JPH08320222A - Displacement measuring device - Google Patents
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- JPH08320222A JPH08320222A JP12514795A JP12514795A JPH08320222A JP H08320222 A JPH08320222 A JP H08320222A JP 12514795 A JP12514795 A JP 12514795A JP 12514795 A JP12514795 A JP 12514795A JP H08320222 A JPH08320222 A JP H08320222A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、加工物等の表面の形状
や粗さを測定するための変位測定装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a displacement measuring device for measuring the shape and roughness of the surface of a workpiece or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来よりある変位測定装置には、プロー
ブ光を試料に照射し、試料から反射したプローブ光の強
度により鉛直方向の変位を検出する非接触式のものや、
タッチプローブ先端の触針を試料に接触させて検出する
接触式のものが知られている。2. Description of the Related Art Conventional displacement measuring devices include a non-contact type device for irradiating a sample with probe light and detecting a vertical displacement by the intensity of the probe light reflected from the sample.
A contact type in which a stylus at the tip of the touch probe is brought into contact with a sample for detection is known.
【０００３】このような非接触式変位測定装置の一例の
構成を図８に示す。この変位測定装置は、試料５に対し
て鉛直方向に移動可能な光学式センサー部Ａを有してい
る。この光学式センサー部Ａは、レーザー光源１、ビー
ムスプリッター２、結像レンズ３、対物レンズ４、受光
部６により構成されている。FIG. 8 shows the structure of an example of such a non-contact type displacement measuring device. This displacement measuring device has an optical sensor unit A that is movable in the vertical direction with respect to the sample 5. The optical sensor unit A includes a laser light source 1, a beam splitter 2, an image forming lens 3, an objective lens 4, and a light receiving unit 6.
【０００４】レーザー光源１から射出されたレーザービ
ームは、ビームスプリッター２で反射し、結像レンズ３
と対物レンズ４を通り、試料５の測定点に集光される。
試料５の表面で反射したレーザービームは、再び対物レ
ンズ４と結像レンズ３を通り、今度はビームスプリッタ
ー２を透過し、受光部６に入射する。受光部６は、入射
光量に応じた電気信号Ｓ７を出力する。信号処理部７
は、電気信号Ｓ７を処理して、例えば電気信号Ｓ７が所
定値に達したときに、プローブ信号Ｓ８を発生させる。
測長部８は、プローブ信号Ｓ８を受け、そのときの光学
式センサー部Ａの鉛直方向の移動量を測定する。A laser beam emitted from a laser light source 1 is reflected by a beam splitter 2 and an imaging lens 3
Then, the light passes through the objective lens 4 and is focused on the measurement point of the sample 5.
The laser beam reflected on the surface of the sample 5 passes through the objective lens 4 and the imaging lens 3 again, this time passes through the beam splitter 2, and enters the light receiving unit 6. The light receiving unit 6 outputs an electric signal S7 according to the amount of incident light. Signal processing unit 7
Processes the electric signal S7 and generates a probe signal S8 when the electric signal S7 reaches a predetermined value, for example.
The length measuring unit 8 receives the probe signal S8 and measures the amount of vertical movement of the optical sensor unit A at that time.
【０００５】つまり、試料５に対して多数の測定点を予
め設定しておき、ある一つの測定点における光学式セン
サー部Ａを鉛直方向の位置を基準とし、その基準位置か
らの対物レンズ２１の移動量を他の測定点のすべてにわ
たって測定することで、試料５の表面の形状や粗さを測
定する。That is, a large number of measurement points are set in advance on the sample 5, the optical sensor section A at a certain measurement point is used as a reference in the vertical direction, and the objective lens 21 is moved from the reference position. The shape and roughness of the surface of the sample 5 are measured by measuring the amount of movement over all other measurement points.
【０００６】次に、前述した接触式変位測定装置の一例
の構成を図９に示す。この変位測定装置は、試料５に対
して鉛直方向に移動可能なタッチプローブ１１を有し、
タッチプローブ１１は触針１２を備えている。Next, FIG. 9 shows the configuration of an example of the above-mentioned contact type displacement measuring device. This displacement measuring device has a touch probe 11 movable in the vertical direction with respect to the sample 5.
The touch probe 11 includes a stylus 12.
【０００７】タッチプローブ１１は、触針１２が試料５
の表面に触れると、タッチ信号Ｓ９を出力する。鉛直方
向測長部１３は、このタッチ信号を受けて、そのときの
タッチプローブ１１の移動量を測定する。In the touch probe 11, the stylus 12 is the sample 5
When touching the surface of, the touch signal S9 is output. The vertical direction length measuring unit 13 receives the touch signal and measures the amount of movement of the touch probe 11 at that time.
【０００８】この変位測定装置も、前述の非接触式変位
測定装置と同様に、試料５に対して多数の測定点を予め
設定しておき、すべての測定点に対してタッチプローブ
１１の移動量を測定することで、試料５の表面の形状や
粗さを測定する。Also in this displacement measuring device, like the above-mentioned non-contact type displacement measuring device, a large number of measuring points are set in advance on the sample 5, and the movement amount of the touch probe 11 is moved with respect to all the measuring points. Is measured to measure the shape and roughness of the surface of the sample 5.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】上述したこれらの変位
測定装置には次のような問題点がある。非接触式変位測
定装置では、試料５の被測定面が加工表面のように微細
な凹凸を持っている場合には、試料５の表面で反射した
レーザー光が対物レンズ４の開口外へ散逸してしまうこ
とがある。その結果、受光部６の出力する電気信号Ｓ７
のＳ／Ｎ比は著しく低いものになってしまう。また、被
測定面の反射率が著しく低い場合にも同様の問題が起き
る。These displacement measuring devices described above have the following problems. In the non-contact type displacement measuring device, when the surface to be measured of the sample 5 has fine irregularities such as a processed surface, the laser light reflected on the surface of the sample 5 is scattered outside the aperture of the objective lens 4. It may happen. As a result, the electric signal S7 output from the light receiving unit 6
Has a significantly low S / N ratio. The same problem occurs when the reflectance of the surface to be measured is extremely low.
【００１０】接触式変位測定装置では、触針１２を試料
５に一度は完全に接触させるので、試料によっては変形
したり破損したりしてしまうため、表面の形状等を正確
に測定できない。また、触針１２の先端曲率が大きいた
め微細な凹凸は検出できない。In the contact type displacement measuring device, since the stylus 12 is brought into complete contact with the sample 5 once, it may be deformed or damaged depending on the sample, so that the surface shape or the like cannot be accurately measured. Further, since the tip curvature of the stylus 12 is large, fine irregularities cannot be detected.
【００１１】本発明は、以上のような問題点に鑑みてな
されたもので、被測定面に微細な凹凸を有する試料や、
被測定面の反射率が著しく低い試料に対しても、試料を
変形や破損させることなく、試料の表面の形状や粗さを
正確に測定する変位測定装置を提供することを目的とす
る。The present invention has been made in view of the above problems, and includes a sample having fine irregularities on the surface to be measured,
An object of the present invention is to provide a displacement measuring device that accurately measures the shape and roughness of the surface of a sample without deforming or damaging the sample even for a sample whose reflectance on the surface to be measured is extremely low.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の変位測
定装置は、試料とセンサー系とを鉛直方向に相対的に移
動させる鉛直方向移動手段と、前記鉛直方向移動手段に
よる移動量を測長する鉛直方向測長手段と、前記センサ
ー系の信号から前記鉛直方向測長手段へのプローブ信号
を生成する信号処理手段とを有する変位測定装置におい
て、前記センサー系は、尖鋭な探針を先端に有する柔軟
なマイクロカンチレバーと、前記マイクロカンチレバー
の先端の鉛直方向の変位を検出する鉛直方向変位検出手
段とから構成されることを特徴とする。According to another aspect of the present invention, there is provided a displacement measuring device for measuring a moving amount by a vertical moving means for relatively moving a sample and a sensor system in the vertical direction, and the moving amount by the vertical moving means. In a displacement measuring device having an elongated vertical length measuring means and a signal processing means for generating a probe signal to the vertical length measuring means from a signal of the sensor system, the sensor system has a sharp tip. And a flexible micro cantilever, and vertical displacement detecting means for detecting a vertical displacement of the tip of the micro cantilever.
【００１３】請求項２に記載の変位測定装置は、試料と
センサー系とを水平方向に相対的に移動させる水平方向
移動手段と、前記水平方向移動手段による移動量を測長
する水平方向測長手段と、前記センサー系の信号から前
記水平方向測長手段へのプローブ信号を生成する信号処
理手段とを有する変位測定装置において、前記センサー
系は、尖鋭な探針を先端に有する柔軟なマイクロカンチ
レバーと、前記マイクロカンチレバーの先端の鉛直方向
の変位を検出する鉛直方向変位検出手段とから構成され
ることを特徴とする。A displacement measuring apparatus according to a second aspect of the present invention comprises a horizontal moving means for moving the sample and the sensor system relative to each other in the horizontal direction, and a horizontal length measuring means for measuring the moving amount by the horizontal moving means. And a signal processing means for generating a probe signal to the horizontal direction measuring means from a signal of the sensor system, wherein the sensor system is a flexible micro cantilever having a sharp probe at the tip. And a vertical displacement detecting means for detecting a vertical displacement of the tip of the micro cantilever.
【００１４】[0014]
【作用】マイクロカンチレバーの探針の先端の曲率半径
は数十ｎｍと鋭く、これを試料表面に近づけると、探針
先端と試料表面の間にその間隔に依存した力（原子間
力）が発生し、マイクロカンチレバーは先端が鉛直方向
に変位する。[Function] The radius of curvature of the tip of the micro cantilever probe is as sharp as several tens of nm, and when it is brought close to the sample surface, a force (atomic force) depending on the distance is generated between the tip of the probe and the sample surface. However, the tip of the micro cantilever is displaced in the vertical direction.
【００１５】請求項１の変位測定装置では、試料表面上
の所望の測定点において、マイクロカンチレバーを試料
に近づけていき、マイクロカンチレバーの変位が予め定
めた所定値となったときに、マイクロカンチレバーを鉛
直方向に移動させた量を測定する。この測定する移動量
は、ある一つの測定点においてマイクロカンチレバーの
変位が所定値となった位置を基準にして、その基準値に
対する相対的な移動量として測定する。このように測定
された移動量は、基準の測定点に対する試料表面の高さ
に等しい。試料表面に多数の測定点を設定し、上に述べ
た測定を測定点毎に行なうことにより、試料表面の形状
や粗さが求められる。In the displacement measuring device according to the first aspect, the microcantilever is brought closer to the sample at a desired measurement point on the sample surface, and when the displacement of the microcantilever reaches a predetermined value, the microcantilever is moved. Measure the amount moved vertically. The moving amount to be measured is measured as a moving amount relative to the reference value with reference to the position where the displacement of the micro cantilever reaches a predetermined value at a certain measuring point. The movement amount thus measured is equal to the height of the sample surface with respect to the reference measurement point. By setting a large number of measurement points on the sample surface and performing the above-described measurement for each measurement point, the shape and roughness of the sample surface can be obtained.
【００１６】請求項２の変位測定装置では、予めマイク
ロカンチレバーの探針を試料表面に近づけておき、探針
に対して試料を水平方向に移動させる。マイクロカンチ
レバーの変位が所定値となった位置を基準にして、再び
所定値となる箇所までの水平方向の移動量を測定する。
このように測定された移動量は、同じ高さの間隔に等し
く、試料表面の凹部や凸部の長さが求められる。In the displacement measuring device according to the second aspect, the probe of the micro cantilever is brought close to the sample surface in advance, and the sample is moved in the horizontal direction with respect to the probe. With reference to the position where the displacement of the micro cantilever reaches the predetermined value as a reference, the amount of horizontal movement to the point where the displacement reaches the predetermined value again is measured.
The amount of movement thus measured is equal to the intervals of the same height, and the lengths of the concave portions and convex portions on the sample surface are obtained.
【００１７】[0017]
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。第一実施例に係る変位測定装置の構成
を図１に示す。本実施例の変位測定装置は、鉛直方向駆
動部２５により試料５に対して鉛直方向に移動される対
物レンズ２１を有している。対物レンズ２１には、先端
に尖鋭な探針を備えたマイクロカンチレバー２２が取り
付けられている。また、マイクロカンチレバー２２の先
端の鉛直方向の変位を検出する光学系を有しており、こ
の鉛直方向変位検出光学系は、レーザー光源１、ビーム
スプリッター２、結像レンズ３、対物レンズ２１、受光
部６により構成されている。さらに、受光部６の出力す
る変位信号Ｓ１に基づいてプローブ信号Ｓ２を出力する
信号処理部２８と、プローブ信号Ｓ２を受けてそのとき
の対物レンズ２１の移動量を測定する鉛直方向測長部２
４とを備えている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The configuration of the displacement measuring device according to the first embodiment is shown in FIG. The displacement measuring apparatus of this embodiment has an objective lens 21 which is moved in the vertical direction with respect to the sample 5 by a vertical drive unit 25. A micro cantilever 22 having a sharp probe at its tip is attached to the objective lens 21. Further, it has an optical system for detecting the vertical displacement of the tip of the micro cantilever 22, and this vertical displacement detection optical system includes a laser light source 1, a beam splitter 2, an imaging lens 3, an objective lens 21, and a light receiving device. It is configured by the section 6. Furthermore, a signal processing unit 28 that outputs a probe signal S2 based on the displacement signal S1 output from the light receiving unit 6, and a vertical direction length measuring unit 2 that receives the probe signal S2 and measures the amount of movement of the objective lens 21 at that time.
4 and.
【００１８】レーザー光源１から射出されたレーザービ
ームは、ビームスプリッター２で反射し、結像レンズ３
と対物レンズ２１を通り、マイクロカンチレバー２２の
先端に集光される。マイクロカンチレバー２２の先端で
反射したレーザービームは、再び対物レンズ２１と結像
レンズ３を通り、今度はビームスプリッター２を透過
し、受光部６に入射する。受光部６は、入射光量に応じ
た電気信号Ｓ１を出力する。The laser beam emitted from the laser light source 1 is reflected by the beam splitter 2 and the imaging lens 3
Then, the light passes through the objective lens 21 and is focused on the tip of the micro cantilever 22. The laser beam reflected by the tip of the micro cantilever 22 passes through the objective lens 21 and the imaging lens 3 again, this time passes through the beam splitter 2, and enters the light receiving unit 6. The light receiving unit 6 outputs an electric signal S1 according to the amount of incident light.
【００１９】対物レンズ２１を鉛直方向に移動させるこ
とによりマイクロカンチレバー２２を試料５に近づける
と、マイクロカンチレバー２２は探針先端と試料表面の
間隔に依存した力（原子間力）を受けて撓み、先端が鉛
直方向に変位する。このため、それまでマイクロカンチ
レバー２２に集光していたレーザービームが集光しなく
なり、受光部６の受光量は減少する。従って、受光部６
の出力する電気信号Ｓ１は、マイクロカンチレバー２２
の先端の変位に対応したものとなる。When the micro cantilever 22 is brought closer to the sample 5 by moving the objective lens 21 in the vertical direction, the micro cantilever 22 bends by receiving a force (atomic force) depending on the distance between the tip of the probe and the sample surface. The tip is displaced vertically. Therefore, the laser beam that has been focused on the micro-cantilever 22 until then is no longer focused, and the amount of light received by the light receiving unit 6 decreases. Therefore, the light receiving unit 6
The electric signal S1 output by the micro cantilever 22
It corresponds to the displacement of the tip of.
【００２０】受光部６の出力する変位信号Ｓ１は、例え
ば図２（ａ）に示すように、マイクロカンチレバー２２
の先端の変位に応じて変化し、信号処理部２８は、図２
（ｂ）に示すように、変位信号Ｓ１が基準電圧Ｖref に
等しくなったときに立ち下がるプローブ信号Ｓ２を生成
する。The displacement signal S1 output from the light receiving section 6 is, for example, as shown in FIG.
The signal processing unit 28 changes according to the displacement of the tip of the
As shown in (b), the probe signal S2 that falls when the displacement signal S1 becomes equal to the reference voltage Vref is generated.
【００２１】鉛直方向測長部２４は、プローブ信号Ｓ２
の立ち下がりのタイミングで、対物レンズ２１の移動量
を測定する。ここで、移動量とは、図３（ａ）に示すよ
うに、試料５の表面上の一つの測定点を基準とし、これ
に対して鉛直方向に移動した量のことである。従って、
ある測定点における対物レンズ２１の移動量は、基準に
選んだ測定点に対する相対的なその測定点における試料
表面の高さの違いに等しい。従って、試料表面に多数の
測定点を設定し、各測定点（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）において
対物レンズ２１の移動量（ｈ1 ，ｈ2 ，ｈ3 ）を調べる
ことで、試料表面の形状や粗さが求められる。The vertical length measuring unit 24 is arranged to detect the probe signal S2.
The amount of movement of the objective lens 21 is measured at the falling timing of. Here, the movement amount refers to the amount of movement in the vertical direction with respect to one measurement point on the surface of the sample 5 as a reference, as shown in FIG. Therefore,
The amount of movement of the objective lens 21 at a certain measurement point is equal to the difference in the height of the sample surface at that measurement point relative to the measurement point selected as the reference. Therefore, by setting a large number of measurement points on the sample surface and examining the movement amount (h 1 , h 2 , h 3 ) of the objective lens 21 at each measurement point (A, B, C, D), the sample surface Shape and roughness are required.
【００２２】また、基準点は、観察方法の違いにより、
図３（ｂ）に示すように規定されてもよい。すなわち、
試料５によっては、ある特定点間の高さのみを抽出して
測定したい場合などである。図３（ｂ）の場合、Ｅ点を
基準としてＦ点までの高さｌ1 、およびＧ点を基準とし
てＨ点までの高さｌ2 のみを得ている。Further, the reference point is different depending on the observation method.
It may be defined as shown in FIG. That is,
Depending on the sample 5, it may be desired to extract and measure only the height between certain points. In the case of FIG. 3B, only the height l 1 up to the point F with respect to the point E and the height l 2 up to the point H with respect to the point G are obtained.
【００２３】従って、この方法によれば、図３（ａ）の
ように、試料５の表面上に基準点を一点しか持たない測
定方法よりも、より迅速に必要な情報のみを得ることが
可能となる。Therefore, according to this method, as shown in FIG. 3 (a), it is possible to obtain only necessary information more quickly than the measuring method having only one reference point on the surface of the sample 5. Becomes
【００２４】このように本実施例によれば、微細な凹凸
にも十分な感度を有するマイクロカンチレバー２２をプ
ローブとして用い、マイクロカンチレバー２２の先端の
変位を光学的に検出しているので、試料表面の凹凸や反
射率などに影響されること無く、常に一定の条件下で、
試料５を変形させたり傷つけたりすることなく、表面の
形状や粗さを再現性よく測定できる。As described above, according to this embodiment, the micro cantilever 22 having sufficient sensitivity to fine irregularities is used as a probe, and the displacement of the tip of the micro cantilever 22 is optically detected. Without being affected by the unevenness and reflectance of the
The shape and roughness of the surface can be measured with good reproducibility without deforming or damaging the sample 5.
【００２５】なお、本実施例では、対物レンズ２１を鉛
直方向に移動させたが、光学系全体を鉛直方向に移動さ
せてもよい。また、複数個の受光部を設け、各々の出力
信号を演算してプローブ信号を生成するような信号処理
部で構成してもよい。Although the objective lens 21 is moved in the vertical direction in this embodiment, the entire optical system may be moved in the vertical direction. Alternatively, a plurality of light receiving units may be provided, and a signal processing unit that calculates each output signal to generate a probe signal may be configured.
【００２６】次に、上記実施例の変形例について説明す
る。本変形例の変位測定装置の構成を図４に示す。本変
形例では、センサー系は、レーザー光源３１、受光部３
２、マイクロカンチレバー３３が所定の位置関係で配置
されていて、レーザー光源３１から射出されたレーザー
光がマイクロカンチレバー３３で反射して受光部３２に
入射するといった、いわゆる三角測量によりマイクロカ
ンチレバーの鉛直方向の変位を検出する構成となってい
る。Next, a modification of the above embodiment will be described. The configuration of the displacement measuring device of this modification is shown in FIG. In this modification, the sensor system includes a laser light source 31 and a light receiving unit 3.
2. The micro cantilever 33 is arranged in a predetermined positional relationship, and the laser light emitted from the laser light source 31 is reflected by the micro cantilever 33 and is incident on the light receiving unit 32. In the vertical direction of the micro cantilever by so-called triangulation. The displacement is detected.
【００２７】上記実施例と同様に、鉛直方向駆動部３４
によりセンサー系を鉛直方向に移動させて、マイクロカ
ンチレバー３３の先端を試料５に近づけていき、マイク
ロカンチレバー３３の先端の鉛直方向の変位を受光部３
２で検出する。As in the above embodiment, the vertical drive unit 34
By moving the sensor system in the vertical direction to bring the tip of the micro cantilever 33 closer to the sample 5, and detect the vertical displacement of the tip of the micro cantilever 33.
Detect with 2.
【００２８】受光部３２の出力する変位信号Ｓ３は、例
えば図５（ａ）に示すように、マイクロカンチレバー２
２の先端の変位に応じて変化し、信号処理部２８は、図
５（ｂ）に示すように、変位信号Ｓ３が基準電圧Ｖref
に等しくなったときに立ち下がるプローブ信号Ｓ４を出
力する。The displacement signal S3 output from the light receiving section 32 is, for example, as shown in FIG.
The signal processing unit 28 changes the displacement signal S3 to the reference voltage Vref as shown in FIG. 5B.
Then, the probe signal S4 which falls when is equal to is output.
【００２９】鉛直方向測長部３５は、プローブ信号Ｓ４
の立ち下がりのタイミングで、ある基準となる測定点に
対する、センサー系の移動量を測定する。センサー系の
移動量は、基準測定点に対する試料表面の高さの違いに
等しく、従って、試料表面に多数の測定点に対してセン
サー系の移動量を調べることで、試料表面の形状や粗さ
が求められる。The vertical length measuring unit 35 is arranged to detect the probe signal S4.
At the fall timing of, the amount of movement of the sensor system is measured with respect to a certain reference measurement point. The amount of movement of the sensor system is equal to the difference in height of the sample surface with respect to the reference measurement point.Therefore, by examining the amount of movement of the sensor system at many measurement points on the sample surface, the shape and roughness of the sample surface Is required.
【００３０】本変形例によれば、上記実施例より簡単な
構成で、上記実施例と同様の効果が得られる。すなわ
ち、試料表面の凹凸や反射率などに影響されること無
く、常に一定の条件下で、試料５を変形させたり傷つけ
たりすることなく、表面の形状や粗さを再現性よく測定
できる。According to this modification, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained with a simpler configuration than that of the above-mentioned embodiment. That is, the shape and roughness of the surface can be measured with good reproducibility under constant conditions without being deformed or damaged, without being affected by the unevenness or reflectance of the sample surface.
【００３１】次に、第二実施例について説明する。本実
施例の変位測定装置の構成を図６に示す。本実施例の変
位測定装置は、Ｘ−Ｙ平面について試料表面の形状を測
定するものである。Next, a second embodiment will be described. The configuration of the displacement measuring device of this embodiment is shown in FIG. The displacement measuring device of the present embodiment measures the shape of the sample surface on the XY plane.
【００３２】図６に示すように、変位測定装置は、固定
の対物レンズ４１を有しており、対物レンズ４１には、
先端に尖鋭な探針を備えたマイクロカンチレバー４２が
取り付けられている。また、マイクロカンチレバー４２
の先端の鉛直方向の変位を検出する光学系を備え、この
鉛直方向変位検出光学系は、レーザー光源１、ビームス
プリッター２、結像レンズ３、対物レンズ２１、受光部
６により構成されている。As shown in FIG. 6, the displacement measuring device has a fixed objective lens 41, and the objective lens 41 includes:
A micro cantilever 42 having a sharp probe at its tip is attached. In addition, the micro cantilever 42
An optical system for detecting the vertical displacement of the tip of the optical disc is provided. The vertical displacement detection optical system is composed of a laser light source 1, a beam splitter 2, an imaging lens 3, an objective lens 21, and a light receiving unit 6.
【００３３】さらに、変位測定装置は、試料５を載せる
Ｘ−Ｙテーブル４７、Ｘ−Ｙテーブル４７を駆動する水
平駆動部４６、Ｘ−Ｙテーブル４７のＸ方向の移動量を
測定するＸ測長部４５、Ｘ−Ｙテーブル４７のＹ方向の
移動量を測定するＹ測長部４６、受光部６の出力する変
位信号Ｓ５に従ってＸ測長部４５とＹ測長部４６の測長
のタイミング信号Ｓ６を生成する信号処理部４３を有し
ている。Further, the displacement measuring device has an XY table 47 on which the sample 5 is placed, a horizontal drive unit 46 for driving the XY table 47, and an X length measurement for measuring the amount of movement of the XY table 47 in the X direction. Unit 45, a Y length measuring unit 46 for measuring the amount of movement of the XY table 47 in the Y direction, and timing signals for measuring the lengths of the X length measuring unit 45 and the Y length measuring unit 46 according to the displacement signal S5 output from the light receiving unit 6. It has a signal processing unit 43 that generates S6.
【００３４】レーザー光源１から射出されたレーザービ
ームは、ビームスプリッター２で反射し、結像レンズ３
と対物レンズ４１を通り、マイクロカンチレバー４２の
先端に一点に集光される。マイクロカンチレバー４２の
先端で反射したレーザービームは、再び対物レンズ４１
と結像レンズ３を通り、今度はビームスプリッター２を
透過し、受光部６に入射する。受光部６は入射光量に応
じた電気信号Ｓ５を出力する。The laser beam emitted from the laser light source 1 is reflected by the beam splitter 2 and the imaging lens 3
Then, the light passes through the objective lens 41 and is converged at one point on the tip of the micro cantilever 42. The laser beam reflected by the tip of the micro cantilever 42 is again reflected by the objective lens 41.
Then, the light passes through the image forming lens 3, the beam splitter 2, and then enters the light receiving portion 6. The light receiving unit 6 outputs an electric signal S5 according to the amount of incident light.
【００３５】測定開始位置において、マイクロカンチレ
バー４２の探針を試料５の表面に限りなく近づけてお
き、水平方向駆動部４６がＸ−Ｙテーブル４７を駆動し
て試料５を水平方向に移動させると、マイクロカンチレ
バー４２の探針は試料５の表面の形状に沿って鉛直方向
に変位する。マイクロカンチレバー４２の先端が変位す
ると受光部６に入射する光量が変化するため、その出力
信号Ｓ５はマイクロカンチレバー４２の先端の変位に対
応したものになる。At the measurement start position, the probe of the micro cantilever 42 is brought as close as possible to the surface of the sample 5, and the horizontal driving unit 46 drives the XY table 47 to move the sample 5 in the horizontal direction. The probe of the micro cantilever 42 is displaced in the vertical direction along the shape of the surface of the sample 5. When the tip of the micro cantilever 42 is displaced, the amount of light incident on the light receiving unit 6 changes, so that the output signal S5 thereof corresponds to the displacement of the tip of the micro cantilever 42.
【００３６】例えば、図７（ａ）に示すような形状の試
料を測定した場合、受光部６の出力する変位信号Ｓ５は
図７（ｂ）に示すように変化し、信号処理部４３は、図
７（ｃ）に示すように、変位信号Ｓ５が基準電圧Ｖref
に等しくなるタイミングで立ち下がるプローブ信号Ｓ６
を出力する。For example, when a sample having a shape as shown in FIG. 7A is measured, the displacement signal S5 output from the light receiving section 6 changes as shown in FIG. 7B, and the signal processing section 43 As shown in FIG. 7C, the displacement signal S5 changes to the reference voltage Vref.
Probe signal S6 falling at a timing equal to
Is output.
【００３７】Ｘ測長部４４またはＹ測長部４５は、この
プローブ信号Ｓ６の立ち下がりエッジで、Ｘ−Ｙテーブ
ル４７のＸ方向またはＹ方向の移動量を測定する。例え
ば、図７において、Ｘ−Ｙテーブル４７をＸ方向に移動
させている場合には、Ｘ測長部４４がその移動量を測定
する。これにより、図７（ａ）の試料の凸部の長さＬが
測定される。The X length measuring unit 44 or the Y length measuring unit 45 measures the amount of movement of the XY table 47 in the X direction or the Y direction at the falling edge of the probe signal S6. For example, in FIG. 7, when the XY table 47 is moved in the X direction, the X length measurement unit 44 measures the amount of movement. Thereby, the length L of the convex portion of the sample of FIG. 7A is measured.
【００３８】このように本実施例によれば、試料表面の
凹凸や反射率などに影響されること無く、常に一定の条
件下で、試料を変形させたり傷つけたりすることなく、
表面の形状や粗さを再現性よく測定できる。As described above, according to this embodiment, the sample surface is not affected by unevenness or reflectance, and the sample is always deformed or damaged under a constant condition.
The shape and roughness of the surface can be measured with good reproducibility.
【００３９】本発明は上述した実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、様々な変
形実施が可能である。また、第一実施例と第二実施例を
組み合わせ、鉛直方向と水平方向の両方を測定できる構
成にすることも可能である。The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. It is also possible to combine the first embodiment and the second embodiment so that both the vertical direction and the horizontal direction can be measured.
【００４０】[0040]
【発明の効果】本発明によれば、微細な凹凸を持つ試料
や、反射率が著しく低い試料に対しても、試料を変形さ
せたり傷つけたりすることなく、試料の表面の形状や粗
さを測定できる変位測定装置が得られる。According to the present invention, even with respect to a sample having fine irregularities or a sample having a remarkably low reflectance, the shape and roughness of the surface of the sample can be determined without deforming or damaging the sample. A displacement measuring device that can measure is obtained.
【図１】本発明の第一実施例に係る変位測定装置の構成
を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a displacement measuring device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】図１の変位測定装置において、受光部の出力す
る変位信号Ｓ１と信号処理部の出力するプローブ信号Ｓ
２を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a displacement measuring device of FIG. 1 in which a displacement signal S1 output from a light receiving section and a probe signal S output from a signal processing section
It is a figure which shows 2.
【図３】観察時の基準点の設定の仕方とそれに対する測
定点の高さを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a method of setting a reference point at the time of observation and a height of a measurement point corresponding to the setting method.
【図４】図１に示す変位測定装置の変形例の構成を示す
図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a modified example of the displacement measuring device shown in FIG.
【図５】図４の変位測定装置において、受光部の出力す
る変位信号Ｓ３と信号処理部の出力するプローブ信号Ｓ
４を示す図である。5 is a diagram showing the displacement measuring device of FIG. 4, in which the displacement signal S3 output by the light receiving unit and the probe signal S output by the signal processing unit are output.
FIG.
【図６】本発明の第二実施例に係る変位測定装置の構成
を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a displacement measuring device according to a second embodiment of the present invention.
【図７】図６の変位測定装置において、受光部の出力す
る変位信号Ｓ５と信号処理部の出力するプローブ信号Ｓ
６を示す図である。7 is a diagram showing a displacement measuring device of FIG. 6, in which the displacement signal S5 output from the light receiving portion and the probe signal S output from the signal processing portion.
It is a figure which shows 6.
【図８】従来よりある非接触式変位測定装置の一例の構
成を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a configuration of an example of a conventional non-contact type displacement measuring device.
【図９】従来よりある接触式変位測定装置の一例の構成
を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a configuration of an example of a conventional contact type displacement measuring device.
１…レーザー光源、２…ビームスプリッター、３…結像
レンズ、５…試料、６…受光部、２１…対物レンズ、２
２…マイクロカンチレバー、２４…鉛直方向測長部、２
５…鉛直方向駆動部、２８…信号処理部、Ｓ１…変位信
号、Ｓ２…プローブ信号、Ｖref …基準電圧。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser light source, 2 ... Beam splitter, 3 ... Imaging lens, 5 ... Sample, 6 ... Light receiving part, 21 ... Objective lens, 2
2 ... Micro cantilever, 24 ... Vertical measuring unit, 2
5 ... Vertical drive unit, 28 ... Signal processing unit, S1 ... Displacement signal, S2 ... Probe signal, Vref ... Reference voltage.
Claims (2)
移動させる鉛直方向移動手段と、前記鉛直方向移動手段
による移動量を測長する鉛直方向測長手段と、前記セン
サー系の信号から前記鉛直方向測長手段へのプローブ信
号を生成する信号処理手段とを有する変位測定装置にお
いて、 前記センサー系は、尖鋭な探針を先端に有する柔軟なマ
イクロカンチレバーと、前記マイクロカンチレバーの先
端の鉛直方向の変位を検出する鉛直方向変位検出手段と
から構成されることを特徴とする変位測定装置。1. A vertical movement means for relatively moving a sample and a sensor system in the vertical direction, a vertical length measurement means for measuring the amount of movement by the vertical movement means, and a signal from the sensor system. In a displacement measuring device having a signal processing means for generating a probe signal to the vertical direction measuring means, the sensor system comprises a flexible micro cantilever having a sharp probe at a tip, and a vertical direction of a tip of the micro cantilever. A displacement measuring device comprising a vertical displacement detecting means for detecting a displacement in a direction.
移動させる水平方向移動手段と、前記水平方向移動手段
による移動量を測長する水平方向測長手段と、前記セン
サー系の信号から前記水平方向測長手段へのプローブ信
号を生成する信号処理手段とを有する変位測定装置にお
いて、 前記センサー系は、尖鋭な探針を先端に有する柔軟なマ
イクロカンチレバーと、前記マイクロカンチレバーの先
端の鉛直方向の変位を検出する鉛直方向変位検出手段と
から構成されることを特徴とする変位測定装置。2. A horizontal movement means for relatively moving the sample and the sensor system in the horizontal direction, a horizontal length measurement means for measuring the amount of movement by the horizontal movement means, and a signal from the sensor system. In a displacement measuring device having a signal processing means for generating a probe signal to the horizontal length measuring means, the sensor system comprises a flexible micro cantilever having a sharp probe at its tip and a vertical direction of the tip of the micro cantilever. A displacement measuring device comprising a vertical displacement detecting means for detecting a displacement in a direction.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12514795A JPH08320222A (en) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | Displacement measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12514795A JPH08320222A (en) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | Displacement measuring device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08320222A true JPH08320222A (en) | 1996-12-03 |
Family
ID=14903037
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12514795A Withdrawn JPH08320222A (en) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | Displacement measuring device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08320222A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100926178B1 (en) * | 2008-10-08 | 2009-11-10 | 은강정보통신(주) | Light projector using laser |
-
1995
- 1995-05-24 JP JP12514795A patent/JPH08320222A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100926178B1 (en) * | 2008-10-08 | 2009-11-10 | 은강정보통신(주) | Light projector using laser |
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