JP3436407B2 - Grazing incidence interferometer - Google Patents

Grazing incidence interferometer

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JP3436407B2
JP3436407B2 JP05352194A JP5352194A JP3436407B2 JP 3436407 B2 JP3436407 B2 JP 3436407B2 JP 05352194 A JP05352194 A JP 05352194A JP 5352194 A JP5352194 A JP 5352194A JP 3436407 B2 JP3436407 B2 JP 3436407B2
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元徳 金谷
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、比較的大きい凹凸が形
成されている面の表面形状測定にも適応し得る斜入射干
渉計装置に関し、詳しくは基準面からの反射により生じ
た参照光と、被検面からの反射により生じ、この後基準
面に再入射した物体光との間の光干渉を行なわしめる斜
入射干渉計装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an oblique incidence interferometer device which can be applied to the measurement of the surface shape of a surface on which relatively large irregularities are formed, and more specifically, to a reference light generated by reflection from a reference surface. The present invention relates to an oblique-incidence interferometer device that causes optical interference with object light that is generated by reflection from a surface to be inspected and then re-enters the reference surface.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、可干渉光を被検面に対して斜
めに入射し、測定感度を低下させることによってある程
度凹凸の大きい被検面の表面形状測定を可能とした斜入
射干渉計装置が知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, an oblique incidence interferometer device capable of measuring the surface shape of a surface to be inspected having a certain degree of unevenness by making coherent light obliquely incident on the surface to be inspected and lowering the measurement sensitivity. It has been known.

【0003】このような斜入射干渉計装置としては種々
のタイプのものが知られているが、図4に示す如きバー
チ型のものはその代表的なものである。すなわち、この
バーチ型の斜入射干渉計装置は、図4に示すように、レ
ーザ光源40から射出されるレーザ光をコリメータレンズ
42で平行光線束とし、この光線束を第1回折格子44によ
って回折し、その回折された回折光のうち例えば+1次
光を被検体46の被検面により反射させるとともに、その
反射された+1次光と上記第1回折格子44を透過した0
次光とを第2回折格子48によって重ね合せて干渉させ、
これによって干渉縞をスクリーン50上に形成し、その干
渉縞によって被検体46の被検面の形状を測定するように
なっている。
Various types of such grazing incidence interferometer devices are known, and the birch type as shown in FIG. 4 is a typical one. That is, this birch type grazing incidence interferometer device, as shown in FIG. 4, collimates the laser light emitted from the laser light source 40 with a collimator lens.
A parallel ray bundle is formed at 42, this bundle of rays is diffracted by the first diffraction grating 44, and, for example, + 1st-order light of the diffracted diffracted light is reflected by the test surface of the subject 46, and the reflected +1 0 transmitted through the next light and the first diffraction grating 44
The second light and the second light are superposed by the second diffraction grating 48 to cause interference,
As a result, interference fringes are formed on the screen 50, and the shape of the test surface of the subject 46 is measured by the interference fringes.

【0004】しかしながら、一般に斜入射干渉計装置で
は被検面に対して可干渉光が斜めに入出射するため、図
4からも明らかなように被検面の面方向に装置が大型化
する傾向にある。特に、上記バーチ型のものでは第2回
折格子48とスクリーン50との間に収束レンズ49a やピン
ホール板49b 等の部材が挿入されることとなるので第2
回折格子48よりも外側の部材配設スペースにより装置が
大型化するという問題がある。
However, in an oblique incidence interferometer device, coherent light generally enters and exits the surface to be inspected, so that the device tends to become large in the surface direction of the surface to be inspected, as is apparent from FIG. It is in. Particularly, in the above-mentioned birch type, since members such as a converging lens 49a and a pinhole plate 49b are inserted between the second diffraction grating 48 and the screen 50, the second
There is a problem that the device becomes large due to the space for disposing the members outside the diffraction grating 48.

【0005】構成が簡易で装置のコンパクト化を図り得
る斜入射干渉計装置としては、例えば図5に示す如き構
成のものが考えられる。
As an oblique incidence interferometer device which has a simple structure and can be made compact, for example, a structure as shown in FIG. 5 can be considered.

【0006】すなわち、この斜入射干渉計装置は、基準
板52の基準面52a を介して被検体56の被検面56a に可干
渉光54を斜めから入射角iで点Oに入射せしめ、この被
検面56a で正反射した反射光(物体光)を平面反射ミラ
ー58に垂直に入射せしめ、この平面反射ミラー58から反
射された物体光を再び被検面56a の点Oに入射角iで入
射せしめ、この被検面56a で正反射した物体光を基準板
52の基準面52a に再入射せしめるようにしたものであ
る。
That is, in this oblique incidence interferometer device, the coherent light 54 is obliquely incident on the point 56a of the object 56 through the reference surface 52a of the reference plate 52 at the incident angle i. The reflected light (object light) specularly reflected on the surface 56a to be inspected is made incident vertically on the plane reflection mirror 58, and the object light reflected from this plane reflection mirror 58 is again incident on the point O on the surface 56a to be inspected at an incident angle i. The object light that is specularly reflected by the surface 56a to be inspected is incident on the reference plate.
The reference surface 52a of 52 is made to be incident again.

【0007】すなわち、この装置では、基準面52a から
被検面56a を介して平面反射ミラー58に到達する光線束
の往路と、平面反射ミラー58から被検面56a を介して基
準面52a に到達する光線束の復路とが重なるため、可干
渉光の一つの光線を考えた場合、その基準面52a におけ
る射出位置と再入射位置とが同一位置となり、基準面52
a において光源側に反射された参照光とこの参照光と干
渉する物体光は同一の光線から形成されたものとなる。
That is, in this apparatus, the forward path of the bundle of rays reaching the plane reflecting mirror 58 from the reference surface 52a via the surface 56a to be detected and the plane of reflection from the plane reflecting mirror 58 to the reference surface 52a via the surface 56a to be tested. Since the return path of the bundle of rays that overlaps with each other overlaps, when one ray of coherent light is considered, the exit position and the re-incident position on the reference surface 52a are the same position, and the reference surface 52a
In a, the reference light reflected to the light source side and the object light that interferes with this reference light are formed from the same light beam.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た図5を用いて説明した装置においては、基準面52a を
透過した可干渉光54は往路と復路で被検面56a に照射さ
れるため、物体光が被検面によって2回変調をかけられ
たような状態となり、特に往路と復路における被検面へ
の光入射位置が少しでも異なると、この物体光に基づき
生成される干渉縞から元の被検面56a の表面形状を解析
することが難しくなり、測定精度も低下する。
However, in the apparatus described with reference to FIG. 5 described above, the coherent light 54 transmitted through the reference surface 52a is irradiated on the surface 56a to be inspected on the outward path and the return path. The light is in a state where it is modulated twice by the surface to be inspected. Especially, if the light incident positions on the surface to be inspected on the outward path and the return path are slightly different, the original fringes are generated from the interference fringes generated based on this object light. It becomes difficult to analyze the surface shape of the surface to be inspected 56a, and the measurement accuracy also decreases.

【0009】本願発明はこのような事情に鑑みなされた
ものであり、第1の目的は、得られた干渉縞から被検面
の表面形状測定を容易に、かつ精度よく行なうことがで
きる、構成簡易かつコンパクトな斜入射干渉計装置を提
供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a first object thereof is that the surface shape of the surface to be inspected can be easily and accurately measured from the obtained interference fringes. An object is to provide a simple and compact grazing incidence interferometer device.

【0010】また、上記被検面56a の凹凸の大きさに応
じ、可干渉光54の被検面56a への入射角iを変化させて
測定感度を変化させる必要が生じる場合があるが、図5
に示す装置においては光出力光学系および基準板52a を
被検面56a の入射点Oを中心として矢印A方向に回動さ
せるとともに、この回動操作と連動して平面反射ミラー
58も該入射点Oを中心として矢印B方向に回動させる必
要があり、装置構成が複雑化し、測定精度が低下する。
Depending on the size of the irregularities on the surface 56a to be tested, it may be necessary to change the incident angle i of the coherent light 54 to the surface 56a to be tested to change the measurement sensitivity. 5
In the apparatus shown in FIG. 1, the light output optical system and the reference plate 52a are rotated in the direction of arrow A about the incident point O of the surface 56a to be detected, and the plane reflection mirror is interlocked with this rotation operation.
It is also necessary to rotate 58 around the incident point O in the direction of arrow B, which complicates the device configuration and lowers measurement accuracy.

【0011】そこで、本願発明の第2の目的は、可干渉
光の被検面への入射角を変化させて測定感度を変化させ
る場合に、装置を簡易に構成でき、測定精度の低下を防
止し得る斜入射干渉計装置を提供することにある。
Therefore, a second object of the present invention is to simply configure the apparatus and prevent the measurement accuracy from deteriorating when the measurement sensitivity is changed by changing the incident angle of the coherent light on the surface to be measured. An object of the present invention is to provide a grazing incidence interferometer device.

【0012】さらに、近年、被検面の凹凸の大きさのみ
ならず、凹と凸のいずれであるかを容易に判別し、形状
解析できる位相シフト法(フリンジスキャニング法)の
適用を可能とする干渉計装置が要求されている。
Further, in recent years, it is possible to apply not only the size of the unevenness on the surface to be inspected but also the phase shift method (fringe scanning method) capable of easily determining whether it is concave or convex and analyzing the shape. An interferometer device is required.

【0013】そこで、本願発明の第3の目的は、簡易な
装置構成で、位相シフト法の適用を可能とした斜入射干
渉計装置を提供することにある。
Therefore, a third object of the present invention is to provide an oblique-incidence interferometer device which has a simple device configuration and to which the phase shift method can be applied.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本願発明の第1の斜入射
干渉計装置は、可干渉光を、基準板の基準面を通して被
検体の被検面に斜めに入射せしめ、該可干渉光の、該被
検面における反射により生じた物体光と前記基準面にお
ける反射により生じた参照光との光干渉により生じる干
渉縞を所定のスクリーン上に形成する斜入射干渉計装置
において、前記被検面からの物体光を反射して、直接前
記基準面に再入射せしめるよう前記被検面に関して垂直
となるように配された平面反射ミラーを備えたことを特
徴とするものである。
A first oblique incidence interferometer device of the present invention makes coherent light obliquely incident on a surface to be inspected of a subject through a reference surface of a reference plate, and the coherent light An oblique incidence interferometer device for forming an interference fringe formed on a predetermined screen by optical interference between object light generated by reflection on the surface to be inspected and reference light generated by reflection on the reference surface, It is characterized in that it is provided with a plane reflection mirror arranged so as to be perpendicular to the surface to be inspected so that the object light from is reflected and directly incident on the reference surface again.

【0015】また、本願発明の第2の斜入射干渉計装置
は、可干渉光を、基準板の基準面を通して被検体の被検
面に斜めに入射せしめ、該可干渉光の、該被検面におけ
る反射により生じた物体光と前記基準面における反射に
より生じた参照光との光干渉により生じる干渉縞を所定
のスクリーン上に形成する斜入射干渉計装置において、
前記基準面を透過した可干渉光を反射して前記被検面に
入射させ、その被検面からの反射光を前記基準面に再入
射せしめるよう前記被検面に関して垂直となるように配
された平面反射ミラーを備えたことを特徴とするもので
ある。
The second oblique-incidence interferometer device of the present invention makes coherent light obliquely incident on the surface to be inspected of the object through the reference surface of the reference plate, and the coherent light to be inspected. In an oblique incidence interferometer device that forms an interference fringe generated by optical interference between an object light generated by reflection on a surface and a reference light generated by reflection on the reference surface, on a predetermined screen,
The coherent light transmitted through the reference surface is reflected and made incident on the surface to be inspected, and the reflected light from the surface to be inspected is arranged so as to be perpendicular to the surface to be inspected so as to re-enter the reference surface. It is characterized by having a flat reflecting mirror.

【0016】上記可干渉光は、同一光源からの互いに異
なる光線束により生成された参照光と物体光とによって
も、干渉縞がスクリーン上に形成される程度の干渉性を
有することが必要である。
It is necessary that the coherent light has coherency such that interference fringes are formed on the screen even by the reference light and the object light generated by different light fluxes from the same light source. .

【0017】また、本願発明の第3の斜入射干渉計装置
は、前記第1もしくは第2の斜入射干渉計装置であっ
て、前記スクリーン上における、前記物体光と前記参照
光の位相関係を変動せしめる位相関係変動手段を備えた
ことを特徴とするものである。
Further, a third oblique incidence interferometer device of the present invention is the first or second oblique incidence interferometer device, wherein the phase relationship between the object light and the reference light on the screen is It is characterized in that it is provided with a phase relationship changing means for changing.

【0018】さらに、前記基準板を該基準板の光入射方
向に微小距離だけ変動させる手段とすることも可能であ
る。
Further, it is possible to use a means for changing the reference plate by a minute distance in the light incident direction of the reference plate.

【0019】さらに、前記平面反射ミラーは、前記可干
渉光の前記被検面への入射角に応じ、この被検面からの
物体光、もしくは可干渉光が前記平面反射ミラーに照射
され得るよう該ミラーを移動可能に構成することも可能
である。
Further, the plane reflecting mirror is arranged so that the object light or the coherent light from the surface to be inspected can be applied to the plane reflecting mirror in accordance with the incident angle of the coherent light to the surface to be inspected. It is also possible to make the mirror movable.

【0020】[0020]

【作用および発明の効果】上記本願発明の斜入射干渉計
装置によれば、被検面から反射した物体光を、被検面に
再入射させることなく基準面に再入射せしめるようにし
ており、基準面を透過した可干渉光が基準面に戻るまで
の間に被検面上に1回だけ照射されるようになっている
ので、基準面に戻った物体光とこの基準面で反射された
参照光との間の光干渉により生じた干渉縞の解析が、上
記可干渉光が被検面上に2回照射される場合に比べて、
それ程難しくなく、また測定精度の低下を防止すること
ができる。
According to the oblique incidence interferometer device of the present invention, the object light reflected from the surface to be inspected is made to re-enter the reference surface without being re-injected into the surface to be inspected. Since the coherent light that has passed through the reference surface is radiated only once on the surface to be inspected before returning to the reference surface, the object light returning to the reference surface and this object surface are reflected. The analysis of the interference fringes generated by the optical interference with the reference light shows that the coherent light is irradiated twice on the surface to be inspected,
It is not so difficult, and it is possible to prevent a decrease in measurement accuracy.

【0021】さらに、本願発明装置では上記反射ミラー
によって基準面方向に物体光を戻しており、この反射ミ
ラー以外の光学部材は被検体よりも基準板側に配される
こととなり、また、この反射ミラーは被検体に近接させ
ることが可能であるから、バーチ型の斜入射干渉計装置
と比べ被検面の面方向の装置の幅を小さくすることがで
き、装置のコンパクト化を図ることが可能となる。
Further, in the apparatus of the present invention, the object light is returned in the direction of the reference plane by the reflection mirror, and the optical members other than this reflection mirror are arranged closer to the reference plate than the subject, and the reflection of the reflection member Since the mirror can be brought close to the subject, the width of the device in the plane direction of the test surface can be made smaller than that of the birch oblique incidence interferometer device, and the device can be made compact. Becomes

【0022】さらに、本願発明の斜入射干渉計装置によ
れば、基準面を透過した可干渉光が平行光線束とされ、
さらに反射ミラーがこの被検面に対して略垂直に配され
た平面反射ミラーとされており、被検面が平面状である
場合に、平行光線束の可干渉光はこの被検面および平面
反射ミラーによって各々正反射され、結局基準面を透過
した平行光線束とこの基準面に再入射する平行光線束
は、この平行光線束の被検面への入射角に拘らず平行と
なる。これにより、この入射角を変更する度に光学系の
調整等を行なう必要がなく、互いに平行な2つの平行光
線束である物体光と参照光によって精度の高い形状測定
を行なうことができる。
Further, according to the oblique incidence interferometer device of the present invention, the coherent light which has passed through the reference plane is made into a parallel light flux,
Further, the reflecting mirror is a plane reflecting mirror arranged substantially perpendicular to the surface to be inspected, and when the surface to be inspected is flat, the coherent light of the parallel ray bundle is the surface to be inspected and the surface to be inspected. The bundle of parallel rays that have been specularly reflected by the reflecting mirrors and that have finally passed through the reference surface and the bundle of parallel rays that re-enters this reference surface are parallel regardless of the incident angle of this bundle of parallel rays on the test surface. Thus, it is not necessary to adjust the optical system or the like each time the incident angle is changed, and highly accurate shape measurement can be performed by the object light and the reference light that are two parallel light fluxes parallel to each other.

【0023】なお、本願発明装置においては、同一光源
からの互いに異なる光線束により生じた参照光と物体光
とがスクリーン上で干渉し得る程度の干渉性の高い光線
束を用いているので、1つの光線の基準面上射出位置と
基準面上再入射位置が異なる場合であっても干渉縞の形
成に支障は生じない。
In the device of the present invention, since the reference light beam and the object light beam generated by the different light fluxes from the same light source interfere with each other on the screen, a high light flux is used. Even if the exit position of the two rays on the reference surface and the re-incident position on the reference surface are different, there is no problem in forming interference fringes.

【0024】さらに、このような装置構成において物体
光と参照光の位相関係を微小量だけ変動させる手段を設
けることにより、簡易な構成で位相シフト法を導入する
ことが可能となる。
Furthermore, by providing means for varying the phase relationship between the object light and the reference light by a very small amount in such an apparatus structure, the phase shift method can be introduced with a simple structure.

【0025】この位相関係変動手段としては、スクリー
ン上において干渉縞が1縞分程度ずれるように、物体光
と参照光の光路長差を増減できれば良いので、例えば基
準板をこれらの光軸方向に微小量だけ前後動させるもの
であればよく、この場合には基準板を直線的に微小振動
せしめればよいので位相シフトの操作が容易となり、ま
た測定精度を高いものとすることができる。
As the phase relationship changing means, it suffices if the difference in optical path length between the object light and the reference light can be increased or decreased so that the interference fringes are shifted by about one stripe on the screen. It suffices that the reference plate be moved back and forth by a minute amount, and in this case, the reference plate can be slightly oscillated linearly, which facilitates the phase shift operation and increases the measurement accuracy.

【0026】また、被検面への可干渉光の入射角を変化
させた場合に、上述した平面反射ミラーへの物体光の照
射位置が変化することとなるので、この照射位置に応じ
この平面反射ミラーを移動可能となるよう構成しておけ
ば、この平面反射ミラーのサイズを、照射される物体光
の光束径程度に小さくしても常に物体光を基準面に再入
射させることができる。
Further, when the incident angle of the coherent light on the surface to be inspected is changed, the irradiation position of the object light on the above-mentioned plane reflection mirror is changed, so that the plane is changed according to this irradiation position. If the reflecting mirror is configured to be movable, the object light can always be re-incident on the reference surface even if the size of the plane reflecting mirror is reduced to about the beam diameter of the object light to be irradiated.

【0027】[0027]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0028】図2は本発明の斜入射干渉計装置を示す概
略図である。この装置は防振台1上に干渉計の各種光学
系およびモニタ等が配設されてなり、測定結果が、外部
からの振動等の影響を受けないようになっている。この
防振台1上に配設された干渉計は、レーザ光源部3と、
レーザ光源からの可干渉光を平行光線束とし、該平行光
線束の射出方向を反転させる光学系4と、この平行光線
束を垂直に入射される基準面を有する基準板5とをU字
型に組み込んでなる光学部2、この光学部2から可干渉
光6が斜めに射出されるように、該光学部2を防振台1
の台上に斜めに保持する傾斜スタンド7、被検体9を防
振台1の台上に保持し、この被検体9の被検面の傾きお
よび高さを調整する被検面位置調整機構8、可干渉光6
の被検面からの反射光である物体光12を正反射し、該物
体光12を基準板5の基準面に再入射せしめる(および可
干渉光6を反射して被検面に入射させ、その被検面から
の反射光を基準面に再入射せしめる)、該被検面に対し
垂直に配された平面反射ミラー11、この平面反射ミラー
11を防振台1の台上に保持するミラーホルダ10、および
基準面からの反射光である参照光と基準面に再入射され
た物体光との光干渉により生じる干渉縞を結像されるC
CD受光面14からのビデオ信号に基づきこの干渉縞の像
を管面上に映出するモニタ13を備えている。
FIG. 2 is a schematic view showing an oblique incidence interferometer device of the present invention. In this device, various optical systems of an interferometer, a monitor and the like are arranged on a vibration isolation table 1 so that the measurement result is not affected by external vibration or the like. The interferometer arranged on the vibration isolation table 1 includes a laser light source unit 3 and
The coherent light beam from the laser light source is used as a parallel light beam bundle, and an optical system 4 for inverting the emission direction of the parallel light beam bundle and a reference plate 5 having a reference plane for vertically injecting the parallel light beam bundle are U-shaped. The optical unit 2 incorporated in the optical unit 2 and the optical unit 2 so that the coherent light 6 is obliquely emitted from the optical unit 2.
A tilt stand 7 for holding the object 9 obliquely on the table, and a test surface position adjusting mechanism 8 for holding the test object 9 on the table of the vibration isolation table 1 and adjusting the tilt and height of the test surface of the test object 9. , Coherent light 6
The object light 12 which is the light reflected from the surface to be inspected is specularly reflected, and the object light 12 is re-incident on the reference surface of the reference plate 5 (and the coherent light 6 is reflected and incident on the surface to be inspected, The reflected light from the surface to be inspected is re-incident on the reference surface, a plane reflection mirror 11 arranged perpendicularly to the surface to be inspected, and this plane reflection mirror.
A mirror holder 10 for holding 11 on the table of the vibration isolation table 1, and an interference fringe formed by optical interference between the reference light, which is the reflected light from the reference surface, and the object light re-incident on the reference surface are imaged. C
A monitor 13 is provided for displaying an image of the interference fringes on the tube surface based on the video signal from the CD light receiving surface 14.

【0029】さらに、この装置は被検体9の被検面に入
射する可干渉光6の入射角を、光源部2の傾斜スタンド
7への固定角度を変えることによって、変えることがで
きるようになっている。すなわち、この傾斜スタンド7
の光学部固定部15は被検体9の被検面を曲率中心とした
内外対のねじ孔列16を有しており、光学部2を適当な角
度にセットした後、この光学部固定部15と押え部材17の
間にこの光学部2を挟持してステップ的にねじ止めでき
るように構成されている。
Further, in this apparatus, the incident angle of the coherent light 6 incident on the surface to be examined of the subject 9 can be changed by changing the fixing angle of the light source section 2 to the tilt stand 7. ing. That is, this tilt stand 7
The optical part fixing part 15 has a pair of inner and outer screw hole rows 16 whose center of curvature is the surface to be inspected of the subject 9, and after the optical part 2 is set at an appropriate angle, the optical part fixing part 15 The optical part 2 is sandwiched between the pressing member 17 and the pressing member 17 and can be screwed stepwise.

【0030】なお、上記ねじ孔列16の代わりに、このね
じ孔列の位置にこの列方向に延びるようなスリットを形
成し、上記光学部2を連続した任意の角度で固定できる
ようにしてもよい。
Instead of the screw hole row 16, a slit extending in the row direction is formed at the position of the screw hole row so that the optical portion 2 can be fixed at a continuous arbitrary angle. Good.

【0031】次に、図1を用いて、この実施例装置の作
用を説明する。
Next, the operation of the apparatus of this embodiment will be described with reference to FIG.

【0032】まず、レーザ光源20から射出された可干渉
光21は発散レンズ22およびピンホール板23によって発散
光線束とされ、この後、反射ミラー24、ハーフミラー29
によって方向を転換され、コリメータレンズ25によって
平行光線束とされ、この後、基準板26の基準面26a に照
射される。
First, the coherent light 21 emitted from the laser light source 20 is made into a divergent ray bundle by the diverging lens 22 and the pinhole plate 23, and thereafter, the reflecting mirror 24 and the half mirror 29.
The direction is changed by the collimator lens 25, and the collimator lens 25 converts the light into parallel rays, which are then irradiated onto the reference surface 26a of the reference plate 26.

【0033】この基準面26a は平面精度の高いハーフミ
ラー面とされており、照射された平行光線束の一部を透
過して平行光線束31(31a,31b )を生成するとともに、
その余の平行光線束を反射して参照光33(33a,33b )を
生成する。
The reference surface 26a is a half mirror surface having a high plane accuracy, and transmits a part of the irradiated parallel ray bundle to generate the parallel ray bundle 31 (31a, 31b).
The remaining parallel light flux is reflected to generate the reference light 33 (33a, 33b).

【0034】基準面26a からの平行光線束31は微小な凹
凸を有する被検体27の被検面27a 上に照射され、この被
検面27a により正反射されて、被検面情報を担持した物
体光32が生成される。
The parallel ray bundle 31 from the reference surface 26a is irradiated onto the test surface 27a of the test object 27 having minute irregularities, is specularly reflected by the test surface 27a, and carries the object carrying the test surface information. Light 32 is generated.

【0035】ここで被検面27a には基準面26a を通過し
て直接入射する平行光線束31a と、後述する平面反射ミ
ラー28を経由して入射する平行光線束31b が照射される
が両光線束31a,31b 共に作用が同様であるので主として
入射光線束31a と、それにより発生する物体光32a につ
いて説明する。
Here, the surface to be inspected 27a is irradiated with a bundle of parallel rays 31a which passes through the reference surface 26a and is directly incident, and a bundle of parallel rays 31b which is incident via a plane reflecting mirror 28, which will be described later. Since the bundles 31a and 31b have the same action, the incident ray bundle 31a and the object light 32a generated thereby are mainly described.

【0036】なお、図1(A) 中の斜線は、基準面26a を
通過して被検面27a に直接入射する平行光線束31a およ
びそれにより発生する物体光32a の経路を、また図1
(B) 中の斜線は、基準面26a を通過し、平面反射ミラー
28により反射された後被検面27a に入射する平行光線束
31b およびそれにより発生する物体光32b の経路を各々
示している。
The diagonal lines in FIG. 1 (A) indicate the path of the parallel ray bundle 31a passing through the reference surface 26a and directly incident on the surface 27a to be measured and the path of the object light 32a generated thereby, and also in FIG.
The shaded area in (B) passes through the reference surface 26a and is a plane reflection mirror.
A bundle of parallel rays incident on the surface 27a after being reflected by 28.
31b and the path of the object light 32b generated thereby are respectively shown.

【0037】上記物体光32a は、被検面27a に対して垂
直に配された平面反射ミラー28により正反射されるた
め、基準面26a からの平行光線束31に平行となって基準
面26aに再入射する。
Since the object light 32a is specularly reflected by the plane reflection mirror 28 arranged perpendicularly to the surface 27a to be inspected, it becomes parallel to the bundle of parallel rays 31 from the reference surface 26a and is reflected by the reference surface 26a. Re-inject.

【0038】この後、参照光33b と物体光32a はハーフ
ミラー29を通過し、その両者の光干渉により形成された
干渉縞がCCD受光面30b 上に結像される。なお、参照
光33a と物体光32b はハーフミラー29を通過し、その両
者の光干渉により形成された干渉縞がCCD受光面30b
上に結像される。
After that, the reference light 33b and the object light 32a pass through the half mirror 29, and the interference fringes formed by the optical interference between the two are imaged on the CCD light receiving surface 30b. The reference light 33a and the object light 32b pass through the half mirror 29, and the interference fringes formed by the optical interference between the two are reflected by the CCD light receiving surface 30b.
Imaged above.

【0039】このCCD受光面30b 上に形成された干渉
縞像はビデオ信号に変換され、モニタ13上に映出され
る。CCD受光面30a 上に形成された干渉縞像について
も同様である。
The interference fringe image formed on the CCD light receiving surface 30b is converted into a video signal and displayed on the monitor 13. The same applies to the interference fringe image formed on the CCD light receiving surface 30a.

【0040】なお、受光面30a と受光面30b 上に形成さ
れた干渉縞は互いに線対称形状となり、したがってモニ
タ13上には互いに線対称となる2つの干渉縞画像が映出
される。
The interference fringes formed on the light-receiving surface 30a and the light-receiving surface 30b are line-symmetrical to each other, so that two interference-fringe images which are line-symmetrical to each other are displayed on the monitor 13.

【0041】また、レーザ光源1は、可干渉性の高い光
を射出するものであり、本実施例においては出力3mWの
ヘリウムネオン(He−Ne)レーザ光源(波長632.8n
m )が用いられている。
The laser light source 1 emits light with high coherence. In this embodiment, the laser light source 1 has a helium neon (He-Ne) laser light source (wavelength 632.8n) with an output of 3 mW.
m) is used.

【0042】また、基準板26は極めて平面度の高い基準
面26a を有する石英ガラス板で形成されている。
The reference plate 26 is formed of a quartz glass plate having a reference surface 26a having extremely high flatness.

【0043】また、平面反射ミラー28は平面度の高い石
英ガラス面に反射膜を蒸着することにより構成されてい
る。
Further, the plane reflection mirror 28 is constructed by depositing a reflection film on a quartz glass surface having a high degree of flatness.

【0044】さらに、参照光33と物体光32はCCD受光
面30上でその一部が重なり合うように構成されており、
この両者が重なり合った部分に干渉縞が形成される。
Further, the reference light 33 and the object light 32 are constructed such that they partially overlap each other on the CCD light receiving surface 30,
Interference fringes are formed in a portion where the two overlap.

【0045】このように構成された実施例装置によれ
ば、平面状の被検面27a に対して平面反射ミラー28が垂
直となるように配されているため前述したように、基準
面26aからの平行光線束31に対し、基準面26a に再入射
する物体光32が常に平行となるように形成される。
According to the apparatus of the embodiment thus constructed, the plane reflection mirror 28 is arranged so as to be perpendicular to the plane surface 27a to be inspected. The object light 32 re-incident on the reference surface 26a is formed so as to be always parallel to the parallel ray bundle 31 of.

【0046】すなわち、図3(A) に示すように平行光線
束31の入射角がi′である場合にも、また、図3(B) に
示すようにこの入射角がより大きいi″である場合にも
上記入射角の値に拘らず平行光線束31と物体光32の平行
関係が維持されることとなる。
That is, even when the incident angle of the parallel light bundle 31 is i'as shown in FIG. 3 (A), and when the incident angle is larger i "as shown in FIG. 3 (B). Even in some cases, the parallel relationship between the parallel ray bundle 31 and the object light 32 is maintained regardless of the value of the incident angle.

【0047】これにより、装置の測光感度を変化させる
ために平行光線束31の被検面27a への入射角を変化させ
た場合にも測定精度を良好に維持することが可能とな
る。
This makes it possible to maintain good measurement accuracy even when the incident angle of the parallel light bundle 31 on the surface 27a to be measured is changed in order to change the photometric sensitivity of the device.

【0048】また、上記実施例装置において被検面27a
の表面に凹部が形成されているのか、凸部が形成されて
いるのかを判断する場合には、位相シフト法(フリンジ
スキャニング法)を適用する。位相シフト法(フリンジ
スキャニング法)は1つの干渉縞画像だけでなく参照光
33と物体光32の位相を互いに1ピッチずらす間に複数の
干渉縞画像を得、その時の画像の各点の明るさを基にコ
ンピュータにより位相計算を行ない被検面26a 上の凹凸
形状の判別計算を行なうものである。
The surface to be tested 27a in the apparatus of the above embodiment is
The phase shift method (fringe scanning method) is applied to determine whether a concave portion or a convex portion is formed on the surface of the. The phase shift method (fringe scanning method) is used for not only one interference fringe image but also reference light.
A plurality of interference fringe images are obtained while the phases of 33 and the object light 32 are shifted by 1 pitch from each other, and a phase calculation is performed by a computer based on the brightness of each point in the image at that time to determine the uneven shape on the surface 26a to be inspected. It is a calculation.

【0049】この位相シフト法(フリンジスキャニング
法)を適用するにあたっては、上述したように参照光33
と物体光32との位相を互いにずらすことが必要となる。
この位相をずらすためには基準板26を基準面26a に対し
て光入射方向に微小距離だけ振動せしめればよい。
In applying this phase shift method (fringe scanning method), as described above, the reference beam 33 is used.
It is necessary to shift the phases of the object light 32 and the object light 32 from each other.
In order to shift the phase, the reference plate 26 may be vibrated by a minute distance in the light incident direction with respect to the reference surface 26a.

【0050】また、基準板26を微小距離だけ振動させる
ためには、部材の位置を微小変化させ得る圧電素子等の
アクチュエータを用いる。
Further, in order to vibrate the reference plate 26 by a minute distance, an actuator such as a piezoelectric element capable of minutely changing the position of the member is used.

【0051】さらに、これらの部材を物理的に変動させ
るのではなく、光路中に移相子等の位相シフト光学素子
を挿入して参照光33と物体光32の位相差を変化させるよ
うにしてもよい。
Further, instead of physically changing these members, a phase shift optical element such as a phase shifter is inserted in the optical path to change the phase difference between the reference light 33 and the object light 32. Good.

【0052】また、平行光線束31の被検面27a への入射
角を、例えば図3(A) に示す状態よりも小さく設定した
場合には、被検面27a からの物体光32が平面反射ミラー
28の上方を通過してしまうおそれがある。このような場
合に平面反射ミラー28を上下方向(ミラー面方向)ある
いは左右方向(ミラー面に対して垂直方向)にスライド
させ得るようにしておけば、この平面反射ミラー28を大
径のものとすることなく、物体光32を基準面26a 方向に
反射させることが可能となる。
If the incident angle of the parallel light flux 31 on the surface 27a to be measured is set to be smaller than that shown in FIG. 3A, the object light 32 from the surface 27a to be measured is plane reflected. mirror
There is a risk of passing above 28. In such a case, if the plane reflecting mirror 28 can be slid up and down (mirror surface direction) or left and right (perpendicular to the mirror surface), the plane reflecting mirror 28 has a large diameter. It is possible to reflect the object light 32 in the direction of the reference plane 26a without doing so.

【0053】なお、この平面反射ミラー28の移動は、例
えばこの平面反射ミラー28をレールに係合させ、このレ
ール上での平面反射ミラー28の移動を上記入射角を変化
させる手段、例えば光学部2の角度変化に応じて行なう
ようにしてもよい。
The movement of the plane reflecting mirror 28 is performed by, for example, engaging the plane reflecting mirror 28 with a rail and changing the movement of the plane reflecting mirror 28 on the rail by changing the incident angle, for example, an optical section. It may be performed according to the angle change of 2.

【0054】なお、本発明の斜入射干渉計装置としては
上記実施例のものに限られるものではなく、その他種々
の態様の変更が可能である。
The oblique incidence interferometer device of the present invention is not limited to that of the above embodiment, and various other modifications can be made.

【0055】例えば、上記実施例においては、レーザ光
源としてヘリウムネオン(He−Ne)レーザの例を示
したが必ずしもヘリウムネオン(Ne−He)レーザ光
源のようなガスレーザ光源とする必要はないが、本発明
装置の場合には、1光線の基準面への再入射位置と、こ
の光線の基準面上での射出位置とが同一とはならないの
で、ある程度、空間的に可干渉性の高い光を射出する光
源とすることが必要となる。
For example, in the above embodiment, the example of the helium neon (He-Ne) laser was shown as the laser light source, but it is not always necessary to use a gas laser light source such as a helium neon (Ne-He) laser light source. In the case of the device of the present invention, since the re-incident position of one light beam on the reference surface and the exit position of this light beam on the reference surface are not the same, light having high spatial coherence can be obtained to some extent. It is necessary to use a light source that emits light.

【0056】なお、上記実施例においては干渉縞を形成
するスクリーンとしてCCD受光面を用いているが、こ
れに代え、オペレータが目視し得る光学スクリーンを用
いることも可能である。
Although the CCD light receiving surface is used as the screen for forming the interference fringes in the above embodiment, an optical screen that can be visually recognized by the operator can be used instead.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例に係る斜入射干渉計装置の主要
部を示す概略図
FIG. 1 is a schematic diagram showing a main part of an oblique incidence interferometer device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例に係る斜入射干渉計装置の全体
を示す概略図
FIG. 2 is a schematic view showing an entire oblique incidence interferometer device according to an embodiment of the present invention.

【図3】図1に示す実施例装置の作用を説明するための
概略図
FIG. 3 is a schematic view for explaining the operation of the embodiment apparatus shown in FIG.

【図4】従来技術に係る斜入射干渉計装置を示す概略図FIG. 4 is a schematic diagram showing a grazing incidence interferometer device according to the prior art.

【図5】他の従来技術に係る斜入射干渉計装置を示す概
略図
FIG. 5 is a schematic view showing an oblique incidence interferometer device according to another prior art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 防振台 2 光学部 3,20 レーザ光源 5,26 基準板 9,27 被検体 11,28 平面反射ミラー 12,32 物体光 13 モニタ 26a 基準面 27a 被検面 30 CCD受光面 31 平行光線束 33 参照光 1 Vibration isolation table 2 Optics 3,20 laser light source 5,26 Reference plate 9,27 subject 11,28 Plane reflection mirror 12, 32 object light 13 monitor 26a Reference plane 27a Test surface 30 CCD light receiving surface 31 parallel ray bundle 33 Reference light

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 可干渉光を、基準板の基準面を通して被
検体の被検面に斜めに入射せしめ、該可干渉光の、該被
検面における反射により生じた物体光と前記基準面にお
ける反射により生じた参照光との光干渉により生じる干
渉縞を所定のスクリーン上に形成する斜入射干渉計装置
において、 前記被検面からの物体光を反射して、直接前記基準面に
再入射せしめるよう前記被検面に関して垂直となるよう
に配された平面反射ミラーを備えたことを特徴とする斜
入射干渉計装置。
1. Coherent light is obliquely incident on a surface to be inspected of a subject through a reference surface of a reference plate, and the coherent light is reflected by the surface to be inspected. In an oblique incidence interferometer device that forms interference fringes generated by optical interference with reference light generated by reflection on a predetermined screen, the object light from the surface to be inspected is reflected and directly incident on the reference surface again. An oblique incidence interferometer device, comprising a plane reflection mirror arranged so as to be perpendicular to the surface to be inspected.
【請求項2】 可干渉光を、基準板の基準面を通して被
検体の被検面に斜めに入射せしめ、該可干渉光の、該被
検面における反射により生じた物体光と前記基準面にお
ける反射により生じた参照光との光干渉により生じる干
渉縞を所定のスクリーン上に形成する斜入射干渉計装置
において、 前記基準面を透過した可干渉光を反射して前記被検面に
入射させ、その被検面からの反射光を前記基準面に再入
射せしめるよう前記被検面に関して垂直となるように配
された平面反射ミラーを備えたことを特徴とする斜入射
干渉計装置。
2. Coherent light is obliquely incident on a surface to be inspected of a subject through a reference surface of a reference plate, and the coherent light is reflected by the surface to be inspected and the object light and the reference surface are generated. In an oblique incidence interferometer device that forms an interference fringe caused by light interference with the reference light generated by reflection on a predetermined screen, the coherent light that has passed through the reference surface is reflected and incident on the surface to be inspected, An oblique incidence interferometer device comprising a plane reflection mirror arranged so as to be perpendicular to the surface to be inspected so that the reflected light from the surface to be inspected is re-incident on the reference surface.
【請求項3】 前記スクリーン上における、前記物体光
と前記参照光の位相関係を変動せしめる位相関係変動手
段を備えたことを特徴とする請求項1または2記載の斜
入射干渉計装置。
3. The oblique incidence interferometer apparatus according to claim 1, further comprising a phase relationship changing means for changing the phase relationship between the object light and the reference light on the screen.
【請求項4】 前記位相関係変動手段が、前記基準面か
ら反射した可干渉光の位相を微小変動させる手段である
ことを特徴とする請求項3記載の斜入射干渉計装置。
4. The oblique incidence interferometer apparatus according to claim 3, wherein the phase relationship changing means is means for minutely changing the phase of the coherent light reflected from the reference surface.
【請求項5】 前記可干渉光の前記被検面への入射角の
変化に応じ、この被検面からの物体光、もしくは該可干
渉光が前記平面反射ミラーに照射され得るよう該平面反
射ミラーが移動可能に構成されてなることを特徴とする
請求項1から4のうちいずれか1項記載の斜入射干渉計
装置。
5. The plane reflection so that the object light from the surface to be inspected or the coherent light can be irradiated to the plane reflection mirror according to a change in an incident angle of the coherent light on the surface to be inspected. The oblique incidence interferometer device according to any one of claims 1 to 4, wherein the mirror is configured to be movable.
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