JP5198393B2 - 高さ検出装置 - Google Patents
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Description
対象物面に照明光を照明する照明光学系と、
前記対象物面から反射された反射光を入射する1/4波長板と、
前記1/4波長板を通過した前記反射光を分岐するビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタによって分岐された反射光の一方を前記反射光の結像点の前側で受光して、光量を検出する第1の光量センサと、
前記ビームスプリッタによって分岐された反射光の他方を前記反射光の結像点の後側で受光して、光量を検出する第2の光量センサと、
前記第1と第2の光量センサの出力に基づいて前記対象物面の高さを演算する演算部と、
を備え、
前記照明光学系は、照明光を光路内に導入する照明光導入用ビームスプリッタを有し、
前記1/4波長板は、前記対象物面から反射され、反射後に前記照明光導入用ビームスプリッタを通過した後の反射光を入射、
前記分岐用ビームスプリッタに入射する光線と前記分岐用ビームスプリッタの反射光で形成される入射面の法線方向と前記1/4波長板の進相軸方向とがなす角度が45±5度であることを特徴とする。
光源と、
系内に配置される対象物と共役な位置に配置された、スリット状或いはピンホール状に開口された照明側開口部と、前記照明側開口部を通過した前記光源から発した照明光を光路内に導入する照明光導入用ビームスプリッタと、前記照明光導入用ビームスプリッタによって導入された前記照明光を前記対象物面に照明する対物レンズとを有する照明光学系と、
前記対象物面から反射され、前記対物レンズと前記照明光導入用ビームスプリッタとを通過した反射光を結像する結像光学系と、
前記対象物面から反射され、反射後に前記対物レンズと前記照明光導入用ビームスプリッタを通過した後の反射光を入射する1/4波長板と、
前記1/4波長板を通過した反射光を分岐する分岐用ビームスプリッタと、
前記分岐用ビームスプリッタによって分岐された前記反射光の一方が前記結像光学系によって結像される結像点の前側に配置された、スリット状或いはピンホール状に開口された検出前側開口部と、
前記分岐用ビームスプリッタによって分岐された前記反射光の他方が前記結像光学系によって結像される結像点の後側に配置された、スリット状或いはピンホール状に開口された検出後側開口部と、
前記検出前側開口部を通過した前記反射光の一方の光量を検出する第1の光量センサと、
前記検出後側開口部を通過した前記反射光の他方の光量を検出する第2の光量センサと、
前記第1と第2の光量センサの出力の差と和とに基づいて前記対象物面の高さを演算する演算部と、
を備え、
前記分岐用ビームスプリッタに入射する光線と前記分岐用ビームスプリッタの反射光で形成される入射面の法線方向と前記1/4波長板の進相軸方向とがなす角度が45±5度であることを特徴とする。
図1は、実施の形態1における高さ検出装置の構成を示す概念図である。図1において、高さ検出装置100は、照明光学系200、結像レンズ220、1/4波長板(λ/4板)270、ビームスプリッタ222(分岐用ビームスプリッタ)、照明スリット210、前側検出スリット230、後側検出スリット240、前側光量センサ252、後側光量センサ254、及び演算回路260を備えている。照明光学系200は、光源201、ビームエキスパンダ202、分割レンズ204、回転位相板206、コリメータレンズ208、照明レンズ212、照明光導入用ビームスプリッタ214、及び対物レンズ218を有している。高さ検出装置100では、照明光学系200、結像レンズ220、λ/4板270、及びビームスプリッタ222を用いて光学系を構成する。この光学系は、照明スリット210を通過した照明光となる光104を対象物101面に照明し、対象物101面からの反射光を結像する。以下、詳細について説明する。照明スリット210はスリット状に開口された照明側開口部の一例である。照明側開口部は、照明スリット210の代わりに、ピンホール状に開口された照明ピンホールであっても構わない。前側検出スリット230は、スリット状に開口された前側検出開口部の一例である。前側検出開口部は、前側検出スリット230の代わりに、ピンホール状に開口された前側検出ピンホールであっても構わない。同様に、後側検出スリット240は、スリット状に開口された後側検出開口部の一例である。後側検出開口部は、後側検出スリット240の代わりに、ピンホール状に開口された後側検出ピンホールであっても構わない。但し、照明側開口部と前側検出開口部と後側検出開口部は、スリット或いはピンホールに統一されることが望ましい。
(1) P=E・cosθ・sin(ωt)・i+E・sinθ・sin(ωt)・j
(2) P=E・(cosθ・sin(ωt)・cos45°−sinθ・sin(ωt)・sin45°)・i’+E・(cosθ・sin(ωt)・sin45°+sinθ・sin(ωt)・cos45°)・j’
=1/√2・E・(cosθ−sinθ)・sin(ωt)・i’+1/√2・E・(sinθ+cosθ)・sin(ωt)・j’
(3) P’=1/√2・E・(cosθ−sinθ)cos(ωt)・i’+1/√2・E・(sinθ+cosθ)・sin(ωt)・j’
(4) P’=(1/√2)・E・{(cosθ−sinθ)cos(ωt)・cos45°+(sinθ+cosθ)・sin(ωt)・sin45°}・i
−(1/√2)・E・{(cosθ−sinθ)cos(ωt)・sin45°−(sinθ+cosθ)・sin(ωt)・cos45°}・j
=(1/2)・E・√{(cosθ−sinθ)2+(sinθ+cosθ)2}・sin(ωt+α)・i
−(1/2)・E・√{(cosθ−sinθ)2+(sinθ+cosθ)2}・sin(ωt+β))・j
=(1/√2)・E・sin(ωt+α)・i−(1/√2)・E・sin(ωt+β))・j
(5) z=k1・(A−B)/(A+B)
実施の形態1で説明した式(4)から導きだせるλ/4板270の特徴は、λ/4板270が常光と異常光の間に理想的には90度の位相差を与えることができる場合には成り立つが、実際には誤差を持ち得る。そのため、実施の形態2では、さらに精度を上げることが可能な構成について説明する。
20 偏光方向
100 高さ検出装置
101 対象物
102,104,106,107,108 光
200 照明光学系
201 光源
202 ビームエキスパンダ
204 分割レンズ
206 回転位相板
208 コリメータレンズ
210 照明スリット
212 照明レンズ
214 照明光導入用ビームスプリッタ
272 偏光ビームスプリッタ
218 対物レンズ
220 結像レンズ
222 ビームスプリッタ
230,240 検出スリット
252,254 光量センサ
260 演算回路
270 λ/4板
274 偏光子
Claims (3)
- 対象物面に照明光を照明する照明光学系と、
前記対象物面から反射された反射光を入射する1/4波長板と、
前記1/4波長板を通過した前記反射光を分岐するビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタによって分岐された反射光の一方を前記反射光の結像点の前側で受光して、光量を検出する第1の光量センサと、
前記ビームスプリッタによって分岐された反射光の他方を前記反射光の結像点の後側で受光して、光量を検出する第2の光量センサと、
前記第1と第2の光量センサの出力に基づいて前記対象物面の高さを演算する演算部と、
を備え、
前記照明光学系は、照明光を光路内に導入する照明光導入用ビームスプリッタを有し、
前記1/4波長板は、前記対象物面から反射され、反射後に前記照明光導入用ビームスプリッタを通過した後の反射光を入射し、
前記分岐用ビームスプリッタに入射する光線と前記分岐用ビームスプリッタの反射光で形成される入射面の法線方向と前記1/4波長板の進相軸方向とがなす角度が45±5度であることを特徴とする高さ検出装置。 - 光源と、
系内に配置される対象物と共役な位置に配置された、スリット状或いはピンホール状に開口された照明側開口部と、前記照明側開口部を通過した前記光源から発した照明光を光路内に導入する照明光導入用ビームスプリッタと、前記照明光導入用ビームスプリッタによって導入された前記照明光を前記対象物面に照明する対物レンズとを有する照明光学系と、
前記対象物面から反射され、前記対物レンズと前記照明光導入用ビームスプリッタとを通過した反射光を結像する結像光学系と、
前記対象物面から反射され、反射後に前記対物レンズと前記照明光導入用ビームスプリッタを通過した後の反射光を入射する1/4波長板と、
前記1/4波長板を通過した反射光を分岐する分岐用ビームスプリッタと、
前記分岐用ビームスプリッタによって分岐された前記反射光の一方が前記結像光学系によって結像される結像点の前側に配置された、スリット状或いはピンホール状に開口された検出前側開口部と、
前記分岐用ビームスプリッタによって分岐された前記反射光の他方が前記結像光学系によって結像される結像点の後側に配置された、スリット状或いはピンホール状に開口された検出後側開口部と、
前記検出前側開口部を通過した前記反射光の一方の光量を検出する第1の光量センサと、
前記検出後側開口部を通過した前記反射光の他方の光量を検出する第2の光量センサと、
前記第1と第2の光量センサの出力の差と和とに基づいて前記対象物面の高さを演算する演算部と、
を備え、
前記分岐用ビームスプリッタに入射する光線と前記分岐用ビームスプリッタの反射光で形成される入射面の法線方向と前記1/4波長板の進相軸方向とがなす角度が45±5度であることを特徴とすることを特徴とする高さ検出装置。 - 前記1/4波長板と前記ビームスプリッタとの間に配置された、偏光子ないしは偏光ビームスプリッタをさらに備えたことを特徴とする請求項1又は2記載の高さ検出装置。
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JP2009203195A JP5198393B2 (ja) | 2009-09-03 | 2009-09-03 | 高さ検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2009203195A JP5198393B2 (ja) | 2009-09-03 | 2009-09-03 | 高さ検出装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP2011053120A JP2011053120A (ja) | 2011-03-17 |
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Family
ID=43942278
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2009203195A Active JP5198393B2 (ja) | 2009-09-03 | 2009-09-03 | 高さ検出装置 |
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2009
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