JPH08313205A - 斜入射干渉計装置 - Google Patents
斜入射干渉計装置Info
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- JPH08313205A JPH08313205A JP7146931A JP14693195A JPH08313205A JP H08313205 A JPH08313205 A JP H08313205A JP 7146931 A JP7146931 A JP 7146931A JP 14693195 A JP14693195 A JP 14693195A JP H08313205 A JPH08313205 A JP H08313205A
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- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
- G01B9/02—Interferometers
- G01B9/02015—Interferometers characterised by the beam path configuration
- G01B9/02022—Interferometers characterised by the beam path configuration contacting one object by grazing incidence
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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- G01B9/02015—Interferometers characterised by the beam path configuration
- G01B9/02032—Interferometers characterised by the beam path configuration generating a spatial carrier frequency, e.g. by creating lateral or angular offset between reference and object beam
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B2290/00—Aspects of interferometers not specifically covered by any group under G01B9/02
- G01B2290/30—Grating as beam-splitter
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
Abstract
(57)【要約】
【目的】 第１の回折格子または第２の回折格子の一方
をフリンジスキャニング用の駆動手段により、光源から
の光の直進方向と直交する方向に微小量移動させること
によって、斜入射干渉計を用いてフリンジスキャニング
法による被検体の測定を可能にする。 【構成】 レーザ光源２０からのレーザ光を直進透過
光、即ち０次光Ｌ1 と＋１次回折光Ｌ2 とに分ける第１
の回折格子２６は枠体４０に装着することにより、回折
格子アセンブリ４１が形成され、この回折格子アセンブ
リ４１は、その左右の両側と、定盤４２における取付部
４２ａの段差部分との間に掛け渡すように設けた所要枚
数の板ばね４３ａを積層した支持部材４３に支持され、
フリンジスキャニング用の駆動手段としての圧電素子ア
クチュエータ４５により上下動するようになっている。
第１の回折格子２６がレーザ光源２０からの入射光路に
直交する方向に移動させると、被検体２８に入射される
＋１次回折光Ｌ2 の位相がシフトして、撮像手段３２に
より撮影される干渉縞が所定量移動する。
をフリンジスキャニング用の駆動手段により、光源から
の光の直進方向と直交する方向に微小量移動させること
によって、斜入射干渉計を用いてフリンジスキャニング
法による被検体の測定を可能にする。 【構成】 レーザ光源２０からのレーザ光を直進透過
光、即ち０次光Ｌ1 と＋１次回折光Ｌ2 とに分ける第１
の回折格子２６は枠体４０に装着することにより、回折
格子アセンブリ４１が形成され、この回折格子アセンブ
リ４１は、その左右の両側と、定盤４２における取付部
４２ａの段差部分との間に掛け渡すように設けた所要枚
数の板ばね４３ａを積層した支持部材４３に支持され、
フリンジスキャニング用の駆動手段としての圧電素子ア
クチュエータ４５により上下動するようになっている。
第１の回折格子２６がレーザ光源２０からの入射光路に
直交する方向に移動させると、被検体２８に入射される
＋１次回折光Ｌ2 の位相がシフトして、撮像手段３２に
より撮影される干渉縞が所定量移動する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光の干渉作用を利用し
て被検体の表面状態の検査を行う干渉計装置において、
被検体に対して斜め方向から光を入射させるようにした
斜入射干渉計装置に関するものであり、特にこの斜入射
干渉計装置において、フリンジスキャニングを行えるよ
うにしたものである。
て被検体の表面状態の検査を行う干渉計装置において、
被検体に対して斜め方向から光を入射させるようにした
斜入射干渉計装置に関するものであり、特にこの斜入射
干渉計装置において、フリンジスキャニングを行えるよ
うにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】光学部品等の表面形状を非接触で精密に
測定するために干渉計が用いられる。この干渉計の代表
的なものとしては、図３に示したようなフィゾー型の干
渉計がある。
測定するために干渉計が用いられる。この干渉計の代表
的なものとしては、図３に示したようなフィゾー型の干
渉計がある。
【０００３】図中において、干渉計１は、レーザ光源２
を有し、このレーザ光源２，反射ミラー３，発散レンズ
４及びピンホール５を備え、レーザ光源２からのレーザ
ビームは、反射ミラー３によって９０°曲折せしめられ
て、発散レンズ４を通り、この発散レンズ４の集光位置
に配置したピンホール５を通過後に発散してそのスポッ
ト径を広げながら、ビームスプリッタ６に反射して再び
９０°方向を転換して、レーザ光源２から出射方向とは
反対方向に向けて進行し、コリメータレンズ７により平
行光束化されて、その前方に設けた基準板８に入射され
る。
を有し、このレーザ光源２，反射ミラー３，発散レンズ
４及びピンホール５を備え、レーザ光源２からのレーザ
ビームは、反射ミラー３によって９０°曲折せしめられ
て、発散レンズ４を通り、この発散レンズ４の集光位置
に配置したピンホール５を通過後に発散してそのスポッ
ト径を広げながら、ビームスプリッタ６に反射して再び
９０°方向を転換して、レーザ光源２から出射方向とは
反対方向に向けて進行し、コリメータレンズ７により平
行光束化されて、その前方に設けた基準板８に入射され
る。
【０００４】基準板８は、その入射面８ａとは反対面が
例えば精密に仕上げられた平面形状の基準面８ｂとなっ
ており、入射面８ａは反射防止コーティングが施されて
いる。基準板８に入射されたレーザビームはその基準面
８ｂで一部が反射し、他はこの基準板８を透過してその
前方位置にセットされている被検体９の被検面９ａに入
射され、その一部がこの被検面９ａで反射する。そし
て、この被検面９ａからの反射光と基準板８の基準面８
ｂからの反射光とが干渉し合って干渉縞が生じる。この
ように干渉縞を有する反射光はコリメータレンズ７及び
ビームスプリッタ６を透過して、スクリーン１０に投影
され、この干渉縞画像は干渉縞結像用レンズ１１を介し
て撮像手段１２に入射され、この撮像手段１２により干
渉縞の撮影が行われ、その映像がモニタ装置に表示でき
るようになっている。
例えば精密に仕上げられた平面形状の基準面８ｂとなっ
ており、入射面８ａは反射防止コーティングが施されて
いる。基準板８に入射されたレーザビームはその基準面
８ｂで一部が反射し、他はこの基準板８を透過してその
前方位置にセットされている被検体９の被検面９ａに入
射され、その一部がこの被検面９ａで反射する。そし
て、この被検面９ａからの反射光と基準板８の基準面８
ｂからの反射光とが干渉し合って干渉縞が生じる。この
ように干渉縞を有する反射光はコリメータレンズ７及び
ビームスプリッタ６を透過して、スクリーン１０に投影
され、この干渉縞画像は干渉縞結像用レンズ１１を介し
て撮像手段１２に入射され、この撮像手段１２により干
渉縞の撮影が行われ、その映像がモニタ装置に表示でき
るようになっている。
【０００５】以上のように構成することによって、被検
体９の被検面９ａの表面精度が完璧であれば、即ち基準
板８ｂと完全に同一の形状に仕上げられておれば、干渉
縞は０本であり、被検面９ａの精度の低下に応じて観察
される干渉縞の本数が増加ずる。従って、干渉縞の数を
計数すれば、被検体９の被検面９ａの表面精度を測定で
きる。
体９の被検面９ａの表面精度が完璧であれば、即ち基準
板８ｂと完全に同一の形状に仕上げられておれば、干渉
縞は０本であり、被検面９ａの精度の低下に応じて観察
される干渉縞の本数が増加ずる。従って、干渉縞の数を
計数すれば、被検体９の被検面９ａの表面精度を測定で
きる。
【０００６】ところで、干渉縞を観察により、被検面９
ａの全体形状を把握できるものの、局所的な凹凸やうね
り等のデータは得られない。このように、被検面９ａに
おける局所的な面精度を測定するには、位相シフト法を
用いた、所謂フリンジスキャニングを行うように構成す
れば良い。ここで、フリンジスキャニング法は、基準面
を微小量動かすことによって、干渉縞を移動させて、各
点における光の強度変化を検出し、これら各点の位相関
係を求める解析方法である。
ａの全体形状を把握できるものの、局所的な凹凸やうね
り等のデータは得られない。このように、被検面９ａに
おける局所的な面精度を測定するには、位相シフト法を
用いた、所謂フリンジスキャニングを行うように構成す
れば良い。ここで、フリンジスキャニング法は、基準面
を微小量動かすことによって、干渉縞を移動させて、各
点における光の強度変化を検出し、これら各点の位相関
係を求める解析方法である。
【０００７】図３の装置において、フリンジスキャニン
グを行わせるには、基準板８または被検体９のいずれか
を光軸方向に微小量ずつ移動させる。ここで、レーザ光
源２の光線の波長をλとした時に、被検体９の被検面９
ａにおける凹凸の差に対して、λ／２の距離毎に１本の
干渉縞が観察されることから、前述した基準板８または
被検体９の移動ストロークは、このλ／２にする必要が
ある。従って、レーザ光源２として、Ｈｅ−Ｎｅレーザ
を用いた場合には、その波長が６３２．８ｎｍであるか
ら、それの１／２の距離、即ち３１６．４ｎｍを、例え
ば７９ｎｍのピッチで、４段階にわたってストロークさ
せ、それぞれの干渉縞画像を撮像手段１２で撮影して、
この撮像手段１２における各ピクセル毎の光の強度を検
出し、それらを所定の手法に基づいて解析することによ
り、被検体の表面形状を等高線画像等、立体的に把握で
きる画像としてモニタに表示できる。
グを行わせるには、基準板８または被検体９のいずれか
を光軸方向に微小量ずつ移動させる。ここで、レーザ光
源２の光線の波長をλとした時に、被検体９の被検面９
ａにおける凹凸の差に対して、λ／２の距離毎に１本の
干渉縞が観察されることから、前述した基準板８または
被検体９の移動ストロークは、このλ／２にする必要が
ある。従って、レーザ光源２として、Ｈｅ−Ｎｅレーザ
を用いた場合には、その波長が６３２．８ｎｍであるか
ら、それの１／２の距離、即ち３１６．４ｎｍを、例え
ば７９ｎｍのピッチで、４段階にわたってストロークさ
せ、それぞれの干渉縞画像を撮像手段１２で撮影して、
この撮像手段１２における各ピクセル毎の光の強度を検
出し、それらを所定の手法に基づいて解析することによ
り、被検体の表面形状を等高線画像等、立体的に把握で
きる画像としてモニタに表示できる。
【０００８】ところで、前述したフィゾー型の干渉計で
は、既に説明したように、被検体９の被検面９ａにおけ
る凹凸の差に対して、λ／２の距離毎に１本の干渉縞が
観察されることから、例えば被検体９の被検面９ａとし
て、形状変化が大きい場合には、感度が高くなり過ぎ
て、干渉縞密度が異常に高くなることから、実質的に測
定不能となってしまう。また、被検面９ａに対して直射
方向に光を入射させることから、透明度の高い、即ち反
射率の低い被検体の測定を行うには、被検面からの反射
光の光量が極めて小さくなり、やはり測定不能な場合も
ある。
は、既に説明したように、被検体９の被検面９ａにおけ
る凹凸の差に対して、λ／２の距離毎に１本の干渉縞が
観察されることから、例えば被検体９の被検面９ａとし
て、形状変化が大きい場合には、感度が高くなり過ぎ
て、干渉縞密度が異常に高くなることから、実質的に測
定不能となってしまう。また、被検面９ａに対して直射
方向に光を入射させることから、透明度の高い、即ち反
射率の低い被検体の測定を行うには、被検面からの反射
光の光量が極めて小さくなり、やはり測定不能な場合も
ある。
【０００９】以上の点を考慮して、表面形状の変化の大
きな被検体や反射率の低い被検体の測定を行うのに適し
た干渉計として、所謂斜入射干渉計が用いられる。そこ
で、図４にこの斜入射干渉計の光学構成を示す。
きな被検体や反射率の低い被検体の測定を行うのに適し
た干渉計として、所謂斜入射干渉計が用いられる。そこ
で、図４にこの斜入射干渉計の光学構成を示す。
【００１０】同図において、２０はレーザ光源であっ
て、このレーザ光源２０からの光は反射プリズム２１を
経て発散レンズ２２及びピンホール２３を介して反射ミ
ラー２４により発散しながら引き回され、コリメータレ
ンズ２５により平行光束化される。このコリメータレン
ズ２５からの平行光束は、第１の回折格子２６に入射さ
れることにより光の回折が生じる。
て、このレーザ光源２０からの光は反射プリズム２１を
経て発散レンズ２２及びピンホール２３を介して反射ミ
ラー２４により発散しながら引き回され、コリメータレ
ンズ２５により平行光束化される。このコリメータレン
ズ２５からの平行光束は、第１の回折格子２６に入射さ
れることにより光の回折が生じる。
【００１１】ここで、第１の回折格子２６の出力側で
は、直進透過光、即ち０次光Ｌ1 と＋１次回折光Ｌ2 と
が利用される。０次光Ｌ1 は参照光となり、＋１次回折
光Ｌ2は試料台２７に載置した被検体２８に入射される
入射光となる。被検体２８には、＋１次回折光Ｌ2 が所
定の角度をもって照射されて、この被検体２８の被検面
で反射して、この反射光が物体光Ｌ3 となる。そして、
これら物体光Ｌ3 と参照光Ｌ1 とが交差する位置には、
第２の回折格子２９が設けられている。これら物体光Ｌ
3 と参照光Ｌ1 とは、この第２の回折格子２９で再び回
折が生じるが、この第２の回折格子２９には物体光が直
進透過する０次光Ｌ4 で、これと参照光の−１次回折光
Ｌ5 とが重なり合う。従って、これら物体光の０次光Ｌ
4 と参照光の−１次回折光Ｌ5 との波面が相互に干渉す
ることになって、干渉縞が生成される。干渉縞を有する
光の光路には、フィゾー型干渉計と同様の干渉縞観察手
段が設けられている。即ち、この干渉縞を持った画像は
スクリーン３０に投影され、このスクリーン３０の画像
は干渉縞結像用レンズ３１を介して撮像手段３２に入射
され、この撮像手段３２により干渉縞が撮影される。こ
こで、スクリーン３０のスクリーン面は被検体２８の被
検面と平行に配置され、干渉縞結像用レンズ３１及び撮
像手段３２は、スクリーン３０に対面配設されている。
なお、３３はアライメント用の受光素子である。
は、直進透過光、即ち０次光Ｌ1 と＋１次回折光Ｌ2 と
が利用される。０次光Ｌ1 は参照光となり、＋１次回折
光Ｌ2は試料台２７に載置した被検体２８に入射される
入射光となる。被検体２８には、＋１次回折光Ｌ2 が所
定の角度をもって照射されて、この被検体２８の被検面
で反射して、この反射光が物体光Ｌ3 となる。そして、
これら物体光Ｌ3 と参照光Ｌ1 とが交差する位置には、
第２の回折格子２９が設けられている。これら物体光Ｌ
3 と参照光Ｌ1 とは、この第２の回折格子２９で再び回
折が生じるが、この第２の回折格子２９には物体光が直
進透過する０次光Ｌ4 で、これと参照光の−１次回折光
Ｌ5 とが重なり合う。従って、これら物体光の０次光Ｌ
4 と参照光の−１次回折光Ｌ5 との波面が相互に干渉す
ることになって、干渉縞が生成される。干渉縞を有する
光の光路には、フィゾー型干渉計と同様の干渉縞観察手
段が設けられている。即ち、この干渉縞を持った画像は
スクリーン３０に投影され、このスクリーン３０の画像
は干渉縞結像用レンズ３１を介して撮像手段３２に入射
され、この撮像手段３２により干渉縞が撮影される。こ
こで、スクリーン３０のスクリーン面は被検体２８の被
検面と平行に配置され、干渉縞結像用レンズ３１及び撮
像手段３２は、スクリーン３０に対面配設されている。
なお、３３はアライメント用の受光素子である。
【００１２】ここで、第１，第２の回折格子２６，２９
としては、例えばホログラム光学素子を用いることがで
きる。ここで、ホログラム光学素子は、ガラス基板上に
フォトレジスト膜を塗布し、このフォトレジスト膜を電
子ビームで走査させることによって、物体波と参照波と
の干渉縞と同等のホログラムパターンを露光した後、そ
れを現像することにより干渉縞を顕在化させた光学素子
である。このホログラム光学素子における干渉縞に参照
波と同じ再生波を入射すると、物体波が再生される。
としては、例えばホログラム光学素子を用いることがで
きる。ここで、ホログラム光学素子は、ガラス基板上に
フォトレジスト膜を塗布し、このフォトレジスト膜を電
子ビームで走査させることによって、物体波と参照波と
の干渉縞と同等のホログラムパターンを露光した後、そ
れを現像することにより干渉縞を顕在化させた光学素子
である。このホログラム光学素子における干渉縞に参照
波と同じ再生波を入射すると、物体波が再生される。
【００１３】以上の構成を有する斜入射干渉計を用いれ
ば、被検体２８に対しては、斜め方向から光が入射され
ることから、この被検体２８からの反射光量、即ち物体
光の光量が大きくなり、従って透明度が高い被検体でも
測定が可能になる。
ば、被検体２８に対しては、斜め方向から光が入射され
ることから、この被検体２８からの反射光量、即ち物体
光の光量が大きくなり、従って透明度が高い被検体でも
測定が可能になる。
【００１４】しかも、図５に示したように、第１の回折
格子２６の格子Ｇのピッチをｄとしたときに、＋１次回
折光の回折角度をθ、レーザ光源２０の波長をλとする
と、一般に、sin θ／λ＝１／ｄが成立する。被検体の
凹凸差をｈとすると、この凹凸差ｈによって発生する＋
１次回折光の光路差ΔＩは、ΔＩ＝２ｈ・sinθとして表
される。そこで、この光路差により１本の干渉縞が発生
するとした場合には、ΔＩ＝２ｈ・sinθ＝λとなり、ｈ
＝λ／２sin θ＝ｄ／２となる。従って、レーザ光源２
０からのレーザ光の波長λが６３２．８ｎｍのものを用
い、また第１の回折格子２６の格子Ｇのピッチ間隔ｄを
４μｍとすると、＋１次回折光の回折角度θが９．１°
となるから、感度は２μｍとなる。従って、形状変化の
大きい被検体の表面測定を行うのに都合が良い。
格子２６の格子Ｇのピッチをｄとしたときに、＋１次回
折光の回折角度をθ、レーザ光源２０の波長をλとする
と、一般に、sin θ／λ＝１／ｄが成立する。被検体の
凹凸差をｈとすると、この凹凸差ｈによって発生する＋
１次回折光の光路差ΔＩは、ΔＩ＝２ｈ・sinθとして表
される。そこで、この光路差により１本の干渉縞が発生
するとした場合には、ΔＩ＝２ｈ・sinθ＝λとなり、ｈ
＝λ／２sin θ＝ｄ／２となる。従って、レーザ光源２
０からのレーザ光の波長λが６３２．８ｎｍのものを用
い、また第１の回折格子２６の格子Ｇのピッチ間隔ｄを
４μｍとすると、＋１次回折光の回折角度θが９．１°
となるから、感度は２μｍとなる。従って、形状変化の
大きい被検体の表面測定を行うのに都合が良い。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、基準面と被
検面とが光軸と直交する状態にして対向配設されている
フィゾー型の干渉計では、基準面または被検面のいずれ
かを光軸方向に移動させれば、フリンジスキャニング法
による測定が可能であるが、斜入射干渉計の場合には、
被検面が光路に対して斜めに配置されていることから、
被検面等を光軸方向にずらすには、斜め方向に移動させ
なければならず、また被検面を移動させると、反射光路
の光軸も変化するために、複数の部材を動かさなければ
ならなくなる。以上のこと等から、斜入射干渉計を用い
て、フリンジスキャニング法による測定を行えるように
構成したものは知られていなかった。
検面とが光軸と直交する状態にして対向配設されている
フィゾー型の干渉計では、基準面または被検面のいずれ
かを光軸方向に移動させれば、フリンジスキャニング法
による測定が可能であるが、斜入射干渉計の場合には、
被検面が光路に対して斜めに配置されていることから、
被検面等を光軸方向にずらすには、斜め方向に移動させ
なければならず、また被検面を移動させると、反射光路
の光軸も変化するために、複数の部材を動かさなければ
ならなくなる。以上のこと等から、斜入射干渉計を用い
て、フリンジスキャニング法による測定を行えるように
構成したものは知られていなかった。
【００１６】本発明は以上の点に鑑みてなされたもので
あって、その目的とするところは、斜入射干渉計を用い
てフリンジスキャニング法による測定を行えるようにす
ることにある。
あって、その目的とするところは、斜入射干渉計を用い
てフリンジスキャニング法による測定を行えるようにす
ることにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明は、第１の回折格子または第２の回折格
子の一方に、光源からの光の直進方向と直交する方向に
微小量移動させるフリンジスキャニング用の駆動手段を
設ける構成としたことをその特徴とするものである。
ために、本発明は、第１の回折格子または第２の回折格
子の一方に、光源からの光の直進方向と直交する方向に
微小量移動させるフリンジスキャニング用の駆動手段を
設ける構成としたことをその特徴とするものである。
【００１８】
【作用】例えば、第１の回折格子に駆動手段に連結し、
この駆動手段によって、この第１の回折格子を移動させ
ると、被検体に入射される＋ 1次回折光の位相がシフト
する。そこで、この駆動手段を作動させない状態で、干
渉縞を撮影し、次に第１の回折格子を微小量ずつ複数回
にわたって動かして、その都度干渉縞を撮影して、これ
らの干渉縞画像の濃淡を検出することによって、被検体
の表面形状、特に微小凹凸やうねり等に関するデータを
取得できる。
この駆動手段によって、この第１の回折格子を移動させ
ると、被検体に入射される＋ 1次回折光の位相がシフト
する。そこで、この駆動手段を作動させない状態で、干
渉縞を撮影し、次に第１の回折格子を微小量ずつ複数回
にわたって動かして、その都度干渉縞を撮影して、これ
らの干渉縞画像の濃淡を検出することによって、被検体
の表面形状、特に微小凹凸やうねり等に関するデータを
取得できる。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の実施例について図１及び図２
に基づいて詳細に説明する。なお、干渉計そのものの構
成については、図４のものと実質的に変わるところがな
いので、その図示及び説明は省略する。そして、以下の
説明においては、第１の回折格子２６を駆動するように
構成したものとして説明する。
に基づいて詳細に説明する。なお、干渉計そのものの構
成については、図４のものと実質的に変わるところがな
いので、その図示及び説明は省略する。そして、以下の
説明においては、第１の回折格子２６を駆動するように
構成したものとして説明する。
【００２０】図１に第１の回折格子２６とその駆動機構
の構成が示されているが、その構成を説明する前に、図
２に基づいて、位相のシフトについて説明する。
の構成が示されているが、その構成を説明する前に、図
２に基づいて、位相のシフトについて説明する。
【００２１】図２において、２６Ｇは第１の回折格子２
６における格子パターンであって、この格子パターン２
６Ｇが図中の実線の位置にあると、入射光ＬINに対し
て、この第１の回折格子２６の直進透過光はＬS 、＋１
次回折光はＬGSの光路を取る。この状態から、格子パタ
ーン２６Ｇを矢印方向に移動させて、仮想線で示した位
置に変位させたとする。格子パターン２６Ｇは、光軸と
直交する方向に動いているために、直進透過光の光路は
変わらずＬS である。しかしながら、＋１次回折光はＬ
GFになり、被検体２８の位置Ｓにおいては、光路ＬGSを
取った光と、ＬGFの光路を取った光とでは光路長が異な
っており、この光路長の差分だけ被検体２８の位置Ｓで
の入射光の位相がシフトする。従って、第１の回折格子
２６を上下方向、即ちレーザ光源２０からの光の入射方
向と直交する方向に微小量移動させれば、フリンジスキ
ャニングが可能になる。
６における格子パターンであって、この格子パターン２
６Ｇが図中の実線の位置にあると、入射光ＬINに対し
て、この第１の回折格子２６の直進透過光はＬS 、＋１
次回折光はＬGSの光路を取る。この状態から、格子パタ
ーン２６Ｇを矢印方向に移動させて、仮想線で示した位
置に変位させたとする。格子パターン２６Ｇは、光軸と
直交する方向に動いているために、直進透過光の光路は
変わらずＬS である。しかしながら、＋１次回折光はＬ
GFになり、被検体２８の位置Ｓにおいては、光路ＬGSを
取った光と、ＬGFの光路を取った光とでは光路長が異な
っており、この光路長の差分だけ被検体２８の位置Ｓで
の入射光の位相がシフトする。従って、第１の回折格子
２６を上下方向、即ちレーザ光源２０からの光の入射方
向と直交する方向に微小量移動させれば、フリンジスキ
ャニングが可能になる。
【００２２】そこで、図１から明らかなように、第１の
回折格子２６は、枠体４０に装着することによって、回
折格子アセンブリ４１が形成され、この回折格子アセン
ブリ４１は、他の光学部材と共に定盤４２に設けられる
が、この定盤４２には直接連結されるのではなく、その
左右の両側と、定盤４２における取付部４２ａの段差部
分との間に掛け渡すように設けた支持部材４３に支持さ
れている。ここで、支持部材４３は、回折格子アセンブ
リ４１全重量の荷重によっては変形することなく、水平
状態に保持でき、しかも外力を作用させると、上方向に
変位可能なものであり、このために支持部材４３は、所
要枚数の板ばね４３ａを積層してなるものであって、そ
れぞれ枠体４０及び定盤４２にボルト４４等の固着手段
により固着されている。
回折格子２６は、枠体４０に装着することによって、回
折格子アセンブリ４１が形成され、この回折格子アセン
ブリ４１は、他の光学部材と共に定盤４２に設けられる
が、この定盤４２には直接連結されるのではなく、その
左右の両側と、定盤４２における取付部４２ａの段差部
分との間に掛け渡すように設けた支持部材４３に支持さ
れている。ここで、支持部材４３は、回折格子アセンブ
リ４１全重量の荷重によっては変形することなく、水平
状態に保持でき、しかも外力を作用させると、上方向に
変位可能なものであり、このために支持部材４３は、所
要枚数の板ばね４３ａを積層してなるものであって、そ
れぞれ枠体４０及び定盤４２にボルト４４等の固着手段
により固着されている。
【００２３】回折格子アセンブリ４１を上下させるため
に、フリンジスキャニング用の駆動手段としての圧電素
子アクチュエータ４５を備えている。この圧電素子アク
チュエータ４５は、圧電素子（図示せず）を内蔵した本
体部４５ａに伸長・縮小が可能なプッシャ４５ｂを設け
てなるものであって、このプッシャ４５ｂは、定盤４２
の取付部４２ａにおける回折格子アセンブリ４１におけ
る枠体４０の中央位置に固着して設けた硬質部材からな
る受け板４６に当接している。そして、プッシャ４５ｂ
は、本体部４５ａ内の圧電素子に電圧を印加することに
よって、１μｍ以下の極微小ストロークの範囲内で、数
段階に伸縮変位するものである。なお、図１において、
４７，４７は、回折格子アセンブリ４１をガイドするガ
イドポストであり、このガイドポスト４７には、枠体４
０をガイドするガイド溝４７ａが設けられており、これ
により枠体４０がストロークする際に、倒れ方向に変位
するのを防止できる。
に、フリンジスキャニング用の駆動手段としての圧電素
子アクチュエータ４５を備えている。この圧電素子アク
チュエータ４５は、圧電素子（図示せず）を内蔵した本
体部４５ａに伸長・縮小が可能なプッシャ４５ｂを設け
てなるものであって、このプッシャ４５ｂは、定盤４２
の取付部４２ａにおける回折格子アセンブリ４１におけ
る枠体４０の中央位置に固着して設けた硬質部材からな
る受け板４６に当接している。そして、プッシャ４５ｂ
は、本体部４５ａ内の圧電素子に電圧を印加することに
よって、１μｍ以下の極微小ストロークの範囲内で、数
段階に伸縮変位するものである。なお、図１において、
４７，４７は、回折格子アセンブリ４１をガイドするガ
イドポストであり、このガイドポスト４７には、枠体４
０をガイドするガイド溝４７ａが設けられており、これ
により枠体４０がストロークする際に、倒れ方向に変位
するのを防止できる。
【００２４】以上のように構成することによって、試料
台２７に被検体２８をセットして、レーザ光源２０から
のレーザ光を出射させることによって、被検体２８の表
面状態の測定が行われる。圧電素子アクチュエータ４５
を非作動状態にして、第１の回折格子２６を所定の原点
位置に保持しておくことによって、干渉縞がスクリーン
３０に結像して、この干渉縞画像が撮像手段３２により
撮影されて、この干渉縞を観察することによって、被検
体２８の表面状態の測定が行われる。
台２７に被検体２８をセットして、レーザ光源２０から
のレーザ光を出射させることによって、被検体２８の表
面状態の測定が行われる。圧電素子アクチュエータ４５
を非作動状態にして、第１の回折格子２６を所定の原点
位置に保持しておくことによって、干渉縞がスクリーン
３０に結像して、この干渉縞画像が撮像手段３２により
撮影されて、この干渉縞を観察することによって、被検
体２８の表面状態の測定が行われる。
【００２５】ここで、フリンジスキャニングを行うに
は、前述した第１の回折格子２６の原点位置での干渉縞
画像の撮影を行った後に、圧電素子アクチュエータ４５
における圧電素子に所定の電圧を印加してそれを変形さ
せることによって、プッシャ４５ｂを所定長さ伸長させ
る。これによって、第１の回折格子２６がレーザ光源２
０からの入射光路に直交する方向に移動するから、被検
体２８に入射される＋１次回折光Ｌ2 の位相がシフトす
る。この結果、撮像手段３２により撮影される干渉縞が
所定量移動する。以下、圧電素子アクチュエータ４５に
より複数段階で第１の回折格子２６を押し上げて、各段
階での干渉縞画像を順次撮像手段３２で撮影する。ここ
で、斜入射干渉計による感度を２μｍとした時には、例
えば０．５μｍ毎のピッチ間隔で４段階にわたって押し
上げるようにすれば良い。
は、前述した第１の回折格子２６の原点位置での干渉縞
画像の撮影を行った後に、圧電素子アクチュエータ４５
における圧電素子に所定の電圧を印加してそれを変形さ
せることによって、プッシャ４５ｂを所定長さ伸長させ
る。これによって、第１の回折格子２６がレーザ光源２
０からの入射光路に直交する方向に移動するから、被検
体２８に入射される＋１次回折光Ｌ2 の位相がシフトす
る。この結果、撮像手段３２により撮影される干渉縞が
所定量移動する。以下、圧電素子アクチュエータ４５に
より複数段階で第１の回折格子２６を押し上げて、各段
階での干渉縞画像を順次撮像手段３２で撮影する。ここ
で、斜入射干渉計による感度を２μｍとした時には、例
えば０．５μｍ毎のピッチ間隔で４段階にわたって押し
上げるようにすれば良い。
【００２６】以上のようにして取得した複数の干渉縞画
像を、所定のアルゴリズムに沿って解析することによっ
て、被検体２８の表面における局部的な凹凸やうねり等
の形状不均一部分等に関する情報を含んだ表示をモニタ
に出力できる。
像を、所定のアルゴリズムに沿って解析することによっ
て、被検体２８の表面における局部的な凹凸やうねり等
の形状不均一部分等に関する情報を含んだ表示をモニタ
に出力できる。
【００２７】なお、前述の実施例においては、第１の回
折格子２６を動かすようにしたが、これに代えて第２の
回折格子を参照光の光軸と直交する方向に動かすように
しても良い。この場合には、参照光の位相がシフトす
る。また、フリンジスキャニング用アクチュエータとし
ては、移動ストロークが極めて小さいものであるから、
圧電素子を用いたものとしたが、他のアクチュエータ、
例えばステッピングモータとカムの組み合わせたもの等
で構成することもできる。
折格子２６を動かすようにしたが、これに代えて第２の
回折格子を参照光の光軸と直交する方向に動かすように
しても良い。この場合には、参照光の位相がシフトす
る。また、フリンジスキャニング用アクチュエータとし
ては、移動ストロークが極めて小さいものであるから、
圧電素子を用いたものとしたが、他のアクチュエータ、
例えばステッピングモータとカムの組み合わせたもの等
で構成することもできる。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、第１の
回折格子または第２の回折格子の一方に、光源からの光
の直進方向と直交する方向に微小量移動させるフリンジ
スキャニング用の駆動手段を設ける構成としたので、斜
入射干渉計を用いてフリンジスキャニング法による被検
体の測定が可能になる等の効果を奏する。
回折格子または第２の回折格子の一方に、光源からの光
の直進方向と直交する方向に微小量移動させるフリンジ
スキャニング用の駆動手段を設ける構成としたので、斜
入射干渉計を用いてフリンジスキャニング法による被検
体の測定が可能になる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すフリンジスキャニング
機構の構成説明図である。
機構の構成説明図である。
【図２】斜入射干渉計における被検体への入射光の位相
を変化させる原理を示す説明図である。
を変化させる原理を示す説明図である。
【図３】被検体の表面状態の測定を行う干渉計装置の一
例としてのフィゾー型干渉計の構成説明図である。
例としてのフィゾー型干渉計の構成説明図である。
【図４】斜入射干渉計の全体構成図である。
【図５】斜入射干渉計装置の感度についての式を求める
ための光路説明図である。
ための光路説明図である。
２０ レーザ光源 ２６ 第１の回折格子 ２８ 被検体 ２９ 第２の回折格子 ３０ スクリーン ３２ 撮像手段 ４０ 枠体 ４１ 定盤 ４２ 支持部材 ４２ａ 板ばね ４５ 圧電素子アクチュエータ ４５ａ 本体部 ４５ｂ プッシャ ４６ 受け板
Claims (2)
- 【請求項１】 光源と、この光源からの光を直進透過す
る参照光と、この参照光に対して所定の角度を持った回
折光とに分ける第１の回折格子と、この第１の回折格子
からの回折光が反射する部位に設けられ、被検体が装着
される試料台と、試料台の被検体から反射した物体光を
直進させると共に、前記参照光を回折させて、この物体
光の波面と参照光の波面とを重ね合わせる第２の回折格
子と、物体光の波面と参照光の波面との間で生じる干渉
縞を観察する干渉縞観察手段とを備えたものにおいて、
前記第１の回折格子または第２の回折格子の一方に、前
記光源からの光の直進方向と直交する方向に微小量移動
させるフリンジスキャニング用の駆動手段を設ける構成
としたことを特徴とする斜入射干渉計装置。 - 【請求項２】 前記駆動手段は、圧電素子を用いたアク
チュエータであり、前記第１の回折格子または第２の回
折格子のフレームを、多重の板ばねを介して定盤に上下
動可能に取り付ける構成としたことを特徴とする請求項
１記載の斜入射干渉計装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7146931A JPH08313205A (ja) | 1995-05-23 | 1995-05-23 | 斜入射干渉計装置 |
| US08/650,994 US5786896A (en) | 1995-05-23 | 1996-05-21 | Oblique incidence interferometer with fringe scan drive |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7146931A JPH08313205A (ja) | 1995-05-23 | 1995-05-23 | 斜入射干渉計装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08313205A true JPH08313205A (ja) | 1996-11-29 |
Family
ID=15418816
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7146931A Pending JPH08313205A (ja) | 1995-05-23 | 1995-05-23 | 斜入射干渉計装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5786896A (ja) |
| JP (1) | JPH08313205A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100434866B1 (ko) * | 2001-11-28 | 2004-06-07 | (주) 인텍플러스 | 피조 간섭계용 위상천이 구동장치 |
| JP2009517871A (ja) * | 2005-11-29 | 2009-04-30 | カール・ツァイス・エスエムティー・アーゲー | 投影照射システム |
| JP2012242207A (ja) * | 2011-05-18 | 2012-12-10 | Utsunomiya Univ | 形状検査装置 |
| KR20190043675A (ko) * | 2017-10-19 | 2019-04-29 | (주)지엘테크 | 판 스프링 구조 및 이를 이용한 스캐닝 시스템 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6249351B1 (en) | 1999-06-03 | 2001-06-19 | Zygo Corporation | Grazing incidence interferometer and method |
| AUPR086100A0 (en) * | 2000-10-20 | 2000-11-16 | Q-Vis Limited | Improved surface profiling apparatus |
| EP1875162B1 (en) * | 2005-04-06 | 2014-06-11 | Dimensional Photonics International, Inc. | Determining positional error of an optical component using structured light patterns |
| US20120008150A1 (en) * | 2010-04-23 | 2012-01-12 | Nikon Corporation | Autofocus system and method |
| CN106872283B (zh) * | 2017-01-13 | 2020-08-25 | 西南交通大学 | 一种基于光栅衍射的杨氏模量微小伸长量测量方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4707137A (en) * | 1985-10-25 | 1987-11-17 | Laser Magnetic Storage International Company | Device and method for testing the wave front quality of optical components |
| CH693968A5 (de) * | 1993-04-21 | 2004-05-14 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren und Vorrichtung fuer die Topographiepruefung von Oberflaechen. |
-
1995
- 1995-05-23 JP JP7146931A patent/JPH08313205A/ja active Pending
-
1996
- 1996-05-21 US US08/650,994 patent/US5786896A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100434866B1 (ko) * | 2001-11-28 | 2004-06-07 | (주) 인텍플러스 | 피조 간섭계용 위상천이 구동장치 |
| JP2009517871A (ja) * | 2005-11-29 | 2009-04-30 | カール・ツァイス・エスエムティー・アーゲー | 投影照射システム |
| JP2012242207A (ja) * | 2011-05-18 | 2012-12-10 | Utsunomiya Univ | 形状検査装置 |
| KR20190043675A (ko) * | 2017-10-19 | 2019-04-29 | (주)지엘테크 | 판 스프링 구조 및 이를 이용한 스캐닝 시스템 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5786896A (en) | 1998-07-28 |
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