JPH0914928A

JPH0914928A - 段差測定装置

Info

Publication number: JPH0914928A
Application number: JP7188509A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Oki; 裕史大木; Yutaka Iwasaki; 豊岩崎; Jun Iwasaki; 純岩崎
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1995-06-30
Filing date: 1995-06-30
Publication date: 1997-01-17

Abstract

(57)【要約】【目的】段差の両側で光反射率が変化していても任意
の段差を高精度に測定することのできる段差測定装置を
提供すること。【構成】被検物体が鏡面であるときに検光子に達する
反射光が円偏光になるように構成され、検光子は、アナ
ライザ角が所定角度の偏光ビームスプリッターを有し、
光検出手段は、偏光ビームスプリッターを透過した光を
検出するための第１光検出器と、偏光ビームスプリッタ
ーで反射された光を検出するための第２光検出器とを有
し、測定手段は、段差に対する第１光検出器の出力と第
２光検出器の出力との差と段差が２つの光スポットに付
与する位相差との間において成立し且つ段差の両側での
振幅反射率変化に依存する関係に基づいて、段差を測定
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は段差測定装置に関し、特
にＩＣパターンや金属表面などに存在する微小段差の定
量測定に適した微小段差測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の段差測定装置として、Ｏ plus Ｅ
誌の1992年10月号において 70 〜72ページに開示されて
いるように、レーザー走査型段差測定装置を応用した非
接触表面粗さ計が知られている。この非接触表面粗さ計
では、従来の検光子に代えて偏光ビームスプリッターを
用い、この偏光ビームスプリッターの透過光と反射光と
を同時に検出している。そして、透過光の検出信号と反
射光の検出信号とに関する差信号と和信号との比に基づ
いて段差を測定している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来の非接触表
面粗さ計では、検出された透過光と反射光とに関する差
信号と和信号との比に基づいて段差を測定している。し
かしながら、差信号と和信号との比に基づく測定では、
段差の両側で光反射率が変化するような場合に対応する
ことができないという不都合があった。

【０００４】さらに、上述の文献には、和信号が段差の
影響を受けない旨の記載がある。しかしながら、和信号
が段差の影響をあまり受けないのは、段差によって発生
する光の位相差がきわめて小さい場合のみである。すな
わち、上述の従来の非接触表面粗さ計では、段差が大き
くなるにつれて回折により和信号も変調され、その結果
測定精度が損なわれるという不都合があった。

【０００５】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、段差の両側で光反射率が変化していても任意
の段差を高精度に測定することのできる段差測定装置を
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明においては、空間的にコヒーレントな光を供
給するための光源と、該光源からの光を被検物体上に集
光するための対物レンズと、該対物レンズを介して前記
被検物体上の異なる位置に２つの光スポットを形成する
ために前記光源からの入射光をその偏光成分によって２
つの光に分割するための複屈折プリズムと、前記２つの
光スポットを前記被検物体上で走査するための走査手段
と、前記２つの光スポットに対する前記被検物体からの
反射光のうち特定の偏光成分を選択するための検光子
と、該検光子を介して選択された光を検出するための光
検出手段と、該光検出手段の出力に基づいて前記被検物
体の段差を定量的に測定するための測定手段とを備えた
段差測定装置において、前記段差測定装置は、前記被検
物体が鏡面であるときに前記検光子に達する反射光が円
偏光になるように構成され、前記検光子は、アナライザ
角が所定角度の偏光ビームスプリッターを有し、前記光
検出手段は、前記偏光ビームスプリッターを透過した光
を検出するための第１光検出器と、前記偏光ビームスプ
リッターで反射された光を検出するための第２光検出器
とを有し、前記測定手段は、前記段差に対する前記第１
光検出器の出力と前記第２光検出器の出力との差と前記
段差が前記２つの光スポットに付与する位相差との間に
おいて成立し且つ前記段差の両側での振幅反射率変化に
依存する関係に基づいて、前記段差を測定することを特
徴とする段差測定装置を提供する。

【０００７】本発明の好ましい態様によれば、前記偏光
ビームスプリッターのアナライザ角はπ／４であり、前
記測定手段は、前記段差が前記２つの光スポットに付与
する位相差をΨとし、前記段差の一方の領域に対する前
記第１光検出器の出力と前記第２光検出器の出力との和
をＷ_aとし、前記段差の他方の領域に対する前記第１光
検出器の出力と前記第２光検出器の出力との和をＷ_bと
し、前記段差に対する前記第１光検出器の出力と前記第
２光検出器の出力との差をＳとし、装置に依存する定数
をＤとしたとき、

【数２】の関係によって求まる位相差Ψに基づいて前記段差を測
定する。

【０００８】

【作用】上述のように、本発明の段差測定装置は、微分
干渉顕微鏡を応用した構成を有する。一般に、微分干渉
顕微鏡では、被検物体上に存在する幾何学的な段差に対
して、ほぼ微分像に等しいコントラストを与えることが
できる。しかしながら、被検物体上に存在する一般的な
段差は、単に表面の凹凸（幾何学的な段差）だけからな
るわけではない。たとえば、ガラス基板上に蒸着された
クロームのパターンを考えると、蒸着面の境界において
クローム膜厚に相当する幾何学的段差が存在するだけで
はなく、光の反射率も段差の両側において大きく変化し
ている。

【０００９】このように、一般の段差は、入射する光の
位相および振幅をともに変調するという性質を有する。
したがって、互いに異なる段差に対しては、位相および
振幅の変調される度合も当然に異なってくる。しかしな
がら、本発明の発明者らは、種々の研究の結果、従来の
レーザー走査型微分干渉顕微鏡の構成を用いて、いかな
る段差に対しても高精度な測定が可能な本発明の段差測
定装置に想到した。

【００１０】以下、本発明の段差測定装置の作用を理論
的に説明する。なお、段差は基本的に１次元特性を有す
るため、以下の解析では光学系を含めすべてを１次元的
に取り扱う。実際の光学系は２次元特性を有するが、後
述の各式に対して直交する座標系を導入するだけで２次
元化を容易に行うことができることはいうまでもない。
また、以下の作用および実施例の説明において、空間的
にコヒーレントな光としてレーザー光を用いるものとす
る。

【００１１】被検物体上に一次元座標ｘを設定し、原点
ｘ＝０に段差が存在するものとする。物体はｘ＝０を除
いて平坦であり、物体の複素振幅分布Ｏ（ｘ）が次の式
（１）で与えられるものとする。

【数３】

【００１２】式（１）において、ａおよびｂは、それぞ
れｘ≦０の領域およびｘ＞０の領域における物体の反射
率の平方根（すなわち振幅反射率）である。また、Ψは
段差によって生じる入射光の位相変化量である。次い
で、この段差位置における微分干渉像の強度Ｉを求め
る。段差位置すなわちｘ＝０において、段差測定装置に
よって被検物体上に形成された２つのレーザースポット
は、段差を挟んでその両側の対称な位置にある。すなわ
ち、２つのレーザースポット間の距離を２δとすれば、
第１のスポット中心はｘ＝δにあり、第２のスポット中
心はｘ＝−δにある。

【００１３】まず、第１スポットについて考える。物体
上でのレーザースポットの振幅分布をｕ（ｘ）とすれ
ば、第１スポットの回折により方向余弦α方向に回折さ
れる光の複素振幅Ｐ₁は、次の式（２）で与えられる。

【数４】

【００１４】同様に、第２スポットについて、その回折
により方向余弦α方向に回折される光の複素振幅Ｐ
₂は、次の式（３）で与えられる。

【数５】

【００１５】レーザー光射出点（光源）から検光子であ
る偏光ビームスプリッターの直前までの間の光学系が第
１スポットに対応する光と第２スポットに対応する光と
に与える位相差（すなわち被検物体として鏡面を用いた
ときに偏光ビームスプリッター直前における両スポット
に対応する光の位相差）をθとし、偏光ビームスプリッ
ターの方位角（アナライザ角）をφとすると、偏光ビー
ムスプリッターの透過光強度ｉ_Tおよび反射光強度ｉ_R
は、次の式（４）および（５）でそれぞれ与えられる。

【００１６】

【数６】

【数７】

【００１７】実際には、レンズの開口数ＮＡよりも小さ
い方向余弦の回折光はすべて受光される。したがって、
透過光全強度Ｉ_Tおよび反射光全強度Ｉ_Rは、次の式
（６）および（７）でそれぞれ与えられる。

【００１８】

【数８】

【数９】

【００１９】したがって、透過光全強度Ｉ_Tと反射光全
強度Ｉ_Rとの差信号Ｓは、次の式（８）で与えられる。

【数１０】

【００２０】式（８）に式（１）〜（７）を代入する
と、次の式（９）に示す関係が得られる。

【数１１】

【００２１】本発明では、式（９）において位相差θ＝
π／２と設定することにより、次の式（10）で示す関係
が成立する。

【数１２】

【００２２】なお、式（10）において、Ｃは物体に依存
しない装置定数であり、次の式（11）で与えられる。

【数１３】

【００２３】式（10）の右辺は、次の式（12）に示すよ
うに、ベクトルの内積の形で表される。

【数１４】

【００２４】したがって、段差位置における差信号Ｓ
は、アナライザ角φが次の式（13）を満たすときに最大
となる。

【数１５】また、式(12)を参照すれば、式(13)を満たすφに±π／
４を加えたアナライザ角において、段差位置における差
信号Ｓが最小（ゼロ）になることがわかる。

【００２５】以下、本発明において位相差θ＝π／２と
設定する理由について説明する。まず、式（９）の右辺
において位相差θを含む部分 cos（θ＋Ψ）は、θ＝π
／２と設定することにより、式（10）に示すように sin
Ψとして差信号Ｓに含まれるようになる。こうして、微
小段差に応じた微小な位相差Ψに対する差信号Ｓの感度
は、位相差θ＝π／２と設定することにより最も良好に
なる。換言すれば、位相差θ＝π／２と設定することに
より、微小段差に対する差信号Ｓを大きくすることがで
きる。

【００２６】次いで、位相差θ＝π／２と設定すること
により、段差の両側のエッジに対する差信号Ｓを同時に
最大（または最小）にすることができる。段差部分の振
幅反射率をｂとし、その両側の平坦部の振幅反射率をａ
とすると、一方のエッジでは振幅反射率がａからｂへ変
化するとともに段差による位相差が０からΨに変化す
る。また、他方のエッジでは振幅反射率がｂからａへ変
化するとともに段差による位相差がΨから０に変化す
る。

【００２７】すなわち、式(13)の右辺において、一方の
エッジと他方のエッジとでは、ａとｂとが入れ代わると
ともに位相差Ψの符号が逆になる。ところで、ａとｂと
を入れ代えるとともに位相差Ψの符号を逆にしても、式
(13)の右辺の値は変化しない。これは、一方のエッジに
対する差信号Ｓを最大（または最小）にするアナライザ
角と他方のエッジに対する差信号Ｓを最大（または最
小）にするアナライザ角とが等しいことを意味してい
る。換言すれば、位相差θ＝π／２と設定することによ
り、同一のアナライザ角で段差の両側のエッジに対する
差信号Ｓを同時に最大（または最小）にすることができ
る。

【００２８】仮に、位相差θ＝π／２ではなくθ＝０と
設定すると、段差位置における差信号Ｓは、アナライザ
角φが次の式（14）を満たすときに最大となる。

【数１６】

【００２９】上述の式（14）において、ａとｂとを入れ
代えるとともに位相差Ψの符号を逆にすると、右辺の値
は変化してしまう。すなわち、本発明のように位相差θ
＝π／２と設定しなければ、一方のエッジに対する差信
号Ｓを最大（または最小）にしても、その時のアナライ
ザ角に対して他方のエッジに対する差信号Ｓは最大（ま
たは最小）にならなくなってしまう。

【００３０】本発明では、検光子である偏光ビームスプ
リッターの直前までに光学系が２つのスポットに対応す
る光に加える位相差をπ／２に、すなわち偏光ビームス
プリッターに達する光が円偏光になるようにするととも
に、偏光ビームスプリッターのアナライザ角φをπ／４
に設定する。こうして、段差位置における差信号Ｓは、
次の式（15）で与えられる。

【数１７】

【００３１】このように、差信号Ｓの値を定量的に測定
（光量測定）することによって、位相差Ψを含む量を求
めることができる。なお、式（15）の右辺には、位相差
Ψ以外に段差の両側の振幅反射率ａおよびｂが含まれて
いる。振幅反射率ａおよびｂを求めるには、以下のよう
に、段差から十分離れた位置における和信号Ｗ＝Ｉ_T＋
Ｉ_Rを求めればよい。

【００３２】たとえば、段差位置ｘ＝０から十分離れた
ｘ＜０の位置では、以下の式（16）に示す関係がよい近
似で成り立つ。

【数１８】

【００３３】式(16)を式（４）〜（７）式に代入した上
でθ＝π／２とすれば、段差位置ｘ＝０から十分離れた
ｘ＜０の位置に対する和信号Ｗ_aは、次の式（17）で与
えられる。

【数１９】

【００３４】こうして、式(17)で与えられる和信号Ｗ_a
の平方根を計算することによって振幅反射率ａを求める
ことができる。また、段差位置ｘ＝０から十分離れたｘ
＞０の位置に対する和信号Ｗ_bの平方根を計算すること
によって、もう一方の振幅反射率ｂも同様に求めること
ができる。すなわち、和信号Ｗ_aに関する式（17）およ
び和信号Ｗ_bに関する式（式（17）に対応する式）に示
す関係を用いて、式（15）から振幅反射率ａおよびｂを
消去することができる。その結果、次の式（18）で示す
関係が得られる。

【００３５】

【数２０】ここで、式(18)の右辺には差信号Ｓ、和信号Ｗ_aおよび
Ｗ_bの他に装置に依存する装置定数Ｄが含まれている
が、この装置定数Ｄは計算可能な量である。ただし、実
用上は、段差および反射率が既知の試料を用いてキャリ
ブレーションを行うことにより、装置定数Ｄを求めるこ
とができる。

【００３６】このように、差信号Ｓと位相差Ψとの間に
おいて振幅反射率変化に依存する関係式である式（18）
に基づいて、位相差Ψを求めることができる。そして、
求めた位相差Ψに基づいて、段差Δｈを次の式（19）に
より求めることができる。

【数２１】ここで、 λ：光の波長ｎ：媒質の屈折率（空気ならば１）

【００３７】なお、段差の両側において複素屈折率が異
なる場合は、２つのレーザースポットに対する反射にお
いて光の位相飛び量の差が発生する。そこで、光の位相
飛び量の差をあらかじめ測定し、式（18）にしたがって
求めた位相差Ψの値をあらかじめ測定した位相飛び量の
差で補正する必要がある。ただし、光の位相飛び量の差
が誤差範囲に収まる程度であれば補正の必要はない。

【００３８】

【実施例】以下、本発明の実施例を、添付図面に基づい
て説明する。図１は、本発明の実施例にかかる段差測定
装置の構成を概略的に示す図である。図１の段差測定装
置は、空間的にコヒーレントな光として、たとえば図１
の紙面に平行な偏光方向を有する直線偏光レーザービー
ムを供給するレーザー光源１を備えている。レーザー光
源１からのレーザービームは、コリメートレンズ２を介
して平行光となり、ハーフミラー３に入射する。

【００３９】ハーフミラー３で図中下方に反射されたレ
ーザービームは、２次元走査装置４で空間的に偏向され
た後、ノマルスキープリズム５に入射する。ノマルスキ
ープリズム５は、入射レーザービームの偏光方向に対し
て４５°で交差する光学軸を有し、入射レーザービーム
を偏光成分によって２つの光に分割するための複屈折プ
リズムである。ノマルスキープリズム５を介して２つに
分割された光は、対物レンズ６を介して集光され、ステ
ージ７上に載置された基板のような被検物体８上に２つ
のレーザースポットを形成する。

【００４０】このように、ノマルスキープリズム５の作
用によって、被検物体８上には僅かに間隔を隔てた２つ
のレーザースポットが形成される。そして、これら２つ
のレーザースポットは、２次元走査装置４の２次元偏向
作用により、物体８を２次元的に走査する。２つのレー
ザースポットに対する物体８からの２つの反射レーザー
ビームは、再び対物レンズ６を通過した後、ノマルスキ
ープリズム５を介して合成される。

【００４１】ここで、ノマルスキープリズム５は、２つ
のレーザースポットに対応する光に対して往復でπの整
数倍の位相差を加えるように、光軸に対する挿入位置が
規定されている。したがって、物体８が平坦で段差のな
い表面、すなわち鏡面である場合、ノマルスキープリズ
ム５を介した２つの反射レーザービームの位相差はπの
整数倍になる。換言すれば、２つのレーザースポットに
対する物体８からの２つの反射レーザービームは、ノマ
ルスキープリズム５を介して図１の紙面に平行な偏光方
向を有する直線偏光レーザービームに合成される。

【００４２】ノマルスキープリズム５を介した合成レー
ザービームは、再び２次元走査装置４を介して平行光束
となり、ハーフミラー３に入射する。なお、２次元走査
装置４を介した平行光束は、２次元走査装置４の偏光作
用を２度受けることによって、空間中に静止した状態と
なる。

【００４３】ハーフミラー３を透過した合成レーザービ
ームは、ミラー９を介して１／４波長板１０に入射す
る。１／４波長板１０は、物体８が鏡面である場合に１
／４波長板１０に入射する合成直線偏光レーザービーム
の直線偏光方向に対して方位角π／４で位置決めされて
いる。したがって、物体８が鏡面である場合、１／４波
長板１０を介したレーザービームは、円偏光となって、
検光子である偏光ビームスプリッター１１に入射する。

【００４４】偏光ビームスプリッター１１は、アナライ
ザ角φがπ／４になるように位置決めされており、入射
したレーザービームを透過光と反射光とに分離する。偏
光ビームスプリッター１１を透過した光は、光検出器１
２で検出され、光電変換される。一方、偏光ビームスプ
リッター１１で反射された光は、光検出器１３で検出さ
れ、光電変換される。

【００４５】光検出器１２および光検出器１３で光電変
換された電気信号は、差動アンプ１４および加算アンプ
１５に供給される。差動アンプ１４では光検出器１２か
らの信号と光検出器１３からの信号とに基づいて差信号
Ｓを求め、加算アンプ１５では光検出器１２からの信号
と光検出器１３からの信号とに基づいて和信号Ｗを求め
る。差動アンプ１４で求められた差信号Ｓおよび加算ア
ンプ１５で求められた和信号Ｗは、選択装置１６に供給
される。選択装置１６は、差信号Ｓと和信号Ｗとのうち
いずれか一方の信号を選択して、同期装置１７に供給す
る。

【００４６】同期装置１７は、２次元走査装置４の作動
に応じたレーザースポットの走査位置情報と選択装置１
６からの信号ＳまたはＷと同期させて制御装置１８に供
給する。制御装置１８では、すでに本発明の作用で説明
したように、選択装置１６からの差信号Ｓと和信号Ｗと
に基づいて、段差を算出する。算出された段差データは
表示装置１９に供給される。

【００４７】また、制御装置１８では、レーザースポッ
トの走査位置情報と信号ＳまたはＷとに基づいて像デー
タを形成する。すなわち、制御装置１８は、選択装置１
６が差信号Ｓを選択した場合には微分干渉像データを形
成し、選択装置１６が和信号Ｗを選択した場合には明視
野像データを形成する。形成された微分干渉像データま
たは明視野像データは、表示装置１９に供給される。

【００４８】こうして、表示装置１９には、段差の測定
値とともに、選択装置１６の切り換えに応じて微分干渉
像または明視野像が表示される。この場合、微分干渉像
または明視野像には、差信号Ｓまたは和信号Ｗのプロフ
ァイルが重ねて表示される。図２（ａ）および（ｂ）
は、差信号Ｓおよび和信号Ｗの典型的なプロファイルを
示す図である。図２において、横軸は物体８上における
２つのレーザースポットの位置ずれの方向に沿った位置
（原点は段差位置）を示し、縦軸は各位置での信号強度
を示している。

【００４９】段差の具体的な算出手順では、図２（ａ）
の差信号Ｓと図２（ｂ）の和信号Ｗ_aおよびＷ_bとに基
づいて式（18）から位相差Ψを求める。なお、位相差Ψ
を求めるのに際して、反射率が既知の物体を用いてキャ
リブレーションを行い、式（18）の装置定数Ｄを求める
ことはすでに本発明の作用で説明した通りである。こう
して、求めた位相差Ψを式（19）に代入して段差Δｈを
算出することができる。

【００５０】このように、本実施例では、差信号Ｓと位
相差Ψとの間において振幅反射率変化に依存する関係式
である式（18）に基づいて、位相差Ψを算出する。そし
て、算出した位相差Ψに基づいて、段差Δｈを算出する
ことができる。したがって、本実施例では、段差の両側
で光反射率が変化していても、任意の段差を高精度に測
定することができる。

【００５１】なお、上述の実施例における２次元走査装
置４として、振動ミラーや回転多面鏡や音響光学素子な
どが公知である。しかしながら、２次元走査装置４はこ
れらの公知手段に限定されるものではなく、他の適当な
偏向部材を用いることができることはいうまでもない。
また、上述の実施例では、２次元走査装置４としてレー
ザービームを空間的に偏向させる方式を用いているが、
ステージ７を２次元的に走査する方式を用いることもで
きる。

【００５２】また、上述の実施例では、物体８からの反
射光が２次元走査装置４を再び通過し、レーザービーム
が空気中で静止状態になってハーフミラー３に入射する
ように構成されている。しかしながら、このような構成
は本発明において不可欠な要件ではない。反射光が２次
元走査装置４を往復しない場合、ノマルスキープリズム
５、１／４波長板１０、偏光ビームスプリッター１１お
よび光検出器１２，１３が十分な開口を有し、物体８か
らの反射光を通過または受光することができるように構
成すればよい。

【００５３】さらに、上述の実施例では、鏡面を観察し
たときに直線偏光レーザービームが１／４波長板１０に
入射するように構成している。しかしながら、１／４波
長板１０の直前においてレーザービームがすでに円偏光
となるように、ノマルスキープリズム５の光軸に対する
挿入位置などを規定して光学系を調整すれば、１／４波
長板１０を省略することができる。

【００５４】

【効果】以上説明したように、本発明によれば、差信号
Ｓと段差による位相差Ψとの間において振幅反射率変化
に依存する関係式に基づいて位相差Ψを算出し、この位
相差Ψに基づいて段差を算出する。したがって、本発明
によれば、段差の両側で光反射率が変化していても、任
意の段差を高精度に測定することのできる段差測定装置
を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にかかる段差測定装置の構成を
概略的に示す図である。

【図２】差信号Ｓおよび和信号Ｗの典型的なプロファイ
ルを示す図である。

【符号の説明】

１レーザー光源２コリメートレンズ３ハーフミラー４２次元走査装置５ノマルスキープリズム６対物レンズ７ステージ８被検物体９ミラー１０１／４波長板１１偏光ビームスプリッター１２，１３光検出器１４差動アンプ１５加算アンプ１６選択装置１７同期装置１８制御装置１９表示装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】空間的にコヒーレントな光を供給するた
めの光源と、該光源からの光を被検物体上に集光するた
めの対物レンズと、該対物レンズを介して前記被検物体
上の異なる位置に２つの光スポットを形成するために前
記光源からの入射光をその偏光成分によって２つの光に
分割するための複屈折プリズムと、前記２つの光スポッ
トを前記被検物体上で走査するための走査手段と、前記
２つの光スポットに対する前記被検物体からの反射光の
うち特定の偏光成分を選択するための検光子と、該検光
子を介して選択された光を検出するための光検出手段
と、該光検出手段の出力に基づいて前記被検物体の段差
を定量的に測定するための測定手段とを備えた段差測定
装置において、前記段差測定装置は、前記被検物体が鏡面であるときに
前記検光子に達する反射光が円偏光になるように構成さ
れ、前記検光子は、アナライザ角が所定角度の偏光ビームス
プリッターを有し、前記光検出手段は、前記偏光ビームスプリッターを透過
した光を検出するための第１光検出器と、前記偏光ビー
ムスプリッターで反射された光を検出するための第２光
検出器とを有し、前記測定手段は、前記段差に対する前記第１光検出器の
出力と前記第２光検出器の出力との差と前記段差が前記
２つの光スポットに付与する位相差との間において成立
し且つ前記段差の両側での振幅反射率変化に依存する関
係に基づいて、前記段差を測定することを特徴とする段
差測定装置。
【請求項２】前記偏光ビームスプリッターのアナライ
ザ角はπ／４であり、前記測定手段は、前記段差が前記２つの光スポットに付
与する位相差をΨとし、前記段差の一方の領域に対する
前記第１光検出器の出力と前記第２光検出器の出力との
和をＷ_aとし、前記段差の他方の領域に対する前記第１
光検出器の出力と前記第２光検出器の出力との和をＷ_b
とし、前記段差に対する前記第１光検出器の出力と前記
第２光検出器の出力との差をＳとし、装置に依存する定
数をＤとしたとき、【数１】の関係によって求まる位相差Ψに基づいて前記段差を測
定することを特徴とする請求項１に記載の段差測定装
置。
【請求項３】前記光源は、所定の偏光方向を有する直
線偏光を前記複屈折プリズムに供給し、前記複屈折プリズムは、分割した２つの光に対して往復
でπの整数倍の位相差を付与するように位置決めされ、
前記被検物体が鏡面であるときに前記２つの光スポット
に対する前記被検物体からの反射光を合成して直線偏光
を生成し、前記偏光ビームスプリッターの入射側には、前記複屈折
プリズムを介して合成された直線偏光を円偏光に変換す
るための１／４波長板が設けられていることを特徴とす
る請求項１または２に記載の段差測定装置。
【請求項４】前記被検物体が鏡面であるときに前記偏
光ビームスプリッターに達する反射光が円偏光になるよ
うに、前記複屈折プリズムの光軸に対する挿入位置が規
定されていることを特徴とする請求項１または２に記載
の段差測定装置。