JP6169420B2

JP6169420B2 - Optical interferometer

Info

Publication number: JP6169420B2
Application number: JP2013128602A
Authority: JP
Inventors: 和彦川▲崎▼; 吉久谷村
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2013-06-19
Filing date: 2013-06-19
Publication date: 2017-07-26
Anticipated expiration: 2033-06-19
Also published as: JP2015004533A

Description

本発明は、光学干渉計に関する。 The present invention relates to an optical interferometer.

ワークの被検面の凹凸を測定するための装置として、光学干渉計が広く用いられている。特許文献１には、ワークの厚みムラを求めることができる光学干渉計が開示されている。特許文献１に開示された光学干渉計は、ワークのおもて面側に配設された第１光学干渉計と、ワークのうら面側に配設された第２光学干渉計とを備えており、第１光学干渉計と第２光学干渉計とはそれぞれ、参照面となるワイヤーグリッド型偏光板を有している。第１光学干渉計と第２光学干渉計とでは、ワイヤーグリッド型偏光板のワイヤー配列方向が直交するような状態で配置されている。 An optical interferometer is widely used as an apparatus for measuring the unevenness of a workpiece surface to be measured. Patent Document 1 discloses an optical interferometer that can determine thickness unevenness of a workpiece. The optical interferometer disclosed in Patent Document 1 includes a first optical interferometer disposed on the front surface side of the workpiece and a second optical interferometer disposed on the back surface side of the workpiece. Each of the first optical interferometer and the second optical interferometer has a wire grid type polarizing plate serving as a reference surface. The first optical interferometer and the second optical interferometer are arranged so that the wire arrangement directions of the wire grid type polarizing plates are orthogonal to each other.

特開２００７−２６３７４８号公報JP 2007-263748 A

特許文献１に開示された光学干渉計において、第１光学干渉計と第２光学干渉計とはそれぞれ、ＣＣＤ等の光センサを用いた干渉光検出手段を有しているので、装置全体では干渉光検出手段が２個必要となる。このため、装置の構成が複雑となり、結果としてコスト高となるという問題があった。 In the optical interferometer disclosed in Patent Document 1, each of the first optical interferometer and the second optical interferometer has interference light detection means using an optical sensor such as a CCD. Two light detection means are required. For this reason, there has been a problem that the configuration of the apparatus becomes complicated, resulting in an increase in cost.

また、特許文献１に開示された光学干渉計においては、ワークのおもて面とうら面の干渉縞における同軸上の点の対応付けが必要となる。そのため、ワークを除いた状態で光学干渉計の校正を行う必要がある。しかし、おもて面の干渉計とうら面の干渉計とが別個独立しているため、光軸合わせや測定点同士の対応付けが非常に面倒であり、また、難しい。 Further, in the optical interferometer disclosed in Patent Document 1, it is necessary to associate coaxial points in the interference fringes on the front surface and the back surface of the workpiece. Therefore, it is necessary to calibrate the optical interferometer with the workpiece removed. However, since the interferometer on the front surface and the interferometer on the back surface are independent, the alignment of the optical axes and the association between the measurement points are very troublesome and difficult.

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、１つの干渉光検出手段により、ワークの厚みムラ及び光軸上での変位を測定することが可能な光学干渉計を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and provides an optical interferometer capable of measuring workpiece thickness unevenness and displacement on the optical axis with a single interference light detection means. The purpose is to do.

本発明にかかる第１の光学干渉計は、
干渉性の高い光を発する光源と、
前記光源からの第１の偏光方向の光を透過させ、かつ、前記第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向の光を反射させる特性を有し、ワークの第１の面側に配設された第１の偏光分離手段と、
前記第１の偏光方向の光を透過させ、かつ、前記第２の偏光方向の光を反射させる特性を有し、前記ワークの第２の面側に配設された第２の偏光分離手段と、
前記第１の偏光分離手段を透過した後に前記ワークの第１の面により反射された第１反射光と、前記第１の偏光分離手段により反射された第２反射光とを前記第２の偏光分離手段へと導く導光手段と、
前記第１反射光が前記第２の偏光分離手段を透過した後に前記ワークの第２の面により反射された第３反射光と、前記第２反射光が前記第２の偏光分離手段により反射された第４反射光とを、干渉させて干渉光を生成する干渉光生成手段と、
前記干渉光生成手段によって生成された干渉光を検出する干渉光検出手段と、
を有する。 The first optical interferometer according to the present invention is:
A light source that emits highly coherent light;
The light source has a characteristic of transmitting light in the first polarization direction from the light source and reflecting light in the second polarization direction orthogonal to the first polarization direction, and is disposed on the first surface side of the workpiece. A first polarized light separating means provided;
Second polarization separation means disposed on the second surface side of the workpiece, having a property of transmitting light in the first polarization direction and reflecting light in the second polarization direction; ,
The first polarized light reflected by the first surface of the workpiece after passing through the first polarized light separating means and the second reflected light reflected by the first polarized light separating means are converted into the second polarized light. Light guiding means leading to the separating means;
The third reflected light reflected by the second surface of the workpiece after the first reflected light passes through the second polarized light separating means, and the second reflected light is reflected by the second polarized light separating means. Interference light generation means for generating interference light by causing interference with the fourth reflected light;
Interference light detection means for detecting the interference light generated by the interference light generation means;
Have

本発明にかかる第２の光学干渉計は、
干渉性の高い光を発する光源と、
前記光源からの第１の偏光方向の光を透過させ、かつ、前記第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向の光を反射させる特性を有し、ワークの第１の面側に配設された第１の偏光分離手段と、
前記第１の偏光方向の光を反射させ、かつ、前記第２の偏光方向の光を透過させる特性を有し、前記ワークの第２の面側に配設された第２の偏光分離手段と、
前記第１の偏光分離手段を透過した後に前記ワークの第１の面により反射された第１反射光と、前記第１の偏光分離手段により反射された第２反射光とを前記第２の偏光分離手段へと導く導光手段と、
前記第２反射光が前記第２の偏光分離手段を透過した後に前記ワークの第２の面により反射された第３反射光と、前記第１反射光が前記第２の偏光分離手段により反射された第４反射光とを、干渉させて干渉光を生成する干渉光生成手段と、
前記干渉光生成手段によって生成された干渉光を検出する干渉光検出手段と、
を有する。 The second optical interferometer according to the present invention is:
A light source that emits highly coherent light;
The light source has a characteristic of transmitting light in the first polarization direction from the light source and reflecting light in the second polarization direction orthogonal to the first polarization direction, and is disposed on the first surface side of the workpiece. A first polarized light separating means provided;
Second polarization separation means disposed on the second surface side of the workpiece, having a property of reflecting light in the first polarization direction and transmitting light in the second polarization direction; ,
The first polarized light reflected by the first surface of the workpiece after passing through the first polarized light separating means and the second reflected light reflected by the first polarized light separating means are converted into the second polarized light. Light guiding means leading to the separating means;
The third reflected light reflected by the second surface of the workpiece after the second reflected light passes through the second polarized light separating means, and the first reflected light is reflected by the second polarized light separating means. Interference light generation means for generating interference light by causing interference with the fourth reflected light;
Interference light detection means for detecting the interference light generated by the interference light generation means;
Have

上述の光学干渉計は、
前記第１の偏光分離手段及び前記第２の偏光分離手段の少なくとも一方が、光軸を回転中心として回転可能に設けられていることを特徴とする光学干渉計
であってもよい。 The optical interferometer described above is
At least one of the first polarization separation unit and the second polarization separation unit may be an optical interferometer provided so as to be rotatable about the optical axis.

さらに、上述の光学干渉計は、
前記第１の偏光分離手段及び前記第２の偏光分離手段がワイヤーグリッド偏光板であることを特徴とするものであってもよい。 Furthermore, the optical interferometer described above is
The first polarized light separating means and the second polarized light separating means may be wire grid polarizers.

本発明によれば、１つの干渉光検出手段によりワークの厚みムラ及び光軸上での変位を測定することが可能な光学干渉計を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the optical interferometer which can measure the thickness nonuniformity of a workpiece | work and the displacement on an optical axis with one interference light detection means can be provided.

実施の形態１にかかる光学干渉計の厚み測定モードの構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a thickness measurement mode of the optical interferometer according to the first embodiment. 実施の形態１にかかる光学干渉計の厚み測定モードの光路を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an optical path in a thickness measurement mode of the optical interferometer according to the first embodiment. 実施の形態１にかかる光学干渉計の変位測定モードの構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a displacement measurement mode of the optical interferometer according to the first embodiment. 実施の形態１にかかる光学干渉計の第２のワイヤーグリッド偏光板が回転する様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a mode that the 2nd wire grid polarizing plate of the optical interferometer concerning Embodiment 1 rotates. 実施の形態１にかかる光学干渉計の変位測定モードの光路を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an optical path in a displacement measurement mode of the optical interferometer according to the first embodiment. 実施の形態１にかかる光学干渉計の変位測定モードにおいて、ワークが変位した場合の光路を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an optical path when a workpiece is displaced in the displacement measurement mode of the optical interferometer according to the first embodiment. 実施の形態２にかかる光学干渉計の厚み測定モードの構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a thickness measurement mode of the optical interferometer according to the second embodiment. 本発明にかかる光学干渉計の、偏光分離手段の変形例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the modification of the polarization separation means of the optical interferometer concerning this invention.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
[実施の形態１]
図１に示すように、本発明の実施の形態１にかかる光学干渉計１００は、光源１０１と、第１のワイヤーグリッド偏光板１１１と、第２のワイヤーグリッド偏光板１１２と、第１のビームスプリッタ１２１と、第２のビームスプリッタ１２２と、第１のミラー１３１と、第２のミラー１３２と、干渉光生成手段１４０と、干渉光検出手段１５０と、を備える。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[Embodiment 1]
As shown in FIG. 1, the optical interferometer 100 according to the first embodiment of the present invention includes a light source 101, a first wire grid polarizer 111, a second wire grid polarizer 112, and a first beam. A splitter 121, a second beam splitter 122, a first mirror 131, a second mirror 132, interference light generation means 140, and interference light detection means 150 are provided.

光学干渉計１００は、モードを切り替えることでワークＷの厚みムラと変位とを測定できる多機能干渉計である。光学干渉計１００は、第２のワイヤーグリッド偏光板１１２を、光軸を中心として回転させることにより、厚み測定モードと変位測定モードとを切り替えることが可能である。まず、光学干渉計１００の厚み測定モードの構成について、図１を用いて説明する。 The optical interferometer 100 is a multifunction interferometer that can measure thickness unevenness and displacement of the workpiece W by switching modes. The optical interferometer 100 can switch between the thickness measurement mode and the displacement measurement mode by rotating the second wire grid polarizer 112 around the optical axis. First, the configuration of the thickness measurement mode of the optical interferometer 100 will be described with reference to FIG.

光源１０１は、干渉性の高い光を発する。干渉計の光源としては、干渉性の高い光を発する光源を用いることが好ましく、例えば、半導体レーザやＨｅ−Ｎｅレーザを用いる。光源１０１からは、ｐ偏光成分とｓ偏光成分を含む光が出射される。例えば、直線偏光の光であってもよいし、円偏光の光であってもよい。 The light source 101 emits highly coherent light. As the light source of the interferometer, a light source that emits light having high coherence is preferably used. For example, a semiconductor laser or a He—Ne laser is used. Light including a p-polarized component and an s-polarized component is emitted from the light source 101. For example, it may be linearly polarized light or circularly polarized light.

第１のワイヤーグリッド偏光板１１１は、ワークＷの第１の面Ｓ１側に設けられている。また、第２のワイヤーグリッド偏光板１１２は、ワークＷの第２の面Ｓ２側に設けられている。ワイヤーグリッド偏光板１１１、１１２は、石英等の基板上に金属細線のワイヤーを設けた偏光板である。ワイヤーグリッド偏光板１１１、１１２において、入射光の電場の振動方向がワイヤーに平行な場合は光が反射され、入射光の電場の振動方向がワイヤーに垂直な場合は光が透過する。すなわち、ワイヤーグリッド偏光板１１１、１１２の透過軸はワイヤーに垂直な方向である。透過軸に平行な成分の光のみが、変化を受けずに偏光板を透過する。 The first wire grid polarizer 111 is provided on the first surface S1 side of the workpiece W. Further, the second wire grid polarizer 112 is provided on the second surface S2 side of the workpiece W. The wire grid polarizing plates 111 and 112 are polarizing plates in which a thin metal wire is provided on a substrate such as quartz. In the wire grid polarizers 111 and 112, light is reflected when the vibration direction of the electric field of incident light is parallel to the wire, and light is transmitted when the vibration direction of the electric field of incident light is perpendicular to the wire. That is, the transmission axis of the wire grid polarizers 111 and 112 is a direction perpendicular to the wire. Only light of a component parallel to the transmission axis passes through the polarizing plate without being changed.

図１においては、第１のワイヤーグリッド偏光板１１１及び第２のワイヤーグリッド偏光板１１２は、ワイヤーが紙面に垂直となるように配置されている。この場合、ｐ偏光（紙面に平行な偏光方向）の光が透過し、ｓ偏光（紙面に垂直な偏光方向）の光が反射される。なお、光源１０１からは、ｐ偏光成分とｓ偏光成分を含む光が出射される。例えば、入射面に対して傾いた直線偏光の光であってもよいし、円偏光の光であってもよい。そして、ｐ偏光成分とｓ偏光成分を含む光がワイヤーグリッド偏光板１１１、１１２に入射すると、ｐ偏光成分とｓ偏光成分とに分離される。 In FIG. 1, the first wire grid polarizer 111 and the second wire grid polarizer 112 are arranged so that the wires are perpendicular to the paper surface. In this case, p-polarized light (polarization direction parallel to the paper surface) is transmitted, and s-polarized light (polarization direction perpendicular to the paper surface) is reflected. Note that light including a p-polarized component and an s-polarized component is emitted from the light source 101. For example, it may be linearly polarized light inclined with respect to the incident surface, or may be circularly polarized light. When light including the p-polarized component and the s-polarized component is incident on the wire grid polarizers 111 and 112, the light is separated into the p-polarized component and the s-polarized component.

第１のワイヤーグリッド偏光板１１１は第１の偏光分離手段、第２のワイヤーグリッド偏光板１１２は第２の偏光分離手段として機能する。偏光分離手段は、ワイヤーグリッド偏光板に限定されるものではない。偏光分離手段は、互いに直交関係にある第１の偏光方向と第２の偏光方向の双方を有する光が入射した場合に、一方の偏光方向の光を透過し、他方の偏光方向の光を反射するものであればよい。 The first wire grid polarizer 111 functions as first polarization separation means, and the second wire grid polarizer 112 functions as second polarization separation means. The polarized light separating means is not limited to the wire grid polarizing plate. The polarization separation means transmits light in one polarization direction and reflects light in the other polarization direction when light having both a first polarization direction and a second polarization direction that are orthogonal to each other is incident. Anything to do.

第１のビームスプリッタ１２１は、光源１０１と第１のミラー１３１との間の光路上に設けられている。第２のビームスプリッタ１２２は、第１のビームスプリッタ１２１と第２のミラー１３２との間の光路上に設けられている。第１のビームスプリッタ１２１は第１の光路分割手段、第２のビームスプリッタ１２２は第２の光路分割手段として機能する。光路分割手段は、入射光を偏光方向により分割するものではなく、無偏光ビームスプリッタである。 The first beam splitter 121 is provided on the optical path between the light source 101 and the first mirror 131. The second beam splitter 122 is provided on the optical path between the first beam splitter 121 and the second mirror 132. The first beam splitter 121 functions as first optical path dividing means, and the second beam splitter 122 functions as second optical path dividing means. The optical path dividing means does not divide incident light according to the polarization direction, but is a non-polarizing beam splitter.

第１のミラー１３１は、第１のビームスプリッタ１２１と第１のワイヤーグリッド偏光板１１１との間の光路上に設けられている。第２のミラー１３２は、第２のビームスプリッタ１２２と第２のワイヤーグリッド偏光板１１２との間の光路上に設けられている。第１のミラー１３１は第１の反射手段、第２のミラー１３２は第２の反射手段として機能する。反射手段はミラーに限定されるものではなく、例えば、プリズムであってもよい。 The first mirror 131 is provided on the optical path between the first beam splitter 121 and the first wire grid polarizer 111. The second mirror 132 is provided on the optical path between the second beam splitter 122 and the second wire grid polarizer 112. The first mirror 131 functions as a first reflecting means, and the second mirror 132 functions as a second reflecting means. The reflecting means is not limited to a mirror, and may be a prism, for example.

第１のビームスプリッタ１２１及び第１のミラー１３１は、光源１０１から出射された光を第１のワイヤーグリッド偏光板（第１の偏光分離手段）１１１へと導く第１の導光手段として機能する。
また、第１の導光手段により光源１０１から第１の偏光分離手段へと導かれた後に、第１の偏光分離手段を透過してワークＷの第１の面Ｓ１により反射された光を第１反射光Ｌ１、第１の導光手段により光源１０１から第１の偏光分離手段へと導かれた後に、第１の偏光分離手段により反射された光を第２反射光Ｌ２とする。第１のミラー１３１、第１のビームスプリッタ１２１、第２のビームスプリッタ１２２及び第２のミラー１３２は、第１反射光Ｌ１及び第２反射光Ｌ２を第２のワイヤーグリッド偏光板（第２の偏光分離手段）１１２へと導く、第２の導光手段として機能する。 The first beam splitter 121 and the first mirror 131 function as a first light guiding unit that guides the light emitted from the light source 101 to the first wire grid polarizing plate (first polarization separation unit) 111. .
In addition, after being guided from the light source 101 to the first polarization separation unit by the first light guide unit, the light transmitted through the first polarization separation unit and reflected by the first surface S1 of the workpiece W is converted into the first light. The light reflected by the first polarized light separating unit after the first reflected light L1 is guided from the light source 101 to the first polarized light separating unit by the first light guiding unit is referred to as a second reflected light L2. The first mirror 131, the first beam splitter 121, the second beam splitter 122, and the second mirror 132 convert the first reflected light L1 and the second reflected light L2 into the second wire grid polarizing plate (second It functions as a second light guide means that leads to the polarization separation means) 112.

第２の導光手段により第１のワイヤーグリッド偏光板（第１の偏光分離手段）１１１から第２のワイヤーグリッド偏光板（第２の偏光分離手段）１１２へと導かれた後に、第２のワイヤーグリッド偏光板（第２の偏光分離手段）１１２を透過してワークＷの第２の面Ｓ２により反射された光を第３反射光Ｌ３、第２のワイヤーグリッド偏光板（第２の偏光分離手段）１１２により反射された光を第４反射光Ｌ４とする。図１においては、第３反射光Ｌ３はｐ偏光の光であり、第４反射光Ｌ４はｓ偏光の光である。厚みムラ測定モードでは、第１反射光Ｌ１が第３反射光Ｌ３になり、第２反射光Ｌ２が第４反射光Ｌ４になると解釈してもよい。 After being guided from the first wire grid polarizer (first polarization separation means) 111 to the second wire grid polarization plate (second polarization separation means) 112 by the second light guide means, The light transmitted through the wire grid polarizing plate (second polarization separation means) 112 and reflected by the second surface S2 of the workpiece W is converted into the third reflected light L3, the second wire grid polarizing plate (second polarization separation). Means) The light reflected by 112 is referred to as fourth reflected light L4. In FIG. 1, the third reflected light L3 is p-polarized light, and the fourth reflected light L4 is s-polarized light. In the thickness unevenness measurement mode, the first reflected light L1 may be interpreted as the third reflected light L3, and the second reflected light L2 may be interpreted as the fourth reflected light L4.

干渉光生成手段１４０は、第２のミラー１３２により反射された後に第２のビームスプリッタ１２２を透過した第３反射光Ｌ３と第４反射光Ｌ４とを干渉させて、干渉光を生成する。第３反射光Ｌ３と第４反射光Ｌ４は、偏光方向が異なるためそのままでは干渉しない。そこで、干渉光生成手段１４０は、第３反射光Ｌ３及び第４反射光Ｌ４から共通する偏光成分を取り出すことにより、干渉光を生成する。 The interference light generating unit 140 generates interference light by causing the third reflected light L3 and the fourth reflected light L4 that have been reflected by the second mirror 132 and transmitted through the second beam splitter 122 to interfere with each other. The third reflected light L3 and the fourth reflected light L4 do not interfere with each other because they have different polarization directions. Therefore, the interference light generation unit 140 generates interference light by extracting a common polarization component from the third reflected light L3 and the fourth reflected light L4.

図１においては、第３反射光Ｌ３はｐ偏光で、第４反射光Ｌ４はｓ偏光である。第１のワイヤーグリッド偏光板１１１及び第２のワイヤーグリッド偏光板１１２のワイヤーは紙面と垂直に設けられている。この場合には、干渉光生成手段１４０として、例えば、光軸に垂直な面内において透過軸をp偏光とs偏光の偏光方向から傾けた偏光板を用いることができる。この構成により、第３反射光Ｌ３及び第４反射光Ｌ４から共通する偏光成分を取り出して、干渉光を生成することができる。 In FIG. 1, the third reflected light L3 is p-polarized light, and the fourth reflected light L4 is s-polarized light. The wires of the first wire grid polarizer 111 and the second wire grid polarizer 112 are provided perpendicular to the paper surface. In this case, as the interference light generation means 140, for example, a polarizing plate whose transmission axis is inclined from the polarization directions of p-polarized light and s-polarized light in a plane perpendicular to the optical axis can be used. With this configuration, it is possible to extract a common polarization component from the third reflected light L3 and the fourth reflected light L4 and generate interference light.

干渉光生成手段１４０の例として示した偏光板は高分子のフィルムで吸収によってフィルタリングするものでも、ワイヤーグリッドで反射によってフィルタリングするものでもいずれでも構わない。何れの場合でも、簡単な構成により干渉光を生成することができる。
また、第３のワイヤーグリッド偏光板を紙面垂直方向から光軸を中心として４５°ワイヤーを傾けて固定することにより、第３のワイヤーグリッド偏光板の第３反射光Ｌ３の透過率と第４反射光Ｌ４の透過率を等しくできる。これにより、効率よく干渉光を生成できる。 The polarizing plate shown as an example of the interference light generation means 140 may be either a polymer film that filters by absorption or a wire grid that filters by reflection. In any case, interference light can be generated with a simple configuration.
Further, the third wire grid polarizing plate is fixed by inclining a 45 ° wire around the optical axis from the direction perpendicular to the paper surface, whereby the transmittance of the third reflected light L3 of the third wire grid polarizing plate and the fourth reflection are obtained. The transmittance of the light L4 can be made equal. Thereby, interference light can be generated efficiently.

干渉光検出手段１５０は、干渉光生成手段１４０によって生成された干渉光を検出する。干渉光の強度変化を検出することにより、ｐ偏光成分の光路長とｓ偏光成分の光路長との差の変化を検出する。干渉光検出手段１５０としては、例えば、ＣＣＤ等の光センサを用いる。 The interference light detection unit 150 detects the interference light generated by the interference light generation unit 140. By detecting a change in the intensity of the interference light, a change in the difference between the optical path length of the p-polarized component and the optical path length of the s-polarized component is detected. As the interference light detection means 150, for example, an optical sensor such as a CCD is used.

ワーク駆動機構（不図示）を用いてワークＷを紙面上下方向（図１中の矢印Ａ）に動かすことにより、ワーク上の光照射位置を移動させることができる。ワーク上の光照射位置を変えながら干渉光の強度変化を検出することにより、ワークＷの厚みムラを検出することができる。 The light irradiation position on the workpiece can be moved by moving the workpiece W in the vertical direction of the drawing (arrow A in FIG. 1) using a workpiece driving mechanism (not shown). By detecting the change in the intensity of the interference light while changing the light irradiation position on the workpiece, the thickness unevenness of the workpiece W can be detected.

次に、光学干渉計１００における光の経路を説明する。光源１０１から出射された光は、ｐ偏光成分及びｓ偏光成分を含む。例えば、直線偏光の光であってもよいし、円偏光の光であってもよい。光源１０１から出射された光は、第１のビームスプリッタ１２１へと入射する。第１のビームスプリッタ１２１へと入射した光の一部は、そのまま第１のビームスプリッタ１２１を透過して第１のミラー１３１へと入射する。第１のミラー１３１へと入射した光は、第１のミラー１３１により反射されて第１のワイヤーグリッド偏光板１１１へと入射する。 Next, the light path in the optical interferometer 100 will be described. The light emitted from the light source 101 includes a p-polarized component and an s-polarized component. For example, it may be linearly polarized light or circularly polarized light. The light emitted from the light source 101 enters the first beam splitter 121. A part of the light incident on the first beam splitter 121 passes through the first beam splitter 121 as it is and enters the first mirror 131. The light incident on the first mirror 131 is reflected by the first mirror 131 and enters the first wire grid polarizer 111.

第１のワイヤーグリッド偏光板１１１へと入射した光のうち、ｐ偏光成分は第１のワイヤーグリッド偏光板１１１を透過して、ワークＷの第１の面Ｓ１により反射された後、逆方向から第１のワイヤーグリッド偏光板１１１を再び透過して、第１のミラー１３１へと入射する（これが第１反射光Ｌ１である。）。第１のワイヤーグリッド偏光板１１１へと入射した光のうち、ｓ偏光成分は第１のワイヤーグリッド偏光板１１１により反射されて、第１のミラー１３１へと入射する（これが第２反射光Ｌ２である。）。
この場合、第１反射光Ｌ１と第２反射光Ｌ２との間には、ワークＷの第１の面Ｓ１と第１のワイヤーグリッド偏光板１１１との間隔ｐ_Ｒの２倍の光路差が生じる。 Of the light incident on the first wire grid polarizer 111, the p-polarized light component is transmitted through the first wire grid polarizer 111 and reflected by the first surface S1 of the workpiece W, and then from the opposite direction. The light passes through the first wire grid polarizer 111 again and enters the first mirror 131 (this is the first reflected light L1). Of the light incident on the first wire grid polarizer 111, the s-polarized component is reflected by the first wire grid polarizer 111 and incident on the first mirror 131 (this is the second reflected light L2). is there.).
In this case, an optical path difference twice as large as the interval p _R between the first surface S1 of the workpiece W and the first wire grid polarizer 111 is generated between the first reflected light L1 and the second reflected light L2. .

第１のミラー１３１により反射された第１反射光Ｌ１及び第２反射光Ｌ２は、第１のビームスプリッタ１２１へと入射する。第１のビームスプリッタ１２１へと入射した光の一部は、第１のビームスプリッタ１２１により反射されて、第２のビームスプリッタ１２２へと入射する。第２のビームスプリッタ１２２により反射された第１反射光Ｌ１及び第２反射光Ｌ２は第２のミラー１３２へと入射して、第２のミラー１３２により反射された後、第２のワイヤーグリッド偏光板１１２へと入射する。 The first reflected light L <b> 1 and the second reflected light L <b> 2 reflected by the first mirror 131 are incident on the first beam splitter 121. A part of the light incident on the first beam splitter 121 is reflected by the first beam splitter 121 and enters the second beam splitter 122. The first reflected light L1 and the second reflected light L2 reflected by the second beam splitter 122 are incident on the second mirror 132, reflected by the second mirror 132, and then the second wire grid polarization. The light enters the plate 112.

第２のワイヤーグリッド偏光板１１２へと入射した光のうち、ｐ偏光成分は第２のワイヤーグリッド偏光板１１２を透過して、ワークＷの第２の面Ｓ２により反射された後、逆方向から第２のワイヤーグリッド偏光板１１２を再び透過して、第２のミラー１３２へと入射する（これが第３反射光Ｌ３である。）。第２のワイヤーグリッド偏光板１１２へと入射した光のうち、ｓ偏光成分は第２のワイヤーグリッド偏光板１１２により反射されて、第２のミラー１３２へと入射する（これが第４反射光Ｌ４である。）。
この場合、第３反射光Ｌ３と第４反射光Ｌ４との間には、ワークＷの第２の面Ｓ２と第２のワイヤーグリッド偏光板１１２との間隔ｐ_Ｌの２倍の光路差が新たに生じる。 Of the light incident on the second wire grid polarizer 112, the p-polarized light component is transmitted through the second wire grid polarizer 112 and reflected by the second surface S2 of the workpiece W, and then from the opposite direction. The light passes through the second wire grid polarizer 112 again and enters the second mirror 132 (this is the third reflected light L3). Of the light incident on the second wire grid polarizer 112, the s-polarized component is reflected by the second wire grid polarizer 112 and incident on the second mirror 132 (this is the fourth reflected light L4). is there.).
In this case, an optical path difference twice as large as the interval p _L between the second surface S2 of the workpiece W and the second wire grid polarizer 112 is newly provided between the third reflected light L3 and the fourth reflected light L4. To occur.

第２のミラー１３２により反射された第３反射光Ｌ３及び第４反射光Ｌ４は、第２のビームスプリッタ１２２へと入射する。第２のビームスプリッタ１２２へと入射した光の一部は、第２のビームスプリッタ１２２を透過して、干渉光生成手段１４０へと入射する。第２のビームスプリッタ１２２を透過した第３反射光Ｌ３及び第４反射光Ｌ４は干渉光生成手段１４０へと入射して、干渉光が生成される。その後、生成された干渉光を干渉光検出手段１５０により検出する。 The third reflected light L3 and the fourth reflected light L4 reflected by the second mirror 132 enter the second beam splitter 122. A part of the light incident on the second beam splitter 122 passes through the second beam splitter 122 and enters the interference light generation unit 140. The third reflected light L3 and the fourth reflected light L4 that have passed through the second beam splitter 122 are incident on the interference light generating means 140, and interference light is generated. Thereafter, the generated interference light is detected by the interference light detection means 150.

図２は、実施の形態１にかかる光学干渉計１００の厚み測定モードの光路を示す図である。図２（ａ）は、第１のワイヤーグリッド偏光板１１１及び第２のワイヤーグリッド偏光板１１２により反射されたｓ偏光成分の光路長Ｐ_２４を示す。図２（ｂ）は、ワークＷの第１の面Ｓ１及び第２の面Ｓ２により反射されたｐ偏光成分の光路長Ｐ_１３を示す。 FIG. 2 is a diagram illustrating an optical path in the thickness measurement mode of the optical interferometer 100 according to the first embodiment. FIG. 2A shows the optical path length P ₂₄ of the s-polarized component reflected by the first wire grid polarizer 111 and the second wire grid polarizer 112. Figure 2 (b) shows the optical path length P ₁₃ of the p-polarized light component reflected by the first surface S1 and second surface S2 of the workpiece W.

図２（ａ）（ｂ）において、ワークＷの厚みをｔ、第１のワイヤーグリッド偏光板１１１の反射面からワークＷの第１の面Ｓ１までの光学的距離をｐ_Ｒ、第２のワイヤーグリッド偏光板１１２の反射面からワークＷの第２の面Ｓ２までの光学的距離をｐ_Ｌとする。ｐ偏光成分（図２（ｂ））とｓ偏光成分（図２（ａ））との光路長差ΔＰは、式（１）のように表される。ワークＷを動かして光が照射される点を移動させると、光路長差ΔＰはワークＷの厚みｔの変化に応じて変わる。干渉光の位相を算出することにより、ワークＷの厚みムラを高精度に測定することができる。 2A and 2B, the thickness of the workpiece W is t, the optical distance from the reflecting surface of the first wire grid polarizer 111 to the first surface S1 of the workpiece W is p _R , and the second wire An optical distance from the reflecting surface of the grid polarizer 112 to the second surface S2 of the workpiece W is defined as _pL . The optical path length difference ΔP between the p-polarized component (FIG. 2 (b)) and the s-polarized component (FIG. 2 (a)) is expressed as equation (1). When the work W is moved to move the point irradiated with light, the optical path length difference ΔP changes according to the change in the thickness t of the work W. By calculating the phase of the interference light, the thickness unevenness of the workpiece W can be measured with high accuracy.

ΔＰ＝Ｐ_２４−Ｐ_１３＝２（ｐ_Ｌ＋ｐ_Ｒ）・・・（１） ΔP = P ₂₄ −P ₁₃ = 2 (p _L + p _R ) (1)

次に、図３を用いて、光学干渉計１００の変位測定モードにおける光の経路を説明する。図３では、図１の状態から第２のワイヤーグリッド偏光板１１２を、光軸を中心として９０°回転させて、第２のワイヤーグリッド偏光板１１２のワイヤー配列が第１のワイヤーグリッド偏光板１１１上のワイヤー配列と直交する状態で固定している。
光学干渉計１００の厚み測定モードから変位測定モードに切り替える際に、第２のワイヤーグリッド偏光板１１２が回転する様子を、図４に模式図として示す。 Next, the light path in the displacement measurement mode of the optical interferometer 100 will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the second wire grid polarizer 112 is rotated by 90 ° about the optical axis from the state of FIG. 1, and the wire arrangement of the second wire grid polarizer 112 is the first wire grid polarizer 111. It is fixed in a state perpendicular to the upper wire arrangement.
When the optical interferometer 100 is switched from the thickness measurement mode to the displacement measurement mode, the manner in which the second wire grid polarizer 112 rotates is schematically shown in FIG.

図３における光の経路は、光源１０１から出射された光線が第１のワイヤーグリッド偏光板１１１又はワークＷの第１の面Ｓ１により反射されて、第１のミラー１３１、第１のビームスプリッタ１２１、第２のビームスプリッタ１２２、第２のミラー１３２を経由して、第２のワイヤーグリッド偏光板１１２に入射するまでは、図１と同じである。第２のワイヤーグリッド偏光板１１２を透過する光の偏光方向が、図１とは逆になる点が異なる。 3, the light beam emitted from the light source 101 is reflected by the first wire grid polarizer 111 or the first surface S1 of the workpiece W, and the first mirror 131 and the first beam splitter 121 are reflected. 1 until the light enters the second wire grid polarizer 112 via the second beam splitter 122 and the second mirror 132. The difference is that the polarization direction of the light transmitted through the second wire grid polarizer 112 is opposite to that in FIG.

第２のワイヤーグリッド偏光板１１２へと入射した光のうち、ｓ偏光成分は第２のワイヤーグリッド偏光板１１２を透過して、ワークＷの第２の面Ｓ２により反射された後、逆方向から第２のワイヤーグリッド偏光板１１２を再び透過して、第２のミラー１３２へと入射する。第２のワイヤーグリッド偏光板１１２へと入射した光のうち、ｐ偏光成分は第２のワイヤーグリッド偏光板１１２により反射されて、第２のミラー１３２へと入射する。 Of the light incident on the second wire grid polarizer 112, the s-polarized light component is transmitted through the second wire grid polarizer 112 and reflected by the second surface S2 of the workpiece W, and then from the opposite direction. The light passes through the second wire grid polarizer 112 again and enters the second mirror 132. Of the light incident on the second wire grid polarizer 112, the p-polarized component is reflected by the second wire grid polarizer 112 and is incident on the second mirror 132.

ワークＷの第２の面Ｓ２により反射されてから、第２のミラー１３２へと入射するｓ偏光成分の光を第３反射光Ｌ３、第２のワイヤーグリッド偏光板１１２により反射されてから、第２のミラー１３２へと入射するｐ偏光成分の光を第４反射光Ｌ４とする。変位測定モードでは、第１反射光Ｌ１が第４反射光Ｌ４になり、第２反射光Ｌ２が第３反射光Ｌ３になると解釈してもよい。 The light of the s-polarized component incident on the second mirror 132 after being reflected by the second surface S2 of the workpiece W is reflected by the third reflected light L3 and the second wire grid polarizer 112, and then The p-polarized light component incident on the second mirror 132 is referred to as fourth reflected light L4. In the displacement measurement mode, the first reflected light L1 may be interpreted as the fourth reflected light L4, and the second reflected light L2 may be interpreted as the third reflected light L3.

図５を用いて、光学干渉計１００の変位測定モードにおける光路長について説明する。
図５（ａ）は、ワークＷの厚みがゼロで、かつ、第１のワイヤーグリッド偏光板１１１及び第２のワイヤーグリッド偏光板１１２を透過してワークＷの両面で反射される光線を仮定した場合の光路長Ｐ_００を示す。図５（ｂ）は、第１のワイヤーグリッド偏光板１１１により反射された後に、第２のワイヤーグリッド偏光板１１２を透過して、ワークＷの第２の面Ｓ２により反射されたｓ偏光成分の光路長Ｐ_２３を示す。図５（ｃ）は、第１のワイヤーグリッド偏光板１１１を透過してワークＷの第１の面Ｓ１により反射された後に、第２のワイヤーグリッド偏光板１１２により反射されたｐ偏光成分の光路長Ｐ_１４を示す。 The optical path length in the displacement measurement mode of the optical interferometer 100 will be described with reference to FIG.
FIG. 5 (a) assumes that the thickness of the workpiece W is zero, and light rays that pass through the first wire grid polarizer 111 and the second wire grid polarizer 112 and are reflected on both surfaces of the workpiece W are assumed. In this case, the optical path length P ₀₀ is shown. FIG. 5B shows the s-polarized component reflected by the second surface S2 of the workpiece W after being reflected by the first wire grid polarizer 111 and then passing through the second wire grid polarizer 112. shows the optical path length _{P 23.} FIG. 5C shows the optical path of the p-polarized component reflected by the second wire grid polarizer 112 after passing through the first wire grid polarizer 111 and reflected by the first surface S1 of the workpiece W. indicating the length _{P 14.}

図５（ｂ）及び（ｃ）において、ワークＷの厚みをｔ、第１のワイヤーグリッド偏光板１１１の反射面からワークＷの第１の面Ｓ１までの光学的距離をｐ_Ｒ、第２のワイヤーグリッド偏光板１１２の反射面からワークＷの第２の面Ｓ２までの光学的距離をｐ_Ｌとする。この場合、光路長Ｐ_２３は式（２）、光路長Ｐ_１４は式（３）のように表される。 5B and 5C, the thickness of the workpiece W is t, the optical distance from the reflecting surface of the first wire grid polarizer 111 to the first surface S1 of the workpiece W is p _R , the second The optical distance from the reflecting surface of the wire grid polarizer 112 to the second surface S2 of the workpiece W is defined as _pL . In this case, the optical path length P ₂₃ is expressed as in Expression (2), and the optical path length P ₁₄ is expressed as in Expression (3).

Ｐ_２３＝Ｐ_００−２ｔ−２ｐ_Ｒ・・・（２） P ₂₃ = P ₀₀ -2t-2p _R (2)

Ｐ_１４＝Ｐ_００−２ｔ−２ｐ_Ｌ・・・（３） P ₁₄ = P ₀₀ -2t-2p _L (3)

ｐ偏光成分とｓ偏光成分との光路長差ΔＰは、式（４）のように表される。ワークＷの厚みｔの変化により生じる光路長の変化は相殺されるため、光路長差ΔＰには影響しない。 The optical path length difference ΔP between the p-polarized component and the s-polarized component is expressed as shown in Equation (4). Since the change in the optical path length caused by the change in the thickness t of the workpiece W is canceled out, the optical path length difference ΔP is not affected.

ΔＰ＝Ｐ_１４−Ｐ_２３＝２（ｐ_Ｒ−ｐ_Ｌ）・・・（４） ΔP = P ₁₄ −P ₂₃ = 2 (p _R −p _L ) (4)

さて、ここで、光線の入射方向（図３で矢印Ｂ）にワークＷが変位したとする。図６に、光線の入射方向に図５の状態からワークＷが変位したときの光路を示す。図６（ａ）〜（ｃ）がそれぞれ、図５（ａ）〜（ｃ）に対応している。 Now, it is assumed that the workpiece W is displaced in the incident direction of light (arrow B in FIG. 3). FIG. 6 shows an optical path when the workpiece W is displaced from the state of FIG. 5 in the light incident direction. FIGS. 6A to 6C correspond to FIGS. 5A to 5C, respectively.

ｓ偏光成分の光路長Ｐ_２３における、第１のワイヤーグリッド偏光板１１１の反射面からワークＷの第１の面Ｓ１までの光路長がｐ_Ｌ０からｐ_Ｌ０＋αに変化したとする。ｐ偏光成分の光路長Ｐ_１４における第２のワイヤーグリッド偏光板１１２の反射面からワークＷの第２の面Ｓ２までの光路長はｐ_Ｒ０からｐ_Ｒ０−αへと変化する。したがって、光路長差ΔＰは式（５）で表される。 in s-polarization component of the optical path length P _23, and the optical path length to the first surface S1 of the workpiece W from the reflecting surface of the first wire-grid polarizer 111 is changed from p _L0 to p _{L0 +} alpha. optical path length from the reflecting surface of the second wire-grid polarizer 112 in the optical path length _{P 14} of the p-polarized light component to the second surface S2 of the workpiece W is changed to _{p R0-.alpha.} from _{p R0.} Therefore, the optical path length difference ΔP is expressed by Expression (5).

ΔＰ＝Ｐ_１４−Ｐ_２３
＝２｛ｐ_Ｒ０−α−（ｐ_Ｌ０＋α）｝
＝２（ｐ_Ｒ０−ｐ_Ｌ０−２α）・・・・・（５） ΔP = P ₁₄ −P ₂₃
= 2 {p _R0 -α- (p _L0 + α)}
= 2 (p _R0 -p _L0 -2α) (5)

ワークＷの変位量がαの場合、光路長差ΔＬは２α変化する。これにより、ワークＷの変位量αは、その２倍で光路差に反映される。したがって、第３反射光Ｌ３と第４反射光Ｌ４とを干渉させて干渉光を生成し、干渉光の強度変化をモニタすると、ワークの変位がわかる。 When the displacement amount of the workpiece W is α, the optical path length difference ΔL changes by 2α. As a result, the displacement amount α of the workpiece W is reflected in the optical path difference by twice that amount. Therefore, when the interference light is generated by causing the third reflected light L3 and the fourth reflected light L4 to interfere with each other, and the intensity change of the interference light is monitored, the displacement of the workpiece can be known.

以上、説明したように、光学干渉計１００は、厚みムラ測定モードでは、１つの干渉光検出手段によりワークの厚みムラを測定することができる。 As described above, the optical interferometer 100 can measure the thickness unevenness of the workpiece by one interference light detection means in the thickness unevenness measurement mode.

また、光学干渉計１００は、変位測定モードでは、１つの干渉光検出手段によりワークの変位を測定することができる。 Further, the optical interferometer 100 can measure the displacement of the workpiece by one interference light detection means in the displacement measurement mode.

さらに、光学干渉計１００においては、第１のワイヤーグリッド偏光板（第１の偏光分離手段）１１１及び第２のワイヤーグリッド偏光板（第２の偏光分離手段）１１２の、少なくとも一方が光軸を中心として回転可能に設けられている。これにより、ワークの厚み測定及び変位測定の、２つの機能を切り替え可能な多機能干渉計を簡素な構成で実現できる。 Furthermore, in the optical interferometer 100, at least one of the first wire grid polarizer (first polarization separation means) 111 and the second wire grid polarizer (second polarization separation means) 112 has an optical axis. It is rotatably provided as a center. As a result, a multi-function interferometer capable of switching between the two functions of workpiece thickness measurement and displacement measurement can be realized with a simple configuration.

光学干渉計１００において、ワイヤーグリッド偏光板１１１、１１２は、ワイヤーの高さ及び周期を変更することにより、ある波長の光が入射した場合の反射・透過特性を変えることができる。よって、偏光分離手段としてワイヤーグリッド偏光板を用いることにより、使用する光源に応じた最適な特性の偏光分離手段を提供することができる。 In the optical interferometer 100, the wire grid polarizers 111 and 112 can change the reflection / transmission characteristics when light of a certain wavelength is incident by changing the height and period of the wire. Therefore, by using a wire grid polarizing plate as the polarization separation means, it is possible to provide a polarization separation means having optimum characteristics according to the light source to be used.

[実施の形態２]
次に、本発明の第２実施形態を説明する。図７に第２実施形態にかかる光学干渉計７００を示す。光学干渉計７００は、光源１０１と、第１のワイヤーグリッド偏光板１１１と、第２のワイヤーグリッド偏光板１１２と、第１のビームスプリッタ１２１と、第２のビームスプリッタ１２２と、第１のミラー１３１と、干渉光生成手段１４０と、干渉光検出手段１５０と、を備える。 [Embodiment 2]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 shows an optical interferometer 700 according to the second embodiment. The optical interferometer 700 includes a light source 101, a first wire grid polarizer 111, a second wire grid polarizer 112, a first beam splitter 121, a second beam splitter 122, and a first mirror. 131, interference light generation means 140, and interference light detection means 150.

光学干渉計７００はモードを切り替えることで、ワークＷの厚みムラとワークの変位とを測定できる多機能干渉計である。実施の形態１で説明した光学干渉計１００に対比すると、基本的なコンセプトは同じであるが、部品の数及び配置が異なる。まず、光学干渉計７００の厚み測定モードの構成について、図７を用いて説明する。 The optical interferometer 700 is a multifunction interferometer that can measure the thickness unevenness of the workpiece W and the displacement of the workpiece by switching modes. In contrast to the optical interferometer 100 described in the first embodiment, the basic concept is the same, but the number and arrangement of components are different. First, the configuration of the thickness measurement mode of the optical interferometer 700 will be described with reference to FIG.

第１のビームスプリッタ１２１は、光源１０１と第１のワイヤーグリッド偏光板１１１との間の光路上に設けられている。第２のビームスプリッタ１２２は、第１のミラー１３１と第２のワイヤーグリッド偏光板１１２との間の光路上に設けられている。第１のビームスプリッタ１２１は第１の光路分割手段、第２のビームスプリッタ１２２は第２の光路分割手段として機能する。 The first beam splitter 121 is provided on the optical path between the light source 101 and the first wire grid polarizer 111. The second beam splitter 122 is provided on the optical path between the first mirror 131 and the second wire grid polarizer 112. The first beam splitter 121 functions as first optical path dividing means, and the second beam splitter 122 functions as second optical path dividing means.

第１のミラー１３１は、第１のビームスプリッタ１２１と第２のビームスプリッタ１２２との間の光路上に設けられている。第１のミラー１３１は反射手段として機能する。 The first mirror 131 is provided on the optical path between the first beam splitter 121 and the second beam splitter 122. The first mirror 131 functions as a reflecting means.

第１のビームスプリッタ１２１は、光源１０１から出射された光を第１のワイヤーグリッド偏光板（第１の偏光分離手段）１１１へと導く第１の導光手段として機能する。
また、第１の導光手段により光源１０１から第１の偏光分離手段へと導かれた後に、第１の偏光分離手段を透過してワークＷの第１の面Ｓ１により反射された光を第１反射光Ｌ１、第１の導光手段により光源１０１から第１の偏光分離手段へと導かれた後に、第１の偏光分離手段により反射された光を第２反射光Ｌ２とする。第１のビームスプリッタ１２１、第１のミラー１３１、及び第２のビームスプリッタ１２２は、第１反射光Ｌ１及び第２反射光Ｌ２を第２のワイヤーグリッド偏光板（第２の偏光分離手段）１１２へと導く、第２の導光手段として機能する。 The first beam splitter 121 functions as a first light guiding unit that guides the light emitted from the light source 101 to the first wire grid polarizing plate (first polarization separation unit) 111.
In addition, after being guided from the light source 101 to the first polarization separation unit by the first light guide unit, the light transmitted through the first polarization separation unit and reflected by the first surface S1 of the workpiece W is converted into the first light. The light reflected by the first polarized light separating unit after the first reflected light L1 is guided from the light source 101 to the first polarized light separating unit by the first light guiding unit is referred to as a second reflected light L2. The first beam splitter 121, the first mirror 131, and the second beam splitter 122 convert the first reflected light L <b> 1 and the second reflected light L <b> 2 into a second wire grid polarizing plate (second polarization separation unit) 112. It functions as a second light guiding means that leads to

次に、光学干渉計７００における光の経路を説明する。光源１０１から出射された光は、ｐ偏光成分及びｓ偏光成分を含む。例えば、直線偏光の光であってもよいし、円偏光の光であってもよい。光源１０１から出射された光は、第１のビームスプリッタ１２１へと入射する。第１のビームスプリッタ１２１へと入射した光の一部は、そのまま第１のビームスプリッタ１２１を透過して第１のワイヤーグリッド偏光板１１１へと入射する。 Next, the light path in the optical interferometer 700 will be described. The light emitted from the light source 101 includes a p-polarized component and an s-polarized component. For example, it may be linearly polarized light or circularly polarized light. The light emitted from the light source 101 enters the first beam splitter 121. A part of the light incident on the first beam splitter 121 passes through the first beam splitter 121 as it is and enters the first wire grid polarizer 111.

第１のワイヤーグリッド偏光板１１１へと入射した光のうち、ｐ偏光成分は第１のワイヤーグリッド偏光板１１１を透過して、ワークＷの第１の面Ｓ１により反射された後、逆方向から第１のワイヤーグリッド偏光板１１１を再び透過して、第１のビームスプリッタ１２１へと入射する（これが第１反射光Ｌ１である。）。第１のワイヤーグリッド偏光板１１１へと入射した光のうち、ｓ偏光成分は第１のワイヤーグリッド偏光板１１１により反射されて、第１のビームスプリッタ１２１へと入射する（これが第２反射光Ｌ２である。）。
この場合、第１反射光Ｌ１と第２反射光Ｌ２との間には、ワークＷの第１の面Ｓ１と第１のワイヤーグリッド偏光板１１１との間隔ｐ_Ｒの２倍の光路差が生じる。 Of the light incident on the first wire grid polarizer 111, the p-polarized light component is transmitted through the first wire grid polarizer 111 and reflected by the first surface S1 of the workpiece W, and then from the opposite direction. The light passes through the first wire grid polarizer 111 again and enters the first beam splitter 121 (this is the first reflected light L1). Of the light incident on the first wire grid polarizer 111, the s-polarized component is reflected by the first wire grid polarizer 111 and enters the first beam splitter 121 (this is the second reflected light L2). .)
In this case, an optical path difference twice as large as the interval p _R between the first surface S1 of the workpiece W and the first wire grid polarizer 111 is generated between the first reflected light L1 and the second reflected light L2. .

第１反射光Ｌ１及び第２反射光Ｌ２の一部は第１のビームスプリッタ１２１により反射されて、第１のミラー１３１へと入射する。第１のミラー１３１へと入射した光は、第１のミラー１３１により反射されて、第２のビームスプリッタ１２２へと入射する。第２のビームスプリッタ１２２へと入射した光の一部は第２のビームスプリッタ１２２により反射されて、第２のワイヤーグリッド偏光板１１２へと入射する。 Part of the first reflected light L 1 and the second reflected light L 2 is reflected by the first beam splitter 121 and enters the first mirror 131. The light incident on the first mirror 131 is reflected by the first mirror 131 and is incident on the second beam splitter 122. A part of the light incident on the second beam splitter 122 is reflected by the second beam splitter 122 and enters the second wire grid polarizer 112.

第２のワイヤーグリッド偏光板１１２へと入射した光のうち、ｐ偏光成分（ここでは第１反射光Ｌ１）は第２のワイヤーグリッド偏光板１１２を透過して、ワークＷの第２の面Ｓ２により反射された後、逆方向から第２のワイヤーグリッド偏光板１１２を再び透過して、第２のビームスプリッタ１２２へと入射する（これが第３反射光Ｌ３である。）。第２のワイヤーグリッド偏光板１１２へと入射した光のうち、ｓ偏光成分（ここでは第２反射光Ｌ２）は第２のワイヤーグリッド偏光板１１２により反射されて、第２のビームスプリッタ１２２へと入射する（これが第４反射光Ｌ４である。）。
この場合、第３反射光Ｌ３と第４反射光Ｌ４との間には、ワークＷの第２の面Ｓ２と第２のワイヤーグリッド偏光板１１２との間隔ｐ_Ｌの２倍の光路差が新たに生じる。 Of the light incident on the second wire grid polarizer 112, the p-polarized component (here, the first reflected light L1) is transmitted through the second wire grid polarizer 112 and the second surface S2 of the workpiece W. Then, the light passes through the second wire grid polarizer 112 again from the opposite direction and enters the second beam splitter 122 (this is the third reflected light L3). Of the light incident on the second wire grid polarizer 112, the s-polarized component (here, the second reflected light L2) is reflected by the second wire grid polarizer 112 to the second beam splitter 122. Incident (this is the fourth reflected light L4).
In this case, an optical path difference twice as large as the interval p _L between the second surface S2 of the workpiece W and the second wire grid polarizer 112 is newly provided between the third reflected light L3 and the fourth reflected light L4. To occur.

第２のビームスプリッタ１２２へと入射した第３反射光Ｌ３及び第４反射光Ｌ４の一部は、第２のビームスプリッタ１２２を透過して、干渉光生成手段１４０へと入射する。第２のビームスプリッタ１２２を透過した第３反射光Ｌ３及び第４反射光Ｌ４は干渉光生成手段１４０へと入射して、干渉光が生成される。その後、生成された干渉光を干渉光検出手段１５０により検出する。 Part of the third reflected light L3 and the fourth reflected light L4 incident on the second beam splitter 122 is transmitted through the second beam splitter 122 and incident on the interference light generating unit 140. The third reflected light L3 and the fourth reflected light L4 that have passed through the second beam splitter 122 are incident on the interference light generating means 140, and interference light is generated. Thereafter, the generated interference light is detected by the interference light detection means 150.

光学干渉計７００は、第２のワイヤーグリッド偏光板１１２を、光軸を中心として回転させることにより、厚み測定モードと変位測定モードとを切り替えることが可能である。厚み測定モードから変位測定モードへと切り替えた際の光路の変化は、第１実施形態にかかる光学干渉計１００と同様であるので、説明は省略する。 The optical interferometer 700 can switch between the thickness measurement mode and the displacement measurement mode by rotating the second wire grid polarizer 112 around the optical axis. Since the change of the optical path when switching from the thickness measurement mode to the displacement measurement mode is the same as that of the optical interferometer 100 according to the first embodiment, the description thereof is omitted.

以上、説明したように、本発明の第２実施形態にかかる光学干渉計７００は、第１実施形態にかかる光学干渉計１００よりも反射手段を一つ減らすことができるので、光学系が簡素化できる。その結果として、干渉計の製造コストが削減できる。 As described above, the optical interferometer 700 according to the second embodiment of the present invention can reduce the number of reflecting means by one compared to the optical interferometer 100 according to the first embodiment, and thus the optical system is simplified. it can. As a result, the manufacturing cost of the interferometer can be reduced.

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、本明細書においては、光学干渉計１００について、第１のワイヤーグリッド偏光板１１１及び第２のワイヤーグリッド偏光板１１２のワイヤーが図１における紙面と垂直に配置されている状態を基準として、第１の偏光方向をｐ偏光、第２の偏光方向をｓ偏光として説明した。しかし、第１のワイヤーグリッド偏光板１１１及び第２のワイヤーグリッド偏光板１１２のワイヤーが図１における紙面と平行に配置されている状態を基準として、第１の偏光方向をｓ偏光、第２の偏光方向をｐ偏光とした場合でも、本発明は同様に成立する。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. For example, in the present specification, for the optical interferometer 100, with reference to the state in which the wires of the first wire grid polarizer 111 and the second wire grid polarizer 112 are arranged perpendicular to the paper surface in FIG. The first polarization direction has been described as p-polarization, and the second polarization direction has been described as s-polarization. However, on the basis of the state in which the wires of the first wire grid polarizer 111 and the second wire grid polarizer 112 are arranged parallel to the paper surface in FIG. Even when the polarization direction is p-polarized light, the present invention is similarly established.

また、本発明は、第１のワイヤーグリッド偏光板１１１及び第２のワイヤーグリッド偏光板１１２のワイヤーが、図１における紙面と垂直に配置された場合及び平行に配置された場合に限定されるものではない。
ワイヤーグリッド偏光板１１１、１１２が光軸を中心として傾いた透過軸を持つ場合であっても、第１のワイヤーグリッド偏光板１１１のワイヤーと第２のワイヤーグリッド偏光板１１２のワイヤーとが直交した状態に配置されているときには、実施の形態と同様に本発明は成立する。
また、図８に示すように、ワイヤーグリッド偏光板１１１、１１２に代えて、偏光ビームスプリッタ８０１と反射鏡８０２とを組み合わせて、偏光分離手段として用いてもよい。 In addition, the present invention is limited to the case where the wires of the first wire grid polarizer 111 and the second wire grid polarizer 112 are arranged perpendicular to and parallel to the paper surface in FIG. is not.
Even when the wire grid polarizers 111 and 112 have a transmission axis inclined with the optical axis as the center, the wires of the first wire grid polarizer 111 and the wires of the second wire grid polarizer 112 are orthogonal to each other. When arranged in a state, the present invention is established as in the embodiment.
Further, as shown in FIG. 8, instead of the wire grid polarizers 111 and 112, a polarization beam splitter 801 and a reflecting mirror 802 may be combined and used as a polarization separation means.

１００実施の形態１にかかる光学干渉計
１０１光源
１１１第１のワイヤーグリッド偏光板
１１２第２のワイヤーグリッド偏光板
１２１第１のビームスプリッタ
１２２第２のビームスプリッタ
１３１第１のミラー
１３２第２のミラー
１４０干渉光生成手段
１５０干渉光検出手段
７００実施の形態２にかかる光学干渉計 100 Optical Interferometer 101 According to First Embodiment Light Source 111 First Wire Grid Polarizer 112 Second Wire Grid Polarizer 121 First Beam Splitter 122 Second Beam Splitter 131 First Mirror 132 Second Mirror 140 Interference Light Generation Unit 150 Interference Light Detection Unit 700 Optical Interferometer According to Second Embodiment

Claims

An optical interferometer that measures the thickness unevenness of the workpiece and the displacement on the optical axis of the workpiece by switching between the thickness measurement mode and the displacement measurement mode,
A light source that emits highly coherent light;
The light source has a characteristic of transmitting light in the first polarization direction from the light source and reflecting light in the second polarization direction orthogonal to the first polarization direction, and is disposed on the first surface side of the workpiece. A first polarized light separating means provided;
Second polarization separation means disposed on the second surface side of the workpiece, having a property of transmitting light in the first polarization direction and reflecting light in the second polarization direction; ,
The first polarized light reflected by the first surface of the workpiece after passing through the first polarized light separating means and the second reflected light reflected by the first polarized light separating means are converted into the second polarized light. Light guiding means leading to the separating means;
The third reflected light reflected by the second surface of the workpiece after the first reflected light passes through the second polarized light separating means, and the second reflected light is reflected by the second polarized light separating means. Interference light generation means for generating interference light by causing interference with the fourth reflected light;
Interference light detection means for detecting the interference light generated by the interference light generation means;
I have a,
At least one of the first polarization separation means and the second polarization separation means is provided so as to be able to rotate 90 degrees about the optical axis.
The thickness measurement mode is switched to the displacement measurement mode by rotating either one of the first polarization separation means and the second polarization separation means by 90 degrees about the optical axis as a rotation center.
Optical interferometer.

An optical interferometer that measures the thickness unevenness of the workpiece and the displacement on the optical axis of the workpiece by switching between the thickness measurement mode and the displacement measurement mode,
A light source that emits highly coherent light;
The light source has a characteristic of transmitting light in the first polarization direction from the light source and reflecting light in the second polarization direction orthogonal to the first polarization direction, and is disposed on the first surface side of the workpiece. A first polarized light separating means provided;
Second polarization separation means disposed on the second surface side of the workpiece, having a property of reflecting light in the first polarization direction and transmitting light in the second polarization direction; ,
The first polarized light reflected by the first surface of the workpiece after passing through the first polarized light separating means and the second reflected light reflected by the first polarized light separating means are converted into the second polarized light. Light guiding means leading to the separating means;
The third reflected light reflected by the second surface of the workpiece after the second reflected light passes through the second polarized light separating means, and the first reflected light is reflected by the second polarized light separating means. Interference light generation means for generating interference light by causing interference with the fourth reflected light;
Interference light detection means for detecting the interference light generated by the interference light generation means;
I have a,
At least one of the first polarization separation means and the second polarization separation means is provided so as to be able to rotate 90 degrees about the optical axis.
The displacement measurement mode is switched to the thickness measurement mode by rotating either one of the first polarization separation means and the second polarization separation means by 90 degrees about the optical axis.
Optical interferometer.

The optical interferometer according to claim 1 or 2 , wherein the first polarization separation means and the second polarization separation means are wire grid polarizers.