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JPH0843040A - Measuring method by confocal scanning optical microscope - Google Patents

Measuring method by confocal scanning optical microscope

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Publication number
JPH0843040A
JPH0843040A JP18147694A JP18147694A JPH0843040A JP H0843040 A JPH0843040 A JP H0843040A JP 18147694 A JP18147694 A JP 18147694A JP 18147694 A JP18147694 A JP 18147694A JP H0843040 A JPH0843040 A JP H0843040A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sample
optical microscope
moving
movements
objective lens
Prior art date
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Granted
Application number
JP18147694A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3465964B2 (en
Inventor
Mitsunori Yamamoto
満則 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
Priority to JP18147694A priority Critical patent/JP3465964B2/en
Publication of JPH0843040A publication Critical patent/JPH0843040A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a measuring method by a confocal scanning optical microscope whereby samples of various surface shapes can be measured in a simple constitution in a wide range with a high resolution without changing a microscope system. CONSTITUTION:The method is applied to a confocal scanning optical microscope 16 which is equipped with an objective lens 32 casting a collective light at a sample 36, a two-dimensional scanning mechanism 24 scanning the collective light on the surface of the sample, and a Z-directional moving/controlling circuit 44 moving position of focus of the objective lens 32 and position of the sample 36 relatively. The moving number of times is set based on a measuring range and a moving amount of the moving/controlling circuit. When the number of moving times exceeds a permissible range, the measuring range is divided thereby to set a plurality of divided measuring ranges. The moving amount and the number of moving times are set for every divided measuring range, based on which the sample is measured. The method comprises the above processes.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、試料に対して光を走査
することによって、試料の表面情報を測定する共焦点走
査型光学顕微鏡による測定方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a confocal scanning optical microscope measuring method for measuring surface information of a sample by scanning the sample with light.

【0002】[0002]

【従来の技術】このような共焦点走査型光学顕微鏡で
は、点光源によって点状照明された試料から生じる透過
光又は反射光をピンホール上に集光させた後、このピン
ホールを通過した光を光検出器で検出することによって
試料の表面情報が測定される。
2. Description of the Related Art In such a confocal scanning optical microscope, transmitted light or reflected light generated from a sample point-illuminated by a point light source is focused on a pinhole, and then light passing through the pinhole is collected. Is detected by a photodetector, the surface information of the sample is measured.

【0003】図3(a)には、一般的な共焦点走査型光
学顕微鏡の構成が概略的に示されている。即ち、点光源
2から出射された点状光は、ハーフミラー4を通過した
後、収差補正された対物レンズ6によって試料面8上に
点状結像される。このように点状照明された試料面8か
ら反射した反射光は、再び対物レンズ6からハーフミラ
ー4に導光された後、このハーフミラー4によって反射
されて集光する。集光位置には、ピンホール10が設け
られており、ハーフミラー4によってピンホール10上
に集光した光は、このピンホール10を通過した後、光
検出器12によって検出される。
FIG. 3A schematically shows the structure of a general confocal scanning optical microscope. That is, the point-like light emitted from the point light source 2 passes through the half mirror 4 and then is imaged point-like on the sample surface 8 by the aberration-corrected objective lens 6. The reflected light reflected from the sample surface 8 illuminated pointwise in this manner is guided again from the objective lens 6 to the half mirror 4, and then reflected by the half mirror 4 and condensed. A pinhole 10 is provided at the condensing position, and the light condensed on the pinhole 10 by the half mirror 4 passes through the pinhole 10 and is detected by the photodetector 12.

【0004】このような光検出は試料面8全体に亘って
行われることになり、その際、試料面8からの反射光を
テレビのラスター走査と同様に2次元走査することによ
って、試料面8の2次元画像を得ることができる。
Such light detection is to be performed over the entire sample surface 8. At this time, the reflected light from the sample surface 8 is two-dimensionally scanned in the same manner as the raster scanning of the television, so that the sample surface 8 can be detected. It is possible to obtain a two-dimensional image of.

【0005】ところで、試料面8は全体に亘って均一な
面ではなく、例えば符号Aで示すような対物レンズ6の
集光位置からずれた面も存在する。そして、このような
面Aから反射した反射光は、ピンホール10上に集光す
ることはない。従って、かかる反射光は、ピンホール1
0を通過できないため、光検出器12によって検出され
ないことになる。
By the way, the sample surface 8 is not a uniform surface over the entire surface, and there is also a surface deviated from the condensing position of the objective lens 6 as shown by a symbol A, for example. The reflected light reflected from the surface A is not condensed on the pinhole 10. Therefore, the reflected light is reflected by the pinhole 1
Since it cannot pass 0, it will not be detected by the photodetector 12.

【0006】つまり、上記の共焦点走査型光学顕微鏡
は、対物レンズ6の集光位置即ち合焦位置に存在する試
料面8の光学像のみを測定することができるのである。
次に、図3(b)に示すように、高さの異なる3つの試
料面A,B,Cを有する試料14を通常の光学顕微鏡で
観察する場合を想定すると、例えば試料面Aに合焦させ
たとき、試料面B,Cの光学像は、ぼけてしまうことに
なる。このため、全ての試料面A,B,Cに対する合焦
画像(即ち、試料面A,B,Cに対してピントが合った
際に得られる光学像)を観察することは不可能であっ
た。
That is, the confocal scanning optical microscope can measure only the optical image of the sample surface 8 existing at the focusing position of the objective lens 6, that is, the focusing position.
Next, as shown in FIG. 3B, assuming that the sample 14 having three sample surfaces A, B, and C having different heights is observed with a normal optical microscope, for example, the sample surface A is focused. When this is done, the optical images of the sample surfaces B and C will be blurred. Therefore, it is impossible to observe the focused images for all the sample surfaces A, B, and C (that is, the optical images obtained when the sample surfaces A, B, and C are in focus). .

【0007】しかしながら、共焦点走査型光学顕微鏡に
よれば、試料面Aに対する合焦画像(以下、A合焦画像
という)を保存した後、このA合焦画像と試料面B,C
に対する合焦画像とを光学的に足し合わせることによっ
て、全ての試料面A,B,Cに対する合焦画像を得るこ
とが可能となる。なお、実際には、各試料面A,B,C
から発生する光学像の明るさの最大値を相互に足し合わ
せればよい。
However, according to the confocal scanning optical microscope, after the focused image on the sample surface A (hereinafter, referred to as the A focused image) is stored, the A focused image and the sample surfaces B and C are stored.
It is possible to obtain focused images for all sample surfaces A, B, and C by optically adding the focused images for A to B. Actually, each sample surface A, B, C
The maximum values of the brightness of the optical images generated by the above can be added together.

【0008】以上説明したような試料の表面情報の測定
方法については、例えば、「THEORY AND PRACTICE OF S
CANNING OPTICAL MICROSCOPY」(P126-130)に開示され
ている。
For the method of measuring the surface information of the sample as described above, for example, "THEORY AND PRACTICE OF S
CANNING OPTICAL MICROSCOPY "(P126-130).

【0009】この開示文献中において、試料面の一点に
集束光を照射した状態で、その光軸方向(Z方向)に集
束光をZ走査させて、かかる走査中に輝度が最も高くな
る位置(Z位置)を検出して保存する。次に、上記の集
束光をX方向に移動させることによって試料面の次の一
点に集束光を照射させ、この状態で上記同様のZ走査を
行って、かかる走査中に輝度が最も高くなる位置(Z位
置)を検出して保存する。このようなZ走査を繰り返し
ながら、集束光を試料表面上でXY方向に移動させる。
この結果、輝度変化に基づいた試料の表面情報が測定さ
れる。
In this disclosure, the focused light is applied to one point on the sample surface, the focused light is Z-scanned in the optical axis direction (Z direction), and the position where the brightness becomes highest during the scanning ( Z position) is detected and saved. Next, by moving the focused light in the X direction to irradiate the next point on the sample surface with the focused light, the Z scanning similar to the above is performed in this state, and the position where the brightness becomes the highest during the scanning. Detect (Z position) and save. While repeating such Z scanning, the focused light is moved in the XY directions on the sample surface.
As a result, the surface information of the sample based on the change in brightness is measured.

【0010】このような測定方法において、Z位置情報
と輝度情報とは、同時に、別々の画像メモリに保存させ
る。なお、一般的な画像メモリの仕様としては、例え
ば、512画素×512画素×8ビット(256階調)
等が知られている。
In such a measuring method, the Z position information and the brightness information are simultaneously stored in different image memories. Note that, as a general image memory specification, for example, 512 pixels × 512 pixels × 8 bits (256 gradations)
Etc. are known.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな画像メモリでは、Z位置情報は、256階調の範囲
内でのみ表現されるに過ぎない。例えば、0.1μmず
つZ走査した場合、Z方向の移動は、0.1μm×25
6=25.6μmの範囲内に制限されてしまい広範囲の
測定ができなくなってしまうといった問題が存在する。
However, in such an image memory, the Z position information is only expressed within the range of 256 gradations. For example, when Z scanning is performed by 0.1 μm, the movement in the Z direction is 0.1 μm × 25.
There is a problem that the range is limited to 6 = 25.6 μm, making it impossible to measure a wide range.

【0012】そこで、例えば、階調を8ビット(256
階調)から10ビット(1024階調)に拡大して画像
メモリを増加させることも考えられる。しかし、このよ
うな改良を施す場合には、必然的に顕微鏡システム全体
を再構成せざるを得ず、製造コストが上昇するだけでな
く顕微鏡システム内での信号処理も煩雑化してしまう。
Therefore, for example, the gradation is 8 bits (256
It is also possible to increase the image memory by enlarging from (gradation) to 10 bits (1024 gradation). However, when such an improvement is performed, the entire microscope system is inevitably reconfigured, which not only increases the manufacturing cost but also complicates the signal processing in the microscope system.

【0013】本発明は、このような課題を解決するため
になされており、その目的は、顕微鏡システムを変更す
ることなく、簡単な構成で、種々の表面形状を有する試
料を広範囲に亘って高分解能に測定可能な共焦点走査型
光学顕微鏡による測定方法を提供することにある。
The present invention has been made to solve such a problem, and its object is to improve a wide range of samples having various surface shapes with a simple structure without changing the microscope system. It is an object of the present invention to provide a measuring method using a confocal scanning optical microscope capable of measuring resolution.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、試料に対して集束光を照射させる
対物レンズと、前記集束光を前記試料表面に沿って相対
的に走査させる走査機構と、前記集束光の光軸方向に沿
って前記対物レンズの焦点位置と前記試料の位置とを相
対的に移動させる制御手段とを備えた共焦点走査型光学
顕微鏡に適用されており、前記試料に対する測定範囲を
設定する工程と、前記対物レンズの焦点位置と前記試料
の位置とを相対的に移動させる際の移動量を設定する工
程と、前記測定範囲と前記移動量とに基づいて、前記対
物レンズの焦点位置と前記試料の位置とを相対的に移動
させる際の移動回数を決定する工程と、前記移動回数が
許容範囲内である場合に、試料の表面情報を測定する工
程とを有する共焦点走査型光学顕微鏡による測定方法に
おいて、前記移動回数が許容範囲を越えている場合に、
前記測定範囲を分割して複数の分割測定範囲を設定する
第1の工程と、前記分割測定範囲毎に前記移動量及び前
記移動回数を設定する第2の工程と、この第2の工程に
よって設定された前記移動量及び移動回数に基づいて、
前記試料の表面情報を測定する工程とを有する。
In order to achieve such an object, the present invention provides an objective lens for irradiating a sample with focused light, and relatively scanning the focused light along the surface of the sample. It is applied to a confocal scanning optical microscope equipped with a scanning mechanism for controlling and a control means for relatively moving the focal position of the objective lens and the position of the sample along the optical axis direction of the focused light. A step of setting a measurement range for the sample; a step of setting a movement amount when the focus position of the objective lens and a position of the sample are relatively moved; A step of determining the number of movements when moving the focus position of the objective lens and the position of the sample relatively, and measuring the surface information of the sample when the number of movements is within an allowable range. Confocal with In the method using a scanning optical microscope, if the number of times of movement exceeds the allowable range,
A first step of dividing the measurement range to set a plurality of divided measurement ranges, a second step of setting the movement amount and the number of movements for each of the divided measurement ranges, and setting by the second step Based on the amount of movement and the number of movements performed,
Measuring the surface information of the sample.

【0015】[0015]

【作用】移動回数が許容範囲を越えている場合、試料の
測定範囲を分割して複数の分割測定範囲を設定する。次
に、分割測定範囲毎に移動量及び移動回数を設定する。
そして、移動量及び移動回数に基づいて、試料の表面情
報が測定される。
When the number of movements exceeds the allowable range, the measurement range of the sample is divided and a plurality of divided measurement ranges are set. Next, the amount of movement and the number of movements are set for each divided measurement range.
Then, the surface information of the sample is measured based on the amount of movement and the number of movements.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明の第1の実施例に係る共焦点走
査型光学顕微鏡による測定方法について、図1を参照し
て説明する。図1(a)には、本実施例に適用された共
焦点走査型光学顕微鏡16の顕微鏡システムの構成が概
略的に示されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A measuring method by a confocal scanning optical microscope according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1A schematically shows the configuration of the microscope system of the confocal scanning optical microscope 16 applied to this embodiment.

【0017】このような構成によれば、レーザ光源18
から出射された走査用レーザー光は、ミラー20で反射
された後、ハーフミラー22を介して2次元走査機構2
4に入射する。
According to such a configuration, the laser light source 18
The scanning laser light emitted from the two-dimensional scanning mechanism 2 is reflected by the mirror 20 and then passes through the half mirror 22.
It is incident on 4.

【0018】2次元走査機構24は、走査制御ユニット
26を介してコンピュータ28に接続されており、コン
ピュータ28の命令によって走査制御ユニット26から
出力される走査制御信号P1 に基づいて駆動制御され
る。
The two-dimensional scanning mechanism 24 is connected to a computer 28 via a scanning control unit 26, and is driven and controlled based on a scanning control signal P1 output from the scanning control unit 26 according to a command from the computer 28.

【0019】この結果、2次元走査機構24から出力さ
れた走査用レーザー光は、レボルバ30にセットされた
対物レンズ32を介してステージ34上の試料36に微
小スポット集光された状態で、試料36上をテレビのラ
スター走査と同様にXY方向に走査される。
As a result, the scanning laser light output from the two-dimensional scanning mechanism 24 is focused on the sample 36 on the stage 34 via the objective lens 32 set in the revolver 30 in a fine spot state. 36 is scanned in the XY directions similarly to the raster scanning of the television.

【0020】このとき、試料36から反射した反射光
は、対物レンズ32及び2次元走査機構24を介してハ
ーフミラー22まで導光され、このハーフミラー22に
よって反射される。
At this time, the reflected light reflected from the sample 36 is guided to the half mirror 22 via the objective lens 32 and the two-dimensional scanning mechanism 24, and is reflected by the half mirror 22.

【0021】ハーフミラー22から反射した反射光は、
ピンホール38を通過した後、光検出器40に入射す
る。光検出器40に入射した反射光は、その光量に対応
した電気信号に変換され、その電気信号は、画像処理ユ
ニット42へ出力される。
The reflected light reflected from the half mirror 22 is
After passing through the pinhole 38, the light enters the photodetector 40. The reflected light that has entered the photodetector 40 is converted into an electric signal corresponding to the amount of light, and the electric signal is output to the image processing unit 42.

【0022】画像処理ユニット42には、例えば512
画素×512画素×8ビット(256階調)から構成さ
れた第1及び第2の画像メモリ42a,42bが内蔵さ
れている。
The image processing unit 42 includes, for example, 512
The first and second image memories 42a and 42b each having a structure of pixels × 512 pixels × 8 bits (256 gradations) are incorporated.

【0023】第1の画像メモリ42aには、光検出器4
0が接続されており、光検出器40から出力される電気
信号が保存される。第2の画像メモリ42bには、ステ
ージ34をZ方向(即ち、上記走査用レーザー光の光軸
方向)に移動制御して上記走査用レーザー光をZ方向に
走査させるZ方向移動制御回路44が接続されており、
Z方向移動制御回路44から出力された信号に基づい
て、ステージ34の移動回数をカウントして、そのカウ
ント値が保存される。
The first image memory 42a includes a photodetector 4
0 is connected, and the electric signal output from the photodetector 40 is stored. The second image memory 42b includes a Z-direction movement control circuit 44 that controls the movement of the stage 34 in the Z direction (that is, the optical axis direction of the scanning laser light) to scan the scanning laser light in the Z direction. Connected,
The number of movements of the stage 34 is counted based on the signal output from the Z-direction movement control circuit 44, and the count value is stored.

【0024】また、ステージ34は、コンピュータ28
の命令によってZ方向移動制御回路44から出力される
Z制御信号P2 に基づいて、Z方向へ所定量だけ移動制
御される。このとき、ステージ34の1回当りの移動量
は、コンピュータ28によって制御される。
The stage 34 includes a computer 28.
Based on the Z control signal P2 output from the Z-direction movement control circuit 44 in response to the command, the movement is controlled in the Z direction by a predetermined amount. At this time, the movement amount of the stage 34 per movement is controlled by the computer 28.

【0025】また、測定範囲の設定及び各測定範囲内の
ステージ34の移動量の設定や、画像表示及び顕微鏡シ
ステムの制御等は、コンピュータ28に接続されたモニ
タ46を介して観察者によって設定される。
The setting of the measurement range, the amount of movement of the stage 34 within each measurement range, the control of the image display and the microscope system, etc. are set by the observer via the monitor 46 connected to the computer 28. It

【0026】このような顕微鏡システムにおいて、観察
者は、試料36をステージ34上に載置した後、コンピ
ュータ28によって、試料36上に集光される微小スポ
ットをXY方向に走査する。そして、同時に、ステージ
34をZ方向に移動制御して試料36に対する合焦制御
を行う。このとき、試料36にピントが合ったか否かの
判断は、モニタ46に表示された画像を見ながら行う。
In such a microscope system, an observer places the sample 36 on the stage 34 and then causes the computer 28 to scan a minute spot focused on the sample 36 in the XY directions. At the same time, the stage 34 is controlled to move in the Z direction to control the focus on the sample 36. At this time, the determination as to whether or not the sample 36 is in focus is made while looking at the image displayed on the monitor 46.

【0027】次に、観察者は、測定動作に関係する各パ
ラメータの設定を行う。即ち、図1(b)に示すよう
に、まず、コンピュータ28によって試料36全体の測
定範囲Lを設定した後(S1)、ステージ34の1回当
りの移動量Δを設定する(S2)。この移動量Δとは、
本実施例では、対物レンズ32の焦点位置に対して試料
36の位置を移動させた際の移動量である。なお、かか
る移動量Δの値が小さいほど試料36の表面形状に対応
した高分解能な試料測定を行うことが可能となる。
Next, the observer sets each parameter related to the measuring operation. That is, as shown in FIG. 1B, first, the computer 28 sets the measurement range L of the entire sample 36 (S1), and then sets the movement amount Δ of the stage 34 per movement (S2). This movement amount Δ is
In this embodiment, it is the movement amount when the position of the sample 36 is moved with respect to the focal position of the objective lens 32. It should be noted that the smaller the value of the movement amount Δ, the higher the resolution of the sample measurement that corresponds to the surface shape of the sample 36.

【0028】測定範囲Lと移動量Δとを設定した後、ス
テージ34の移動回数Nを決定することになるが、この
移動回数Nは、L/Δ≦Nという関係に従って決定され
る(S3)。例えば、L=20μm、Δ=0.1μmで
は、N=200となる。
After setting the measurement range L and the movement amount Δ, the number of movements N of the stage 34 is determined. The number of movements N is determined according to the relationship of L / Δ ≦ N (S3). . For example, when L = 20 μm and Δ = 0.1 μm, N = 200.

【0029】ところで、ステージ34の移動回数の値
は、上述したような画像メモリの階調分即ち256回ま
でしかカウントされない。しかしながら、上記の例で
は、移動回数Nは200となっており、256以下であ
るため、試料36に対する測定が開始されることになる
(S7)。
By the way, the value of the number of movements of the stage 34 is counted up to the gradation of the image memory as described above, that is, up to 256 times. However, in the above example, the number of movements N is 200, which is 256 or less, so that the measurement for the sample 36 is started (S7).

【0030】次に、例えば、L=40μm、Δ=0.1
μmでは、N=400となり、移動回数が画像メモリの
階調以上となるため高分解能な測定できない状態にあ
る。この場合、観察者は、全測定範囲Lを複数に分割し
て幾つかの測定範囲(分割測定範囲)L1 〜LM を設定
し(S4)、夫々の測定範囲L1 〜LM 毎に、ステージ
34の1回当りの移動量Δ1 〜ΔM を設定する(S
5)。例えば、下記の表1に示すように、
Next, for example, L = 40 μm and Δ = 0.1
In μm, N = 400, and the number of movements is equal to or higher than the gradation of the image memory, so high-resolution measurement cannot be performed. In this case, the observer divides the entire measurement range L into a plurality of pieces and sets several measurement ranges (divided measurement ranges) L1 to LM (S4), and the measurement range L1 to LM of the stage 34 is set for each measurement range. Set the amount of movement Δ1 to ΔM per movement (S
5). For example, as shown in Table 1 below,

【0031】[0031]

【表1】 [Table 1]

【0032】全測定範囲L=40μmをL1 =10mμ
m、L2 =20μm、L3 =10μmに分割し、夫々の
測定範囲(分割測定範囲)L1 ,L2 ,L3 毎のステー
ジ34の1回当りの移動量をΔ1 =0.5μm、Δ2 =
0.1μm、Δ3 =0.5μmとする。ここでは、特に
Δ2 の領域を細かく(高分解能に)測定すると共に、全
体を広範囲に測定する場合を想定している。この結果、
測定範囲L1 の移動回数は20、測定範囲L2 の移動回
数は200、測定範囲L3 の移動回数は20となるた
め、合計の移動回数Nは240となる(S6)。
L1 = 10 mμ over the entire measuring range L = 40 μm
m, L2 = 20 .mu.m, L3 = 10 .mu.m, and the amount of movement of the stage 34 for each measuring range (divided measuring range) L1, L2, L3 is .DELTA.1 = 0.5 .mu.m, .DELTA.2 =
0.1 μm and Δ3 = 0.5 μm. Here, it is assumed that the Δ2 region is measured in detail (with high resolution) and the entire region is measured in a wide range. As a result,
Since the number of movements in the measurement range L1 is 20, the number of movements in the measurement range L2 is 200, and the number of movements in the measurement range L3 is 20, the total number of movements N is 240 (S6).

【0033】従って、ステージ34の移動回数Nは、画
像メモリの階調分即ち256回以下となるため、試料測
定が行われる(S7)。即ち、上記各分割測定範囲L1
,L2 ,L3 毎に、ステージ34の移動量Δ1,Δ2 ,
Δ3 及び移動回数が設定され、この設定値に基づいて、
試料36に対する走査用レーザー光のZ方向走査を行い
ながら、試料36に対するXY走査が行われる。
Therefore, the number of movements N of the stage 34 is equal to or less than the gradation of the image memory, that is, 256 times or less, and the sample measurement is performed (S7). That is, each divided measurement range L1
, L2, L3, the movement amounts Δ1, Δ2,
Δ3 and the number of movements are set, and based on this set value,
While scanning the sample 36 with the scanning laser light in the Z direction, the XY scanning is performed on the sample 36.

【0034】このように本実施例によれば、測定範囲を
複数の分割し、各測定範囲毎にステージ34の移動量及
び移動回数を個別に設定することによって、顕微鏡シス
テムを変更することなく、種々の表面形状を有する試料
36を広範囲に亘って高分解能に測定することが可能と
なる。
As described above, according to this embodiment, the measurement range is divided into a plurality of parts, and the movement amount and the number of movements of the stage 34 are individually set for each measurement range, without changing the microscope system. It becomes possible to measure the sample 36 having various surface shapes over a wide range with high resolution.

【0035】次に、本発明の第2の実施例に係る共焦点
走査型光学顕微鏡による測定方法について、図2を参照
して説明する。なお、本実施例の説明に際し、第1の実
施例と同一の構成には同一符号を付して、その説明を省
略する。
Next, a measuring method by the confocal scanning optical microscope according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the description of this embodiment, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0036】図1(a),(b)に示すように、測定範
囲Lを設定する際(S1)、観察者は、コンピュータ2
8に接続されたモニタ46を介して、試料36の表面形
状の高低差うちで最も高い位置(最高位置)と最も低い
位置(最低位置)とを検出する必要がある。
As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), when setting the measurement range L (S1), the observer uses the computer 2
It is necessary to detect the highest position (highest position) and the lowest position (lowest position) of the height differences of the surface shape of the sample 36 via the monitor 46 connected to the No. 8 monitor.

【0037】なぜなら、共焦点走査型光学顕微鏡では、
試料36の合焦位置から外れると画像信号のレベルがゼ
ロになるため、その部分の測定不能になるからである。
そこで、図2に示すように、本実施例に適用された共焦
点走査型光学顕微鏡16には、画像処理ユニット42内
に、1画面を走査する際に光検出器40から出力される
電気信号のレベルがゼロであるか否かを判断するゼロレ
ベル検出回路42cが増設されている。
Because, in the confocal scanning optical microscope,
This is because when the sample 36 is out of the in-focus position, the level of the image signal becomes zero, which makes it impossible to measure that portion.
Therefore, as shown in FIG. 2, in the confocal scanning optical microscope 16 applied to the present embodiment, an electric signal output from the photodetector 40 when scanning one screen in the image processing unit 42. A zero level detection circuit 42c for determining whether or not the level is zero is added.

【0038】このゼロレベル検出回路42cは、光検出
器40から出力される電気信号に基づいて、試料36表
面の最高位置及び最低位置を自動的に検出し、その検出
データを第1の画像メモリ42aへ入力させる機能を有
している。
The zero level detection circuit 42c automatically detects the highest position and the lowest position on the surface of the sample 36 based on the electric signal output from the photodetector 40, and the detected data is stored in the first image memory. It has a function of inputting to 42a.

【0039】従って、試料36の全体の測定範囲Lを設
定する際に、同時に、試料36表面の最高位置及び最低
位置が自動的に保存されることになる。なお、本実施例
では、ステージ34をZ方向に移動させる代わりに、レ
ボルバ30をZ方向(即ち、上記走査用レーザー光の光
軸方向)に移動制御して走査用レーザー光をZ方向に走
査させるように、Z方向移動制御回路44がレボルバ3
0に接続されている。
Therefore, when setting the entire measuring range L of the sample 36, at the same time, the highest position and the lowest position of the surface of the sample 36 are automatically saved. In this embodiment, instead of moving the stage 34 in the Z direction, the revolver 30 is controlled to move in the Z direction (that is, the optical axis direction of the scanning laser light) to scan the scanning laser light in the Z direction. So that the Z-direction movement control circuit 44 causes the revolver 3 to move.
Connected to 0.

【0040】この場合、第2の画像メモリ42bには、
Z方向移動制御回路44から出力された信号に基づい
て、レボルバ30の移動回数をカウントして、そのカウ
ント値が保存される。また、レボルバ30は、コンピュ
ータ28の命令によってZ方向移動制御回路44から出
力されるZ制御信号P2 に基づいて、Z方向へ所定量だ
け移動制御される。このとき、レボルバ30の1回当り
の移動量は、コンピュータ28によって1回毎に決定さ
れる。なお、かかる移動量とは、本実施例では、試料3
6の位置に対して対物レンズ32の焦点位置を移動させ
た際の移動量である。
In this case, in the second image memory 42b,
The number of movements of the revolver 30 is counted based on the signal output from the Z-direction movement control circuit 44, and the count value is stored. Further, the revolver 30 is controlled to move in the Z direction by a predetermined amount based on the Z control signal P2 output from the Z direction movement control circuit 44 in accordance with a command from the computer 28. At this time, the amount of movement of the revolver 30 per movement is determined by the computer 28 for each movement. It should be noted that in the present embodiment, the movement amount refers to the sample 3
It is the movement amount when the focal position of the objective lens 32 is moved with respect to the position of 6.

【0041】このような構成によれば、本実施例の動作
の流れ及び効果は、ステージ34をレボルバ30に置き
換えるだけであって、図1(b)のフローチャートと同
一であるため、その説明は省略する。
With such a configuration, the flow and effect of the operation of the present embodiment is the same as that of the flowchart of FIG. 1B except that the stage 34 is replaced by the revolver 30, and therefore the description thereof will be made. Omit it.

【0042】なお、本発明は、上述した実施例の構成に
限定されることはない。例えば、図1に示すような顕微
鏡システムの画像処理ユニット42に、図2に示すよう
なゼロレベル検出回路42cを増設させることも好まし
い。
The present invention is not limited to the configuration of the above-mentioned embodiment. For example, it is also preferable to add a zero level detection circuit 42c as shown in FIG. 2 to the image processing unit 42 of the microscope system as shown in FIG.

【0043】[0043]

【発明の効果】本発明によれば、測定範囲を複数の分割
し、各測定範囲毎にステージの移動量及び移動回数を個
別に設定することによって、一般的な共焦点走査型光学
顕微鏡の構成を変更することなく、種々の表面形状を有
する試料を広範囲に亘って高分解能に測定することが可
能となる。
According to the present invention, a general confocal scanning optical microscope is constructed by dividing the measurement range into a plurality of parts and individually setting the amount of movement and the number of movements of the stage for each measurement range. It becomes possible to measure samples having various surface shapes with high resolution over a wide range without changing the value.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】(a)は、本発明の第1の実施例に適用された
共焦点走査型光学顕微鏡の顕微鏡システムの構成を概略
的に示すブロック図、(b)は、共焦点走査型光学顕微
鏡による測定動作のフローチャート。
FIG. 1A is a block diagram schematically showing a configuration of a microscope system of a confocal scanning optical microscope applied to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a confocal scanning optical system. The flowchart of measurement operation by a microscope.

【図2】本発明の第2の実施例に適用された共焦点走査
型光学顕微鏡の顕微鏡システムの構成を概略的に示すブ
ロック図。
FIG. 2 is a block diagram schematically showing a configuration of a microscope system of a confocal scanning optical microscope applied to a second embodiment of the present invention.

【図3】(a)は、一般的な共焦点走査型光学顕微鏡の
構成を概略的に示す図、(b)は、高さの異なる3つの
試料面A,B,Cを有する試料の斜視図。
3A is a diagram schematically showing a configuration of a general confocal scanning optical microscope, and FIG. 3B is a perspective view of a sample having three sample surfaces A, B, and C having different heights. Fig.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

16…共焦点走査型光学顕微鏡、24…2次元走査機
構、32…対物レンズ、36…試料、44…Z方向移動
制御回路、L…測定範囲、Δ…移動量、N…移動回数。
16 ... Confocal scanning optical microscope, 24 ... Two-dimensional scanning mechanism, 32 ... Objective lens, 36 ... Sample, 44 ... Z direction movement control circuit, L ... Measuring range, Δ ... Movement amount, N ... Movement frequency.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 試料に対して集束光を照射させる対物レ
ンズと、前記集束光を前記試料表面に沿って相対的に走
査させる走査機構と、前記集束光の光軸方向に沿って前
記対物レンズの焦点位置と前記試料の位置とを相対的に
移動させる制御手段とを備えた共焦点走査型光学顕微鏡
に適用されており、 前記試料に対する測定範囲を設定する工程と、 前記対物レンズの焦点位置と前記試料の位置とを相対的
に移動させる際の移動量を設定する工程と、 前記測定範囲と前記移動量とに基づいて、前記対物レン
ズの焦点位置と前記試料の位置とを相対的に移動させる
際の移動回数を決定する工程と、 前記移動回数が許容範囲内である場合に、試料の表面情
報を測定する工程とを有する共焦点走査型光学顕微鏡に
よる測定方法において、 前記移動回数が許容範囲を越えている場合に、前記測定
範囲を分割して複数の分割測定範囲を設定する第1の工
程と、 前記分割測定範囲毎に前記移動量及び前記移動回数を設
定する第2の工程と、 この第2の工程によって設定された前記移動量及び移動
回数に基づいて、前記試料の表面情報を測定する工程と
を有することを特徴とする共焦点走査型光学顕微鏡によ
る測定方法。
1. An objective lens for irradiating a sample with focused light, a scanning mechanism for relatively scanning the focused light along the surface of the sample, and the objective lens along the optical axis direction of the focused light. Is applied to a confocal scanning optical microscope having a control means for relatively moving the focal position of the sample and the position of the sample, the step of setting a measurement range for the sample, and the focal position of the objective lens. And a step of setting a movement amount when the position of the sample is relatively moved, based on the measurement range and the movement amount, the focus position of the objective lens and the position of the sample are relatively In the measuring method by a confocal scanning optical microscope, which comprises a step of determining the number of movements when moving, and a step of measuring the surface information of the sample when the number of movements is within an allowable range, A first step of dividing the measurement range to set a plurality of divided measurement ranges when the allowable range is exceeded, and a second step of setting the movement amount and the number of movements for each of the divided measurement ranges. And a step of measuring the surface information of the sample based on the movement amount and the number of movements set in the second step, the measuring method using a confocal scanning optical microscope.
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