JP2000171228A - 斜入射干渉計 - Google Patents
斜入射干渉計Info
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- JP2000171228A JP2000171228A JP10349651A JP34965198A JP2000171228A JP 2000171228 A JP2000171228 A JP 2000171228A JP 10349651 A JP10349651 A JP 10349651A JP 34965198 A JP34965198 A JP 34965198A JP 2000171228 A JP2000171228 A JP 2000171228A
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- laser light
- light source
- incidence interferometer
- light
- interference fringes
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- 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
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- G01—MEASURING; TESTING
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- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 出力の大きなレーザ光源を必要とせずに、計
測に必要な１次干渉縞を生かしつつ高次干渉縞の消去を
行う。 【解決手段】 レーザ光源からのレーザ光を参照面を通
して測定面に斜め方向から入射させ、参照面と測定面よ
り反射された反射光によって形成される干渉縞に基づい
て測定面形状を計測する斜入射干渉計において、レーザ
光の干渉性を低下させるために前記レーザ光源から発し
たレーザ光を偏向する偏向手段であって偏向方向を連続
的に変化させる偏向手段を前記参照面に至る光路中に設
けたことを特徴とする。
測に必要な１次干渉縞を生かしつつ高次干渉縞の消去を
行う。 【解決手段】 レーザ光源からのレーザ光を参照面を通
して測定面に斜め方向から入射させ、参照面と測定面よ
り反射された反射光によって形成される干渉縞に基づい
て測定面形状を計測する斜入射干渉計において、レーザ
光の干渉性を低下させるために前記レーザ光源から発し
たレーザ光を偏向する偏向手段であって偏向方向を連続
的に変化させる偏向手段を前記参照面に至る光路中に設
けたことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光干渉による干渉
縞に基づいて測定物の表面形状を計測する斜入射干渉計
に関する。
縞に基づいて測定物の表面形状を計測する斜入射干渉計
に関する。
【０００２】
【従来技術】この種の装置としては、半導体素子製造過
程におけるシリコンウェハの平面度検査に利用される斜
入射干渉計が知られている。図２は従来例の斜入射干渉
計の構成を示した図であり、Ｈｅ−Ｎｅレーザ１から出
射されたレーザ光は、レンズ２の焦点に集光して点光源
となり、その近傍に配置されたスリガラス円盤３を通過
した後、コリメーティングレンズ５で平行光束にされ、
プリズム６に入射する。プリズム参照面７で反射した光
と、プリズム参照面７を透過して測定物の測定面８で反
射し、再びプリズム参照面７を透過した光とが干渉して
スクリーン９には１次干渉縞が形成される。スクリーン
９に形成された干渉縞をカメラ１０で撮像し、画像処理
装置１１でその像を解析することにより測定面８の面形
状が測定される。なお、スリガラス円盤３はモータ４に
よって高速回転され、スリガラス面による透過光のムラ
を排除する。
程におけるシリコンウェハの平面度検査に利用される斜
入射干渉計が知られている。図２は従来例の斜入射干渉
計の構成を示した図であり、Ｈｅ−Ｎｅレーザ１から出
射されたレーザ光は、レンズ２の焦点に集光して点光源
となり、その近傍に配置されたスリガラス円盤３を通過
した後、コリメーティングレンズ５で平行光束にされ、
プリズム６に入射する。プリズム参照面７で反射した光
と、プリズム参照面７を透過して測定物の測定面８で反
射し、再びプリズム参照面７を透過した光とが干渉して
スクリーン９には１次干渉縞が形成される。スクリーン
９に形成された干渉縞をカメラ１０で撮像し、画像処理
装置１１でその像を解析することにより測定面８の面形
状が測定される。なお、スリガラス円盤３はモータ４に
よって高速回転され、スリガラス面による透過光のムラ
を排除する。
【０００３】このような斜入射干渉計では、測定面８が
鏡面に近かったり、測定面８とプリズム参照面７の間隔
が狭かったりすると、プリズム参照面７で反射した光
と、測定面８とプリズム参照面７の間を２回以上反射往
復した光とによる干渉縞がスクリーン９に現われること
がある。これは上記の１次干渉縞に対して高次干渉縞と
呼ばれるものであるが、この高次干渉縞をうまく消去し
ないと面形状の計測結果は誤ったものとなりやすい。
鏡面に近かったり、測定面８とプリズム参照面７の間隔
が狭かったりすると、プリズム参照面７で反射した光
と、測定面８とプリズム参照面７の間を２回以上反射往
復した光とによる干渉縞がスクリーン９に現われること
がある。これは上記の１次干渉縞に対して高次干渉縞と
呼ばれるものであるが、この高次干渉縞をうまく消去し
ないと面形状の計測結果は誤ったものとなりやすい。
【０００４】この対応として、上記従来例ではレンズ２
を光軸方向に移動することでレンズ２の焦点をスリガラ
ス円盤３の拡散面からずらし、点光源を見かけ上広げて
レーザ光の干渉性を落とすように調節することで高次干
渉縞を消していた。
を光軸方向に移動することでレンズ２の焦点をスリガラ
ス円盤３の拡散面からずらし、点光源を見かけ上広げて
レーザ光の干渉性を落とすように調節することで高次干
渉縞を消していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スリガ
ラスを使用して干渉性を落とす方法では、スリ面での透
過率が低いのでレーザ光のパワー損失が伴い、エネルギ
効率が悪い。このため出力の大きなレーザ光源を必要と
し、装置が高価になるという欠点があった。
ラスを使用して干渉性を落とす方法では、スリ面での透
過率が低いのでレーザ光のパワー損失が伴い、エネルギ
効率が悪い。このため出力の大きなレーザ光源を必要と
し、装置が高価になるという欠点があった。
【０００６】本発明は上記従来技術の欠点に鑑み、出力
の大きなレーザ光源を必要とせずに、計測に必要な１次
干渉縞を生かしつつ高次干渉縞の消去を行うことができ
る装置を提供することを技術課題とする。
の大きなレーザ光源を必要とせずに、計測に必要な１次
干渉縞を生かしつつ高次干渉縞の消去を行うことができ
る装置を提供することを技術課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とす
る。
に、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とす
る。
【０００８】（１） レーザ光源からのレーザ光を参照
面を通して測定面に斜め方向から入射させ、参照面と測
定面より反射された反射光によって形成される干渉縞に
基づいて測定面形状を計測する斜入射干渉計において、
レーザ光の干渉性を低下させるために前記レーザ光源か
ら発したレーザ光を偏向する偏向手段であって偏向方向
を連続的に変化させる偏向手段を前記参照面に至る光路
中に設けたことを特徴とする。
面を通して測定面に斜め方向から入射させ、参照面と測
定面より反射された反射光によって形成される干渉縞に
基づいて測定面形状を計測する斜入射干渉計において、
レーザ光の干渉性を低下させるために前記レーザ光源か
ら発したレーザ光を偏向する偏向手段であって偏向方向
を連続的に変化させる偏向手段を前記参照面に至る光路
中に設けたことを特徴とする。
【０００９】（２） （１）の斜入射干渉計において、
前記偏向手段は透明部材で形成された回転プリズムと、
該回転プリズムを連続回転する回転手段とを備えること
を特徴とする。
前記偏向手段は透明部材で形成された回転プリズムと、
該回転プリズムを連続回転する回転手段とを備えること
を特徴とする。
【００１０】（３） （２）の斜入射干渉計において、
さらに前記回転プリズムとレーザ光源との間隔を調節す
る調節手段を備えることを特徴とする。
さらに前記回転プリズムとレーザ光源との間隔を調節す
る調節手段を備えることを特徴とする。
【００１１】（４） （２）の斜入射干渉計において、
参照面と測定面より反射された反射光によって形成され
る干渉縞像を撮像する撮像手段を備え、前記回転手段は
該撮像手段の撮像レートに応じた回転速度で前記回転プ
リズムを回転することを特徴とする。
参照面と測定面より反射された反射光によって形成され
る干渉縞像を撮像する撮像手段を備え、前記回転手段は
該撮像手段の撮像レートに応じた回転速度で前記回転プ
リズムを回転することを特徴とする。
【００１２】（５） （１）の斜入射干渉計において、
前記レーザ光源を半導体レーザとしたことを特徴とす
る。
前記レーザ光源を半導体レーザとしたことを特徴とす
る。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明に係る斜入射干渉計
の概略構成を示す図である。なお、図２の従来例と同様
な要素には同一の符号を付している。
に基づいて説明する。図１は本発明に係る斜入射干渉計
の概略構成を示す図である。なお、図２の従来例と同様
な要素には同一の符号を付している。
【００１４】２０は波長６５５ｎｍのレーザ光を発する
半導体レーザ光源で、これはほぼ点光源と見なせる。半
導体レーザを使用することにより、ガスレーザに比べて
装置全体の小型化を図ることができる。５は焦点距離８
００ｍｍのコリメーティングレンズで、半導体レーザ光
源２０はその後側焦点位置付近に配置される。半導体レ
ーザ光源２０とコリメーティングレンズ５の間の光路に
は、透明な板ガラスを両面研磨して製作された偏向板２
１が半導体レーザ光源２０の近傍に位置するように配置
されている。偏向板２１は図に示すようにその断面は頂
角３０分（角度０．５度）のプリズムとなっている。偏
向板２１の中心にはモータ２２の回転軸が取り付けられ
ており、半導体レーザ光源２０から発したレーザ光はモ
ータ２２により回転する偏向板２１のプリズム作用を受
け、コリメーティングレンズ５に向かうレーザ光の偏向
方向が連続的に変化する。
半導体レーザ光源で、これはほぼ点光源と見なせる。半
導体レーザを使用することにより、ガスレーザに比べて
装置全体の小型化を図ることができる。５は焦点距離８
００ｍｍのコリメーティングレンズで、半導体レーザ光
源２０はその後側焦点位置付近に配置される。半導体レ
ーザ光源２０とコリメーティングレンズ５の間の光路に
は、透明な板ガラスを両面研磨して製作された偏向板２
１が半導体レーザ光源２０の近傍に位置するように配置
されている。偏向板２１は図に示すようにその断面は頂
角３０分（角度０．５度）のプリズムとなっている。偏
向板２１の中心にはモータ２２の回転軸が取り付けられ
ており、半導体レーザ光源２０から発したレーザ光はモ
ータ２２により回転する偏向板２１のプリズム作用を受
け、コリメーティングレンズ５に向かうレーザ光の偏向
方向が連続的に変化する。
【００１５】偏光板２１とモータ２２は、移動機構２３
により一体的にコリメーティングレンズ５の光軸方向に
移動され、半導体レーザ光源２０と偏向板２１の間隔が
調節される。移動機構２３は、モータ２２を保持するラ
ック２４と、ラック２４に噛み合うピニオン２５、ピニ
オン２５を回転するモータ２６等から構成することがで
きる。
により一体的にコリメーティングレンズ５の光軸方向に
移動され、半導体レーザ光源２０と偏向板２１の間隔が
調節される。移動機構２３は、モータ２２を保持するラ
ック２４と、ラック２４に噛み合うピニオン２５、ピニ
オン２５を回転するモータ２６等から構成することがで
きる。
【００１６】半導体レーザ光源２０を発したレーザ光は
偏向板２１のプリズム作用に受けて屈折された後、コリ
メーティングレンズ５により平行光束にされてプリズム
６に入射する。プリズム６に入射した光は、参照面７か
らの反射光と参照面７を透過して測定面８へ斜め方向か
ら入射する光束に分かれる。参照面７で反射した光と、
測定面８で反射し再び参照面７を透過した光とが干渉し
て、スクリーン９には干渉縞が投影される。スクリーン
９に投影された干渉縞は、テレビカメラ１０で撮像さ
れ、その出力信号が画像処理装置１１に入力される。画
像処理装置１１では入力された画像に所定の画像処理が
施されて測定面８の凹凸形状が測定される。１２はモニ
タで、テレビカメラ１０で撮像された干渉縞画像や測定
結果が表示される。１３は制御部でモータ２２、モータ
２６の回転を制御する。１４はコントロールパネルで移
動機構２３を駆動するノブや装置に指令を行うスイッチ
を持つ。
偏向板２１のプリズム作用に受けて屈折された後、コリ
メーティングレンズ５により平行光束にされてプリズム
６に入射する。プリズム６に入射した光は、参照面７か
らの反射光と参照面７を透過して測定面８へ斜め方向か
ら入射する光束に分かれる。参照面７で反射した光と、
測定面８で反射し再び参照面７を透過した光とが干渉し
て、スクリーン９には干渉縞が投影される。スクリーン
９に投影された干渉縞は、テレビカメラ１０で撮像さ
れ、その出力信号が画像処理装置１１に入力される。画
像処理装置１１では入力された画像に所定の画像処理が
施されて測定面８の凹凸形状が測定される。１２はモニ
タで、テレビカメラ１０で撮像された干渉縞画像や測定
結果が表示される。１３は制御部でモータ２２、モータ
２６の回転を制御する。１４はコントロールパネルで移
動機構２３を駆動するノブや装置に指令を行うスイッチ
を持つ。
【００１７】次に、上記の構成における高次干渉縞の消
去調節について説明する。モータ２２の回転により偏向
板２１を回転すると、偏向板２１のプリズム作用によっ
て半導体レーザ光源２０が見かけ上円を描いて回転する
（このときの円の半径は偏向板２１の屈折パワーと、半
導体レーザ光源２０と偏向板２１の距離で決まる）。テ
レビカメラ１０による１画面分の撮像レートは１／３０
秒であるので、偏向板２１の回転を１／３０秒で少なく
とも１回転する速度で行えば、１画面分の撮像に対して
偏向板２１によるレーザ光の偏向を１周期分以上行うこ
とができる。すなわち、１画面分の撮像レートで考えれ
ば、図２の従来例で示したスリガラス円盤３により点光
源を見かけ上広げることと同等になり、レーザ光の干渉
性を落とすことができるようになる。加えて、偏向板２
１は透明板で構成しているので、スリガラスによる拡散
に比べてその透過性ははるかに良く、レーザ光のパワー
損失を抑えることができる。
去調節について説明する。モータ２２の回転により偏向
板２１を回転すると、偏向板２１のプリズム作用によっ
て半導体レーザ光源２０が見かけ上円を描いて回転する
（このときの円の半径は偏向板２１の屈折パワーと、半
導体レーザ光源２０と偏向板２１の距離で決まる）。テ
レビカメラ１０による１画面分の撮像レートは１／３０
秒であるので、偏向板２１の回転を１／３０秒で少なく
とも１回転する速度で行えば、１画面分の撮像に対して
偏向板２１によるレーザ光の偏向を１周期分以上行うこ
とができる。すなわち、１画面分の撮像レートで考えれ
ば、図２の従来例で示したスリガラス円盤３により点光
源を見かけ上広げることと同等になり、レーザ光の干渉
性を落とすことができるようになる。加えて、偏向板２
１は透明板で構成しているので、スリガラスによる拡散
に比べてその透過性ははるかに良く、レーザ光のパワー
損失を抑えることができる。
【００１８】高次干渉縞の消去は、コントロールパネル
１４のノブを操作することによりモータ２６を回転さ
せ、半導体レーザ光源２０と偏向板２１の間隔を調整す
ることで行う。オペレータ（調整者）は半導体レーザ光
源２０と偏向板２１の間隔を調整することで偏光板２１
を通過するレーザ光の干渉性の落し具合を調節でき、モ
ニタ１２に映し出される干渉縞を確認しながら、高次干
渉（主に２次干渉）が消え、かつ１次干渉縞が薄くなら
ないように調節する。
１４のノブを操作することによりモータ２６を回転さ
せ、半導体レーザ光源２０と偏向板２１の間隔を調整す
ることで行う。オペレータ（調整者）は半導体レーザ光
源２０と偏向板２１の間隔を調整することで偏光板２１
を通過するレーザ光の干渉性の落し具合を調節でき、モ
ニタ１２に映し出される干渉縞を確認しながら、高次干
渉（主に２次干渉）が消え、かつ１次干渉縞が薄くなら
ないように調節する。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レーザ光のパワー損失を少なくしてレーザ光の干渉性を
落とすことができるので、出力の大きなレーザ光源を必
要とせずに、計測に必要な１次干渉縞を生かしつつ高次
干渉縞の消去を効率良く行うことができる。また、出力
の小さな半導体レーザを用いることができるので、小型
で安価な装置の実現が可能になる。
レーザ光のパワー損失を少なくしてレーザ光の干渉性を
落とすことができるので、出力の大きなレーザ光源を必
要とせずに、計測に必要な１次干渉縞を生かしつつ高次
干渉縞の消去を効率良く行うことができる。また、出力
の小さな半導体レーザを用いることができるので、小型
で安価な装置の実現が可能になる。
【図１】本発明に係る斜入射干渉計の概略構成を示す図
である。
である。
【図２】従来例の斜入射干渉計の構成を示した図であ
る。
る。
５ コリメーティングレンズ ６ プリズム ７ 参照面 ８ 測定面 ９ スクリーン １０ テレビカメラ ２０ 半導体レーザ光源 ２１ 偏向板 ２２ モータ
Claims (5)
- 【請求項１】 レーザ光源からのレーザ光を参照面を通
して測定面に斜め方向から入射させ、参照面と測定面よ
り反射された反射光によって形成される干渉縞に基づい
て測定面形状を計測する斜入射干渉計において、レーザ
光の干渉性を低下させるために前記レーザ光源から発し
たレーザ光を偏向する偏向手段であって偏向方向を連続
的に変化させる偏向手段を前記参照面に至る光路中に設
けたことを特徴とする斜入射干渉計。 - 【請求項２】 請求項１の斜入射干渉計において、前記
偏向手段は透明部材で形成された回転プリズムと、該回
転プリズムを連続回転する回転手段とを備えることを特
徴とする斜入射干渉計。 - 【請求項３】 請求項２の斜入射干渉計において、さら
に前記回転プリズムとレーザ光源との間隔を調節する調
節手段を備えることを特徴とする斜入射干渉計。 - 【請求項４】 請求項２の斜入射干渉計において、参照
面と測定面より反射された反射光によって形成される干
渉縞像を撮像する撮像手段を備え、前記回転手段は該撮
像手段の撮像レートに応じた回転速度で前記回転プリズ
ムを回転することを特徴とする斜入射干渉計。 - 【請求項５】 請求項１の斜入射干渉計において、前記
レーザ光源を半導体レーザとしたことを特徴とする斜入
射干渉計。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34965198A JP4213800B2 (ja) | 1998-12-09 | 1998-12-09 | 斜入射干渉計 |
| US09/456,481 US6501552B1 (en) | 1998-12-09 | 1999-12-07 | Oblique incidence interferometer for removing higher-order interference fringes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34965198A JP4213800B2 (ja) | 1998-12-09 | 1998-12-09 | 斜入射干渉計 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000171228A true JP2000171228A (ja) | 2000-06-23 |
| JP2000171228A5 JP2000171228A5 (ja) | 2006-01-19 |
| JP4213800B2 JP4213800B2 (ja) | 2009-01-21 |
Family
ID=18405186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34965198A Expired - Fee Related JP4213800B2 (ja) | 1998-12-09 | 1998-12-09 | 斜入射干渉計 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6501552B1 (ja) |
| JP (1) | JP4213800B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100437909C (zh) * | 2000-12-27 | 2008-11-26 | 株式会社半导体能源研究所 | 激光退火方法以及半导体器件制造方法 |
| WO2022177197A1 (ko) * | 2021-02-18 | 2022-08-25 | 삼성전자(주) | 글래스기판의 두께를 측정하기 위한 장치 및 그 제어방법 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7057741B1 (en) * | 1999-06-18 | 2006-06-06 | Kla-Tencor Corporation | Reduced coherence symmetric grazing incidence differential interferometer |
| JP2001194132A (ja) * | 2000-01-11 | 2001-07-19 | Fuji Photo Optical Co Ltd | 斜入射干渉計用光学系およびこれを用いた装置 |
| JP2005049317A (ja) * | 2003-07-31 | 2005-02-24 | Nidek Co Ltd | 干渉計 |
| JP5029036B2 (ja) * | 2007-01-25 | 2012-09-19 | 住友電気工業株式会社 | 光源装置およびスペクトル分析装置 |
| TWI486550B (zh) * | 2014-01-20 | 2015-06-01 | Nat Univ Tsing Hua | 厚度線上即時檢測之光學干涉裝置及其方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4325637A (en) * | 1980-06-02 | 1982-04-20 | Tropel, Inc. | Phase modulation of grazing incidence interferometer |
| JPS60209106A (ja) | 1984-03-31 | 1985-10-21 | Konishiroku Photo Ind Co Ltd | 平面度検査装置 |
| US5532821A (en) * | 1995-03-16 | 1996-07-02 | Tropel Corporation | Testing of recessed surfaces at grazing incidence |
| JP3939028B2 (ja) * | 1998-06-30 | 2007-06-27 | 株式会社ニデック | 斜入射干渉計 |
-
1998
- 1998-12-09 JP JP34965198A patent/JP4213800B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-12-07 US US09/456,481 patent/US6501552B1/en not_active Expired - Fee Related
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| WO2022177197A1 (ko) * | 2021-02-18 | 2022-08-25 | 삼성전자(주) | 글래스기판의 두께를 측정하기 위한 장치 및 그 제어방법 |
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