(57)【要約】【課題】被検物の厚さを非接触で正確に測定する方法を提供する。【解決手段】対物レンズと被検物の間の距離と、励起光の収束点の近傍から発生する蛍光の強度との関係を示すＩ−Ｚカーブを取得する。次に、Ｉ−Ｚカーブから、対物レンズと被検物の間の距離と、蛍光強度変化との関係を示すｄＩ／ｄＺ−Ｚカーブを作成する。ｄＩ／ｄＺ−Ｚカーブから、蛍光強度変化の最大値を与える対物レンズと被検物の間の距離と、蛍光強度変化の最小値を与える対物レンズと被検物の間の距離との差ｄを求める。この差ｄは、被検物の空気換算厚である。続いて、空気換算厚に被検物の屈折率を乗算して被検物の実厚を計算する。【選択図】      図１１
2009092573.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共焦点蛍光光学系を使用して被検物の厚さを測定する厚さ測定方法であり、
前記被検物から蛍光を発生させる励起光を収束させる対物レンズと前記被検物の間の距離と、前記励起光の収束点の近傍から発生する蛍光の強度との関係を取得する関係取得工程と、
前記関係から前記被検物の空気換算厚を計算する空気換算厚計算工程と、
前記空気換算厚に前記被検物の屈折率を乗算して前記被検物の実厚を計算する実厚計算工程とを有している、測定方法。
【請求項２】
前記関係取得工程は、前記励起光を収束させて前記被検物に照射する照射工程と、前記励起光の収束点に対して共焦点に配置された微小な光学的開口を介して前記被検物から発生する前記蛍光の強度を測定する測定工程と、前記対物レンズと前記被検物の間の距離を変更する変更工程とを繰り返し行なう、請求項１に記載の測定方法。
【請求項３】
実厚計算工程は、前記対物レンズと前記被検物の間の距離と、前記蛍光の強度の変化との関係を取得し、蛍光強度変化の最大値を与える前記対物レンズと前記被検物の間の距離と、蛍光強度変化の最小値を与える前記対物レンズと前記被検物の間の距離との差を計算する、請求項１に記載の測定方法。
【請求項４】
前記実厚計算工程で得られた前記実厚を補正する補正工程をさらに有している、請求項１に記載の測定方法。
【請求項５】
前記補正工程は、前記共焦点蛍光光学系の球面収差によって生じる近軸的な計算によって求められる前記励起光の収束位置と実際の前記励起光の収束位置とのずれ量と前記被検物の前記空気換算厚との関係を示す補正テーブルをあらかじめ求めておき、この補正テーブルに従って前記被検物の前記実厚を補正する、請求項４に記載の測定方法。
【請求項６】
前記共焦点蛍光光学系は、
前記励起光を射出する点光源と、
前記励起光と前記蛍光とを分離する蛍光ミラーユニットと、
前記蛍光ミラーユニットで分離された前記励起光を収束させるとともに前記被検物から発生した前記蛍光を集光する対物レンズと、
前記励起光の収束点に対して共焦点に配置された、微小な光学的開口を有する共焦点開口板と、
前記共焦点開口板を通過した前記蛍光を検出する光検出器とを有している、請求項２に記載の測定方法。
【請求項７】
前記変更工程は、前記対物レンズの軸に沿って前記被検物を移動させる、請求項６に記載の測定方法。
【請求項８】
前記変更工程は、前記対物レンズの軸に沿って前記共焦点蛍光光学系全体を移動させる、請求項６に記載の測定方法。
【請求項９】
前記共焦点蛍光光学系は、前記点光源と前記対物レンズの間の光路上に配置された、前記励起光を平行化するコリメートレンズをさらに有しており、
前記変更工程は、前記対物レンズの軸に沿って前記対物レンズを移動させる、請求項６に記載の測定方法。
【請求項１０】
前記共焦点蛍光光学系は、
前記励起光を射出する光源と、
前記励起光と前記蛍光とを分離する蛍光ミラーユニットと、
前記蛍光ミラーユニットで分離された前記励起光をいったん収束させる収束レンズと、
前記収束レンズによる収束面に配置された、少なくとも一つの微小な光学的開口を有する共焦点開口板と、
前記共焦点開口板を通過した前記励起光を収束させるとともに前記被検物から発生した前記蛍光を集光する対物レンズと、
前記共焦点開口板に対して共焦点に配置された、前記蛍光を検出する光検出器とを有している、請求項２に記載の測定方法。
【請求項１１】
前記変更工程は、前記対物レンズの軸に沿って前記被検物を移動させる、請求項１０に記載の測定方法。
【請求項１２】
前記変更工程は、前記対物レンズの軸に沿って前記共焦点蛍光光学系全体を移動させる、請求項１０に記載の測定方法。
【請求項１３】
前記共焦点蛍光光学系は、前記共焦点開口板と前記対物レンズの間の光路上に配置された、前記励起光を平行化するコリメートレンズをさらに有しており、
前記変更工程は、前記対物レンズの軸に沿って前記対物レンズを移動させる、請求項１０に記載の測定方法。
【請求項１４】
前記共焦点開口板は複数の微小な光学的開口を有しており、前記光検出器は前記複数の光学的開口を通過した前記蛍光を独立に検出する、請求項１０に記載の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検物の厚さを測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から提案されているガラス厚さ測定方法として、ダイヤルゲージなどによる接触子を利用した測定装置が挙げられる。これは、被検物に接触子を接触させて測定するため、被検物の表面に傷を付けるおそれがある。
【０００３】
特開２００２−２１３９２５号公報は、被検物にＵＶ光を照射して発生する自家蛍光の強度から、レンズの厚さを非接触で求める手法を提案している。
【特許文献１】特開２００２−２１３９２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、被検物から発生する自家蛍光の強度のばらつきや光源が発する光の強度のばらつきの影響のため、この手法によって正確な測定を行なうことは難しい。
【０００５】
本発明の目的は、被検物の厚さを非接触で正確に測定する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、共焦点蛍光光学系を使用して被検物の厚さを測定する厚さ測定方法であり、前記被検物から蛍光を発生させる励起光を収束させる対物レンズと前記被検物の間の距離と、前記励起光の収束点の近傍から発生する蛍光の強度との関係を取得する関係取得工程と、前記関係から前記被検物の空気換算厚を計算する空気換算厚計算工程と、前記空気換算厚に前記被検物の屈折率を乗算して前記被検物の実厚を計算する実厚計算工程とを有している。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、被検物の厚さを非接触で正確に測定する方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【０００９】
図１は、本実施形態において使用する被検物の厚さを測定するための厚さ測定装置を概略的に示している。図１に示すように、厚さ測定装置は、被検物９０を載置するためのステージ４２と、共焦点蛍光光学系１０を有している。共焦点蛍光光学系１０では、励起光を収束させて被検物９０に照射し、被検物９０から発生する蛍光の強度を測定することができる。共焦点蛍光光学系１０は、光源１２と、コリメートレンズ１４と、蛍光ミラーユニット１６と、対物レンズ１８と、収束レンズ２０と、共焦点開口板２２と、光検出器２４とを有している。光源１２からは、励起光を含む光が射出される。この励起光には、被検物９０の材質自体を励起して被検物９０から蛍光を発生させる波長の光が含まれている。コリメートレンズ１４は光源１２の光射出側に配置され、光源１２から射出された光を平行化する。蛍光ミラーユニット１６は、光源１２からの励起光と被検物９０から発生する蛍光とを分離する。対物レンズ１８は、蛍光ミラーユニット１６で分離された励起光を収束させるとともに被検物９０から発生する蛍光を集光する。収束レンズ２０は、蛍光ミラーユニット１６を通過した蛍光を収束させる。共焦点開口板２２は微小な光学的開口を有し、励起光の収束点（図１の構成では対物レンズ１８の後ろ側焦点に一致する）に対して共焦点に配置されている。光検出器２４は、被検物９０から発生し共焦点開口板２２を通過した蛍光を検出する。
【００１０】
共焦点蛍光光学系１０は、対物レンズ１８をパワーの高いものに変更し、コリメートレンズ１４と収束レンズ２０を省略することも可能である。
【００１１】
光源１２は、実質的に点光源と見なせる光源であり、たとえば、半導体レーザーで構成されてよい。光検出器２４は、これに限らないが、たとえば、フォトダイオードやフォトマルチプライヤーやＣＣＤカメラで構成されてよい。共焦点開口板２２は、たとえば、ピンホールで構成されている。このピンホールの直径、すなわち光学的開口の直径は、励起光の収束点とその近傍の領域からの光を選択的に透過する大きさとなっている。本実施形態では、励起光の収束点は対物レンズ１８の焦点に一致する。また、収束点とその近傍は共焦点検出領域であって、本実施形態では０．１〜１０μｍの領域である。
【００１２】
蛍光ミラーユニット１６は、たとえば、励起光を選択的に透過する励起フィルターと、励起光を選択的に反射し蛍光を選択的に透過するダイクロイックミラーと、蛍光を選択的に透過する吸収フィルターとから構成されている。蛍光ミラーユニット１６は、測定する被検物９０から発生する蛍光に適した波長帯域のものを使用する。
【００１３】
光源１２から射出された光は、コリメートレンズ１４によって平行化され、蛍光ミラーユニット１６に到達する。蛍光ミラーユニット１６は、被検物９０に含まれる蛍光物質に対する励起波長の光つまり励起光を選択的に反射する。蛍光ミラーユニット１６で反射された励起光は、対物レンズ１８によって収束される。
【００１４】
被検物９０中の蛍光物質は、励起光の照射を受けて蛍光を発生する。また励起光の一部は被検物９０で反射される。蛍光と励起光の一部は、対物レンズ１８に入射し、蛍光ミラーユニット１６に到達する。蛍光ミラーユニット１６は、蛍光を選択的に透過し、励起光を反射する。蛍光ミラーユニット１６を透過した蛍光は、収束レンズ２０によって収束され、共焦点開口板２２に到達する。共焦点検出領域内から発生した蛍光は共焦点開口板２２の光学的開口を通過し得るが、ほかの領域から発生した蛍光は共焦点開口板２２の光学的開口を通過し得ない。共焦点開口板２２を通過した光は光検出器２４に入射する。光検出器２４は、受光した光の強度を反映した電気信号を出力する。
【００１５】
ステージ４２は上下に移動可能であり、載置された被検物９０を対物レンズ１８の軸に沿って移動させることができ、これにより対物レンズ１８と被検物９０の間の距離を変更することができる。ステージ４２の上下動はコントローラー４６によって制御される。光検出器２４から出力される電気信号は検出器制御部４４を介してコントローラー４６に取り込まれる。コントローラー４６は、ステージ４２の上下位置と光検出器２４の出力とを関連づけて信号処理装置４８に送る。
【００１６】
以下、図１に示した厚さ測定装置を使用して被検物９０の厚さの測定方法について説明する。この測定方法では、まず、第一工程において、Ｉ−Ｚカーブを取得する。Ｉ−Ｚカーブは、対物レンズ１８と被検物９０の間の距離と、光検出器２４で検出される蛍光の強度との関係を示すカーブである。次に、第二工程において、Ｉ−Ｚカーブから被検物９０の空気換算厚を計算する。続いて、第三工程において、第二工程で求めた空気換算厚から被検物９０の実厚（実際の厚さ）を計算する。被検物９０の厚さをさらに正確に求めるために、これらの工程のほかに、被検物９０の実厚を補正する第四工程を加えるとさらによい。
【００１７】
＜第一工程：Ｉ−Ｚカーブの取得＞
ガラス板やプラスチック板などは、ＵＶ光などが照射されると、自家蛍光を発する。また蛍光体は、蛍光体の吸収波長の光で励起されると、これよりも長波長の蛍光を発する。共焦点蛍光光学系１０では、共焦点検出領域内からの蛍光だけが検出される。このため、対物レンズ１８と被検物９０の間の距離つまり間隔を変化させると、これに応じて検出される蛍光強度が変化する。
【００１８】
この第一工程では、照射工程と、測定工程と、変更工程とを繰り返し行なう。照射工程では、被検物９０から蛍光を発生させる励起光を収束させて被検物９０に照射する。測定工程では、励起光の収束点（共焦点検出領域）に対して共焦点に配置された微小な光学的開口を介して、被検物９０から発生する蛍光の強度を測定する。変更工程では、対物レンズ１８と被検物９０の間の距離を変更する。対物レンズ１８と被検物９０の間の距離の変更は、ステージ４２により行なう。ステージ４２を駆動することで、被検物９０を対物レンズ１８の軸に沿って移動させることができる。このようにして、Ｉ−Ｚカーブが得られる。なお、上述のように、Ｉ−Ｚカーブは、対物レンズ１８と被検物９０の間の距離と、共焦点検出領域から発生する蛍光の強度との関係を示している。Ｉ−Ｚカーブを図２に示す。
【００１９】
図２に示した区間Ａでは、図３に示すように、被検物９０は対物レンズ１８の焦点位置から十分遠くにある。この場合、共焦点検出領域２６は被検物９０の外に位置しているため、光検出器２４で検出される蛍光強度は０である。
【００２０】
図２に示した区間Ｂでは、図４に示すように、被検物９０の表面付近が対物レンズ１８の焦点位置にある。この場合、共焦点検出領域２６の少なくとも一部が被検物９０の中に位置しているので、光検出器２４で検出される蛍光強度はある値を持つ。共焦点検出領域２６と被検物９０が重なる部分は、被検物９０が対物レンズ１８に近づくにつれて増大する。そのため、被検物９０の移動に伴って、光検出器２４で検出される蛍光強度は次第に強くなっていく。そして、共焦点検出領域２６が被検物９０の内部に位置したとき（被検物９０の表面近傍）に、蛍光強度が最大になる。
【００２１】
図２に示した区間Ｃでは、図５に示すように、被検物９０の中央部（内部）が対物レンズ１８の焦点位置にある。この場合、共焦点検出領域２６が完全に被検物９０の中に位置しているので、光検出器２４で検出される蛍光強度はある値を持つ。ただし、発生した蛍光の一部は被検物９０（被検物９０の表面と共焦点検出領域２６の間の部分）によって吸収される。吸収される蛍光は、被検物９０が対物レンズ１８に近づくにつれて増えるため、光検出器２４で検出される蛍光強度は次第に弱くなっていく。
【００２２】
図２に示した区間Ｄでは、図６に示すように、被検物９０の裏面付近が対物レンズ１８の焦点位置にある。この場合、共焦点検出領域２６の少なくとも一部が被検物９０の中に位置しているので、光検出器２４で検出される蛍光強度はある値を持つ。共焦点検出領域２６と被検物９０が重なる部分は、被検物９０が対物レンズ１８に近づくにつれて減少する。そのため、被検物９０の移動に伴って、光検出器２４で検出される蛍光強度は次第に弱くなっていく。そして、共焦点検出領域２６が被検物９０の外部に位置したときに、蛍光強度が０になる。
【００２３】
図２に示した区間Ｄでは、図７に示すように、被検物９０は対物レンズ１８の焦点位置から十分遠くにある。この場合、共焦点検出領域２６は完全に被検物９０の外に出ているため、光検出器２４で検出される蛍光強度は０である。
【００２４】
ここでは、対物レンズ１８の軸に沿って被検物９０を移動させることによって、対物レンズ１８と被検物９０の間の距離を変更している。しかしながら、対物レンズ１８と被検物９０の間の距離の変更は、対物レンズ１８の軸に沿って共焦点蛍光光学系１０全体を移動させることによって、または対物レンズ１８の軸に沿って対物レンズ１８を移動させることによって行なってもよい。
【００２５】
共焦点蛍光光学系１０において、対物レンズ１８のＮＡは、０．１より大きいとよく、好ましくは、０．２以上であるとよい。対物レンズ１８のＮＡが大きいと、深さ方向の分解能が高くなるため、測定精度が向上する。また、共焦点開口板２２の光学的開口の直径Ｄ［μｍ］と、励起光の収束点から共焦点開口板２２までの光学系の投影倍率βは、Ｄ／β＜１００μｍを満たしているとよく、好ましくは、Ｄ／β＜２０μｍを満たしているとよい。Ｄ／βが小さいと、共焦点検出領域２６が小さくなるため、測定精度が向上する。
【００２６】
＜第二工程：空気換算厚の計算＞
図８に示すように、第一工程で得られたＩ−Ｚカーブから、ｄＩ／ｄＺ−Ｚカーブを作成する。ｄＩ／ｄＺ−Ｚカーブは、対物レンズ１８と被検物９０の間の距離と、蛍光強度変化との関係を示すカーブで、Ｉ−Ｚカーブをいわゆる微分したカーブである。ｄＩ／ｄＺ−Ｚカーブから、ＬｍａｘとＬｍｉｎを求める。ここで、Ｌｍａｘは蛍光強度変化の最大値を与える対物レンズ１８と被検物９０の間の距離、Ｌｍｉｎは蛍光強度変化の最小値を与える対物レンズ１８と被検物９０の間の距離である。そして、ＬｍａｘとＬｍｉｎとの差ｄを計算する。蛍光強度変化は、共焦点検出領域２６が被検物９０を横切るときに極値になる。したがって、上で求めたｄが被検物９０の空気換算厚になる。
【００２７】
［第二工程の変形例］
第一工程で取得したＩ−Ｚカーブは離散データである。Ｉ−Ｚカーブを区間多項式でスプライン近似や多項式近似してからｄＩ／ｄＺ−Ｚカーブを求めても構わない。これにより、離散データの中間に極値がある場合も、計算により極値を求めることができる。そのため、測定精度が高くなる。
【００２８】
［第二工程の変形例］
まず、Ｚ方向のスキャンステップの粗いプレスキャンを行ない、蛍光強度変化が最大値と最小値になる位置の予測をつける。その後、最大値の周辺部と最小値の周辺部についてのみ、スキャンステップの細かい本スキャンを行なう。これにより、短時間で精度の高い測定ができる。
【００２９】
＜第三工程：実厚の計算＞
被検物の屈折率ｎをあらかじめ求めておく。第二工程で求めた被検物９０の空気換算厚ｄに被検物９０の屈折率ｎを乗算して被検物９０の実厚Ｌを求める。これにより、被検物９０の厚さを非接触で正確に求めることができる。
【００３０】
＜第四工程：実厚の補正＞
被検物９０が厚い場合、共焦点蛍光光学系１０の球面収差による影響を無視できなくなる。球面収差による影響は、近軸的な計算によって求められる励起光の収束位置と実際の励起光の収束位置とのずれとなって現れる。そこで、このずれ量と測定で求めた被検物９０の空気換算厚との関係を示す補正テーブルを光学シミュレーションによってあらかじめ求めておく。そして、補正テーブルに従って第三工程で求めた被検物９０の厚さを補正する。この補正を加えることによって被検物９０の厚さをさらに正確に求めることができる。被検物９０の屈折率を利用すれば、従来の光線追跡によって上記関係を求めることができる。
【００３１】
［補正テーブルの算出]
補正テーブルの求め方を以下に示す。
【００３２】
１）光学データを入力する。対物レンズ１８については、そのレンズデータを使用する。光束径φはφ＝２×ｆ×ＮＡとする。ここで、ｆは対物レンズ１８の焦点距離、ＮＡは対物レンズ１８の開口数である。被検物９０の厚さはｄ、屈折率はｎとする。
【００３３】
２）図９に示すように、波面収差が被検物９０の上面で最小になる位置に被検物９０を動かす。対物レンズ１８と被検物９０の間の距離Ｘ１を求める。
【００３４】
３）図１０に示すように、波面収差が被検物９０の下面で最小になる位置に被検物９０を動かす。対物レンズ１８と被検物９０の間の距離Ｘ２を求める。
【００３５】
４）補正厚を求める。測定で求めた被検物９０の空気換算厚は（Ｘ１−Ｘ２）×ｎ、被検物９０の本当の厚さはｄである。両者の差Δ＝ｄ−（Ｘ１−Ｘ２）×ｎが補正値になる。
【００３６】
５）被検物９０の厚さｄをいろいろと変えながら、その都度、２）〜４）の作業を行なう。
【００３７】
６）２）〜５）で求めた被検物９０の空気換算厚と、空気換算厚と被検物９０の本当の厚さの差の関係を示す補正テーブル（図１１）を作成する。
【００３８】
＜実験データ＞
［測定条件］
顕微鏡にはＦＶ１０００（オリンパス）、対物レンズにはＵＰＬＦＬ１０Ｘ（ＮＡ０．４）を使用した。ピンホール径は１０μｍ、投影倍率は３８倍である。光源１２にはＡｒレーザー（波長４８８ｎｍ）、被検物９０には、ユニサンデー０．５ｍｍ厚の塩化ビニールシート（屈折率１．５５）を使用した。被検物９０と対物レンズの間にはカバーガラス（厚さ０．１７ｍｍ）を配置した。
【００３９】
［プレスキャン］
第一工程：対物レンズ１８と被検物９０との間の距離を１０μｍピッチで変更しながら、変更の都度、蛍光強度を測定した。取得したＩ−Ｚカーブを図１２に示す。
【００４０】
第二工程：図１２に示したＩ−Ｚカーブの隣接する二つのプロットの差を計算することによってｄＩ／ｄＺ−Ｚカーブを作成した。作成したｄＩ／ｄＺ−Ｚカーブを図１３に示す。このｄＩ／ｄＺ−Ｚカーブの極大値は４０μｍ、極小値は３８０μｍであった。
【００４１】
［本スキャン］
第一工程：図１３に示したｄＩ／ｄＺ−Ｚカーブの極大値前後の区間を、対物レンズ１８と被検物９０との間の距離を１μｍピッチで変更しながら、変更の都度、蛍光強度を測定した。取得したＩ−Ｚカーブを図１４に示す。また、図１３に示したｄＩ／ｄＺ−Ｚカーブの極小値前後の区間を、対物レンズ１８と被検物９０との間の距離を１μｍピッチで変更しながら、変更の都度、蛍光強度を測定した。取得したＩ−Ｚカーブを図１５に示す。
【００４２】
第二工程：図１４に示したＩ−Ｚカーブの隣接する二つのプロットの差を計算してｄＩ／ｄＺ−Ｚカーブを作成した。作成したｄＩ／ｄＺ−Ｚカーブを図１６に示す。このｄＩ／ｄＺ−Ｚカーブの極大値は４０μｍであった。また、図１５に示したＩ−Ｚカーブの隣接する二つのプロットの差を計算してｄＩ／ｄＺ−Ｚカーブを作成した。作成したｄＩ／ｄＺ−Ｚカーブを図１７に示す。このｄＩ／ｄＺ−Ｚカーブの極小値は３７４μｍであった。
【００４３】
［第三工程］
本スキャンの第二工程で求めた極大値４０μｍ、極小値３７４μｍから、被検物９０の空気換算厚ｄを計算すると、ｄ＝０．３３４ｍｍとなった。被検物９０の屈折率ｎ＝１．５５より、被検物９０の実厚ＬはＬ＝ｎ×ｄ＝０．５１８ｍｍとなった。
【００４４】
［第四工程］
測定で求めた被検物９０の空気換算厚と補正厚との関係を示す補正テーブルを光学シミュレーションによってあらかじめ計算しておく。求めた補正テーブルを図１８に示す。測定で求めた被検物９０の空気換算厚０．３３４ｍｍの補正厚は０．００４ｍｍなので、被検物９０の補正した厚さＬはＬ＝０．５１８＋０．００４＝０．５２２ｍｍとなった。被検物９０を接触方式（マイクロメータ）で測定したら０．５２６ｍｍであった。これは、本発明の方法の妥当性を証明するものといえる。
【００４５】
＜共焦点蛍光光学系の変形例＞
図１９は、図１に示した共焦点蛍光光学系１０に代替可能な別の共焦点蛍光光学系１０Ａを概略的に示している。図１９に示すように、本変形例による共焦点蛍光光学系１０Ａでは、図１に示した共焦点蛍光光学系１０Ａに対して、蛍光ミラーユニット１６と対物レンズ１８との間に、収束レンズ３０と、共焦点開口板３２と、コリメートレンズ３４とが付加されている。収束レンズ３０は、蛍光ミラーユニット１６で分離された励起光をいったん収束させる。共焦点開口板３２は少なくとも一つの微小な光学的開口を有し、収束レンズ３０による収束面に配置されている。コリメートレンズ３４は、共焦点開口板３２を通過した励起光を平行化する。また、共焦点開口板２２が省略されるとともに、光検出器２４の受光面が共焦点開口板３２に対して共焦点に配置されている。
【００４６】
この共焦点蛍光光学系１０Ａでは、蛍光ミラーユニット１６で反射された励起光は、収束レンズ３０によっていったん収束される。収束された励起光は、共焦点開口板３２の光学的開口を通過した後、コリメートレンズ３４に入射する。そして、励起光はコリメートレンズ３４によって平行化され、対物レンズ１８によって収束されて被検物９０に照射される。被検物９０から発生した蛍光と被検物９０で反射された励起光の一部は、対物レンズ１８に入射し、コリメートレンズ３４を経て、共焦点開口板３２に達する。共焦点検出領域内からの蛍光は共焦点開口板３２の光学的開口を通過し得るが、ほかの領域からの蛍光は共焦点開口板３２の光学的開口を通過し得ない。共焦点開口板３２の光学的開口を通過した蛍光は、収束レンズ３０によって平行化され、蛍光ミラーユニット１６に到達する。蛍光ミラーユニット１６は、蛍光を選択的に透過し、励起光を反射する。蛍光ミラーユニット１６を透過した蛍光は、光検出器２４に入射する。
【００４７】
この共焦点蛍光光学系１０Ａでは、共焦点開口板３２の光学的開口が実質的に点光源として作用するので、光源１２は点光源である必要がない。このため、光源１２には、半導体レーザーに代えて、ハロゲンランプや水銀ランプやＬＥＤを使用してもよい。これにより、共焦点蛍光光学系１０Ａを安価に構成することができる。
【００４８】
図２０は、図１９に示した共焦点開口板３２に代替可能な別の共焦点開口板３６を示している。また図２１は、図１９に示した光検出器２４に代替可能な別の光検出器３８を示している。本変形例による共焦点開口板３６は、図２０に示すように、複数の微小な光学的開口３６ａを有している。また本変形例による光検出器３８は、図２１に示すように、複数の受光部３８ａを有しており、共焦点開口板３６の複数の光学的開口３６ａを通過した蛍光を独立に検出する。光検出器３８は、複数の受光部３８ａが受光した蛍光の強度をそれぞれ反映した複数の電気信号を出力する。各受光部３８ａは単一の受光素子で構成されてもよく、また光検出器３８の受光領域の一部で構成されてもよい。
【００４９】
本変形例によれば、被検物の複数の位置の厚さを同時に測定できる。また、これら複数の位置における厚さの値の平均値を求めて、これら複数の位置を含む領域の平均的な厚さとしてもよい。
【００５０】
これまで、図面を参照しながら本発明の実施形態を述べたが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形や変更が施されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施形態において使用する被検物の厚さを測定するための厚さ測定装置を概略的に示している。
【図２】Ｉ−Ｚカーブを示している。
【図３】図２に示した区間Ａにおける、共焦点検出領域と被検物の位置関係を示している。
【図４】図２に示した区間Ｂにおける、共焦点検出領域と被検物の位置関係を示している。
【図５】図２に示した区間Ｃにおける、共焦点検出領域と被検物の位置関係を示している。
【図６】図２に示した区間Ｄにおける、共焦点検出領域と被検物の位置関係を示している。
【図７】図２に示した区間Ｅにおける、共焦点検出領域と被検物の位置関係を示している。
【図８】Ｉ−Ｚカーブから作成したｄＩ／ｄＺ−Ｚカーブを示している。
【図９】波面収差が被検物の上面で最小になる対物レンズと被検物の間の距離を示している。
【図１０】波面収差が被検物の下面で最小になる対物レンズと被検物の間の距離を示している。
【図１１】被検物の実厚と補正厚との関係を示す補正テーブルを示している。
【図１２】プレスキャンにおいて取得したＩ−Ｚカーブを示している。
【図１３】図１２に示したＩ−Ｚカーブから作成したｄＩ／ｄＺ−Ｚカーブを示している。
【図１４】図１３に示したｄＩ／ｄＺ−Ｚカーブの極大値前後の区間を本スキャンして取得したＩ−Ｚカーブを示している。
【図１５】図１３に示したｄＩ／ｄＺ−Ｚカーブの極小値前後の区間を本スキャンして取得したＩ−Ｚカーブを示している。
【図１６】図１４に示したＩ−Ｚカーブから作成したｄＩ／ｄＺ−Ｚカーブを示している。
【図１７】図１５に示したＩ−Ｚカーブから作成したｄＩ／ｄＺ−Ｚカーブを示している。
【図１８】被検物の空気換算厚と補正厚との関係を示す補正テーブルを示している。
【図１９】図１に示した共焦点蛍光光学系に代替可能な別の共焦点蛍光光学系を概略的に示している。
【図２０】図１９に示した共焦点開口板に代替可能な別の共焦点開口板を示している。
【図２１】図１９に示した光検出器に代替可能な別の光検出器を示している。
【符号の説明】
【００５２】
１０，１０Ａ…共焦点蛍光光学系、１２…光源、１４…コリメートレンズ、１６…蛍光ミラーユニット、１８…対物レンズ、２０…収束レンズ、２２…共焦点開口板、２４…光検出器、２６…共焦点検出領域、３０…収束レンズ、３２…共焦点開口板、３４…コリメートレンズ、３６…共焦点開口板、３６ａ…光学的開口、３８…光検出器、３８ａ…受光部、４２…ステージ、４４…検出器制御部、４６…コントローラー、４８…信号処理装置、９０…被検物。
【図１】
2009092573.tif 000003
【図２】
2009092573.tif 000004
【図３】
2009092573.tif 000005
【図４】
2009092573.tif 000006
【図５】
2009092573.tif 000007
【図６】
2009092573.tif 000008
【図７】
2009092573.tif 000009
【図８】
2009092573.tif 000010
【図９】
2009092573.tif 000011
【図１０】
2009092573.tif 000012
【図１１】
2009092573.tif 000013
【図１２】
2009092573.tif 000014
【図１３】
2009092573.tif 000015
【図１４】
2009092573.tif 000016
【図１５】
2009092573.tif 000017
【図１６】
2009092573.tif 000018
【図１７】
2009092573.tif 000019
【図１８】
2009092573.tif 000020
【図１９】
2009092573.tif 000021
【図２０】
2009092573.tif 000022
【図２１】
2009092573.tif 000023