JPS6036003B2 - 被検査表面の検査方法 - Google Patents
被検査表面の検査方法Info
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- JPS6036003B2 JPS6036003B2 JP52086179A JP8617977A JPS6036003B2 JP S6036003 B2 JPS6036003 B2 JP S6036003B2 JP 52086179 A JP52086179 A JP 52086179A JP 8617977 A JP8617977 A JP 8617977A JP S6036003 B2 JPS6036003 B2 JP S6036003B2
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- grating
- diffraction
- test surface
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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
- G01B11/30—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
- G01B11/306—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces for measuring evenness
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- 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
- G01B9/02032—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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- G01—MEASURING; TESTING
- 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
- G01B9/02055—Reduction or prevention of errors; Testing; Calibration
- G01B9/02056—Passive reduction of errors
- G01B9/02057—Passive reduction of errors by using common path configuration, i.e. reference and object path almost entirely overlapping
-
- G—PHYSICS
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- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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- G01B2290/30—Grating as beam-splitter
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- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、被検査表面に対し平行に回折格子を配置し
前記被検査表面に向う方向にコヒーレントな放射を通過
させることにより、間隔又は平坦度を測定する方法に関
する。
前記被検査表面に向う方向にコヒーレントな放射を通過
させることにより、間隔又は平坦度を測定する方法に関
する。
工業的処理や科学の分野において、光干渉測定はもっと
も重要なものである。
も重要なものである。
例えばＭｃＧｒａｗ一日ｉｉｌ社刊、Ｆ．Ａ．Ｊｅｎｋ
ｉｎｓ、日．Ｅ．Ｗｈｉｔｅ共著、Ｆ肌地ｍｅｎｔａｌ
ｓ ｏｆＯｐｔｉｃｓ”第２６５〜２６７頁：Ｎ．Ａｂ
ｒａｍＳ。ｎ弓旨「ｒ、．‘ＤａＳ １ｎｔｅｈｅｒＯ
Ｓｋ。ｐ、ｅｌｎ ｎｅｕｅＳＭｉｔｔｅｌ ｚｍｍ
Ｓｔｕｄｉｍｍ ｄｅｓ Ｗｅｒｋ−ｚｅｕｇｖｅ岱ｃ
ｈｉｅｉ３ｅｓ’’船．２／３／７０、第８３〜８６頁
：Ｎｏｒｔｈ一日ｏｉｌａｎｄＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇＣ
Ｏ．１９６７年刊、Ａ．Ｃ．Ｓ．ＶａｎＨｅｅｌ著”Ａ
ｄｖａｎｃｅｄＯｐｔｉｃａｌＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓ”
第８−１０頁および第１２８〜１２９頁；Ｓｐｒｉｎ袋
ｒＶｅｒｌａｇ社１９６７年発行”比ｎｄｂｕｃｈ ｄ
ｅｒ Ｐｈ＄ｊｋ”Ｖ０１．ＸＸＩＸ、第７６０８２８
〜８３１頁；Ｐｅｒ雛ｍｏｎＰｒｅｓｓ社発行、Ｍ．靴
ｒｎ、Ｅ．Ｗｏｌｒ共著“Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ・
Ｏｐｔｉｃｓ”第２８６〜２８９頁等にみられるように
、光干渉測定方法において分解熊は使用される光の波長
によって決定されるということが知られている。２つの
千薮じまの間隔は最適条件のとき（垂直に光が入射する
とき入／２の高さの差に対応する。
ｉｎｓ、日．Ｅ．Ｗｈｉｔｅ共著、Ｆ肌地ｍｅｎｔａｌ
ｓ ｏｆＯｐｔｉｃｓ”第２６５〜２６７頁：Ｎ．Ａｂ
ｒａｍＳ。ｎ弓旨「ｒ、．‘ＤａＳ １ｎｔｅｈｅｒＯ
Ｓｋ。ｐ、ｅｌｎ ｎｅｕｅＳＭｉｔｔｅｌ ｚｍｍ
Ｓｔｕｄｉｍｍ ｄｅｓ Ｗｅｒｋ−ｚｅｕｇｖｅ岱ｃ
ｈｉｅｉ３ｅｓ’’船．２／３／７０、第８３〜８６頁
：Ｎｏｒｔｈ一日ｏｉｌａｎｄＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇＣ
Ｏ．１９６７年刊、Ａ．Ｃ．Ｓ．ＶａｎＨｅｅｌ著”Ａ
ｄｖａｎｃｅｄＯｐｔｉｃａｌＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓ”
第８−１０頁および第１２８〜１２９頁；Ｓｐｒｉｎ袋
ｒＶｅｒｌａｇ社１９６７年発行”比ｎｄｂｕｃｈ ｄ
ｅｒ Ｐｈ＄ｊｋ”Ｖ０１．ＸＸＩＸ、第７６０８２８
〜８３１頁；Ｐｅｒ雛ｍｏｎＰｒｅｓｓ社発行、Ｍ．靴
ｒｎ、Ｅ．Ｗｏｌｒ共著“Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ・
Ｏｐｔｉｃｓ”第２８６〜２８９頁等にみられるように
、光干渉測定方法において分解熊は使用される光の波長
によって決定されるということが知られている。２つの
千薮じまの間隔は最適条件のとき（垂直に光が入射する
とき入／２の高さの差に対応する。
分解能の増加はより短い波長の光を用いるか、液浸法を
適用するか、対称捕獲（入／２０まで）によるか、半影
補償器（入／１０００まで）によるか、或いは測定法（
入／１００００まで）によって達成することができる。
これらのすべての方法、特に最後にあげた３つの方法は
高度に複雑で特別な条件の下のみ適用することができる
。
適用するか、対称捕獲（入／２０まで）によるか、半影
補償器（入／１０００まで）によるか、或いは測定法（
入／１００００まで）によって達成することができる。
これらのすべての方法、特に最後にあげた３つの方法は
高度に複雑で特別な条件の下のみ適用することができる
。
それらのものが許容する分解能の増加は、常に独特に定
義された入／２の関数である。本発明は、光干渉測定の
分解能を増加させそして前述の複雑な方法によって部分
的にはすでに相当に増加されているところの分解能をさ
らに増加させるための簡略な測定方法を提供するにある
。
義された入／２の関数である。本発明は、光干渉測定の
分解能を増加させそして前述の複雑な方法によって部分
的にはすでに相当に増加されているところの分解能をさ
らに増加させるための簡略な測定方法を提供するにある
。
１５％以下の分解館の増加を許容する液浸法と比較して
、この発明によれば、最小の工程でしかも実用上の制限
を受けることなく分解能を２倍に増加させることが可能
である。
、この発明によれば、最小の工程でしかも実用上の制限
を受けることなく分解能を２倍に増加させることが可能
である。
前述の方法により、すでに相当に増加されている分解能
は、この発明による方法が参照値入／２を参照値入／４
で置き換える比較的簡単な方法で更に一層改善されるこ
とができる。コリメートされた単色光で且つコヒーレン
トな光のビーム（１、１，…・・・ｌｎ）を被検査表面
に平行に置かれた回折格子に当てた場合、回折格子表面
のうち被検査表面と反対側の表面から反射される光の或
る次数の回折（望ましくは１次回折成分Ｓ，一Ｓ４）は
、ビームが１回目の回折格子の通過時に回折されそして
被検査表面から反射された後の２回目の回折格子の通過
の際に再び回折されて得られる３つの回折次数の放射に
常に平行であることがわかった。
は、この発明による方法が参照値入／２を参照値入／４
で置き換える比較的簡単な方法で更に一層改善されるこ
とができる。コリメートされた単色光で且つコヒーレン
トな光のビーム（１、１，…・・・ｌｎ）を被検査表面
に平行に置かれた回折格子に当てた場合、回折格子表面
のうち被検査表面と反対側の表面から反射される光の或
る次数の回折（望ましくは１次回折成分Ｓ，一Ｓ４）は
、ビームが１回目の回折格子の通過時に回折されそして
被検査表面から反射された後の２回目の回折格子の通過
の際に再び回折されて得られる３つの回折次数の放射に
常に平行であることがわかった。
これらの４つの放射（Ｓ，乃至Ｓ４）は２つの干渉フィ
ードを生じそしてこれの組合わせが１つのうなりパター
ンを生じる。本発明によると、被検査表面からのキの距
離に関連づけられた干渉パターンの附加的フィールドを
うなりパターンが生じる所の領域（ａｒｅａ）を最大と
するように、回折格子表面のうち被検査表面と反対側に
ある表面に対する放射の入射角が選定されそしてこの入
射角の望ましい値は０．５ｏ乃至５０である。ビームの
入射角と被検査表面及び回折格子の間の距離との組合わ
せを適切に選択すると、結果的な縞パターン（うなりの
綿により対称的に介在されている干渉縞）は、最大解像
度が放検査表面からの今の距離‘欄連づけられてし、る
綿は徹定される従来の干渉技法に比べて２倍だけ改善さ
れる。即ち、この縞相互間の距離は被検査表面からの今
の距離に関連づけられることができる。本発明を図面を
参照しながら以下に説明する。第１図は第４図に示した
実施例のビームの通路を示す。左上から角度ｏｏで回折
格子１の全表面に入射する単色でコヒーレントな放射１
は回折格子で透過回折乃び反射回折をする。説明を簡略
にするため、図では１つの単一ビーム１，の回折のみを
示す。しかしながら、これと同じビームの通路が回折格
子の各点に表われることは明らかである。説明をより明
瞭にし、かつ理解を容易にするため、放射の通路上の個
々のビームは次の如くにその発生を示す指標が付されて
いる。ここで、 １．ＲＯ＝１次反射 １．ＴＯ＝１次透過 Ｍ旧＝反射用鏡 このようにして、回折格子線に垂直な平面内でビーム１
，は角度ａｏで回折格子に入射し回折格子面で反射し又
数次の回折を生じるばかりでなく、同時に回折格子を通
過して回折する。
ードを生じそしてこれの組合わせが１つのうなりパター
ンを生じる。本発明によると、被検査表面からのキの距
離に関連づけられた干渉パターンの附加的フィールドを
うなりパターンが生じる所の領域（ａｒｅａ）を最大と
するように、回折格子表面のうち被検査表面と反対側に
ある表面に対する放射の入射角が選定されそしてこの入
射角の望ましい値は０．５ｏ乃至５０である。ビームの
入射角と被検査表面及び回折格子の間の距離との組合わ
せを適切に選択すると、結果的な縞パターン（うなりの
綿により対称的に介在されている干渉縞）は、最大解像
度が放検査表面からの今の距離‘欄連づけられてし、る
綿は徹定される従来の干渉技法に比べて２倍だけ改善さ
れる。即ち、この縞相互間の距離は被検査表面からの今
の距離に関連づけられることができる。本発明を図面を
参照しながら以下に説明する。第１図は第４図に示した
実施例のビームの通路を示す。左上から角度ｏｏで回折
格子１の全表面に入射する単色でコヒーレントな放射１
は回折格子で透過回折乃び反射回折をする。説明を簡略
にするため、図では１つの単一ビーム１，の回折のみを
示す。しかしながら、これと同じビームの通路が回折格
子の各点に表われることは明らかである。説明をより明
瞭にし、かつ理解を容易にするため、放射の通路上の個
々のビームは次の如くにその発生を示す指標が付されて
いる。ここで、 １．ＲＯ＝１次反射 １．ＴＯ＝１次透過 Ｍ旧＝反射用鏡 このようにして、回折格子線に垂直な平面内でビーム１
，は角度ａｏで回折格子に入射し回折格子面で反射し又
数次の回折を生じるばかりでなく、同時に回折格子を通
過して回折する。
観測者の方向に延びＳ，と記号が付され、１、１．ＲＯ
の指標をもつ１次の反射回折が生じる偏向されることな
く回折格子を通過する成分、即ち雲次の透過回折は、１
、０．ＴＯの指標をもつ。被検査表面２での反射の後ビ
ームは１、０．ＴＯ−ＭＲ（Ｍ旧は鏡で反射したことの
意味）の指標をもち、回折格子を通過すると、ビームは
回折されて１次の透過次数Ｓ４となる。このビームは指
標１、０．Ｔ○、ＭＲ、１．ＴＯで表わされる。しかし
ながら、被検査表面２から反射したビーム１、０．Ｔ○
、ＭＲは回折格子１から下方にも反射する。この回折次
数は第１図において指標１、０．Ｔ○、Ｍ股、１．ＲＯ
をもつ１次の反射回折である。被検査表面２での反射の
あと、このビームは指標１、０．ｒ○、Ｍ旧、１．Ｒ０
、ＭＲをもち、そして回折格子を通過する際に再び回折
される。この回折次数Ｓ３は指標１、０．Ｔ○、ＭＲ、
１．Ｒ○、Ｍ町、０．ＴＯをもつ。回折格子を最初に通
過するとき、ビーム１，は雲次の透過回折１、０．ＴＯ
に回折されるばかりでなく、１次の透過回折１、１．Ｔ
Ｏにも回折される。このビームは被検査表面で反射し、
指標１、１．Ｔ０、ＭＲをもつビームとして回折格子に
当る。この透過回折次数の回折成分は、指標１、１．Ｔ
○、ＭＲ、０．ＴＯを有し、他の回折成分即ち、Ｓ，、
Ｓ３及びＳ４と平行である。 ※・第２図の
Ａ乃至Ｄは、個々の回折次数の発生を示す。第２図のＡ
において、角度８。で入射する放射１は回折格子１で反
射する。一次の反射回折Ｓ，は回折格子の法線に対して
角度０．をなす観測者の方向に延びる。第２図のＢ乃至
Ｄは残りの３成分Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４の発生を表わしてい
る。これらについては第１図に関して既に述べた。第２
図のＥは、放射１の１，２，３及び４と記号が付された
ビーム成分が点Ｐにおいて４つの成分Ｓ，，Ｓ２，Ｓ３
，Ｓ４からなる放射線Ｓへ同時に変換されること並びに
うなりが生じることを表わしている。図面簡略にするた
め、第２図のＡの成分Ｓ，の振中は任意で、位相＝０が
選択されている。第２図のＢ乃至Ｄに示した成分Ｓ２乃
至Ｓ４の振中は次の関係から得られる。Ｓ２ニＳＩｅ−
；公ｋＣＯＳ８１ Ｓ３ニＳＩｅ−胸ｋ（ＣＯＳａ。
の指標をもつ１次の反射回折が生じる偏向されることな
く回折格子を通過する成分、即ち雲次の透過回折は、１
、０．ＴＯの指標をもつ。被検査表面２での反射の後ビ
ームは１、０．ＴＯ−ＭＲ（Ｍ旧は鏡で反射したことの
意味）の指標をもち、回折格子を通過すると、ビームは
回折されて１次の透過次数Ｓ４となる。このビームは指
標１、０．Ｔ○、ＭＲ、１．ＴＯで表わされる。しかし
ながら、被検査表面２から反射したビーム１、０．Ｔ○
、ＭＲは回折格子１から下方にも反射する。この回折次
数は第１図において指標１、０．Ｔ○、Ｍ股、１．ＲＯ
をもつ１次の反射回折である。被検査表面２での反射の
あと、このビームは指標１、０．ｒ○、Ｍ旧、１．Ｒ０
、ＭＲをもち、そして回折格子を通過する際に再び回折
される。この回折次数Ｓ３は指標１、０．Ｔ○、ＭＲ、
１．Ｒ○、Ｍ町、０．ＴＯをもつ。回折格子を最初に通
過するとき、ビーム１，は雲次の透過回折１、０．ＴＯ
に回折されるばかりでなく、１次の透過回折１、１．Ｔ
Ｏにも回折される。このビームは被検査表面で反射し、
指標１、１．Ｔ０、ＭＲをもつビームとして回折格子に
当る。この透過回折次数の回折成分は、指標１、１．Ｔ
○、ＭＲ、０．ＴＯを有し、他の回折成分即ち、Ｓ，、
Ｓ３及びＳ４と平行である。 ※・第２図の
Ａ乃至Ｄは、個々の回折次数の発生を示す。第２図のＡ
において、角度８。で入射する放射１は回折格子１で反
射する。一次の反射回折Ｓ，は回折格子の法線に対して
角度０．をなす観測者の方向に延びる。第２図のＢ乃至
Ｄは残りの３成分Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４の発生を表わしてい
る。これらについては第１図に関して既に述べた。第２
図のＥは、放射１の１，２，３及び４と記号が付された
ビーム成分が点Ｐにおいて４つの成分Ｓ，，Ｓ２，Ｓ３
，Ｓ４からなる放射線Ｓへ同時に変換されること並びに
うなりが生じることを表わしている。図面簡略にするた
め、第２図のＡの成分Ｓ，の振中は任意で、位相＝０が
選択されている。第２図のＢ乃至Ｄに示した成分Ｓ２乃
至Ｓ４の振中は次の関係から得られる。Ｓ２ニＳＩｅ−
；公ｋＣＯＳ８１ Ｓ３ニＳＩｅ−胸ｋ（ＣＯＳａ。
十ＣＯＳ８１ ）Ｓ４ニＳＩｅ−；地ｋＣ０ｓ８０ここ
でｋ＝等ま伝腕数・８０帆船・ａｌ は回折角そしてｈは回折格子と被検査表面との間の距離
である。
でｋ＝等ま伝腕数・８０帆船・ａｌ は回折角そしてｈは回折格子と被検査表面との間の距離
である。
結果的な振中は：
ＳニＳ，十Ｓ２十Ｓ３十Ｓ４二（１十ｅ−２ｈｋのＳａ
，）（１十ｅ−ｉ２ｈ幻０Ｓ８０）であり、結果的な強
度は静止空間のうなり（ｓねｔｉｏｎａひＳｐａｔｉａ
ｌはａｔ）の存在をより明瞭に表示しているわずかに異
なった形式で表わされる。
，）（１十ｅ−ｉ２ｈ幻０Ｓ８０）であり、結果的な強
度は静止空間のうなり（ｓねｔｉｏｎａひＳｐａｔｉａ
ｌはａｔ）の存在をより明瞭に表示しているわずかに異
なった形式で表わされる。
１＝１／２ ｌ Ｓｌ２ 〜（１十ｃｏｓｈｆ，）（１
十Ｃｏｓｈｆ。
十Ｃｏｓｈｆ。
）、ここで ｆ，＝２ｋｃｏｓａ．
そして ら；２ｋｃｏｓａｏ
公知の光干渉法によると、被検査表面の干渉じま像は、
２つの光波フィールド（冊ｖｅｆｉｅｌｄ）のコヒーレ
ントな重畳によって発生するのであって、ここで被検査
表面によって位相変調された１つの光波フィールドは“
理想の表面”で反射された影響を受けていない光波フィ
ールド‘こ重ねられる。
２つの光波フィールド（冊ｖｅｆｉｅｌｄ）のコヒーレ
ントな重畳によって発生するのであって、ここで被検査
表面によって位相変調された１つの光波フィールドは“
理想の表面”で反射された影響を受けていない光波フィ
ールド‘こ重ねられる。
本発明において述べる方法は４つの光波フィールド‘こ
ついての干渉性重畳に基づいている。それらの１つは参
照フィールドとして用いられ、他の３つは被検査物によ
って位相変調されている。このようにして形成された干
渉じまの像は上記の第１の方法の干渉じまの像に非常に
類似した干渉じま糸であるが、入射角の方向と測定する
間隔の適切な選択により２倍のしま密度を示す。被検査
物においてしまの間隔は入／４の高さの変化に対応する
。これらの４つの光波フィールドの発生は第１−２図の
ものの記述からもたらされる。
ついての干渉性重畳に基づいている。それらの１つは参
照フィールドとして用いられ、他の３つは被検査物によ
って位相変調されている。このようにして形成された干
渉じまの像は上記の第１の方法の干渉じまの像に非常に
類似した干渉じま糸であるが、入射角の方向と測定する
間隔の適切な選択により２倍のしま密度を示す。被検査
物においてしまの間隔は入／４の高さの変化に対応する
。これらの４つの光波フィールドの発生は第１−２図の
ものの記述からもたらされる。
格子定数夕を持つ平面光学回折格子１が被検査表面２の
上に間隔ｈを隔てて配置される。格子定数の好ましい範
囲は１仏ｍ乃至２０仏ｍである。回折格子は被検査物の
直径をもったコヒーレントな平行ビーム１で照らされる
。回折格子の平面と及び格子線に垂直な平面における入
射角を８ｏとする。観察の方向は、回折格子による反射
されて格子の法線に対し角度８，をなす１次回折の方向
である。
上に間隔ｈを隔てて配置される。格子定数の好ましい範
囲は１仏ｍ乃至２０仏ｍである。回折格子は被検査物の
直径をもったコヒーレントな平行ビーム１で照らされる
。回折格子の平面と及び格子線に垂直な平面における入
射角を８ｏとする。観察の方向は、回折格子による反射
されて格子の法線に対し角度８，をなす１次回折の方向
である。
方向が８，で回折格子の任意の点Ｐで一致する部分成分
Ｓ，からＳ４（第１−２Ｅ図）は、上に記載したように
、回折格子での入射光の回折とその下にある被検査表面
での反射とによって生起せしめられるものである。光波
フィールドの一般的な複雑な表現によると、ｕ（〆、ｔ
）ニＲｅ｛Ｓ（「）ｅｉのｔ｝（１｝ｕ（「）＝Ａ（ｒ
）ｅｉｙ（「）ここでＡは振中、ｙは位相、「はＰの位
置ベクトルであり、点Ｐで一致する部分成分は次のよう
に書くことができる。
Ｓ，からＳ４（第１−２Ｅ図）は、上に記載したように
、回折格子での入射光の回折とその下にある被検査表面
での反射とによって生起せしめられるものである。光波
フィールドの一般的な複雑な表現によると、ｕ（〆、ｔ
）ニＲｅ｛Ｓ（「）ｅｉのｔ｝（１｝ｕ（「）＝Ａ（ｒ
）ｅｉｙ（「）ここでＡは振中、ｙは位相、「はＰの位
置ベクトルであり、点Ｐで一致する部分成分は次のよう
に書くことができる。
Ｓ，＝任意の大きさの振中、位相＝０、
Ｓ２ニＳＩｅ−ｉ幼ｋ，ｃｏｓａＩ
Ｓ３ニＳ，ｅ−胸ｋ（ｃｏｓａｏ ＋ｃｏｓａ，）
■Ｓ４ニＳＩｅ−ｉ独ｋ，ＣｏｓａｏここでＫ＝竿
で、雌光の波係ある。
■Ｓ４ニＳＩｅ−ｉ独ｋ，ＣｏｓａｏここでＫ＝竿
で、雌光の波係ある。
この方程式において、これらの４つの部分の振動の実際
の振中は等しいと仮定するが、これは回折格子の回折、
透過、反射の特性を適当に選定することにより達成する
ことができる。
の振中は等しいと仮定するが、これは回折格子の回折、
透過、反射の特性を適当に選定することにより達成する
ことができる。
これらの部分成分の干渉的重畳は結果として次の光波フ
ィールドを生じる。
ィールドを生じる。
Ｓ＝Ｓ，十Ｓ２十Ｓ３十Ｓ４＝ＳＩ（１十ｅ−ｉ２ｈｋ
側８１）（１十ｅ−ｉ２ｈｋのＳ８０）
糊この光波フィールドの点Ｐにおける
強度は次の式から得られる。
側８１）（１十ｅ−ｉ２ｈｋのＳ８０）
糊この光波フィールドの点Ｐにおける
強度は次の式から得られる。
１＝１／２ｆＳｌ２ ＝交２，
（１十ｃｏｓ（刻ｋｃｏｓ８，））（１十ｃｏｓ（水ｋ
ｃｏｓｏ。
ｃｏｓｏ。
）） 側入射角ｏｏと回折角０
，との間の関係は回折理論から、次のとおり与えられる
。
，との間の関係は回折理論から、次のとおり与えられる
。
Ｓｉｎａ・＝Ｓｉｎ８０（±）合 【５，ここで、
ｇは格子定数、＾は波長である。
ｇは格子定数、＾は波長である。
式‘４ーで規定された機能が次の特定の場合の間隔ｈの
作用として第３図に示されている。
作用として第３図に示されている。
ｇ＝０．３６９仏ｍ
８。
＝６００ａ，＝−５７．８８０
入＝○・６３２８山ｍ
ｈ＝０〜１１仏ｍ
より高いうなり周期△に達するために、８。
と０，の値は非常に小さな値が選択され、ｇにはより高
い値が選択される（標準化：１／Ｓ２，）。上記の詳細
な説明は、４つの部分成分Ｓ，〜Ｓ４の重畳によって点
Ｐに生じる強度が、回折格子と被検査表面との間隔ｈの
変化に伴いうなりによって変るということを示している
。うなりの零点位置、干渉じま、は次の点に表われる。
ｈ＝今（蕪ず）ｎ＝。
い値が選択される（標準化：１／Ｓ２，）。上記の詳細
な説明は、４つの部分成分Ｓ，〜Ｓ４の重畳によって点
Ｐに生じる強度が、回折格子と被検査表面との間隔ｈの
変化に伴いうなりによって変るということを示している
。うなりの零点位置、干渉じま、は次の点に表われる。
ｈ＝今（蕪ず）ｎ＝。
・１・２・３……又は
‘６ｌｈ＝会（蕪才）ｎ＝ｏ・１・２・３……も
しも、回折格子と被検査表面との間隔ｈがｈ＝０から次
第に増加するならば、干渉じまの最初の階線は次の距離
の点に表われる。
‘６ｌｈ＝会（蕪才）ｎ＝ｏ・１・２・３……も
しも、回折格子と被検査表面との間隔ｈがｈ＝０から次
第に増加するならば、干渉じまの最初の階線は次の距離
の点に表われる。
６．＝今（；；；十Ｃ；；；） 【７｝例示のもの
では６・＝０．６１仏ｍである。
では６・＝０．６１仏ｍである。
しかしながら、ｈの増加と共に干渉じまは分離し、ｈ＝
４ＫＯＳ８．三ＣＯＳ８０）， ｛８１のと
き、６２＝学 （９｝ の距離の点に表われる。
４ＫＯＳ８．三ＣＯＳ８０）， ｛８１のと
き、６２＝学 （９｝ の距離の点に表われる。
強度の最大値はｈ＝０のときの強度の１／４に減じる。
更にｈの増加により２つの隣接する干渉じまは再び１つ
に集まる。間隔ｈが ｈ＝２に。
に集まる。間隔ｈが ｈ＝２に。
Ｓ８，三Ｃ。Ｓａ。）， （１０）のとき、２つ
の連続する干渉じまの間隔は再び６，に対応する。式｛
５ーと（１０）とによると、この作用はうなり周期入 を全三海係驚き中毒Ｆ−（１１） 干渉じまの間隔が６，のときのうなりの最大値を得るに
は、一般的に次式が適用される。
の連続する干渉じまの間隔は再び６，に対応する。式｛
５ーと（１０）とによると、この作用はうなり周期入 を全三海係驚き中毒Ｆ−（１１） 干渉じまの間隔が６，のときのうなりの最大値を得るに
は、一般的に次式が適用される。
入
３ｈ＝か・４【ＣＯＳａ，−ＣＯＳａｏ），ｎ＝０、１
、２、．・・．・・（１２）干渉はの間厭６２＝ものと
きの触りの最 ４・値は次式で規定される。
、２、．・・．・・（１２）干渉はの間厭６２＝ものと
きの触りの最 ４・値は次式で規定される。
＾
ｈ：（幼＋１）４ｂ瓜８．−Ｃ瓜８０）ｌり‐‐；‐（
？め１、２、３ｔ７｝式で規定された干渉じまの間隔は
、小さな入射角８。
？め１、２、３ｔ７｝式で規定された干渉じまの間隔は
、小さな入射角８。
と高い格子定数（ｇ＞ｌｏＡｍ）のとき、およそ６１＝
会 となる。
会 となる。
このことは、うなり最小の点における（干渉じまの）線
の分離が干渉じまの間隔６２：今 を導き出すことを意味する。
の分離が干渉じまの間隔６２：今 を導き出すことを意味する。
式（１１）によれば、検査パラメータａｏとり，を相応
的に選定することによって非常に高いうなり周期△に達
することができる。
的に選定することによって非常に高いうなり周期△に達
することができる。
回折格子及び被検査表面の間の距離は１０仏ｍ乃至１仇
吻であるのが望ましい。
吻であるのが望ましい。
このようにして、任意の寸法の高さの範囲△ｈ（焦点の
深さ）にわたる最４・のうなりを全検査面に拡げること
ができる。
深さ）にわたる最４・のうなりを全検査面に拡げること
ができる。
回折格子の下に配列された被検査表面のうち式（１３）
で規定された中間の間隔ｈのところに、入／４の干渉じ
まをもった干渉じまの線の像が作り出される。上記の詳
細な説明は干渉像が第１次回折の方向から観察されると
いう仮定に基づいている。
で規定された中間の間隔ｈのところに、入／４の干渉じ
まをもった干渉じまの線の像が作り出される。上記の詳
細な説明は干渉像が第１次回折の方向から観察されると
いう仮定に基づいている。
上述の理論的な検討は、又回折角８，が他の次数の回折
８ｍによって置き換えられる場合の他の対応する次数の
回折にも適用される。第４図に示された装置において、
ヘリウム、ネオンレーザーである光源１０から放射され
たコリメートされたコヒーレントなビーム１１の断面は
、レンズ１２、空間フィルター３及びレンズ１５から構
成される拡大装置において被検査表面の寸法に適合され
る。
８ｍによって置き換えられる場合の他の対応する次数の
回折にも適用される。第４図に示された装置において、
ヘリウム、ネオンレーザーである光源１０から放射され
たコリメートされたコヒーレントなビーム１１の断面は
、レンズ１２、空間フィルター３及びレンズ１５から構
成される拡大装置において被検査表面の寸法に適合され
る。
鏡１６の方向にレンズ１５を透過したコリメートされた
コヒーレントな放射は１０仏ｍの格子定数をもつ回折格
子１に非常に４・さな角度８。（例えば８。＝１．５ｏ
）で入射する。第１図、第２図のＥ及び第３図で示し、
この図との関連で詳しく説明したとおり、回折格子１に
入射した放射の一部分は反射するが、他の部分はここか
ら被検査表面２に達し、回折格子と検査面との間で繰返
し反射された後、再び鏡１６へ向って回折格子を通過す
る。角度０，＝約０．７５ｏの１次反射回折の方向で生
じる放射Ｓ，乃至Ｓ４が鏡１６を経てレンズ１５に達し
、そして固定的に又は回転可能に配置された鏡１４を経
て観察スクリーン１９又はピデイコン如き光電陰極管（
図示せず）上に像を結ぶように第４図の装置は構成され
ている。第４図の観察スクリーン１９上に表示されたパ
ターンは被検査表面２上の入／４の高さの差に対応した
相対的間隔をもつ干渉じまから構成される。入／２とい
う干渉じまの間隔で与えられていた光学的表面干渉を実
際的にも理論的にも越えることのできなかった従来の分
解能の制約が本発明により２倍に改善される。
コヒーレントな放射は１０仏ｍの格子定数をもつ回折格
子１に非常に４・さな角度８。（例えば８。＝１．５ｏ
）で入射する。第１図、第２図のＥ及び第３図で示し、
この図との関連で詳しく説明したとおり、回折格子１に
入射した放射の一部分は反射するが、他の部分はここか
ら被検査表面２に達し、回折格子と検査面との間で繰返
し反射された後、再び鏡１６へ向って回折格子を通過す
る。角度０，＝約０．７５ｏの１次反射回折の方向で生
じる放射Ｓ，乃至Ｓ４が鏡１６を経てレンズ１５に達し
、そして固定的に又は回転可能に配置された鏡１４を経
て観察スクリーン１９又はピデイコン如き光電陰極管（
図示せず）上に像を結ぶように第４図の装置は構成され
ている。第４図の観察スクリーン１９上に表示されたパ
ターンは被検査表面２上の入／４の高さの差に対応した
相対的間隔をもつ干渉じまから構成される。入／２とい
う干渉じまの間隔で与えられていた光学的表面干渉を実
際的にも理論的にも越えることのできなかった従来の分
解能の制約が本発明により２倍に改善される。
第１図、第２図Ａ乃至Ｅ及び第３図についての詳細な説
明と検討から導かれるように、ここに記載した方法は、
光学の分野に限られるものではなく、音響エレクトロニ
クス及びＸ線の分野にも適用することができる。
明と検討から導かれるように、ここに記載した方法は、
光学の分野に限られるものではなく、音響エレクトロニ
クス及びＸ線の分野にも適用することができる。
第１図、第２図及び第３図はこの発明によって開示され
た方法を説明するビームの通路と曲りを示す図、第４図
は、この発明を実施する装置の例を示す図。 ・１・・…・回折格子、２・・・・・・被検査表面、１
０・・・・・・光源、１１・・・・・・ビーム、１２，
１５・・・・・・レンズ、１３……空間フィル夕、１４
，１６……鏡、１９・・・・・・観察スクリーン、１・
・・・・・入射光。 第２図第１図 第３図 第４図
た方法を説明するビームの通路と曲りを示す図、第４図
は、この発明を実施する装置の例を示す図。 ・１・・…・回折格子、２・・・・・・被検査表面、１
０・・・・・・光源、１１・・・・・・ビーム、１２，
１５・・・・・・レンズ、１３……空間フィル夕、１４
，１６……鏡、１９・・・・・・観察スクリーン、１・
・・・・・入射光。 第２図第１図 第３図 第４図
Claims (1)
- １ 被検査表面に平行に回折格子を設け上記被検査表面
に向う方向でコヒーレント放射を入射して被検査表面を
検査する方法において、上記回折格子において反射回折
される放射Ｓ＿１及び他の３つの回折成分Ｓ＿２，Ｓ＿
３及びＳ＿４の重畳により発生され且つλ／４の距離を
限定する線パターンを生じる空間うなりの振巾が上記被
検査表面の方向において最大となるように上記回折格子
に対する上記コヒーレント放射の入射角θ＿０と上記回
折格子及び上記被検査表面とが選択され、上記３つの回
折成分は、上記放射が上記回折格子を最初に通過する時
の透過回折（Ｉ、０、ＴＯ；Ｉ、１、ＴＯ）、該透過回
折された放射の上記被検査表面における反射（Ｉ、０．
ＴＯ、ＭＲ；Ｉ、１．ＴＯ、ＭＲ）、該反射された放射
の上記回折格子における透過回折（Ｉ、１．ＴＯ、ＭＲ
、０．ＴＯ；Ｉ、０．ＴＯ、ＭＲ、１．ＴＯ）若しくは
上記反射された放射の上記回折格子における反射回折（
Ｉ、０．ＴＯ、ＭＲ、１．ＲＯ）、該反射回折された放
射の上記被検査表面における反射（Ｉ、０．ＴＯ、ＭＲ
、１．ＲＯ、ＭＲ）、並びに該反射された放射が上記回
折格子を２回目に通過する時の透過回折（Ｉ、０．ＴＯ
、ＭＲ、１．ＲＯ、ＭＲ、０．ＴＯ）により発生される
ことを特徴とする被検査表面の検査方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19762636211 DE2636211C2 (de) | 1976-08-12 | 1976-08-12 | Interferometrisches Verfahren zur Abstands- oder Ebenheitsmessung |
| DE2636211.8 | 1976-08-12 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5337090A JPS5337090A (en) | 1978-04-05 |
| JPS6036003B2 true JPS6036003B2 (ja) | 1985-08-17 |
Family
ID=5985252
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52086179A Expired JPS6036003B2 (ja) | 1976-08-12 | 1977-07-20 | 被検査表面の検査方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4188124A (ja) |
| JP (1) | JPS6036003B2 (ja) |
| DE (1) | DE2636211C2 (ja) |
| FR (1) | FR2361628A1 (ja) |
| GB (1) | GB1582661A (ja) |
| IT (1) | IT1125790B (ja) |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2758149C2 (de) * | 1977-12-27 | 1979-10-04 | Ibm Deutschland Gmbh, 7000 Stuttgart | Interferometrisches Verfahren mit λ /4-Auflösung zur Abstands-, Dicken- und/oder Ebenheitsmessung |
| FR2504256A1 (fr) * | 1981-04-16 | 1982-10-22 | Euromask | Procede et dispositif de mesure optique de deplacement et application aux photorepeteurs sur tranche |
| DE3175207D1 (en) * | 1981-05-29 | 1986-10-02 | Ibm Deutschland | Process and device for interferometric evenness measurement |
| US4656347A (en) * | 1984-01-30 | 1987-04-07 | Nippon Telegraph & Telephone Public Corporation | Diffraction grating position adjuster using a grating and a reflector |
| US4641972A (en) * | 1984-09-14 | 1987-02-10 | New York Institute Of Technology | Method and apparatus for surface profilometry |
| US4657394A (en) * | 1984-09-14 | 1987-04-14 | New York Institute Of Technology | Apparatus and method for obtaining three dimensional surface contours |
| US5636025A (en) * | 1992-04-23 | 1997-06-03 | Medar, Inc. | System for optically measuring the surface contour of a part using more fringe techniques |
| CA2067400A1 (en) * | 1992-04-28 | 1993-10-29 | Robert E. Bredberg | Laser thickness gauge |
| GB9405457D0 (en) * | 1994-03-19 | 1994-05-04 | British Aerospace | Testing a metal component for cold compression of the metal |
| JP3158878B2 (ja) * | 1994-07-28 | 2001-04-23 | 松下電器産業株式会社 | 光学式エンコーダ |
| US5953448A (en) * | 1996-03-01 | 1999-09-14 | Textile/Clothing Technology Corporation | Contour measurement of an object having a discontinuous surface using block point identification techniques |
| CA2322874A1 (en) * | 1998-03-09 | 1999-09-16 | Otm Technologies, Ltd. | Optical translation measurement |
| US6424407B1 (en) | 1998-03-09 | 2002-07-23 | Otm Technologies Ltd. | Optical translation measurement |
| AU6633798A (en) * | 1998-03-09 | 1999-09-27 | Gou Lite Ltd. | Optical translation measurement |
| US7068377B2 (en) * | 2001-03-29 | 2006-06-27 | Georgia-Tech Rsearch Corporation | System and method for surface profiling a target object |
| US6643025B2 (en) | 2001-03-29 | 2003-11-04 | Georgia Tech Research Corporation | Microinterferometer for distance measurements |
| US7440117B2 (en) * | 2002-03-29 | 2008-10-21 | Georgia Tech Research Corp. | Highly-sensitive displacement-measuring optical device |
| US7518737B2 (en) * | 2002-03-29 | 2009-04-14 | Georgia Tech Research Corp. | Displacement-measuring optical device with orifice |
| US7116430B2 (en) * | 2002-03-29 | 2006-10-03 | Georgia Technology Research Corporation | Highly-sensitive displacement-measuring optical device |
| US7485847B2 (en) * | 2004-12-08 | 2009-02-03 | Georgia Tech Research Corporation | Displacement sensor employing discrete light pulse detection |
| CN106908325B (zh) * | 2017-01-13 | 2020-09-01 | 西南交通大学 | 基于光栅衍射的杨氏模量微小伸长量测量装置及测量方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2150037A5 (ja) * | 1971-08-09 | 1973-03-30 | Ibm |
-
1976
- 1976-08-12 DE DE19762636211 patent/DE2636211C2/de not_active Expired
-
1977
- 1977-06-21 FR FR7720042A patent/FR2361628A1/fr active Granted
- 1977-07-20 JP JP52086179A patent/JPS6036003B2/ja not_active Expired
- 1977-07-26 IT IT26097/77A patent/IT1125790B/it active
- 1977-07-27 GB GB31581/77A patent/GB1582661A/en not_active Expired
- 1977-08-01 US US05/820,985 patent/US4188124A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB1582661A (en) | 1981-01-14 |
| FR2361628B1 (ja) | 1980-12-19 |
| FR2361628A1 (fr) | 1978-03-10 |
| DE2636211C2 (de) | 1978-01-26 |
| JPS5337090A (en) | 1978-04-05 |
| US4188124A (en) | 1980-02-12 |
| DE2636211B1 (de) | 1977-06-02 |
| IT1125790B (it) | 1986-05-14 |
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