JPH0387608A - 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】 ［産業上の利用分野コ 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等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。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になり、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。また、機械的駆動のため、応答速度に限界があ
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、電気光学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戻し、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電気光学的作用で光軸に対
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。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面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がらの放射光は光移動手段
２に入射する。光移動手段２は音響光学偏向器３、円柱
レンズ４、音響光学偏向器５、円柱レンズ６、光移動コ
ントローラ７より成り、放射光をＺ軸に平行で且っＸＹ
２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８に入射する。光放射手段８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９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１０と集光レンズ１１と偏向子１２と光検出器１
３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１４と、１／４波長板１５と鏡１６と１／４
波長板１７と集光レンズ１８と偏光子１つと光検出器２
０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レツタ２１と、集光レンズ２
２と、円柱レンズ２３と光検出器２４と、焦点ずれのア
クチュエータとしてのＺ軸モータ２５と、焦点ずれを制
御するＺ軸コントローラ２６より構成されている。光検
出器１３．２０の出力信号はＺ軸測定手段２７に送られ
る。光放射手段８からの放射光は対物レンズ２８により
集光され、被測定物２つに照射される。また、無偏光ビ
ームスプリッタ３０と光検出器３１は垂直入射誤差検出
手段３２を形成していて、光検出器３１の出力信号は光
移動コントローラ７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。本実施例は光へテロダイン干渉計を構成している。

Ｈｅ−Ｎｅレーザ１からの放射光は音響光学偏向器３に
よりＸ軸偏光され、円柱レンズ４を透過してＺ軸に平行
な光となる。更に、音響光学偏向器５によりＹ軸偏光さ
れ、円柱レンズ６を透過してＺ軸に平行な光となる。更
に光周波数シフタ９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１０で二分配
され、一方は集光レンズ１１、偏光子１２を透過して光
検出器１３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１４に到達し、再び二分
配される。一方の光は１／４波長板１５、鏡１６、再び
１／４波長板１５を経て偏光ビームスプリッタ１４に戻
る。他方の光は、無偏光ビームスプリッタ３０、無偏光
ビームスプリッタ２１．１／４波長板１７、対物レンズ
２８を透過して被測定物２つに集光される。

被測定物２９で反射された光は対物レンズ２８、１／４
波長板１７、無偏光ビームスプリッタ２１、無偏光ビー
ムスプリッタ３０を透過して偏光ビームスプリッタ１４
に戻る。偏光ビームスプリッタ１４に戻った二つの光は
、集光レンズ１８、偏光子１つを通過して光検出器２０
で測定用のビート信号として検出される。光検出器１３
と光検出器２０との信号の位相差や光周波数シフタ９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、ＺｌｄＩ１１１１Ｉ定手段２７は被測
定物２９の形状を測定できる。また、被測定物２９の反
射光の一部は集光レンズ２２、円柱レンズ２３を経て光
検出器２４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２４の出力はＺ軸コントローラ２６へ送られ、Ｚ軸コ
ントローラ２６は光検出器２４の出力に応じてＺ軸モー
タ２５を駆動し、対物レンズ２８からの放射光の被測定
物２９に対する焦点合わせを行なう。

被測定物２９の傾斜に対する動作は次のようになる。被
測定物２つからの反射光の一部が無偏光ビームスプリッ
タ３０を介して光検出器３１に至り、光検出器３１で反
射光の２次元位置を検出する。また、被測定物２９への
入射光の２次元位置は、音響光学偏向器３、音響光学偏
向器５への駆動信号より知ることができる。被測定物２
９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２８からの放射光が被測定物２９に垂直に入射
した時であるので、光移動コントローラ７は光検出器３
１の出力より被測定物２９に対する入射光と反射光の光
路が一致するように音響光学偏向器３、音響光学偏向器
５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図に示されるように被測定物２９への入射
光の２次元位置を無偏光ビームスプリッタ３３、光検出
器３４により検出することも可能であり、光移動コント
ローラ７は光検出器３１と光検出器３４の出力信号から
、音響光学偏向器３、音響光学偏向器５を制御して、対
物レンズ２８からの放射光を被測定物２９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
、光移動手段は電気光学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、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、測定精度が向上
し、且つ、高速な応答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、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、８は光放射手段、２８は
対物レンズ、２つは被測定物、３２は垂直入射誤差検出
手段である。

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
   を電気光学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、常に前記被対照物体
   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。