JP2009300236A - Displacement detecting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、対物レンズの焦点位置に被測定面があるかどうかを光学的非点収差法を用いて検出し、対物レンズの焦点位置が被測定面となるように対物レンズを変位させたときの対物レンズの変位量から、被測定面を測定できるようにした変位検出装置に関する。詳しくは、光源と対物レンズの間に分光素子を配置することで、被測定面の面精度を正確に測定できるようにしたものである。 The present invention detects whether or not the measurement target surface is at the focal position of the objective lens by using the optical astigmatism method, and when the objective lens is displaced so that the focal position of the objective lens becomes the measurement target surface The present invention relates to a displacement detection apparatus that can measure a surface to be measured from the amount of displacement of the objective lens. Specifically, by disposing a spectroscopic element between the light source and the objective lens, the surface accuracy of the surface to be measured can be accurately measured.
従来から、被測定面の変位や形状を測定する装置として変位検出装置が広く利用されている。変位検出装置では、光源から出射した光を対物レンズで被測定面に集光し、被測定面で反射した反射光を非点光学素子で集光して受光素子に入射させて、非点収差法によりフォーカスエラー信号を生成する非接触センサを備える。そして、非接触センサで生成したフォーカスエラー信号を用いてサーボをかけて、対物レンズの焦点位置が被測定面となるように対物レンズを変位させ、対物レンズに連結部材を介して一体的に取り付けられたリニアスケールの目盛を読み取ることで、被測定面の変位を検出する。 Conventionally, displacement detectors have been widely used as devices for measuring the displacement and shape of a surface to be measured. In the displacement detector, the light emitted from the light source is condensed on the surface to be measured by the objective lens, the reflected light reflected by the surface to be measured is condensed by the astigmatic optical element and incident on the light receiving element, and astigmatism A non-contact sensor that generates a focus error signal by a method. Then, servo is applied using the focus error signal generated by the non-contact sensor, the objective lens is displaced so that the focal position of the objective lens becomes the surface to be measured, and the objective lens is integrally attached to the objective lens via the connecting member. The displacement of the surface to be measured is detected by reading the scale of the linear scale.
しかし、上述した変位検出装置ではフォーカスエラー信号自体のリニアリティが悪いため、高い検出精度が得られないという問題があった。そこで、非接触センサのフォーカスエラー信号に対応する校正された出力信号を校正テーブルから出力するようにした変位検出装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この変位検出装置においては、変位検出の高精度化を図るために、対物レンズの開口数(NA:Numerical Aperture)を大きくして被測定面に集光させる光ビーム径を小さくしている。被測定面に結像される光のビーム径を例えば2μm程度とすることで、リニアスケールの検出精度は、数nm〜100数nm程度となる。 However, the above-described displacement detection device has a problem in that high linearity of the focus error signal itself is poor and thus high detection accuracy cannot be obtained. Thus, a displacement detection device has been proposed in which a calibrated output signal corresponding to a focus error signal of a non-contact sensor is output from a calibration table (see, for example, Patent Document 1). In this displacement detection apparatus, in order to increase the accuracy of displacement detection, the numerical aperture (NA: Numerical Aperture) of the objective lens is increased to reduce the diameter of the light beam focused on the surface to be measured. By setting the beam diameter of light imaged on the surface to be measured to about 2 μm, for example, the detection accuracy of the linear scale is about several nm to several hundred nm.
しかし、上述した特許文献1に開示される変位検出装置では、被測定面に結像される光のビーム径を小さくして高分解能化が図られることで、被測定面に結像される光が被測定面の面粗度によって散乱してしまい、測定誤差を生じるという問題がある。また、被測定面の表面に付着した微細なゴミ等を検出する場合があり、本来求められる被測定面の変位や形状等の変位情報が正確に得られないという問題がある。
However, in the displacement detection device disclosed in
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、被測定面の面粗度の影響による測定誤差を緩和させ、測定目的に適した精度で被測定面の変位を検出することが可能な変位検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve such problems, and can reduce measurement errors due to the influence of surface roughness of a surface to be measured, and detect displacement of the surface to be measured with accuracy suitable for the measurement purpose. An object of the present invention is to provide a displacement detection device capable of performing the above.
上述した課題を解決するため、本発明は、光源から出射された光を対物レンズで集光して被測定面に照射する照射光学系、及び照射光学系で被測定面に結像され、被測定面で反射した光を集光して受光素子に入射させる受光光学系を有し、受光素子に入射した光の像の変化で、被測定面の変位情報を検出する非接触センサと、非接触センサにより検出された被測定面の変位情報に基づいて対物レンズを変位させ、対物レンズの焦点位置と被測定面を合わせる制御部と、非接触センサの対物レンズに連結部材を介して取り付けられたリニアスケールを有し、被測定面の変位情報に基づいて制御部により対物レンズを変位させたときのリニアスケールの変位量を測定する変位量測定部とを備え、非接触センサは、光源と対物レンズとの間に、被測定面に照射される光を分光する分光素子が配置された変位検出装置である。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention condenses light emitted from a light source by an objective lens and irradiates the surface to be measured, and forms an image on the surface to be measured by the irradiation optical system. A non-contact sensor that has a light receiving optical system that collects light reflected from the measurement surface and enters the light receiving device, and detects displacement information of the surface to be measured by a change in the image of the light incident on the light receiving device; A control unit that displaces the objective lens based on the displacement information of the measurement surface detected by the contact sensor and aligns the focal position of the objective lens with the measurement surface, and is attached to the objective lens of the non-contact sensor via a connecting member. A linear scale, and a displacement amount measuring unit that measures the amount of displacement of the linear scale when the objective lens is displaced by the control unit based on the displacement information of the surface to be measured. Measured between the objective lens Spectroscopic element that splits light irradiated to the surface a displacement detecting device is disposed.
本発明の変位検出装置では、非接触センサで光源から出射された光が、照射光学系の分光素子で分光され、分光された光が対物レンズで集光されて、被測定面の所望の範囲、例えば複数点に結像される。被測定面の複数点に結像された光は、被測定面で反射され、受光光学系で集光されて受光素子に入射される。 In the displacement detection device of the present invention, the light emitted from the light source by the non-contact sensor is dispersed by the spectral element of the irradiation optical system, and the dispersed light is condensed by the objective lens to obtain a desired range of the surface to be measured. For example, images are formed at a plurality of points. The light imaged at a plurality of points on the surface to be measured is reflected by the surface to be measured, collected by the light receiving optical system, and incident on the light receiving element.
非接触センサでは、受光素子に入射される光の像が、被測定面の対物レンズとの距離に応じて変化し、受光素子に入射される光の像に応じて、被測定面の変位情報が検出される。 In the non-contact sensor, the light image incident on the light receiving element changes according to the distance of the surface to be measured from the objective lens, and the displacement information on the surface to be measured depends on the light image incident on the light receiving element. Is detected.
非接触センサでは、被測定面の複数点に結像された光の反射光が受光素子に入射されることで、被測定面の平均化された変位情報が得られる。そして、変位検出装置では、非接触センサで検出された被測定面の平均化された変位情報に応じて、対物レンズの焦点位置が被測定面となるように、対物レンズを変位させたときのリニアスケールの変位量を測定することで、被測定面の形状等が検出される。 In the non-contact sensor, reflected light of the light imaged at a plurality of points on the surface to be measured is incident on the light receiving element, whereby averaged displacement information of the surface to be measured is obtained. Then, in the displacement detection device, when the objective lens is displaced so that the focal position of the objective lens becomes the measurement target surface according to the averaged displacement information of the measurement target surface detected by the non-contact sensor. By measuring the amount of displacement of the linear scale, the shape of the surface to be measured is detected.
本発明の変位検出装置によれば、被測定面の所望の範囲に光を結像させることで、受光素子に入射される光の像は、被測定面で光が照射される範囲における変位を平均化した形状となる。これにより、非接触センサで被測定面の平均化された変位情報を検出することができるので、測定目的に応じた最適な検出精度により被測定面の変位を検出することができる。 According to the displacement detection device of the present invention, the image of the light incident on the light receiving element is displaced in the range where the light is irradiated on the surface to be measured by forming light in a desired range on the surface to be measured. It becomes an averaged shape. Thereby, since the displacement information averaged on the surface to be measured can be detected by the non-contact sensor, the displacement of the surface to be measured can be detected with the optimum detection accuracy according to the measurement purpose.
以下、図面を参照して本発明の変位検出装置の実施の形態について説明する。
<第1の実施の形態の変位検出装置の構成及び動作例>
図1は、本発明の第1の実施の形態の変位検出装置の一例を示すブロック図である。図1に示すように、変位検出装置10Aは、非接触センサ100Aと、制御部200と、サーボ制御部210と、アクチュエータ300と、変位量測定部400と、信号処理部404と、表示部140とを備える。なお、図1では、非接触センサ100A、アクチュエータ300及び変位量測定部400の構成を便宜上簡略化して図示している。
Hereinafter, embodiments of a displacement detection device of the present invention will be described with reference to the drawings.
<Configuration and Operation Example of Displacement Detection Device of First Embodiment>
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a displacement detection apparatus according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the displacement detection apparatus 10A includes a non-contact sensor 100A, a
図2は、第1の実施の形態の非接触センサの構成の一例を示す斜視図である。図2に示すように、非接触センサ100Aは、光源102と、コリメートレンズ104と、回折格子130Aと、偏光ビームスプリッタ108と、λ/4板110と、ミラー112と、第1の対物レンズ114と、第2の対物レンズ116と、非点生成レンズ118と、受光素子120とを有する。
FIG. 2 is a perspective view illustrating an example of the configuration of the non-contact sensor according to the first embodiment. As shown in FIG. 2, the non-contact sensor 100A includes a light source 102, a
非接触センサ100Aは、コリメートレンズ104と、回折格子130Aと、偏光ビームスプリッタ108と、λ/4板110と、ミラー112と、第1の対物レンズ114によって、照射光学系103aが構成される。また、非接触センサ100Aは、第1の対物レンズ114と、ミラー112と、λ/4板110と、偏光ビームスプリッタ108と、第2の対物レンズ116と、非点生成レンズ118によって、受光光学系103bが構成される。
In the non-contact sensor 100A, the
光源102は、例えば半導体レーザダイオードやスーパールミネッセンスダイオード、発光ダイオード等から構成される。光源102は、レーザ光等の光をコリメートレンズ104に向けて出射する。コリメートレンズ104は、光源102から出射された光を平行光に変換する。平行光に変換された光は回折格子130Aに入射される。
The light source 102 includes, for example, a semiconductor laser diode, a super luminescence diode, a light emitting diode, or the like. The light source 102 emits light such as laser light toward the
回折格子130Aは分光素子の一例で、光源102と第1の対物レンズ114の間に配置される。回折格子130Aは、本例では透過型の回折格子が用いられ、コリメートレンズ104で平行光に変換された光が透過することで、0次及び±m次(m=整数)の回折光が得られる。ここで、回折格子130Aは、透過型でシート状の回折格子を第1の対物レンズ114に貼り付けても良いし、反射型の回折格子をミラー112に配置しても良い。
The diffraction grating 130A is an example of a spectroscopic element and is disposed between the light source 102 and the first objective lens 114. In this example, a transmissive diffraction grating is used as the diffraction grating 130A, and the light converted into parallel light by the collimating
偏光ビームスプリッタ108は、回折格子130Aで回折された回折光である照射光Laを透過させてλ/4板110に入射させる。λ/4板110は、入射された直線偏光である照射光Laを、例えば右回りに回転する円(楕円)偏光に変換する。λ/4板110を通過した照射光Laは、ミラー112によって測定対象物の被測定面TGに向けて反射され、第1の対物レンズ114に入射される。
The
第1の対物レンズ114は、所定の開口数を有するレンズ等からなる光学素子であり、第1の対物レンズ114の焦点位置を被測定面TGに合わせられるように、被測定面TGに対して接近及び離間する方向に移動可能に構成される。第1の対物レンズ114に入射された照射光Laは被測定面TGに集光される。回折格子130Aで得られた0次及び±m次の回折光である照射光Laは、第1の対物レンズ114で集光されることで、被測定面TGの複数点に結像される。 The first objective lens 114 is an optical element composed of a lens having a predetermined numerical aperture, and the first objective lens 114 is placed on the surface to be measured TG so that the focal position of the first objective lens 114 can be adjusted to the surface to be measured TG. It is configured to be movable in the approaching and separating directions. The irradiation light La incident on the first objective lens 114 is condensed on the measurement surface TG. Irradiation light La, which is 0th-order and ± mth-order diffracted light obtained by the diffraction grating 130A, is focused by the first objective lens 114, thereby forming images at a plurality of points on the measurement surface TG.
図3は、回折格子を有した照射光学系による照射パターンの一例を示す図である。回折格子130Aで得られた0次及び±m次の回折光である照射光Laを、第1の対物レンズ114によって被測定面TGに集光することにより、被測定面TGには、例えば十字状に光のビームスポットBが形成される。 FIG. 3 is a diagram showing an example of an irradiation pattern by an irradiation optical system having a diffraction grating. The irradiation light La, which is the 0th-order and ± mth-order diffracted light obtained by the diffraction grating 130A, is condensed on the surface to be measured TG by the first objective lens 114. Thus, a light beam spot B is formed.
第1の対物レンズ114の焦点位置が被測定面TGに合わせられることで、回折格子130Aで得られた0次及び±m次の回折光である照射光Laのそれぞれは被測定面TGに結像され、回折格子130Aのパターン等に応じて、被測定面TGにおける例えば数mmの範囲内に、所望のパターンで光が結像される。 By adjusting the focal position of the first objective lens 114 to the surface to be measured TG, each of the irradiation light La, which is the 0th order and ± mth order diffracted light obtained by the diffraction grating 130A, is coupled to the surface to be measured TG. In accordance with the pattern of the diffraction grating 130A and the like, light is imaged in a desired pattern within a range of, for example, several mm on the measurement surface TG.
被測定面TGに集光された照射光Laは、被測定面TGで反射される。被測定面TGで反射された反射光Lrは、第1の対物レンズ114を通過して平行光に変換され、ミラー112で反射されてλ/4板110に入射される。
The irradiation light La collected on the measurement surface TG is reflected by the measurement surface TG. The reflected light Lr reflected by the measurement surface TG passes through the first objective lens 114, is converted into parallel light, is reflected by the
λ/4板110は、入射された例えば右回りの円(楕円)偏光である反射光を更に右回りに回転させて、照射光Laに対して直線偏光方向が90度回転した直線偏光に変換する。λ/4板110を通過した反射光Lrは、偏光ビームスプリッタ108に再び入射される。
The λ / 4
偏光ビームスプリッタ108は、入射された反射光Lrが照射光Laに対して直線偏光方向が90度回転しているため、反射光Lrを第2の対物レンズ116方向に反射させる。偏光ビームスプリッタ108で反射された反射光Lrは第2の対物レンズ116に入射される。
The
第2の対物レンズ116は、所定の開口数を有するレンズ等からなる光学素子であり、入射された反射光を所定のビーム径で非点生成レンズ118に集光させる。非点生成レンズ118は、円柱を軸方向に2つに割った形状をなし、曲率がある断面では光を集光させ、平面の断面内では光をそのまま透過させる。非点生成レンズ118に入射された反射光Lrは受光素子120に集光される。
The second
受光素子120は、非点生成レンズ118により集光された反射光Lrに基づいてフォーカスエラー信号(変位情報)SFEを生成してサーボ制御部210に供給する。受光素子120は、4分割ダイオードにより構成されている。
The
図4(A)〜(C)は、4分割ダイオードに集光される反射光Lrの像を示す図である。非接触センサ100Aでは、図3に示すように被測定面TGの複数点に結像された光の反射光が、受光素子120を構成する4分割ダイオードに入射されることで、受光素子120に入射される光の像は、被測定面TGで光が照射される範囲における変位を平均化した形状となる。
4A to 4C are diagrams illustrating images of the reflected light Lr collected on the four-divided diodes. In the non-contact sensor 100A, as shown in FIG. 3, the reflected light of the light imaged at a plurality of points on the measurement surface TG is incident on the four-divided diodes constituting the
被測定面TGが第1の対物レンズ114の焦点位置f1(図1参照)にあるときには、図4(A)に示すように、集光された光が円形の光スポットLRになる。また、第1の対物レンズ114が被測定面TGに対して焦点位置f1より遠ざかると、図4(B)に示すように、横に広がった楕円形の光スポットLRXになり、焦点位置f1より近づくと図4(C)に示すように、縦に広がった楕円形の光スポットLRYになる。 When in the focal position of the measurement surface TG is the first objective lens 114 f1 (see FIG. 1), as shown in FIG. 4 (A), the condensed light becomes circular light spot L R. Further, when the first objective lens 114 is moved away from the focus position f1 with respect to the measurement surface TG, as shown in FIG. 4B, an elliptical light spot L RX spreading laterally is formed, and the focus position f1. When approaching further, as shown in FIG. 4C, an elliptical light spot LRY spreads vertically.
ここで、分割された各フォトダイオードから出力される出力信号をA,B,C,Dとすると、焦点位置f1からのずれを表すフォーカスエラー信号SFEは、以下の式(1)で与えられる。
SFE=(A+C)−(B+D)・・・(1)
Here, if the output signals output from each of the divided photodiodes are A, B, C, and D, a focus error signal S FE representing a deviation from the focal position f1 is given by the following equation (1). .
S FE = (A + C)-(B + D) (1)
図5は、フォーカスエラー信号の特性を示す図である。式(1)で与えられるフォーカスエラー信号SFEは図5のグラフに示すような特性を有する。図5の特性において、原点Oを合焦位置とし、第1の対物レンズ114と被測定面TGとの間の距離をdとするとき、原点Oにおいて、焦点距離と距離dとが等しくなる。 FIG. 5 is a diagram illustrating characteristics of the focus error signal. The focus error signal S FE given by equation (1) has characteristics as shown in the graph of FIG. In the characteristics shown in FIG. 5, when the origin O is the in-focus position and the distance between the first objective lens 114 and the measured surface TG is d, the focal length and the distance d are equal at the origin O.
図1に戻り、サーボ制御部210は、制御部の一例であり、受光素子120から出力されるフォーカスエラー信号SFEに基づいて、第1の対物レンズ114の焦点位置を被測定面TGに合わせる制御を行う。このサーボ制御部210は、図示しないサーボアンプと比較回路とを有する。サーボアンプは、供給されたフォーカスエラー信号SFEを増幅して比較回路に供給する。比較回路は、予め設定されている基準値とフォーカスエラー信号SFEとを比較する。基準値は、焦点位置f1に対する誤差が許容できる範囲内に設定され、例えば比較回路のROMに記憶されている。サーボ制御部210は、基準値とフォーカスエラー信号SFEとを比較した結果、フォーカスエラー信号SFEの値が基準値の許容範囲を超える場合、フォーカスエラー信号SFEがゼロ値となるような駆動信号(電流信号)Sdを生成してアクチュエータ300に供給する。
Returning to FIG. 1, the
アクチュエータ300は、可動コイル302と永久磁石304と連結部材500とを有する。この可動コイル302には連結部材500が取り付けられる。連結部材500には第1の対物レンズ114が取り付けられる。可動コイル302は、サーボ制御部210から供給された駆動信号Sdに従ってフォーカスエラー信号SFEがゼロ値となるように連結部材500を矢印D1,D2方向に移動させる。この移動に連動して、連結部材500に一体的に取り付けられている第1の対物レンズ114も矢印D1,D2方向に移動し、第1の対物レンズ114の焦点位置f1を被測定面TGに合わせて、被測定面TGとの間の距離dが常に第1の対物レンズ114の焦点距離に等しい値となるようにフィードバック制御される。
The
アクチュエータ300としてボイスコイルモータを使用しているので、被測定面TGの変位に対する直線性が高い。ボイスコイルモータは、可動コイル302に供給される電流に対して直線的に変位するモータだからである。したがって、可動コイル302に供給される電流を測定することにより簡易に変位量の検出も行うこともできる。なお、アクチュエータ300としては、ボイスコイルモータに限られず、DCサーボモータ、ステッピングモータあるいは圧電素子等に代替しても良い。
Since a voice coil motor is used as the
変位量測定部400は、リニアスケール408と格子干渉計402とを有する。リニアスケール408は、目盛406が所定ピッチで形成されたものであり、連結部材500の所定位置に取り付けられる。リニアスケール408には、目盛406の略中央位置に原点410が設けられる。ここで、リニアスケール408の目盛406は、第1の対物レンズ114の光軸Loの延長線Oa上に合わせて取り付けられている。言い換えれば、リニアスケール408が第1の対物レンズ114の光軸Loに対して同軸(インライン)上に配置されていることになる。なお、リニアスケール408としては、例えば、光の干渉縞を目盛406として記録した光学式スケール(ホログラムスケール)を用いることができる。光学式スケールに代替して、磁気式スケールまたは容量式スケールを用いても良い。
The displacement measuring unit 400 includes a
格子干渉計402は、図示しないシャーシ等に固定され、リニアスケール408の目盛406を読み取って目盛読み取り信号Svを生成し、生成した目盛読み取り信号Svを信号処理部404に供給する。被測定面TGが変位したときには、第1の対物レンズ114の焦点位置f1を被測定面TGに保持するように第1の対物レンズ114とリニアスケール408とが同一方向に同一距離だけ変位するので、格子干渉計402はこの変位量をリニアスケール408の目盛406から読み取る。
信号処理部404は、格子干渉計402から出力された目盛読み取り信号Svに基づいて被測定面TGの変位量を算出する。そして、信号処理部404は、制御部200からの制御信号SSに基づいて所定の画像信号処理を行い、算出した変位量に基づく画像信号Siを生成して表示部140に出力する。信号処理部404により生成された画像信号Siは図示しないデータロガーに記憶しても良い。
The
表示部140は、例えばLCD(Liquid Crystal Display),PDP(Plasma Display Panel)またはEL(Electro Luminescence)等から構成される。表示部140は、信号処理部404から出力された画像信号Siに基づく表示を行い、表示部140の画面上に被測定面TGの変位を表示する。これにより、容易に自動計測が可能になる。
The
制御部200は、サーボ制御部210および信号処理部404の動作を制御するものであり、例えばCPU(Central Processing Unit)とROM(Read-Only Memory)とRAM(Random Access Memory)とから構成される。
The
以上説明したように、第1の実施の形態の変位検出装置10Aによれば、光源102と第1の対物レンズ114との間に回折格子130Aを配置するため、回折格子130Aで0次及び±m次の回折光である照射光Laを得て、被測定面TGを照射することができる。 As described above, according to the displacement detection apparatus 10A of the first embodiment, since the diffraction grating 130A is disposed between the light source 102 and the first objective lens 114, the diffraction grating 130A has zero-order and ± Irradiation light La, which is m-th order diffracted light, is obtained, and the surface to be measured TG can be irradiated.
照射光Laを集光する第1の対物レンズ114の焦点位置が被測定面TGに合わせられることで、回折格子130Aで得られた0次及び±m次の回折光である照射光Laのそれぞれは、被測定面TGにおける例えば数mmの範囲内の複数点で、回折格子130Aの格子パターン等に応じた任意のパターンで被測定面TGに結像される。 By adjusting the focal position of the first objective lens 114 that collects the irradiation light La to the surface to be measured TG, each of the irradiation light La that is the 0th order and ± mth order diffraction light obtained by the diffraction grating 130A. Are imaged on the measurement surface TG in an arbitrary pattern according to the grating pattern of the diffraction grating 130A, etc., at a plurality of points within a range of, for example, several mm on the measurement surface TG.
これにより、回折格子130Aを有した照射光学系103aでは、被測定面TGを照射する光のビーム径を、解像度を落とさずにμm単位からmm単位まで拡げることと同等の効果が得られる。
Thereby, in the irradiation
すなわち、非接触センサ100Aでは、図3に示すように被測定面TGの複数点に結像された光の反射光が、受光素子120を構成する4分割ダイオードに入射されることで、受光素子120に入射される光の像は、被測定面TGで光が照射される範囲における変位を平均化した形状となる。
That is, in the non-contact sensor 100A, as shown in FIG. 3, the reflected light of the light imaged at a plurality of points on the surface to be measured TG is incident on the four-divided diodes constituting the
このように、非接触センサ100Aで被測定面TGの平均化された変位情報が検出され、照射光Laの数や照射光Laが照射される範囲を、測定目的に応じて設定することで、最適な検出精度により被測定面TGの変位を検出することができる。 In this way, the non-contact sensor 100A detects the averaged displacement information of the measurement surface TG, and sets the number of irradiation light La and the range irradiated with the irradiation light La according to the measurement purpose. The displacement of the measured surface TG can be detected with the optimum detection accuracy.
従って、被測定面TGに複数のビームを照射することで、被測定面TGにおいて複数のビームが照射される範囲の変位を光学的に平均化することができ、面粗度の影響を受けにくくして、高精度に被測定面TGの変位を検出することができる。 Therefore, by irradiating the surface to be measured TG with a plurality of beams, it is possible to optically average the displacement of the range to be irradiated with the plurality of beams on the surface to be measured TG, and to be hardly affected by the surface roughness. Thus, the displacement of the measurement surface TG can be detected with high accuracy.
これにより、被測定面TGの表面に付着した微細な異物等に過敏に反応した変位情報が検出されることがなく、また、被測定面TGの表面粗さを本来より大きく測定した変位情報が検出されることなく、被測定面TGの本来の平面状態を測定した変位情報を検出することができる。 As a result, displacement information that reacts sensitively to fine foreign matters attached to the surface of the measurement surface TG is not detected, and displacement information obtained by measuring the surface roughness of the measurement surface TG larger than the original is not detected. Without being detected, it is possible to detect displacement information obtained by measuring the original planar state of the surface to be measured TG.
また、上述した変位検出装置10Aによって得られた変位量は、第1の対物レンズ114と一体的に移動するようにされたリニアスケール408が第1の対物レンズ114の光軸Loと同軸上、いわゆるインライン上に配置されていることから、アッベ誤差が発生しない。このため、リニアスケール408の変位量と第1の対物レンズ114の変位量とが1:1に対応するので、きわめて高精度に変位量を検出することができる。
Further, the displacement amount obtained by the displacement detection device 10A described above is such that the
また、リニアスケール408の検出範囲(目盛406のフルスケール)内であれば、検出精度を損なうことなく広い検出範囲が得られる。 Moreover, if it is within the detection range of the linear scale 408 (full scale of the scale 406), a wide detection range can be obtained without impairing the detection accuracy.
また、フィードバック制御としているので、被測定面TGの反射率によってフォーカスエラー信号SFEの感度が変わってしまっても測定誤差が生じないうえサーボ系やアクチュエータ300の素子のばらつきやドリフトを原因として誤差が発生することがなく、調整・校正の手間が省略できて長期に渡って安定した検出を行うことができる。
Further, since feedback control is used, no measurement error occurs even if the sensitivity of the focus error signal SFE changes due to the reflectivity of the surface to be measured TG, and errors due to variations and drifts in the elements of the servo system and the
更に、リニアスケール408に原点410を形成することにより、その原点410の位置を基準位置として被測定面TGの変位量を検出することができるという利点を有する。
Further, by forming the origin 410 on the
<第2の実施の形態の変位検出装置の構成及び動作例>
図6は、本発明の第2の実施の形態の変位検出装置の一例を示すブロック図、図7は、第2の実施の形態の非接触センサの構成の一例を示す斜視図である。なお、上述した第1の実施の形態で説明した変位検出装置10A、非接触センサ100Aと共通する構成要素には同一の番号を付し、詳細な説明は省略する。
<Configuration and Operation Example of Displacement Detection Device of Second Embodiment>
FIG. 6 is a block diagram illustrating an example of a displacement detection device according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a perspective view illustrating an example of the configuration of the non-contact sensor according to the second embodiment. In addition, the same number is attached | subjected to the component which is common in the displacement detection apparatus 10A and non-contact sensor 100A which were demonstrated in 1st Embodiment mentioned above, and detailed description is abbreviate | omitted.
第2の実施の形態の変位検出装置10Bは、非接触センサ100Bに光散乱体130Bを有する。光散乱体130Bは分光素子の一例で、光源102と第1の対物レンズ114の間に配置される。光散乱体130Bは、ランダムパターン形状をもった透過光学素子であり、光を散乱させる目的であるため、すりガラスや、ソフトフィルタ、乳化材を混入した白色の樹脂材料等でも良い。 The displacement detection device 10B according to the second embodiment includes a light scatterer 130B in the non-contact sensor 100B. The light scatterer 130B is an example of a spectroscopic element, and is disposed between the light source 102 and the first objective lens 114. The light scatterer 130B is a transmissive optical element having a random pattern shape and is intended to scatter light, and may be ground glass, a soft filter, a white resin material mixed with an emulsifying material, or the like.
第2の実施の形態の変位検出装置10Bは、光源102から出射された光をコリメートレンズ104で平行光に変換する。平行光に変換された光は、光散乱体130Bに入射されて散乱される。
The displacement detection device 10 </ b> B according to the second embodiment converts light emitted from the light source 102 into parallel light by the
光散乱体130Bで散乱された散乱光である照射光Lbは、偏光ビームスプリッタ108を透過し、λ/4板110で円(楕円)偏光に変換されて、ミラー112によって被測定面TGに向けて反射され、第1の対物レンズ114に入射される。
Irradiation light Lb, which is scattered light scattered by the light scatterer 130B, passes through the
第1の対物レンズ114に入射された照射光Lbは、被測定面TGに集光される。光散乱体130Bを有した照射光学系103aでは、光が光散乱体130Bで散乱されることで様々な方向に進むことから、第1の対物レンズ114で集光されて被測定面TGに結像されるビーム径が、光散乱体130Bが無い場合と比較して拡げられる。
The irradiation light Lb incident on the first objective lens 114 is condensed on the measurement surface TG. In the irradiation
被測定面TGに集光された照射光Lbは、被測定面TGで反射される。被測定面TGで反射された反射光Lrは、第1の対物レンズ114を通過して平行光に変換され、ミラー112で反射されてλ/4板110に入射され、照射光Lbに対して直線偏光方向が90度回転した直線偏光に変換される。λ/4板110を通過した反射光Lrは、偏光ビームスプリッタ108に再び入射される。
The irradiation light Lb collected on the measurement surface TG is reflected by the measurement surface TG. The reflected light Lr reflected by the surface to be measured TG passes through the first objective lens 114, is converted into parallel light, is reflected by the
偏光ビームスプリッタ108は、入射された反射光Lrが照射光Lbに対して直線偏光方向が90度回転しているため、反射光Lrを第2の対物レンズ116方向に反射させる。偏光ビームスプリッタ108で反射された反射光Lrは第2の対物レンズ116に入射され、所定のビーム径で非点生成レンズ118に集光される。非点生成レンズ118では、曲率がある断面では光を集光させ、平面の断面内では光をそのまま透過させて、反射光Lrが受光素子120に集光される。
The
非接触センサ100Bでは、光散乱体130Bを有した照射光学系103aで被測定面TGに照射された照射光Lbの反射光が、受光光学系103bで受光素子120を構成する4分割ダイオードに入射されることで、受光素子120に入射される光の像は、被測定面TGに照射されるビーム径の範囲における変位を平均化した形状となる。
In the non-contact sensor 100B, the reflected light of the irradiation light Lb irradiated on the measurement target surface TG by the irradiation
受光素子120に入射される光の像は、被測定面TGが第1の対物レンズ114の焦点位置にあるときには、図4(A)に示す形状となり、第1の対物レンズ114が被測定面TGに対して焦点位置より遠ざかると、図4(B)に示す形状となり、焦点位置より近づくと、図4(C)に示す形状となる。
The image of the light incident on the
受光素子120では、第1の対物レンズ114と被測定面TGとの距離に応じて変化する入射される光の像に基づいてフォーカスエラー信号(変位情報)SFEが生成される。サーボ制御部210は、受光素子120から出力されるフォーカスエラー信号SFEに基づいて、第1の対物レンズ114の焦点位置を被測定面TGに合わせるフィードバック制御が行われる。
In the
第1の対物レンズ114には、連結部材500を介してリニアスケール408が取り付けられており、被測定面TGの変位に第1の対物レンズ114を追従させたときの第1の対物レンズ114の変位量が、リニアスケール408の目盛406を格子干渉計402で読み取ることで検出され、信号処理部404で被測定面TGの変位量が算出される。
A
被測定面TGに結像される光のビーム径を小さく絞ることで、高分解能化が図られる。一方、被測定面TGに結像されるビーム径を絞ると、被測定面TGの面粗度が大きい等の要因で、表面の凹凸を過剰に検出してしまうような場合がある。 A high resolution can be achieved by reducing the beam diameter of the light focused on the measurement surface TG. On the other hand, if the diameter of the beam focused on the measurement surface TG is reduced, surface irregularities may be detected excessively due to factors such as a large surface roughness of the measurement surface TG.
光散乱体130Bを有した照射光学系103aでは、光散乱体が無い場合のビーム径が例えば2μm程度に絞られる光学系で、光散乱体130Bを入れることでビーム径を例えば4μm程度に拡大することができる。
The irradiation
これにより、被測定面TGの面粗度が大きい等の要因で、被測定面TGを照射するビーム径を絞ると表面の凹凸を過剰に検出してしまうような場合でも、面粗度の影響を受けにくくして、高精度に被測定面TGの変位を検出することができる。 As a result, even if the surface roughness is excessively detected when the beam diameter for irradiating the surface to be measured TG is reduced due to factors such as a large surface roughness of the surface to be measured TG, the influence of the surface roughness is affected. It is possible to detect the displacement of the surface to be measured TG with high accuracy.
すなわち、照射光学系103aに光散乱体130Bを備えることで、被測定面TGに結像されるビーム径を、被測定面TGの面祖度等に応じて変えることができ、被測定面TGの表面粗さを本来より大きく測定した変位情報が検出されることなく、被測定面TGの本来の平面状態を測定した変位情報を検出することができる。また、測定レンジを変える、つまり測定分解能を変える場合に容易に対応可能であり、測定目的に応じた最適な検出精度により、被測定面TGの変位を検出することができる。
That is, by providing the irradiation
<第3の実施の形態の変位検出装置の構成及び動作例>
図8は、本発明の第3の実施の形態の変位検出装置の一例を示すブロック図、図9は、第3の実施の形態の非接触センサの構成の一例を示す斜視図である。なお、上述した第1の実施の形態で説明した変位検出装置10A、非接触センサ100Aと共通する構成要素には同一の番号を付し、詳細な説明は省略する。
<Configuration and Operation Example of Displacement Detection Device of Third Embodiment>
FIG. 8 is a block diagram showing an example of a displacement detection device according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a perspective view showing an example of the configuration of the non-contact sensor according to the third embodiment. In addition, the same number is attached | subjected to the component which is common in the displacement detection apparatus 10A and non-contact sensor 100A which were demonstrated in 1st Embodiment mentioned above, and detailed description is abbreviate | omitted.
第3の実施の形態の変位検出装置10Cは、非接触センサ100Cにマイクロプリズム130Cを有する。マイクロプリズム130Cは分光素子の一例で、光源102と第1の対物レンズ114の間に配置される。 The displacement detection device 10C according to the third embodiment includes a microprism 130C in the non-contact sensor 100C. The microprism 130C is an example of a spectroscopic element, and is disposed between the light source 102 and the first objective lens 114.
図10は、マイクロプリズムの一例を示す斜視図である。マイクロプリズム130Cは、規則的なパターン形状で複数のプリズム131が形成された透過光学素子であり、入射された光がプリズム131の面の数に応じて分光される。
FIG. 10 is a perspective view showing an example of a microprism. The microprism 130C is a transmission optical element in which a plurality of
第3の実施の形態の変位検出装置10Cは、光源102から出射された光をコリメートレンズ104で平行光に変換する。平行光に変換された光は、マイクロプリズム130Cに入射されて、プリズム131の面の数及び向きに応じて分光される。
The displacement detection device 10 </ b> C according to the third embodiment converts light emitted from the light source 102 into parallel light by the
マイクロプリズム130Cで分光された照射光Lcは、偏光ビームスプリッタ108を透過し、λ/4板110で円(楕円)偏光に変換されて、ミラー112によって被測定面TGに向けて反射され、第1の対物レンズ114に入射される。
The irradiation light Lc dispersed by the microprism 130C is transmitted through the
第1の対物レンズ114に入射された照射光Lcは、被測定面TGに集光される。マイクロプリズム130Cを有した照射光学系103aでは、マイクロプリズム130Cで分光された照射光Lcが第1の対物レンズ114で集光されることで、被測定面TGの複数点に結像される。
The irradiation light Lc incident on the first objective lens 114 is condensed on the measurement surface TG. In the irradiation
被測定面TGに集光された照射光Lcは、被測定面TGで反射される。被測定面TGで反射された反射光Lrは、第1の対物レンズ114を通過して平行光に変換され、ミラー112で反射されてλ/4板110に入射され、照射光Lcに対して直線偏光方向が90度回転した直線偏光に変換される。λ/4板110を通過した反射光Lrは、偏光ビームスプリッタ108に再び入射される。
The irradiation light Lc condensed on the measurement surface TG is reflected by the measurement surface TG. The reflected light Lr reflected by the surface to be measured TG passes through the first objective lens 114, is converted into parallel light, is reflected by the
偏光ビームスプリッタ108は、入射された反射光Lrが照射光Lcに対して直線偏光方向が90度回転しているため、反射光Lrを第2の対物レンズ116方向に反射させる。偏光ビームスプリッタ108で反射された反射光Lrは第2の対物レンズ116に入射され、所定のビーム径で非点生成レンズ118に集光される。非点生成レンズ118では、曲率がある断面では光を集光させ、平面の断面内では光をそのまま透過させて、反射光Lrが受光素子120に集光される。
The
非接触センサ100Cでは、マイクロプリズム130Cを有した照射光学系103aで被測定面TGに照射された照射光Lcの反射光が、受光光学系103bで受光素子120を構成する4分割ダイオードに入射されることで、受光素子120に入射される光の像は、被測定面TGで光が照射される範囲における変位を平均化した形状となる。
In the non-contact sensor 100C, the reflected light of the irradiation light Lc irradiated on the measurement target surface TG by the irradiation
受光素子120に入射される光の像は、被測定面TGが第1の対物レンズ114の焦点位置にあるときには、図4(A)に示す形状となり、第1の対物レンズ114が被測定面TGに対して焦点位置より遠ざかると、図4(B)に示す形状となり、焦点位置より近づくと、図4(C)に示す形状となる。
The image of the light incident on the
受光素子120では、第1の対物レンズ114と被測定面TGとの距離に応じて変化する入射される光の像に基づいてフォーカスエラー信号(変位情報)SFEが生成される。サーボ制御部210は、受光素子120から出力されるフォーカスエラー信号SFEに基づいて、第1の対物レンズ114の焦点位置を被測定面TGに合わせるフィードバック制御が行われる。
In the
第1の対物レンズ114には、連結部材500を介してリニアスケール408が取り付けられており、被測定面TGの変位に第1の対物レンズ114を追従させたときの第1の対物レンズ114の変位量が、リニアスケール408の目盛406を格子干渉計402で読み取ることで検出され、信号処理部404で被測定面TGの変位量が算出される。
A
被測定面TGに結像される光のビーム径を小さく絞ることで、高分解能化が図られる。一方、被測定面TGに結像されるビーム径を絞ると、被測定面TGの面粗度が大きい等の要因で、表面の凹凸を過剰に検出してしまうような場合がある。 A high resolution can be achieved by reducing the beam diameter of the light focused on the measurement surface TG. On the other hand, if the diameter of the beam focused on the measurement surface TG is reduced, surface irregularities may be detected excessively due to factors such as a large surface roughness of the measurement surface TG.
マイクロプリズム130Cを有した照射光学系103aでは、被測定面TGに複数のビームを照射することで、被測定面TGにおいて複数のビームが照射される範囲の変位を光学的に平均化することができ、面粗度の影響を受けにくくして、高精度に被測定面TGの変位を検出することができる。
In the irradiation
被測定面TGに結像される照射光Lcの数や範囲は、マイクロプリズム130Cのプリズム131の面の数や向き、大きさ等により設定可能であり、測定目的に応じた最適な検出精度により、被測定面TGの変位を検出することができる。
The number and range of the irradiation light Lc imaged on the measurement surface TG can be set according to the number, direction, size, etc. of the surface of the
<第4の実施の形態の変位検出装置の構成及び動作例>
図11は、本発明の第4の実施の形態の変位検出装置の一例を示すブロック図、図12は、第4の実施の形態の非接触センサの構成の一例を示す斜視図である。なお、上述した第1の実施の形態で説明した変位検出装置10A、非接触センサ100Aと共通する構成要素には同一の番号を付し、詳細な説明は省略する。
<Configuration and Operation Example of Displacement Detection Device of Fourth Embodiment>
FIG. 11 is a block diagram illustrating an example of a displacement detection device according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a perspective view illustrating an example of the configuration of a non-contact sensor according to the fourth embodiment. In addition, the same number is attached | subjected to the component which is common in the displacement detection apparatus 10A and non-contact sensor 100A which were demonstrated in 1st Embodiment mentioned above, and detailed description is abbreviate | omitted.
第4の実施の形態の変位検出装置10Dは、図12に示すように、非接触センサ100Dに分光素子切替部材130Dを備える。分光素子切替部材130Dは、被測定面TGに結像される光のパターンや、ビーム径等を異ならせる複数種類の分光素子130D1〜130Dnを備え、光源102と第1の対物レンズ114の間に配置される。
As shown in FIG. 12, the displacement detection device 10D of the fourth embodiment includes a spectral
分光素子切替部材130Dの複数の分光素子130D1〜130Dnは、例えば、第1の実施の形態の回折格子として、格子パターン等の異なる回折格子を備える。また、第2の実施の形態のランダムパターン形状をもった透過光学素子として、パターン形状の異なる透過光学素子を備える。あるいは、第3の実施の形態の規則的なパターン形状をもった透過光学素子として、パターン形状の異なる透過光学素子を備える。なお、回折格子とランダム形状をもった透過光学素子と規則的なパターン形状をもった透過光学素子を組み合わせて備えても良い。
The plurality of
分光素子切替部材130Dは、複数の分光素子130D1〜130Dnが軸ORに対して同軸上に配置され、軸ORを中心に回転駆動されることで、照射光学系103aによる光源102から被測定面TGまでの光軸上に、分光素子130D1〜130Dnの何れかが配置される。
Spectral
第4の実施の形態の変位検出装置10Dは、図11に示すように、上述した非接触センサ100Dと、制御部200と、サーボ制御部210と、アクチュエータ300と、変位量測定部400と、信号処理部404と、表示部140と、操作部142とを備える。
As shown in FIG. 11, the displacement detection device 10 </ b> D of the fourth embodiment includes the above-described
操作部142は、例えばキーボードやリモートコントローラ等から構成され、分光素子切替部材130Dの複数の分光素子130D1〜130Dnから何れかを選択するためのものである。操作部142は、ユーザにより所定操作が行われると、所定操作に対応した操作信号Soを生成して制御部200に出力する。
The
制御部200は、操作部142から出力された操作信号Soに基づいて駆動部122を回転駆動するための駆動信号SCを生成して駆動部122に出力する。制御部200は、ユーザの操作部142の操作により分光素子130Diが選択された場合には、分光素子130Diが照射光Lの光軸Lo上に位置するような駆動信号SCを生成する。
The
駆動部122は、制御部200から供給される駆動信号SCに基づいて、駆動部122に軸ORを介して連結された分光素子切替部材130Dを回転駆動させて所定位置で停止させる。例えば、分光素子130Diに対応した駆動信号SCが供給された場合には、分光素子130Diが光軸Lo上に位置するように分光素子切替部材130Dを回転させて停止させる。
第4の実施の形態の変位検出装置10Dによれば、操作部142を操作することで、例えば被測定面TGの特性や形状等に応じて、これらに適合した分光素子130D1〜130Dnを選択することができる。これにより、被測定面TGに応じた最適な検出精度によって被測定面TGの変位の測定をすることができ、測定目的に合った被測定面TGの変位情報を得ることができる。従って、様々な測定対象物に対応できるようになる。
According to the displacement detection device 10D of the fourth embodiment, by operating the
<実験データ比較例>
次に、従来の変位検出装置を用いて被測定面TGを測定した場合と本発明に係る各実施の形態の変位検出装置10A〜10Dを用いて被測定面TGを測定した場合の測定結果について説明する。
<Experimental data comparison example>
Next, measurement results when the measurement surface TG is measured using a conventional displacement detection device and when the measurement surface TG is measured using the displacement detection devices 10A to 10D according to the embodiments of the present invention. explain.
図13は、従来の変位検出装置での測定結果の一例を示すグラフ、図14は、本発明を適用した変位検出装置での測定結果の一例を示すグラフである。ここで、図14は、分光素子として、図6及び図7で説明した光散乱体130Bを使用した測定結果例である。図13,図14では、変位検出装置10A〜10Dの表示部140の画面に表示された測定結果の一例を示し、縦軸が面粗度であり、横軸が被測定面TGの測定位置である。また図13,図14では、被測定面TGの基準位置(0mm)から所定方向に向かって照射光Lを走査していくものとする。
FIG. 13 is a graph showing an example of a measurement result obtained by a conventional displacement detection apparatus, and FIG. 14 is a graph showing an example of a measurement result obtained by a displacement detection apparatus to which the present invention is applied. Here, FIG. 14 is an example of measurement results using the light scatterer 130B described in FIGS. 6 and 7 as the spectroscopic element. FIGS. 13 and 14 show examples of measurement results displayed on the screens of the
従来の変位検出装置では、光源から出射される光を、ビーム径を小さく絞って被測定面TGに照射するため、分解能が高くなることで、被測定面TGの表面粗さを本来より大きく測定した変位情報が検出され、図13のグラフに示すように凹凸波形が大きく表れてしまい、被測定面TGの本来の平面状態を測定できなかった。 In the conventional displacement detection device, the light emitted from the light source is irradiated onto the surface to be measured TG with a reduced beam diameter, so the surface roughness of the surface to be measured TG is measured to be larger than the original by increasing the resolution. As shown in the graph of FIG. 13, the uneven waveform appears greatly, and the original planar state of the measured surface TG cannot be measured.
これに対して、本発明を適用した変位検出装置では、被測定面TGの表面粗さ等による変位を平均化して測定する効果を有し、従来と同一試料を測定した結果、図14のグラフに示すように波形の凹凸が小さくなり、被測定面TGの本来の平面状態を測定した結果を出力できることがわかる。 On the other hand, the displacement detection device to which the present invention is applied has an effect of averaging and measuring the displacement due to the surface roughness of the surface TG to be measured. As a result of measuring the same sample as before, the graph of FIG. It can be seen that the unevenness of the waveform is reduced as shown in FIG. 5 and the result of measuring the original planar state of the surface to be measured TG can be output.
なお、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。 It should be noted that the technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes those in which various modifications are made to the above-described embodiments without departing from the spirit of the present invention.
例えば、各実施の形態では、フォーカスエラー信号SFEを得るために非点収差法を利用しているが、これに限らず、臨界角法、ナイフエッジ法等に代替しても良い。いずれの方法においても、フォーカスエラー信号SFEがゼロ値になるように制御するので、被測定面TGの反射率が異なっても精度良く変位を検出することができる。 For example, in the embodiments, utilizes the astigmatism method to obtain a focus error signal S FE, not limited to this, the critical angle method, it may be replaced by a knife edge method or the like. In any method, since the focus error signal SFE is controlled to be zero, the displacement can be detected with high accuracy even if the reflectance of the surface to be measured TG is different.
また、光源102,偏光ビームスプリッタ108,ミラー112,受光素子120から構成される光学系は、連結部材500に取り付けて、第1の対物レンズ114と一体的に移動するように構成しても良く、図示しないシャーシに固定しても良い。第1の対物レンズ114と一体的に移動するように構成することにより、変位量の検出範囲がリニアスケール408のフルスケールに拡大する。シャーシに固定するようにした場合、すなわち、分散型に構成した場合には、アクチュエータ300を比較的小さくすることができ、第1の対物レンズ114等を含む変位検出装置の重量を軽くすることができる。これによって、変位量をより高速に検出することが可能になる。
Further, the optical system composed of the light source 102, the
10A〜10D・・・変位検出装置、100A〜100D・・・非接触センサ、102・・・光源、108・・・偏光ビームスプリッタ、114・・・第1の対物レンズ、120・・・受光素子、130A・・・回折格子、130B・・・光散乱体、130C・・・マイクロプリズム、130D・・・分光素子切替部材、200・・・制御部、210・・・サーボ制御部、400・・・変位量測定部、408・・・リニアスケール、SFE・・・フォーカスエラー信号 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10A-10D ... Displacement detection apparatus, 100A-100D ... Non-contact sensor, 102 ... Light source, 108 ... Polarizing beam splitter, 114 ... 1st objective lens, 120 ... Light receiving element , 130A ... diffraction grating, 130B ... light scatterer, 130C ... microprism, 130D ... spectral element switching member, 200 ... control unit, 210 ... servo control unit, 400 ...・ Displacement measurement unit, 408 ... Linear scale, SFE ... Focus error signal
Claims (5)
前記非接触センサにより検出された前記被測定面の変位情報に基づいて前記対物レンズを変位させ、前記対物レンズの焦点位置と前記被測定面を合わせる制御部と、
前記非接触センサの前記対物レンズに連結部材を介して取り付けられたリニアスケールを有し、前記被測定面の変位情報に基づいて前記制御部により前記対物レンズを変位させたときの前記リニアスケールの変位量を測定する変位量測定部とを備え、
前記非接触センサは、前記光源と前記対物レンズとの間に、前記被測定面に照射される光を分光する分光素子が配置された変位検出装置。 An irradiation optical system that condenses light emitted from a light source by an objective lens and irradiates the surface to be measured, and condenses light that is imaged on the surface to be measured by the irradiation optical system and reflected by the surface to be measured A non-contact sensor for detecting displacement information of the surface to be measured by a change in an image of light incident on the light receiving element;
A control unit that displaces the objective lens based on displacement information of the surface to be measured detected by the non-contact sensor, and aligns the focal position of the objective lens with the surface to be measured;
A linear scale attached to the objective lens of the non-contact sensor via a connecting member, and the linear scale when the objective lens is displaced by the control unit based on displacement information of the surface to be measured; A displacement amount measuring unit for measuring the displacement amount,
The non-contact sensor is a displacement detection device in which a spectroscopic element that disperses light irradiated on the surface to be measured is disposed between the light source and the objective lens.
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