JP2013224899A - 表面形状測定装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、光源1からの射出光L1を参照光L2と測定光L3とに分割する分割部と、参照光L2を回折させる第1回折格子4と、第1回折格子4で回折した参照光L2を反射して第1回折格子4に再度入射させる反射部と、第1回折格子4に再度入射して再度回折した参照光L2Aと被検面8aで反射した測定光L3Aとが光干渉した干渉光L4を受光すると共に、干渉光L4における波長毎の干渉強度信号を検出する検出部(CCD11)と、第1回折格子4をその格子溝の方向と直交する方向に移動させる移動部(ピエゾステージ5)と、移動部による第1回折格子4の移動量に応じて変化する波長毎の干渉強度信号に基づいて干渉光L4における波長毎の干渉強度信号の位相を算出する算出部と、算出した波長毎の干渉強度信号の位相に基づいて被検面8aの高さを測定する測定部と、を備える。
【選択図】図1A
Description
前記射出光を参照光と測定光とに分割する分割部と、
入射した前記参照光を回折させる第1回折格子と、
前記第1回折格子で回折した前記参照光を反射して前記第1回折格子に再度入射させる反射部と、
前記第1回折格子に再度入射して再度回折した前記参照光と被検物の被検面に照射されて反射した前記測定光とが光干渉した干渉光を受光すると共に、前記干渉光における波長毎の干渉強度信号を検出する検出部と、
前記第1回折格子をその格子溝の方向と直交する方向に移動させる移動部と、
前記第1回折格子の移動量に応じて変化した前記波長毎の干渉強度信号に基づいて前記干渉光における波長毎の干渉強度信号の位相を算出する算出部と、
前記算出部で算出した前記波長毎の干渉強度信号の位相に基づいて前記被検面の高さを測定する測定部と、を備える。
前記射出光を参照光と測定光とに分割する分割部と、
入射した前記参照光を回折させる第1回折格子と、
前記第1回折格子で回折した前記参照光を回折させて前記第1回折格子に再度入射させる第2回折格子と、
前記第1回折格子に再度入射して再度回折した前記参照光と被検物の被検面に照射されて反射した前記測定光とが光干渉した干渉光を受光すると共に、前記干渉光における波長毎の干渉強度信号を検出する検出部と、
前記第2回折格子をその格子溝の方向と直交する方向に移動させる移動部と、
前記第2回折格子の移動量に応じて変化した前記波長毎の干渉強度信号に基づいて前記干渉光における波長毎の干渉強度信号の位相を算出する算出部と、
前記算出部で算出した前記波長毎の干渉強度信号の位相に基づいて前記被検面の高さを測定する測定部と、を備える。
前記射出光を参照光と測定光とに分割し、
第1回折格子に入射した前記参照光を回折させ、
前記第1回折格子で回折した前記参照光を反射部で反射させて前記第1回折格子に再度入射させて再度回折させ、
前記第1回折格子で再度回折した前記参照光と被検物の被検面に照射されて反射した前記測定光とを光干渉させた干渉光を検出部で受光することで前記干渉光における波長毎の干渉強度信号を検出し、
前記第1回折格子をその格子溝の方向と直交する方向に移動させ、
前記第1回折格子の移動量に応じて変化した前記波長毎の干渉強度信号に基づいて前記干渉光における波長毎の干渉強度信号の位相を算出し、
算出した前記波長毎の干渉強度信号の位相に基づいて前記被検面の高さを測定する。
前記射出光を参照光と測定光とに分割し、
第1回折格子に入射した前記参照光を回折させ、
前記第1回折格子で回折した前記参照光を第2回折格子で回折させて前記第1回折格子に再度入射させて再度回折させ、
前記第1回折格子で再度回折した前記参照光と被検面に照射されて反射した前記測定光とを光干渉させた干渉光を検出部で受光することで前記干渉光における波長毎の干渉強度信号を検出し、
前記第2回折格子をその格子溝の方向と直交する方向に移動させ、
前記第2回折格子の移動量に応じて変化した前記波長毎の干渉強度信号に基づいて前記干渉光における波長毎の干渉強度信号の位相を算出し、
算出した前記波長毎の干渉強度信号の位相に基づいて前記被検面の高さを測定する。
図1Aは、第1実施形態における表面形状測定装置の模式図である。
第1実施形態において、使用する回折次数nは1であるので、式1にn=1を代入すると、式2となる。
ここで、図1Aの第1回折格子4の格子のピッチはp、入射角θは0(rad)、すなわち垂直入射なので、第2回折格子6での回折角φ1は、式3となる。
第2回折格子6の格子のピッチは、第1回折格子4のピッチpの半分、すなわちp/2である。また、第2回折格子6への入射角θ2はφ1であるので、第2回折格子6での回折角φ2は、式4で表される。
式4に式3を代入すると、式5となる。
式3と式5とにより、φ1=φ2となるので、図1Aの第1回折格子4と第2回折格子6とにおいて、波長毎に回折角は異なるが、第2回折格子6の反射回折光(光束33)は、第2回折格子6への入射光(光束32)と同方向となり、波長毎に同じ光路を戻る。従って、第1回折格子4と第2回折格子6とで構成される参照面側からの反射光(光束34)を、入射光(光束31)と同一の光路で、平行光として図1Aのビームスプリッタ3に戻すことが可能である。
これを波長毎に算出し、波長λと位相φとの関係を得る。ただし、位相φは0〜2π(rad)で折り返すので、得られる位相φの位相データは、図4に示すように、横軸に波長(nm)を取り、縦軸に位相φ(rad)を取ると、0〜2π(rad)で折り返すグラフとなる。図4では、位相0〜2π(rad)で折り返されているが、容易に繋ぎ合わせることができる。図4の位相データにおいて位相のつなぎ合わせを行うと、図5のグラフとなる。位相の繋ぎ合わせは、たとえば、図4のグラフの右側から左側へ、隣接するデータ間で、πrad以上の位相差があるとき、−2πradを加え、−πrad以下の位相差があるときに+2πradを加える操作を図1Aの位相検出部42で行う。図5は、横軸が波長(nm)であり、縦軸が位相φ(rad)であって、図4のグラフにおいて、位相を繋ぎ合わせたグラフである。
式7から、φλ/2π=h/λ であるので、横軸を波長λの逆数とし、縦軸を位相φ/2πとして図5を変形させる。すると、図6に示すように、直線状のグラフとなる。図6のグラフの傾きを示す係数(傾き係数)が光路長差hとなるので、図6のデータに対して、たとえば、最小二乗法で傾き係数を図1Aの被検面高さ算出部43で求める。このようにして傾き係数を算出することで、光路長差hが得られる。反射光路であるから、被検面8aの高さは、光路長差hの1/2として被検面高さ算出部43で求めることができる。
第2実施形態に係る表面形状測定装置について、図8を用いて説明する。第1実施形態に係る表面形状装置と共通する構成については、同じ符号を付して説明を省略する。
2、7、7a、12、23 レンズ
3 ビームスプリッタ
5 ピエゾステージ
4 第1回折格子
6 第2回折格子
9 第3回折格子
8 被検物
8a 被検面
10a、22、22a 円筒レンズ
11、11a CCD
20 レンズ
21 ミラー
24 1つのユニット
30、31、32、33、34、35、36 光束
40 制御及び演算ユニット
41 ステージ駆動部
42 位相検出部
43 被検面高さ算出部
L1 射出光
L2、L2A 参照光
L3、L3A 測定光
L4 干渉光
S1 第1集光スポット
S2 第2集光スポット
OA1、OA2 光軸
Claims (8)
- 複数の波長を有する射出光を射出する光源と、
前記射出光を参照光と測定光とに分割する分割部と、
入射した前記参照光を回折させる第1回折格子と、
前記第1回折格子で回折した前記参照光を反射して前記第1回折格子に再度入射させる反射部と、
前記第1回折格子に再度入射して再度回折した前記参照光と被検物の被検面に照射されて反射した前記測定光とが光干渉した干渉光を受光すると共に、前記干渉光における波長毎の干渉強度信号を検出する検出部と、
前記第1回折格子をその格子溝の方向と直交する方向に移動させる移動部と、
前記第1回折格子の移動量に応じて変化した前記波長毎の干渉強度信号に基づいて前記干渉光における波長毎の干渉強度信号の位相を算出する算出部と、
前記算出部で算出した前記波長毎の干渉強度信号の位相に基づいて前記被検面の高さを測定する測定部と、
を備える表面形状測定装置。 - 複数の波長を有する射出光を射出する光源と、
前記射出光を参照光と測定光とに分割する分割部と、
入射した前記参照光を回折させる第1回折格子と、
前記第1回折格子で回折した前記参照光を回折させて前記第1回折格子に再度入射させる第2回折格子と、
前記第1回折格子に再度入射して再度回折した前記参照光と被検物の被検面に照射されて反射した前記測定光とが光干渉した干渉光を受光すると共に、前記干渉光における波長毎の干渉強度信号を検出する検出部と、
前記第2回折格子をその格子溝の方向と直交する方向に移動させる移動部と、
前記第2回折格子の移動量に応じて変化した前記波長毎の干渉強度信号に基づいて前記干渉光における波長毎の干渉強度信号の位相を算出する算出部と、
前記算出部で算出した前記波長毎の干渉強度信号の位相に基づいて前記被検面の高さを測定する測定部と、
を備える表面形状測定装置。 - 前記測定光を集光して前記被検面に第1方向と平行な直線状の第1集光スポットを形成する第1円筒レンズと、
前記ビームスプリッタと前記検出部との間における前記干渉光の光路上に配置されると共に前記第1方向と平行な格子溝を有する第3回折格子と、
前記第3回折格子で回折した前記干渉光を集光して前記検出部に前記第1方向と平行な直線状の第2集光スポットを形成する第2円筒レンズと、
を更に備える請求項1又は2に記載の表面形状測定装置。 - 前記第1方向は、前記第1集光スポットの長手方向である、
請求項3に記載の表面形状測定装置。 - 複数の波長を有する射出光を射出し、
前記射出光を参照光と測定光とに分割し、
第1回折格子に入射した前記参照光を回折させ、
前記第1回折格子で回折した前記参照光を反射部で反射させて前記第1回折格子に再度入射させて再度回折させ、
前記第1回折格子で再度回折した前記参照光と被検物の被検面に照射されて反射した前記測定光とを光干渉させた干渉光を検出部で受光することで前記干渉光における波長毎の干渉強度信号を検出し、
前記第1回折格子をその格子溝の方向と直交する方向に移動させ、
前記第1回折格子の移動量に応じて変化した前記波長毎の干渉強度信号に基づいて前記干渉光における波長毎の干渉強度信号の位相を算出し、
算出した前記波長毎の干渉強度信号の位相に基づいて前記被検面の高さを測定する、表面形状測定方法。 - 複数の波長を有する射出光を射出し、
前記射出光を参照光と測定光とに分割し、
第1回折格子に入射した前記参照光を回折させ、
前記第1回折格子で回折した前記参照光を第2回折格子で回折させて前記第1回折格子に再度入射させて再度回折させ、
前記第1回折格子で再度回折した前記参照光と被検面に照射されて反射した前記測定光とを光干渉させた干渉光を検出部で受光することで前記干渉光における波長毎の干渉強度信号を検出し、
前記第2回折格子をその格子溝の方向と直交する方向に移動させ、
前記第2回折格子の移動量に応じて変化した前記波長毎の干渉強度信号に基づいて前記干渉光における波長毎の干渉強度信号の位相を算出し、
算出した前記波長毎の干渉強度信号の位相に基づいて前記被検面の高さを測定する、表面形状測定方法。 - 前記被検面に照射される前記測定光は、第1円筒レンズにより第1方向と平行な直線状の第1集光スポットに集光されて前記被検面に照射され、
前記干渉光は、前記第1方向と平行な格子溝を有する第3回折格子で回折した後に、第2円筒レンズにより前記第1方向と平行な直線状の第2集光スポットに集光されて前記検出部に入射する、請求項5又は6に記載の表面形状測定方法。 - 前記第1方向は、前記第1集光スポットの長手方向である、
請求項7に記載の表面形状測定方法。
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