JP4918679B2 - Method and apparatus for measuring thickness of transparent layer - Google Patents
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Description
本発明は、例えばメタリック塗装のクリア層の膜厚測定に用いられる透明層の厚さ測定方法及び測定装置に関する。 The present invention relates to a transparent layer thickness measuring method and a measuring apparatus used for measuring a film thickness of a clear layer of metallic paint, for example.
近年、自動車の高級車志向から、車の美観が非常に重視されている。車体に残る微細なキズの他に、車体表面の滑らかさが問題とされ、風景を美しく写し出す程度の鏡面の車体を求めて製作され、検査されている。このような車体の製作には、板金の良好な成型と、一定した塗装の膜厚が重要となる。
この膜厚測定においては、非接触での検査が要望されている。
メタリック塗装は、下地に光沢を持たせるためのアルミ粉末が塗布され、表面にクリア層とよばれる透明膜が設けられている。この透明膜の厚さは、数１０μｍから１００μｍ程度である。
このメタリック塗装は、光沢を持たせるための下地のアルミ粉面が、外から入射する光に対して極めて強い乱反射を発生させ、この乱反射光が透明膜による反射光を強度的に大きく上回り、透明膜による反射光の検出を困難にしている。
レーザ光を被測定物に照射し、反射光を利用して膜厚を測定する方法が既に提案されている（例えば特許文献１、２）。
特許文献１は、レーザ光を測定対象である膜面に対して、ブリュースター角以上の入射角を持って照射し、これにより得られるＰ偏光成分とＳ偏光成分との干渉波形を作成して膜厚を測定するものであり、更に２つの異なる波長を用いて干渉波形に表れる位相差から絶対膜厚を求めるものである。
特許文献２は、ブリュースター角で設定したＰ偏光成分以外のＳ偏光成分などを透明膜と下地不透明膜に入射すると、透明膜表面で反射する光と、透明膜を通過し不透明膜で反射して透明膜から抜けてくる光とが干渉を起こすため、この光の干渉現象を利用することで透明膜の膜厚を測定するものである。特許文献２の場合にも、誤検出防止のために波長を変化させている。なお、特許文献２では、ブリュースター角で設定したＰ偏光成分を透明膜に入射させて下地不透明膜で反射させることで、下地不透明膜の形状を求めている。
In this film thickness measurement, non-contact inspection is desired.
In metallic coating, aluminum powder is applied to give a gloss to the base, and a transparent film called a clear layer is provided on the surface. The thickness of the transparent film is about several tens of μm to 100 μm.
In this metallic coating, the ground aluminum powder surface for giving glossiness generates extremely strong irregular reflection with respect to the light incident from the outside, and this irregular reflection light greatly exceeds the reflected light from the transparent film in terms of intensity. Detection of reflected light by the film is made difficult.
A method of irradiating an object to be measured with laser light and measuring the film thickness using reflected light has already been proposed (for example, Patent Documents 1 and 2).
Patent Document 1 irradiates a film surface to be measured with an incident angle equal to or greater than the Brewster angle, and creates an interference waveform between a P-polarized component and an S-polarized component obtained thereby. The film thickness is measured, and the absolute film thickness is obtained from the phase difference appearing in the interference waveform using two different wavelengths.
In Patent Document 2, when an S-polarized component other than the P-polarized component set by the Brewster angle is incident on the transparent film and the base opaque film, the light reflected on the surface of the transparent film and the light that passes through the transparent film and reflected on the opaque film are reflected. Therefore, the light coming out of the transparent film causes interference, and the thickness of the transparent film is measured by utilizing this light interference phenomenon. Also in the case of Patent Document 2, the wavelength is changed to prevent erroneous detection. In Patent Document 2, the shape of the base opaque film is obtained by causing the P-polarized light component set by the Brewster angle to enter the transparent film and reflect it by the base opaque film.
しかし、各特許文献に示されている方法は、光の干渉現象を利用するものであるため、特に不透明膜の表面が乱反射を生じるような場合には、正確な厚さが得られにくいという問題を有している。 However, the methods described in each patent document use the light interference phenomenon, and therefore, it is difficult to obtain an accurate thickness especially when the surface of the opaque film causes irregular reflection. have.
そこで本発明は、光の干渉現象によらずに、膜厚を測定する方法及び装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a method and an apparatus for measuring a film thickness regardless of the light interference phenomenon.
請求項１記載の本発明の透明層の厚さ測定方法は、反射が少ない透明層と、前記透明層との境界面において反射する不透明層とが積層され、前記透明層の表面に向けてレーザ光を照射し、前記表面での第１の反射光と、前記境界面での第２の反射光とから前記透明層の厚みを計測する透明層の厚さ測定方法であって、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分とによって前記表面での反射率の大きさが異なる角度で前記レーザ光を前記透明層に入射し、前記第１の反射光と前記第２の反射光とを受光部にて撮像し、Ｓ偏光成分による前記レーザ光の反射光を撮像した第１の撮像データと、Ｐ偏光成分による前記レーザ光の反射光を撮像した第２の撮像データとを画像データ記録部に記憶し、前記第１の撮像データと前記第２の撮像データとの差から表面位置判定部にて前記表面の位置を判定し、前記第２の撮像データから境界面位置判定部にて前記境界面の位置を判定し、前記表面位置判定部にて判定した前記表面の位置データと、前記境界面位置判定部にて判定した前記境界面の位置データとから、前記透明層の厚さを計測することを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の透明層の厚さ測定方法において、前記透明層が透明体からなる塗装膜であり、前記不透明層がアルミ粉末などからなるメタリック層であることを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項２に記載の透明層の厚さ測定方法において、前記透明層の塗装膜が半乾きの状態で測定を行うことを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項１に記載の透明層の厚さ測定方法において、前記透明層を半透明膜としたことを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項１に記載の透明層の厚さ測定方法において、前記レーザ光を、ブリュースター角で入射することを特徴とする。
請求項６記載の本発明は、請求項１に記載の透明層の厚さ測定方法において、前記レーザ光を、所定幅を有する照射光とし、前記境界面位置判定部では、前記照射光からの所定幅の前記反射光のデータを幅方向に加算して平均化したデータで判定することを特徴とする。
請求項７記載の本発明は、請求項１に記載の透明層の厚さ測定方法において、前記第１の反射光と前記第２の反射光との強度がほぼ等しくなる位置で受光することを特徴とする。
請求項８記載の本発明の透明層の厚さ測定装置は、反射が少ない透明層と、前記透明層との境界面において反射する不透明層とが積層され、前記透明層の表面に向けてレーザ光を照射し、前記表面での第１の反射光と、前記境界面での第２の反射光とから前記透明層の厚みを計測する透明層の厚さ測定装置であって、前記レーザ光を照射する照射部として、前記レーザ光を発振する光源と、前記光源から発振される前記レーザ光を、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分とに切り換える偏光フィルタとを備え、反射光を受光する受光部として、前記反射光を受光する受光面を有する光学拡大部と、前記光学拡大部を経由した反射光を撮像する撮像部とを備え、前記偏光フィルタの切換指示を行う偏光切換指示部と、前記偏光切換指示部からの切換指示の前後において前記撮像部で撮像されたそれぞれの撮像データを記録する画像データ記録部と、Ｓ偏光成分の前記レーザ光により撮像されて前記画像データ記録部に記録された第１の撮像データと、Ｐ偏光成分の前記レーザ光により撮像されて前記画像データ記録部に記録された第２の撮像データとの差から前記透明層の表面の位置を判定する表面位置判定部と、前記第２の撮像データから前記境界面の位置を判定する境界面位置判定部と、前記表面位置判定部にて判定した前記表面の位置データと、前記境界面位置判定部にて判定した前記境界面の位置データから、前記透明層の厚さを計測する透明層厚さ計測部と、前記透明層厚さ計測部にて計測した値を表示する表示部と、を有することを特徴とする。
請求項９記載の本発明は、請求項８に記載の透明層の厚さ測定装置において、前記照射部に、前記レーザ光を所定幅の照射光とするスリットを備え、前記境界面位置判定部では、前記照射光からの所定幅の前記反射光のデータを幅方向に加算して平均化したデータで判定することを特徴とする。
請求項１０記載の本発明は、請求項８に記載の透明層の厚さ測定装置において、前記反射光によって測定位置であるか否かを検出する測定位置検出部を備え、前記測定位置検出部にて測定位置であることを検出した時に前記偏光切換指示部に対して信号を発することを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a transparent layer thickness measuring method in which a transparent layer with less reflection and an opaque layer that reflects at an interface with the transparent layer are laminated, and a laser is directed toward the surface of the transparent layer. A method for measuring a thickness of a transparent layer, wherein the thickness of the transparent layer is measured from the first reflected light on the surface and the second reflected light on the boundary surface, the method comprising: The laser light is incident on the transparent layer at an angle at which the reflectance on the surface differs depending on the P-polarized light component, and the first reflected light and the second reflected light are imaged by a light receiving unit. And storing in the image data recording unit first imaging data obtained by imaging the reflected light of the laser light by the S-polarized component and second imaging data obtained by imaging the reflected light of the laser light by the P-polarized component, The surface position is determined from the difference between the first imaging data and the second imaging data. The position of the surface is determined by the unit, the position of the boundary surface is determined by the boundary surface position determination unit from the second imaging data, and the position data of the surface determined by the surface position determination unit, The thickness of the transparent layer is measured from the position data of the boundary surface determined by the boundary surface position determination unit.
According to a second aspect of the present invention, in the transparent layer thickness measuring method according to the first aspect, the transparent layer is a coating film made of a transparent body, and the opaque layer is a metallic layer made of aluminum powder or the like. It is characterized by that.
According to a third aspect of the present invention, in the transparent layer thickness measuring method according to the second aspect, the measurement is performed in a state where the coating film of the transparent layer is semi-dry.
According to a fourth aspect of the present invention, in the method for measuring a thickness of a transparent layer according to the first aspect, the transparent layer is a translucent film.
According to a fifth aspect of the present invention, in the method for measuring a thickness of the transparent layer according to the first aspect, the laser light is incident at a Brewster angle.
According to a sixth aspect of the present invention, in the method for measuring a thickness of the transparent layer according to the first aspect, the laser light is irradiated light having a predetermined width, and the boundary surface position determination unit determines whether the laser light is emitted from the irradiated light. The reflected light data having a predetermined width is added in the width direction and averaged to determine.
According to a seventh aspect of the present invention, in the method for measuring a thickness of the transparent layer according to the first aspect, the first reflected light and the second reflected light are received at a position where the intensities are substantially equal. Features.
The transparent layer thickness measuring apparatus of the present invention according to claim 8 is formed by laminating a transparent layer with less reflection and an opaque layer reflecting at an interface between the transparent layer, and a laser beam toward the surface of the transparent layer. A transparent layer thickness measuring device that irradiates light and measures the thickness of the transparent layer from the first reflected light on the surface and the second reflected light on the boundary surface, wherein the laser light A light receiving unit that receives reflected light, and includes a light source that oscillates the laser light, and a polarization filter that switches the laser light oscillated from the light source to an S-polarized component and a P-polarized component. A polarization switching instruction unit that includes: an optical magnifying unit having a light receiving surface that receives the reflected light; and an imaging unit that images reflected light that has passed through the optical magnifying unit; Before the switching instruction from the polarization switching instruction section An image data recording unit that records the respective imaging data imaged by the imaging unit, first imaging data that is captured by the laser light of the S-polarized component and recorded in the image data recording unit, and P-polarized light A surface position determination unit that determines the position of the surface of the transparent layer from a difference from the second imaging data that is captured by the laser beam of the component and recorded in the image data recording unit; and from the second imaging data From the boundary surface position determination unit that determines the position of the boundary surface, the position data of the surface determined by the surface position determination unit, and the position data of the boundary surface determined by the boundary surface position determination unit, It has a transparent layer thickness measurement part which measures the thickness of a transparent layer, and a display part which displays the value measured by the said transparent layer thickness measurement part, It is characterized by the above-mentioned.
According to a ninth aspect of the present invention, in the transparent layer thickness measuring apparatus according to the eighth aspect, the irradiation unit includes a slit that uses the laser light as irradiation light of a predetermined width, and the boundary surface position determination unit Then, it is characterized in that determination is made based on data obtained by adding data of the reflected light of a predetermined width from the irradiation light in the width direction and averaging.
A tenth aspect of the present invention provides the transparent layer thickness measuring apparatus according to the eighth aspect, further comprising a measurement position detecting unit that detects whether the reflected light is a measurement position, and the measurement position detecting unit. A signal is sent to the polarization switching instruction section when it is detected that the position is a measurement position.
本発明によれば、第２の撮像データからは境界面の位置を判定できるとともに、第１の撮像データと第２の撮像データとの差から表面の位置を判定できるため、表面の位置データと境界面の位置データとから、透明層の厚さを計測することができる。
また、本発明によれば、不透明層が金属粉末を塗布したようなメタリック層のように、境界面が乱反射を生じるような測定物においても、透明層の厚さを正確に計測することができる。
更に、本発明によれば、非接触にて計測を行うことができるため、透明層が半乾きの状態で測定を行うことができる。
According to the present invention, the position of the boundary surface can be determined from the second imaging data, and the position of the surface can be determined from the difference between the first imaging data and the second imaging data. From the boundary position data, the thickness of the transparent layer can be measured.
In addition, according to the present invention, the thickness of the transparent layer can be accurately measured even in a measurement object in which the boundary surface causes irregular reflection, such as a metallic layer in which the opaque layer is coated with metal powder. .
Furthermore, according to the present invention, since the measurement can be performed in a non-contact manner, the measurement can be performed with the transparent layer being semi-dry.
本発明の第１の実施の形態による透明層の厚さ測定方法は、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分とによって表面での反射率の大きさが異なる角度でレーザ光を透明層に入射し、第１の反射光と第２の反射光とを受光部にて撮像し、Ｓ偏光成分によるレーザ光の反射光を撮像した第１の撮像データと、Ｐ偏光成分によるレーザ光の反射光を撮像した第２の撮像データとを画像データ記録部に記憶し、第１の撮像データと第２の撮像データとの差から表面位置判定部にて表面の位置を判定し、第２の撮像データから境界面位置判定部にて境界面の位置を判定し、表面位置判定部にて判定した表面の位置データと、境界面位置判定部にて判定した境界面の位置データとから、透明層の厚さを計測するものである。本実施の形態によれば、Ｓ偏光成分による第１の撮像データでは、透明層表面で反射する第１の反射光と、境界面で反射する第２の反射光とによる画像データとなり、Ｐ偏光成分による第２の撮像データでは、境界面で反射する第２の反射光による画像データとなる。従って、第２の撮像データからは境界面の位置を判定できるとともに、第１の撮像データと第２の撮像データとの差から表面の位置を判定できるため、表面の位置データと境界面の位置データとから、透明層の厚さを計測することができる。このように本実施の形態によれば、特に境界面での乱反射が大きな場合であっても、表面の位置データを正確に判定できるため、透明層の厚さを正確に計測することができる。
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態による透明層の厚さ測定方法において、透明層が透明体からなる塗装膜であり、不透明層がアルミ粉末などからなるメタリック層である。本実施の形態によれば、金属粉末を塗布したようなメタリック層であって境界面が乱反射を生じるようなものでも透明層の厚さを正確に計測することができる。
本発明の第３の実施の形態は、第２の実施の形態による透明層の厚さ測定方法において、透明層の塗装膜が半乾きの状態で測定を行うものである。本実施の形態によれば、非接触にて計測を行うことができるため、半乾きの状態で測定を行うことができる。
本発明の第４の実施の形態は、第１の実施の形態による透明層の厚さ測定方法において、透明層を半透明膜としたものである。本実施の形態によれば、薄い色が着色されたカラークリアーのような半透明膜であっても測定することができる。
本発明の第５の実施の形態は、第１の実施の形態による透明層の厚さ測定方法において、レーザ光を、ブリュースター角で入射するものである。本実施の形態によれば、Ｐ偏光成分による反射光を測定する場合に、第１の反射光を完全に無くすことができる。
本発明の第６の実施の形態は、第１の実施の形態による透明層の厚さ測定方法において、レーザ光を、所定幅を有する照射光とし、境界面位置判定部では、照射光からの所定幅の反射光のデータを幅方向に加算して平均化したデータで判定するものである。本実施の形態によれば、特に境界面での凹凸が多い場合に、測定箇所による誤差を少なくし、複数回の測定によらずに平均的な厚さを測定することができる。
本発明の第７の実施の形態は、第１の実施の形態による透明層の厚さ測定方法において、第１の反射光と第２の反射光との強度がほぼ等しくなる位置で受光するものである。本実施の形態によれば、第２の反射光が乱反射であるために、境界面と受光面との距離によって第２の反射光の強さを調整できることに着目し、第１の反射光と第２の反射光との強度が等しくなるように受光面の位置を調整することで、計測精度を向上させることができる。
本発明の第８の実施の形態による透明層の厚さ測定装置は、レーザ光を照射する照射部として、レーザ光を発振する光源と、光源から発振されるレーザ光を、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分とに切り換える偏光フィルタとを備え、反射光を受光する受光部として、反射光を受光する受光面を有する光学拡大部と、光学拡大部を経由した反射光を撮像する撮像部とを備え、偏光フィルタの切換指示を行う偏光切換指示部と、偏光切換指示部からの切換指示の前後において撮像部で撮像されたそれぞれの撮像データを記録する画像データ記録部と、Ｓ偏光成分のレーザ光により撮像されて画像データ記録部に記録された第１の撮像データと、Ｐ偏光成分のレーザ光により撮像されて画像データ記録部に記録された第２の撮像データとの差から透明層の表面の位置を判定する表面位置判定部と、第２の撮像データから境界面の位置を判定する境界面位置判定部と、表面位置判定部にて判定した表面の位置データと、境界面位置判定部にて判定した境界面の位置データとから、透明層の厚さを計測する透明層厚さ計測部と、透明層厚さ計測部にて計測した値を表示する表示部とを有するものである。本実施の形態によれば、Ｓ偏光成分による第１の撮像データでは、透明層表面で反射する第１の反射光と、境界面で反射する第２の反射光とによる画像データとなり、Ｐ偏光成分による第２の撮像データでは、境界面で反射する第２の反射光による画像データとなる。従って、第２の撮像データからは境界面の位置を判定できるとともに、第１の撮像データと第２の撮像データとの差から表面の位置を判定できるため、表面の位置データと境界面の位置データとから、透明層の厚さを計測することができる。このように本実施の形態によれば、特に境界面での乱反射が大きな場合であっても、表面の位置データを正確に判定できるため、透明層の厚さを正確に計測することができる。
本発明の第９の実施の形態は、第８の実施の形態による透明層の厚さ測定装置において、照射部に、レーザ光を所定幅の照射光とするスリットを備え、境界面位置判定部では、照射光からの所定幅の反射光のデータを幅方向に加算して平均化したデータで判定するものである。本実施の形態によれば、特に境界面での凹凸が多い場合に、測定箇所による誤差を少なくし、複数回の測定によらずに平均的な厚さを測定することができる。
本発明の第１０の実施の形態は、第８の実施の形態による透明層の厚さ測定装置において、反射光によって測定位置であるか否かを検出する測定位置検出部を備え、測定位置検出部にて測定位置であることを検出した時に偏光切換指示部に対して信号を発するものである。本実施の形態によれば、反射光から測定位置を検出し、検出した位置で偏光を切り換えて、偏光前後の反射光を画像データとして撮像することで、非接触での測定を容易に行うことができる。
In the thickness measurement method for a transparent layer according to the first embodiment of the present invention, laser light is incident on the transparent layer at an angle where the reflectance on the surface differs depending on the S-polarized component and the P-polarized component. The first reflected light and the second reflected light were imaged by the light receiving unit, and the first imaging data obtained by imaging the reflected light of the laser light by the S polarization component and the reflected light of the laser light by the P polarization component were imaged. The second imaging data is stored in the image data recording unit, the surface position determination unit determines the surface position from the difference between the first imaging data and the second imaging data, and the boundary from the second imaging data The position of the boundary surface is determined by the surface position determination unit, and the thickness of the transparent layer is determined from the surface position data determined by the surface position determination unit and the boundary surface position data determined by the boundary surface position determination unit. Is to measure. According to the present embodiment, the first imaging data based on the S-polarized light component is image data based on the first reflected light reflected on the surface of the transparent layer and the second reflected light reflected on the boundary surface. The second imaging data based on the components is image data based on the second reflected light reflected from the boundary surface. Therefore, the position of the boundary surface can be determined from the second imaging data, and the position of the surface can be determined from the difference between the first imaging data and the second imaging data. From the data, the thickness of the transparent layer can be measured. As described above, according to the present embodiment, even when the irregular reflection at the boundary surface is particularly large, the position data of the surface can be accurately determined, so that the thickness of the transparent layer can be accurately measured.
The second embodiment of the present invention is a method for measuring the thickness of a transparent layer according to the first embodiment, wherein the transparent layer is a coating film made of a transparent body, and the opaque layer is a metallic layer made of aluminum powder or the like. is there. According to the present embodiment, the thickness of the transparent layer can be accurately measured even when the metallic layer is coated with metal powder and the boundary surface causes irregular reflection.
In the third embodiment of the present invention, in the transparent layer thickness measurement method according to the second embodiment, the measurement is performed in a state where the coating film of the transparent layer is semi-dry. According to the present embodiment, since measurement can be performed in a non-contact manner, measurement can be performed in a semi-dry state.
In the fourth embodiment of the present invention, in the transparent layer thickness measuring method according to the first embodiment, the transparent layer is a translucent film. According to this embodiment, even a translucent film such as a color clear colored with a light color can be measured.
The fifth embodiment of the present invention is such that laser light is incident at a Brewster angle in the transparent layer thickness measuring method according to the first embodiment. According to the present embodiment, the first reflected light can be completely eliminated when the reflected light by the P-polarized component is measured.
According to a sixth embodiment of the present invention, in the transparent layer thickness measuring method according to the first embodiment, laser light is irradiated light having a predetermined width, and the boundary surface position determination unit determines whether the laser light is irradiated from the irradiated light. The determination is based on the data obtained by adding the reflected light data having a predetermined width in the width direction and averaging the data. According to the present embodiment, particularly when there are many irregularities on the boundary surface, the error due to the measurement location can be reduced, and the average thickness can be measured without performing multiple measurements.
In the seventh embodiment of the present invention, in the method for measuring the thickness of the transparent layer according to the first embodiment, light is received at a position where the intensities of the first reflected light and the second reflected light are substantially equal. It is. According to the present embodiment, since the second reflected light is irregularly reflected, the intensity of the second reflected light can be adjusted by the distance between the boundary surface and the light receiving surface. The measurement accuracy can be improved by adjusting the position of the light receiving surface so that the intensity of the second reflected light is equal.
The transparent layer thickness measuring apparatus according to the eighth embodiment of the present invention uses a light source that oscillates a laser beam, a laser beam that is oscillated from the light source, an S-polarized component, and a P A polarizing filter that switches to a polarization component, and includes, as a light receiving unit that receives reflected light, an optical enlarging unit having a light receiving surface that receives the reflected light, and an imaging unit that captures the reflected light via the optical enlarging unit A polarization switching instruction unit for instructing switching of a polarizing filter, an image data recording unit for recording respective imaging data captured by the imaging unit before and after the switching instruction from the polarization switching instruction unit, and a laser beam of an S polarization component The surface of the transparent layer is determined from the difference between the first image data captured by the image data recording unit and recorded in the image data recording unit and the second image data captured by the P-polarized component laser beam and recorded in the image data recording unit. A surface position determination unit that determines the position of the boundary surface, a boundary surface position determination unit that determines the position of the boundary surface from the second image data, a surface position data determined by the surface position determination unit, and a boundary surface position determination unit From the position data of the boundary surface determined in step 1, a transparent layer thickness measuring unit that measures the thickness of the transparent layer and a display unit that displays the value measured by the transparent layer thickness measuring unit are included. . According to the present embodiment, the first imaging data based on the S-polarized light component is image data based on the first reflected light reflected on the surface of the transparent layer and the second reflected light reflected on the boundary surface. The second imaging data based on the components is image data based on the second reflected light reflected from the boundary surface. Therefore, the position of the boundary surface can be determined from the second imaging data, and the position of the surface can be determined from the difference between the first imaging data and the second imaging data. From the data, the thickness of the transparent layer can be measured. As described above, according to the present embodiment, even when the irregular reflection at the boundary surface is particularly large, the position data of the surface can be accurately determined, so that the thickness of the transparent layer can be accurately measured.
The ninth embodiment of the present invention is a transparent layer thickness measurement apparatus according to the eighth embodiment, wherein the irradiation unit includes a slit that uses laser light as irradiation light of a predetermined width, and a boundary surface position determination unit. In this case, the data of the reflected light with a predetermined width from the irradiation light is added in the width direction and averaged. According to the present embodiment, particularly when there are many irregularities on the boundary surface, the error due to the measurement location can be reduced, and the average thickness can be measured without performing multiple measurements.
The tenth embodiment of the present invention is a transparent layer thickness measurement apparatus according to the eighth embodiment, further comprising a measurement position detection unit that detects whether or not the measurement position is detected by reflected light. A signal is sent to the polarization switching instruction unit when the measurement position is detected by the unit. According to the present embodiment, it is possible to easily perform non-contact measurement by detecting a measurement position from reflected light, switching polarization at the detected position, and capturing reflected light before and after polarization as image data. Can do.
以下本発明の一実施例による透明層の厚さ測定装置について説明する。
図１は本実施例による透明層の厚さ測定装置の構成を機能実現手段で表したブロック図、図２から図８は同装置の測定方法を示す説明図である。
図１に示すように、本実施例による透明層の厚さ測定装置は、測定物１に対してレーザ光を照射する照射部１０と、測定物１からの反射光を受光する受光部２０と、照射部１０及び受光部２０の制御を行う制御部３０と、測定のためのデータ処理を行う計測部４０とからなる。
照射部１０は、レーザ光を発振する光源１１と、レーザ光の照射を所定のタイミングで遮るシャッタ１２と、レーザ光を所定幅の照射光とするスリット１３と、レーザ光をＳ偏光成分とＰ偏光成分とに切り換える偏光フィルタ１４と、エキスパンダレンズやシリンドリカルレンズからなるレンズ群１５と、レーザ光の光路を変更するミラー１６とを備えている。光源１１としては、反射率の高い青色レーザが適しており、例えばアルゴン４８８を用いる。
受光部２０は、レーザ光の光路を変更するミラー１６と、測定物１からの反射光を受光する受光面２１を有する光学拡大部２２と、光学拡大部２２を経由した反射光を撮像する撮像部２３とを備えている。
A transparent layer thickness measuring apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below.
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a transparent layer thickness measuring apparatus according to the present embodiment in terms of function realizing means, and FIGS. 2 to 8 are explanatory diagrams showing a measuring method of the apparatus.
As shown in FIG. 1, the transparent layer thickness measuring apparatus according to the present embodiment includes an irradiation unit 10 that irradiates a measurement object 1 with laser light, and a light receiving unit 20 that receives reflected light from the measurement object 1. The control unit 30 controls the irradiation unit 10 and the light receiving unit 20, and the measurement unit 40 performs data processing for measurement.
The irradiation unit 10 includes a light source 11 that oscillates laser light, a shutter 12 that blocks laser light irradiation at a predetermined timing, a slit 13 that uses laser light as irradiation light of a predetermined width, and an S-polarized component and P A polarization filter 14 that switches to a polarization component, a lens group 15 including an expander lens and a cylindrical lens, and a mirror 16 that changes the optical path of the laser light are provided. As the light source 11, a blue laser with high reflectivity is suitable, for example, argon 488 is used.
The light receiving unit 20 picks up the mirror 16 that changes the optical path of the laser light, the optical enlarging unit 22 having the light receiving surface 21 that receives the reflected light from the measurement object 1, and the imaging that captures the reflected light that passes through the optical enlarging unit 22. Part 23.
ここで、図２に示すように、測定物１は、反射が少ない透明層２と、透明層２との境界面において反射する不透明層３とが積層されたものであり、本装置は、透明層２の表面に向けて照射部１０のレーザ光を照射し、透明層２の表面での第１の反射光２Ｘと、境界面での第２の反射光３Ｘとの間隔Ａを測定することで、透明層２におけるレーザ光の入射角θ２との関係で透明層２の厚さＢを計測するものである。
図２において、レーザ光の入射角θは、レーザ光のＳ偏光成分とＰ偏光成分とによって表面での反射率の大きさが異なる角度であり、好ましくはブリュースター角とする。ここで、Ｓ偏光成分とは、偏光方向を入射面に対して垂直とした時の偏光成分であり、Ｐ偏光成分とは、偏光方向を入射面に対して平行とした時の偏光成分である。またブリュースター角は、第１の反射光２Ｘが入射光の入射面内で振動するＰ偏光成分を持たない時の入射角である。
Here, as shown in FIG. 2, the measurement object 1 is formed by laminating a transparent layer 2 with less reflection and an opaque layer 3 that reflects at the boundary surface with the transparent layer 2. Irradiating the surface of the layer 2 with the laser beam of the irradiation unit 10 and measuring the distance A between the first reflected light 2X on the surface of the transparent layer 2 and the second reflected light 3X on the boundary surface Thus, the thickness B of the transparent layer 2 is measured in relation to the incident angle θ2 of the laser beam in the transparent layer 2.
In FIG. 2, the incident angle θ of the laser light is an angle at which the reflectance on the surface differs depending on the S-polarized component and the P-polarized component of the laser light, and is preferably a Brewster angle. Here, the S polarization component is a polarization component when the polarization direction is perpendicular to the incident surface, and the P polarization component is a polarization component when the polarization direction is parallel to the incidence surface. . The Brewster angle is an incident angle when the first reflected light 2X does not have a P-polarized component that vibrates in the incident light incident surface.
図１において、制御部３０は、撮像部２３で撮像された撮像データを記録する画像データ記録部３１と、反射光によって測定位置であるか否かを検出する測定位置検出部３２と、偏光フィルタ１４の切換指示を行う偏光切換指示部３３とを備えている。なお、画像データ記録部３１では、偏光切換指示部３３からの切換指示の前後において撮像部２３で撮像されたそれぞれの撮像データを記録する。記録される画像データは、Ｓ偏光成分のレーザ光により撮像される第１の撮像データと、Ｐ偏光成分のレーザ光により撮像される第２の撮像データである。レーザ光の入射角θをブリュースター角とした場合には、第１の撮像データでは、透明層表面で反射する第１の反射光と、境界面で反射する第２の反射光とによる画像データとなり、Ｐ偏光成分による第２の撮像データでは、境界面で反射する第２の反射光による画像データとなる。
測定部４０は、第１の撮像データと第２の撮像データとの差を取り出す画像データ分離処理部４１と、第１の撮像データと第２の撮像データとの差から透明層の表面の位置を判定する表面位置判定部４２と、第２の撮像データから境界面の位置を判定する境界面位置判定部４３と、表面位置判定部４２にて判定した表面の位置データと、境界面位置判定部４３にて判定した境界面の位置データとから、透明層２の厚さを計測する透明層厚さ計測部４４と、透明層２におけるレーザ光の入射角θ２や拡大縮小倍率などの透明層厚さ計測部４４での演算に必要な数値を記憶しているパラメータ記憶部４５と、透明層厚さ計測部４４にて計測した値を表示する表示部４６とを備えている。
本装置において、受光面２１は、第１の反射光と第２の反射光との強度がほぼ等しくなる位置、すなわち第１の反射光と第２の反射光との強度比を同程度とする位置とすることが好ましい。第２の反射光３Ｘは乱反射であるために、境界面と受光面２１との距離が大きくなるに従って第２の反射光３Ｘの強さは弱くなる。従って、第２の反射光３Ｘの強度が第１の反射光２Ｘと等しくなるように受光面２１の位置を調整することで、計測精度を向上させることができる。
In FIG. 1, the control unit 30 includes an image data recording unit 31 that records imaging data captured by the imaging unit 23, a measurement position detection unit 32 that detects whether the measurement position is detected by reflected light, and a polarization filter. And a polarization switching instruction unit 33 for performing 14 switching instructions. The image data recording unit 31 records the respective imaging data captured by the imaging unit 23 before and after the switching instruction from the polarization switching instruction unit 33. The image data to be recorded are first imaging data that is imaged with laser light of the S-polarized component and second imaging data that is imaged with laser light of the P-polarized component. When the incident angle θ of the laser beam is a Brewster angle, in the first imaging data, image data based on the first reflected light reflected on the surface of the transparent layer and the second reflected light reflected on the boundary surface. Thus, the second imaging data based on the P-polarized light component is image data based on the second reflected light reflected at the boundary surface.
The measurement unit 40 includes an image data separation processing unit 41 that extracts the difference between the first imaging data and the second imaging data, and the position of the surface of the transparent layer based on the difference between the first imaging data and the second imaging data. A surface position determination unit 42 for determining the boundary position, a boundary surface position determination unit 43 for determining the position of the boundary surface from the second imaging data, the surface position data determined by the surface position determination unit 42, and the boundary surface position determination The transparent layer thickness measurement unit 44 that measures the thickness of the transparent layer 2 from the boundary surface position data determined by the unit 43, and the transparent layer such as the incident angle θ2 of the laser beam and the enlargement / reduction ratio in the transparent layer 2 A parameter storage unit 45 that stores numerical values necessary for calculation in the thickness measurement unit 44 and a display unit 46 that displays values measured by the transparent layer thickness measurement unit 44 are provided.
In the present apparatus, the light receiving surface 21 has a position where the intensities of the first reflected light and the second reflected light are substantially equal, that is, the intensity ratio between the first reflected light and the second reflected light is approximately the same. It is preferable to set the position. Since the second reflected light 3X is irregularly reflected, the intensity of the second reflected light 3X decreases as the distance between the boundary surface and the light receiving surface 21 increases. Therefore, the measurement accuracy can be improved by adjusting the position of the light receiving surface 21 so that the intensity of the second reflected light 3X becomes equal to the first reflected light 2X.
次に本装置での測定方法について説明する。
光源１１からレーザ光を照射し、シャッタ１２を開放した状態で、本装置を測定物に近づける。
光源１１から照射されたレーザ光は、スリット１３によって所定幅を持つ照射光となり、偏光フィルタ１４によってＳ偏光成分かＰ偏光成分のいずれかの偏光成分だけとしてレンズ群１５に導かれる。照射光は、レンズ群１５において絞られ、ミラー１６で光路が変更されて装置外へ照射される。
測定物１が測定位置から離れている場合には、受光部２０では測定物１からの反射光を受光しない。測定物１が測定位置に近づくと、受光部２０内に反射光が導かれ撮像部２３にて反射光を捉えることが出来る。この反射光が受光面２１の所定の位置で受光されると、測定位置検出部３２にて測定位置であることを検出する。
Next, a measurement method using this apparatus will be described.
Laser light is emitted from the light source 11 and the apparatus is brought close to the object to be measured with the shutter 12 opened.
Laser light emitted from the light source 11 becomes irradiation light having a predetermined width by the slit 13, and is guided to the lens group 15 by the polarizing filter 14 as only one of the S-polarized component and the P-polarized component. The irradiation light is focused in the lens group 15, and the optical path is changed by the mirror 16 to be irradiated outside the apparatus.
When the measurement object 1 is away from the measurement position, the light receiving unit 20 does not receive the reflected light from the measurement object 1. When the measurement object 1 approaches the measurement position, the reflected light is guided into the light receiving unit 20 and the reflected light can be captured by the imaging unit 23. When this reflected light is received at a predetermined position on the light receiving surface 21, the measurement position detector 32 detects that it is the measurement position.
図３は、偏光フィルタ１４によってＳ偏光成分とした場合に、撮像部２３で反射光を捉えた画像であり、図５は、偏光フィルタ１４によってＰ偏光成分とした場合に、撮像部２３で反射光を捉えた画像である。図３及び図５に示すように、第１の反射光２Ｘ及び第２の反射光３Ｘは、ともに所定の範囲に拡散する。特に第２の反射光３Ｘは、境界面の凹凸によって乱反射するために、反射光２Ｘよりも更に広範囲に拡散する。
反射光を受光面２１で捉えた場合には、図３における第１の反射光２Ｘ及び第２の反射光３Ｘ、又は図５における第２の反射光３Ｘは、画面の左右いずれか一方に映し出される。装置と測定物１との距離によって、図３における第１の反射光２Ｘ及び第２の反射光３Ｘ、又は図５における第２の反射光３Ｘは、あらかじめ焦点距離として設定している画面の所定位置に移動する。
そして、図３における第１の反射光２Ｘ及び第２の反射光３Ｘ、又は図５における第２の反射光３Ｘが設定した位置に移動した時に、測定位置検出部３２では、測定位置であることを検出し、偏光切換指示手段３３に対して信号を出力する。
偏光フィルタ１４は、偏光切換指示手段３３からの信号によって、Ｓ偏光成分からＰ偏光成分に、又はＰ偏光成分からＳ偏光成分に切換を行う。
このとき、偏光フィルタ１４における切換前後の画像を撮像部２３において撮像する。これらの画像の撮像は、撮像部２３において所定のタイミングにおけるデータを格納してもよいが、シャッタ１３の瞬時の開閉によって、撮像部２３での画像データの入力を制御することが好ましい。なお、シャッタ１３は、受光部２０内に設けてもよい。
偏光フィルタ１４における切換前後の画像データは、画像データ記録部３１に記録される。このとき記録される画像データは、図３及び図５に示すものである。本実施例では、レーザ光を、スリット１３によって所定幅を有する照射光としているため、図３及び図５において反射光は縦長に帯状に撮影されている。
FIG. 3 is an image in which reflected light is captured by the imaging unit 23 when the polarization filter 14 sets the S polarization component, and FIG. 5 is a reflection by the imaging unit 23 when the polarization filter 14 sets the P polarization component. It is an image that captures light. As shown in FIGS. 3 and 5, both the first reflected light 2X and the second reflected light 3X are diffused within a predetermined range. In particular, since the second reflected light 3X is diffusely reflected by the unevenness of the boundary surface, it is diffused in a wider range than the reflected light 2X.
When the reflected light is captured by the light receiving surface 21, the first reflected light 2X and the second reflected light 3X in FIG. 3 or the second reflected light 3X in FIG. 5 is displayed on either the left or right side of the screen. It is. Depending on the distance between the apparatus and the measuring object 1, the first reflected light 2X and the second reflected light 3X in FIG. 3 or the second reflected light 3X in FIG. Move to position.
Then, when the first reflected light 2X and the second reflected light 3X in FIG. 3 or the second reflected light 3X in FIG. 5 moves to the set position, the measurement position detector 32 is the measurement position. And outputs a signal to the polarization switching instruction means 33.
The polarization filter 14 switches from the S-polarized component to the P-polarized component or from the P-polarized component to the S-polarized component according to a signal from the polarization switching instruction unit 33.
At this time, the imaging unit 23 captures images before and after switching in the polarization filter 14. In capturing these images, data at a predetermined timing may be stored in the image capturing unit 23, but it is preferable to control input of image data in the image capturing unit 23 by instantaneous opening and closing of the shutter 13. The shutter 13 may be provided in the light receiving unit 20.
Image data before and after switching in the polarization filter 14 is recorded in the image data recording unit 31. The image data recorded at this time is as shown in FIGS. In this embodiment, since the laser light is irradiated light having a predetermined width by the slit 13, the reflected light is photographed vertically and vertically in FIGS.
図４は図３に示す反射光による画像データを模式的に示す図、図６は図５に示す反射光による画像データを模式的に示す図である。
偏光フィルタ１４によってＳ偏光成分とした場合には、図３に示すように、第１の反射光２Ｘと第２の反射光３Ｘを区別することは容易ではない。
そこで、画像処理により、図３に示す第１の撮像データと図５に示す第２の撮像データとの差をとると、図７の模式図に示すように第１の反射光２Ｘの画像データだけを取り出すことができる。
図７に示すように第１の反射光２Ｘの画像データを取り出すことで、第１の反射光２Ｘの中心位置を特定することができる。表面位置判定部４２では、このように第１の撮像データと第２の撮像データとの差から、第１の反射光２Ｘの画像データだけを取り出して、第１の反射光２Ｘの中心位置を特定することで透明層２の表面位置として判定する。このとき、表面位置判定部４２では、所定の位置Ｙにおける画像データを用いて判定することもできるが、所定幅Ｚの反射光のデータを加算して平均化したデータで判定することが好ましい。このように所定幅Ｚのデータで判定することで、境界面での凹凸が多くても、測定箇所による誤差を少なくし、複数回の測定によらずに平均的な厚さを測定することができる。
4 is a diagram schematically showing image data by reflected light shown in FIG. 3, and FIG. 6 is a diagram schematically showing image data by reflected light shown in FIG.
When the S-polarized light component is used by the polarizing filter 14, it is not easy to distinguish the first reflected light 2X and the second reflected light 3X as shown in FIG.
Therefore, when the difference between the first imaging data shown in FIG. 3 and the second imaging data shown in FIG. 5 is obtained by image processing, the image data of the first reflected light 2X as shown in the schematic diagram of FIG. Can only take out.
As shown in FIG. 7, by extracting the image data of the first reflected light 2X, the center position of the first reflected light 2X can be specified. In this way, the surface position determination unit 42 extracts only the image data of the first reflected light 2X from the difference between the first imaging data and the second imaging data, and determines the center position of the first reflected light 2X. It is determined as the surface position of the transparent layer 2 by specifying. At this time, the surface position determination unit 42 can also determine using the image data at the predetermined position Y, but it is preferable to perform determination using data averaged by adding the reflected light data of the predetermined width Z. By determining with data of the predetermined width Z in this way, even if there are many irregularities on the boundary surface, it is possible to reduce the error due to the measurement location and measure the average thickness without performing multiple measurements. it can.
境界面位置判定部４３では、図５及び図６に示すように、撮像された第２の反射光３Ｘによる画像データから、中心位置を特定して境界面の位置として判定する。このとき、境界面位置判定部４３では、所定の位置Ｙにおける画像データを用いて判定することもできるが、所定幅Ｚの反射光のデータを加算して平均化したデータで判定することが好ましい。このように所定幅Ｚのデータで判定することで、境界面での凹凸が多くても、測定箇所による誤差を少なくし、複数回の測定によらずに平均的な厚さを測定することができる。
透明層厚さ計測部４４では、図８に示すように、透明層２の表面位置として判定した第１の反射光２Ｘの中心位置と、境界面の位置として判定した第２の反射光３Ｘの中心位置とから距離Ａを計測し、パラメータ記憶部４５に記憶している入射角θ２や拡大縮小倍率などの数値を元に透明層厚さＢを演算する。
そして、透明層厚さ計測部４４にて演算された透明層の厚さＢは、表示部４６にて表示される。
なお、本実施例では、測定部４０を備えた装置として説明したが、装置本体には測定部４０を備えずに、画像データ記録部３１に記憶されたデータを、パーソナルコンピュータを用いて処理してもよい。
また、透明層２は、透明膜以外に、内部で吸収があっても反射が少ないカラークリアー層でも測定できる。ここでカラークリアー層とは、薄い黒や、赤っぽい色や青っぽい色が着色された半透明層である。
不透明層は、反射率の高い材料であれば、金属以外の材料でも測定できる。少なくとも透明膜との境界面において反射がある材料であればよい。
As shown in FIGS. 5 and 6, the boundary surface position determination unit 43 identifies the center position from the image data of the captured second reflected light 3 </ b> X and determines it as the position of the boundary surface. At this time, the boundary surface position determination unit 43 can also determine using the image data at the predetermined position Y, but it is preferable to perform determination using data obtained by adding the reflected light data having the predetermined width Z and averaging the data. . By determining with data of the predetermined width Z in this way, even if there are many irregularities on the boundary surface, it is possible to reduce the error due to the measurement location and measure the average thickness without performing multiple measurements. it can.
In the transparent layer thickness measurement unit 44, as shown in FIG. 8, the center position of the first reflected light 2X determined as the surface position of the transparent layer 2 and the second reflected light 3X determined as the position of the boundary surface. The distance A is measured from the center position, and the transparent layer thickness B is calculated based on numerical values such as the incident angle θ2 and the enlargement / reduction magnification stored in the parameter storage unit 45.
The transparent layer thickness B calculated by the transparent layer thickness measuring unit 44 is displayed on the display unit 46.
In the present embodiment, the apparatus has been described as including the measurement unit 40. However, the apparatus main body does not include the measurement unit 40, and the data stored in the image data recording unit 31 is processed using a personal computer. May be.
Further, the transparent layer 2 can be measured by a color clear layer having little reflection even if it is absorbed inside, in addition to the transparent film. Here, the color clear layer is a semi-transparent layer colored with light black, reddish color or bluish color.
The opaque layer can be measured using a material other than metal as long as it has a high reflectance. Any material that has reflection at least at the interface with the transparent film may be used.
本実施例によれば、第２の撮像データからは境界面の位置を判定できるとともに、第１の撮像データと第２の撮像データとの差から表面の位置を判定できるため、表面の位置データと境界面の位置データとから、透明層２の厚さを計測することができる。
このように本実施例によれば、不透明層３が金属粉末を塗布したようなメタリック層のように、境界面が乱反射を生じるような測定物１においても、透明層２の厚さを正確に計測することができる。
また本実施例によれば、非接触にて計測を行うことができるため、透明層２が半乾きの状態で測定を行うことができる。
According to the present embodiment, the position of the boundary surface can be determined from the second imaging data, and the position of the surface can be determined from the difference between the first imaging data and the second imaging data. And the position data of the boundary surface, the thickness of the transparent layer 2 can be measured.
As described above, according to the present embodiment, the thickness of the transparent layer 2 can be accurately set even in the measurement object 1 in which the boundary surface causes irregular reflection, such as a metallic layer in which the opaque layer 3 is coated with metal powder. It can be measured.
Moreover, according to the present Example, since it can measure without contact, it can measure in the state where the transparent layer 2 is semi-dry.
本発明の透明層の厚さ測定方法及び測定装置は、表面に透明層を有する塗装膜の膜厚や半導体ウエハにおける透明な絶縁膜厚の膜厚などの測定に利用することができる。 The transparent layer thickness measuring method and measuring apparatus of the present invention can be used for measuring the film thickness of a coating film having a transparent layer on the surface, the film thickness of a transparent insulating film in a semiconductor wafer, and the like.
１ 測定物
２ 透明層
３ 不透明層
１０ 照射部
１１ 光源
１３ スリット
１４ 偏光フィルタ
２０ 受光部
２１ 受光面
２２ 光学拡大部
２３ 撮像部
３０ 制御部
３１ 画像データ記録部
３２ 測定位置検出部
３３ 偏光切換指示部
４０ 測定部
４１ 画像データ分離処理部
４２ 表面位置判定部
４３ 境界面位置判定部
４４ 透明層厚さ計測部
４５ パラメータ記憶部
４６ 表示部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Measurement object 2 Transparent layer 3 Opaque layer 10 Irradiation part 11 Light source 13 Slit 14 Polarization filter 20 Light reception part 21 Light reception surface 22 Optical expansion part 23 Imaging part 30 Control part 31 Image data recording part 32 Measurement position detection part 33 Polarization switching instruction | indication part 40 Measurement Unit 41 Image Data Separation Processing Unit 42 Surface Position Determination Unit 43 Boundary Surface Position Determination Unit 44 Transparent Layer Thickness Measurement Unit 45 Parameter Storage Unit 46 Display Unit
Claims (10)
Ｓ偏光成分とＰ偏光成分とによって前記表面での反射率の大きさが異なる角度で前記レーザ光を前記透明層に入射し、
前記第１の反射光と前記第２の反射光とを受光部にて撮像し、
Ｓ偏光成分による前記レーザ光の反射光を撮像した第１の撮像データと、Ｐ偏光成分による前記レーザ光の反射光を撮像した第２の撮像データとを画像データ記録部に記憶し、
前記第１の撮像データと前記第２の撮像データとの差から表面位置判定部にて前記表面の位置を判定し、
前記第２の撮像データから境界面位置判定部にて前記境界面の位置を判定し、
前記表面位置判定部にて判定した前記表面の位置データと、前記境界面位置判定部にて判定した前記境界面の位置データとから、前記透明層の厚さを計測することを特徴とする透明層の厚さ測定方法。 A transparent layer with less reflection and an opaque layer that reflects at the boundary surface with the transparent layer are laminated, and laser light is irradiated toward the surface of the transparent layer, and the first reflected light on the surface, A method for measuring a thickness of the transparent layer, wherein the thickness of the transparent layer is measured from the second reflected light at the boundary surface,
The laser beam is incident on the transparent layer at an angle at which the reflectance on the surface differs depending on the S-polarized component and the P-polarized component,
The first reflected light and the second reflected light are imaged by a light receiving unit,
First image data obtained by imaging the reflected light of the laser beam by the S-polarized component and second image data obtained by imaging the reflected light of the laser beam by the P-polarized component are stored in the image data recording unit,
The surface position determination unit determines the position of the surface from the difference between the first imaging data and the second imaging data,
The boundary surface position determination unit determines the position of the boundary surface from the second imaging data,
The thickness of the transparent layer is measured from the position data of the surface determined by the surface position determination unit and the position data of the boundary surface determined by the boundary surface position determination unit Method for measuring layer thickness.
前記レーザ光を照射する照射部として、
前記レーザ光を発振する光源と、
前記光源から発振される前記レーザ光を、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分とに切り換える偏光フィルタとを備え、
反射光を受光する受光部として、
前記反射光を受光する受光面を有する光学拡大部と、
前記光学拡大部を経由した反射光を撮像する撮像部とを備え、
前記偏光フィルタの切換指示を行う偏光切換指示部と、
前記偏光切換指示部からの切換指示の前後において前記撮像部で撮像されたそれぞれの撮像データを記録する画像データ記録部と、
Ｓ偏光成分の前記レーザ光により撮像されて前記画像データ記録部に記録された第１の撮像データと、Ｐ偏光成分の前記レーザ光により撮像されて前記画像データ記録部に記録された第２の撮像データとの差から前記透明層の表面の位置を判定する表面位置判定部と、
前記第２の撮像データから前記境界面の位置を判定する境界面位置判定部と、
前記表面位置判定部にて判定した前記表面の位置データと、前記境界面位置判定部にて判定した前記境界面の位置データから、前記透明層の厚さを計測する透明層厚さ計測部と、
前記透明層厚さ計測部にて計測した値を表示する表示部と、
を有することを特徴とする透明層の厚さ測定装置。 A transparent layer with less reflection and an opaque layer that reflects at the boundary surface with the transparent layer are laminated, and laser light is irradiated toward the surface of the transparent layer, and the first reflected light on the surface, A transparent layer thickness measuring device for measuring the thickness of the transparent layer from the second reflected light at the interface,
As an irradiation unit for irradiating the laser beam,
A light source for oscillating the laser beam;
A polarization filter that switches the laser light oscillated from the light source to an S-polarized component and a P-polarized component;
As a light receiving part that receives reflected light,
An optical enlargement unit having a light receiving surface for receiving the reflected light;
An imaging unit that images reflected light via the optical enlarging unit,
A polarization switching instruction unit for instructing switching of the polarizing filter;
An image data recording unit that records each imaged image captured by the imaging unit before and after the switching instruction from the polarization switching instruction unit;
First imaging data imaged by the laser beam of S-polarized component and recorded in the image data recording unit, and second imaged imaged by the laser beam of P-polarized component and recorded in the image data recording unit A surface position determination unit that determines the position of the surface of the transparent layer from a difference with imaging data;
A boundary surface position determination unit that determines the position of the boundary surface from the second imaging data;
A transparent layer thickness measurement unit that measures the thickness of the transparent layer from the position data of the surface determined by the surface position determination unit and the position data of the boundary surface determined by the boundary surface position determination unit; ,
A display unit for displaying a value measured by the transparent layer thickness measurement unit;
An apparatus for measuring the thickness of a transparent layer, comprising:
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