JP2003315006A - シヤリングヘテロダイン干渉計 - Google Patents
シヤリングヘテロダイン干渉計Info
- Publication number
- JP2003315006A JP2003315006A JP2002153137A JP2002153137A JP2003315006A JP 2003315006 A JP2003315006 A JP 2003315006A JP 2002153137 A JP2002153137 A JP 2002153137A JP 2002153137 A JP2002153137 A JP 2002153137A JP 2003315006 A JP2003315006 A JP 2003315006A
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- orthogonal
- optical
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 クロストークが存在しなくかつ光の損失の小
さいナノメータからサブナノメータの感度で表面の凹凸
を測定する装置を提供する。 【構成】 直交２周波レーザ光を光音響子の次数の差異
を用いて２つの光路に分割し、各々の光路の光の進行方
向をロシヨンプリズムで分岐し４つの光束を得ると共に
各々の光路の２つの光束が一致するよう合波して３つの
光束をつくり、該３つの光束を用いて３点を用いるシヤ
リングヘテロダイン干渉計を構成する。
さいナノメータからサブナノメータの感度で表面の凹凸
を測定する装置を提供する。 【構成】 直交２周波レーザ光を光音響子の次数の差異
を用いて２つの光路に分割し、各々の光路の光の進行方
向をロシヨンプリズムで分岐し４つの光束を得ると共に
各々の光路の２つの光束が一致するよう合波して３つの
光束をつくり、該３つの光束を用いて３点を用いるシヤ
リングヘテロダイン干渉計を構成する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は真の平面からずれ即
ち平面度をナノメータからサブナノメータの感度で測定
する装置の提供に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】ヘテロダイン干渉計で基準面を用いるこ
となく（真の基準平面は存在しない）平面度を測定する
方法として直線状の走引を行なう偏光変位素子を用いる
ものや円弧状の走引のための偏光分岐素子を用いる３点
シヤリングヘテロダイン干渉計が開発されていた。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】偏光分岐素子を用いた
３点シヤリングヘテロダイン干渉計は２つの光路、光路
Ａと光路Ｂの光を合波する必要があるが、光路Ａの光と
光路Ｂの光を完全に分離することは困難で両光の混合に
よるクロストークを除くためピンホールを用いる等の工
夫が必要でそのため多大の光量の損失を招いていた。 【０００４】本発明は光量の損失の小さい偏光分岐素子
を用いた３点シヤリングヘテロダイン干渉計を提供しよ
うとするものである。 【０００５】 【課題を解決するための手段】偏光方位が直交しかつ周
波数の異なる直交２周波レーザ光を２つの光路、光路Ａ
と光路Ｂに分割する際直交２周波レーザの周波数差ｆと
異なる周波数の差Ｈを光路Ａの光と光路Ｂの光に与える
ことにより周波数差Ｈにより光路Ａの光と光路Ｂの光の
分離を行なうものである。この操作は周波数Ｈで駆動さ
れた光音響子の例えば、零次光を光路Ａ、１次光を光路
Ｂに導くことによって光路Ａと光路Ｂの周波数の差をＨ
とすることができる。ヘテロダイン信号の周波数は２周
波レーザ周波数差ｆと、光路による周波数差Ｈの分離は
光ビート検出信号を電気的にフイルタリングすることに
より行なうことができる。 【０００６】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図１を
用いて説明する。本実施の形態においては直交する偏光
を偏光方位により２つの進行方向に分岐する機能を有す
る素子としてはロシヨンプリズムを用いている。直交２
周波レーザ光源１６の光は光音響子３の回折の次数によ
って分割される。例えば零次回折光は入射光と同じ周波
数で同じ方向に進むが１次回折光は光音響子の駆動周波
数Ｈ［Ｈｚ］だけ入射光と異なる周波数となり入射光と
は異なる方向に進む。零次回折光はビーム分割器６で反
射し光路Ａの光となり、１次回折光は反射鏡４およびビ
ーム分割器７で反射して光路Ｂの光となる。従って光路
Ａの光と光路Ｂの光の周波数はＨだけ異なっている。周
波数Ｈは一般に４０ＭＨｚから８０ＭＨｚ程度の値であ
る。次に光路Ａの直交２周波光はロシヨンプリズム１に
よって偏光方向による光の分岐が行なわれ２つの進行方
向に分岐される。直交２周波光源１６が横ゼーマンレー
ザであるとすると直交２周波レーザ光の周波数差ｆは１
ＭＨｚ以下である。光路Ｂの光についてもロシヨンプリ
ズム２で、偏光方位による光の分岐が行なわれる。分岐
された光路Ａと光路Ｂの一方の偏光の光束の進行方向が
合致するように２つの光路の光束をビーム分割器５で合
波すると、合致した光束は像点ｂに向かい他の光束はそ
れぞれ像点ａおよび像点ｃに向かう。 【０００７】今、集光レンズ２０の焦点距離をＦとして
２つのロシヨンプリズムの分岐点および試料の反射面２
１を集光レンズの前後の焦点におくと、２つのロシヨン
プリズムで分岐した３つの方向に進む平行光束は集光レ
ンズ２０により中心軸が平行でかつ試料の反射面２０で
収束して収束像点をつくる。試料の反射面で反射した光
は入射光の光路を逆行し、ビーム分割器６およびビーム
分割器７を透過した後、方位が４５°の偏光子８および
９で偏光の電界の重ね合わせが行なわれた後、検出器１
０、１１でヘテロダイン光ビート電気信号として検出さ
れる。この場合光路Ａ側の光には光路Ｂ側の光が重ねら
れており、この重なりは分離されなければならない。こ
の分離は光路Ａの光の周波数と光路Ｂの光の周波数が
Ｈ、即ち数１０ＭＨｚの周波数差を持つのに対し光ヘテ
ロダインビート周波数ｆは１ＭＨｚ以下であるからビー
ト電気信号をローパスフイルター２２、２３を通すこと
によって行なわれる。即ち光路Ａ側のローパスフイルタ
ー２２の出力は光路Ｂ側の光の影響を受けない光ヘテロ
ダインビート電気信号であり、光路Ｂ側のローパスフイ
ルター２３の出力は光路Ａ側の光の影響を受けない信号
となる。つまり、クロストークが全く存在しない２つの
光ビート信号が得られることになる。 【０００８】上記光路Ａおよび光路Ｂのヘテロダイン信
号は、ガラス板１２、偏光子１３、検知器１４によって
得られる参照光ビートと比較され位相の差が光路Ａ側は
第１の位相差計１７、光路Ｂ側では第２の位相差計１８
によって求められる。第１の位相差計の出力は試料の反
対面の像点ａで反対した光と像点ｂで反対した光の光路
差、第２の位相差計の出力は像点ｂで反射した光と像点
ｃで反射した光の光路差を表わしており、試料２１を走
引することによりシヤリング干渉計および３点を用いる
シヤリング干渉計の原理から面の凹凸を知ることができ
る。無偏光型光アイソレータ１５は試料の反射光が直交
２周波レーザ光源に戻らないようもうけている。 【０００９】 【発明の効果】３点シヤリングヘテロダイン干渉計にお
いて光量の損失が小さくかつクロストークが全く存在し
ない条件の元に測定が行なわれることにより、平面度の
計測を高い効率で行なうことができる。
ち平面度をナノメータからサブナノメータの感度で測定
する装置の提供に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】ヘテロダイン干渉計で基準面を用いるこ
となく（真の基準平面は存在しない）平面度を測定する
方法として直線状の走引を行なう偏光変位素子を用いる
ものや円弧状の走引のための偏光分岐素子を用いる３点
シヤリングヘテロダイン干渉計が開発されていた。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】偏光分岐素子を用いた
３点シヤリングヘテロダイン干渉計は２つの光路、光路
Ａと光路Ｂの光を合波する必要があるが、光路Ａの光と
光路Ｂの光を完全に分離することは困難で両光の混合に
よるクロストークを除くためピンホールを用いる等の工
夫が必要でそのため多大の光量の損失を招いていた。 【０００４】本発明は光量の損失の小さい偏光分岐素子
を用いた３点シヤリングヘテロダイン干渉計を提供しよ
うとするものである。 【０００５】 【課題を解決するための手段】偏光方位が直交しかつ周
波数の異なる直交２周波レーザ光を２つの光路、光路Ａ
と光路Ｂに分割する際直交２周波レーザの周波数差ｆと
異なる周波数の差Ｈを光路Ａの光と光路Ｂの光に与える
ことにより周波数差Ｈにより光路Ａの光と光路Ｂの光の
分離を行なうものである。この操作は周波数Ｈで駆動さ
れた光音響子の例えば、零次光を光路Ａ、１次光を光路
Ｂに導くことによって光路Ａと光路Ｂの周波数の差をＨ
とすることができる。ヘテロダイン信号の周波数は２周
波レーザ周波数差ｆと、光路による周波数差Ｈの分離は
光ビート検出信号を電気的にフイルタリングすることに
より行なうことができる。 【０００６】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図１を
用いて説明する。本実施の形態においては直交する偏光
を偏光方位により２つの進行方向に分岐する機能を有す
る素子としてはロシヨンプリズムを用いている。直交２
周波レーザ光源１６の光は光音響子３の回折の次数によ
って分割される。例えば零次回折光は入射光と同じ周波
数で同じ方向に進むが１次回折光は光音響子の駆動周波
数Ｈ［Ｈｚ］だけ入射光と異なる周波数となり入射光と
は異なる方向に進む。零次回折光はビーム分割器６で反
射し光路Ａの光となり、１次回折光は反射鏡４およびビ
ーム分割器７で反射して光路Ｂの光となる。従って光路
Ａの光と光路Ｂの光の周波数はＨだけ異なっている。周
波数Ｈは一般に４０ＭＨｚから８０ＭＨｚ程度の値であ
る。次に光路Ａの直交２周波光はロシヨンプリズム１に
よって偏光方向による光の分岐が行なわれ２つの進行方
向に分岐される。直交２周波光源１６が横ゼーマンレー
ザであるとすると直交２周波レーザ光の周波数差ｆは１
ＭＨｚ以下である。光路Ｂの光についてもロシヨンプリ
ズム２で、偏光方位による光の分岐が行なわれる。分岐
された光路Ａと光路Ｂの一方の偏光の光束の進行方向が
合致するように２つの光路の光束をビーム分割器５で合
波すると、合致した光束は像点ｂに向かい他の光束はそ
れぞれ像点ａおよび像点ｃに向かう。 【０００７】今、集光レンズ２０の焦点距離をＦとして
２つのロシヨンプリズムの分岐点および試料の反射面２
１を集光レンズの前後の焦点におくと、２つのロシヨン
プリズムで分岐した３つの方向に進む平行光束は集光レ
ンズ２０により中心軸が平行でかつ試料の反射面２０で
収束して収束像点をつくる。試料の反射面で反射した光
は入射光の光路を逆行し、ビーム分割器６およびビーム
分割器７を透過した後、方位が４５°の偏光子８および
９で偏光の電界の重ね合わせが行なわれた後、検出器１
０、１１でヘテロダイン光ビート電気信号として検出さ
れる。この場合光路Ａ側の光には光路Ｂ側の光が重ねら
れており、この重なりは分離されなければならない。こ
の分離は光路Ａの光の周波数と光路Ｂの光の周波数が
Ｈ、即ち数１０ＭＨｚの周波数差を持つのに対し光ヘテ
ロダインビート周波数ｆは１ＭＨｚ以下であるからビー
ト電気信号をローパスフイルター２２、２３を通すこと
によって行なわれる。即ち光路Ａ側のローパスフイルタ
ー２２の出力は光路Ｂ側の光の影響を受けない光ヘテロ
ダインビート電気信号であり、光路Ｂ側のローパスフイ
ルター２３の出力は光路Ａ側の光の影響を受けない信号
となる。つまり、クロストークが全く存在しない２つの
光ビート信号が得られることになる。 【０００８】上記光路Ａおよび光路Ｂのヘテロダイン信
号は、ガラス板１２、偏光子１３、検知器１４によって
得られる参照光ビートと比較され位相の差が光路Ａ側は
第１の位相差計１７、光路Ｂ側では第２の位相差計１８
によって求められる。第１の位相差計の出力は試料の反
対面の像点ａで反対した光と像点ｂで反対した光の光路
差、第２の位相差計の出力は像点ｂで反射した光と像点
ｃで反射した光の光路差を表わしており、試料２１を走
引することによりシヤリング干渉計および３点を用いる
シヤリング干渉計の原理から面の凹凸を知ることができ
る。無偏光型光アイソレータ１５は試料の反射光が直交
２周波レーザ光源に戻らないようもうけている。 【０００９】 【発明の効果】３点シヤリングヘテロダイン干渉計にお
いて光量の損失が小さくかつクロストークが全く存在し
ない条件の元に測定が行なわれることにより、平面度の
計測を高い効率で行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
１、２、 ロシヨンプリズム
３、 光音響子
４、 反射鏡
５、６、７、 ビーム分割器
８、９、１３、 偏光子
１０、１１、１４、 検知器
１２、 ガラス板
１５、 無偏光型光アイソレータ
１６、 直交２周波レーザ光源
１７、１８ 位相差計
２０、 集光レンズ
２１、 試料の反射面
ａ、ｂ、ｃ、 像点
Ｆ、 焦点距離
Ｈ、 光音響子の周波数
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 直交２周波レーザ光を光音響子の回折次数の違いを用い
て２つの光路、すなわち光路Ａと光路Ｂに分割し、それ
ぞれの光路の光を直交する偏光に対し、偏光方位により
２つの進行方回に分岐する機能を有する素子を通過せし
めたのち光路Ａの光の直交する偏光のうち１つの偏光と
光路Ｂの直交する偏光のうち１つの偏光の光束の進行方
向が合致する如く合波して得られる３つの進行方向の異
なる平行光束を作る手段と、該３つの平行光束を、中心
軸が平行である如き、３つの収束する光束に変換する手
段と該光束の収束点（焦点）に試料平面をおき光路Ａお
よび光路Ｂを逆行する試料平面の反射光の偏光の電界を
重ね合わせて２組の光ビートをつくり該２組の光ビート
と光源の光の光ビートとの位相差を求める手段を有する
ことを特徴とする平行度測定用シヤリングヘテロダイン
干渉計
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002153137A JP2003315006A (ja) | 2002-04-18 | 2002-04-18 | シヤリングヘテロダイン干渉計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002153137A JP2003315006A (ja) | 2002-04-18 | 2002-04-18 | シヤリングヘテロダイン干渉計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003315006A true JP2003315006A (ja) | 2003-11-06 |
Family
ID=29545436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002153137A Pending JP2003315006A (ja) | 2002-04-18 | 2002-04-18 | シヤリングヘテロダイン干渉計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003315006A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101235274B1 (ko) | 2011-08-23 | 2013-02-21 | 서강대학교산학협력단 | 장시간 안정도를 갖는 헤테로다인 간섭계 및 이를 이용한 유체 채널 리드아웃 센서 |
| US11454497B2 (en) * | 2020-03-06 | 2022-09-27 | Samsung Display Co., Ltd. | Method of measuring a flatness of an object and apparatus for performing the same |
-
2002
- 2002-04-18 JP JP2002153137A patent/JP2003315006A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101235274B1 (ko) | 2011-08-23 | 2013-02-21 | 서강대학교산학협력단 | 장시간 안정도를 갖는 헤테로다인 간섭계 및 이를 이용한 유체 채널 리드아웃 센서 |
| US11454497B2 (en) * | 2020-03-06 | 2022-09-27 | Samsung Display Co., Ltd. | Method of measuring a flatness of an object and apparatus for performing the same |
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