JPH0626842A - 一次元走査型表面変位計 - Google Patents
一次元走査型表面変位計Info
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- JPH0626842A JPH0626842A JP24110591A JP24110591A JPH0626842A JP H0626842 A JPH0626842 A JP H0626842A JP 24110591 A JP24110591 A JP 24110591A JP 24110591 A JP24110591 A JP 24110591A JP H0626842 A JPH0626842 A JP H0626842A
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- Japan
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- mirror
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 回転鏡及び投光レンズによって光ビームが試
料の表面を移動するように走査し、その際に照射光の移
動に伴って移動する散乱光を集光レンズによって位置検
出素子の受光部に結像することで、一次元的な表面変位
の測定を高速に行うことができるようにする。 【構成】 半導体レーザ７からのレーザービームを回転
に応じた出射角度で反射させる回転鏡９、この回転平面
鏡９からのレーザービームを試料に対して垂直に照射す
る投光レンズ１０、この投光レンズ１０からの投下光１
１に対する試料６の表面からの散乱光１２を回転平面鏡
９方向へ反射させる反射鏡１３、この反射鏡１３からの
散乱光を位置検出素子１６へ結像させる集光レンズ１
４、この集光レンズ１４によって反射した集光レンズ１
４からのレーザービームを検出し、そのスポット位置か
ら変位状態を測定する位置検出素子１６の各々を備えて
構成する。
料の表面を移動するように走査し、その際に照射光の移
動に伴って移動する散乱光を集光レンズによって位置検
出素子の受光部に結像することで、一次元的な表面変位
の測定を高速に行うことができるようにする。 【構成】 半導体レーザ７からのレーザービームを回転
に応じた出射角度で反射させる回転鏡９、この回転平面
鏡９からのレーザービームを試料に対して垂直に照射す
る投光レンズ１０、この投光レンズ１０からの投下光１
１に対する試料６の表面からの散乱光１２を回転平面鏡
９方向へ反射させる反射鏡１３、この反射鏡１３からの
散乱光を位置検出素子１６へ結像させる集光レンズ１
４、この集光レンズ１４によって反射した集光レンズ１
４からのレーザービームを検出し、そのスポット位置か
ら変位状態を測定する位置検出素子１６の各々を備えて
構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一次元な表面変位を測定
する技術、特に、レーザービームを試料の表面に走査し
てその表面変位を測定するために用いて効果のある技術
に関するものである。
する技術、特に、レーザービームを試料の表面に走査し
てその表面変位を測定するために用いて効果のある技術
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】試料（例えば、半導体ウェハ、ディスク
など）の表面変位を非接触で測定する表面変位計は、現
在市販されているもののすべてがスポット測定を行って
いる。
など）の表面変位を非接触で測定する表面変位計は、現
在市販されているもののすべてがスポット測定を行って
いる。
【０００３】そのために、一次元または二次元的な表面
状態を測定するためには、機械的なスライド機構を必要
としている。
状態を測定するためには、機械的なスライド機構を必要
としている。
【０００４】図３は従来の表面変位計の概略構成を示す
斜視図である。
斜視図である。
【０００５】表面変位計１はＬ字型を成したアーム２の
一端に取り付けられ、その他端はＸ−Ｙステージ３に固
定されている。このＸ−Ｙステージ３は、モータ４，５
によって駆動され、直交する２方向に表面変位計１を移
動させることができる。表面変位計１の直下には、被測
定物である試料６が配設されている。
一端に取り付けられ、その他端はＸ−Ｙステージ３に固
定されている。このＸ−Ｙステージ３は、モータ４，５
によって駆動され、直交する２方向に表面変位計１を移
動させることができる。表面変位計１の直下には、被測
定物である試料６が配設されている。
【０００６】測定に際しては、試料６を固定しておき、
モータ４，５によってＸ−Ｙステージ３を駆動し、試料
６の測定開始点上に表面変位計１を位置決めする。ここ
で表面変位計１から光ビームを発して試料６の表面に照
射し、その反射光を表面変位計１の光検出器に入射させ
る。この状態で表面変位計１をＸ−Ｙステージ３によっ
て一方向（例えば、Ｘ方向）へ連続的に移動させること
により、一次元の走査が行われる。試料６の一端から他
端への走査が終了したら、表面変位計１を所定ピッチだ
けＹ方向へ移動し、再び表面変位計１をＸ方向へ移動さ
せる。以下、同様にして試料６の全面を走査することに
よって表面変位を測定する。
モータ４，５によってＸ−Ｙステージ３を駆動し、試料
６の測定開始点上に表面変位計１を位置決めする。ここ
で表面変位計１から光ビームを発して試料６の表面に照
射し、その反射光を表面変位計１の光検出器に入射させ
る。この状態で表面変位計１をＸ−Ｙステージ３によっ
て一方向（例えば、Ｘ方向）へ連続的に移動させること
により、一次元の走査が行われる。試料６の一端から他
端への走査が終了したら、表面変位計１を所定ピッチだ
けＹ方向へ移動し、再び表面変位計１をＸ方向へ移動さ
せる。以下、同様にして試料６の全面を走査することに
よって表面変位を測定する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明者の検討によれ
ば、表面変位計を機械的に移動して変位測定を行う表面
変位測定技術は、スライド機構を必要とするために、測
定に時間を要する（すなわち、高速化が図れない）と共
に装置が大型化ならびに大重量化するという問題があ
る。
ば、表面変位計を機械的に移動して変位測定を行う表面
変位測定技術は、スライド機構を必要とするために、測
定に時間を要する（すなわち、高速化が図れない）と共
に装置が大型化ならびに大重量化するという問題があ
る。
【０００８】そこで、本発明の目的は、一次元的な表面
変位の測定を高速に行うことのできる技術を提供するこ
とにある。
変位の測定を高速に行うことのできる技術を提供するこ
とにある。
【０００９】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかにな
るであろう。
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかにな
るであろう。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下の通りである。
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下の通りである。
【００１１】すなわち、光ビームを回転に応じた出射角
度で反射させる回転鏡と、該回転鏡からの光ビームを試
料へ照射する走査用レンズと、該レンズからの照射光に
対する試料表面からの散乱光または正反射光を前記回転
鏡方向へ反射させる反射部材と、前記走査用レンズと同
一の焦点距離を有すると共に前記反射部材からの散乱光
または正反射光を前記回転鏡面上の同一点へ結像させる
集光レンズと、該集光レンズからの入射光に対する前記
回転平面鏡よりの出射光を検出する位置検出手段とを設
けるようにしている。
度で反射させる回転鏡と、該回転鏡からの光ビームを試
料へ照射する走査用レンズと、該レンズからの照射光に
対する試料表面からの散乱光または正反射光を前記回転
鏡方向へ反射させる反射部材と、前記走査用レンズと同
一の焦点距離を有すると共に前記反射部材からの散乱光
または正反射光を前記回転鏡面上の同一点へ結像させる
集光レンズと、該集光レンズからの入射光に対する前記
回転平面鏡よりの出射光を検出する位置検出手段とを設
けるようにしている。
【００１２】
【作用】上記した手段によれば、回転鏡及び走査用レン
ズによって光ビームが試料の表面を移動するように照射
されることにより走査が行われ、その際に照射光の移動
に伴って移動する散乱光または正反射光が集光レンズに
よって再び回転鏡に入射し、その出射光が位置検出手段
の受光部に結像される。したがって、一次元的な表面変
位の測定を高速に、かつ装置の小型化及びローコスト化
を図ることができる。
ズによって光ビームが試料の表面を移動するように照射
されることにより走査が行われ、その際に照射光の移動
に伴って移動する散乱光または正反射光が集光レンズに
よって再び回転鏡に入射し、その出射光が位置検出手段
の受光部に結像される。したがって、一次元的な表面変
位の測定を高速に、かつ装置の小型化及びローコスト化
を図ることができる。
【００１３】
【実施例】図１は本発明による一次元走査型表面変位計
の一実施例の概略構成を示す斜視図である。
の一実施例の概略構成を示す斜視図である。
【００１４】測定用光源である半導体レーザ７のレーザ
ービーム（光ビーム）の出射光路上には、コリメートレ
ンズ８、回転鏡としての回転平面鏡９が順次配設され、
この回転平面鏡９の反射光路上には回転平面鏡９による
走査光を試料６に対し垂直方向から投下光１１を照射す
るための投光レンズ１０（走査用レンズ）が配設されて
いる。
ービーム（光ビーム）の出射光路上には、コリメートレ
ンズ８、回転鏡としての回転平面鏡９が順次配設され、
この回転平面鏡９の反射光路上には回転平面鏡９による
走査光を試料６に対し垂直方向から投下光１１を照射す
るための投光レンズ１０（走査用レンズ）が配設されて
いる。
【００１５】投下光１１が試料６に照射されることによ
って、散乱光１２が生じるが、この散乱光１２の光路
（本実施例では２０°〜４５°の角度を想定）上には、
反射部材としての反射鏡（平面鏡）１３が水平方向に横
長に配設されている。この反射鏡１３の出射光路上に
は、投光レンズ１０と同一焦点距離を有する集光レンズ
１４（凸レンズ）が配設されている。この集光レンズ１
４の出射光は回転平面鏡９に入射され、その出射光は集
合した散乱光の光軸１５となり、この出射光を受光する
ために位置検出素子１６（位置検出手段）が配設されて
いる。位置検出素子１６は、受光したスポットの結像位
置から位置検出を行う。
って、散乱光１２が生じるが、この散乱光１２の光路
（本実施例では２０°〜４５°の角度を想定）上には、
反射部材としての反射鏡（平面鏡）１３が水平方向に横
長に配設されている。この反射鏡１３の出射光路上に
は、投光レンズ１０と同一焦点距離を有する集光レンズ
１４（凸レンズ）が配設されている。この集光レンズ１
４の出射光は回転平面鏡９に入射され、その出射光は集
合した散乱光の光軸１５となり、この出射光を受光する
ために位置検出素子１６（位置検出手段）が配設されて
いる。位置検出素子１６は、受光したスポットの結像位
置から位置検出を行う。
【００１６】以上の構成において、半導体レーザ７から
発したレーザービームは、コリメートレンズ８によって
平行光にされたのち回転平面鏡９に入射する。この入射
光に対する回転平面鏡９の出射光は、投光レンズ１０に
入射され、その出射光（投下光１１）は試料６に対して
垂直に送り出される。投光レンズ１０から試料６の表面
に投下光１１が入射されることによって散乱光１２が生
じ、この散乱光１２は反射鏡１３に入射する。反射鏡１
３の出射光は集光レンズ１４に入射し、その入射光は回
転平面鏡９上へ反射する。
発したレーザービームは、コリメートレンズ８によって
平行光にされたのち回転平面鏡９に入射する。この入射
光に対する回転平面鏡９の出射光は、投光レンズ１０に
入射され、その出射光（投下光１１）は試料６に対して
垂直に送り出される。投光レンズ１０から試料６の表面
に投下光１１が入射されることによって散乱光１２が生
じ、この散乱光１２は反射鏡１３に入射する。反射鏡１
３の出射光は集光レンズ１４に入射し、その入射光は回
転平面鏡９上へ反射する。
【００１７】以上においては、説明の便宜上、回転平面
鏡９が回転しないものとしたが、実際には矢印方向へ回
転しており、半導体レーザ７からのレーザービームに対
する回転平面鏡９の出射角度は、この回転平面鏡９の回
転に応じて変化する。投光レンズ１０は、いずれの方向
から入射された光ビームに対しても、その出射光は試料
６に対して垂直に入射するように反射する。つまり、投
光レンズ１０の出射光（＝投下光１１）は、回転平面鏡
９の回転に応じて試料６を矢印方向へ連続に移動、すな
わち走査を行う。したがって、投下光１１の移動と共に
散乱光１２も同一方向へ移動し、反射鏡１３を経由して
集光レンズ１４に入射し、その出射光は入射光の入射角
度にかかわらず回転平面鏡９上の同一点へ向けて反射す
る。回転平面鏡９は回転しているため、集光レンズ１４
からのレーザービームは常に位置検出素子１６へ向けて
出射される。試料６の表面変位は、位置検出素子１６上
の像の移動から検出され、直線方向の所定長さにおける
一次元的な表面変位が測定できることになる。
鏡９が回転しないものとしたが、実際には矢印方向へ回
転しており、半導体レーザ７からのレーザービームに対
する回転平面鏡９の出射角度は、この回転平面鏡９の回
転に応じて変化する。投光レンズ１０は、いずれの方向
から入射された光ビームに対しても、その出射光は試料
６に対して垂直に入射するように反射する。つまり、投
光レンズ１０の出射光（＝投下光１１）は、回転平面鏡
９の回転に応じて試料６を矢印方向へ連続に移動、すな
わち走査を行う。したがって、投下光１１の移動と共に
散乱光１２も同一方向へ移動し、反射鏡１３を経由して
集光レンズ１４に入射し、その出射光は入射光の入射角
度にかかわらず回転平面鏡９上の同一点へ向けて反射す
る。回転平面鏡９は回転しているため、集光レンズ１４
からのレーザービームは常に位置検出素子１６へ向けて
出射される。試料６の表面変位は、位置検出素子１６上
の像の移動から検出され、直線方向の所定長さにおける
一次元的な表面変位が測定できることになる。
【００１８】以上のように、上記実施例によれば、表面
変位計を機械的に移動させる必要がないので、一次元的
な表面変位の測定をインラインで高速に行うことが可能
になる。また、小型化を図ることができると共にテーブ
ルなどのスライド機構が不要になるのでローコスト化も
可能になる。
変位計を機械的に移動させる必要がないので、一次元的
な表面変位の測定をインラインで高速に行うことが可能
になる。また、小型化を図ることができると共にテーブ
ルなどのスライド機構が不要になるのでローコスト化も
可能になる。
【００１９】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることは言うまでもない。
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることは言うまでもない。
【００２０】例えば、走査スピードを更に高速化するた
めに、図２に示すように、回転平面鏡９の代わりに回転
多面鏡１７を用いることもできる。このようにすれば、
回転平面鏡９が１回転に２回の走査を行うのに対し、回
転多面鏡１７では鏡面数をＮとすれば、１回転にＮ回の
走査を行うので、（Ｎ／２）倍に高速化を図ることが可
能になる。
めに、図２に示すように、回転平面鏡９の代わりに回転
多面鏡１７を用いることもできる。このようにすれば、
回転平面鏡９が１回転に２回の走査を行うのに対し、回
転多面鏡１７では鏡面数をＮとすれば、１回転にＮ回の
走査を行うので、（Ｎ／２）倍に高速化を図ることが可
能になる。
【００２１】さらに、上記実施例においては、投下光１
１を試料６に対して垂直方向から投光するものとした
が、投下光１１は斜め方向から投光するものとしてもよ
い。この場合、散乱光ではなく正反射光を集光レンズ１
４で集光し、位置検出素子１６へ導くことになる。そし
て、斜め方向から投光を行うための構成としては、例え
ば、投光レンズ１０と試料６の間の光路中に反射鏡を置
くことにより達成可能である。
１を試料６に対して垂直方向から投光するものとした
が、投下光１１は斜め方向から投光するものとしてもよ
い。この場合、散乱光ではなく正反射光を集光レンズ１
４で集光し、位置検出素子１６へ導くことになる。そし
て、斜め方向から投光を行うための構成としては、例え
ば、投光レンズ１０と試料６の間の光路中に反射鏡を置
くことにより達成可能である。
【００２２】また、位置検出素子１６に代えてＣＣＤ
（電荷結合素子）を用いることができる。
（電荷結合素子）を用いることができる。
【００２３】以上の説明では、主として本発明者によっ
てなされた発明をその利用分野である半導体ウェハの表
面変位の測定に適用した場合について説明したが、これ
に限定されるものではなく、例えば、走行中のテープの
振れの測定、モータ軸や車輪の回転振れの測定、液晶表
示用ガラスなどの反りの測定、ＩＣのリードの検査、ラ
インプリンタのヘッドの検査、プリント板やアルミ板な
どの金属板の圧延板の厚みや幅の測定、スピーカや動作
中の機構部の振動の測定、高精度の位置決めシステムな
どに本発明を適用することができる。
てなされた発明をその利用分野である半導体ウェハの表
面変位の測定に適用した場合について説明したが、これ
に限定されるものではなく、例えば、走行中のテープの
振れの測定、モータ軸や車輪の回転振れの測定、液晶表
示用ガラスなどの反りの測定、ＩＣのリードの検査、ラ
インプリンタのヘッドの検査、プリント板やアルミ板な
どの金属板の圧延板の厚みや幅の測定、スピーカや動作
中の機構部の振動の測定、高精度の位置決めシステムな
どに本発明を適用することができる。
【００２４】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
下記の通りである。
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
下記の通りである。
【００２５】すなわち、光ビームを回転に応じた出射角
度で反射させる回転鏡と、該回転鏡からの光ビームを試
料へ照射する走査用レンズと、該レンズからの照射光に
対する試料表面からの散乱光または正反射光を前記回転
鏡方向へ反射させる反射部材と、前記走査用レンズと同
一の焦点距離を有すると共に前記反射部材からの散乱光
または正反射光を前記回転鏡面上の同一点へ結像させる
集光レンズと、該集光レンズからの入射光に対する前記
回転平面鏡よりの出射光を検出する位置検出手段とを設
けるようにしたので、一次元的な表面変位の測定を高速
に、かつ装置の小型化及びローコスト化を図ることがで
きる。
度で反射させる回転鏡と、該回転鏡からの光ビームを試
料へ照射する走査用レンズと、該レンズからの照射光に
対する試料表面からの散乱光または正反射光を前記回転
鏡方向へ反射させる反射部材と、前記走査用レンズと同
一の焦点距離を有すると共に前記反射部材からの散乱光
または正反射光を前記回転鏡面上の同一点へ結像させる
集光レンズと、該集光レンズからの入射光に対する前記
回転平面鏡よりの出射光を検出する位置検出手段とを設
けるようにしたので、一次元的な表面変位の測定を高速
に、かつ装置の小型化及びローコスト化を図ることがで
きる。
【図１】本発明による一次元走査型表面変位計の一実施
例の概略構成を示す斜視図である。
例の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１の実施例の変形例を示す主要部の斜視図で
ある。
ある。
【図３】従来の表面変位計の概略構成を示す斜視図であ
る。
る。
１ 表面変位計 ２ アーム ３ Ｘ−Ｙステージ ４，５ モータ ６ 試料 ７ 半導体レーザ ８ コリメートレンズ ９ 回転平面鏡 １０ 投光レンズ １１ 投下光 １２ 散乱光 １３ 反射鏡 １４ 集光レンズ １５ 散乱光の光軸 １６ 位置検出素子 １７ 回転多面鏡
Claims (3)
- 【請求項１】 光ビームを回転に応じた出射角度で反射
させる回転鏡と、該回転鏡からの光ビームを試料へ照射
する走査用レンズと、該レンズからの照射光に対する試
料表面からの散乱光または正反射光を前記回転鏡方向へ
反射させる反射部材と、前記走査用レンズと同一の焦点
距離を有すると共に前記反射部材からの散乱光または正
反射光を前記回転鏡面上の同一点へ結像させる集光レン
ズと、該集光レンズからの入射光に対する前記回転平面
鏡よりの出射光を検出する位置検出手段とを具備するこ
とを特徴とする一次元走査型表面変位計。 - 【請求項２】 前記回転鏡は、回転する平面鏡または多
面鏡であることを特徴とする請求項１記載の一次元走査
型表面変位計。 - 【請求項３】 前記位置検出手段は、位置検出素子また
電荷結合素子であることを特徴とする請求項１記載の一
次元走査型表面変位計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24110591A JPH0626842A (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | 一次元走査型表面変位計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24110591A JPH0626842A (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | 一次元走査型表面変位計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0626842A true JPH0626842A (ja) | 1994-02-04 |
Family
ID=17069362
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24110591A Pending JPH0626842A (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | 一次元走査型表面変位計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0626842A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5781302A (en) * | 1996-07-22 | 1998-07-14 | Geneva Steel | Non-contact shape meter for flatness measurements |
| WO2000052417A1 (fr) * | 1999-02-26 | 2000-09-08 | Anritsu Corporation | Appareil et procede de mesure de deplacement |
| WO2016016972A1 (ja) * | 2014-07-30 | 2016-02-04 | 有限会社ワイ・システムズ | 表面形状の測定方法および測定装置 |
-
1991
- 1991-09-20 JP JP24110591A patent/JPH0626842A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5781302A (en) * | 1996-07-22 | 1998-07-14 | Geneva Steel | Non-contact shape meter for flatness measurements |
| WO2000052417A1 (fr) * | 1999-02-26 | 2000-09-08 | Anritsu Corporation | Appareil et procede de mesure de deplacement |
| US6862098B1 (en) | 1999-02-26 | 2005-03-01 | Anritsu Corporation | Apparatus and method for measuring displacement |
| WO2016016972A1 (ja) * | 2014-07-30 | 2016-02-04 | 有限会社ワイ・システムズ | 表面形状の測定方法および測定装置 |
| CN106716056A (zh) * | 2014-07-30 | 2017-05-24 | 瓦伊***有限公司 | 表面形状的测量方法以及测量装置 |
| JPWO2016016972A1 (ja) * | 2014-07-30 | 2017-06-01 | 有限会社ワイ・システムズ | 表面形状の測定方法および測定装置 |
| US10283419B2 (en) | 2014-07-30 | 2019-05-07 | Ysystems, Ltd. | Method and apparatus for measuring surface profile |
| CN106716056B (zh) * | 2014-07-30 | 2020-01-31 | 瓦伊***有限公司 | 表面形状的测量方法以及测量装置 |
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