JP2529901B2 - Phase shift Fize-interferometer error correction method - Google Patents
Phase shift Fize-interferometer error correction methodInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は位相シフトフィゾー干渉
計の誤差補正方法、特に参照ミラーと被検試料面との繰
返し反射による誤差の補正方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of correcting an error in a phase shift Fizeau interferometer, and more particularly to a method of correcting an error due to repeated reflection between a reference mirror and a sample surface to be tested.
【0002】[0002]
【従来の技術】非接触で測定対象の表面微細形状の測定
を行なう場合等に、位相シフト干渉法を用いた干渉顕微
鏡が注目されている。この位相シフトフィゾー干渉計1
0は、図5に示すように光源12から出射された光はビ
ームスプリッタ14により図中下方に反射され、その一
部が参照ミラー16により反射され、更に参照ミラー1
6を透過した光が被検試料18に反射される。そして、
前記参照ミラー16からの反射光と前記被検試料18か
らの反射光を合成し干渉光を生起させる。そこで干渉計
に位相シフトを導入し、干渉縞を導出させ、その時の干
渉縞をカメラ20により検出し、試料の表面形状の情報
を得るものである。2. Description of the Related Art An interference microscope using a phase-shifting interferometric method has been attracting attention for non-contact measurement of a fine surface shape of an object to be measured. This phase shift Fizeau interferometer 1
As for 0, as shown in FIG. 5, the light emitted from the light source 12 is reflected downward in the figure by the beam splitter 14, a part of which is reflected by the reference mirror 16, and further the reference mirror 1
The light transmitted through 6 is reflected by the test sample 18. And
The reflected light from the reference mirror 16 and the reflected light from the test sample 18 are combined to generate interference light. Therefore, a phase shift is introduced into the interferometer to derive interference fringes, and the interference fringes at that time are detected by the camera 20 to obtain information on the surface shape of the sample.
【0003】この位相シフト干渉計において、表面形状
の情報を得るためには四点法位相導出アルゴリズムが用
いられることが多い。四点法位相導出アルゴリズムは、
干渉縞の一周期を四分割し、π/2ずつの位相シフトを
与えて干渉縞を偏移させ、四つの干渉縞のデータから位
相を計算する方法である。すなわち、被検試料表面18
及び参照ミラー16の反射率が低く、二次以上の繰返し
反射の影響が無視できるとすれば、像面における干渉縞
の強度分布は、次の数1で表わすことができる。In this phase shift interferometer, a four-point method phase derivation algorithm is often used to obtain information on the surface shape. The four-point method phase derivation algorithm is
In this method, one cycle of the interference fringes is divided into four, a phase shift of π / 2 is given to shift the interference fringes, and the phase is calculated from the data of the four interference fringes. That is, the test sample surface 18
If the reflectance of the reference mirror 16 is low and the influence of repeated reflection of the second or higher order can be ignored, the intensity distribution of the interference fringes on the image plane can be expressed by the following mathematical expression 1.
【0004】[0004]
【数1】I(x,y)=a(x,y)+b(x,y)cos{φ(x,y)} ここで、φ(x,y)は2π・ω(x,y)/λであり、ω(x,y)
は被検面の高低分布である。従って、このω(x,y)を求
めることにより、被検試料の表面情報を得ることができ
る。また、a(x,y)及びb(x,y)はそれぞれ被検表面の特
定点については定数と考えることができる。そこで、何
らかの方法で位相シフトΔφを導入すると、前記数1を
下記の数2のように置き換えることができる。## EQU1 ## I (x, y) = a (x, y) + b (x, y) cos {φ (x, y)} where φ (x, y) is 2π · ω (x, y) / Λ, and ω (x, y)
Is the height distribution of the surface to be inspected. Therefore, by obtaining this ω (x, y), the surface information of the test sample can be obtained. Further, a (x, y) and b (x, y) can be considered as constants at specific points on the surface to be inspected. Therefore, if the phase shift Δφ is introduced by some method, the above equation 1 can be replaced by the following equation 2.
【0005】[0005]
【数2】 I(x,y,Δφ)=a(x,y)+b(x,y)cos{φ(x,y+Δφ)} そして、前記Δφを0,π/2,π,3π/2と変化さ
せ、それぞれの強度分布I1,I2,I3,I4を測定する
ことで、次の数3によりφ(x,y)を求めることがで
きる。## EQU00002 ## I (x, y, .DELTA..phi.) = A (x, y) + b (x, y) cos {.phi. (X, y + .DELTA..phi.)} Then, .DELTA..phi. Is 0, .pi. / 2, .pi., 3.pi. By varying the intensity distributions I 1 , I 2 , I 3 , and I 4 by changing it to / 2, φ (x, y) can be obtained by the following equation 3.
【0006】[0006]
【数3】 φ(x,y)=tan-1{(I4−I2)/(I1−I3)} このφ(x,y)から被検表面の情報を得るのである。Φ (x, y) = tan −1 {(I 4 −I 2 ) / (I 1 −I 3 )} From this φ (x, y), information on the surface to be inspected is obtained.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところが、この位相シ
フト干渉計10では、実際には参照ミラー16と被検試
料18の間で繰返し反射に起因する誤差が生じる。すな
わち、図6に拡大して示すように入射光Lに対し参照ミ
ラー16と被検試料18の間で多重反射が生じ、反射光
L1,L2,L3…がそれぞれ測定誤差の原因となってし
まうのである。However, in the phase shift interferometer 10, an error caused by repeated reflection actually occurs between the reference mirror 16 and the sample 18 to be tested. That is, as shown in the enlarged view of FIG. 6, multiple reflections of the incident light L occur between the reference mirror 16 and the sample to be measured 18, and the reflected lights L 1 , L 2 , L 3 ... It becomes.
【0008】このフィゾー干渉計の繰返し反射の影響を
低減する方法として、干渉計の参照ミラーと被検試料の
間にアッテネータを挿入して、その間を通る光を吸収す
る方法が考えられる。しかしながら、アッテネータは高
価でしかもこわれやすく、また設置スペースが要求され
る等の課題があった。As a method of reducing the influence of the repetitive reflection of the Fizeau interferometer, a method of inserting an attenuator between the reference mirror of the interferometer and the sample to be examined and absorbing the light passing therethrough can be considered. However, there are problems that the attenuator is expensive and easily broken, and that an installation space is required.
【0009】また、参照ミラーに吸収膜をコーティング
し、繰返し反射の光を吸収する方法が考えられる。しか
し、この方法では繰返し反射が完全には除去できないと
いう課題が残されていた。A method of coating the reference mirror with an absorption film to absorb the light reflected repeatedly can be considered. However, this method has a problem that the repeated reflection cannot be completely removed.
【0010】本発明は前記従来技術の課題に鑑みなされ
たものであり、その目的は繰返し反射に起因する誤差を
低減することのできる位相シフトフィゾー干渉計の誤差
補正方法を提供することにある。The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and an object thereof is to provide an error correction method for a phase shift Fizeau interferometer capable of reducing an error caused by repeated reflection.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明にかかる位相シフトフィゾー干渉計は、初期位
相をπ/4だけずらした2回の測定の結果の平均をとる
ことで位相誤差を取除くものである。すなわち、本出願
の位相シフト干渉装置の補正方法は、初期位相がπ/4
ずれた2度の4干渉縞データを採取し、それぞれの4干
渉縞データから得られた被検位相の平均より被検試料の
表面情報を得ることを特徴とする。In order to achieve the above object, a phase shift Fizeau interferometer according to the present invention calculates a phase error by averaging the results of two measurements with the initial phase shifted by π / 4. To remove. That is, in the correction method of the phase shift interferometer of the present application, the initial phase is π / 4.
It is characterized in that the four times of the four interference fringe data which are shifted are collected, and the surface information of the test sample is obtained from the average of the test phases obtained from the respective four interference fringe data.
【0012】[0012]
【作用】本発明者らは次のようにして位相シフトフィゾ
ー干渉計の誤差解析を行なった。すなわち、繰返し反射
を考慮した場合の干渉縞の強度分布は次の数4の通りで
ある。The present inventors analyzed the error of the phase shift Fizeau interferometer as follows. That is, the intensity distribution of the interference fringes when the repeated reflection is taken into consideration is as shown in the following Expression 4.
【0013】[0013]
【数4】I=1−b/{1−c・cos(Φ/4)} なお、b及びcは参照ミラーと被検試料の反射率だけに
依存し、それぞれ次の数5及び数6に示す通りである。## EQU00004 ## I = 1-b / {1-c.cos (.PHI. / 4)} Note that b and c depend only on the reflectance of the reference mirror and the sample to be inspected. As shown in.
【0014】[0014]
【数5】 b=(1−r1 2)(1−r0 2)/(1+r1 2r2 2) r0:ガラスと膜の境界面における光の振幅反射率 r1:膜と空気の境界面における光の振幅反射率 r2:被検試料表面により光の振幅反射率B = (1-r 1 2 ) (1-r 0 2 ) / (1 + r 1 2 r 2 2 ) r 0 : Amplitude reflectance of light at the interface between glass and film r 1 : Film and air Amplitude reflectance of light at the boundary surface of the surface r 2 : Amplitude reflectance of light due to the surface of the test sample
【0015】[0015]
【数6】c=2r1r2/(1+r1 2・r2 2) 数6において、位相シフトΔφ=0,π/2,π,3π
/2を与えると、対応する干渉縞の強度分布はそれぞ
れ、[6] c = 2r 1 r 2 / ( 1 + r 1 2 · r 2 2) In Equation 6, the phase shift Δφ = 0, π / 2, π, 3π
If / 2 is given, the intensity distributions of the corresponding interference fringes are
【0016】[0016]
【数7】I1=1−b/(1−c・cosφ) I2=1−b/{1−c・cos(φ+π/2)}=1
−b/(1+c・sinφ) I3=1−b/{1−c・cos(φ+π)}=1−b
/(1+c・cosφ) I4=1−b/{1−c・cos(φ+3π/2)}=
1−b/(1−c・sinφ) となる。前記数3の位相計算アルゴリズムを用いると、Equation 7] I 1 = 1-b / ( 1-c · cosφ) I 2 = 1-b / {1-c · cos (φ + π / 2)} = 1
−b / (1 + c · sin φ) I 3 = 1−b / {1-c · cos (φ + π)} = 1−b
/ (1 + c · cos φ) I 4 = 1−b / {1-c · cos (φ + 3π / 2)} =
It becomes 1-b / (1-c · sin φ). Using the phase calculation algorithm of Equation 3 above,
【0017】[0017]
【数8】 I4−I2=2bc・sinφ/(1−c2sin2φ) I3−I1=2bc・cosφ/(1−c2cos2φ) となる。この数8から次のように位相φ’を求めること
ができる。[Equation 8] I 4 −I 2 = 2bc · sin φ / (1−c 2 sin 2 φ) I 3 −I 1 = 2bc · cos φ / (1−c 2 cos 2 φ) From this equation 8, the phase φ ′ can be calculated as follows.
【0018】[0018]
【数9】 tanφ’=(I4−I2)/(I3−I1) =tanφ−(1−c2cos2φ)/(1−c2sin2φ) =tanφ+tanφ{(−c2cos2φ)/(1−c2sin2φ)} この数9からTan φ '= (I 4 -I 2 ) / (I 3 -I 1 ) = tan φ- (1-c 2 cos 2 φ) / (1-c 2 sin 2 φ) = tan φ + tan φ {(-c from 2 cos2φ) / (1-c 2 sin 2 φ)} the number 9
【0019】[0019]
【数10】 tanφ’−tanφ=−c2tanφ{cos2φ/(1−c2sin2φ)} このため、誤差が小さくφ’とφが近いときに、Tanφ′−tanφ = −c 2 tanφ {cos2φ / (1-c 2 sin 2 φ)} Therefore, when the error is small and φ ′ and φ are close to each other,
【0020】[0020]
【数11】 sin(φ’−φ)≒−c2/2・sin2φ・cos2φ/(1−c2sin2φ) =−c2/4・sin4φ/(1−c2sin2φ) となり、更に参照ミラーと被検試料面との反射率が小さ
く、r1,r2<<1,c<<1の時、誤差εは ε=φ’−φ≒−c2/4・sin4φ となる。これは被検位相の4倍の周期をもつ正弦関数で
あり、図7に示すようになる。なお、図7中参照ミラー
の強度反射率は25%であり、被検試料面の反射率R2は
4%,50%,90%である。Equation 11] sin (φ'-φ) ≒ -c 2/2 · sin2φ · cos2φ / (1-c 2 sin 2 φ) = -c 2/4 · sin4φ / (1-c 2 sin 2 φ) becomes , further the reflectance of the reference mirror and the test sample surface is small, when r 1, r 2 << 1, c << 1, the error epsilon is a ε = φ'-φ ≒ -c 2 /4 · sin4φ Become. This is a sine function having a period four times as large as the phase to be detected, and is as shown in FIG. The intensity reflectance of the reference mirror in FIG. 7 is 25%, and the reflectance R 2 of the test sample surface is 4%, 50% and 90%.
【0021】本発明者らはこのような誤差の特徴に鑑
み、本発明を完成させたものである。すなわち、四点法
で計算した場合、誤差は被検位相の4倍の周期で変化し
ており、π/4だけの初期位相ずれた2回の測定の平均
値をとることで、この誤差を除去することとしたのであ
る。The present inventors have completed the present invention in view of the characteristics of such an error. That is, when calculated by the four-point method, the error changes in a cycle of four times the phase to be measured, and this error is calculated by taking the average value of two measurements with an initial phase shift of π / 4. I decided to remove it.
【0022】[0022]
【実施例】以下、図面に基づき本発明の好適な実施例を
説明する。図1には本発明の一実施例にかかる位相シフ
トマイクロフィゾー干渉計の基本構成が示されている。
なお、図5に示す従来技術と対応する部分には符号10
0を加えて示し、説明を省略する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the basic configuration of a phase shift micro Fizeau interferometer according to an embodiment of the present invention.
In addition, the part corresponding to the related art shown in FIG.
0 is added and shown, and the description is omitted.
【0023】同図に示す干渉計110は、赤色半導体レ
ーザよりなる光源112と、ビームスプリッタ114
と、参照ミラー116とよりなる。そして、光源112
から出射したレーザー光はコリメータレンズ122によ
り平行光とされ、更にレンズ124,126,128を
介して前記ビームスプリッタ114に入射される。該ビ
ームスプリッタ114により図中下方に反射された光は
対物レンズ130により再度平行光とされ、更に1/4
波長板132で円偏光となる。そして、円偏光された光
は参照ミラー116を照射し、該参照ミラー116の表
面で一部の光が反射されると共に、参照ミラー116を
透過した光は被検試料118で反射される。この結果、
参照ミラー116の表面で反射された光と被検試料11
8で反射された光は、参照ミラー116により再び重ね
合わされて、干渉光を形成する。そして、再度レンズ1
30、ビームスプリッタ114を通過し、図中上方に導
光される。この光は結像レンズ136によりCCDカメ
ラ120の受光面に結像される。An interferometer 110 shown in FIG. 1 includes a light source 112 made of a red semiconductor laser and a beam splitter 114.
And a reference mirror 116. Then, the light source 112
The laser light emitted from the laser beam is collimated by the collimator lens 122 and is incident on the beam splitter 114 via the lenses 124, 126 and 128. The light reflected downward in the figure by the beam splitter 114 is collimated again by the objective lens 130, and further ¼
It becomes circularly polarized light at the wave plate 132. Then, the circularly polarized light illuminates the reference mirror 116, a part of the light is reflected on the surface of the reference mirror 116, and the light transmitted through the reference mirror 116 is reflected by the test sample 118. As a result,
The light reflected on the surface of the reference mirror 116 and the test sample 11
The light reflected at 8 is again superimposed by the reference mirror 116 to form coherent light. And again lens 1
30 and the beam splitter 114, and is guided upward in the figure. This light is imaged on the light receiving surface of the CCD camera 120 by the imaging lens 136.
【0024】カメラ120による観察結果はモニタ14
0により目視観察されると共に、フレームメモリ142
に記憶され、マイクロコンピュータ144により所望の
データ処理を施された後、X−Yプロッター146に出
力される。The observation result by the camera 120 is displayed on the monitor 14.
0 and the frame memory 142
The data is stored in the memory, is subjected to desired data processing by the microcomputer 144, and is output to the XY plotter 146.
【0025】また、本実施例においてはマイクロコンピ
ュータ144よりの注入電流制御指令をインタフェース
148を介して注入電流制御手段150に与え、半導体
レーザー112への注入電力を変更可能とすると共に、
温度制御手段152が半導体レーザー112の温度を一
定に制御する。In this embodiment, the injection current control command from the microcomputer 144 is given to the injection current control means 150 via the interface 148 so that the injection power to the semiconductor laser 112 can be changed.
The temperature control means 152 controls the temperature of the semiconductor laser 112 to be constant.
【0026】すなわち、半導体レーザは注入電流iを増
加していくと、その注入電流iの増加に比例して波長λ
が大きくなっていく線形領域を有する。本実施例では、
半導体レーザのこの特徴的な性質を利用して表面情報を
得ている。That is, as the injection current i of the semiconductor laser increases, the wavelength λ increases in proportion to the increase of the injection current i.
Has a linear region of increasing. In this embodiment,
Surface information is obtained by utilizing this characteristic property of the semiconductor laser.
【0027】前記数1は波長λをパラメータとして次の
ように書き改めることができる。Equation 1 can be rewritten as follows using the wavelength λ as a parameter.
【数12】 I(x,y,λ)=a(x,y)+b(x,y)cos[{2π・2ω(x,y)+L}/λ0−Δφ] そして、前記Δφを変化させ、I1〜I4を得るのであ
る。尚、Lは参照ミラー116と被検試料118表面と
の光路長差である。ここで、半導体レーザ112の注入
電流を変化させると、発振波長だけでなくレーザ強度も
変化するため、レーザ強度をモニタし干渉縞の強度を正
規化するか、或いは干渉計の光路差を大きくして必要な
位相差を得るのに必要な注入電流の変化を小さくし、レ
ーザー出力の変化を最小限にする。この結果、本発明の
ようにレーザ波長を偏移させた場合にも、前記数12の
干渉縞の強度分布のバイアスaと振幅bを一定とみなす
ことができる。## EQU12 ## I (x, y, λ) = a (x, y) + b (x, y) cos [{2π · 2ω (x, y) + L} / λ 0 −Δφ] Then, the Δφ is changed. Then, I 1 to I 4 are obtained. Note that L is the optical path length difference between the reference mirror 116 and the surface of the sample 118 to be tested. Here, when the injection current of the semiconductor laser 112 is changed, not only the oscillation wavelength but also the laser intensity is changed. Therefore, the laser intensity is monitored and the intensity of the interference fringes is normalized, or the optical path difference of the interferometer is increased. The change in injection current required to obtain the required phase difference is minimized and the change in laser output is minimized. As a result, even when the laser wavelength is deviated as in the present invention, the bias a and the amplitude b of the intensity distribution of the interference fringes of the equation 12 can be regarded as constant.
【0028】一方、注入電流iを変化させ、発振波長を
λ1からλ2に変位させると、位相はそれぞれ次のように
表示できる。 λ1: φ1=2π・(L/2×2)/λ1=2πL/λ1 λ2: φ2=2π・(L/2×2)/λ2=2πL/λ2 従って、位相差Δφ=φ2−φ1=2πLΔλ/λ1 2とな
る。このため、Δφ=2πLΔλ/λ2と表わすことが
できる。すなわち、 Δφ=2πLΔλ/λ2=0 Δφ=2πLΔλ/λ2=π/2 Δφ=2πLΔλ/λ2=π Δφ=2πLΔλ/λ2=3π/2 となるΔλを、それぞれ注入電流iを変化させてI1、
I2、I3、I4を得れば良いのである。On the other hand, when the injection current i is changed and the oscillation wavelength is changed from λ 1 to λ 2 , the phases can be displayed as follows. λ 1 : φ 1 = 2π · (L / 2 × 2) / λ 1 = 2πL / λ 1 λ 2 : φ 2 = 2π · (L / 2 × 2) / λ 2 = 2πL / λ 2 Therefore, the phase difference the Δφ = φ 2 -φ 1 = 2πLΔλ / λ 1 2. Therefore, it can be expressed as Δφ = 2πLΔλ / λ 2 . That is, Δφ = 2πLΔλ / λ 2 = 0 Δφ = 2πL Δλ / λ 2 = π / 2 Δφ = 2πL Δλ / λ 2 = π Δφ = 2πL Δλ / λ 2 = 3π / 2 The injection current i is changed. I 1 ,
All that is required is to obtain I 2 , I 3 , and I 4 .
【0029】ところで、波長の変化量Δλは注入電流の
変化Δiに比例するから、 Δλ=α・Δi すなわち2πLΔλ/λ2=2πLαΔi/λ2=2πの
場合を例にとると、 Δi=λ2/Lα となる。一般的な赤色レーザの場合、20℃では670
nmの基準波長に対しα=0.017nm/mA程度であるか
らL=24mmとすると、2πの変化に必要とする電流変
化は、 Δi(mA)=(670×10-3)2/(24×0.017)=1.100mA となる。By the way, since the change amount Δλ of the wavelength is proportional to the change Δi of the injection current, Δλ = α · Δi, that is, 2πLΔλ / λ 2 = 2πLαΔi / λ 2 = 2π, for example, Δi = λ 2 / Lα. In the case of a general red laser, 670 at 20 ° C
Since α = 0.017 nm / mA with respect to the reference wavelength of nm, if L = 24 mm, the change in current required for a change of 2π is Δi (mA) = (670 × 10 −3 ) 2 / (24 × 0.017) = 1.100 mA.
【0030】従って、前記π/2,π,3π/2はそれ
ぞれ注入電流を0.275mA,0.550mA,0.82
5mAづつ変化させればよいことになる。半導体レーザの
線形領域は10mA程度あるので、この程度の電流変化を
行なうことは容易である。以上のように本実施例におい
ては半導体レーザ112への注入電流の制御により、所
望の位相差を得ているので、極めて正確な位相制御が可
能である。Therefore, the injection currents of π / 2, π and 3π / 2 are 0.275 mA, 0.550 mA and 0.82, respectively.
It only has to change by 5mA. Since the linear region of the semiconductor laser is about 10 mA, it is easy to change the current to this extent. As described above, in the present embodiment, since the desired phase difference is obtained by controlling the injection current to the semiconductor laser 112, extremely accurate phase control is possible.
【0031】本発明において特徴的なことは、四点法位
相導出アルゴリズムで計算した場合、誤差は被検位相の
4倍の周期で変化しており、π/4だけの初期位相ずれ
た2回の測定の平均値をとることで、この誤差を除去す
ることである。すなわち、図2には本発明の一実施例に
かかる誤差補正方法のフローチャート図が示されてい
る。同図より明らかなように、測定開始により、初期位
相を0と設定し、90゜の位相シフトを与えて干渉縞デ
ータを取込み、この走査を四回繰返し、I1〜I4を得
る。The characteristic feature of the present invention is that when calculated by the four-point method phase derivation algorithm, the error changes in a cycle of four times the phase to be detected, and the error is two times with an initial phase shift of π / 4. This error is eliminated by taking the average value of the measurement of. That is, FIG. 2 shows a flowchart of the error correction method according to the embodiment of the present invention. As is clear from the figure, upon the start of measurement, the initial phase is set to 0, a 90 ° phase shift is applied, the interference fringe data is taken in, and this scanning is repeated four times to obtain I 1 to I 4 .
【0032】次に初期位相を45゜と設定し、90゜の
位相シフトを与えて干渉縞を取込み、この走査を四回繰
返し、I5〜I8を得る。そして、まず前記I1〜I4に基
づき、Next, the initial phase is set to 45 °, a phase shift of 90 ° is given to take in interference fringes, and this scanning is repeated four times to obtain I 5 to I 8 . Then, based on the above I 1 to I 4 ,
【0033】[0033]
【数13】 Φ1=tan-1{(I3−I1)/(I4−I2)} を演算する。次に、前記I5〜I8に基づき、Φ 1 = tan −1 {(I 3 −I 1 ) / (I 4 −I 2 )} is calculated. Next, based on I 5 to I 8 above,
【0034】[0034]
【数14】 Φ2=tan-1{(I7−I5)/(I8−I6)}−π/4 を演算する。そして、得られたΦ1、Φ2の平均を得るの
である。 Φ=(Φ1+Φ2)/2## EQU14 ## Φ 2 = tan −1 {(I 7 −I 5 ) / (I 8 −I 6 )} − π / 4 is calculated. Then, the average of the obtained Φ 1 and Φ 2 is obtained. Φ = (Φ 1 + Φ 2 ) / 2
【0035】この結果、図3に示すように、Φ1が図中
実線で示すような誤差特性を有する場合、Φ2は図中点
線で示すような誤差特性を有することとなり、両者の平
均値はちょうどΦ1、Φ2の誤差を打消すようになる。
尚、本実施例においてはI4を測定した後、シフト状態
を戻さなければならないが、現在実施されている位相シ
フト干渉計にも容易に適用可能であるという利点を有す
る。As a result, as shown in FIG. 3, when Φ 1 has the error characteristic as shown by the solid line in the figure, Φ 2 has the error characteristic as shown by the dotted line in the figure, and the average value of both is shown. Just cancels the error of Φ 1 and Φ 2 .
In this embodiment, the shift state has to be returned after measuring I 4 , but it has an advantage that it can be easily applied to the phase shift interferometer currently implemented.
【0036】図4には本発明の第二実施例にかかる誤差
補正方法のフローチャート図が示されている。本実施例
においては、測定開始と共に45゜づつ位相シフトを与
えて測定を行ない、I1,I5,I2,I6,I3,I7,I
4,I8の順番でデータを得ている。そして、前記数1
3,数14を用いてΦ1,Φ2を得、両者の平均をとるも
のである。本実施例においては最初から連続的に位相デ
ータを得ているので、シフト状態を戻す必要がないとい
う利点を有する。FIG. 4 shows a flow chart of the error correction method according to the second embodiment of the present invention. In the present embodiment, the measurement is performed by giving a phase shift of 45 ° at the same time as the measurement is started, and I 1 , I 5 , I 2 , I 6 , I 3 , I 7 , I and I are measured.
Data is obtained in the order of 4 and I 8 . And the above number 1
3, Φ 1 and Φ 2 are obtained by using Equation 14, and the average of both is obtained. In this embodiment, since the phase data is continuously obtained from the beginning, there is an advantage that it is not necessary to return the shift state.
【0037】以上説明したように、前記各実施例にかか
る位相シフト干渉計によれば、4点法を、π/4位相ず
らして2度行ない、両者の平均をとることとしたので、
従来の装置に特別な構成を付加えることなく正確な被検
試料の表面情報を得ることが可能となる。As described above, according to the phase shift interferometer according to each of the above-described embodiments, the four-point method is performed twice by shifting the phase by π / 4, and the two are averaged.
It is possible to obtain accurate surface information of the test sample without adding a special configuration to the conventional device.
【0038】また、本実施例にかかるマイクロフィゾー
干渉計によれば、ピエゾ素子等の機械的可動部分がない
ため、システムが安定化されるとともに、π/4位相ず
れた測定であっても極めて正確に対応可能である。尚、
本実施例においては、位相シフトを与えるために半導体
レーザへの注入電流を制御する手法を用いているが、一
般的な位相シフト干渉計と同様にピエゾ素子等を用いて
参照ミラーを動かす方法によってもよい。Further, according to the micro Fizeau interferometer of the present embodiment, since there is no mechanically movable part such as a piezo element, the system is stabilized, and even if the measurement is shifted by π / 4 phase, it is extremely high. It can be dealt with accurately. still,
In the present embodiment, the method of controlling the injection current to the semiconductor laser is used to give the phase shift, but by the method of moving the reference mirror using a piezo element or the like as in a general phase shift interferometer. Good.
【0039】[0039]
【発明の効果】以上説明したように本発明にかかる位相
シフトマイクロフィゾー干渉計によれば、4点法をπ/
4位相ずらして2度行ない、両者の平均をとることとし
たので、簡易な構成で誤差の少ない表面情報を得ること
ができる。As described above, according to the phase shift micro Fizeau interferometer according to the present invention, the four-point method can
Since it is performed twice with four phases shifted and the average of both is taken, surface information with less error can be obtained with a simple configuration.
【図1】本発明の一実施例にかかる位相シフトフィゾー
干渉計の構成説明図である。FIG. 1 is a structural explanatory view of a phase shift Fizeau interferometer according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第一実施例にかかる補正方法の概略工
程を示すフローチャート図である。FIG. 2 is a flowchart showing the schematic steps of the correction method according to the first embodiment of the present invention.
【図3】前記第一実施例にかかる補正方法の作用の説明
図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of an operation of the correction method according to the first embodiment.
【図4】本発明の第二実施例にかかる補正方法の概略工
程を示すフローチャート図である。FIG. 4 is a flowchart showing a schematic process of a correction method according to a second embodiment of the present invention.
【図5】一般的な位相シフト干渉計の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a general phase shift interferometer.
【図6】,FIG. 6,
【図7】従来の位相シフト干渉計の課題の説明図であ
る。FIG. 7 is an explanatory diagram of a problem of the conventional phase shift interferometer.
12,112 半導体レーザ 16,116 参照ミラー 18,118 被検試料 12,112 Semiconductor laser 16,116 Reference mirror 18,118 Test sample
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−198307(JP,A) 特開 平3−156304(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (56) References JP-A-2-198307 (JP, A) JP-A-3-156304 (JP, A)
Claims (1)
参照ミラーと、前記光源から出射された光の他の部分を
反射する被検試料と、前記参照ミラーからの反射光と前
記試料からの反射光を合成し干渉光を生起させる合成手
段と、を備え、干渉縞のπ/2ずつ位相のずれた4つの
干渉縞データから被検位相を得ることにより、被検試料
の表面情報を得る位相シフトフィゾー干渉計において、
初期位相がπ/4ずれた2度の4干渉縞データを採取
し、それぞれの4干渉縞データから得られた被検位相の
平均より被検試料の表面情報を得ることを特徴とする位
相シフトフィゾー干渉計の誤差補正方法。1. A reference mirror that reflects a part of the light emitted from a light source, a test sample that reflects another part of the light emitted from the light source, a reflected light from the reference mirror, and the sample. Surface information of the sample to be inspected by deriving a to-be-inspected phase from four interference fringe data whose phases are shifted by π / 2 of the interference fringes. In the phase shift Fizeau interferometer to obtain
Phase shift characterized in that the surface information of the sample to be tested is obtained from the average of the test phases obtained from each of the four interference fringe data, by collecting the data of four degrees of interference fringes with the initial phase shifted by π / 4. Fizeau interferometer error correction method.
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---|---|---|---|
JP3087578A JP2529901B2 (en) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | Phase shift Fize-interferometer error correction method |
Applications Claiming Priority (1)
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Publication Number | Publication Date |
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JPH04297808A JPH04297808A (en) | 1992-10-21 |
JP2529901B2 true JP2529901B2 (en) | 1996-09-04 |
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ID=13918888
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-
1991
- 1991-03-27 JP JP3087578A patent/JP2529901B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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