JPH0626841A - 一次元走査型表面変位計 - Google Patents
一次元走査型表面変位計Info
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- JPH0626841A JPH0626841A JP17921891A JP17921891A JPH0626841A JP H0626841 A JPH0626841 A JP H0626841A JP 17921891 A JP17921891 A JP 17921891A JP 17921891 A JP17921891 A JP 17921891A JP H0626841 A JPH0626841 A JP H0626841A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 回転鏡及び軸外放物面鏡によって光ビームが
試料の表面を移動するように走査し、その際に照射光の
移動に伴って移動する散乱光を光面変換手段によって位
置検出手段の受光部に結像することで、一次元的な表面
変位の測定を高速に行うことができるようにする。 【構成】 レーザービームを回転に応じた出射角度で反
射させる回転鏡９、この回転平面鏡９からのレーザービ
ームを入射角度にかかわらず試料に対して垂直に照射す
る軸外放物面鏡１０、この軸外放物面鏡１０からの照射
光に対する試料６の表面からの散乱光１５を所定方向へ
反射させる反射鏡１１、この反射鏡１１からの散乱光１
５を回転平面鏡９面上の同一点へ結像させる軸外放物面
鏡１２、この軸外放物面鏡１２によって反射したレーザ
ービームを検出する位置検出素子１３の各々を備えて構
成する。
試料の表面を移動するように走査し、その際に照射光の
移動に伴って移動する散乱光を光面変換手段によって位
置検出手段の受光部に結像することで、一次元的な表面
変位の測定を高速に行うことができるようにする。 【構成】 レーザービームを回転に応じた出射角度で反
射させる回転鏡９、この回転平面鏡９からのレーザービ
ームを入射角度にかかわらず試料に対して垂直に照射す
る軸外放物面鏡１０、この軸外放物面鏡１０からの照射
光に対する試料６の表面からの散乱光１５を所定方向へ
反射させる反射鏡１１、この反射鏡１１からの散乱光１
５を回転平面鏡９面上の同一点へ結像させる軸外放物面
鏡１２、この軸外放物面鏡１２によって反射したレーザ
ービームを検出する位置検出素子１３の各々を備えて構
成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一次元な表面変位を測定
する技術、特に、レーザービームを試料の表面に走査し
てその表面変位を測定するために用いて効果のある技術
に関するものである。
する技術、特に、レーザービームを試料の表面に走査し
てその表面変位を測定するために用いて効果のある技術
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】試料（例えば、半導体ウェハ、ディスク
など）の表面変位を非接触で測定する表面変位計は、現
在市販されているもののすべてがスポット測定を行って
いる。
など）の表面変位を非接触で測定する表面変位計は、現
在市販されているもののすべてがスポット測定を行って
いる。
【０００３】そのために、一次元または二次元的な表面
状態を測定するためには、機械的なスライド機構を必要
としている。
状態を測定するためには、機械的なスライド機構を必要
としている。
【０００４】図２は従来の表面変位計の概略構成を示す
斜視図である。
斜視図である。
【０００５】表面変位計１はＬ字型を成したアーム２の
一端に取り付けられ、その他端はＸ−Ｙステージ３に固
定されている。このＸ−Ｙステージ３は、モータ４，５
によって駆動され、直交する２方向に表面変位計１を移
動させることができる。表面変位計１の直下には、被測
定物である試料６が配設されている。
一端に取り付けられ、その他端はＸ−Ｙステージ３に固
定されている。このＸ−Ｙステージ３は、モータ４，５
によって駆動され、直交する２方向に表面変位計１を移
動させることができる。表面変位計１の直下には、被測
定物である試料６が配設されている。
【０００６】測定に際しては、試料６を固定しておき、
モータ４，５によってＸ−Ｙステージ３を駆動し、試料
６の測定開始点上に表面変位計１を位置決めする。ここ
で表面変位計１から光ビームを発して試料６の表面に照
射し、その反射光を表面変位計１の光検出器に入射させ
る。この状態で表面変位計１をＸ−Ｙステージ３によっ
て一方向（例えば、Ｘ方向）へ連続的に移動させること
により、一次元の走査が行われる。試料６の一端から他
端への走査が終了したら、表面変位計１を所定ピッチだ
けＹ方向へ移動し、再び表面変位計１をＸ方向へ移動さ
せる。以下、同様にして試料６の全面を走査することに
よって表面変位を測定する。
モータ４，５によってＸ−Ｙステージ３を駆動し、試料
６の測定開始点上に表面変位計１を位置決めする。ここ
で表面変位計１から光ビームを発して試料６の表面に照
射し、その反射光を表面変位計１の光検出器に入射させ
る。この状態で表面変位計１をＸ−Ｙステージ３によっ
て一方向（例えば、Ｘ方向）へ連続的に移動させること
により、一次元の走査が行われる。試料６の一端から他
端への走査が終了したら、表面変位計１を所定ピッチだ
けＹ方向へ移動し、再び表面変位計１をＸ方向へ移動さ
せる。以下、同様にして試料６の全面を走査することに
よって表面変位を測定する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明者の検討によれ
ば、表面変位計を機械的に移動して変位測定を行う表面
変位測定技術は、スライド機構を必要とするために、測
定に時間を要する（すなわち、高速化が図れない）と共
に装置が大型化ならびに大重量化するという問題があ
る。
ば、表面変位計を機械的に移動して変位測定を行う表面
変位測定技術は、スライド機構を必要とするために、測
定に時間を要する（すなわち、高速化が図れない）と共
に装置が大型化ならびに大重量化するという問題があ
る。
【０００８】そこで、本発明の目的は、一次元的な表面
変位の測定を高速に行うことのできる技術を提供するこ
とにある。
変位の測定を高速に行うことのできる技術を提供するこ
とにある。
【０００９】本発明の前記ならびに他の目的と新規な特
徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるで
あろう。
徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるで
あろう。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下の通りである。
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下の通りである。
【００１１】すなわち、光ビームを回転に応じた出射角
度で反射させる回転鏡と、該回転鏡からの光ビームを入
射角度にかかわらず試料に対して垂直に照射する軸外放
物面鏡と、該軸外放物面鏡からの照射光に対する試料表
面からの散乱光を所定方向へ反射させる反射部材と、該
反射部材からの散乱光を前記回転鏡面上の同一点へ結像
させる光面変換手段と、該光面変換手段によって反射し
た光ビームを検出する位置検出手段とを設けるようにし
ている。
度で反射させる回転鏡と、該回転鏡からの光ビームを入
射角度にかかわらず試料に対して垂直に照射する軸外放
物面鏡と、該軸外放物面鏡からの照射光に対する試料表
面からの散乱光を所定方向へ反射させる反射部材と、該
反射部材からの散乱光を前記回転鏡面上の同一点へ結像
させる光面変換手段と、該光面変換手段によって反射し
た光ビームを検出する位置検出手段とを設けるようにし
ている。
【００１２】
【作用】上記した手段によれば、回転鏡及び軸外放物面
鏡によって光ビームが試料の表面を移動するように照射
されることにより走査が行われ、その際に照射光の移動
に伴って移動する散乱光が光面変換手段によって位置検
出手段の受光部に結像される。したがって、一次元的な
表面変位の測定を高速に、かつ装置の小型化及びローコ
スト化を図ることができる。
鏡によって光ビームが試料の表面を移動するように照射
されることにより走査が行われ、その際に照射光の移動
に伴って移動する散乱光が光面変換手段によって位置検
出手段の受光部に結像される。したがって、一次元的な
表面変位の測定を高速に、かつ装置の小型化及びローコ
スト化を図ることができる。
【００１３】
【実施例】図１は本発明による一次元走査型表面変位計
の一実施例の概略構成を示す斜視図である。
の一実施例の概略構成を示す斜視図である。
【００１４】測定用光源である半導体レーザ７のレーザ
ービーム（光ビーム）の出射光路上には、コリメートレ
ンズ８、回転鏡としての回転平面鏡９が順次配設され、
この回転平面鏡９の反射光路上に平面波を球面波に変換
する軸外放物面鏡１０が配設され、その出射光が試料６
（例えば、半導体ウェハ）の表面に到達するように各部
材を配設している。
ービーム（光ビーム）の出射光路上には、コリメートレ
ンズ８、回転鏡としての回転平面鏡９が順次配設され、
この回転平面鏡９の反射光路上に平面波を球面波に変換
する軸外放物面鏡１０が配設され、その出射光が試料６
（例えば、半導体ウェハ）の表面に到達するように各部
材を配設している。
【００１５】試料６からの散乱光の光路上には、反射部
材としての反射鏡（平面鏡）１１が横長に配設され、そ
の出射光路上には平面波を球面波に変換する光面変換手
段としての軸外放物面鏡１２が配設されている。この軸
外放物面鏡１２は、軸外放物面鏡１０と同一形状と同一
形状を成し、その出射光が回転平面鏡９上に到達するよ
うに配設されている。さらに、軸外放物面鏡１２からの
光ビームに対する出射光路上には位置検出手段としての
位置検出素子１３が配設されている。
材としての反射鏡（平面鏡）１１が横長に配設され、そ
の出射光路上には平面波を球面波に変換する光面変換手
段としての軸外放物面鏡１２が配設されている。この軸
外放物面鏡１２は、軸外放物面鏡１０と同一形状と同一
形状を成し、その出射光が回転平面鏡９上に到達するよ
うに配設されている。さらに、軸外放物面鏡１２からの
光ビームに対する出射光路上には位置検出手段としての
位置検出素子１３が配設されている。
【００１６】以上の構成において、半導体レーザ７から
発したレーザービームは、コリメートレンズ８によって
平行光にされたのち回転平面鏡９に入射する。この入射
光に対する回転平面鏡９の出射光は、軸外放物面鏡１０
に入射され、その出射光は試料６に対して垂直に送り出
される。軸外放物面鏡１０から試料６の表面に照射光１
４が入射されることによって散乱光１５が生じ、この散
乱光１５は反射鏡１１に入射する。反射鏡１１の出射光
は軸外放物面鏡１２に入射し、その入射光は回転平面鏡
９上へ反射する。
発したレーザービームは、コリメートレンズ８によって
平行光にされたのち回転平面鏡９に入射する。この入射
光に対する回転平面鏡９の出射光は、軸外放物面鏡１０
に入射され、その出射光は試料６に対して垂直に送り出
される。軸外放物面鏡１０から試料６の表面に照射光１
４が入射されることによって散乱光１５が生じ、この散
乱光１５は反射鏡１１に入射する。反射鏡１１の出射光
は軸外放物面鏡１２に入射し、その入射光は回転平面鏡
９上へ反射する。
【００１７】以上においては、説明の便宜上、回転平面
鏡９が回転しないものとしたが、実際には矢印方向へ回
転しており、半導体レーザ７からのレーザービームに対
する回転平面鏡９の出射角度は、この回転平面鏡９の回
転に応じて変化する。軸外放物面鏡１０は、いずれの方
向から入射された光ビームに対しても、その出射光は試
料６に対して垂直に入射するように反射する。つまり、
軸外放物面鏡１０の出射光（＝照射光１４）は、回転平
面鏡９の回転に応じて試料６を矢印方向へ連続に移動、
すなわち走査を行う。したがって、照射光１４の移動と
共に散乱光１５も同一方向へ移動し、軸外放物面鏡１２
の入射光が放物面の長手方向へ移動し、その出射光は入
射光の入射角度にかかわらず同一点へ向けて反射する
（この場合、出射角度は異なる）。回転平面鏡９が回転
しているため、軸外放物面鏡１２からのレーザービーム
は常に位置検出素子１３へ向けて出射される。試料６の
表面変位は、位置検出素子１３上の像の移動から検出さ
れ、一次元的に表面変位が測定される。
鏡９が回転しないものとしたが、実際には矢印方向へ回
転しており、半導体レーザ７からのレーザービームに対
する回転平面鏡９の出射角度は、この回転平面鏡９の回
転に応じて変化する。軸外放物面鏡１０は、いずれの方
向から入射された光ビームに対しても、その出射光は試
料６に対して垂直に入射するように反射する。つまり、
軸外放物面鏡１０の出射光（＝照射光１４）は、回転平
面鏡９の回転に応じて試料６を矢印方向へ連続に移動、
すなわち走査を行う。したがって、照射光１４の移動と
共に散乱光１５も同一方向へ移動し、軸外放物面鏡１２
の入射光が放物面の長手方向へ移動し、その出射光は入
射光の入射角度にかかわらず同一点へ向けて反射する
（この場合、出射角度は異なる）。回転平面鏡９が回転
しているため、軸外放物面鏡１２からのレーザービーム
は常に位置検出素子１３へ向けて出射される。試料６の
表面変位は、位置検出素子１３上の像の移動から検出さ
れ、一次元的に表面変位が測定される。
【００１８】以上のように、上記実施例によれば、表面
変位計を機械的に移動させる必要がないので、一次元的
な表面変位の測定を高速に行うことが可能になる。ま
た、小型化を図ることができると共にテーブルなどのス
ライド機構が不要になるのでローコスト化も可能にな
る。
変位計を機械的に移動させる必要がないので、一次元的
な表面変位の測定を高速に行うことが可能になる。ま
た、小型化を図ることができると共にテーブルなどのス
ライド機構が不要になるのでローコスト化も可能にな
る。
【００１９】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることは言うまでもない。
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることは言うまでもない。
【００２０】例えば、走査スピードを更に高速化するた
めに、回転平面鏡９の代わりに回転多面鏡を用いること
もできる。あるいは、回転平面鏡９に代えて回転放物面
鏡と回転楕円面鏡の組み合わせにしてもよい。すなわ
ち、反射鏡１１からの光ビームをまず回転放物面鏡に入
射し、この回転放物面鏡の出射光を回転楕円鏡に入射さ
せ、この回転楕円鏡の出射光を位置検出素子１３へ入射
する構成とすることで達成される。
めに、回転平面鏡９の代わりに回転多面鏡を用いること
もできる。あるいは、回転平面鏡９に代えて回転放物面
鏡と回転楕円面鏡の組み合わせにしてもよい。すなわ
ち、反射鏡１１からの光ビームをまず回転放物面鏡に入
射し、この回転放物面鏡の出射光を回転楕円鏡に入射さ
せ、この回転楕円鏡の出射光を位置検出素子１３へ入射
する構成とすることで達成される。
【００２１】また、位置検出素子１３に代えてＣＣＤ
（電荷結合素子）を用いることができる。更に、反射鏡
に代えてプリズムを用いることもできる。
（電荷結合素子）を用いることができる。更に、反射鏡
に代えてプリズムを用いることもできる。
【００２２】以上の説明では、主として本発明者によっ
てなされた発明をその利用分野である半導体ウェハの表
面変位の測定に適用した場合について説明したが、これ
に限定されるものではなく、例えば、走行中のテープの
振れの測定、モータ軸や車輪の回転振れの測定、液晶表
示用ガラスなどの反りの測定、ＩＣのリードの検査、ラ
インプリンタのヘッドの検査、プリント板やアルミ板な
どの金属板の圧延板の厚みや幅の測定、スピーカや動作
中の機構部の振動の測定、高精度の位置決めシステムな
どに本発明を適用することができる。
てなされた発明をその利用分野である半導体ウェハの表
面変位の測定に適用した場合について説明したが、これ
に限定されるものではなく、例えば、走行中のテープの
振れの測定、モータ軸や車輪の回転振れの測定、液晶表
示用ガラスなどの反りの測定、ＩＣのリードの検査、ラ
インプリンタのヘッドの検査、プリント板やアルミ板な
どの金属板の圧延板の厚みや幅の測定、スピーカや動作
中の機構部の振動の測定、高精度の位置決めシステムな
どに本発明を適用することができる。
【００２３】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
下記の通りである。
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
下記の通りである。
【００２４】すなわち、光ビームを回転に応じた出射角
度で反射させる回転鏡と、該回転鏡からの光ビームを入
射角度にかかわらず試料に対して垂直に照射する軸外放
物面鏡と、該軸外放物面鏡からの照射光に対する試料表
面からの散乱光を所定方向へ反射させる反射部材と、該
反射部材からの散乱光を前記回転鏡面上の同一点へ結像
させる光面変換手段と、該光面変換手段によって反射し
た光ビームを検出する位置検出手段とを設けるようにし
たので、一次元的な表面変位の測定を高速に、かつ装置
の小型化及びローコスト化を図ることができる。
度で反射させる回転鏡と、該回転鏡からの光ビームを入
射角度にかかわらず試料に対して垂直に照射する軸外放
物面鏡と、該軸外放物面鏡からの照射光に対する試料表
面からの散乱光を所定方向へ反射させる反射部材と、該
反射部材からの散乱光を前記回転鏡面上の同一点へ結像
させる光面変換手段と、該光面変換手段によって反射し
た光ビームを検出する位置検出手段とを設けるようにし
たので、一次元的な表面変位の測定を高速に、かつ装置
の小型化及びローコスト化を図ることができる。
【図１】本発明による一次元走査型表面変位計の一実施
例の概略構成を示す斜視図である。
例の概略構成を示す斜視図である。
【図２】従来の表面変位計の概略構成を示す斜視図であ
る。
る。
１ 表面変位計 ２ アーム ３ Ｘ−Ｙステージ ４ モータ ５ モータ ６ 試料 ７ 半導体レーザ ８ コリメートレンズ ９ 回転平面鏡 １０ 軸外放物面鏡 １１ 反射鏡 １２ 軸外放物面鏡 １３ 位置検出素子 １４ 照射光 １５ 散乱光
Claims (6)
- 【請求項１】 光ビームを回転に応じた出射角度で反射
させる回転鏡と、該回転鏡からの光ビームを入射角度に
かかわらず試料に対して垂直に照射する軸外放物面鏡
と、該軸外放物面鏡からの照射光に対する試料表面から
の散乱光を所定方向へ反射させる反射部材と、該反射部
材からの散乱光を前記回転鏡面上の同一点へ結像させる
光面変換手段と、該光面変換手段によって反射した光ビ
ームを検出する位置検出手段とを具備することを特徴と
する一次元走査型表面変位計。 - 【請求項２】 前記回転鏡は、回転する平面鏡または多
面鏡であることを特徴とする請求項１記載の一次元走査
型表面変位計。 - 【請求項３】 前記反射部材は、平面鏡またはプリズム
であることを特徴とする請求項１記載の一次元走査型表
面変位計。 - 【請求項４】 前記光面変換手段は、軸外放物面鏡であ
ることを特徴とする請求項１記載の一次元走査型表面変
位計。 - 【請求項５】 前記反射部材から前記位置検出手段に到
る光学系を、軸外放物面鏡と回転楕円面鏡とで構成する
ことを特徴とする請求項１記載の一次元走査型表面変位
計。 - 【請求項６】 前記位置検出手段は、位置検出素子また
電荷結合素子であることを特徴とする請求項１記載の一
次元走査型表面変位計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17921891A JPH0626841A (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | 一次元走査型表面変位計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17921891A JPH0626841A (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | 一次元走査型表面変位計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0626841A true JPH0626841A (ja) | 1994-02-04 |
Family
ID=16062005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17921891A Pending JPH0626841A (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | 一次元走査型表面変位計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0626841A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01295821A (ja) * | 1988-02-17 | 1989-11-29 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | フイルム厚み制御装置 |
| JP2012252068A (ja) * | 2011-06-01 | 2012-12-20 | Nippon Signal Co Ltd:The | 光走査装置 |
| KR101228741B1 (ko) * | 2010-12-28 | 2013-02-04 | 주식회사 포스코 | 슬라브 표면 탐상 장치 |
| CN106405825A (zh) * | 2016-11-30 | 2017-02-15 | 中国人民解放军陆军军官学院 | 自适应激光远场功率密度控制装置 |
-
1991
- 1991-07-19 JP JP17921891A patent/JPH0626841A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01295821A (ja) * | 1988-02-17 | 1989-11-29 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | フイルム厚み制御装置 |
| KR101228741B1 (ko) * | 2010-12-28 | 2013-02-04 | 주식회사 포스코 | 슬라브 표면 탐상 장치 |
| JP2012252068A (ja) * | 2011-06-01 | 2012-12-20 | Nippon Signal Co Ltd:The | 光走査装置 |
| CN106405825A (zh) * | 2016-11-30 | 2017-02-15 | 中国人民解放军陆军军官学院 | 自适应激光远场功率密度控制装置 |
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