JP2014115242A - 変位計測方法および変位計測装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】変位計測装置である共焦点計測装置100は、複数の波長の光を出射する白色LED21と、回折レンズ2と対物レンズ3と開口とが共焦点光学系として構成されたヘッド部10と、ヘッド部10を共焦点計測装置100の測定軸(Z軸)方向に沿って移動させる移動機構40と、計測部(コントローラ部20)とを備える。共焦点計測装置100は、ヘッド部10と計測対象物200との間の距離を変化させて、開口を通過した光のスペクトルの極大点を取得する。共焦点計測装置100は、その極大点が分光反射特性における極大点または極小点となるときの距離を、変位の計測を行なうときのヘッド部10と計測対象物との間の基準距離に設定する。
【選択図】図1
Description
図2は、計測対象物200の透明薄膜との相対位置の計測に関する第1の例を説明するための図である。計測対象物200の透明薄膜との相対位置の計測は、変位の計測に対応する。図2を参照して、計測対象物200は、基板200aおよび基板200aの表面に形成された透明薄膜200bからなる。計測開始時には、計測対象物200とヘッド部10(センサヘッド)との間の距離が、所定の距離に定められる。このときのヘッド部10の位置から計測対象物200までの距離が基準距離である。この実施の形態では、基準距離を計測中心距離として、ヘッド部10が+Z方向および−Z方向に移動可能である。ヘッド部10の移動範囲が共焦点計測装置100の「計測範囲」である。
図8は、計測対象物200の相対位置の計測に関する第2の例を説明するための図である。図9は、図8に示される構成により計測対象物の変位を計測した時の計測結果を示した図である。
図10は、計測対象物200の透明薄膜との相対位置の計測に関する第3の例を説明するための図である。図10を参照して、ガラス基板201とマスク202との間のギャップが特定の距離となるように、ガラス基板201とマスク202とが配置される。ガラス基板201の表面には、透明薄膜201bが形成されている。この構成において、ガラス基板201とマスク202との間のギャップが、上記の特定の距離を含む規格の範囲内であるかどうかが検査される。
再び図1を参照して、実施の形態1では、移動機構40によりヘッド部10をZ方向に移動させるとともにスペクトル測定部により反射光を受光する。制御回路部25は、スペクトル測定部から受光量を示す信号を受信する。この信号は、分光反射特性(干渉波形)を示す。
図14は、本発明の実施の形態2に係る共焦点計測装置の変位計測方法を説明するためのフローチャートである。図13および図14を参照して、実施の形態2に係る変位計測方法は、ステップS5に代えてステップS5Aの処理が実行される点において実施の形態1に係る変位計測方法と異なる。ステップS5Aにおいて、制御回路部25は、計測範囲の中心に最も近い極大点に対応する位置を計測開始時のヘッド部10の位置に決定して、その位置へとヘッド部10を位置決めする。
ヘッド部10の計測中心距離は20mmであり、計測範囲は±1mmであった。計測対象物200に、透明薄膜が表面の一部に形成されたガラス基板を用いた。
計測対象物200の透明薄膜部分にヘッド部10を移動させて、Z方向に21mm(計測中心距離に対して−1mm移動)から19mm(計測中心距離に対して+1mm移動)までヘッド部10を移動させて、移動中の計測値と受光量のピークとをプロットした。測定のピッチは25μmであった。
制御回路部25により移動機構40を制御して、共焦点計測装置100の計測値が0.125mmとなるように、ヘッド部10を移動させた。
計測対象物200(基板)のうねりを計測した。透明薄膜(干渉膜)の影響を受けない正確な計測が可能であることを確認できた。
Claims (9)
- 拡散したスペクトルを有する光を点状光源より出射させ、
前記光に軸上色収差を生じさせるとともに、当該軸上色収差を生じさせた光を光学素子によって計測対象物に集光させ、
前記光学素子で集光した光のうち、前記計測対象物において合焦する光を開口に通過させ、
前記開口を通過した光のスペクトルを求め、
前記スペクトルのピーク波長に基づいて、前記光学素子と前記計測対象物との間の距離を求める、変位計測方法であって、
前記計測対象物の分光反射特性を求めるステップと、
前記求められた分光反射特性を用いて、当該分光反射特性が距離の計測にもたらす誤差を軽減するようにして前記距離を求めるステップとを備える、変位計測方法。 - 前記計測対象物の分光反射特性を求めるステップは、
前記光学素子と前記計測対象物との間の距離を変化させて、各距離において、前記開口を通過した光のスペクトルの極大点を取得するステップを備える、請求項1に記載の変位計測方法。 - 前記開口を通過した光のスペクトルの極大点が、前記分光反射特性における極大点または極小点となる、前記光学素子と前記計測対象物との間の距離を検出するステップと、
前記検出された距離を、前記変位の計測を行なうときの前記光学素子と前記計測対象物との間の基準距離に設定するステップとをさらに備える、請求項1に記載の変位計測方法。 - 前記検出するステップにおいて、前記分光反射特性の極値点が複数検出された場合には、前記設定するステップにおいて、前記複数の前記極値点のうち、前記光学素子と前記計測対象物との間の距離の変化の範囲である計測範囲の中心に最も近い極値点が得られる距離を前記基準距離に設定する、請求項3に記載の変位計測方法。
- 前記検出するステップにおいて、前記分光反射特性の極値点が複数検出された場合には、前記設定するステップにおいて、前記複数の前記極値点のうち、前記光学素子と前記計測対象物との間の距離の変化の範囲である計測範囲の中心に最も近い極大点に対応した距離を前記基準距離に設定する、請求項3または4に記載の変位計測方法。
- 前記光学素子が前記光を集光させる前記計測対象物の位置を変化させながら、前記光学素子と前記計測対象物との間の距離と、前記基準距離との間の差異を検出するステップをさらに備える、請求項3に記載の変位計測方法。
- 拡散したスペクトルを有する光を出射する点状光源と、
前記光に軸上色収差を生じさせるとともに、当該軸上色収差を生じさせた光を計測対象物に集光させる光学素子と、
前記光学素子で集光した光のうち、前記計測対象物において合焦する光を通過する開口と、
前記開口を通過した光のスペクトルを求めて、前記スペクトルのピーク波長に基づいて、前記光学素子と前記計測対象物との間の距離を求める計測部とを備え、
前記計測部は、前記計測対象物の分光反射特性を求め、前記求められた分光反射特性を用いて、当該分光反射特性が距離の計測にもたらす誤差を軽減するようにして前記距離を求める、変位計測装置。 - 前記計測部は、前記光学素子と前記計測対象物との間の距離を変化させて、各距離において、前記開口を通過した光のスペクトルの極大点を取得する、請求項7に記載の変位計測装置。
- 前記計測部は、
前記開口を通過した光のスペクトルの極大点が、前記分光反射特性における極大点または極小点となる、前記光学素子と前記計測対象物との間の距離を検出して、前記検出された距離を、前記変位の計測を行なうときの前記光学素子と前記計測対象物との間の基準距離に設定する、請求項7に記載の変位計測装置。
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