JPH03261808A - 微小形状測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、微小形状測定装置、特に微小凹凸面の高さ寸
法の測定に適用しうる微小形状測定装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の微小形状測定装置としては、例えば昭和５８年年
度様学会秋季大会学術講演会論文集４１３〜４１４頁に
示されているような平面度測定器がある。

従来の微小形状測定装置はレーザ源と、偏光ビームスプ
リッタと、絞りレンズと、２対の集光レンズ・２分割デ
ィデクタとを含んで構成される。

次に従来の微小形状測定装置について図面を参照して詳
細に説明する。

第６図は従来の微小形状測定装置の一例を示すブロック
図である。この図に示す微小形状測定装置は、レーザ２
０と、ビームエキスパンダ２１と、偏光ビームスプリッ
タ２２と、絞りレンズ２３と、波面分割ミラー２４と、
集光レンズ２５ａ、２５ｂと、この集光レンズ２５ａ、
２５ｂに対応した２分割ディデクタ２６．２７とを含ん
でいる。

レーザ２０を被測定物２８上へ絞りレンズ２３で集光し
、戻り観測光を波面分割ミラー２４で分割し、集光レン
ズ２５ａ、２５ｂ、２分割ディデクタ２６．２７で受光
する。２分割ディデクタ２６．２７の差動出力を利用し
光軸変動を補正し、光ビームのデフォーカス量より平面
形状を測定する。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の微小形状測定装置は、非点収差法による
測定となっているので、不連続面や、ビーム径より小さ
な段差が生じた場合は、散乱などの影響により測定でき
ないという欠点があった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の微小形状測定装置は、測定試料に焦点を合わせ
て対物レンズと、前記測定試料をレーザ光と白色光で証
明する光源と、前記対物レンズからの前記白色光の測定
試料からの反射によって得られる観測光を２分割するビ
ームスプリッタと、前記ビームスプリッタで２分割した
一方の光路上に設けられ、レーザ透過フィルター、円柱
レンズ、凸レンズ、および４分割センサで構成され、非
点収差データを得る非点収差光学系と、光電変換素子と
、前記レーザ源の他方の光路上に設けられ。

前記ｇａ１１光を前記光電変換素子へ結像する撮像光学
系と、前記撮像光学系のレーザビーム像の外周の連続性
を検出する連続性検出器と、前記連続性検出器からのデ
ータと前記非点収差データとより、微小形状を補正する
補正回路とを具備することを特徴とする。

〔実施例〕

次に本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明
する。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。こ
の図に示す微小形状測定装置では、測定試料１をｘ−ｙ
ステージ２で位置決めし、測定試料１上に対物レンズ３
で焦点を合わせ、ハーフミラ−６を通してレーザ源５と
発色光源４により対物レンズ３を照明し、対物レンズ３
からの戻り観測）１Ｇは、ビームスプリッタ８で２分割
され、ビームスプリッタ８で２分割された光路のうち一
つは結像レンズ１３を通して光電変換素子１４に結像し
、ビームスプリッタ８の他の一光路は、バンドパスフィ
ルタ９とシリンドリカルレンズ１０とレンズ１１，４分
割センサ１２とよりなる非点収差光学系へ導かれ、４分
割センサ１２の各センサセルからの信号は、高さデータ
変換器１７により高さデータへ変換され、また、光電変
換素子１４の像は二値化回路１５によりレーザビームの
二値化像となり、連続性検出器１６でレーザビームの連
続性を判定し、その結果より高さデータ変換器１７のデ
ータを補正回路１８で補正する。

レーザ源５からのレーザ光は、対物レンズ３により測定
試料１上に結像し、シリンドリカルレンズ１０とレンズ
１１とにより非点数差を発生する。

この様子は、４分割センサ上のセルＰＬ、Ｐ２゜Ｐ３．
Ｐ４の出力の信号を （Ｐ１＋Ｐ３）＋　（Ｐ２＋Ｐ４） としてフォーカスエラー信号が得られる。フォーカスエ
ラー信号は、対物レンズ３の焦点付近では、校正値によ
り対物レンズ３の合焦点から高さずれ信号へ変換する高
さデータ変換器１７により高さ情報へ変換される。

第２図に示す段差のある測定試料の場合１段位置で観測
光が散乱し、フォーカスエラー信号より得られる高さデ
ータには第３図に示す不連続範囲Ａが生じる。

このとき、光電変換素子１４から得られる像を第４図に
示す。第４図に示す値を二値化回路１５を通し、連続性
検出器１６により、第４図上のビームの不連続点ａ、ｂ
、Ｑ、ｄを検出する。このとき連続性検出器１６により
測定試料１の走査方向により、段差間隔を測定する。

また、不連続の発生開始・終了位置と、ビーム径とより
、第３図の高さ情報は、補正回路１８を通し第５図に示
す高さ形状が得られる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の微小形状測定装置は、測定
用レーザビームの不連続性の発生を付属光学系により検
出することにより、非点収差法による測定の、試料エツ
ジ部で生じる散乱などによる測定不能部分を補正できる
という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図は第１
図に示す測定試料上でレーザビームの集光状態を示す斜
視図、第３図は第１図の非点収差光学系より得られる試
料の断面図、第４図は第１図の光電変換素子像を示す図
、第５図は同実施例で得られる測定結果を示す図、第６
図は従来例を示すブロック図である。 １・・・測定試料、２・・・Ｘ−Ｙステージ、３・・・
対物レンズ、４・・・発色光源、５・・・レーザ源、６
，７・・・ハーフミラ−８・・・ビームスプリッタ、９
・・・バンドパスフィルタ、１０・・・シリンドリカル
レンズ、１１・・・レンズ、１２・・・４分割センサ、
１３・・・結像レンズ、１４・・・光電変換素子、１５
・・・二値化回路、１６・・・連続性検出器、１７・・
・高さデータ変換器、１８・・・補正回路、２０・・・
レーザ、２１・・・ビームエキスパンダ、２２・・・偏
光ビームスプリッタ、２３・・・絞りレンズ、２４・・
・波面分割ミラー、２５・・・集光レンズ、２６．２７
・・・２分割ディデクタ、Ａ・・・不連続範囲、ａ、ｂ
、ａ、ｄ・・・変曲点。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 測定試料に焦点を合わせて対物レンズと、前記測定試料
   をレーザ光と白色光で証明する光源と、前記対物レンズ
   からの前記白色光の測定試料からの反射によって得られ
   る観測光を２分割するビームスプリッタと、前記ビーム
   スプリッタで２分割した一方の光路上に設けられ、レー
   ザ透過フィルター、円柱レンズ、凸レンズ、および４分
   割センサで構成され、非点収差データを得る非点収差光
   学系と、光電変換素子と、前記レーザ源の他方の光路上
   に設けられ、前記観測光を前記光電変換素子へ結像する
   撮像光学系と、前記撮像光学系のレーザビーム像の外周
   の連続性を検出する連続性検出器と、前記連続性検出器
   からのデータと前記非点収差データとより、微小形状を
   補正する補正回路とを具備することを特徴とする微小形
   状測定装置。