JPS5826205A - 散乱光検出光学系 - Google Patents
散乱光検出光学系Info
- Publication number
- JPS5826205A JPS5826205A JP12447581A JP12447581A JPS5826205A JP S5826205 A JPS5826205 A JP S5826205A JP 12447581 A JP12447581 A JP 12447581A JP 12447581 A JP12447581 A JP 12447581A JP S5826205 A JPS5826205 A JP S5826205A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical system
- scattered light
- light
- scattered
- photoelectric conversion
- Prior art date
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- Pending
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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
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
- G01B11/028—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by measuring lateral position of a boundary of the object
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はレーザー光の如きコヒーレット光で対象物を走
査し、対象物上の線繊によって生ずる散乱光を検出する
ための光学系に関する。
査し、対象物上の線繊によって生ずる散乱光を検出する
ための光学系に関する。
従来、レーザー光を対物レンズで集光し、得られたレー
ザースポットで、測ろうとする微小パターンを走査し、
パターンの線繊での散乱光を対物レンズの先端部の周縁
に設けられた受光装置で検出することによって、パター
ンの線巾な測定する装置が特許公報（昭５６−２５９６
４号）によって公知である。その公知実施例の概要を噴
１図に基づい冗説明すると、レーザー発生装置１から出
たレーザービームはレンズ２．５から成るビームイクス
パングーにより拡大され、コリノートされた平行光束６
は梯形プリズム７を通り、対物レンズ８によって物体面
６上でスポットに形成される。その際、破線内のミラー
３．４を図の矢印方向すなわち対物レンズ８の光軸に垂
直な方向に一体にして移動させることにより、スポット
を移動させて物体面上のパターンを走査することができ
、その移動量をエンコーダー、干渉計等で計測すること
によってスポットの走査量を知ることができる。この場
合、梯形プリズム７を光軸な中心にして回転することに
よりスポットの走査方向が線繊に直交するように修正す
ることができる。スポットが線繊に達するとスポット光
は散乱し、散乱光が光電変換素子９で検出され、得られ
た散乱光信号により線巾を測定することができる。
ザースポットで、測ろうとする微小パターンを走査し、
パターンの線繊での散乱光を対物レンズの先端部の周縁
に設けられた受光装置で検出することによって、パター
ンの線巾な測定する装置が特許公報（昭５６−２５９６
４号）によって公知である。その公知実施例の概要を噴
１図に基づい冗説明すると、レーザー発生装置１から出
たレーザービームはレンズ２．５から成るビームイクス
パングーにより拡大され、コリノートされた平行光束６
は梯形プリズム７を通り、対物レンズ８によって物体面
６上でスポットに形成される。その際、破線内のミラー
３．４を図の矢印方向すなわち対物レンズ８の光軸に垂
直な方向に一体にして移動させることにより、スポット
を移動させて物体面上のパターンを走査することができ
、その移動量をエンコーダー、干渉計等で計測すること
によってスポットの走査量を知ることができる。この場
合、梯形プリズム７を光軸な中心にして回転することに
よりスポットの走査方向が線繊に直交するように修正す
ることができる。スポットが線繊に達するとスポット光
は散乱し、散乱光が光電変換素子９で検出され、得られ
た散乱光信号により線巾を測定することができる。
また、上記のスポットは線巾の分解力を極度に高めるた
め極微小の円形スポットに形成されているため、検出す
べぎ線繊に小さな凹凸がある場合には、スポットで走査
する場所によって検出される信号がばらつく欠点があっ
た。この欠点を除くため上記の円形スポットを第２図の
如く照明光束中にスリット１０を設け、このスリットを
光束が通過するときの回折光６１によって、円形スポッ
トをスリット方向に対して直角な方向に引き伸し長円形
スポットで走査する手法が公開特許公報（昭５３−１１
９０７４号）により既に知られている。
め極微小の円形スポットに形成されているため、検出す
べぎ線繊に小さな凹凸がある場合には、スポットで走査
する場所によって検出される信号がばらつく欠点があっ
た。この欠点を除くため上記の円形スポットを第２図の
如く照明光束中にスリット１０を設け、このスリットを
光束が通過するときの回折光６１によって、円形スポッ
トをスリット方向に対して直角な方向に引き伸し長円形
スポットで走査する手法が公開特許公報（昭５３−１１
９０７４号）により既に知られている。
上記の公知の検出装置は、何りも第３図の如く対物レン
ズ８の周囲に２対４個の固定された光電変換素子が設け
られているのみであるから、縦横即ちｘ、ｙの２方向の
線巾しか測定できず、斜めパターンの線巾測定ができな
い欠点があった。また、多数の光電変換素子を対物レン
ズの周りに配置するか、梯形プリズムの回転に応じて光
電変換素子が対物レンズの周りに回転するようにすｈば
、斜めパターンの線巾も測定可能となるが、構造が複雑
で、取扱いも容易でなく、任意の方向のパターンを精度
よく測定することが困難であった。
ズ８の周囲に２対４個の固定された光電変換素子が設け
られているのみであるから、縦横即ちｘ、ｙの２方向の
線巾しか測定できず、斜めパターンの線巾測定ができな
い欠点があった。また、多数の光電変換素子を対物レン
ズの周りに配置するか、梯形プリズムの回転に応じて光
電変換素子が対物レンズの周りに回転するようにすｈば
、斜めパターンの線巾も測定可能となるが、構造が複雑
で、取扱いも容易でなく、任意の方向のパターンを精度
よく測定することが困難であった。
本発明は、上記の欠点を克服し、簡単な構造で、しかも
任意の角度の斜めパターンの線巾をも簡単な操作で測定
することができる散乱゛光検出光学系を得ることを目的
とする。
任意の角度の斜めパターンの線巾をも簡単な操作で測定
することができる散乱゛光検出光学系を得ることを目的
とする。
上記の目的達成のために、本発明においてはビームイク
スパングーによってフリメー、・トされた平行光束を収
束光学系によってスポット状に集光し、このレーザース
ポットでパターンの縁縁を照射し、縁縁からの散乱光を
、スポットを形成する収束光学系と光束回転光学手段を
介して検出するように構成したことを特徴としている。
スパングーによってフリメー、・トされた平行光束を収
束光学系によってスポット状に集光し、このレーザース
ポットでパターンの縁縁を照射し、縁縁からの散乱光を
、スポットを形成する収束光学系と光束回転光学手段を
介して検出するように構成したことを特徴としている。
以下に、本発明の実施例を添付図に基づいて詳綴に説明
する。
する。
第４図及び第５図は本発明の一実施例を示す光学系配置
図である。コリメートされたレーザー光６（実線にて示
す。）は、第１図と同様の公知の走査機構を介して、先
ず最初に設けられたスポット像伸長手段の回折スリット
１０を通り、光束回転光学手段の梯形プリズム７により
その光線は図の如く左右反転して、集束光学系の対物レ
ンズ８によって対象物面δ上に集光され、回折スリット
１０の長手方向（図の左右方向）と直交する方向（紙面
に垂直な方向）に伸びた長円形のスポットを形成する。
図である。コリメートされたレーザー光６（実線にて示
す。）は、第１図と同様の公知の走査機構を介して、先
ず最初に設けられたスポット像伸長手段の回折スリット
１０を通り、光束回転光学手段の梯形プリズム７により
その光線は図の如く左右反転して、集束光学系の対物レ
ンズ８によって対象物面δ上に集光され、回折スリット
１０の長手方向（図の左右方向）と直交する方向（紙面
に垂直な方向）に伸びた長円形のスポットを形成する。
対象物上のパターンの縁縁で散乱された散乱光（点線に
て図示）は、対物レンズ８０周辺部を通り、更に梯形プ
リズム７を通り、回折スリット１ｏとの間に斜設された
ミラー１” １ ｒ−て転向し、集光レンズ１２を通っ
て光電変換素子１３の匣に集光さり。
て図示）は、対物レンズ８０周辺部を通り、更に梯形プ
リズム７を通り、回折スリット１ｏとの間に斜設された
ミラー１” １ ｒ−て転向し、集光レンズ１２を通っ
て光電変換素子１３の匣に集光さり。
検出される。このミラー１１は直接光（照明光及び対象
物δで正反射さｈた反射光）を透過さセ、散乱光のみを
反射させるように、ｍＪＡ図の如く照明光束の外側に配
置された２枚のミラー１１で形成するか、中央部が欠除
された孔あキミラーにて構成される。この場合散乱光は
暗視野的に検出されることになる。縁縁をスポット照射
する場合、梯形プリズム７を回転して、対象物面δ上に
おけるレーザースポットの長手方向及び走査方向（スポ
ットの長手方向に直交する方向）を任意に修正できるこ
とは勿論であるが、散乱光の大半は、梯形プリズムを通
過する間に、前記の修正量だけ逆に戻され、梯形プリズ
ム７を通過後は、回折スリ＼ット１０の長手方向と、光
軸な含む面（第４図において紙面と一致する面）内に常
に存在することになるので、ミラー１１、集光レンズ１
２及び光電変換素子１３を含む受光手段を、縁縁の方向
に従って回転させる必要は全く無い。従って前記のミラ
ー１１は第４Ａ図の如く２枚′を分離固定してもよいし
、回折スリット１０の長手方向よりやや大きい孔を有す
る単一のミラーを前記回折スリットの長手方向に合せて
斜設固定し′てもよい。
物δで正反射さｈた反射光）を透過さセ、散乱光のみを
反射させるように、ｍＪＡ図の如く照明光束の外側に配
置された２枚のミラー１１で形成するか、中央部が欠除
された孔あキミラーにて構成される。この場合散乱光は
暗視野的に検出されることになる。縁縁をスポット照射
する場合、梯形プリズム７を回転して、対象物面δ上に
おけるレーザースポットの長手方向及び走査方向（スポ
ットの長手方向に直交する方向）を任意に修正できるこ
とは勿論であるが、散乱光の大半は、梯形プリズムを通
過する間に、前記の修正量だけ逆に戻され、梯形プリズ
ム７を通過後は、回折スリ＼ット１０の長手方向と、光
軸な含む面（第４図において紙面と一致する面）内に常
に存在することになるので、ミラー１１、集光レンズ１
２及び光電変換素子１３を含む受光手段を、縁縁の方向
に従って回転させる必要は全く無い。従って前記のミラ
ー１１は第４Ａ図の如く２枚′を分離固定してもよいし
、回折スリット１０の長手方向よりやや大きい孔を有す
る単一のミラーを前記回折スリットの長手方向に合せて
斜設固定し′てもよい。
第４図においては、図の左右の散乱光を集光レンズ１２
によって、１個の光電変換素子１３で受光するように構
成されているので、左右散乱光の積算値を検出すること
になる。従ってこの方式では′線繊における左右の散乱
光をすべて重ねてしまうので、信号処理上、左右の散乱
光からの信号を区別する。ことができない。
によって、１個の光電変換素子１３で受光するように構
成されているので、左右散乱光の積算値を検出すること
になる。従ってこの方式では′線繊における左右の散乱
光をすべて重ねてしまうので、信号処理上、左右の散乱
光からの信号を区別する。ことができない。
第５図は、上記の実施例の欠点を改良した別の実施例を
示すもので、第４図のミラー１１の配列を変え、レンズ
１５、受光素子１６をそれぞれ左右に設けて、縁縁の左
右に散乱する散乱光を夫々側々に検出するように構成さ
れている。
示すもので、第４図のミラー１１の配列を変え、レンズ
１５、受光素子１６をそれぞれ左右に設けて、縁縁の左
右に散乱する散乱光を夫々側々に検出するように構成さ
れている。
この場合、ミラー１４、集光レンズ１５を廃止し、光電
変換素子１６“を−の如く散乱光光路（点線にて示す）
上に直接設けて、検出するように構成してもよい。
変換素子１６“を−の如く散乱光光路（点線にて示す）
上に直接設けて、検出するように構成してもよい。
また、第４図の回折スリット１００代りにスポット像伸
長光学手段として、シリンドリカルレンズ１７を第６′
ｆｆｉの如くミラー１１の光源側に設け、平行光束６を
対物レンズ８の臆面Ｐ上にスリット状に集光させれば、
対象物面６には、図面上で紙面に垂直な方向に長く伸び
たレーザースポットが形成される。第６図においては、
２ 点鎖１１で、シリンドリカルレンズ１７によって、
紙面に垂直な面内に屈折し対象物面６上で広がる光線の
経路を示しである。実際にはシリンドリカルレンズの屈
折力を有する方向の子午面と紙面即ち受光素子１１を含
む子午面とは直交している。このシリンドリカルレンズ
によれば、スリットの如くレーザー光の大部分をカット
するよりな゛ことが無いので、レーザー光を有効に利用
して明るいスポット照射をすることができる。
長光学手段として、シリンドリカルレンズ１７を第６′
ｆｆｉの如くミラー１１の光源側に設け、平行光束６を
対物レンズ８の臆面Ｐ上にスリット状に集光させれば、
対象物面６には、図面上で紙面に垂直な方向に長く伸び
たレーザースポットが形成される。第６図においては、
２ 点鎖１１で、シリンドリカルレンズ１７によって、
紙面に垂直な面内に屈折し対象物面６上で広がる光線の
経路を示しである。実際にはシリンドリカルレンズの屈
折力を有する方向の子午面と紙面即ち受光素子１１を含
む子午面とは直交している。このシリンドリカルレンズ
によれば、スリットの如くレーザー光の大部分をカット
するよりな゛ことが無いので、レーザー光を有効に利用
して明るいスポット照射をすることができる。
以上述べた如く本発明によれば、スリットまたはシリン
ドリカルレンズの如きスポット像伸長光学手段と梯形プ
リズムの如き光束回転光学手段との間に散乱光の受光手
段を設けて、対物レンズと光束回転光学手段を介して、
散乱光を検出するように構成したので、受光手段は、ス
ポット像伸長光学手段と共に装置本体に固定され、パタ
ーンの線繊の方向が変化しても、これ等を何ら回転させ
る必要がない。それ故、構造及び取扱いがすこぶる簡単
で、任意の方向のパターン線巾を精度よく検出できる。
ドリカルレンズの如きスポット像伸長光学手段と梯形プ
リズムの如き光束回転光学手段との間に散乱光の受光手
段を設けて、対物レンズと光束回転光学手段を介して、
散乱光を検出するように構成したので、受光手段は、ス
ポット像伸長光学手段と共に装置本体に固定され、パタ
ーンの線繊の方向が変化しても、これ等を何ら回転させ
る必要がない。それ故、構造及び取扱いがすこぶる簡単
で、任意の方向のパターン線巾を精度よく検出できる。
尚、上記実施例では、いずれも物体面上に長円形スポッ
トを照射する構成であったが、本発明はこれに限らず円
形スポットを、照射する場合でも同様に有効であること
はいうまでもない。
トを照射する構成であったが、本発明はこれに限らず円
形スポットを、照射する場合でも同様に有効であること
はいうまでもない。
第１図及び第２図は従来装置の散乱光検出光学系の配置
図、第３図は第１図及び第２図Ａ−Ａ方向から見た受光
素子の配置図である。第４図は本発明の実施例を示す光
学系配置図、第４Ａ図はＢ−８方向から見たスリットと
受光手段の配置図、第５図及び第６図は夫々本発明の別
の実施例の光学系配置図である。 １・・・コヒーレント光源、 ６・・・平行光束、７・
・・光束回転光学手段、 ８・・・収束光学系、９．１
３．１６．１６１・・・光電変換素子、１０．１７・・
・スポット像伸長光学手段、（１１１，１２，１３）、
（１４，１５，１６）、１６１・・受光手段出願人 日
本光学工業株式会社 代理人 渡 辺 隆 男
図、第３図は第１図及び第２図Ａ−Ａ方向から見た受光
素子の配置図である。第４図は本発明の実施例を示す光
学系配置図、第４Ａ図はＢ−８方向から見たスリットと
受光手段の配置図、第５図及び第６図は夫々本発明の別
の実施例の光学系配置図である。 １・・・コヒーレント光源、 ６・・・平行光束、７・
・・光束回転光学手段、 ８・・・収束光学系、９．１
３．１６．１６１・・・光電変換素子、１０．１７・・
・スポット像伸長光学手段、（１１１，１２，１３）、
（１４，１５，１６）、１６１・・受光手段出願人 日
本光学工業株式会社 代理人 渡 辺 隆 男
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１） ：Ｆヒーレント光源から供給される平行光束
を伸長するためのビームイクスパングーと、該伸長され
た光束を対象物体面上にスポット照射するためゐ収束光
学系と、該収束光学系による照射用収斂光束の外側に向
う前記対象物体面からの散乱光を受光するための光電変
換素子とを有する散乱光検出光学系において、Ｉ記ビー
ムイクスパンダ、−と前記収束光学系との間の光路中に
光束回転手段を設けるとともに、該光束回転手段と曲記
ビームイクスパングーとの間の前記伸長された光束の外
側に光電変換素子を含む受光手段を設け、前記対象物体
面で生ずる散乱光を前記収束光学系及び前記光束回転手
段を介して受光する構成としたことを特徴とする散乱光
検出光学系。 （２） コヒーレント光源からの平行光束を収束光学
系をもって集光して対象物上の線絵にスポット照射し、
前・記収束光学系による照射用収斂光束の外側に向う前
記線絵からの散乱光を光電変換素子によって受光するよ
うになした散乱光検出光学系において、前記コヒーレン
ト光源からの照明光束中に、前記収束光学系によって形
成されるスポット像を光軸に垂直な一方向に伸長するス
ポット像伸長光学手段と該スポット像伸長光学手段を通
過し前記収束光学系に向う照明光軸上に光束回転光学手
段とを設けると共に、該光束回転光学手段と前記スポッ
ト像伸長光学手段との間の照明光束の外側に光電変換素
子を含む受光手段を設けて、前記線絵によって生ずる前
記散乱光を前記収束光学系及び前記光束回転光学手段を
介して受光する如く構成したことを特徴とする散乱光検
出光学系。 （５）特許請求の範囲第２項記載の光学系において、前
記スポット像伸長光学手段は回折スリット１０またはシ
リンドリカルレンズ１７であり、前記光束回転光学手段
は梯形プリズム７であって、前記光電変換素子１３は照
明光束外の散乱光光路上で且つ回折スリット１０または
シリンドリカルレンズ１７と、前記梯形プリズム７０間
に設けられたミラー１１．１４を介して、受光する如く
構成されていることを特徴とする散乱光検出光学系。 （４）特許請求の範囲第２項記載の光学系において、前
記受光手段は回折スリット１０と梯形−／すＸ人の間の
散乱光光路上に直接設けられた１対の光電変換素子１６
′、１６１であることを特徴゛とする散乱光検出光学系
。 （５）特許請求の範囲第２項記載の光学系において、前
記受光手段は、回折スリット１０またはシリンドリカル
レンズ１７と梯形プリズム７との間の散乱光光路上に設
けられた１対のミラー１１、ｆｌと、この１対のミラー
で転向された散乱光を集光する１個の集光レンズ１２と
、集光され、重畳された散乱光を受光する１個の光電変
換素子１３とから成ることを特徴とする散乱光検出光学
系。 （６）特許請求の範囲第２項記載の光学系におい□て、
前記受光手段は、回折スリット１０と梯形プリズム７と
の間の散乱光光路上に設けられた１対のミラー１４．１
４と、このミラーで転向された散乱光を夫々集光する１
対の集光レンズ１５．１５と、′該集光レンズによって
集光された夫々の散乱光を、受光する１対の光電変換素
子１６．１６より成ることを特徴とする散乱光検出光学
系。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12447581A JPS5826205A (ja) | 1981-08-08 | 1981-08-08 | 散乱光検出光学系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12447581A JPS5826205A (ja) | 1981-08-08 | 1981-08-08 | 散乱光検出光学系 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5826205A true JPS5826205A (ja) | 1983-02-16 |
Family
ID=14886432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12447581A Pending JPS5826205A (ja) | 1981-08-08 | 1981-08-08 | 散乱光検出光学系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5826205A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4650335A (en) * | 1982-11-30 | 1987-03-17 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Comparison type dimension measuring method and apparatus using a laser beam in a microscope system |
| JP2008151642A (ja) * | 2006-12-18 | 2008-07-03 | Toyota Motor Corp | 測色装置 |
-
1981
- 1981-08-08 JP JP12447581A patent/JPS5826205A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4650335A (en) * | 1982-11-30 | 1987-03-17 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Comparison type dimension measuring method and apparatus using a laser beam in a microscope system |
| JP2008151642A (ja) * | 2006-12-18 | 2008-07-03 | Toyota Motor Corp | 測色装置 |
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