JPH0319482B2

JPH0319482B2 -

Info

Publication number: JPH0319482B2
Application number: JP57189952A
Authority: JP
Inventors: Jon Daunzu Maikeru
Original assignee: National Research Development Corp UK
Current assignee: National Research Development Corp UK
Priority date: 1981-10-30
Filing date: 1982-10-28
Publication date: 1991-03-15
Also published as: US4534649A; JPS5885103A; DE3240234C2; DE3240234A1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は表面プロフイル干渉計、即ち表面の粗
さを測定したり又はプリント回路盤もしくは超小
型集積回路を形成すべく基板に金属膜を付着させ
ることなどによつて生じる厚みの段状変化の大き
さを測定するたの装置に係る。

1972年発行の“Journal of Physics Ｅ”第５
巻、445から449ページにかけてKing他によりフ
イルムのエツジ部分の段の高さを測定することに
よつてそのフイルムの厚みを測定する方法が３種
類開示されている。１つの方法はメカニカルスタ
イラス（mechanical stylus）を表面に沿つて移
動させる方法であるがこの場合はスタイラスを表
面と接触させなければならず従つて損傷が生じ得
る。２番目は多重光束干渉計を使用する方法であ
り、顕微鏡システムを用いて多重光束干渉縞を写
真フイルムに写し、このようにして記憶された干
渉像に基づいて段の高さを測定する。この方法は
写真フイルムを現像しないと測定ができないとい
う欠点を持つ。

第３の方法ではテスト表面の段状高さ変化に近
い２つのスリツト像を形成すべく光電剪断干渉計
内で偏光がスリツトを通過し且つウラストンプリ
ズム及び顕微鏡対物レンズを通過する。表面で反
射されたビームは前記レンズとプリズムとを通過
し、段の高さに依存する位相差を持つ２つの直交
偏光ビームによつて像が形成される。この位相差
は弱レンズを該位相差が完全に消去するまでビー
ム横断方向へ手動で直線移動させることにより測
定される。位相差が消去されたか否かは電気光学
的変調器、アナライザ、光電子増倍管及び位相敏
感検出器を使用して２つの干渉性ビームの位相が
同等となる位置を検出することにより確認され
る。該システムの精度は弱レンズの直線移動がど
の程度まで正確に測定されるかに依存する。更
に、これは共通光路型の装置ではなく、２つの干
渉ビームが空間的に分離した光路に沿つて進行す
るため表面が少しでも傾斜すると測定に影響が及
ぼされる。

電気光学的変調器は施光分析にも使用される。
例えば1965年12月発行の“Photo−electric
Spectrometry Group Bulletin”第16号、487か
ら492ページにかけて発表されたKingの論文では
フアラデーセルとして知られている磁気光学的変
調器が偏光差の補償に直接使用されており、平面
偏光ビームの振動面を回転させて反射敏感検出器
で検出されるような所望の状態を得るべく該セル
に供給された電流が測定される。このような装置
は例えば施光分散又は施光などによつて生じる直
線偏光の振動面における極めて小さな変化を測定
するのに使用され得る。

ここで留意すべきは、前述した段高さ測定のた
めの２つの光学的方法の中、多重光束干渉計の方
は２つの直交偏光ビーム間の位相差測定に依存す
ることはなく、光電剪断干渉計は２つの直交偏光
間の位相差は測定されるがビームがウラストンプ
リズムにより側方へ変位するため共通光路型干渉
計ではないことである。

本発明は前述した問題点に鑑みなされたもので
あり、測定精度が高い表面プロフイル干渉計を提
供することを目的とする。

本発明によれば前述の目的は、直交する２つの
偏光方向に分かれた振幅の等しい２つの成分を持
つコリメートされたビームを供給するビーム源手
段と、本質的に２つの成分間に位相差をもたらさ
ないようにビーム源手段からのビームをテスト対
象物の方へ方向付けすると共にテスト対象物から
反射されたビームを受けて反射されたビームを更
に方向付けするビーム方向付け手段と、ビーム方
向付け手段とテスト対象物との間に配置されてお
り２つの成分に対して夫々異なる焦点距離を有す
る複屈折光学手段を含んでおり２つの成分の一方
がテスト対象物上で合焦してスポツトを形成する
と共に２つの成分の他方が合焦せずにテスト対象
物上においてスポツトを含む所定領域に照射され
るようにビーム方向付け手段からのビームを集束
する集束光学手段と、複屈折光学手段とテスト対
象物との間に配置されており複屈折光学手段から
のビーム及びテスト対象物からの反射されたビー
ムを複屈折光学手段の２つの光学軸について反転
するビーム反転手段と、ビーム方向付け手段から
の反射されたビームを受け２つの成分間の如何な
る位相差をも検出すると共に基準面としての所定
領域の平均高さに対するスポツトの高さに比例し
た信号を出力する位相検知手段とを備えたことを
特徴とする表面プロフイル干渉計によつて達成さ
れる。

本発明においては、ビーム源手段は、直交する
２つの偏光方向に分かれた振幅の等しい２つの成
分を持つコリメートされたビームを供給する。ビ
ーム方向付け手段は、本質的にこれら２つの成分
間に位相差をもたらさないように、このビーム源
手段からのビームをテスト対象物の方へ方向付け
する。集束光学手段は、これら２つの成分の一方
がテスト対象物上で合焦してスポツトを形成する
と共に２つの成分の他方が合焦せずにテスト対象
物上においてスポツトを含む所定領域に照射され
るようにビームを集束する。ビーム反転手段は、
複屈折光学手段からのビーム及びテスト対象物か
らの反射されたビームを複屈折光学手段の２つの
光学軸について反転する。位相検知手段は、これ
ら２つの成分間の位相差を検出すると共に基準面
としての所定領域の平均高さに対するスポツトの
高さに比例した信号を出力する。このため、本発
明の表面プロフイル干渉計によれば、２つの成分
の一方がテスト対象物上で合焦して形成するスポ
ツトを含むように２つの成分の他方が照射する所
定領域を基準面としての該スポツト形成地点の高
さに関する情報として、テスト対象物の表面の粗
さ、又は、プロフイルの高さ変化に関する情報を
得ることができ、テスト対象物の傾斜に影響され
ることやテスト対象物が照射されるビームに対し
て前後に移動しても影響を受けることは無いの
で、高精度の測定が可能となる。

以下添付図面に基づき実施例を挙げて本発明を
より詳細に説明する。但し、本発明は該実施例に
制約されない。

先ず第１実施例の表面プロフイル干渉計におけ
るビームの光路について考察しよう。第１図では
ヘリウムネオンレーザ１０から単色光が発され、
ビームエキスパンダ１２を通つて偏光型ビームス
プリツタ１４に到達する。ビームスプリツタ１４
によつて入射光の一部が90゜反射する。コリメー
トされたビームは雲母からなる二分の一波長板１
６と偏光子１８とを通過して反射器２０に達す
る。このように本実施例では、ビーム源手段は、
レーザ１０、ビームエキスパンダ１２、ビームス
プリツタ１４、二分の一波長板１６及び偏光子１
８から構成されている。

ビーム方向付け手段の一例としての反射部材で
ある反射器２０によつて入射ビームの半分が遮断
される。入射ビームから離れている反射器２０の
側面である反射面２１は鏡から構成されている。
残り半分のビームは反射器２０の妨害を受けずに
光軸の片側のみを通り、複屈折光学手段の一例を
構成しているシリカ発散レンズ２４に接した比較
的集束力の低い方解石収斂レンズ２２と、ビーム
反転手段の一例としての雲母からなる二分の一波
長板２６と比較的集束力の高い顕微鏡対物レンズ
２８とを介してテスト対象物の表面３０に到達す
る。該表面３０で反射した光は光軸の反対側を通
つてレンズ２８、二分の一波長板２６及びレンズ
２２，２４を逆に通過し反射面２１に到達する。
このように本実施例では、集束光学手段はレンズ
２２，２４及び２８から構成されている。

反射面２１は表面３０からの反射ビームに対し
45゜を成すよう配置されており、この表面３０か
らの反射ビームを反射して、限定開口３２、電気
光学的位相変調器３４、四分の一波長板３６、フ
アラデーセル補償器３８及び第２偏光子４０を介
し光電子増倍管４２へと送る。

次に電気回路の機構について考察しよう。

位相変調器３４は位相敏感検出器（PSD）５
２に一方の入力信号を与える変調器制御回路５０
に接続されている。他方の入力信号はEHT供給
器５４を持つ光電子増倍管４２により与えられ
る。PSD５２からの出力信号はフアラデーセル
補償器回路５６に接続されている。該回路５６か
らフアラデーセルのコイルに流れる電流の値たる
よみだし信号基準（readout signal reference）
５８が、後述するように基準面としての所定領域
の平均高さに対するスポツトの高さに比例した信
号として出力される。このように本実施例では、
位相検知手段は、限定開口３２、電気光学的位相
変調器３４、四分の一波長板３６、フアラデーセ
ル補償器３８、第２偏光子４０、光電子増倍管４
２、PSD５２、変調器制御回路５０、EHT供給
器５４及びフアラデーセル補償器回路５６から構
成されている使用中はレーザ１０から平面偏光ビームが発さ
れ、該ビームがエキスパンダ１２により拡大され
た後ビームスプリツタ１４によつて反射され、二
分の一波長板１６を介して偏光子１８に送られ
る。偏光子１８は２つの直交偏光方向Ｐ及びＳに
別れた強さの等しいビームが得られるまで該拡大
入力ビームの偏光面を回転させるべくセツトされ
ている。これら２つの偏光方向Ｐ及びＳはレンズ
２２，２４の軸によつて決定される。二分の一波
長板１６は偏光面を回転させることで偏光子１８
により透過された光の強さを最大化するのに使用
される。反射器２０によつて遮断されない半分の
偏光子１８からのビームはレンズ２２，２４へと
通過する。レンズ２２の一特性は偏光が異なる毎
に屈折率が異なることである。成分Ｐ及びＳを双
方共有するコリメートされた入射ビームは一方の
成分が他方の成分より大きく屈折し、従つてＰ成
分及びＳ成分の焦点がレンズ２８から夫々異なる
距離をおいた位置に存在することになる。Ｐ成分
及びＳ成分間のフオーカルパワーの差は小さく、
約１ジオプトリである。対物レンズ２８は比較的
大きい例えば100ジオプトリ程度の集束効果を与
えるのに有効であるが、Ｐ及びＳ成分についての
フオーカルパワー差はない。本実施例においては
ビームの一方の成分、例えばＰ成分は表面３０上
に正確に合焦してスポツトを形成するように集束
されるのに対し、第２成分であるＳ成分は合焦せ
ずに表面３０上においてＰ成分により形成された
スポツトを含む所定領域に照射される。

第２ａ図にこれら異なる照射面積を有する２成
分が照射される様子を示した。Ｐ成分が対物レン
ズ２８の分解限界に近い小円スポツトとして正確
に集束されているのに対しＳ成分の占める表面３
０上の面積はＰ成分より遥かに大きい。集束スポ
ツトに照らされる面積の直径の大きさは８mmの対
物レンズであれば通常１ミクロンより小さいが、
非集束ビームに照らされたより大きい面積の直径
は100ミクロンであつてよい。ビームが反射され
る面積の差は従つて10⁴のオーダである。入射角
が小さい場合表面での反射によつて偏光状態が変
化することはないが、各ビームを反射する平均表
面準位は光路差従つてビーム間の相対的位相差を
もたらすことにより２つのビームの関係を変化さ
せる。集束スポツトが表面に極めて小さい部分に
関する表面準位情報を与えるのに対し、より多き
い照射面積は基準面積とみなすことができる。何
故なら情報は比較的広い表面部分に亘つて平均化
されており、テスト表面を通して不変でなければ
ならないからである。該システムは２つのビーム
が１つの共通光路に沿つて進行するためテスト表
面が該表面との直交方向に移動しても影響を受け
ることがなく、また同軸測定及び基準ビームを使
用するためテスト表面の傾斜にも作用されない。
反射されたビームは表面に粗さ即ち一般的表面に
対する特定地点の高さに関する情報を導き出すか
又はプロフイルの高さ変化を調べるのに使用され
得る。通常、例えば顕微鏡段階で照射ビームを横
切つて第１図に矢印で示されている２つの直交方
向ｘ及びｙのいずれか一方向又は両方向に走査さ
れ、当該干渉計の電気的出力が粗さ又はプロフイ
ルの高さ変化の測定値を与え得る。

第１図に戻つて説明を続けると、表面３０で反
射されたビームは光軸の反対側を通り、レンズ２
２，２４の軸に対し45゜にセツトされた四分の一
波長板２６を再度通過した後レンズ２２，２４ま
で戻る。このように四分の一波長板２６を２度通
過するとＰビーム及びＳビームがレンズ２２の正
常軸及び異常軸に対し逆転するという効果が生
じ、そのためこれら成分に対するレンズ２２の集
束効果が反転する。従つて最初の通過時に他方よ
り大きく屈折したビーム成分は２度目の通過時に
は他方より小さく屈折することになり、逆に最初
の通過時に屈折のより小さかつたビームが２度目
の通過時にはより大きく屈折することになる。レ
ンズ２４はレンズ２２，２４にレンズのより近傍
で集束された入力ビーム即ちＰビーム用のゼロフ
オーカルパワーを与えるために具備されており、
このようにしてレンズ２２，２４により両ビーム
を再びほぼ完全にコリメートする機能を果たす。
レンズ２２，２４の出力は従つて互いに合致しコ
リメートされた２つの直交偏向ビームであり両ビ
ーム間の位相差はテスト対象物の表面の平均高さ
と面積の小さい特定地点における該表面の高さと
の差に直接比例する。

ビームは反射面２１により位相検出手段に向け
て反射される。反射器２０はアルミニウム等の金
属製コーテイングでコーテイングされたガラスの
プリズムであつてよく、あるいは誘電性ミラーコ
ーテイングも使用し得る。いずれの場合もビーム
成分Ｐ及びＳと反射面２１との位置決めが正確で
あれば、これらビーム成分の相対位相が表面での
反射によつて変化することは本質的にない。一変
形列として反射器は如何なる位置決めにおいても
直交偏光成分間にゼロ位相と振幅変化とをもたら
すよう薄膜コーテイングされてもよい。

反射面２１によつて反射されたビームは開口３
２を通過して位相変調器３４に到達する。直交偏
光における振幅が等しい干渉性入力ビームの場合
干渉し合うビームの合成ビームとして楕円偏光が
得られる。該偏光の主軸はＰ及びＳ方向に対し
45゜を成している。位相変調器３４の軸はＰ方向
及びＳ方向にセツトされており、四分の一波長板
３６の軸Ｐ方向及びＳ方向に対し45゜を成すよう
セツトされている。制御回路５０は合成ビームの
偏光面を45゜方向に対し対称的に±30゜程度の広角
をもつて変動させるべく位相変調器３４を駆動さ
せるよう構成されている。

第３ａ図及び第３ｂ図に入力ビーム及び変調さ
れた合成ビーム間の角度と合成ビームの角度の時
間に従う変化とを極図表で示した。この変調され
たビームが45゜の方向にセツトされたアナライザ
４０を介して光電子増倍管４２により検出され且
つ位相変調器３４への入力ビームが光路差のない
正確に直交する偏光においていずれも等しい振幅
を有していれば、光電子増倍管４２は強さが時間
に従い第３ｃ図に示されている如く変化する光を
受容し（何故なら該光電子増倍管４２は偏光方向
にではなく光の強さに対してのみ感応し得る）且
つ振幅の等しい変調周波数の２倍の一連の正弦波
を感知して点線で示されている如く本質的に一定
した出力を出す。しかし乍ら、干渉し合うビーム
が調和していない場合これらビームは45゜の合成
ビームを有することがなく、得られた合成ビーム
は45゜方向を挟んで同等に変動せずにいずれか片
側へ加重即ち偏向する。従つて光電子増倍管４２
は第３ｄ図の如く変調周波数の２倍で且つ振幅が
交互に異なる連続的正弦波を検出し、その結果変
調周波数のエラー信号が点線で示されている如く
該光電子増倍管４２の出力に出現する。該信号は
位相敏感検出器５２に送られて変調の位相と比較
され、その結果２つの干渉ビーム間の位相差に直
接関係するDC（直流）出力が供給される。

本発明の装置ではこのDC出力は従来の電気光
学的サーボシステム内でフアラデーセル補償器３
８を作動させるのに使用される。フアラデーセル
補償器３８の電流は干渉ビーム間の位相差に直接
比例する。

使用前に本実施例の干渉計をセツトする場合は
レンズ２２，２４を配置する以前にレンズ２８の
軸方向位置を変えて表面３０に焦点を合わせ、ア
ナライザ４０を45゜にセツトして偏光子１８を所
望の振幅が互いに等しくなるまで回路させる。振
幅が等しいか否かは光電子増倍管４２上のナル
（null）で検知される。次にレンズ２２，２４を
設置する。レンズ２２，２４は対物レンズ２８よ
り遥かに弱いため焦点位置（focal position）を
少ししか変えない。次いで表面３０上に一方のビ
ームが集束されるまで対物レンズ２８を調整す
る。フアラデーセル補償器３８及びフイードバツ
ク回路機構のスイツチを入れるとフアラデーセル
補償器３８の電流の測定値から表面の粗さに直接
比例する電気的出力が得られる。従つて表面３０
を焦点を横切つて走査すれば粗さの測定値が得ら
れる。

本実施例の干渉計の動作は異なる方向に偏光さ
れた２つの成分間の位相差に依存する。振幅が全
て同等である必要はないという事実は、振幅が等
しくなくとも干渉コントラストが低下するだけの
ことに過ぎないという理由から、ビームを反射す
る２つのテスト表面部分が例えば集積回路盤上の
或る段などに於て異なる反射率を有する場合には
有益である。これは両ビームが共通路を進行する
という利点と検知回路内での位相敏感施光分析に
より高度の正確性が与えられるという利点とに並
ぶ利点である。

反射器２０によつて入射ビームの半分が遮断さ
れ表面３０からの反射ビームが片側光路沿いに進
行するのは第１図の実施例の主要利点である。何
故ならその結果表面３０で反射されたビームはレ
ーザ１０には戻らず従つてレーザ１０の出力ビー
ムと干渉し合うことがないからである。本実施例
の干渉計の如く感度の高い計器ではこのようなレ
ーザの安定性に係る改良は極めて重要な意味を持
つ。

第１図に示されている実施例では入射ビームと
表面３０からの反射ビームとが装置の光軸に沿つ
て隣接しているが、これは必ずしも必要な条件で
はなく、両ビームは完全に分離していてもよい。
但し、隣接したビームであれば最大限の有用ビー
ム断面が得られ、従つて電気的測定回路への光学
的有効入力も最大となり、更には集束スポツトを
最小化することもできる。

本実施例の干渉計を組立てる場合に反射器２０
を除去すると表面３０により反射されたビームが
偏光子１８と波長板１６とを通過してビームスプ
リツタ１４に到達し、ビームの一部がビームスプ
リツタ１４により偏向子１４を介して観察者４６
まで送られる。観察可能なビームは干渉計の焦点
を一方の偏光ビームの100ミクロン区域内にある
特徴に合わせるのに使用され得る。

本実施例の干渉計は様々な変形が可能であり、
以下に参考例として示す。例えばウラストンプリ
ズム又はサバール板の如き別の複屈折部材を使用
すればＰビーム及びＳビームを同一焦点面上で相
対的に多少ずれてはいるが第２ｂ図の如く重畳す
る焦点を有するよう集束させるとができる。ま
た、より強いプリズムを使用すればこれら２つの
焦点を第２ｃ図の如く完全に分離し得る。従来の
フイルタ技術を使用し、円形ビームに変えて部分
的に重畳した（第２ｄ図）又は完全に分離した
（第２ｅ図）矩形ビームを与えることも可能であ
る。但しこれらの参考例によると本実施例の如く
真の共通光路を有する干渉計の利点が損われる。
尚、円筒状の面を検査する場合は焦点合わせされ
たスリツトを円筒体の軸と平行にして使用し得
る。

第２ａ図ではＰビーム及びＳビームによつて照
射される両面積間の差が約10⁴のフアクタに等し
い。表面３０の粗さを測定する上ではこの程度の
フアクタが有効である場合によつてはより小さい
フアクタ例えば10のフアクタなどでも支障ない。
直径約0.75μｍの測定面積と直径約3μｍの基準面
積とを使用する場合は両面積間の差を16フアクタ
にする。このような構成法は段状高さ変化の詳細
な特徴を検査する場合、例えば超小型電子回路上
の或る特徴の段状変化の急激さを調べたい場合な
どに特に適していることが判明した。

第４図は本発明の第２実施例を示している。装
置構成要素の大部分は第１実施例の場合と同等で
あり同一の符号で表われている。第１図との相違
は斜めに偏光した反射面２１を持つ反射器２０に
代えてビーム方向付け手段の他の一例としての非
偏光型ビームスプリツタ６０が配置されており且
つ光学系の全面開口が測定に使用されている点に
ある。

非偏光型ビームスプリツタ６０はゼロストレス
ガラス製の２つの直角三角形プリズム６２をセメ
ントで接合して立方体を形成しその外側面を全て
反射防止コーテイングで被覆したものにより構成
されている。一方のプリズムの斜辺は厚み10nｍ
のアルミニウム層で被覆されており、この面がセ
メントの境界層での反射を抑制すべくコーテイン
グされた他方のプリズムの対応面にセメントで接
合されている。図面にはコーテイング及びセメン
トを分離して示さなかつた。通常ゼロストレスガ
ラスは1.84など高い屈折率を有しているが、現在
知られている最も高次のガラスセメントの屈折率
は約1.58であり、そのため接合面上にも反射防止
コーテイングを使用いることが肝要である。

このようなビームスプリツタ６０の特性は直交
偏光成分の反射係数Ｒと透過係数Ｔとの積がR_P
T_SはR_ST_Pにほぼ等しいという条件を満たすこと
である。このようにすることで、ビームスプリツ
タ６０において直交偏光成分を持つビームが進行
するための光路が、これらのＰ及びＳ成分間に位
相差をもたらすことはない。尚、Ｐは入射面と平
行に振動する成分を示しＳは入射面と垂直に振動
する成分を示す。成分Ｐ及びSSの振幅は偏光子
１８の回路により同等になり得るが、干渉計自体
は事実上振幅振動に影響されない。

ビームスプリツタ６０の軸Ｐ及びＳはレンズ２
２，２４の軸Ｐ及びＳと合致するよう配置されて
いる。

第２実施例ではテスト表面３０上に入射して反
射したビームは互いに合致しており、光学系の全
面開口が使用される。反射後、レーザ１０に送り
返されるビームもあり得るが支障はない。

本発明の第１及び第２実施例の変形例として、
複屈折光学手段は二重に重ねたレンズ２２，２４
に代えて単一の複屈折レンズであつてもよく、そ
のパワーは正もしくは負であつてもよい。

干渉性直交偏光ビーム間の位相差を測定するの
に干渉計にヘテロダイン効果を生じさせる技術を
使用することもできるが、その場合にはゼーマン
分裂機能を供え周波数の安定しているレーザを使
用しなければならないという欠点を伴う。

透明体と共に使用される通過システムにおいて
は入射ビーム用の複屈折光学手段と同等のパワー
を持つ他の複屈折光学手段を透過ビーム用にも接
地する必要があるが、これに代えて透過ビームの
振幅を測定法により分析してもよい。

また、位相変調器３２に代えてAC（交流）フア
ラデーセルを使用することもできる。但し、この
場合の測定は干渉し合うビームの相対的振幅に依
存しよう。

干渉距離はテスト表面の高さ即ち粗さの段状変
化によつて決定されるため比較的短いが、レーザ
の長い干渉距離はそれ程重要な特徴ではない。従
つてレーザ１０に代えて濾波白色光源を使用して
もよい。その場合は光電子増倍管４２に代えて白
色光に感応するシリコン検出器が使用され得る。

自動集束システムを使用する場合は、何らかの
形のフオーカススキヤナ（focuss scanner）を用
いて集束偏光ビームの位置する焦点面とテストす
べき表面とを相対的に移動させれば、走査周波数
の光検出器信号の分析によりテスト対象物の表面
のプロフイルに関する情報を得ることができる。

この干渉ビーム分析法はフアラデーセルシステ
ムの代りに使用され得るが、出力を判読すべく電
算機をかなり駆使しなければならず、しかも干渉
性ビームの相対的振幅に対し悪感応ではない。

いずれの形状の装置にしても光路差が振動面の
回路によつて検知されると有利である。二分の一
波長の光路差が存在するということは干渉ビーム
間の位相を180゜変化させることに等しく、合成ビ
ームの偏光面を90゜回転させることになる。

（この場合λ／２の光路差変化はλ／４の表面
順位変化により生じることに留意する）。632.8μ
ｍで作動するヘリウムネオンレーザの場合、90゜
の回転は158.2μｍの表面順位変化に等しい。施光
分析では回転を0.01゜より正確に測定するのが普
通であるが、0.01゜は0.01nｍに等しく、従つて本
実施例の干渉計は極めて高い正確度を有する。

以上説明したように本発明の表面プロフイル干
渉計によれば、ビーム源手段の供給した直交する
２つの偏光方向に分かれた２つの成分の一方がテ
スト対象物上で合焦して形成するスポツトを含む
ように該２つの成分の他方が照射される所定領域
を、基準面としての該スポツト形成地点の高さに
関する情報として、テスト対象物の表面の粗さ、
又は、プロフイルの高さ変化に関する情報を得る
ことができ、テスト対象物の傾斜に影源されるこ
とやテスト対象物が照射されるビームに対して前
後に移動しても影響を受けることは無いので、高
精度の測定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による表面プロフイル干渉計の
第１実施例の概略構成図、第２ａ図は第１図の干
渉計により照射されたテスト対象物の表面の様子
を示す説明図、第２ｂ〜２ｅ図は参考例により照
射されたテスト対象物の表面の様子を示す説明
図、第３ａ〜３ｄ図は第１図の干渉計の種々の部
分における光学的信号及び電気的信号の説明図、
第４図は本発明による表面プロフイル干渉計の第
２実施例の概略構成図である。１０……レーザ、１２……ビームエキスパン
ダ、１４……偏光型ビームスプリツタ、１６……
二分の一波長板、１８，４０……偏光子、２０…
…反射器、２２……収斂レンズ、２４……発散レ
ンズ、２６，３６……四分の一波長板、２８……
対物レンズ、３０……テスト対象物の表面、３２
……限定開口、３４……位相変調器、３８……補
償器、４２……光電子増倍管、５０……変調器制
御回路、５２……位相敏感検出器、５４……
EHT供給器、５６……補償器回路、５８……読
出し信号基準、６０……非偏光型ビームスプリツ
タ、６２……プリズム。

Claims

【特許請求の範囲】１直交する２つの偏光方向に分かれた振幅の等
しい２つの成分を持つコリメートされたビームを
供給するビーム源手段と、本質的に前記２つの成
分間に位相差をもたらさないように前記ビーム源
手段からの前記ビームをテスト対象物の方へ方向
付けすると共に該テスト対象物から反射された前
記ビームを受けて該反射されたビームを更に方向
付けするビーム方向付け手段と、該ビーム方向付
け手段と前記テスト対象物との間に配置されてお
り前記２つの成分に対して夫々異なる焦点距離を
有する複屈折光学手段を含んでおり前記２つの成
分の一方が前記テスト対象物上で合焦してスポツ
トを形成すると共に前記２つの成分の他方が合焦
せずに前記テスト対象物上において前記スポツト
を含む所定領域に照射されるように前記ビーム方
向付け手段からの前記ビームを集束する集束光学
手段と、前記複屈折光学手段と前記テスト対象物
との間に配置されており前記複屈折光学手段から
の前記ビーム及び前記テスト対象物からの前記反
射されたビームを前記複屈折光学手段の２つの光
学軸について反転するビーム反転手段と、前記ビ
ーム方向付け手段からの前記反射されたビームを
受け前記２つの成分間の如何なる位相差をも検出
すると共に基準面としての前記所定領域の平均高
さに対する前記スポツトの高さに比例した信号を
出力する位相検知手段とを備えたことを特徴とす
る表面プロフイル干渉計。２前記所定領域は前記スポツトの面積よりも少
なくとも10のフアクタだけ大きいことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項に記載の干渉計。３前記ビーム方向付け手段は平らな反射面を有
する反射部材を含んでおり光軸の一方の側におい
て前記ビーム源手段からの前記ビームを遮断し且
つ前記光軸の前記一方の側において前記集束光学
手段からの前記反射されたビームを前記位相検知
手段の方へ反射するよう前記光軸の前記一方の側
に配置されていることを特徴とする特許請求の範
囲第１項又は第２項に記載の干渉計。４前記ビーム方向付け手段は、第１偏光方向で
の反射係数とこれに直交する偏光方向での透過係
数との積が第１偏光方向での透過係数とこれに直
交する偏光方向での反射係数との積に等しいとい
う特性を有するビームスプリツタを含むことを特
徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記載
の干渉計。