JPH0333603A - 微小寸法測定方法 - 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〕 本発明は磁気ヘッドのギャップ幅の如きサブミクロンメ
ートル領域の微小寸法の光学的な測定方法に関する。

〔従来の技術〕

近年の精密加工技術の進歩により、磁気ヘッド、集積回
路（ＩＣ）等の分野においても、１ミクロンメートル（
μｍ）より小さいサブミクロンメートル領域の加工が行
なわれるようになった。磁気ヘッドにおいても高密度記
録化に伴って、従来のモノリシック型からＭＩＧ（メタ
ル・イン・ギャップ）型への転換が行なわれている。Ｍ
ＩＧ型磁無磁気ヘッドヤツブ部付近の構成図を第２図に
示す。第２図（イ）はギャップ深さ方向からみた断面図
で、２０及び２１はフェライト母材部、２２はガラスで
構成されるギャップ部、２６はセンダストから成るメタ
ル部である。第２図（ロ）は（イ）に示した断面図をト
ラック面上方からみた場合の図で、図の番号は対応して
いる。

このＭＩＧ型磁無磁気ヘッドいて、ギヤツブ部２２のギ
ヤツブ幅Ｇが磁気特性に重要な量となり、ギヤツブ幅Ｇ
の精密寸法測定が必要とされている。

一般にギヤツブ幅Ｇは０．７μｍ程度以下の寸法で、そ
のギャップ幅の寸法公差は±０．０５μｍ程度以５μｍ
程とされている。従ってギヤツブ幅Ｇの測定においては
、サブミクロンメートルの寸法を±０．０１μｍ以下の
精度で測定することが必要とされる。

従来のギヤツブ幅Ｇの測定においては、水銀ランプ等を
照明光源とし、顕微鏡により高倍率に拡大されたギヤツ
ブ部２２付近からの反射による像をＣＣＤイメージセン
サ−で受光して光電変換を行ない、ビデオ信号を作成す
る。ビデオ信号に対して、予め設定された反射光強度に
関するスライスレベルによりビデオ信号を２値化し、２
値化されたパターンに含まれるＣＣＤイメージセンサ−
の画素数をカウントして寸法を測定している。

第３図に前述した従来の方法によりＭＩＧヘッドのギャ
ップ幅の測定を行なったときのビデオ信号の一例を示す
。波形３０はビデオ信号で、横軸はＣＣＤイメージセン
サ−の各画素のアドレスに対応し、縦軸はビデオ信号波
形６００強度で、反射光強度に比例する。ビデオ信号波
形６０において、強度レベル６１は第２図（ロ）に示し
たフェライト母材部２０及び２１からの反射による母材
強度レベル、反射光強度減少の凹部３２は同じ（ギヤツ
ブ部２２からの反射によるもの、反射光強度増加の凸部
３６は同じくメタル部２６からの反射によるものである
。ここではフェライト母材部２０及び２１に対して、ギ
ヤツブ部２２０反射率は低く、メタル部２６の反射率は
高いために、図示の如くのビデオ信号波形６０が得られ
る。６５はギヤツブ部２２のギヤツブ幅Ｇを算出するた
めに設定したスライスレベルである。通常は凹部６２の
最小強度値６２０とフェライト母材部２０及び２１での
母材強度レベル６１との中間の強度レベルをスライスレ
ベルに設定している。スライスレベル６５を設定したと
きのビデオ信号波形６０との交点となる点６２２及び点
６２４でのＣＣＤイメージセンサ−の画素のアドレスＰ
１、Ｐ２を検出して、画素数に対応するアドレス差Ｐ２
−Ｐ□ｄ寸法に変換する。なおメタル部２６０寸法を測
定する場合は、同じくスライスレベル６６を設定して、
前述の説明と同じくして画素のアドレスＰ３、Ｐ４を検
出して、アドレス差Ｐ４−Ｐ３を寸法に変換している。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述した従来のギャップ幅測定方法は、ギヤツブ幅Ｇが
小さくなるに従って、ビデオ信号波形６０の凹部６２の
反射光強度変化が少なくなり、最小強度値６２０が母材
強度レベル６１と近ずき、凹部６２による反射光強度パ
ターンがブロードになってくる。この場合、スライスレ
ベル６５を設定して２値化を行なったとき、スライスレ
ベルのわずかな変動に対して、２値化パターンにふくま
れる画素数が大きく変化するため、測定精度が低下する
という問題点がある。

また、ギヤツブ幅Ｇの変動に対して、ビデオ信号波形６
０の凹部６２の強度パターン及び最小強度値６２０の変
化が寸法変化に対してリニアーな関係になく、ある固有
のギヤツブ幅Ｇｋ以下の寸法の場合は、寸法に応じてス
ライスレベルの設定レベルを変える必要がある。このと
きのギヤツブ幅Ｇｋは一般には〜０．６μｍ程度６μｍ
程しかし実際にはビデオ信号波形６０の凹部６２の強度
変化は、ギヤツブ幅Ｇの寸法だけでなく、ギヤツブ部２
２、あるいはメタル部２６の反射率の変化によっても変
動するため、凹部６２の強度レベルの変動が前述の反射
率の変化によって生じたものか、ギヤツブ幅Ｇの寸法の
変化によって生じたものかの区別をつげられないため、
スライスレベル６５の正確な設定ができなくなるという
問題点も有している。

以上の如く、従来の顕微鏡を用いたビデオ信号の２値化
の方法では、各種の制約によりサブミクロン寸法の正確
な測定が困難であった。本発明は上記の問題点を解消し
て、サブ□クロンメートル領域の寸法を正確に測定する
ことが可能な測定方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

■レーザ光源から放射されるレーザ光を光偏向させると
共に、対物レンズにより微小なスポット径に集光し、寸
法が測定される被測定物面上に照射して、該被測定物面
上で予め設定された領域を光偏向せしめ、前記被測定物
からの反射光を検出して、前記光偏向の一周期で反射光
強度パターンを作成し、該反射光強度パターンの予め設
定された形状となる領域での反射光強度が極値となる強
度極値位置と共に、前記領域で反射光強度が予め設定さ
れた強度レベルとなる基準強度位置を検出せしめ、前記
強度極値位置と前記基準強度位置の間を光偏向したとき
の偏向量から前記被測定物の寸法を測定するものである
。

さらには、■レーザ光源から放射されるレーザ光を光偏
向させると共に、対物レンズにより微小なスポット径に
集光し、寸法が測定される被測定物面上に照射して、該
被測定物面上で予め設定された領域を光偏向せしめ、前
記被測定物からの反射光を検出して、前記光偏向の一周
期で反射光強度パターンを作成すると共に、該反射光強
度パターンが微分された微分反射光強度パターンを作成
し、該微分反射光強度パターンの予め設定された形状と
なる領域での微分反射光強度が極値となる微分極値位置
を検出すると共に、前記反射光強度パターンの予め設定
された形状となる領域において、反射光強度が予め設定
された強度レベルとなる基準強度位置を検出せしめ、前
記微分極値位置と前記基準強度位置の間を光偏向したと
きの偏向量から、前記被測定物の寸法を測定するもので
ある。

〔作用〕

偏向安定度の高い光偏向素子を用いてレーザ光を光偏向
させると共に、微小なスポット径に集光して被測定物面
上に照射して反射光を検出すると、光偏向の各周期毎に
光偏向位置の関数として反射光強度パターンが得られる
。反射光強度パターンは、照射するレーザ光の光強度分
布（一般にはガウス型強度分布である）、被測定物を構
成する各部材の寸法、反射率に依存して変化する。被測
定物が第２図に示したＭＩＧ型磁無磁気ヘッドる場合、
反射光強度パターンは各部材での反射率のちがいにより
、ギャップ部によって極小、メタル部によって極大のピ
ークを持つ。このとき特に寸法測定対象とするギャップ
部による極小強度部分については、反射光強度が極値と
なる位置の強度はギャップ寸法と反射率及びメタル部の
寸法と反射率の影響を受けるが、極値となる位置は実質
的にギャップ寸法だけによって決まる。反射光強度パタ
ーンが微分された微分反射光強度パターンについても、
微分反射光強度が極値となる位置は実質的にギャップ寸
法だけによって決まる。従ってギャップ寸法を測定する
には、反射光強度パターンのギャップ寸法に依存しない
基準位置と前述の反射光強度パターンの極値位置、ある
いは微分反射光強度パターンの極値位置との間を光偏向
したときの偏向量を検出し、偏向量を寸法に変換すれば
寸法測定が可能となる。

〔実施例〕

以下に本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図は本発明による第１の構成例を説明するシステム
ブロック図である。

１０はレーザ光源で、例えばＨｅ　−Ｎ　ｅレーザ管、
半導体レーザ等から成り、レーザ光１００を放射する。

１１は光学系で、光偏向素子１１０、ビームスプリッタ
−１１２、対物レンズ１１４、及び図示していないが、
他の各種のレンズ、光学素子から構成され、光偏向素子
１１０によりレーザ光１００の光偏向を行なうと共に、
対物レンズ１１４により微小なスポット径に集光する。

光偏向素子１１０は例えば音響光学偏向素子（以下にＡ
ＯＤと略記する）から成り、偏向ドライバー１１５から
供給される駆動信号１１７により光偏向が制御される。

１２は寸法が測定される被測定物で、例えば第２図に示
したＭＩＧ型磁気ヘッドである。対物レンズ１１４によ
り微小なスポット径に集光されたレーザ光１１９は被測
定物１２に照射され、その表面上で光偏向される。この
ときの光偏向距離はＡＯＤｌｌｏの偏向角度、光学系１
１を構成する各種レンズの焦点距離及び駆動信号１１７
の電圧値によって決定される。

被測定物１２０面上で光偏向されたレーザ光１１９は被
測定物１２で反射され、対物レンズ１１４を経てビーム
スプリッタ−１１２で進路を変えられ、反射光１２２と
して光電変換部１６で検出される。光電変換部１６はＰ
ＩＮフォトダイオード及び電流−電圧変換回路から成り
、反射光１２２０強度に比例した電圧を出力する。

１４は反射光強度パターン作成部で、光電変換部１６か
ら出力されるアナログ電圧信号をディジタル信号にＡ／
Ｄ変換すると共に、光偏向の一周期についての反射光強
度を記憶して、反射光強度パターンを作成する。このと
き反射光強度のＡ／Ｄ変換は、偏向ドライバー１１５か
ら出力される駆動信号１１７の電圧変化のタイミングに
同期して行なう。反射光強度パターンについては後に詳
細に説明する。１５は強度極値位置検出部で、反射光強
度パターンの予め設定された形状となる領域において、
反射光強度パターンの強度変化が極値となるときの光偏
向された位置を検出する。

この強度極値位置は測定対象とする寸法・・・例えば第
２図（ロ）で示したギヤツブ幅Ｇ・・・・・・に応じて
変化するものである。

１６は基準強度位置検出部で、反射光強度パターンの予
め設定された形状となる領域において、反射光強度パタ
ーンの強度レベルが、予め設定した強度レベルと等しく
なるときの基準強度位置を検出する。この基準強度位置
は実質的には測定対象とする寸法には依存しない。なお
反射光強度パターンは前述した如く、ＡＯＤ　１１０を
駆動する駆動信号１１７の電圧変化に同期して得られる
ため、駆動信号の関数である。従って、強度接置位置、
基準強度位置は共に駆動信号１１７の電圧値に対応する
。

１７は強度偏向差検出部で、前述した強度極値位置と基
準強度位置の間の光偏向に要した偏向量を検出するもの
で、駆動信号１１７の電圧差で与えられる。１８は寸法
変換データ記憶部で、予め寸法が既知の試料（被測定物
と同一種類の組材から成る）について、前述した本発明
による方法により測定し、強度偏向差検出部１７で得ら
れた偏向量と試料の寸法の関係を記憶しておく。なお、
基準とする寸法の測定は走査型電子顕微鏡等の高精度な
測定機を用いて行なう。１９は寸法変換部で、測定すべ
き試料について得られた強度偏向差検出部１７の偏向量
のデータを、寸法変換データ記憶部１８に記憶されてい
る寸法変換データで参照して、被測定物１２０寸法を算
出する。

以上述べた如く本発明による第１の構成例においては、
スライスレベルを設定することなく、反射光強度パター
ンの特定の２点の位置を検出し、その間を光偏向したと
きの偏向量から寸法を測定することができる。

第４図に、第１図で示した光偏向動作と反射光強度パタ
ーンの波形例を示す。第４図（イ）は第１図の被測定物
１２０面上での光偏向を示すもので、被測定物１２は第
２図（イ）、（ロ）に示したＭＩＧヘッドであり、図番
は対応している。レーザ光の光偏向はフェライト母材部
２００面上の８点から、フェライト母材部２１０面上の
Ｐ点まで行なう。第１図のＡＯＤｌｌｏによって光偏向
を行なうが、ＡＯＤｌｌｏの偏向角度は〜３ｍｒａｄ程
度の微小角であるため、第１図の光学系１１を構成する
レンズの焦点距離によっては、偏向量は１０μｍ程度の
微小量に設定することが可能で、そのときの偏向ステッ
プ量も０．００２μｍ程度に設定することができる。な
お本発明で示した光学系１１の実際の構成例は特開昭５
９−０７９７７２号公報に詳細に示しである。

第４図（ロ）の波形４０は前述した光偏向によって得ら
れる反射光強度パターンの波形の一例である。

グラフの横軸は光偏向を行なった距離、縦軸は反射光強
度である。レーザ光がフェライト母材部２０及び２１に
照射されている場合は反射光強度は■□である。レーザ
光がギヤツブ部２２に照射されてくると反射光強度は減
少する。（ここでギヤツブ部２２０反射率はフェライト
母材部２０及び２１０反射率よりも低いと仮定する）反
射光強度が減少する領域４１の強度減少の波形の形状は
、照射するレーザ光のビームスポット径、ギヤツブ部２
２の反射率、ギヤツブ幅Ｇの寸法によって変ってくる。

４２は反射光強度の強度極値位置で、本例の場合は反射
光強度が最小となるときである。強度極値位置４２にお
ける極小反射光強度（最小反射光強度）を■ｎとする。

又、強度極値位置４２における光偏向距離をＳｎとする
。極小反射光強度■ｎも前述の反射光強度の減少領域４
１と同様な各種の要因によって変化するが、強度極値位
置４２はギヤツブ幅Ｇの寸法だけによって変化する。

なお強度極値位置４２はギヤツブ幅Ｇが比較的大きい場
合（照射するレーザ光のビームスポット径の概略８０％
以上の場合に相当する）には、照射するレーザ光のガウ
ス型の光強度分布における強度最大点となるピーク強度
点が、ギヤツブ部２２の中央部に照射された場合に得ら
れるが、ギャップ幅が小さくなるに従って、前述のピー
ク強度点がギヤツブ部２２の中心位置よりも左側に照射
された場合に強度極値位置４２が得られる。

更にギヤツブ幅Ｇが小さくなると（照射するレーザ光の
ビームスポット径の概略３０％以下）、強度極値位置４
２は、ピーク強度点がフェライト母材部２０上に照射し
ている場合に現われてくる。

これはメタル部２６０反射率がギヤツブ部２２０反射率
よりも極めて大きいために生じるものである。反射光強
度は強度極値位置４２を過ぎると増加をはじめ、ピーク
強度点がメタル部２６のほぼ中央部に照射されていると
きに最大となり、さらに光偏向が進むと次には減少して
くる。点４６はピーク強度点がギヤツブ部２２とメタル
部２６の境界に照射されている場合、点４４はピーク強
度点がメタル部２６とフェライト母材部２１の境界に照
射されている場合で、点４６と点４４０反射光強度は等
しくない。本発明の寸法測定では、ギヤツブ部２２によ
る反射光強度の減少する領域４１を寸法算出のための解
析領域とする。

第４図（ハ）にギャップ寸法が０１、Ｇ２（Ｇｌ（Ｇ２
）の異なる寸法の場合についての反射光強度パターンの
変化する例を示す。波形４５はギャップ寸法が０１の場
合、波形４６はギャップ寸法が０２の場合で、各々につ
いて反射光強度パターンの一部を示す。波形４５の場合
は点４５０、波形４６の場合は点４６０で強度極値位置
となり、そのときの光偏向量（距離）をそれぞれＳ２．
５３（８２（Ｓ３）とする。反射光強度パターンの波形
４５及び波形４６は光偏向量が少ないときは同じ割合で
反射光強度が減少し、点４７において反射光強度の減少
の割合が異なりはじめて、２つの曲線が分離をはじめる
。この分離をはじめる前の点４８までの光偏向量を８１
とする。点４８の位置を決定するには、フェライト母材
部２０．２１での反射光強度■ｍに対して、例えば９５
％の強度レベルというように予め強度レベルを設定して
おき、その反射光強度になるときの位置がら偏向量Ｓ１
を求めればよい。偏向量Ｓ１はギヤツブ部２２０部材に
極端に大きい反射率の変動がない場合には、被測定物１
２０寸法、反射率には依存しない。この点４８の位置を
基準強度位置と呼ぶ。

従って位置Ｓ１と８２の間の光偏向量はギャップ寸法Ｇ
１、位置Ｓ１とＳ３の間の光偏向量はギャップ寸法Ｇ２
に依存することになる。このときの２点間での光偏向量
を強度偏向ピッチと呼ぶ。

第５図にギャップ寸法と前述の強度偏向ピッチの関係の
グラフを示す。グラフの横軸はギャップ寸法、縦軸は強
度偏向ピッチである。ここでは各座標軸はレーザ光のビ
ーム直径（強度最大値の１３．５％の強度比における直
径）を１に規格化したときの規格化寸法で示すことにす
る。なお、強度偏向ピッチは実際にはＡＯＤｌｌｏの駆
動信号１１７の電圧差で与えられるが、本グラフでは規
格化した偏向量で示す。

曲線５０において、ギャップ寸法（規格化・・・以下同
様）が概略０．４より小さい領域は傾きが太き（、実質
的には直線５１に近似できる。またギャップ寸法が０．
４よりも大きい領域は傾きが小さくなり、この場合も実
質的には直線５２に近似できる。このようにギャップ寸
法の変化に対して強度偏向ピッチは一価関数的に対応す
る。曲線５０のギャップ寸法に対応する基準とする強度
偏向ピンチの変化のデータを、第１図の寸法変換データ
記憶部１８に記憶する。測定された強度偏向ピッチの値
に対して基準とする強度偏向ピッチのデータを参照して
寸法を算出する。

次に本発明の第２の構成例について説明する。

第６図に本発明の第２の構成例の動作を説明するシステ
ムブロック図を示す。第１図に示した第１の構成例と同
一の図番は同一の動作あるいは構成とするものである。

６１は微分反射光強度パターン作成部で、反射光強度パ
ターンが微分された形状の微分反射光強度パターンを作
成する。６２は微分極値位置検出部で、微分反射光強度
パターンの予め設定された形状となる領域での微分反射
光強度が極値となる微分極値位置を検出する。この微分
極値位置は前述した強度極値位置Ｓｎとは異なる位置で
検出されるが、ギヤツブ幅Ｇに応じて位置が変化する。

この微分極値位置も光偏向を行なうＡＯＤｌｌｏの駆動
信号１１７の駆動電圧に対応する。６６は微分偏向差検
出部で、微分極値位置と、前述した基準強度位置の間の
光偏向に要した偏向量を検出するもので、駆動信号１１
７の電圧差で与えられる。ここで得られる偏向量はギヤ
ツブ寸法Ｇに応じて変化するものである。

６４は寸法変換データ記憶部で、予め寸法が既知の試料
について、実際の寸法と微分偏向差検出部６６で検出さ
れた偏向量の関係を記憶しておく。

６５は寸法変換部で、測定された前述の偏向量のデータ
と、寸法変換データ記憶部６４に記憶されている寸法変
換データとを比較して、被測定物１２０寸法を算出する
。

以上の如く本発明による第２の構成例においては、スラ
イスレベルを設定することなく、反射光強度パターン及
び微分反射光強度パターンの特定の位置を検出し、その
間を光偏向させたときの偏向量から寸法を測定するもの
である。

第７図に微分反射光強度パターン波形例を示す。

第７図（イ）の点線で示した波形は第４図（ロ）に示し
た反射光強度パターン波形４０で、比較のために示しで
ある。実線で示した波形７０が微分反射光強度パターン
である。グラフの横軸は光偏向距離、縦軸は微分反射光
強度であるが任意スケールで示す。波形４０と波形７０
の横軸は対応している。

なお光偏向は第４図（イ）に示した如く行なうものとす
る。

微分反射光強度波形７０は、２つの極小領域部７１．７
２及び極大領域部７３から成っているが、本発明におい
ては極大領域部７３の極大（最大）強度となる点７４の
微分極値位置を検出する。微分極値位置７４までの偏向
量をＢ１とする。このとき第４図（ハ）で説明した方法
により、反射光強度パターン波形４０の基準強度位置で
ある点４８を検出する。基準強度位置までの偏向量を８
１とする。第７図（ロ）に異なるギャップ寸法Ｇ１．、
Ｇ２（Ｇｌ（Ｇ２）によって得られる微分反射光強度パ
ターン例を示す。波形７５はギャップ寸法が０１、波形
７６はギャップ寸法が０２の場合で、いずれも波形の一
部だけを示している。波形７５の場合の微分極値位置７
５０までの光偏向量をＢ２、波形７６の場合の微分極値
位置７６０までの光偏向量をＢ３とすると、Ｂ　２（Ｂ
　３である。

この微分極値位置は前述した強度極値位置と同じく、ギ
ヤツブ幅Ｇに依存して変化する。ギヤツブ幅Ｇが、照射
されるレーザ光のビーム径の概略５０％以上の寸法にな
ると、微分極値位置は、ギヤツブ部２２とメタル部２６
の境界位置にレーザ光のピーク強度点が照射されている
ときに得られる。同じく概略５０％以下の寸法になると
、微分極値位置は、ギヤツブ部２２とメタル部２６の境
界に近いメタル部２６の内部に、レーザ光のピーク強度
点が照射されている状態のときに得られる。

微分極値位置はギャップ寸法に依存し、基準強度位置は
ギャップ寸法に依存しないために、基準強度位置と微分
極値位置の間の光偏向に要した偏向量（これを以下に微
分偏向ピッチと呼ぶ）はギヤツブ寸法Ｇに依存して変化
することになる。

第８図にギャップ寸法と前述した微分偏向ピッチの関係
を示す。第５図の説明の場合と同じく、本例においても
ギャップ寸法及び偏向量は前述の方法で規格化した値で
示している。微分偏向ピッチは２つの直線８１及び８２
に従って変化するが、直線８１と直線８２の傾きは殆ん
ど変らないため、実質的には１つの直線で近似すること
ができる。

このとき直線の傾きが変る点８６はギャップ寸法（規格
化）が概略０．５の場合である。

本例の場合も、ギャップ寸法に対応して微分偏向ピッチ
がリニアーに変化するため、第８図に示した基準とする
寸法と微分偏向ピッチの関係のデータを寸法変換データ
記憶部６４に記憶してお（。

測定された微分偏向ピッチの値に対して、記憶されてい
る基準とする微分偏向ピッチのデータを参照して寸法を
算出する。

第９図に第１図に示した本発明の第１の構成例で示した
寸法測定の動作を説明するフローチャート図を示す。ス
テップ９００は被測定物１２０面上で光偏向を行なうと
きの光偏向量、偏向ステップ量等の偏向条件を設定する
。ステップ９０２は光偏向を制御する偏向ドライバー１
１５の駆動信号の条件を設定するもので、ステップ９０
０での設定条件に応じた駆動信号を設定する。

ステップ９０４〜９１０は光偏向動作による反射光強度
の検出を行なうもので、ステップ９０４はＡＯＤｌｌＱ
の光偏向動作で、駆動信号１１７の電圧値に応じた偏向
を行なう。ステップ９０６は反射光強度検出を行ない、
ステップ９０８で反射光強度のＡ／Ｄ変換を行なうと共
にそのデータを記憶する。なお駆動信号は電圧がステッ
プ状に変化するステップ電圧波形であるが、この電圧が
変化するタイミング毎にＡ／Ｄ変換を行なう。ステップ
９１０で光偏向が終了したかの判定を行ない、偏向が終
了していない場合はループ９１２により偏向動作を続け
る。光偏向が終了したらステップ９１４により光偏向の
一周期について、ステップ９０８で記憶されている反射
光強度データから反射光強度パターンを作成する。

ステップ９１６〜９１８で強度極値位置を算出するが、
ステップ９１６は反射光強度パターンの最小強度を算出
し、ステップ９１８は最、小強度に対応する位置を算出
する。第１の構成例においては反射光強度の極値検出は
最小強度の検出に相当する。ステップ９１８で得られた
最小強度位置は光偏向を制御する駆動電圧値で与えられ
る。

ステップ９２０〜９２４で基準強度位置を算出するが、
ステップ９２０は基準強度位置を検出するための基準と
なる強度レベルを設定するもので、反射光強度の大きさ
に影響されないように相対比率で与える。ステップ９２
２で検出すべき基準反射光強度の大きさを算出し、ステ
ップ９２４で基準反射光強度の大きさに対応する位置を
算出する。

この場合も基準強度位置は光偏向を制御する駆動電圧値
で与えられる。

ステップ９２６は基準強度位置と強度極値位置の２点間
の光偏向に要した偏向量を算出するもので、偏向量は同
じく駆動信号の電圧差で与えられる。ステップ９２８で
は、ステップ９２６で得られた偏向電圧差を寸法変換デ
ータと比較して寸法に変換する。本発明による第２構成
例の場合は、ステップ９１４に続いて微分反射光強度パ
ターンを作成すると共に、ステップ９１６〜９１８にお
いて最小強度の代りに、微分反射光強度パターンの最大
強度を検出することにより、第１構成例と全く同様にな
る。

〔発明の効果〕

本発明による微小寸法測定方法においては、微小スポッ
ト径に集゛光したレーザ光を微小距離毎に高安定に光偏
向を行なうためＳ／Ｎ比の良い反射光の検出ができる。

従って光偏向の一周期について得られた反射光強度、微
分反射光強度のパターンは、被測定物のわずかな寸法の
変化にも忠実に応答し、上記のパターンの極値となる位
置は寸法に固有に対応する。本発明ではこの、極値位置
を検出すればよいため、簡素なソフトウェアで寸法測定
が可能である。更に、極値位置は被測定物の寸法のみに
依存して変化するため、反射率の変動による強度変化の
彰響を受けることなく、安定で精度の高い測定が可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の構成例の動作を説明するシステ
ムブロック図、第２図（イ）、（ロ）は被測定物である
ＭＩＧ型磁気ヘッドの構成を示す説明図、第３図は従来
の測定方法による寸法測定例を説明するためのビデオ信
号波形図、第４図は本発明の第１の構成例の場合の反射
光強度パターンの性質の説明を示し、第４図（イ）は被
測定物の面上での光偏向を示す説明図、第４図（ロ）は
反射光強度パタンの一例を示す波形図、第４図（ハ）は
反射光強度パターンの変化例を示す波形図、第５図は第
４図に（２７１ 示した反射光強度パターンから得られる偏向量と寸法の
関係を説明するグラフ、第６図は本発明の第２の構成例
の動作を説明するシステムブロック図、第７図（イ）、
（ロ）は本発明の第２の構成例の場合の微分反射光強度
パターンの性質を説明する波形図、第８図は第７図に示
した微分反射光強度パターンから得られる偏向量と寸法
の関係を説明するグラフ、第９図は本発明の第１の構成
例の動作を説明するフローチャート図である。 １０・・・・・・レーザ光源、 １１０・・・・・・光偏向素子、 １１４・・・・・・対物レンズ、 １２・・・・・・被測定物、 ２２・・・・・・ギャップ部、 ２６・・・・・・メタル部、 ４０・・・・・・反射光強度パターン、４２・・・・・
・強度極値位置、 ４８・・・・・・基準強度位置、 ７０・・・・・・微分反射光強度パターン、（イ） 第２図 第３図 （ロ） 特開平３ ３３６０３　（９） １ ３？３゜ ノ２′天１ゝ＼＼り″　　つＣ ｎ 尤備Ｆ）距肯佳 第７図 （イ） （ロ） ’Ａ＠　’ａ溜 ５９図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザ光源から放射されるレーザ光を光偏向させ
   ると共に、対物レンズにより微小なスポット径に集光し
   、寸法が測定される被測定物面上に照射して、該被測定
   物面上で予め設定された領域を光偏向せしめ、前記被測
   定物からの反射光を検出して、前記光偏向の一周期で反
   射光強度パターンを作成し、該反射光強度パターンの予
   め設定された形状となる領域での反射光強度が極値とな
   る強度極値位置と共に、前記領域で反射光強度が予め設
   定された強度レベルとなる基準強度位置を検出せしめ、
   前記強度極値位置と前記基準強度位置の間を光偏向した
   ときの偏向量から前記被測定物の寸法を測定することを
   特徴とする微小寸法測定方法。
2. （２）レーザ光源から放射されるレーザ光を光偏向させ
   ると共に、対物レンズにより微小なスポット径に集光し
   、寸法が測定される被測定物面上に照射して該被測定物
   面上で予め設定された領域を光偏向せしめ、前記被測定
   物からの反射光を検出して、前記光偏向の一周期で反射
   光強度パターンを作成すると共に、該反射光強度パター
   ンが微分された微分反射光強度パターンを作成し、該微
   分反射光強度パターンの予め設定された形状となる領域
   での微分反射光強度が極値となる微分極値位置を検出す
   ると共に、前記反射光強度パターンの予め設定された形
   状となる領域において、反射光強度が予め設定された強
   度レベルとなる基準強度位置を検出せしめ、前記微分極
   値位置と前記基準強度位置の間を光偏向したときの偏向
   量から、前記被測定物の寸法を測定することを特徴とす
   る微小寸法測定方法。