JPH0384405A - 傾斜面対応光学装置 - 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、光干渉を利用して光軸に対して垂直な面から
傾斜した被照射物体面の粗度などの形状を測定する傾斜
面対応光学装置に関するものである。

〔従来技術〕

従来、面の微細形状を測定する光学装置においては、被
照射物体の傾斜面の形状を測定する際は、特開昭５９−
７９１０４号公報に示されているように対物レンズまた
は光放射手段を移動させ測定が行なわれていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、一般には面の微細形状を測定する光学装
置は、光放射手段と対物レンズと被照射物体とにより干
渉計を構成しているので、光放射手段または対物レンズ
の移動により振動等の外乱が生じることにより高精度化
が困難であった。また対物レンズを移動させる場合は、
２軸の駆動が必要となる可能性があり複雑となり、光放
射手段を移動させる場合は大駆動力を必要とする問題点
もあった。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたも
のであり、機械的光移動手段を放射光源と光放射手段と
の間に配置し、光放射手段と対物レンズとの光軸に垂直
な方向の位置関係を保つことにより、被照射物体面の傾
きが対物レンズの開口角以内であれば、被照射物体面に
垂直に光を照射させ、反射光を同一光路でもどし、被照
射物体面の傾きに対する対応度が大きい光学装置を提供
することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ この目的を達成するために本発明の傾斜面対応光学装置
は、放射光源からの放射光を機械的作用で光軸に対して
垂直な方向に移動させ光放射手段に放射する光移動手段
と、対物レンズからの放射光の被照射物体面に対する垂
直入射からのずれを検出する垂直入射誤差検出手段とを
備えている。

［作用］ 上記の構成を有する本発明の傾斜面対応光学装置におい
て、前記垂直入射誤差検出手段は、前記対物レンズから
の放射光の被照射物体面に対する垂直入射からのずれを
検出する。また、垂直入射誤差検出手段からの信号に対
応して光移動手段が光放射手段への放射光を移動させ、
対物レンズからの放射光が被照射物体へ垂直入射するよ
うに作用する。

［実施例］ 以下、本発明を具体化した一実施例を図面を参照して説
明する。

まず、第１図を参照して本発明の一実施例の構成を説明
すると、Ｈｅ−Ｎｅレーザ１からの放射光は光移動手段
２に入射する。光移動手段２は集光レンズ３．Ｘ◆Ｙ軸
モータ４．集光レンズ５゜光移動コントローラ６より戊
り、放射光を２軸に平行でかつＸＹ２次元に移動させる
ことができる。

光移動手段２からの放射光は光放射手段７に入射する。

光放射手段７は光ヘテロダイン干渉計を形成していて、
光周波数シフタ８と、基準のビート信号を検出するため
の無偏光ビームスプリッタ９と集光レンズ１０と偏光子
１１と光検出器１２と、測定用のビート信号を検出する
ための偏光ビームスプリッタ１３と１／４波長板１４と
鏡１５と１／４波長板１６と集光レンズ１７と偏光子１
８と光検出器１つと、放射光の被照射物体面に対する焦
点ずれを検出するための無偏光ビームスプリッタ２０と
集光レンズ２１と円柱レンズ２２と光検出器２３と、焦
点ずれのアクチュエータとしての２軸モータ２４と、焦
点ずれを制御する２軸コントローラ２５より構成されて
いる。光検出器１２、光検出器１９の出力信号はＺｌｌ
Ｉ１６Ｊ定手段２６に送られる。光放射手段７からの放
射光は対物レンズ２７により集光され、被測定物２８に
照射される。

また、無偏光ビームスプリッタ２９と光検出器３０は垂
直入射誤差検出手段３１を形成していて、光検出器３０
の出力信号は光移動コントローラ６へ送られる。

次に、第１図を参照して本実施例の全体の動作を説明す
る。本実施例は光ヘテラロダイン干渉計を構成している
。Ｈｅ−Ｎｅレーザ１からの放射光は集光レンズ３とＸ
−Ｙ軸モータ４により２次元偏向され集光レンズ５を透
過してＺ軸に平行な光となる。さらに光周波数シフタ８
により直交２周波の光となる。この直交２周波の光は無
偏光ビームスプリッタ９で二分配され、一方の光は集光
レンズ１０．偏光子１１を透過して光検出器１２で基準
のビート信号として検出される。他方の光は、偏光ビー
ムスプリッタ１３に到達し、再び二分配される。一方の
光は、１／４波長板１４．鏡１５、再び１／４波長板１
４を経て偏光ビームスプリッタ１３に戻る。他方の光は
、無偏光ビームスプリッタ２９．無偏光ビームスプリッ
タ２０゜１７４波長板１６．対物レンズ２７を経て、被
測定物２８に集光される。被測定物２８で反射された光
は対物レンズ２７．１／４波長板１６．無偏光ビームス
プリッタ２０、無偏光ビームスプリッタ２９を経て偏光
ビームスプリッタ１３に戻る。

偏光ビームスプリッタ１３に戻った二つの光は、集光レ
ンズ１７．偏光子１８を経て光検出器１９で測定用のビ
ート信号として検出される。光検出器１２と光検出器１
つとの信号の位相差及び、光周波数シフタ８の出力にお
けるＨｅ−Ｎｅレーザ１の放射光に対するシフト周波数
量より、２軸測定手段２６は被測定物２８の形状を測定
できる。

また、被測定物２８の反射光の一部は集光レンズ２１、
円柱レンズ２２を経て光検出器２３に到達する。これは
いわゆる、非点収差を利用した焦点ずれを検出する光学
系となっている。光検出器２３の出力は２軸コントロー
ラ２５へ送られ、Ｚ軸コントローラ２５は光検出器２３
の出力に応じてＺ軸モータ２４を駆動し、対物レンズ２
７からの放射光の被測定物２８に対する焦点合わせを行
う。

被測定物２８の傾斜に対する動作は次のようになる。被
測定物２８からの反射光の一部が無偏光ビームスプリッ
タ２９を介して光検出器３０に至り、光検出器３０で反
射光の２次元位置を検出する。また、被測定物２８への
入射光の２次元位置は、Ｘ−Ｙ軸モータ４への駆動信号
より知ることができる。被測定物２８に対する入射光と
反射光の光路が一致した場合が、対物レンズ２７からの
放射光が被測定物２８に垂直に入射した時であるので、
光移動コントローラ６は光検出器３０の出力により、被
測定物２８に対する入射光と反射光の光路が一致するよ
うにＸ−Ｙ軸モータ４に駆動信号を送る。

本発明は以上詳述した実施例に限定されるものではなく
、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加え
ることができる。

例えば、第２図に示すように被測定物２８への入射光の
２次元位置を無偏光ビームスプリッタ３２、光検出器３
３により検出することも可能であり、光移動コントロー
ラ６は光検出器３０と光検出器３３の出力信号から、Ｘ
−Ｙ軸モータ４を制御して、対物レンズ２７からの放射
光を被測定物２８に垂直に入射させることができる。

［発明の効果〕 以上詳述したことから明らかなように、本発明によれば
、光移動手段は機械的な作用による装置で実現し放射光
源と光放射手段との間に配置されていて、光放射手段と
対物レンズとの光軸に垂直な方向の位置関係が変化しな
いので、従来装置に比べ、振動がなく、精度が向上した
状況で、被照射物体面の傾斜に対応できる。

【図面の簡単な説明】 第１図及び第２図は本発明を具体化した実施例を示すも
ので、第１図は、本実施例が適用された光学装置の概略
構成図、第２図は本発明の他の実施例が適用された光学
装置の概略構成図である。 図中、１はＨｅ−Ｎｅレーザ、２は光移動手段７は光放
射手段、２７は対物レンズ、２８は被測定物、３１は垂
直入射誤差検出手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、放射光源と、この放射光源から放射された光を収束
   光、拡大光、或いは平行光に変換する光放射手段と光放
   射手段からの光を被照射物体面に集光する対物レンズと
   を備える光学装置において、前記放射光源からの放射光
   を機械的作用で光軸に対して垂直方向に移動させ光放射
   手段に放射する光移動手段と、対物レンズからの放射光
   の被照射物体面に対する垂直入射からのずれを検出する
   垂直入射誤差検出手段とを備えることを特徴とする傾斜
   面対応光学装置。 ２、被照射物体面からの反射光の一部を焦点誤差信号を
   得ることができるように変換する光学手段と、前記光学
   手段からの光を受光し、被照射物体面の対物レンズによ
   る放射光の集光位置からのずれによって生じる光路の変
   化を検出する焦点誤差検出手段とを備え、焦点誤差検出
   手段からの焦点誤差信号によって前記対物レンズまたは
   被照射物体を光軸方向に移動させ、常に前記被照射物体
   面上に集光位置を位置させる構成とした請求項１に記載
   の傾斜面対応光学装置。