JPH0452401B2 - - Google Patents
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- JPH0452401B2 JPH0452401B2 JP9937083A JP9937083A JPH0452401B2 JP H0452401 B2 JPH0452401 B2 JP H0452401B2 JP 9937083 A JP9937083 A JP 9937083A JP 9937083 A JP9937083 A JP 9937083A JP H0452401 B2 JPH0452401 B2 JP H0452401B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/48—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed
- G11B5/58—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed with provision for moving the head for the purpose of maintaining alignment of the head relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
-
- 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
- G01B11/14—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B17/00—Guiding record carriers not specifically of filamentary or web form, or of supports therefor
- G11B17/32—Maintaining desired spacing between record carrier and head, e.g. by fluid-dynamic spacing
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、物体間の微小間隔測定装置に係り、
特に磁気デイツクヘツドの浮上量の測定や、半導
体作製プロセスにおける膜厚の測定等、微小間隙
を高速度かつ高精度で行うために好適な微小間隔
測定装置に関する。
特に磁気デイツクヘツドの浮上量の測定や、半導
体作製プロセスにおける膜厚の測定等、微小間隙
を高速度かつ高精度で行うために好適な微小間隔
測定装置に関する。
磁気デイスクヘツドの浮上量や、半導体作製プ
ロセスにおける膜厚等の測定技術として、従来ス
ペクトル幅の狭い波長の光を照射し、得られる干
渉縞の強度パターン分布の山や谷を求め次に波長
を変化させ、同様の測定を繰り返して行い、間隙
の絶対測定を行つていた。
ロセスにおける膜厚等の測定技術として、従来ス
ペクトル幅の狭い波長の光を照射し、得られる干
渉縞の強度パターン分布の山や谷を求め次に波長
を変化させ、同様の測定を繰り返して行い、間隙
の絶対測定を行つていた。
しかしながら、前記従来技術には、次のような
欠点がある。
欠点がある。
波長を変化させるのに時間を要する。
干渉縞強度パターンの山や谷の検出に時間を
要する。
要する。
真に測定したい間隙量は、前記干渉縞強度の
山や谷から外挿する必要があるため、正確な測
定ができない。
山や谷から外挿する必要があるため、正確な測
定ができない。
これらの点につき、図面に沿つてさらに詳しく
説明する。
説明する。
第1図、第2図a,b,cおよびdは、微小間
隙測定の従来技術を示すもので、磁気デイスクヘ
ツドの浮上量の測定に適用した場合を示す。
隙測定の従来技術を示すもので、磁気デイスクヘ
ツドの浮上量の測定に適用した場合を示す。
その第1図に示すように、スペクトル幅の狭い
照射光13は、ビームスプリツタ14により微小
間隙Gの形成面に照射される。磁気デイスクヘド
の磁気ヘツド11とガラスデイスク12で反射し
た光は、干渉光となり、レンズ16を通り、撮像
装置17に入射する。この撮像装置17には、干
渉縞が形成されるので、第2図aに示すように磁
気ヘツド11上の浮上面にx座標を取ると、x軸
に沿つて干渉強度は第2図b,cのように変化す
る。すなわち、第2図bは波長λがλ1の場合の干
渉強度であり、波長λをλ1からλ2に変えると干渉
強度は第2図cのように変わる。それぞれについ
て、干渉強度が最大および最小となる位置を求め
れば、第2図cに示すように微小間隙Gが求ま
る。
照射光13は、ビームスプリツタ14により微小
間隙Gの形成面に照射される。磁気デイスクヘド
の磁気ヘツド11とガラスデイスク12で反射し
た光は、干渉光となり、レンズ16を通り、撮像
装置17に入射する。この撮像装置17には、干
渉縞が形成されるので、第2図aに示すように磁
気ヘツド11上の浮上面にx座標を取ると、x軸
に沿つて干渉強度は第2図b,cのように変化す
る。すなわち、第2図bは波長λがλ1の場合の干
渉強度であり、波長λをλ1からλ2に変えると干渉
強度は第2図cのように変わる。それぞれについ
て、干渉強度が最大および最小となる位置を求め
れば、第2図cに示すように微小間隙Gが求ま
る。
なお、第1図、第2図a中101,102は被
測定部、第2図b,c中1,2は反射光の干渉
強度を示す。
測定部、第2図b,c中1,2は反射光の干渉
強度を示す。
しかし、この従来技術では第2図bの・印、お
よび第2図cの×印のみが測定され、実際に測定
したい被測定部101は第2図b,cから得られ
る第2図dの間隙データを外挿するほかはない。
ところが、この外挿値は磁気ヘツド11の面形状
が正確に分かつていない限り、正確に求まらない
という欠点があり、また高速度で測定できない欠
点もある。
よび第2図cの×印のみが測定され、実際に測定
したい被測定部101は第2図b,cから得られ
る第2図dの間隙データを外挿するほかはない。
ところが、この外挿値は磁気ヘツド11の面形状
が正確に分かつていない限り、正確に求まらない
という欠点があり、また高速度で測定できない欠
点もある。
本発明の目的は、前記従来技術の課題を解決す
べく、複数個所の微小間隔を高速度で、しかも高
精度に測定することができるようにした微小間隔
測定装置を提供することにある。
べく、複数個所の微小間隔を高速度で、しかも高
精度に測定することができるようにした微小間隔
測定装置を提供することにある。
本発明は、上記目的を達成するために、多波長
可干渉光源と、この多波長可干渉光源から出射さ
れた多波長光束を複数の光束に分離し、分離され
た各光束を微小スポツトに集束させて、対向する
二つの面の間で微小間〓を形成する被測定部の異
なる複数の位置に照射させる微小スポツト照射手
段と、該被測定部の異なる複数の位置の各々にお
ける二つの面からの反射光による生ずる複数の干
渉光について各波長成分ごとに分離する波長分離
手段と、上記被測定部とほぼ結像関係にあり、上
記複数の位置の各々における上記被測定部を形成
する二つの面以外の面からの反射光を遮光し、上
記波長分離手段で分離された複数の干渉光の各々
について各波長ごとの干渉光を通す4つ以上の遮
光手段と、該遮光手段の各々を通過した複数の干
渉光の各々について各波長ごとに干渉光強度成分
を干渉光強度信号として別々に検出する4つ以上
の干渉光強度検出手段と、該干渉光強度検出手段
の各々により、複数の干渉光に対応させて、各波
長ごとに検出される干渉光強度信号の各々に対し
て、予め算出された各波長ごとの任意の干渉光強
度に対する間〓候補値の関係から共通する微小間
隔量を計算して上記被測定部の異なる複数の位置
での微小間隔について算出する微小間隔算出手段
とを備え、複数個所の微小間隔を予め算出された
各波長ごとの任意の干渉光強度に対する間〓候補
値の関係から高速度で、しかも被測定部を形成す
る二つの面以外の面からの反射光を遮光して複数
個所の微小間隔を高精度に測定することができる
ようにしたことを特徴とする微小間隔測定装置で
ある。
可干渉光源と、この多波長可干渉光源から出射さ
れた多波長光束を複数の光束に分離し、分離され
た各光束を微小スポツトに集束させて、対向する
二つの面の間で微小間〓を形成する被測定部の異
なる複数の位置に照射させる微小スポツト照射手
段と、該被測定部の異なる複数の位置の各々にお
ける二つの面からの反射光による生ずる複数の干
渉光について各波長成分ごとに分離する波長分離
手段と、上記被測定部とほぼ結像関係にあり、上
記複数の位置の各々における上記被測定部を形成
する二つの面以外の面からの反射光を遮光し、上
記波長分離手段で分離された複数の干渉光の各々
について各波長ごとの干渉光を通す4つ以上の遮
光手段と、該遮光手段の各々を通過した複数の干
渉光の各々について各波長ごとに干渉光強度成分
を干渉光強度信号として別々に検出する4つ以上
の干渉光強度検出手段と、該干渉光強度検出手段
の各々により、複数の干渉光に対応させて、各波
長ごとに検出される干渉光強度信号の各々に対し
て、予め算出された各波長ごとの任意の干渉光強
度に対する間〓候補値の関係から共通する微小間
隔量を計算して上記被測定部の異なる複数の位置
での微小間隔について算出する微小間隔算出手段
とを備え、複数個所の微小間隔を予め算出された
各波長ごとの任意の干渉光強度に対する間〓候補
値の関係から高速度で、しかも被測定部を形成す
る二つの面以外の面からの反射光を遮光して複数
個所の微小間隔を高精度に測定することができる
ようにしたことを特徴とする微小間隔測定装置で
ある。
まず、本発明の原理について第3図および第4
図に基づいて説明する。
図に基づいて説明する。
本発明の原理を示すものは、多波長可干渉性光
源18、スポツト形成手段19、スポツト照射手
段19、スポツト照射手段としてのビームスプリ
ツタ21、ミラー25、波長選択ビームスプリツ
タ26〜28、干渉フイルタ29〜32、レンズ
33〜36、スリツト37〜40、干渉強度検出
手段としての光強度検出器41〜44、演算実行
手段としての計算回路45とを備えて構成されて
いる。
源18、スポツト形成手段19、スポツト照射手
段19、スポツト照射手段としてのビームスプリ
ツタ21、ミラー25、波長選択ビームスプリツ
タ26〜28、干渉フイルタ29〜32、レンズ
33〜36、スリツト37〜40、干渉強度検出
手段としての光強度検出器41〜44、演算実行
手段としての計算回路45とを備えて構成されて
いる。
この原理においては、磁気ヘツド11とガラス
デイスク12とを備える磁気デイスクヘツドの浮
上量としての、前記磁気ヘツド11の表面とガラ
スデイスク12の裏面間の微小間隙について、1
個所の被測定部101を測定するようになつてい
る。
デイスク12とを備える磁気デイスクヘツドの浮
上量としての、前記磁気ヘツド11の表面とガラ
スデイスク12の裏面間の微小間隙について、1
個所の被測定部101を測定するようになつてい
る。
前記多波長可干渉性光源18は、多数の波長成
分を有する可干渉光を同時に出射させるようにな
つている。
分を有する可干渉光を同時に出射させるようにな
つている。
前記スポツト形成手段19は、多波長可干渉性
光源18から出射された多波長光を微小スポツト
20に集束するようになつている。
光源18から出射された多波長光を微小スポツト
20に集束するようになつている。
前記ビームスプリツタ21は、多波長の微小ス
ポツト20を、微小間隙を有する物体としての磁
気ヘツド11とガラスデイスク12間の被測定部
101に照射させるようになつている。
ポツト20を、微小間隙を有する物体としての磁
気ヘツド11とガラスデイスク12間の被測定部
101に照射させるようになつている。
前記ミラー25は、磁気ヘツド11の表面と、
ガラスデイスク12の裏面と表面からの反射光2
2,23,24を波長選択ビームスプリツタ26
〜28に反射させるようになつている。
ガラスデイスク12の裏面と表面からの反射光2
2,23,24を波長選択ビームスプリツタ26
〜28に反射させるようになつている。
前記波長選択ビームスプリツタ26〜28と、
干渉フイルタ29〜32と、レンズ33〜36
と、スリツト37〜40とは、微小間隙を形成し
ている2面から反射した干渉光を各波長成分に分
離する波長分離手段を構成している。前記波長選
択ビームスプリツタ26〜28は微小間隙を形成
している2面である磁気ヘツド11の表面とガラ
スデイスク12の裏面からの反射光22,23の
干渉光を各波長成分ごとに分離するようになつて
いる。前記干渉フイルタ29〜32は、分離され
た各光から純粋の各波長成分のみ取り出すように
なつている。前記レンズ33〜36は、各波長ご
との光を集束するようになつている。前記スリツ
ト37〜40は、磁気ヘツド11の表面とガラス
デイスク12の裏面から反射した光の干渉光のみ
を選択的に取り出し、ガラスデイスク12の表面
からの反射光を遮断し得るように配置されてい
る。
干渉フイルタ29〜32と、レンズ33〜36
と、スリツト37〜40とは、微小間隙を形成し
ている2面から反射した干渉光を各波長成分に分
離する波長分離手段を構成している。前記波長選
択ビームスプリツタ26〜28は微小間隙を形成
している2面である磁気ヘツド11の表面とガラ
スデイスク12の裏面からの反射光22,23の
干渉光を各波長成分ごとに分離するようになつて
いる。前記干渉フイルタ29〜32は、分離され
た各光から純粋の各波長成分のみ取り出すように
なつている。前記レンズ33〜36は、各波長ご
との光を集束するようになつている。前記スリツ
ト37〜40は、磁気ヘツド11の表面とガラス
デイスク12の裏面から反射した光の干渉光のみ
を選択的に取り出し、ガラスデイスク12の表面
からの反射光を遮断し得るように配置されてい
る。
前記光強度検出器41〜44は、各波長成分の
光から干渉強度をほぼ同時に検出するようになつ
ている。
光から干渉強度をほぼ同時に検出するようになつ
ている。
前記計算回路45は、光強度検出器41〜44
の検出結果としての干渉強度信号に基づいて微小
間隙を計算するようになつている。
の検出結果としての干渉強度信号に基づいて微小
間隙を計算するようになつている。
次に、本発明の原理に係る作用について説明す
る。
る。
多波長可干渉性光源18から出射された多数の
波長成分を有する光は、微小スポツト形成手段1
9により数十〜数百ミクロン径の微小スポツト2
0に集束され、この微小スポツト20はビームス
プリンタ21を介して磁気ヘツド11とガラスデ
イスク12間の被測定部101に照射される。
波長成分を有する光は、微小スポツト形成手段1
9により数十〜数百ミクロン径の微小スポツト2
0に集束され、この微小スポツト20はビームス
プリンタ21を介して磁気ヘツド11とガラスデ
イスク12間の被測定部101に照射される。
前記磁気ヘツド11の表面とガラスデイスク1
2の裏面間の間隙は、0.2〜2μm程度の微小間隙
であるため、磁気ヘツド11からの反射光22
と、ガラスデイスク12の裏面からの反射光23
は同一光路を進み、干渉が生ずる。そして、被測
定部101への入射光は、ガラスデイスク12に
対して数十〜十度程度の入射角を有しているた
め、ガラスデイスク12の表面からの反射光24
は第4図に拡大して示すように、前記反射光2
2,23とは別の光路を通る。
2の裏面間の間隙は、0.2〜2μm程度の微小間隙
であるため、磁気ヘツド11からの反射光22
と、ガラスデイスク12の裏面からの反射光23
は同一光路を進み、干渉が生ずる。そして、被測
定部101への入射光は、ガラスデイスク12に
対して数十〜十度程度の入射角を有しているた
め、ガラスデイスク12の表面からの反射光24
は第4図に拡大して示すように、前記反射光2
2,23とは別の光路を通る。
前記磁気ヘツド11の表面からの反射光22と
ガラスデイスク12の裏面からの反射光23との
干渉光と、ガラスデイスク12の表面からの反射
光24は、ミラー25により波長選択ビームスプ
リツタ26〜28に向かつて反射され、波長選択
ビームスプリツタ26〜28で多波長可干渉光の
各波長成分ごとに分離され、この分離された各光
から干渉フイルタ29〜32によりさらに純粋の
各波長成分のみが取り出され、各波長成分の光は
レンズ33〜36により集束され、スリツト37
〜40により磁気ヘツド11の表面とガラスデイ
スク12の裏面から反射した光の干渉光のみが取
り出され、ガラスデイスク12の表面からの反射
光は遮断される。
ガラスデイスク12の裏面からの反射光23との
干渉光と、ガラスデイスク12の表面からの反射
光24は、ミラー25により波長選択ビームスプ
リツタ26〜28に向かつて反射され、波長選択
ビームスプリツタ26〜28で多波長可干渉光の
各波長成分ごとに分離され、この分離された各光
から干渉フイルタ29〜32によりさらに純粋の
各波長成分のみが取り出され、各波長成分の光は
レンズ33〜36により集束され、スリツト37
〜40により磁気ヘツド11の表面とガラスデイ
スク12の裏面から反射した光の干渉光のみが取
り出され、ガラスデイスク12の表面からの反射
光は遮断される。
各スリツト37〜40を透過した光は、光強度
検出器41〜44に送られ、干渉強度が検出さ
れ、その検出結果としての干渉強度信号は計算回
路45に送られる。
検出器41〜44に送られ、干渉強度が検出さ
れ、その検出結果としての干渉強度信号は計算回
路45に送られる。
前記計算回路45には、あらかじめ各波長強度
に対する間隙候補値が計算されており、この計算
値から非常に短時間のうちに微小間隙量を計算す
る。
に対する間隙候補値が計算されており、この計算
値から非常に短時間のうちに微小間隙量を計算す
る。
これにより、磁気デイスクヘツドの浮上量とし
ての、磁気ヘツド11の表面とガラスデイスク1
2の裏面間の微小間隙について、被測定部101
の微小間隙を高速度で、しかも高精度で測定する
ことができる。
ての、磁気ヘツド11の表面とガラスデイスク1
2の裏面間の微小間隙について、被測定部101
の微小間隙を高速度で、しかも高精度で測定する
ことができる。
次に、本発明の実施例について第5図に基づい
て説明する。
て説明する。
この図に示す実施例のものは、多波長可干渉性
光源としての多波長同時発信レーザ46、ビーム
拡大光学系47、微小スポツト形成手段としての
集光レンズ48、マルチビーム発生器50、レン
ズ53,54、スポツト照射手段としてのビーム
スプリツタ55、レンズ58、ミラー59、波長
選択ビームスプリツタ60〜62、レンズ63〜
66、干渉フイルタ67〜70、スリツト71〜
74、干渉強度検出手段としての光強度検出器7
5〜78、演算実行手段としての計算回路79と
を備えている。
光源としての多波長同時発信レーザ46、ビーム
拡大光学系47、微小スポツト形成手段としての
集光レンズ48、マルチビーム発生器50、レン
ズ53,54、スポツト照射手段としてのビーム
スプリツタ55、レンズ58、ミラー59、波長
選択ビームスプリツタ60〜62、レンズ63〜
66、干渉フイルタ67〜70、スリツト71〜
74、干渉強度検出手段としての光強度検出器7
5〜78、演算実行手段としての計算回路79と
を備えている。
そして、この実施例においては、磁気ヘツド1
1とガラスデイスク12とを有する磁気デイスク
ヘツドの浮上量としての、前記磁気ヘツド11の
表面とガラスデイスク12の裏面間の微小間隙に
ついて、2個所の被測定部101,102を測定
すべく構成されている。
1とガラスデイスク12とを有する磁気デイスク
ヘツドの浮上量としての、前記磁気ヘツド11の
表面とガラスデイスク12の裏面間の微小間隙に
ついて、2個所の被測定部101,102を測定
すべく構成されている。
また、ガラスデイスク12の表面には、反射防
止コーテイングが施されており、ガラスデイスク
12の表面からの正反射光による影響を除去して
いる。
止コーテイングが施されており、ガラスデイスク
12の表面からの正反射光による影響を除去して
いる。
前記多波長同時発振レーザ46は、多波長レー
ザビームを同時に発振し得るようになつている。
ザビームを同時に発振し得るようになつている。
前記ビーム拡大光学系47は、多波長レーザビ
ームを設定径に拡大するようになつている。
ームを設定径に拡大するようになつている。
前記集光レンズ48は、前記多波長レーザビー
ムを微小スポツト49に集束するようになつてい
る。
ムを微小スポツト49に集束するようになつてい
る。
前記マルチビーム発生器50は、プリズム等を
有しており、微小スポツト49を被測定部の数に
相当する本数のビーム、すなわちこの第2の実施
例では2本のビーム51,52に分割し得るよう
に構成されている。
有しており、微小スポツト49を被測定部の数に
相当する本数のビーム、すなわちこの第2の実施
例では2本のビーム51,52に分割し得るよう
に構成されている。
前記レンズ53は各ビームをそれぞれ平行なマ
ルチビームに形成し、他のレンズ54は各ビーム
を互いに平行になし得るようになつている。
ルチビームに形成し、他のレンズ54は各ビーム
を互いに平行になし得るようになつている。
前記ビームスプリツタ55は、各ビームを被測
定部101,102に反射させ、集光させ得るよ
うに配置されている。
定部101,102に反射させ、集光させ得るよ
うに配置されている。
前記レンズ58は被測定部101,102から
反射した光の干渉光56,57をそれぞれ平行に
形成してミラー59に送り、ミラー59は各干渉
光を波長選択ビームスプリツタ60〜62に反射
させるようになつている。
反射した光の干渉光56,57をそれぞれ平行に
形成してミラー59に送り、ミラー59は各干渉
光を波長選択ビームスプリツタ60〜62に反射
させるようになつている。
前記波長選択ビームスプリツタ60〜62と、
レンズ63〜66と、干渉フイルタ67〜70
と、スリツト71〜74とにより、微小間隙を形
成している2面から反射した光の干渉光を各波長
成分に分離する波長分離手段を構成している。そ
の波長選択ビームスプリツタ60〜62は、各干
渉光を各波長成分ごとに分離するようになつてい
る。前記レンズ63〜66は、各波長成分ごとに
分離された光をスリツト71〜74の開口上に集
光させるように配置されている。前記干渉フイル
タ67〜70は各波長成分ごとに分離された光か
ら純粋な波長成分のみを取り出すようになつてい
る。前記スリツト71〜74は、干渉フイルタ6
7〜70から取り出された各波長成分の光を光強
度検出器75〜78に透過させるように設置され
ている。
レンズ63〜66と、干渉フイルタ67〜70
と、スリツト71〜74とにより、微小間隙を形
成している2面から反射した光の干渉光を各波長
成分に分離する波長分離手段を構成している。そ
の波長選択ビームスプリツタ60〜62は、各干
渉光を各波長成分ごとに分離するようになつてい
る。前記レンズ63〜66は、各波長成分ごとに
分離された光をスリツト71〜74の開口上に集
光させるように配置されている。前記干渉フイル
タ67〜70は各波長成分ごとに分離された光か
ら純粋な波長成分のみを取り出すようになつてい
る。前記スリツト71〜74は、干渉フイルタ6
7〜70から取り出された各波長成分の光を光強
度検出器75〜78に透過させるように設置され
ている。
前記光強度検出器75〜78は、被測定部10
1,102に対応させてそれぞれ検出素子75
1,752の組、761,762の組、771,
772の組、781,782の組を有し、被測定
部101,102の反射光の各波長成分ごとの干
渉強度をほぼ同時に検出し得るように構成されて
いる。
1,102に対応させてそれぞれ検出素子75
1,752の組、761,762の組、771,
772の組、781,782の組を有し、被測定
部101,102の反射光の各波長成分ごとの干
渉強度をほぼ同時に検出し得るように構成されて
いる。
前記計算回路79は、検出素子751,752
の組761,762の組、771,772の組、
781,782の組から送り込まれる検出結果と
しての干渉強度信号に基づいて、被測定部10
1,102の微小間隙量を計算するようになつて
いる。
の組761,762の組、771,772の組、
781,782の組から送り込まれる検出結果と
しての干渉強度信号に基づいて、被測定部10
1,102の微小間隙量を計算するようになつて
いる。
ついで、この実施例の作用について説明する。
多波長同時発振レーザ46から発振された多波
長レーザビームは、ビーム拡大光学系47により
設定幅のビームに拡大され、ついで集光レンズ4
8により微小スポツト49に集束される。
長レーザビームは、ビーム拡大光学系47により
設定幅のビームに拡大され、ついで集光レンズ4
8により微小スポツト49に集束される。
前記集光レンズ48により集束された微小スポ
ツト48は、マルチビーム発生器50により、こ
の実施例では被測定部101,102に対応して
2本のビーム51,52に分割され、各ビーム5
1,52はレンズ53によりそれぞれ平行なビー
ムに形成され、ついで2本のビームはレンズ54
により互いに平行に形成され、ビームスプリツタ
55に送られる。
ツト48は、マルチビーム発生器50により、こ
の実施例では被測定部101,102に対応して
2本のビーム51,52に分割され、各ビーム5
1,52はレンズ53によりそれぞれ平行なビー
ムに形成され、ついで2本のビームはレンズ54
により互いに平行に形成され、ビームスプリツタ
55に送られる。
前記2本のビームは、ビームスプリツタ55に
より反射され、被測定部101,102に集光さ
れ照射される。
より反射され、被測定部101,102に集光さ
れ照射される。
各被測定部101,102で各ビームが反射さ
れた光の干渉光56,57は、ビームスプリツタ
55およびレンズ58を透過し、ミラー59で反
射され、波長選択ビームスプリツタ60〜62に
より各波長成分ごとに分離され、ついでレンズ6
3〜66によりスリツト71〜74の開口上に集
光され、その間干渉フイルタ67〜70により純
粋の各波長成分のみが取り出され、スリツト71
〜74を透過する。
れた光の干渉光56,57は、ビームスプリツタ
55およびレンズ58を透過し、ミラー59で反
射され、波長選択ビームスプリツタ60〜62に
より各波長成分ごとに分離され、ついでレンズ6
3〜66によりスリツト71〜74の開口上に集
光され、その間干渉フイルタ67〜70により純
粋の各波長成分のみが取り出され、スリツト71
〜74を透過する。
各スリツト71〜74を透過した光は、被測定
部101,102ごとの干渉強度を検出する光強
度検出器75〜78の検出素子751,752の
組、761,762の組、771,772の組お
よび781,782の組に導かれ、これら8個の
検出素子によりほぼ同時に干渉強度が検出され、
その干渉強度信号は計算回路79に送り込まれ
る。
部101,102ごとの干渉強度を検出する光強
度検出器75〜78の検出素子751,752の
組、761,762の組、771,772の組お
よび781,782の組に導かれ、これら8個の
検出素子によりほぼ同時に干渉強度が検出され、
その干渉強度信号は計算回路79に送り込まれ
る。
前記計算回路79には、第2図bとdおよび第
2図cとdに示すように予め各波長について、任
意の干渉強度に対する複数の間〓候補値が計算さ
れていて、この計算値(間〓候補値)から上記入
力される各波長毎の干渉強度信号に対して共通す
る微小間〓量が極めて短時間のうちに求まる。
2図cとdに示すように予め各波長について、任
意の干渉強度に対する複数の間〓候補値が計算さ
れていて、この計算値(間〓候補値)から上記入
力される各波長毎の干渉強度信号に対して共通す
る微小間〓量が極めて短時間のうちに求まる。
この実施例では、複数個所の被測定部を同時
に、高速度でかつ高精度に測定することができ
る。
に、高速度でかつ高精度に測定することができ
る。
なお、この実施例では前述のごとくガラスデイ
スク12の表面に反射防止コーテイングが施され
ており、ガラスデイスク12の表面からの正反射
光による影響を除去するようにしているが、前記
実施例のように、ガラスデイスク12への入射角
を数度にし、スリツトによりガラスデイスク12
の表面からの反射光を除去するようにしてもよ
い。
スク12の表面に反射防止コーテイングが施され
ており、ガラスデイスク12の表面からの正反射
光による影響を除去するようにしているが、前記
実施例のように、ガラスデイスク12への入射角
を数度にし、スリツトによりガラスデイスク12
の表面からの反射光を除去するようにしてもよ
い。
また、前記実施例において、干渉強度検出手段
としての光強度検出器を、時間的間隔をおいて
次々に検出し得るように構成し、演算実行手段と
しての計算回路で刻々の検査結果から微小間隙量
を計算し得るようにすれば、微小間隙の動的変化
を測定することが可能である。
としての光強度検出器を、時間的間隔をおいて
次々に検出し得るように構成し、演算実行手段と
しての計算回路で刻々の検査結果から微小間隙量
を計算し得るようにすれば、微小間隙の動的変化
を測定することが可能である。
さらに、非常に高速の変化を測定する場に合
は、計算回路のメモリに一旦データを蓄積し、デ
ータ採取後、計算を行つてもよい。
は、計算回路のメモリに一旦データを蓄積し、デ
ータ採取後、計算を行つてもよい。
また、本発明ではスポツト位置変化手段を設
け、任意の測定個所を選択的に測定するようにし
てもよい。
け、任意の測定個所を選択的に測定するようにし
てもよい。
なお、第1、第2の実施例とも、図示の磁気デ
イスクヘツドの浮上量の測定のみならず、半導体
作製プロセスにおける膜厚測定等、微小間隙測定
一般に適用することができる。
イスクヘツドの浮上量の測定のみならず、半導体
作製プロセスにおける膜厚測定等、微小間隙測定
一般に適用することができる。
前記実施例によれば、従来技術との対比におい
て、次のような効果がある。
て、次のような効果がある。
(1) 多波長可干渉性光源からの出射光を被測定部
にのみ集光するため、微小間隙を有する物体の
全体をカバーするように大きなビーム径で照射
する場合に比べ、検出信号が非常に大きくな
る。
にのみ集光するため、微小間隙を有する物体の
全体をカバーするように大きなビーム径で照射
する場合に比べ、検出信号が非常に大きくな
る。
例えば、磁気デイスクヘツドの浮上量を測定
する場合、磁気ヘツドとガラスデイスク面の間
隙は0.2〜2μm程度あり、しかも傾いているた
め場所により間隙が異なる。したがつて、正確
な測定を行うには50μm程度の領域の間隙を測
定する必要がある。いま、磁気ヘツドの概略寸
法を4mm口とすると、磁気ヘツド全体を照射す
る場合と、50μmφの領域を集中照射する場合
では、被測定部からの反射光強度の比は13000
となる。微小間隙を形成している物体の反射
率、光学系のロスを考慮すると、光源からの各
波長の出射光量の0.5%程度が受光される。各
波長の光量を例えば10mwとすると、本発明で
の受光強度は50μwと大きくなる。一方、従来
技術における全体一様照射法では4nwとなり、
このような微弱光量でSN比をよくして検出す
ることは非常に困難である。これに対して本発
明においては干渉強度の絶対測定を100以上の
SN比で測定することができる効果がある。
する場合、磁気ヘツドとガラスデイスク面の間
隙は0.2〜2μm程度あり、しかも傾いているた
め場所により間隙が異なる。したがつて、正確
な測定を行うには50μm程度の領域の間隙を測
定する必要がある。いま、磁気ヘツドの概略寸
法を4mm口とすると、磁気ヘツド全体を照射す
る場合と、50μmφの領域を集中照射する場合
では、被測定部からの反射光強度の比は13000
となる。微小間隙を形成している物体の反射
率、光学系のロスを考慮すると、光源からの各
波長の出射光量の0.5%程度が受光される。各
波長の光量を例えば10mwとすると、本発明で
の受光強度は50μwと大きくなる。一方、従来
技術における全体一様照射法では4nwとなり、
このような微弱光量でSN比をよくして検出す
ることは非常に困難である。これに対して本発
明においては干渉強度の絶対測定を100以上の
SN比で測定することができる効果がある。
(2) 前述のように、従来技術では干渉縞の最暗部
または最明部の位置を求め、この位置での間隙
量から被測定部の間隙を外挿して求めるように
しているので、微小間隙を有する物体の面形状
が分かつていないと、正確に間隙量を求めるこ
とができない。これに対して、本発明では被測
定部を直接測定するため、精度は0.005μm以下
と非常に正確になる。
または最明部の位置を求め、この位置での間隙
量から被測定部の間隙を外挿して求めるように
しているので、微小間隙を有する物体の面形状
が分かつていないと、正確に間隙量を求めるこ
とができない。これに対して、本発明では被測
定部を直接測定するため、精度は0.005μm以下
と非常に正確になる。
(3) 本発明では少数個所の干渉強度データを求め
るようにしているので、各測定データは同時に
求めることが可能であり、検出時点での正確な
微小間隙量を求めることができる。これに比
べ、従来の干渉画像を取り出す方法では、画像
の情報を取り出すのに数十msを要するため、
瞬間での情報が得られず、時間平均的な値とな
る。したがつて、動的な間隙変化を測定しよう
とすると、動的変化の測定周期を短くすること
は非常に困難となるばかりでなく、短時間に計
算できないため、非常に多数のデータを一旦保
存し、これを長時間かけて処理する必要があ
る。これに対して、本発明では少数のデータを
並列処理でき、短時間のうちにデータ処理でき
るため、微小間隙の高速の変化を正確に測定す
ることが可能となる。
るようにしているので、各測定データは同時に
求めることが可能であり、検出時点での正確な
微小間隙量を求めることができる。これに比
べ、従来の干渉画像を取り出す方法では、画像
の情報を取り出すのに数十msを要するため、
瞬間での情報が得られず、時間平均的な値とな
る。したがつて、動的な間隙変化を測定しよう
とすると、動的変化の測定周期を短くすること
は非常に困難となるばかりでなく、短時間に計
算できないため、非常に多数のデータを一旦保
存し、これを長時間かけて処理する必要があ
る。これに対して、本発明では少数のデータを
並列処理でき、短時間のうちにデータ処理でき
るため、微小間隙の高速の変化を正確に測定す
ることが可能となる。
以上説明したように、本発明によれば、3つ以
上の面からの反射光が得られる例えば透明物体の
内部に存在する微小間隔から複数個所について同
時に非常に高感度の大きな干渉光強度信号を得
て、微小間隔を複数個所について高速度で、且つ
高精度で測定することができる効果を奏する。
上の面からの反射光が得られる例えば透明物体の
内部に存在する微小間隔から複数個所について同
時に非常に高感度の大きな干渉光強度信号を得
て、微小間隔を複数個所について高速度で、且つ
高精度で測定することができる効果を奏する。
第1図、第2図a,b,cおよびdは微小間隙
の従来の測定方法を示す図、第3図は本発明の原
理を示すブロツク図、第4図は第3図の被測定部
の反射光の光路を示す拡大図、第5図は本発明方
法を実施する装置の実施例を示すブロツク図であ
る。 11……測定すべき微小間隙を有する物体とし
ての磁気ヘツド、12……同ガラスデイスク、1
01,102……被測定部、18……多波長可干
渉性光源、19……スポツト形成手段、20……
微小スポツト、21……スポツト照射手段として
のビームスプリツタ、22〜23……反射光、2
6〜28……波長分離手段を構成する波長選択ビ
ームスプリツタ、29〜32……同干渉フイル
タ、33〜36……同レンズ、37〜40……同
スリツト、41〜44……干渉強度検出手段とし
ての光強度検出器、45……演算実行手段として
の計算回路、46……多波長可干渉性光源として
の多波長同時発振レーザ、47……ビーム拡大光
学系、48……スポツト形成手段としての集光レ
ンズ、49……微小スポツト、50……複数個の
微小スポツトを形成する手段としてのマルチビー
ム発生器、51,52……微小スポツトとしての
ビーム、53,54……複数個の微小スポツトを
導くレンズ、55……スポツト照射手段としての
ビームスプリツタ、56,57……被測定部の反
射光、60〜62……波長分離手段を構成する波
長選択ビームスプリツタ、63〜66……同レン
ズ、67〜70……同干渉フイルタ、71〜74
……同スリツト、75〜78……干渉強度検出手
段としての光強度検出器、79……演算実行手段
としての計算回路。
の従来の測定方法を示す図、第3図は本発明の原
理を示すブロツク図、第4図は第3図の被測定部
の反射光の光路を示す拡大図、第5図は本発明方
法を実施する装置の実施例を示すブロツク図であ
る。 11……測定すべき微小間隙を有する物体とし
ての磁気ヘツド、12……同ガラスデイスク、1
01,102……被測定部、18……多波長可干
渉性光源、19……スポツト形成手段、20……
微小スポツト、21……スポツト照射手段として
のビームスプリツタ、22〜23……反射光、2
6〜28……波長分離手段を構成する波長選択ビ
ームスプリツタ、29〜32……同干渉フイル
タ、33〜36……同レンズ、37〜40……同
スリツト、41〜44……干渉強度検出手段とし
ての光強度検出器、45……演算実行手段として
の計算回路、46……多波長可干渉性光源として
の多波長同時発振レーザ、47……ビーム拡大光
学系、48……スポツト形成手段としての集光レ
ンズ、49……微小スポツト、50……複数個の
微小スポツトを形成する手段としてのマルチビー
ム発生器、51,52……微小スポツトとしての
ビーム、53,54……複数個の微小スポツトを
導くレンズ、55……スポツト照射手段としての
ビームスプリツタ、56,57……被測定部の反
射光、60〜62……波長分離手段を構成する波
長選択ビームスプリツタ、63〜66……同レン
ズ、67〜70……同干渉フイルタ、71〜74
……同スリツト、75〜78……干渉強度検出手
段としての光強度検出器、79……演算実行手段
としての計算回路。
Claims (1)
- 1 多波長可干渉光源と、この多波長可干渉光源
から出射された多波長光束を複数の光束に分離
し、分離された各光束を微小スポツトに集束させ
て、対向する二つの面の間で微小間〓を形成する
被測定部の異なる複数の位置に照射させる微小ス
ポツト照射手段と、該被測定部の異なる複数の位
置の各々における二つの面からの反射光による生
ずる複数の干渉光について各波長成分ごとに分離
する波長分離手段と、上記被測定部とほぼ結像関
係にあり、上記複数の位置の各々における上記被
測定部を形成する二つの面以外の面からの反射光
を遮光し、上記波長分離手段で分離された複数の
干渉光の各々について各波長ごとの干渉光を通す
4つ以上の遮光手段と、該遮光手段の各々を通過
した複数の干渉光の各々について各波長ごとの干
渉光強度成分を干渉光強度信号として別々に検出
する4つ以上の干渉光強度検出手段と、該干渉光
強度検出手段の各々により、複数の干渉光に対応
させて、各波長ごとに検出される干渉光強度信号
の各々に対して、予め算出された各波長ごとの任
意の干渉光強度に対する間〓候補値の関係から共
通する微小間隔量を計算して上記被測定部の異な
る複数の位置での微小間隔について算出する微小
間隔算出手段とを備えたことを特徴とする微小間
隔測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9937083A JPS59225308A (ja) | 1983-06-06 | 1983-06-06 | 微小間隔測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9937083A JPS59225308A (ja) | 1983-06-06 | 1983-06-06 | 微小間隔測定装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59225308A JPS59225308A (ja) | 1984-12-18 |
JPH0452401B2 true JPH0452401B2 (ja) | 1992-08-21 |
Family
ID=14245650
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9937083A Granted JPS59225308A (ja) | 1983-06-06 | 1983-06-06 | 微小間隔測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59225308A (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61153505A (ja) * | 1984-12-27 | 1986-07-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 微小すきま測定装置 |
JPS62174212U (ja) * | 1986-04-25 | 1987-11-05 | ||
US5457534A (en) * | 1991-10-23 | 1995-10-10 | Phase Metrics | Method and apparatus to calibrate intensity and determine fringe order for interferometric measurement of small spacings |
-
1983
- 1983-06-06 JP JP9937083A patent/JPS59225308A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS59225308A (ja) | 1984-12-18 |
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