JP2010175499A - 形状測定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】単波長レーザ光源2から出射される基幹光P0の分岐光を被測定物1の表裏各面の表裏相対する測定部位1a,1bに対向して光学機器を一体保持する2つの測定光学ユニットZ各々の方向へ光ファイバa10,b10等により導光し,前記測定光学ユニットZにおいて,前記基幹光P0の分岐光各々をビームスプリッタ13でさらに二分岐させた分岐光から,音響光学素子15,16により周波数の異なる2つの測定光P1,P2を生成し,各測定光P1,P2を物体光及び参照光とするヘテロダイン干渉計20により得られる測定用ビート信号と,2つの測定光P1,P2の干渉光に基づく参照用ビート信号と光検出器28,38で検出し,両ビート信号の位相差を被測定物1の厚み算出用の位相情報として検出する。
【選択図】図1
Description
また,特許文献2には,周波数がわずかに異なる2種類の測定光を2分岐させて被測定物の表裏各面のヘテロダイン干渉計へ導き,表裏のヘテロダイン干渉計において物体光と参照光との関係を反対にして被測定物の厚みを測定する形状測定装置が示されている。
特許文献2に示される技術によれば,表裏のヘテロダイン干渉計の検出信号の差分をとることにより,振動によって生じる被測定物の変位の影響が除去され,被測定物の振動の影響を受けずに高精度な厚み測定が可能となる。
さらに,特許文献2には,表裏のヘテロダイン干渉計へ入射する直前の2種類の測定光の分岐光を干渉させ,その干渉光の強度信号を前記ヘテロダイン干渉計の検出信号に対する参照信号として用いることについて示されている。これにより,光源から2つのヘテロダイン干渉計へ至る光路において生じる2種類の測定光の位相の揺らぎに起因する測定誤差を解消することができる。
従って,本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり,その目的とするところは,被測定物の振動及び光源から干渉計に至る測定光の伝送媒体の振動の影響を受けずに,被測定物の厚みを簡易に高精度で測定できる形状測定装置を提供することにある。
(1)所定の光源から出射される基幹光を二分岐させる第1の光分岐手段。
(2)前記第1の光分岐手段による分岐光それぞれを前記被測定物の表裏各面の表裏相対する測定部位それぞれの方向へ導く導光手段。
(3)前記被測定物の表裏それぞれにおける前記測定部位の方向へ導かれた前記基幹光の分岐光それぞれをさらに二分岐させる第2の光分岐手段。
(4)前記被測定物の表裏それぞれにおける前記第2の光分岐手段による分岐光の一方又は両方に周波数変調を施してそれぞれ周波数の異なる2つの測定光を生成する光変調手段。
(5)前記被測定物の表裏それぞれにおいて,一方の前記測定光を前記測定部位に照射させ,その測定部位で反射した一方の前記測定光である物体光と他方の前記測定光である参照光とを干渉させる2つのヘテロダイン干渉計。
(6)前記被測定物の表裏それぞれにおいて,2つの前記測定光それぞれを前記ヘテロダイン干渉計に入力される主光とそれ以外の副光とに二分岐させる第3の光分岐手段。
(7)前記被測定物の表裏それぞれにおいて,前記第3の光分岐手段により分岐された2つの前記副光を干渉させる副光干渉手段。
(8)前記被測定物の表裏それぞれにおいて,前記第2の光分岐手段,前記光変調手段,前記ヘテロダイン干渉計,前記第3の光分岐手段及び前記副光干渉手段を含む測定光学系を一体に保持する測定光学系保持手段。
(9)2つの前記ヘテロダイン干渉計により得られる干渉光それぞれを受光してその強度信号を出力する測定用光強度検出手段。
(10)前記被測定物の表裏それぞれにおいて,前記副光干渉手段により得られる干渉光を受光してその強度信号を出力する参照用光強度検出手段。
(11)前記被測定物の表裏それぞれにおける前記測定用光強度検出手段の出力信号及び前記参照用光強度検出手段の出力信号からなる2つのビート信号の位相検波によりそれら2つのビート信号の位相差を検出する位相情報検出手段。
また,前記被測定物の表裏の前記測定部位各々について前記位相情報検出手段により検出される前記2つのビート信号の位相差は,前記ヘテロダイン干渉計から前記測定部位までの距離,即ち,前記測定部位の高さを表す。従って,前記被測定物の表裏各々についての前記位相情報検出手段の検出結果の差分から,前記被測定物の厚みの測定値を得ることができる。
さらに,本発明に係る形状測定装置においては,前記光源から出射される1つの前記基幹光に基づく分岐光が,前記被測定物の表裏各面の測定部位の近傍へ導かれた後に,前記光変調手段によって前記ヘテロダイン干渉計に入力される2種類の測定光へ変換される。そのため,前記光源から表裏の前記ヘテロダイン干渉計に至る前記分岐光の光路において,2種類の測定光の位相の揺らぎは発生し得ない。
また,前記光変調手段により生成される2種類の測定光を伝送する前記測定光学系が,前記被測定物の表裏において一体に保持される。そのため,前記測定光学系において生じ得る2種類の測定光の位相の揺らぎは,ごく小さく抑制される。
また,以上のようにして得られる前記被測定物の厚みの測定値は,前記被測定物の振動による変位量の成分が前記被測定物の表裏両側について相殺された測定値となる。従って,本発明に係る形状測定装置は,前記被測定物の振動の影響を受けずに前記被測定物の厚みを測定できる。
また,前記測定光学系において,2種類の前記測定光に多少の位相の揺らぎが生じた場合でも,その位相の揺らぎは,前記2つのビート信号各々においてほぼ同等に生じる。そのため,2種類の前記測定光に多少の位相の揺らぎが生じた場合でも,その位相の揺らぎは前記2つのビート信号の位相差にはほとんど反映されない。
従って,本発明に係る形状測定装置は,非常に高精度での形状測定が可能となる。
これにより,前記測定光学系を保持する前記板状の保持部を小さくでき,その小さな板状の保持部は,比較的薄い軽量な部材が採用されても,十分な剛性を確保できる。そのため,小型でごく簡易な構造の前記測定光学系保持手段により,前記板状の保持部の変形(撓み)に起因する2種類の前記測定光の位相のずれの発生を防止できる。例えば,前記板状の保持部は,その縁部が他の部材に固定されることによって補強された部材であることが考えられる。
ところで,装置をコンパクト化するために前記測定用光強度検出手段から前記位相検波手段に至るまでの信号伝送経路と,前記参照用光強度検出手段から前記位相検波手段に至るまでの信号伝送経路とを近接させると,一方のビート信号の伝送経路から発生する電磁波の不要輻射が他方のビート信号に対するノイズとなり,測定精度を悪化させる。
そこで,本発明に係る形状測定装置が,さらに次の(12)に示される構成要素を備えればより一層好適である。
(12)前記測定用光強度検出手段から前記位相情報検出手段に至るまでの信号伝送経路と前記参照用光強度検出手段から前記位相情報検出手段に至るまでの信号伝送経路との間に配置された金属製のシールド板。
これにより,前記不要輻射による測定精度の悪化を防止できる。
形状測定装置Xは,例えば半導体ウェハなどの薄板状の被測定物1の厚みを非接触で測定するために用いられる測定装置である。
図1に示されるように,形状測定装置Xは,光源ユニットYと,被測定物1の表裏各面に対向配置される2つの測定光学ユニットZと,その測定光学ユニットZごとに設けられる2つの位相検波回路Wと,計算機6とを備えている。
以下,便宜上,被測定物1の一方の面(図1における上側の面)をA面,これと表裏の関係にある他方の面をB面という。また,被測定物1の厚みの測定位置におけるA面側の表面部分をA面測定部位1a,そのA面測定部位1aと表裏相対するB面の表面部分をB面測定部位1bという。また,前記A面に対向配置された前記測定光学ユニットZをA面側測定光学ユニットaZ,前記B面に対向配置された前記測定光学ユニットZをB面側測定光学ユニットbZと称する。また,A面側測定光学ユニットaZに対して設けられた前記位相検波回路WをA面側位相検波回路aW,B面側測定光学ユニットbZに対して設けられた前記位相検波回路WをB面側位相検波回路bWと称する。
なお,図1には示されていないが,形状測定装置Xは,被測定物1の周辺のエッジ部を支持(例えば3点支持)する支持部と,その支持部を2次元方向(被測定物1の両測定面に平行な2次元方向)に移動させることにより被測定物1を2次元方向に移動させる移動機構とを備えている。そして,形状測定装置Xは,その移動機構により被測定物1を移動させることにより,被測定物1における前記A面測定部位1a及び前記B面測定部位1bの位置を変更しつつ測定値を得る。
前記単波長レーザ光源2は,周波数ω0の単波長レーザ光を出力するレーザ光源である。例えば,前記短波長レーザ光源2として,波長633nmのレーザ光を出力するヘリウムネオンレーザ等を採用することが考えられる。以下,便宜上,前記短波長レーザ光源2の出射光を基幹光P0と称する。
前記ビームスプリッタ3は,前記単波長レーザ光源2から出射される前記基幹光P0を二分岐させる前記第1の光分岐手段の一例である。
前記光ファイバa10,b10はシングルモードの光ファイバである。これにより,前記光ファイバa10,b10により伝送される前記分岐光の偏波面が,途中で乱れないよう一定に維持される。
なお,前記光ファイバa10,b10に代えて,ミラー等の導光手段が設けられることも考えられる。但し,その場合,前記基幹光P0の分岐光の光路調整に手間を要する。
また,前記波長板2yは,前記ビームスプリッタ3と前記光ファイバa10,b10の光の導入口との間に配置され,前記光ファイバa10,b10に入力される前記分岐光の偏波面(偏波方向)を調整する光学素子である。
また,前記アイソレータ2xは,前記単波長レーザ光源2と前記ビームスプリッタ3との間に配置され,前記ビームスプリッタ3や前記光ファイバa10,b10の入口等からの反射光が前記単波長レーザ光源2に戻ることを防止する光学素子である。前記アイソレータ2xにより,前記単波長レーザ光源2に前記反射光が戻って前記単波長レーザ光源2の出射光が不安定になることを防止できる。
前記光ファイバ接続端子12は,前記光源ユニットYと接続される前記光ファイバa10,b10の一端が接続される端子である。前記光ファイバ接続端子12を通じて,前記光源ユニットYにおける前記基幹光P0の分岐光が前記測定光学ユニットZに導入される。
また,前記音響光学素子15,16は,前記被測定物1の表裏それぞれにおける前記ビームスプリッタ13による分岐光の各々に周波数変調を施してそれぞれ周波数の異なる2つの測定光P1,P2を生成する光変調手段の一例である。
例えば,2つの前記音響光学素子15,16の一方の変調周波数が80MHz,他方の変調周波数が81MHz程度であることが考えられる。
2種類の前記測定光P1,P2は,それぞれ単波長のビーム光である。前記測定光P1,P2それぞれの周波数(ω,ω+Δω)は,特に限定されるものではないが,例えば,両ビーム光の周波数の差Δωは数十kHz乃至数メガHz程度である。
前記ヘテロダイン干渉計20は,図1に示されるように,偏光ビームスプリッタ21と,四分の一波長板22と,無偏光のビームスプリッタ24と,偏光板25とを備えている。
前記偏光ビームスプリッタ21は,一方の前記測定光P1を前記測定部位1a又は1bの方向へ通過させるとともに,前記測定部位1a又は1bで反射した前記測定光P1である物体光を所定の方向へ反射する。
前記四分の一波長板22は,前記偏光ビームスプリッタ21と前記測定部位1a又は1bとの間に配置されている。この四分の一波長板22の存在により,前記偏光ビームスプリッタ21から前記測定部位1a又は1bへ向かう前記測定光P1の偏光の状態(P偏光かS偏光か)と,前記測定部位1a又は1bに反射して前記偏光ビームスプリッタ21に入射する前記測定光P1である物体光の偏光の状態とが入れ替わる。
また,前記測定光学ユニットZは,前記被測定物1の表面に対向配置された集光レンズ23も備えている。この集光レンズ23は,前記測定光P1を前記測定部位1a又は1bに集光させるとともに,前記測定部位1a又は1bで反射した物体光を往路の光軸に沿って前記偏光ビームスプリッタ21へ入射させる。
前記ビームスプリッタ24は,一方の前記測定光P1の前記測定部位1a又は1bでの反射光である物体光と,他方の前記測定光P2である参照光との光軸を一致させて同一方向へ導く光学素子である。
また,前記偏光板25は,前記ビームスプリッタ24により光軸が一致した前記物体光及び前記参照光を入力し,それらの同一方向の偏光成分を抽出することによって前記物体光及び前記参照光の干渉光Psを出力する光学素子である。
以下,前記ヘテロダイン干渉計20により得られる前記物体光及び前記参照光の干渉光Psのことを測定干渉光Psと称する。
なお,前記ヘテロダイン干渉計20には,必要に応じて,2つの前記測定光P1,P2の一方又は両方の光路を変向させるミラー等の変向素子も設けられる。
前記参照用干渉計30は,図1に示されるように,3つの無偏光のビームスプリッタ31,32,34と,偏光板35とを備えている。
前記ビームスプリッタ31,32は,前記被測定物の表裏それぞれにおいて,2つの前記測定光P1,P2それぞれを前記ヘテロダイン干渉計20に入力される主光とそれ以外の副光とに二分岐させる第3の光分岐手段の一例である。
また,前記ビームスプリッタ34は,前記ビームスプリッタ31,32による2つの前記測定光P1,P2の分岐光である2つの前記副光の光軸を一致させて同一方向へ導く光学素子である。
前記偏光板35は,前記ビームスプリッタ34により光軸が一致した2つの前記副光を入力し,それらの同一方向の偏光成分を抽出することによって2つの前記副光の干渉光Prを出力する光学素子である。
前記ビームスプリッタ34及び前記偏光板35が,前記被測定物1の表裏それぞれにおいて2つの前記副光を干渉させる副光干渉手段の一例である。
以下,前記参照用干渉計30により得られる2つの前記副光の干渉光Prのことを参照干渉光Prと称する。
なお,前記参照用干渉計30には,必要に応じて,2つの前記副光の一方又は両方の光路を変向させるミラー等の光学素子も設けられている。図1に示される前記参照用干渉計30は,前記測定光P2の分岐光を変向させるミラー33を備えている。
また,出力側の他方の前記光ファイバ接続端子36は,前記参照干渉光Prを後述する参照用光検出器b38へ伝送するための光ファイバa37又はb37の一端が接続される端子である。なお,一方の前記光ファイバa37は,前記被測定物1のA面側における前記参照干渉光Prを伝送するものであり,他方の前記光ファイバb37は,前記被測定物1のB面側における前記参照干渉光Prを伝送するものである。
前記測定干渉光Ps及び前記参照干渉光Prは,その伝送経路において特に波面の保持の必要がないため,出力側の前記光ファイバa27,a37,b27,b37は,一般的なマルチモードの光ファイバが採用される。ここで,前記光ファイバa27,a37,b27,b37としてシングルモードの光ファイバが採用されてもよい。
一般に,マルチモードの光ファイバは,シングルモードの光ファイバよりもファイバのコア径が大きく,伝播光の光軸調整が容易であるとともに,より大きな光量の光を伝播できる。そのため,光軸調整及び伝播光の光量の優位性の面から,出力側の前記光ファイバa27,a37,b27,b37としてマルチモードの光ファイバを用いることが好適である。
前記測定用光検出器28は,前記ヘテロダイン干渉計20により得られる前記測定干渉光Psを受光してその強度信号Sig1又はSig2を出力する光電変換素子である。なお,前記強度信号Sig1は,前記被測定物1のA面側において得られた信号,前記強度信号Sig2は,前記被測定物1のB面側において得られた信号である。
以下,前記強度信号Sig1,Sig2のことを,測定ビート信号Sig1,Sig2と称する。
また,前記参照用光検出器38は,前記参照用干渉計30により得られる前記参照干渉光Prを受光してその強度信号Ref1又はRef2を出力する光電変換素子である。なお,前記強度信号Ref1は,前記被測定物1のA面側において得られた信号,前記強度信号Ref2は,前記被測定物1のB面側において得られた信号である。
以下,前記強度信号Ref1,Ref2のことを,参照ビート信号Ref1,Ref2と称する。
前記被測定物1の表裏それぞれについて得られた前記2つのビート信号の位相差の差分(ΔΦ1−ΔΦ2)は,前記被測定物1の厚みを表す測定値となる。
また,A面側及びB面側の2つの前記位相検波器4は,前記計算機6から出力される同期信号に同期して2つのビート信号の位相検波を同時に行う。これにより,前記2つのビート信号の位相差の差分(ΔΦ1−ΔΦ2)は,前記被測定物1の振動の影響を受けることなく,前記被測定物1の厚みを表す。
前記位相検波器4は,例えば,ロックインアンプ等を採用できる。
なお,前記位相検波器4が,前記位相情報検出手段の一例である。
装置をコンパクト化するために前記測定用光検出器28,前記参照用光検出器38及び前記位相検波器4を近接して配置すると,一方のビート信号の伝送経路から発生する電磁波の不要輻射が他方のビート信号に対するノイズとして干渉し,測定精度を悪化させる。サブナノメートルオーダーの形状測定の精度を実現するためには,前記不要輻射による相互干渉のノイズ成分を信号成分の0.5%未満に抑える必要がある。
前記シールド板8の存在により,前記不要輻射に起因する測定精度の悪化を防止できる。
また,前記不要輻射による相互干渉の抑制のために,2つの前記ビート信号の伝送経路の間隔が20mm程度以上であることが望ましい。
具体的には,前記計算機6は,前記2つのビート信号の位相差ΔΦ1,ΔΦ2を次の(d1)式に代入することにより,前記被測定物1の厚みの測定値Dsを算出する。
Ds = (ΔΦ1−ΔΦ2)×(λ/2)/(2π) …(d1)
なお,(d1)式において,λは前記測定光P1の波長である。また,(d1)式は,前記測定光P2の波長が前記測定光P1の波長と等しいとの近似に基づく式である。さらに,(d1)式は,A面側及びB面側の前記測定光学ユニットZにおいて,2つの前記測定光P1,P2のいずれを物体光又は参照光とするかの関係が同じ場合,即ち,A面側及びB面側で物体光の周波数と参照光の周波数との関係が同じ場合の式である。
一方,A面側及びB面側の前記測定光学ユニットZにおいて,2つの前記測定光P1,P2のいずれを物体光又は参照光とするかの条件が逆である場合,即ち,A面側及びB面側で物体光の周波数と参照光の周波数との関係が逆である場合の前記被測定物1の厚みの測定値Dsの算出式は,次の(d2)式となる。
Ds = (ΔΦ1+ΔΦ2)×(λ/2)/(2π) …(d2)
前記測定光学ユニットに含まれる各種光学素子は,前記被測定物1の表裏それぞれにおいて,所定の光学系保持具70により一体に保持されている。
図2(b)は,側面図(a)の視野方向に対して90°異なる方向から見た前記光学系保持具70の側面図である。
以下,前記測定光学ユニットに含まれる機器,即ち,前記光ファイバ接続端子12,26,36,前記ビームスプリッタ13,前記音響光学素子15,16,前記ヘテロダイン干渉計20と前記参照用干渉計30とを構成する機器,及び前記集光レンズ23を測定光学系と総称する。
前記光学系保持具70は,表裏各々において前記測定光学系の一部又は全部を分担して保持する板状の保持部71を有する剛体である。前記板状の保持部71には,前記測定光学系を伝播するビーム光を通過させる貫通孔71hが形成されている。例えば,前記板状の保持部71には,前記測定光学系のうち前記集光レンズ23を除く残りの光学素子が保持される。
図2に示されるように,前記光学系保持具70は,前記測定光学系を,前記板状の保持部71の両側に渡って三次元的に保持する。これにより,前記測定光学系を保持する前記板状の保持部71を小さくでき,その小さな板状の保持部71は,比較的薄い軽量な部材が採用されても,十分な剛性を確保できる。そのため,小型でごく簡易な構造の前記光学系保持具70により,前記板状の保持部71の変形(撓み)に起因する2種類の前記測定光P1,P2の位相のずれの発生を防止できる。
例えば,前記光学系保持具70は,150mm×90mm×100mm程度の大きさで,前記測定光学系を一体に保持できる。
なお,図2(a)において,前記測定光学系を前記板状の保持部71に対して固定する支持部材の記載は省略されている。
図2に示される例では,前記板状の保持部71は矩形状の板材であり,その三辺の縁部が屈曲状に連結された3つの補強板72〜74に固定されることによって補強されている。
また,図2に示される例では,1つの前記補強板74にも,前記被測定物1の方向へ通ずる貫通穴74hが形成されており,その貫通孔74hが前記測定光P1の光路となっている。また,前記補強板74には,前記集光レンズ23が保持されている。
前記光学系保持具70は,例えば,ステンレスや鉄,アルミニウム等の金属製の部材により構成される。
図3に示されるように,前記形状測定装置Xは,前記被測定物1を移動可能に支持する可動支持装置40を備えている。
前記形状測定装置Xは,前記被測定物1の振動の影響を受けることなく,前記被測定物1の特定の部位の厚みを高精度かつ高速で測定できる。
そして,前記形状測定装置Xは,前記被測定物1をその中央部や端部等で支持し,前記被測定物1をその厚み方向に直交する平面内(被測定物1の表裏各面に平行な面内)で移動させつつ前記被測定物1に対する物体光の走査を行う可動支持装置40を備えている。
さらに,その支持軸41は,サーボモータ等の回転駆動部42によって回転駆動される。これにより,前記被測定物1は,その中央部を回転中心として回転される。
また,前記支持軸41及び前記回転駆動部42は,直線移動機構43により,前記被測定物1の表裏各面に平行な方向(厚み方向に直交する方向)に所定の移動範囲内で直線移動される。即ち,前記直線移動機構43は,前記被測定物1をその半径方向に沿って移動させる。
また,前記支持軸41,前記回転駆動部42及び前記直線移動機構43を備えた前記可撓支持装置40は,前記A面側の前記ヘテロダイン干渉計20による前記測定光P1の照射位置と前記B面側の前記ヘテロダイン干渉計20による前記測定光P1の照射位置との間に前記被測定物1を支持する。
例えば,前記被測定物1を一定速度で連続的に回転及び直線移動させつつ,一定周期で,或いは測定点1a,1bの位置が予め定められた位置となるごとに,前記計算機6が,前記A面側及び前記B面側の前記位相差ΔΦ1,ΔΦ2のデータを前記位相検波器4から取得する。さらに,前記計算機6が,それら2つの位相差ΔΦ1,ΔΦ2を前記(c1)式に代入することにより,前記被測定物1の厚みDsを算出する。
図4は,前記被測定物1における前記測定部位1a,1bの分布の一例を表す模式図である。
前記被測定物1を回転及び直線移動させつつ干渉光の位相検出を順次行った場合,図4に示されるように,前記測定部位1a,1bの位置は,前記被測定物1の表面における渦巻き状の線(波線)に沿って順次変化する。
そして,前記可動支持装置40により前記被測定物1の保持位置を二次元方向に移動させつつ厚み測定を順次行い,その測定データを所定の記憶部に記憶させれば,前記被測定物1の厚み分布データが得られる。
ここで,円盤状の前記被測定物1の厚みが薄い場合,その被測定物1は,図3に示されるように一部で支持されると,わずかな風圧や床の振動によって厚み方向に振動する。しかしながら,前記形状測定装置Xは,前記被測定物1がそのように振動しても,その振動の影響を受けずに高精度で前記被測定物1の厚み分布を測定できる。
なお,前記被測定物1をその表面に平行な面内で位置決めする機構は,図3に示される機構の他,いわゆるX−Yプロッタのように,前記被測定物1の支持部を交差する2直線それぞれに沿って移動させる機構であってもよい。
図5に示されるように,前記従来の形状測定装置は,2つの前記測定光P1,P2の伝送経路の振動等のノイズに起因して,厚みの測定値が大きく変動する。
一方,前記形状測定装置Xは,前記光ファイバa10,b10に対して特に信号防止対策が取られていないにもかかわらず,安定した厚みの測定値が得られる。
従って,前記形状測定装置Xによれば,前記被測定物1の振動及び前記単波長レーザ光源2から前記測定光学ユニットZに至る前記基幹光P0の分岐光の伝送媒体の振動の影響を受けずに,前記被測定物1の厚みを簡易に高精度で測定できる。
Y :光源ユニット
Z :測定光学ユニット
W :位相検波回路
1 :被測定物
1a,1b:測定部位
2 :単波長レーザ光源
3 :ビームスプリッタ
4 :位相検波器
6 :計算機
11,12,26,36:光ファイバ接続端子
15,16:音響光学素子
20:ヘテロダイン干渉計
30:参照用干渉計
40:可動支持装置
a10,b10:入力側の光ファイバ
a27,b27,a37,b37:出力側の光ファイバ
P0:基幹光
P1,P2:測定光
Claims (3)
- 被測定物の表裏各面を走査して該被測定物の厚み分布を非接触で測定するために用いられる形状測定装置であって,
所定の光源から出射される基幹光を二分岐させる第1の光分岐手段と,
前記第1の光分岐手段による分岐光それぞれを前記被測定物の表裏各面の表裏相対する測定部位それぞれの方向へ導く導光手段と,
前記被測定物の表裏それぞれにおける前記測定部位の方向へ導かれた前記基幹光の分岐光それぞれをさらに二分岐させる第2の光分岐手段と,
前記被測定物の表裏それぞれにおける前記第2の光分岐手段による分岐光の一方又は両方に周波数変調を施してそれぞれ周波数の異なる2つの測定光を生成する光変調手段と,
前記被測定物の表裏それぞれにおいて,一方の前記測定光を前記測定部位に照射させ,該測定部位で反射した一方の前記測定光である物体光と他方の前記測定光である参照光とを干渉させる2つのヘテロダイン干渉計と,
前記被測定物の表裏それぞれにおいて,2つの前記測定光それぞれを前記ヘテロダイン干渉計に入力される主光とそれ以外の副光とに二分岐させる第3の光分岐手段と,
前記被測定物の表裏それぞれにおいて,前記第3の光分岐手段により分岐された2つの前記副光を干渉させる副光干渉手段と,
前記被測定物の表裏それぞれにおいて,前記第2の光分岐手段,前記光変調手段,前記ヘテロダイン干渉計,前記第3の光分岐手段及び前記副光干渉手段を含む測定光学系を一体に保持する測定光学系保持手段と,
2つの前記ヘテロダイン干渉計により得られる干渉光それぞれを受光してその強度信号を出力する測定用光強度検出手段と,
前記被測定物の表裏それぞれにおいて,前記副光干渉手段により得られる干渉光を受光してその強度信号を出力する参照用光強度検出手段と,
前記被測定物の表裏それぞれにおける前記測定用光強度検出手段の出力信号及び前記参照用光強度検出手段の出力信号からなる2つのビート信号の位相検波により該2つのビート信号の位相差を検出する位相情報検出手段と,
を具備してなることを特徴とする形状測定装置。 - 前記測定光学系保持手段が,表裏各々において前記測定光学系を分担して保持する板状の保持部を有する剛体であり,前記板状の保持部に前記測定光学系を伝播する光を通過させる貫通孔が形成されてなる請求項1に記載の形状測定装置。
- 前記測定用光強度検出手段から前記位相情報検出手段に至るまでの信号伝送経路と前記参照用光強度検出手段から前記位相情報検出手段に至るまでの信号伝送経路との間に配置された金属製のシールド板を具備してなる請求項1又は2のいずれかに記載の形状測定装置。
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