である。その距離ごとに、対物レンズ系２５を移動しながら被検査物１８を高さ方向に沿って撮影したものである。
【００８０】
図４（ａ）は、干渉縞が発生している被検査物の最も高い位置にある部分４０ａの画像である。図４（ｅ）は、干渉縞が発生している被検査物の最も低い位置にある部分４０ｅの画像である。その他の図４（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、図４（ａ）に示す部分４０ａと、図４（ｅ）に示す部分４０ｅとの間において、対物レンズ系２を所定距離ずつ移動して撮影した際に得た干渉縞が発生している部分４０ｂ，４０ｃ，４０ｄの画像である。
【００８１】
図４（ａ）から図４（ｅ）に示す画像を高さ方向に組み合せると、図５に示すような画像となる。なお、被写界深度よりも短い距離ごとに高さ方向に測定を行っているので、高さの異なる２つの干渉縞の発生位置との間にもカラー画像は存在するが、図５においては、干渉縞からカラー画像を抽出した位置を線で表すのみで、高さ方向の画像は省略している。図６は被検査物１８の測定対象部分４０を三次元的に表している。
【００８２】
これらの処理は、制御装置２３において行われる。つまり、まず、第二撮像装置２９において得た第二光の干渉縞のデータから、被検査物の測定部分の高さデータを得る。次に、その高さデータに対応する第一光による被検査物の測定部分のカラー画像データから、その干渉縞に対応する部分の画像データを抽出する。その抽出した画像データを高さ方向に組み合せて、被検査物の三次元画像を生成する。
［代替例等］
以上、本発明に係る光学測定装置について説明したが、本発明はこれらの実施形態に拘束されるものではない。当業者が容易になしえる追加、削除、改変等は、本発明に含まれることを承知されたい。本発明の技術的範囲は、添付の特許請求の範囲の記載によって定められる。
【００８３】
例えば、本実施例では対物レンズ系２５を上下に移動させる例を説明したが、対物レンズ系２５は動かさずに、被検査物１８が載置されている検査台１７を光軸に沿って上下に移動させてもよい。
【００８４】
本実施例では、対物レンズ２５１を第四ハーフミラー２５２への入射側に配置したが、第四ハーフミラー２５２の出射側の被測定物１８に対向する側に配置してもよい。
【００８５】
また、ハーフミラーに代えて、ハーフプリズムを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係る光学測定装置の概略側面構成図である。
【図２】図２は、図１に係る光学測定装置における光の経路長の相違による干渉縞の発生原理を説明するための一部の概略側面構成図である。
【図３】図３は、図１に係る光学測定装置を用いて被検査物の観測を行う際のフローチャートを示す。
【図４】図４（ａ）から図４（ｅ）は、図１に係る光学測定装置を用いて被検査物の観測を行う際の画像の取得例を説明するための図である。
【図５】図５は、図４（ａ）から図４（ｅ）の図を組み合せた図である。
【図６】図６は、図５の画像を三次元的に表した図である。
【図７】図７は、従来の白色光干渉方式の三次元顕微鏡の概略側面構成図である。
【符号の説明】
【００８７】
１０：第一光源
１１、１５：凸レンズ
１７：検査台
１８：被検査物
２０：第二光源
２２、２４、２６：ハーフミラー
２３：制御装置
２５：対物レンズ系
２８、２９：ＣＣＤカメラ（第一及び第二撮像装置）
２５１：対物レンズ
２５３：基準ミラー
【図１】
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【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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