JP2014167414A - Object surface inspection device - Google Patents

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Gensuke Kiyohara
元輔 清原
Kosuke Kiyohara
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an object surface inspection device using an interferometer that improves visibility even when a low reflectance object is placed on a test surface, and can generates sufficient interference fringes.SOLUTION: A polarization interferometer causes interference between reference light having light from a predetermined light source reflected on a reference surface and test light having light from the predetermined light source reflected on an inspecting object. The polarization interferometer has: a half-wave plate that controls a polarization branch intensity ratio of first linear polarized light of the light from the predetermined light source and second linear polarized light orthogonal to the first linear polarized light; and polarization separation means for separating the first linear polarized light and the second linear polarized light, which pass through the half-wave plate, by a predetermined angle, and transmitting the separated first linear polarized light and second linear polarized light to the reference surface and the inspecting object.

Description

本発明は、物体面検査装置に関する。   The present invention relates to an object surface inspection apparatus.

従来の物体面検査装置は、干渉縞を利用した装置であり、レーザーから出射されたレーザー光を透過するとともに反射する参照面を有し、参照面で透過したレーザー光がテスト面(被検物体面)で反射する。そして、この反射光が上記参照面を再び透過したテスト光と、上記参照面で反射した反射光である参照光とによって、干渉縞を形成する。また、この干渉縞の形状に基づいて、上記テスト面における平面度を検出する(たとえば特許文献1参照)。   A conventional object surface inspection apparatus uses interference fringes, has a reference surface that transmits and reflects laser light emitted from a laser, and the laser light transmitted through the reference surface is a test surface (test object). Surface). Then, interference fringes are formed by the test light in which the reflected light is transmitted again through the reference surface and the reference light that is reflected light on the reference surface. Further, the flatness of the test surface is detected based on the shape of the interference fringes (see, for example, Patent Document 1).

特開2006−90829号公報JP 2006-90829 A

しかし、上記従来例では、テスト面に超低反射率物体を設置した場合、上記参照面で反射した反射光である参照光は比較的強度が高いが、テスト光は、超低反射率の物体で反射した光であるので、強度が極端に低い。よって、参照光の強度とテスト光の強度との差が多過ぎるので、ビジビリティー(コントラスト)が極端に低く、充分な干渉縞を得ることができない。なお、超低反射率は、一般に0.3%程度以下の反射率であると言われている。   However, in the above-described conventional example, when an ultra-low reflectance object is installed on the test surface, the reference light that is reflected light from the reference surface is relatively high in intensity, but the test light is an ultra-low reflectance object. Since the light is reflected at, the intensity is extremely low. Therefore, since there is too much difference between the intensity of the reference light and the intensity of the test light, visibility (contrast) is extremely low, and sufficient interference fringes cannot be obtained. The ultra-low reflectance is generally said to be a reflectance of about 0.3% or less.

つまり、干渉計を用いた超低反射率物体面検査装置において、ビジビリティーを、Eとし、参照面における反射率を、Aとし、超低反射率物体面(テスト面)の反射率を、Bとすると、ビジビリティーE={B/(A+B)}×100である。   That is, in an ultra-low reflectivity object surface inspection apparatus using an interferometer, the visibility is E, the reflectivity at the reference surface is A, and the reflectivity of the ultra-low reflectivity object surface (test surface) is B. Then, visibility E = {B / (A + B)} × 100.

たとえば、反射率Aを、4%とし、反射率Bを、0.2%とした場合、ビジビリティーE={B/(A+B)}×100={0.2/(4+0.2)}×100=(0.2/4.2)×100≒4.76(%)である。一方、反射率Bが反射率Aと同じであれば、ビジビリティーE={B/(A+B)}×100={4/(4+4)}×100=(4/8)×100≒50(%)である。   For example, when the reflectance A is 4% and the reflectance B is 0.2%, the visibility E = {B / (A + B)} × 100 = {0.2 / (4 + 0.2)} × 100 = (0.2 / 4.2) × 100≈4.76 (%). On the other hand, if the reflectance B is the same as the reflectance A, the visibility E = {B / (A + B)} × 100 = {4 / (4 + 4)} × 100 = (4/8) × 100≈50 (%) It is.

つまり、テスト面の反射率Bが高ければ、ビジビリティーEが50%であり、充分な干渉縞を得ることができるが、テスト面の反射率Bが極端に低いと、ビジビリティーEが低く、充分な干渉縞を得ることができない。   That is, if the reflectance B of the test surface is high, the visibility E is 50%, and sufficient interference fringes can be obtained. However, if the reflectance B of the test surface is extremely low, the visibility E is low and sufficient. Interference fringes cannot be obtained.

すなわち、上記従来例は、干渉計を用いた物体面検査装置において、テスト面に超低反射率物体を設置した場合、テスト面で反射したテスト光の強度が、参照面で反射した反射光である参照光の強度よりも極端に低いので、ビジビリティーが極端に低く、充分な干渉縞を得ることができないという問題がある。   That is, in the above-described conventional example, in an object surface inspection apparatus using an interferometer, when an ultra-low reflectance object is installed on the test surface, the intensity of the test light reflected on the test surface is the reflected light reflected on the reference surface. Since it is extremely lower than the intensity of a certain reference light, there is a problem that visibility is extremely low and sufficient interference fringes cannot be obtained.

本発明は、干渉計を用いた物体面検査装置において、テスト面に反射率が低い物体を設置しても、ビジビリティーを向上させ、充分な干渉縞を得ることができる物体面検査装置を提供することを目的とする。   The present invention provides an object surface inspection apparatus that can improve visibility and obtain sufficient interference fringes even when an object with low reflectance is installed on a test surface in an object surface inspection apparatus using an interferometer. For the purpose.

本発明の物体面検査装置は、所定の光源からの光が参照面で反射した参照光と、上記所定の光源からの光が被検物体で反射したテスト光とを干渉させる偏光干渉計において、上記所定の光源からの光のうちの第1の直線偏光と上記第1の直線偏光と直交する第2の直線偏光との偏光分岐強度比を制御する1/2波長板と、上記1/2波長板を通過した上記第1の直線偏光と上記第2の直線偏光とを所定角度で分離し、この分離した第1の直線偏光と第2の直線偏光とを上記参照面、上記被検物体に送る偏光分離手段とを有することを特徴とする。   The object surface inspection apparatus of the present invention is a polarization interferometer that causes interference between reference light reflected from a reference surface by light from a predetermined light source and test light reflected from a test object by light from the predetermined light source. A half-wave plate for controlling a polarization branching intensity ratio between the first linearly polarized light and the second linearly polarized light orthogonal to the first linearly polarized light out of the light from the predetermined light source; The first linearly polarized light and the second linearly polarized light that have passed through the wave plate are separated at a predetermined angle, and the separated first linearly polarized light and second linearly polarized light are separated from the reference plane and the object to be inspected. And a polarization separation means for sending to the light source.

本発明によれば、干渉計を用いた物体面検査装置において、テスト面に反射率が低い物体を設置した場合、参照面で反射した参照光の強度と、テスト面で反射したテスト光の強度とをほぼ同じにすることができ、したがって、ビジビリティーを向上させ、充分な干渉縞を得ることができるという効果を奏する。   According to the present invention, in an object surface inspection apparatus using an interferometer, when an object with low reflectance is installed on the test surface, the intensity of the reference light reflected by the reference surface and the intensity of the test light reflected by the test surface Therefore, it is possible to improve visibility and obtain sufficient interference fringes.

本発明の実施例1である超低反射率物体面検査装置100を示す図である。It is a figure which shows the ultra-low-reflectance object surface inspection apparatus 100 which is Example 1 of this invention. 1/2波長板2の説明図である。2 is an explanatory diagram of a half-wave plate 2. FIG. 1/2波長板2を回転させた場合におけるその回転角と偏光分岐強度の比との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the rotation angle in the case of rotating the half-wave plate 2, and ratio of polarization splitting intensity. 1/2波長板2の回転角度と偏光分岐比との関係を示す図表である。6 is a chart showing a relationship between a rotation angle of a half-wave plate 2 and a polarization branching ratio. ウォーラストンプリズム3の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of the Wollaston prism. 超低反射率物体面検査装置100を示す図であり、被検物体6で反射した光の経路が記載され、参照平面5で反射した光の経路を省略して示す図である。It is a figure which shows the ultra-low-reflectance object surface inspection apparatus 100, and is a figure which abbreviate | omits and shows the path | route of the light reflected by the to-be-tested object 6, and abbreviate | omitted the path | route of the light reflected by the reference plane 5. FIG. 本発明の実施例2である超低反射率物体面検査装置200を示す図である。It is a figure which shows the ultra-low-reflectance object surface inspection apparatus 200 which is Example 2 of this invention.

発明を実施するための形態は、以下の実施例である。   The modes for carrying out the invention are the following examples.

図1は、本発明の実施例1である超低反射率物体面検査装置100を示す図である。   FIG. 1 is a diagram showing an ultra-low reflectivity object surface inspection apparatus 100 that is Embodiment 1 of the present invention.

超低反射率物体面検査装置100は、レーザー1と、1/2波長板2と、ウォーラストンプリズム3と、ビームスプリッター4と、参照平面5と、被検物体6と、ビームスプリッター41と、モニタ用カメラ42と、ピンホール7と、偏光板8と、CCD9と、干渉縞解析手段10とを有する。   The ultra-low reflectivity object surface inspection apparatus 100 includes a laser 1, a half-wave plate 2, a Wollaston prism 3, a beam splitter 4, a reference plane 5, a test object 6, a beam splitter 41, A monitor camera 42, a pinhole 7, a polarizing plate 8, a CCD 9, and interference fringe analysis means 10 are included.

レーザー1は光源の例である。1/2波長板2は、レーザー1からの光のうちの水平直線偏光sと垂直直線偏光pとの偏光分岐強度比を制御する。   Laser 1 is an example of a light source. The half-wave plate 2 controls the polarization branching intensity ratio between the horizontal linearly polarized light s and the vertical linearly polarized light p in the light from the laser 1.

ウォーラストンプリズム3は、1/2波長板2を通過した水平直線偏光sと、垂直直線偏光pとを所定角度で分離する。   The Wollaston prism 3 separates the horizontal linearly polarized light s that has passed through the half-wave plate 2 and the vertical linearly polarized light p at a predetermined angle.

ビームスプリッター4は、ウォーラストンプリズム3を通過した水平直線偏光sと垂直直線偏光pとを反射するとともに透過する。   The beam splitter 4 reflects and transmits the horizontal linearly polarized light s and the vertical linearly polarized light p that have passed through the Wollaston prism 3.

参照平面5は、ビームスプリッター4で反射した光を反射するとともに透過する。   The reference plane 5 reflects and transmits the light reflected by the beam splitter 4.

被検物体6は、参照平面5を通過した光を反射し、この反射光が参照平面5を通過するように設置されている。実施例では、被検物体6は、超低反射率物体であり、その反射率が極めて低く、0.3%以下の反射率である。   The test object 6 is installed so as to reflect the light that has passed through the reference plane 5 and the reflected light passes through the reference plane 5. In the embodiment, the test object 6 is an extremely low reflectivity object, and its reflectivity is extremely low, and the reflectivity is 0.3% or less.

ピンホール7は、参照平面5で反射した光のうちの水平直線偏光sのみを通過させ、被検物体6で反射した光のうちの垂直直線偏光pのみを通過させる。   The pinhole 7 allows only the horizontal linearly polarized light s of the light reflected by the reference plane 5 to pass, and allows only the vertical linearly polarized light p of the light reflected by the test object 6 to pass.

ビームスプリッター41は、ビームスプリッター4とピンホール7との間に設けられている。モニタ用カメラ42は、ビームスプリッター41で反射した光を受けるように設置されている。また、モニタ用カメラ42の画面中央がピンホール7の位置と等価の位置であるように、モニタ用カメラ42が設置されている。   The beam splitter 41 is provided between the beam splitter 4 and the pinhole 7. The monitor camera 42 is installed so as to receive the light reflected by the beam splitter 41. The monitor camera 42 is installed so that the center of the screen of the monitor camera 42 is equivalent to the position of the pinhole 7.

偏光板8は、水平直線偏光、垂直直線偏光をそれぞれ45度方向に変える素子であり、これによって、同じ方向の光が2つできるので、これらによって干渉が生じる。   The polarizing plate 8 is an element that changes the horizontal linearly polarized light and the vertical linearly polarized light in the 45-degree direction, and thereby two lights in the same direction can be generated, thereby causing interference.

CCD9は、ピンホール7を通過した光を受光する撮像素子の例である。   The CCD 9 is an example of an image sensor that receives light that has passed through the pinhole 7.

干渉縞解析手段10は、参照面5によって反射された反射光である参照光と、参照面5を透過し、被検物体6で反射した後に、参照面5を再び透過した光であるテスト光とによって得られる空間キャリアを持つ干渉縞を解析する。   The interference fringe analyzing means 10 is a reference light that is a reflected light reflected by the reference surface 5 and a test light that is a light that is transmitted through the reference surface 5, reflected by the test object 6, and then transmitted through the reference surface 5 again. The interference fringe with the spatial carrier obtained by is analyzed.

図2は、1/2波長板2の説明図である。   FIG. 2 is an explanatory diagram of the half-wave plate 2.

1/2波長板2は、結晶の光学軸の方向に対して1/2波長板2を回転すると、レーザー1が出射した水平直線偏光sの強度と垂直直線偏光pの強度との比を、変化させる。   When the half-wave plate 2 is rotated with respect to the direction of the optical axis of the crystal, the ratio of the intensity of the horizontal linearly polarized light s emitted from the laser 1 to the intensity of the vertical linearly polarized light p is expressed as follows: Change.

図3は、1/2波長板2を回転させた場合におけるその回転角θと偏光分岐強度の比との関係を示す図である。   FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the rotation angle θ and the ratio of the polarization splitting intensity when the half-wave plate 2 is rotated.

上記偏光分岐強度の比は、垂直直線偏光pの強度と水平直線偏光sの強度との比である。図3において、実線は、水平直線偏光sの強度を示し、破線は、垂直直線偏光pの強度を示す。1/2波長板2に、垂直直線偏光pの強度:水平直線偏光sの強度=1:1である光を入射した場合、1/2波長板2の回転角度が0度であれば、垂直直線偏光pの強度:水平直線偏光sの強度=1:0であり、1/2波長板2の回転角度が22.5度であれば、垂直直線偏光pの強度:水平直線偏光sの強度=0.5:0.5=1:1であり、1/2波長板2の回転角度が45度であれば、垂直直線偏光pの強度:水平直線偏光sの強度=0:1であり、1/2波長板2の回転角度が67.5度であれば、垂直直線偏光pの強度:水平直線偏光sの強度=0.5:0.5=1:1である。   The ratio of the polarization splitting intensity is the ratio between the intensity of the vertical linearly polarized light p and the intensity of the horizontal linearly polarized light s. In FIG. 3, the solid line indicates the intensity of the horizontal linearly polarized light s, and the broken line indicates the intensity of the vertical linearly polarized light p. When light having an intensity of vertical linearly polarized light p: intensity of horizontal linearly polarized light s = 1: 1 is incident on the half-wave plate 2, if the rotation angle of the half-wave plate 2 is 0 degree, the light is vertical. If the intensity of the linearly polarized light p: the intensity of the horizontal linearly polarized light s = 1: 0 and the rotation angle of the half-wave plate 2 is 22.5 degrees, the intensity of the vertically linearly polarized light p: the intensity of the horizontal linearly polarized light s. = 0.5: 0.5 = 1: 1, and if the rotation angle of the half-wave plate 2 is 45 degrees, the intensity of the vertical linearly polarized light p: the intensity of the horizontal linearly polarized light s = 0: 1. If the rotation angle of the half-wave plate 2 is 67.5 degrees, the intensity of the vertical linearly polarized light p: the intensity of the horizontal linearly polarized light s = 0.5: 0.5 = 1: 1.

図4は、1/2波長板2の回転角度と偏光分岐比との関係を示す図表である。   FIG. 4 is a chart showing the relationship between the rotation angle of the half-wave plate 2 and the polarization branching ratio.

1/2波長板2の回転角度を0度に近い3度に設定すれば、垂直直線偏光pの強度:水平直線偏光sの強度=1:0.01=100:1になる。つまり、被検物体6で反射したテスト光として、垂直直線偏光pのみを使用し、参照平面5で反射した参照光として、水平直線偏光sのみを使用すれば、干渉縞を生じさせる参照光、テスト光について、参照光の強度:テスト光の強度=1:100に変化させることができる。すなわち、参照光の強度に対して、テスト光の強度を100倍にすることができる。これによって、超低反射率物体面を反射面として使用した場合に、テスト光の強度が低すぎるという問題を解決することができる。   If the rotation angle of the half-wave plate 2 is set to 3 degrees close to 0 degrees, the intensity of the vertical linearly polarized light p: the intensity of the horizontal linearly polarized light s = 1: 0.01 = 100: 1. That is, if only the vertical linearly polarized light p is used as the test light reflected by the object 6 and only the horizontal linearly polarized light s is used as the reference light reflected by the reference plane 5, the reference light that causes interference fringes, With respect to the test light, the intensity of the reference light: the intensity of the test light = 1: 100 can be changed. That is, the intensity of the test light can be 100 times the intensity of the reference light. This can solve the problem that the intensity of the test light is too low when an ultra-low reflectance object surface is used as the reflecting surface.

図5は、ウォーラストンプリズム3の動作を説明する図である。   FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the Wollaston prism 3.

ウォーラストンプリズム3は、複屈折を有する2つの同一の結晶31、32を互いに接合したプリズムであり、その入射面、出射面に、それぞれ、透過率向上のために反射防止膜コート33、34が施され、その全体が金属枠35で覆われている。   The Wollaston prism 3 is a prism in which two identical crystals 31 and 32 having birefringence are joined to each other, and antireflection film coats 33 and 34 are provided on the incident surface and the output surface, respectively, in order to improve transmittance. The whole is covered with a metal frame 35.

ウォーラストンプリズム3の入射側に、ランダム偏光を入射すると、所定の分離角度で、水平直線偏光sと、垂直直線偏光pとに分離されて出射される。つまり、ランダム偏光を、水平直線偏光sと、垂直直線偏光pとに、確実に分離することができる。   When random polarized light is incident on the incident side of the Wollaston prism 3, the light is separated into horizontal linearly polarized light s and vertical linearly polarized light p at a predetermined separation angle and emitted. That is, random polarized light can be reliably separated into horizontal linearly polarized light s and vertical linearly polarized light p.

次に、超低反射率物体面検査装置100の動作について説明する。   Next, the operation of the ultra-low reflectance object surface inspection apparatus 100 will be described.

まず、参照光の光路について説明する。図1において、参照平面5で反射した参照光の経路が記載され、被検物体6に向かう光および反射したテスト光の経路を省略してある。   First, the optical path of the reference light will be described. In FIG. 1, the path of the reference light reflected by the reference plane 5 is shown, and the path of the light toward the test object 6 and the reflected test light is omitted.

レーザー1が、ランダム偏光を出射し、このランダム偏光が1/2波長板2に入射される。1/2波長板2は、その回転角度によって、水平直線偏光sの強度と、垂直直線偏光pの強度との比が変化する。実施例1では、1/2波長板2の回転角度が3度に設定され、したがって、図3に示すように、水平直線偏光sの強度が1であり、垂直直線偏光pの強度が100である。つまり、垂直直線偏光pの強度は、水平直線偏光sの強度の100倍である。   The laser 1 emits random polarized light, and this random polarized light is incident on the half-wave plate 2. The ratio of the intensity of the horizontal linearly polarized light s and the intensity of the vertical linearly polarized light p varies depending on the rotation angle of the half-wave plate 2. In Example 1, the rotation angle of the half-wave plate 2 is set to 3 degrees. Therefore, as shown in FIG. 3, the intensity of the horizontal linearly polarized light s is 1, and the intensity of the vertical linearly polarized light p is 100. is there. That is, the intensity of the vertical linearly polarized light p is 100 times the intensity of the horizontal linearly polarized light s.

そして、1/2波長板2によって強度比が変化された水平直線偏光sと垂直直線偏光pとが、ウォーラストンプリズム3に入射されると、ウォーラストンプリズム3は、入射した直線偏光(ランダム偏光)について、所定の分離角度によって、水平直線偏光sと、垂直直線偏光pとを分離出射する。この分離された水平直線偏光sと垂直直線偏光pとが、ビームスプリッター4によって反射され、参照平面5に向かう。参照平面5に向かった偏光のうち半分が、参照平面5で反射され、残りの半分が参照平面5を透過する。   When the horizontal linearly polarized light s and the vertical linearly polarized light p, the intensity ratio of which has been changed by the half-wave plate 2, are incident on the Wollaston prism 3, the Wollaston prism 3 receives the incident linearly polarized light (randomly polarized light). ), The horizontal linearly polarized light s and the vertical linearly polarized light p are separated and emitted at a predetermined separation angle. The separated horizontal linearly polarized light s and vertical linearly polarized light p are reflected by the beam splitter 4 and travel toward the reference plane 5. Half of the polarized light toward the reference plane 5 is reflected by the reference plane 5 and the other half is transmitted through the reference plane 5.

参照平面5で反射された参照光(水平直線偏光s、垂直直線偏光p)は、ビームスプリッター4を透過し、ピンホール7に向かう。ここで、ピンホール7は、参照光(水平直線偏光s、垂直直線偏光p)のうちの一方のみを通過させる。実施例1では、水平直線偏光sのみがピンホール7を通過し、垂直直線偏光pはピンホール7以外の部位に当たり、ピンホール7を通過しない。つまり、ウォーラストンプリズム3で、水平直線偏光sの方向と垂直直線偏光pの方向とが所定の分離角度を有するので、ピンホール7には、水平直線偏光s、垂直直線偏光pのうちの一方のみを通過するように、ピンホール7の位置およびその直径が設定されている。   The reference light (horizontal linearly polarized light s, vertical linearly polarized light p) reflected by the reference plane 5 passes through the beam splitter 4 and travels toward the pinhole 7. Here, the pinhole 7 allows only one of the reference light (horizontal linearly polarized light s and vertical linearly polarized light p) to pass therethrough. In the first embodiment, only the horizontal linearly polarized light s passes through the pinhole 7, and the vertical linearly polarized light p hits a portion other than the pinhole 7 and does not pass through the pinhole 7. That is, since the Wollaston prism 3 has a predetermined separation angle between the direction of the horizontal linearly polarized light s and the direction of the vertical linearly polarized light p, the pinhole 7 has one of the horizontal linearly polarized light s and the vertical linearly polarized light p. The position of the pinhole 7 and its diameter are set so as to pass only through the pin.

なお、水平直線偏光s、垂直直線偏光pのうちのいずれをピンホール7に通過させるかは、ピンホール7の位置を調整すればよい。   Note that whether the horizontal linearly polarized light s or the vertical linearly polarized light p is allowed to pass through the pinhole 7 may be adjusted by the position of the pinhole 7.

ピンホール7を通過した参照光のうちの水平直線偏光sが、偏光板8を通過し、CCD9に到達する。CCD9で受光した光の信号が干渉縞解析手段10に送られる。   The horizontal linearly polarized light s of the reference light that has passed through the pinhole 7 passes through the polarizing plate 8 and reaches the CCD 9. A light signal received by the CCD 9 is sent to the interference fringe analyzing means 10.

図6は、超低反射率物体面検査装置100を示す図であり、被検物体6で反射したテスト光の経路が記載され、参照平面5で反射した参照光の経路を省略して示す図である。   FIG. 6 is a diagram showing the ultra-low reflectance object surface inspection apparatus 100, in which the path of the test light reflected by the test object 6 is described, and the path of the reference light reflected by the reference plane 5 is omitted. It is.

参照平面5を透過した水平直線偏光s、垂直直線偏光pが被検物体6で反射され、ビームスプリッター4を透過し、ピンホール7に向かう。ここで、ピンホール7は、被検物体6で反射したテスト光(水平直線偏光s、垂直直線偏光p)のうちの垂直直線偏光pのみを通過させる。水平直線偏光sはピンホール7以外の部位に当たり、ピンホール7を通過しない。つまり、ウォーラストンプリズム3で、水平直線偏光sの方向と垂直直線偏光pの方向とが所定の分離角度を有するので、ピンホール7には、テスト光のうちの垂直直線偏光pのみがピンホール7を通過させることができる。なお、光軸に対する被検物体6の向きを調整することによって、垂直直線偏光pのみがピンホール7を通過するように調整されている。   The horizontal linearly polarized light s and the vertical linearly polarized light p transmitted through the reference plane 5 are reflected by the test object 6, pass through the beam splitter 4, and travel toward the pinhole 7. Here, the pinhole 7 allows only the vertical linearly polarized light p of the test light (horizontal linearly polarized light s, vertical linearly polarized light p) reflected by the test object 6 to pass therethrough. The horizontal linearly polarized light s hits a portion other than the pinhole 7 and does not pass through the pinhole 7. That is, since the Wollaston prism 3 has a predetermined separation angle between the direction of the horizontal linearly polarized light s and the direction of the vertical linearly polarized light p, only the vertical linearly polarized light p of the test light is pinholed in the pinhole 7. 7 can be passed. The vertical linearly polarized light p is adjusted so as to pass through the pinhole 7 by adjusting the direction of the test object 6 with respect to the optical axis.

被検物体6で反射したテスト光(水平直線偏光s、垂直直線偏光p)のうちで垂直直線偏光pのみがピンホール7を通過するように、被検物体6の向きを設定するには、次のようにする。   In order to set the direction of the test object 6 so that only the vertical linearly polarized light p of the test light (horizontal linearly polarized light s, vertical linearly polarized light p) reflected by the test object 6 passes through the pinhole 7, Do as follows.

まず、ビームスプリッター4とピンホール7との間に設けられているビームスプリッター41で反射した光をモニタ用カメラ42が受ける。この場合、モニタ用カメラ42の画面中央がピンホール7の位置と等価の位置であるように、モニタ用カメラ42が設置されている。そして、2つのテスト光(水平直線偏光s、垂直直線偏光p)による2つの光点のうちで図6中、上の光点(破線で示す光線によって作られる光点)が、モニタ用カメラ42の画面中央に表示されるように、被検物体6の傾きを調整する。これによって、被検物体6で反射したテスト光のうちで垂直直線偏光pのみがピンホール7を通過する。そして、ピンホール7を通過したテスト光の垂直直線偏光pが、偏光板8を通過し、CCD9に到達する。CCD9で受光した光の信号が干渉縞解析手段10に送られる。   First, the monitor camera 42 receives the light reflected by the beam splitter 41 provided between the beam splitter 4 and the pinhole 7. In this case, the monitor camera 42 is installed so that the center of the screen of the monitor camera 42 is a position equivalent to the position of the pinhole 7. Among the two light spots by the two test lights (horizontal linearly polarized light s and vertical linearly polarized light p), the upper light spot (light spot formed by the light beam indicated by the broken line) in FIG. The inclination of the test object 6 is adjusted so that it is displayed at the center of the screen. As a result, only the vertical linearly polarized light p of the test light reflected by the test object 6 passes through the pinhole 7. Then, the vertical linearly polarized light p of the test light passing through the pinhole 7 passes through the polarizing plate 8 and reaches the CCD 9. A light signal received by the CCD 9 is sent to the interference fringe analyzing means 10.

CCD9には、参照平面5で反射した参照光のうちの水平直線偏光sと、被検物体6で反射したテスト光のうちの垂直直線偏光pとを受光するので、これら受光した2種類の光によって干渉縞が発生する。なお、偏光板8によって、水平直線偏光s、垂直直線偏光pがそれぞれ45度方向に変えられ、これによって、同じ方向の光が2つできるので、これらによって干渉が生じる。   Since the CCD 9 receives the horizontal linearly polarized light s of the reference light reflected by the reference plane 5 and the vertical linearly polarized light p of the test light reflected by the test object 6, these two kinds of received light Causes interference fringes. The polarizing plate 8 changes the horizontal linearly polarized light s and the vertical linearly polarized light p in the 45-degree direction, respectively. As a result, two lights in the same direction can be generated, which causes interference.

上記実施例によれば、干渉計を用いた超低反射率物体面検査装置において、テスト面に超低反射率物体6を設置した場合、参照面5で反射した参照光の強度と、参照面5を透過し被検物体6で反射したテスト光の強度とを、1/2波長板2の角度を調整することによって、ほぼ同じにすることができる。しかも、ウォーラストンプリズム3によって、水平直線偏光sと、垂直直線偏光pとを所定角度分離し、また、分離した偏光をピンホール7によって選択し、つまり、参照光のうちの水平直線偏光sと、テスト光のうちの垂直直線偏光pとを選択することができる。すなわち、テスト光のうちの垂直直線偏光pが、参照光に対して100倍の強度を有し、100倍の強度を有するテスト光と、1倍の強度を有する参照光とによって干渉縞が形成される。したがって、ビジビリティー(コントラスト)が向上し、充分な干渉縞を得ることができる。   According to the above embodiment, in the ultra-low reflectivity object surface inspection apparatus using an interferometer, when the ultra-low reflectivity object 6 is installed on the test surface, the intensity of the reference light reflected by the reference surface 5 and the reference surface By adjusting the angle of the half-wave plate 2, the intensity of the test light transmitted through 5 and reflected by the test object 6 can be made substantially the same. Moreover, the horizontal linearly polarized light s and the vertical linearly polarized light p are separated by a predetermined angle by the Wollaston prism 3, and the separated polarized light is selected by the pinhole 7, that is, the horizontal linearly polarized light s of the reference light is selected. The vertical linearly polarized light p of the test light can be selected. That is, the vertical linearly polarized light p of the test light has 100 times the intensity of the reference light, and interference fringes are formed by the test light having the intensity of 100 times and the reference light having the intensity of 1 time. Is done. Therefore, visibility (contrast) is improved and sufficient interference fringes can be obtained.

上記実施例において、ピンホール7が、参照光のうちの水平直線偏光sのみを通過させ、テスト光のうちの垂直直線偏光pのみを通過させるが、このようにする代わりに、逆に、ピンホール7が、参照光のうちの垂直直線偏光pのみを通過させ、テスト光のうちの水平直線偏光sのみを通過させるようにしてもよい。   In the above embodiment, the pinhole 7 allows only the horizontal linearly polarized light s of the reference light to pass and allows only the vertical linearly polarized light p of the test light to pass. The hole 7 may pass only the vertical linearly polarized light p of the reference light and pass only the horizontal linearly polarized light s of the test light.

図7は、本発明の実施例2である超低反射率物体面検査装置200を示す図である。   FIG. 7 is a diagram showing an ultra-low reflectance object surface inspection apparatus 200 that is Embodiment 2 of the present invention.

超低反射率物体面検査装置200は、超低反射率物体面検査装置100において、ウォーラストンプリズム3の代わりに、PBS(偏光ビームスプリッター、Polarization Beam Splitter)3’を設け、参照平面5の代わりに参照面5’を設け、被検物体6の代わりに被検物体6’を設け、QWP(1/4波長板、Quarter Wave Plates)31’、32’を設け、ビームスプリッター4、41、モニタ用カメラ42、ピンホール7、偏光板8を削除した装置である。参照面5’は、PBS3’を透過した参照光をPBS3’に向ける。被検物体6’は、反射面が球面である。PBS3’は、入射光を、互いに90度の角度を有する2つの光に分離する。   The ultra-low reflectivity object surface inspection apparatus 200 is provided with a PBS (polarization beam splitter) 3 ′ instead of the Wollaston prism 3 in the ultra-low reflectivity object surface inspection apparatus 100, and instead of the reference plane 5. Is provided with a reference surface 5 ′, a test object 6 ′ is provided instead of the test object 6, QWPs (Quarter Wave Plates) 31 ′ and 32 ′ are provided, beam splitters 4 and 41, a monitor This is a device in which the camera 42, the pinhole 7, and the polarizing plate 8 are omitted. The reference surface 5 'directs the reference light transmitted through the PBS 3' to the PBS 3 '. The test object 6 'has a spherical reflecting surface. The PBS 3 'separates incident light into two lights having a 90 degree angle to each other.

超低反射率物体面検査装置200において、1/2波長板2の角度を、3度程度に設定すると、レーザー1が出射したレーザー光の強度は、垂直直線偏光pの強度:水平直線偏光sの強度=1:0.01=100:1になり、垂直直線偏光pの強度が水平直線偏光sの強度の100倍になる。そして、100倍の強度を得た垂直直線偏光pは、PBS3’を反射し、被検物体6’で反射し、この反射したテスト光は、PBS3’を透過し、レンズ81を介してCCD9に向かう。一方、強度が1倍である水平直線偏光sは、PBS3’を透過し、参照面5’で反射し、この反射した参照光は、PBS3’で反射し、レンズ81を介してCCD9に向かう。   In the ultra-low reflectance object surface inspection apparatus 200, when the angle of the half-wave plate 2 is set to about 3 degrees, the intensity of the laser beam emitted from the laser 1 is the intensity of vertical linearly polarized light p: horizontal linearly polarized light s. Intensity = 1: 0.01 = 100: 1, and the intensity of the vertical linearly polarized light p is 100 times the intensity of the horizontal linearly polarized light s. Then, the linearly linearly polarized light p having an intensity of 100 times reflects the PBS 3 ′ and reflects by the test object 6 ′, and the reflected test light passes through the PBS 3 ′ and passes through the lens 81 to the CCD 9. Head. On the other hand, the horizontal linearly polarized light s having an intensity of 1 is transmitted through the PBS 3 ′ and reflected by the reference surface 5 ′. The reflected reference light is reflected by the PBS 3 ′ and travels toward the CCD 9 through the lens 81.

つまり、超低反射率物体面検査装置200においても、参照面5’で反射した参照光の強度と、超低反射率の被検物体6’で反射したテスト光の強度とをほぼ同じにすることができ、したがって、ビジビリティー(コントラスト)を向上させ、充分な干渉縞を得ることができる。   That is, in the ultra-low reflectivity object surface inspection apparatus 200, the intensity of the reference light reflected by the reference surface 5 ′ and the intensity of the test light reflected by the test object 6 ′ having the ultra-low reflectivity are substantially the same. Therefore, visibility (contrast) can be improved and sufficient interference fringes can be obtained.

超低反射率物体面検査装置200では、超低反射率物体面検査装置100において、ウォーラストンプリズム3の代わりに、PBS3‘が設けられているが、これらの代わりに他の光分離手段を設けるようにしてもよい。また、超低反射率物体面検査装置200では、超低反射率物体面検査装置100において、参照平面5の代わりに、参照曲面が設けられている。つまり、参照面は、平面であってもよく、また曲面であってもよい。   In the ultra-low reflectivity object surface inspection apparatus 200, PBS 3 'is provided instead of the Wollaston prism 3 in the ultra-low reflectivity object surface inspection apparatus 100, but other light separating means are provided instead of these. You may do it. Further, in the ultra-low reflectance object surface inspection apparatus 200, a reference curved surface is provided instead of the reference plane 5 in the ultra-low reflectance object surface inspection apparatus 100. That is, the reference surface may be a flat surface or a curved surface.

また、たとえば、図1に示す超低反射率物体面検査装置100を時計方向に45度傾斜させると、実施例1の説明でいう水平直線偏光と垂直直線偏光とは、ただの傾いた直線偏光であり、この場合には、水平直線偏光、垂直直線偏光と表現することができない。この場合に、第1の直線偏光、第2の直線偏光(第1の直線偏光と直交する直線偏光)と表現すれば、両者を互いに区別することができる。つまり、上記実施例において、水平直線偏光は、第1の直線偏光の例であり、垂直直線偏光は、上記第1の直線偏光と直交する第2の直線偏光の例である。図7に示す超低反射率物体面検査装置200の場合も、上記と同様である。   Further, for example, when the ultra-low reflectivity object surface inspection apparatus 100 shown in FIG. 1 is tilted 45 degrees clockwise, the horizontal linear polarization and the vertical linear polarization described in the first embodiment are merely tilted linear polarization. In this case, it cannot be expressed as horizontal linear polarization or vertical linear polarization. In this case, if the first linearly polarized light and the second linearly polarized light (linearly polarized light orthogonal to the first linearly polarized light) are expressed, they can be distinguished from each other. That is, in the above embodiment, the horizontal linear polarization is an example of the first linear polarization, and the vertical linear polarization is an example of the second linear polarization orthogonal to the first linear polarization. The same applies to the ultra-low reflectance object surface inspection apparatus 200 shown in FIG.

上記実施例は、超低反射率物体面を検査する装置であるが、超低反射率よりも大きな反射率を有する物体面を検査する装置でも、有効である。つまり、超低反射率(0.3%以下の反射率)よりも高い反射率を有する物体面を検査する装置に、上記実施例を適用しても、ビジビリティーを向上させることができる。たとえば、反射面にマルチコートを付して反射率が0.5〜0%になった物体面を検査する場合、または、反射率が0.5%以上である物体面を検査する場合に、上記実施例を適用することができる。   The above embodiment is an apparatus for inspecting an object surface with an ultra-low reflectivity, but it is also effective for an apparatus for inspecting an object surface having a reflectivity greater than the ultra-low reflectivity. That is, even if the above embodiment is applied to an apparatus for inspecting an object surface having a reflectance higher than an ultra-low reflectance (reflectance of 0.3% or less), visibility can be improved. For example, when inspecting an object surface with a reflectance of 0.5 to 0% by attaching a multi-coat to the reflection surface, or when inspecting an object surface with a reflectance of 0.5% or more, The above embodiment can be applied.

100…超低反射率物体面検査装置、
1…レーザー、
2…1/2波長板、
3…ウォーラストンプリズム、
4…ビームスプリッター、
5…参照平面、
6…被検物体、
7…ピンホール、
8…偏光板、
9…CCD、
10…干渉縞解析手段、
200…超低反射率物体面検査装置、
3’…PBS、
5’…参照平面、
6’…被検物体。
100: Ultra low reflectance object surface inspection device,
1 ... Laser,
2 ... 1/2 wavelength plate,
3 ... Wollaston prism
4 ... Beam splitter,
5 ... Reference plane,
6 ... Test object,
7 ... pinhole,
8 ... Polarizing plate,
9 ... CCD,
10: Interference fringe analysis means,
200: Ultra low reflectance object surface inspection device,
3 '... PBS,
5 '... reference plane,
6 '... Test object.

Claims (6)

所定の光源からの光が参照面で反射した参照光と、上記所定の光源からの光が被検物体で反射したテスト光とを干渉させる偏光干渉計において、
上記所定の光源からの光のうちの第1の直線偏光と上記第1の直線偏光と直交する第2の直線偏光との偏光分岐強度比を制御する1/2波長板と;
上記1/2波長板を通過した上記第1の直線偏光と上記第2の直線偏光とを所定角度で分離し、この分離した第1の直線偏光と第2の直線偏光とを上記参照面、上記被検物体に送る偏光分離手段と;
を有することを特徴とする物体面検査装置。
In a polarization interferometer that causes interference between reference light reflected from a reference surface by light from a predetermined light source and test light reflected from a test object by light from the predetermined light source,
A half-wave plate for controlling a polarization branching intensity ratio between the first linearly polarized light of the light from the predetermined light source and the second linearly polarized light orthogonal to the first linearly polarized light;
The first linearly polarized light and the second linearly polarized light that have passed through the half-wave plate are separated at a predetermined angle, and the separated first linearly polarized light and second linearly polarized light are separated from the reference plane, Polarized light separating means to be sent to the test object;
An object surface inspection apparatus characterized by comprising:
請求項1において、
上記偏光分離手段は、ウォーラストンプリズムまたはPBSであることを特徴とする物体面検査装置。
In claim 1,
The object plane inspection apparatus, wherein the polarization separation means is a Wollaston prism or PBS.
請求項1において、
上記参照面は、平面または曲面であることを特徴とする物体面検査装置。
In claim 1,
The object surface inspection apparatus, wherein the reference surface is a flat surface or a curved surface.
請求項1において、
上記偏光分離手段を通過した第1の直線偏光と第2の直線偏光とを反射するビームスプリッターと;
上記参照面を通過した光を反射し、この反射光が上記参照面を通過するように設置された被検物体で反射したテスト光である、第1の直線偏光、第2の直線偏光のうちの一方のみを通過させるピンホールであって、上記参照面で反射した参照光である、第1の直線偏光、第2の直線偏光のうちの他方のみを通過させるピンホールと;
上記ピンホールを通過した光を受光する撮像素子と;
上記ピンホールを通過した上記参照光と、上記ピンホールを通過した上記テスト光とによって得られる空間キャリアを持つ干渉縞を解析する干渉縞解析手段と;
を有することを特徴とする物体面検査装置。
In claim 1,
A beam splitter that reflects the first linearly polarized light and the second linearly polarized light that have passed through the polarization separating means;
Of the first linearly polarized light and the second linearly polarized light, which is test light that reflects light that has passed through the reference surface and is reflected by a test object that is installed so that the reflected light passes through the reference surface. A pinhole that passes only one of the first linearly polarized light and the second linearly polarized light that is the reference light reflected by the reference surface;
An image sensor for receiving light passing through the pinhole;
Interference fringe analyzing means for analyzing an interference fringe having a spatial carrier obtained by the reference light passing through the pinhole and the test light passing through the pinhole;
An object surface inspection apparatus characterized by comprising:
請求項1において、
上記参照面が、上記偏光分離手段を通過した光を反射する位置に設けられ、
上記偏光分離手段で反射し、上記被検物体で反射し、上記偏光分離手段を通過したテスト光と、上記参照面で反射し、上記ビームスプリッターで反射した参照光とを受光する撮像素子と;
上記テスト光と上記参照光とによって得られる空間キャリアを持つ干渉縞を解析する干渉縞解析手段と;
を有することを特徴とする物体面検査装置。
In claim 1,
The reference surface is provided at a position that reflects the light that has passed through the polarization separating means;
An imaging device that receives the test light reflected by the polarization separation means, reflected by the object to be examined, passed through the polarization separation means, and reference light reflected by the reference surface and reflected by the beam splitter;
Interference fringe analyzing means for analyzing an interference fringe having a spatial carrier obtained by the test light and the reference light;
An object surface inspection apparatus characterized by comprising:
請求項1において、
上記被検物体の反射率が0.3%以下であることを特徴とする物体面検査装置。
In claim 1,
An object surface inspection apparatus, wherein a reflectance of the test object is 0.3% or less.
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