JPH0710244Y2 - Optical shape measuring device - Google Patents

Optical shape measuring device

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JPH0710244Y2
JPH0710244Y2 JP1880889U JP1880889U JPH0710244Y2 JP H0710244 Y2 JPH0710244 Y2 JP H0710244Y2 JP 1880889 U JP1880889 U JP 1880889U JP 1880889 U JP1880889 U JP 1880889U JP H0710244 Y2 JPH0710244 Y2 JP H0710244Y2
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JP
Japan
Prior art keywords
focus error
defocus
light
measured
optical system
Prior art date
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JP1880889U
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Japanese (ja)
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JPH02110803U (en
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健太 御厨
智昭 南光
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Yokogawa Electric Corp
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Yokogawa Electric Corp
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Publication date
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Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は光学式形状測定装置に関するものであり、光学
式形状測定装置の測定精度を向上させるものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial field of application> The present invention relates to an optical profile measuring apparatus, and improves the measurement accuracy of the optical profile measuring apparatus.

〈従来の技術〉 第2図は従来のこの種の光学式形状測定装置の一例を示
す構成図である。
<Prior Art> FIG. 2 is a block diagram showing an example of a conventional optical shape measuring apparatus of this type.

第2図において、10はレーザダイオード、11はコリメー
タレンズ、12は偏光ビームスプリッタ、13はλ/4板、14
は対物レンズ、15は被測定物、16はビームスプリッタ、
17は被測定物15からの反射光の光強度パターンを測定す
る為のアレイ素子、18は被測定物15からの反射光の光強
度パターンに応じたアレイ素子17からの信号により演算
処理を行う演算処理部、19は被測定物15からの反射光よ
りフォーカスエラー信号を得る為のフォーカスエラー検
出光学系、20はフォーカスエラー検出光学系19から得ら
れたフォーカスエラー信号を演算処理部18からの演算結
果により補正する演算処理部である。
In FIG. 2, 10 is a laser diode, 11 is a collimator lens, 12 is a polarization beam splitter, 13 is a λ / 4 plate, and 14
Is an objective lens, 15 is an object to be measured, 16 is a beam splitter,
Reference numeral 17 is an array element for measuring the light intensity pattern of the reflected light from the object to be measured 15, and 18 is arithmetic processing by a signal from the array element 17 according to the light intensity pattern of the reflected light from the object to be measured 15. Calculation processing unit, 19 is a focus error detection optical system for obtaining a focus error signal from the reflected light from the object to be measured 15, 20 is a focus error signal obtained from the focus error detection optical system 19 from the calculation processing unit 18 It is a calculation processing unit that corrects according to the calculation result.

この様な構成において、レーザダイオード10より出射さ
れた光はコリメータレンズ11でコリメートされ、偏光ビ
ームスプリッタ12で反射される。反射光はλ/4板13を通
って、対物レンズ14にて集光され被測定物15に照射され
る。照射された光は被測定物15で反射され、対物レンズ
14、λ/4板13、偏光ビームスプリッタ12を通って、ビー
ムスプリッタ16で2つに分岐される。一方の光はアレイ
素子17に入射され、被測定物15からの反射光の光強度パ
ターンに応じた信号となって演算処理部18に送られ演算
処理後、測定データである溝幅等の光スポット内のパタ
ーン信号が得られると共に演算処理部20に送られる。他
方の光はフォーカスエラー検出光学系19に入射され、フ
ォーカスエラー信号となって演算処理部20に送られる。
演算処理部20では演算処理部18からの測定データにより
フォーカスエラー信号の補正が行われる。
In such a configuration, the light emitted from the laser diode 10 is collimated by the collimator lens 11 and reflected by the polarization beam splitter 12. The reflected light passes through the λ / 4 plate 13, is condensed by the objective lens 14, and is irradiated onto the object to be measured 15. The irradiated light is reflected by the DUT 15 and the objective lens
After passing through the beam splitter 14, the λ / 4 plate 13 and the polarization beam splitter 12, the beam splitter 16 splits the beam into two. One light is incident on the array element 17, becomes a signal according to the light intensity pattern of the reflected light from the object to be measured 15, is sent to the arithmetic processing unit 18, and after the arithmetic processing, the light such as the groove width which is the measurement data. The pattern signal in the spot is obtained and sent to the arithmetic processing unit 20. The other light is incident on the focus error detection optical system 19 and is sent to the arithmetic processing unit 20 as a focus error signal.
The arithmetic processing unit 20 corrects the focus error signal based on the measurement data from the arithmetic processing unit 18.

〈考案が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記従来技術に示す光学式形状測定装置
においては、光スポット径より小さな溝幅パターン等を
測定する事は可能であるが、光スポット1点の測定で得
られるデータは大変狭い範囲のものであり、被測定物15
の面の傾き等の測定点周囲の状態を十分把握する為のデ
ータが得られないので、測定データやフォーカスエラー
信号等の補正が十分に出来ないという課題があった。
<Problems to be Solved by the Invention> However, in the optical shape measuring device shown in the above-mentioned prior art, it is possible to measure a groove width pattern smaller than the light spot diameter, but it is possible to measure one light spot. The data obtained is of a very narrow range,
Since the data for sufficiently grasping the state around the measurement point such as the inclination of the surface of the is not obtained, there is a problem that the measurement data and the focus error signal cannot be corrected sufficiently.

本考案は上記従来技術の課題を踏まえてなされたもので
あり、測定点周囲のデータも取り込む事により、被測定
物の面の傾き等の測定点周囲の状態を把握し、測定デー
タやフォーカスエラー信号等の補正が確実に出来る光学
式形状測定装置を提供する事を目的としたものである。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art.By capturing the data around the measurement point, the state around the measurement point such as the inclination of the surface of the DUT can be grasped, and the measurement data and focus error can be grasped. The object is to provide an optical shape measuring device capable of surely correcting signals and the like.

〈課題を解決するための手段〉 上記課題を解決する為の本考案の構成は、対物レンズを
フォーカス方向に駆動して被測定物上に光スポットを集
光すると共にその反射光の光強度パターンをアレイ素子
で測定して演算処理することにより被測定物の形状を測
定する測定光学系と、前記被測定物からの反射光よりフ
ォーカスエラー信号を得るためのフォーカスエラー検出
光学系とよりなる光学式形状測定装置において、 ディフォーカス信号発生器を設けこのディフォーカス信
号発生器より得られるディフォーカス信号と前記フォー
カスエラー検出光学系により検出されるフォーカスエラ
ー信号とを加算して前記光スポットのディフォーカス状
態を作る為のディフォーカス装置を具備したことを特徴
とするものである。
<Means for Solving the Problems> The configuration of the present invention for solving the above problems is to drive an objective lens in the focus direction to focus a light spot on an object to be measured and to form a light intensity pattern of the reflected light. Is an optical device including a measurement optical system for measuring the shape of an object to be measured by performing measurement processing with an array element and a focus error detection optical system for obtaining a focus error signal from the reflected light from the object to be measured. In the profile measuring apparatus, a defocus signal generator is provided, and the defocus signal obtained from the defocus signal generator and the focus error signal detected by the focus error detection optical system are added to defocus the light spot. It is characterized by including a defocusing device for creating a state.

〈実施例〉 以下、本考案を図面に基づいて説明する。<Example> Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本考案に係わる光学式形状測定装置の一実施例
を示す構成図である。なお、第1図において第2図と同
一要素には同一符号を付して重複する説明は省略する。
第1図において、30は光スポットが被測定物15上に集光
されている状態(以下、単にジャストフォーカス状態と
いう)より対物レンズ14又は被測定物15が光軸方向にず
れて光スポットが被測定物15上に集光されていない状態
(以下、単にディフォーカス状態という)を作る為のデ
ィフォーカス装置であり、31はディフォーカス信号を発
生するディフォーカス信号発生器、32はフォーカスエラ
ー信号とディフォーカス信号を加算する加算増幅器、33
は加算増幅器32からの信号により対物レンズ14を駆動す
る為のフォーカス制御回路である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an optical shape measuring apparatus according to the present invention. In FIG. 1, the same elements as those in FIG. 2 are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.
In FIG. 1, reference numeral 30 indicates that the objective lens 14 or the object to be measured 15 is displaced in the optical axis direction from the state where the light spot is focused on the object to be measured 15 (hereinafter, simply referred to as just focus state). A defocus device for creating a state in which light is not focused on the DUT 15 (hereinafter, simply referred to as a defocus state), 31 is a defocus signal generator that generates a defocus signal, and 32 is a focus error signal. And a summing amplifier for adding the defocus signal, 33
Is a focus control circuit for driving the objective lens 14 by a signal from the addition amplifier 32.

ここで、光スポットのディフォーカス状態を作る為のデ
ィフォーカス装置30の動作としては、フォーカスエラー
信号にディフォーカス信号を加算する事により、対物レ
ンズ14をジャストフォーカス状態より光軸方向に移動さ
せる事により行うものである。
Here, as the operation of the defocusing device 30 for creating the defocused state of the light spot, the objective lens 14 is moved in the optical axis direction from the just focused state by adding the defocus signal to the focus error signal. It is done by.

この様な構成において、レーザダイオード10より出射さ
れた光は、コリメータレンズ11でコリメートされ、偏光
ビームスプリッタ12で反射される。反射光はλ/4板13を
通って、対物レンズ14にて集光された被測定物15上に照
射される。照射された光は被測定物15で反射され、対物
レンズ14、λ/4板13、偏向ビームスプリッタ12を通っ
て、ビームスプリッタ16で2つに分岐される。一方の光
はアレイ素子17に入射され、被測定物15からの反射光の
光強度パターンに応じた信号となって演算処理部18に送
られ演算処理後、測定データである溝幅等の光スポット
内のパターン信号が得られると共に演算処理部20に送ら
れる。他方の光はフォーカスエラー検出光学系19に入射
され、フォーカスエラー信号となって演算処理部20に送
られる。演算処理部20では演算処理部18からの測定デー
タによりフォーカスエラー信号の補正が行われ、加算増
幅器32を経てフォーカス制御回路33に送られ、対物レン
ズ14をフォーカス方向に駆動する。又、ディフォーカス
信号発生器31より発生されたディフォーカス信号は加算
増幅器32において、フォーカスエラー信号に加えられ、
フォーカス制御回路33に送られ対物レンズ14をディフォ
ーカス方向に駆動する。なお、光スポットのディフォー
カス状態を作る手段としては、フォーカス制御回路33の
出力が被測定物15に入力される構成とし対物レンズ14を
ジャストフォーカス状態の位置で固定し被測定物15を光
軸方向に移動させる事により行っても良い。
In such a configuration, the light emitted from the laser diode 10 is collimated by the collimator lens 11 and reflected by the polarization beam splitter 12. The reflected light passes through the λ / 4 plate 13 and irradiates the object to be measured 15 focused by the objective lens 14. The irradiated light is reflected by the DUT 15, passes through the objective lens 14, the λ / 4 plate 13 and the deflection beam splitter 12, and is split into two by the beam splitter 16. One light is incident on the array element 17, becomes a signal according to the light intensity pattern of the reflected light from the object to be measured 15, is sent to the arithmetic processing unit 18, and after the arithmetic processing, the light such as the groove width which is the measurement data. The pattern signal in the spot is obtained and sent to the arithmetic processing unit 20. The other light is incident on the focus error detection optical system 19 and is sent to the arithmetic processing unit 20 as a focus error signal. The arithmetic processing unit 20 corrects the focus error signal based on the measurement data from the arithmetic processing unit 18, sends it to the focus control circuit 33 via the addition amplifier 32, and drives the objective lens 14 in the focusing direction. Further, the defocus signal generated by the defocus signal generator 31 is added to the focus error signal in the adding amplifier 32,
It is sent to the focus control circuit 33 to drive the objective lens 14 in the defocus direction. The means for creating the defocused state of the light spot is configured such that the output of the focus control circuit 33 is input to the DUT 15, and the objective lens 14 is fixed at the position of the just focus state, and the DUT 15 is set to the optical axis. You may go by moving in the direction.

上記構成において、ディフォーカス状態の測定を行う場
合は、ディフォーカス信号発生器31よりディフォーカス
信号を発生し、加算増幅器32にて演算処理部20からのフ
ォーカスエラー信号に加算する。同時に演算処理部18、
20にもこの測定状態が送られ補正が行われる。また、ジ
ャストフォーカス状態の測定を行う場合は、ディフォー
カス信号は0Vとされ、演算処理部18、20にもこの測定状
態が送られると共にディフォーカス状態の測定データも
加味され補正が行われる。
In the above configuration, when measuring the defocus state, a defocus signal is generated from the defocus signal generator 31 and added to the focus error signal from the arithmetic processing unit 20 by the addition amplifier 32. At the same time, the arithmetic processing unit 18,
This measurement state is also sent to 20 and correction is performed. Further, when measuring the just focus state, the defocus signal is set to 0V, the measurement state is sent to the arithmetic processing units 18 and 20, and the measurement data of the defocus state is also added for correction.

なお、演算処理部18、20の演算処理内容としては、 ジャストフォーカス状態及びディフォーカス状態で
の特徴的な形状(前者はエッジ、後者は傾斜等)での明
暗パターンを記憶したものと測定パターンとの相関をと
る。
The arithmetic processing contents of the arithmetic processing units 18 and 20 include a light and dark pattern stored in a characteristic shape in the just focus state and the defocus state (edge in the former, inclination in the latter, etc.) and a measurement pattern. Take the correlation of.

ディフォーカス状態での演算結果によりジャストフ
ォーカス状態の測定データの補正を行う。
The measurement data in the just-focused state is corrected based on the calculation result in the defocused state.

ディフォーカス状態及びジャストフォーカス状態の
測定データを用いてフォーカスエラー信号の補正を行
う。
The focus error signal is corrected using the measurement data in the defocus state and the just focus state.

〈考案の効果〉 以上、実施例と共に具体的に説明した様に、本考案によ
れば、光スポットのディフォーカス状態を作る為のディ
フォーカス装置を設けた構成とし、ジャストフォーカス
状態だけでなくディフォーカス状態での光強度パターン
も測定する事により、測定点周囲のデータも取り込む事
で測定面の傾斜等の状態についても測定する事が出来、
測定データやフォーカスエラー信号等の補正も確実に出
来る為、高精度な測定が可能な光学式形状測定装置を実
現する事が出来る。
<Effects of the Invention> As described above in detail with reference to the embodiments, according to the present invention, a defocus device for creating a defocused state of the light spot is provided, and not only the just focused state but also the defocused state is provided. By measuring the light intensity pattern in the focused state, the data around the measurement point can also be captured to measure the state of the measurement surface, such as inclination.
Since it is possible to correct the measurement data and the focus error signal with certainty, it is possible to realize an optical shape measuring device capable of highly accurate measurement.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本考案に係わる光学式形状測定装置の一実施例
を示す構成図、第2図は従来例を示す図である。 10……レーザダイオード、11……コリメータレンズ、12
……偏光ビームスプリッタ、13……λ/4板、14……対物
レンズ、15……被測定物、16……ビームスプリッタ、17
……アレイ素子、18、20……演算処理部、19……フォー
カスエラー検出光学系、30……ディフォーカス装置、31
……ディフォーカス信号発生器、32……加算増幅器、33
……フォーカス制御回路。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an optical shape measuring apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a view showing a conventional example. 10 ... Laser diode, 11 ... Collimator lens, 12
...... Polarizing beam splitter, 13 …… λ / 4 plate, 14 …… Objective lens, 15 …… Measurement object, 16 …… Beam splitter, 17
...... Array element, 18, 20 …… Arithmetic processing unit, 19 …… Focus error detection optical system, 30 …… Defocus device, 31
...... Defocus signal generator, 32 …… Summing amplifier, 33
...... Focus control circuit.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】対物レンズをフォーカス方向に駆動して被
測定物上に光スポットを集光すると共にその反射光の光
強度パターンをアレイ素子で測定して演算処理すること
により被測定物の形状を測定する測定光学系と、前記被
測定物からの反射光よりフォーカスエラー信号を得るた
めのフォーカスエラー検出光学系とよりなる光学式形状
測定装置において、 ディフォーカス信号発生器を設けこのディフォーカス信
号発生器より得られるディフォーカス信号と前記フォー
カスエラー検出光学系により検出されるフォーカスエラ
ー信号とを加算して前記光スポットのディフォーカス状
態を作る為のディフォーカス装置を具備したことを特徴
とする光学式形状測定装置。
1. A shape of an object to be measured by driving an objective lens in a focus direction to condense a light spot on the object to be measured and measuring a light intensity pattern of the reflected light with an array element to perform arithmetic processing. In the optical shape measuring device, which comprises a measuring optical system for measuring the object and a focus error detecting optical system for obtaining a focus error signal from the reflected light from the object to be measured, the defocus signal generator is provided. An optical system comprising a defocus device for adding a defocus signal obtained from a generator and a focus error signal detected by the focus error detection optical system to create a defocused state of the light spot. Type shape measuring device.
JP1880889U 1989-02-20 1989-02-20 Optical shape measuring device Expired - Lifetime JPH0710244Y2 (en)

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JP1880889U JPH0710244Y2 (en) 1989-02-20 1989-02-20 Optical shape measuring device

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Publication Number Publication Date
JPH02110803U JPH02110803U (en) 1990-09-05
JPH0710244Y2 true JPH0710244Y2 (en) 1995-03-08

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