JP2014085269A - 寸法測定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】低コヒーレンス光源12からは中心波長が紫外線領域の低コヒーレンス光が放射される。低コヒーレンス光源12から放射された低コヒーレンス光は、ビームスプリッタ18で測定光と参照光とに分割される。測定光は、ポリゴンミラー30によって周期的あるいは定期的に偏向され、fθレンズ32を介して測定対象物に照射される。これにより、測定対象物Oの測定面に対して測定光を垂直に入射させることができ、かつ(短波長化によって)測定光方向の分解能向上と、測定光サイズの微小化により、測定光に対して横方向の分解能を向上することができる。
【選択図】 図1
Description
図1は、本発明に係る寸法測定装置の一実施形態を示す概略構成図である。
実際に測定対象物Oを測る事前準備として、基準面の測定を行う。基準面の測定は、寸法(表面位置)が既知の基準品を測定対象物駆動ステージ26にセットし、その表面(基準面)の位置を測定することにより行う。すなわち、ポリゴンミラー30の回転角度を変更しつつ測定対象物駆動ステージ26の位置を変更して、基準品の表面(基準面)を測定光で走査し、各点で光検出器24で検出される干渉光の強度が最大になるときのCCP40の位置P0を検出することにより行う。コントローラ28は、得られたCCP40の位置P0の情報を基準位置情報としてコントローラ28内の記憶装置(不図示)に記憶する。
(1)偏向に基づく測定データの較正
上記のように、本発明に係る寸法測定装置では、測定光を偏向させて、測定対象物を走査する。しかし、測定光に対して伝播方向に偏向を与えると、測定光の光路長に変化が生じ、測定データにズレが生じる。そこで、測定光の偏向方向に基づく測定データのズレを補正するため、事前に補正データを取得し、この補正データを用いて測定データを補正する。これにより、より高精度な測定を行うことができる。
上記のように、測定光に対して伝播方向に偏向を与えると、測定光の光路長に変化が生じる。したがって、この偏向に基づく測定光の光路長の変化に応じて、参照光の光路長も変化させることにより、より高精度な測定を行うことができる。すなわち、偏向させることによって測定光の光路長が変化したときに、その測定光の光路長の変化量と同じ変化量で参照光の光路長を変化させる。これにより、測定光を偏向させることによる影響を取り除くことができる。偏向させることによって測定光の光路長がどのように変化するかは、あらかじめ求めることができる。したがって、測定光を偏向させる方向(ポリゴンミラーの回転角度等)に応じて、測定光の光路長の変化量と同じ変化量で参照光の光路長が変化するように、参照光の光路長を補正する。補正は、たとえば、参照光の光路中に補正用の光学系を配置し、この補正用の光学系で参照光の光路長を補正することにより行う。
上記のように、本発明に係る寸法測定装置によれば、測定光の偏向による主走査と、測定対象物の送りによる副走査とを交互に行うことにより、測定対象物の面の寸法を測定すること(三次元計測)ができる。上記の例では、測定対象物駆動ステージ26により測定対象物側を移動させる構成としているが、測定対象物側を固定とし、寸法測定装置側を移動させる構成とすることもできる。この場合、たとえば、測定対象物走査光学系20をユニット化し、このユニットのみを移動させる構成(ビームスプリッタ18と測定対象物走査光学系20との間の測定光の伝送は、たとえば、光ファイバで行う)とすることもできる。
上記実施の形態では、偏向手段としてポリゴンミラーを使用しているが、偏向手段としては、この他、図5に示すように、ガルバノミラー50を使用することもできる。同図において、ガルバノミラー50は、モータ52に駆動されて揺動し、ビームスプリッタ18から出射される測定光を偏向させる。ガルバノミラー50で偏向させた測定光をfθレンズ32を介して測定対象物に照射することにより、測定対象物に対して測定光を垂直に照射することができる。また、ガルバノミラー50の回転角度をエンコーダ54で検出することにより、測定光の照射位置を検出することができる。
上記実施の形態では、光分割手段としてビームスプリッタを使用しているが、光分割手段としては、この他、光カプラ等を用いることもできる。
上記実施の形態では、参照光反射体としてCCPを使用しているが、参照光反射体としては、この他、CCM(Corner Cube Mirror:コーナーキューブミラー)や直角プリズム、直角ミラーなどを使用することもできる。
本発明によれば、測定対象物の寸法を広範囲にわたって高精度に測定することができる。測定対象物は特に限定されない。低コヒーレンス干渉法では、透明体を透過させて屈折率の異なる多層膜も計測することができるため、膜厚及び透明プラスチックなどで覆われた物体の形状測定も行うことができる。
Claims (5)
- 低コヒーレンス光を放射する光源と、
前記光源から放射された低コヒーレンス光を測定光と参照光とに分割する光分割手段と、
前記光分割手段から出射される前記参照光を反射する参照光反射体と、
前記参照光反射体を移動させて前記参照光の光路長を変更する参照光路長変更手段と、
前記参照光反射体の位置を検出する参照光反射体位置検出手段と、
前記光分割手段から出射される前記測定光を周期的あるいは定期的に偏向させる偏向手段と、
前記偏向手段で偏向された前記測定光を平らな像面に集光させるfθレンズと、
前記fθレンズを介して測定対象物に照射される前記測定光の照射位置を検出する照射位置検出手段と、
前記測定対象物で反射した前記測定光と前記参照光反射体で反射した前記参照光との干渉光を検出する光検出手段と、
前記光検出手段で検出される干渉光の強度が最大となるときの前記参照光反射体の位置を前記測定光の照射位置ごとに検出して、前記測定光の照射位置ごとの前記測定対象物の寸法を算出する演算手段と、
を有する寸法測定装置。 - 前記測定光を前記偏向手段で偏向させることによって生じる前記測定光の光路長の変化に基づく寸法の測定データの補正情報を記憶する補正情報記憶手段を更に備え、前記演算手段で算出した寸法の測定データを前記補正情報で補正して真の測定データとする請求項1に記載の寸法測定装置。
- 前記光源は中心波長が紫外線領域に属する低コヒーレンス光を放射する請求項1又は2に記載の寸法測定装置。
- 前記偏向手段がポリゴンミラー又はガルバノミラーである請求項1から3のいずれか1項に記載の寸法測定装置。
- 前記測定対象物が載置され、前記測定光による走査方向と直交する方向に前記測定対象物を移動させる測定対象物駆動ステージと、
前記測定対象物駆動ステージの位置を検出するステージ位置検出手段と、
を更に備える請求項1から4のいずれか1項に記載の寸法測定装置。
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