JP2000230802A - 変位測定装置 - Google Patents
変位測定装置Info
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Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガラス基板上に形成された光を透過する物質
の表面形状を、ガラス基板上に形成された金属パターン
などの反射状態による影響を受けずに測定することがで
きること。 【解決手段】 投光部１０の光源１から出射された測定
光はλ／２板３でＳ偏光に変換され被測定物Ｗの光を透
過する物質Ｗ２に入射角度φ１（７０度）を有して照射
される。反射光は反射角度φ２で受光部１１の受光素子
７に入射され、変位量が検出される。光を透過する物質
Ｗ２の表面での測定光の反射強度を高くでき、光を透過
する物質Ｗ２裏面の反射状態に影響されずに表面の変位
量を正確に測定できる。
の表面形状を、ガラス基板上に形成された金属パターン
などの反射状態による影響を受けずに測定することがで
きること。 【解決手段】 投光部１０の光源１から出射された測定
光はλ／２板３でＳ偏光に変換され被測定物Ｗの光を透
過する物質Ｗ２に入射角度φ１（７０度）を有して照射
される。反射光は反射角度φ２で受光部１１の受光素子
７に入射され、変位量が検出される。光を透過する物質
Ｗ２の表面での測定光の反射強度を高くでき、光を透過
する物質Ｗ２裏面の反射状態に影響されずに表面の変位
量を正確に測定できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、被測定物の変位量
を非接触で測定できる変位測定装置に係り、特に、ガラ
ス上に配置された光を透過する物質の変位量を正確に測
定することができる変位測定装置に関する。
を非接触で測定できる変位測定装置に係り、特に、ガラ
ス上に配置された光を透過する物質の変位量を正確に測
定することができる変位測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図６は、従来の変位測定装置を示す構成
図である。被測定物５４の測定表面の変位量は、この変
位測定装置に測定光を被測定物に照射して測定すること
ができる。投光部５０の光源５１から出射されたレーザ
光は、投光レンズ５３を介して測定表面に照射される。
測定表面からの反射光は、受光部６０の受光レンズ６１
を介して光検出素子６２に入射される。光検出素子６２
は、受光面での結像位置に応じた信号を出力し、図示し
ない演算部はこの信号に基づき被測定物表面の変位量と
して出力する。
図である。被測定物５４の測定表面の変位量は、この変
位測定装置に測定光を被測定物に照射して測定すること
ができる。投光部５０の光源５１から出射されたレーザ
光は、投光レンズ５３を介して測定表面に照射される。
測定表面からの反射光は、受光部６０の受光レンズ６１
を介して光検出素子６２に入射される。光検出素子６２
は、受光面での結像位置に応じた信号を出力し、図示し
ない演算部はこの信号に基づき被測定物表面の変位量と
して出力する。
【０００３】受光面での結像位置に応じた信号は、被測
定物の反射状態により影響を受ける。例えば、被測定物
がガラス基板の上に金属膜のパターンが蒸着されたもの
であるときには、ガラス基板での反射状態と金属面での
反射状態が異なるために、段差はないのに変位出力に差
を生ずるという現象が起こる。このため、実公平７−２
６６４８号公報記載の変位測定装置では、図６の投光部
５０にレーザ光のＳ，Ｐ偏光の比率を調整するための波
長板５２を設けた構成としている。これにより、ガラス
表面におけるレーザ光の反射率を所定範囲の入射角にお
いて、ほぼ一定とした状態で測定でき、ガラス基板の測
定と金属面の測定とで測定値に差が生じないようにして
いる。
定物の反射状態により影響を受ける。例えば、被測定物
がガラス基板の上に金属膜のパターンが蒸着されたもの
であるときには、ガラス基板での反射状態と金属面での
反射状態が異なるために、段差はないのに変位出力に差
を生ずるという現象が起こる。このため、実公平７−２
６６４８号公報記載の変位測定装置では、図６の投光部
５０にレーザ光のＳ，Ｐ偏光の比率を調整するための波
長板５２を設けた構成としている。これにより、ガラス
表面におけるレーザ光の反射率を所定範囲の入射角にお
いて、ほぼ一定とした状態で測定でき、ガラス基板の測
定と金属面の測定とで測定値に差が生じないようにして
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の変位測定装置に
おいては、ガラス基板上に形成された、光の透過する物
質の表面形状を測定するときには、測定光の入り込みた
め精度の良い測定ができなかった。光を透過する物質を
測定すると、測定光が内部に入り込み、内部で散乱して
表面から拡散するとともに、ガラス基板に到達した測定
光がガラス基板で反射し、光を透過する物質で拡散し表
面から拡散するという現象が起こる。この表面から拡散
した測定光が表面形状測定に影響を与えるためである。
ガラス基板に、反射率の高いパターンが形成されている
ときには特にこの影響が大きかった。
おいては、ガラス基板上に形成された、光の透過する物
質の表面形状を測定するときには、測定光の入り込みた
め精度の良い測定ができなかった。光を透過する物質を
測定すると、測定光が内部に入り込み、内部で散乱して
表面から拡散するとともに、ガラス基板に到達した測定
光がガラス基板で反射し、光を透過する物質で拡散し表
面から拡散するという現象が起こる。この表面から拡散
した測定光が表面形状測定に影響を与えるためである。
ガラス基板に、反射率の高いパターンが形成されている
ときには特にこの影響が大きかった。
【０００５】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、ガラス基板上に形成された光を透過す
る物質の表面形状を、ガラス基板上に形成された金属パ
ターンなどの反射状態による影響を受けずに測定できる
変位測定装置を提供することを目的としている。
れたものであり、ガラス基板上に形成された光を透過す
る物質の表面形状を、ガラス基板上に形成された金属パ
ターンなどの反射状態による影響を受けずに測定できる
変位測定装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の変位測定装置は、請求項１記載のように、
光を透過する物質からなる被測定物（Ｗ）に測定光を照
射する投光部（１０）と、被測定物の反射光を受光素子
で受光する受光部（１１）を備えて被測定物表面の変位
量を測定する三角測量を利用した変位測定装置におい
て、前記投光部の測定光をＳ偏光とし、該投光部の入射
角度（φ１）及び受光部での反射角度（φ２）が５０度
以上に設定されたことを特徴とする。
め、本発明の変位測定装置は、請求項１記載のように、
光を透過する物質からなる被測定物（Ｗ）に測定光を照
射する投光部（１０）と、被測定物の反射光を受光素子
で受光する受光部（１１）を備えて被測定物表面の変位
量を測定する三角測量を利用した変位測定装置におい
て、前記投光部の測定光をＳ偏光とし、該投光部の入射
角度（φ１）及び受光部での反射角度（φ２）が５０度
以上に設定されたことを特徴とする。
【０００７】また、請求項２記載のように、前記投光部
（１０）には、測定光をＳ偏光に変換するλ／２板
（３）を設けた構成としてもよい。
（１０）には、測定光をＳ偏光に変換するλ／２板
（３）を設けた構成としてもよい。
【０００８】また、請求項３記載のように、前記投光部
（１０）に設けられた光源（１）はレーザダイオードで
あり、該レーザダイオードから出射される光がＳ偏光と
なるように配置した構成とすることもできる。
（１０）に設けられた光源（１）はレーザダイオードで
あり、該レーザダイオードから出射される光がＳ偏光と
なるように配置した構成とすることもできる。
【０００９】また、請求項４記載のように、前記投光部
（１０）には、光源（１）からの光を直線偏光にする偏
光子（２０）と、前記偏光子を通過した測定光をＳ偏光
に変換するλ／２板（３）が設けられた構成としてもよ
い。
（１０）には、光源（１）からの光を直線偏光にする偏
光子（２０）と、前記偏光子を通過した測定光をＳ偏光
に変換するλ／２板（３）が設けられた構成としてもよ
い。
【００１０】また、請求項５記載のように、前記投光部
の測定光の入射角度（φ１）及び受光部での反射角度
（φ２）を７０度に設定することができる。
の測定光の入射角度（φ１）及び受光部での反射角度
（φ２）を７０度に設定することができる。
【００１１】上記構成によれば、投光部１０の測定光
は、λ／２板３によりＳ偏光として被測定物Ｗに照射さ
れ、入射角度φ１及び反射角度φ２は５０度以上に設定
されており、光を透過する物質の表面での反射光の強度
を高めることができ、光を透過する物質の裏面の反射状
態に影響されずに光を透過する物質の表面の変位量を測
定できる。
は、λ／２板３によりＳ偏光として被測定物Ｗに照射さ
れ、入射角度φ１及び反射角度φ２は５０度以上に設定
されており、光を透過する物質の表面での反射光の強度
を高めることができ、光を透過する物質の裏面の反射状
態に影響されずに光を透過する物質の表面の変位量を測
定できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の変位測定装置を
示す構成図である。投光部１０の構成を説明すると、レ
ーザダイオード等の光源１からはＰ偏光の成分を有する
光が出射される。コリメータレンズ２はこの光を平行光
にし、λ／２板３によりＳ偏光に変換される。この光
は、投光レンズ４を介して被測定物Ｗの測定表面に所定
角度φ１で照射される。ここで入射角度φ１は５０度以
上に設定されている。
示す構成図である。投光部１０の構成を説明すると、レ
ーザダイオード等の光源１からはＰ偏光の成分を有する
光が出射される。コリメータレンズ２はこの光を平行光
にし、λ／２板３によりＳ偏光に変換される。この光
は、投光レンズ４を介して被測定物Ｗの測定表面に所定
角度φ１で照射される。ここで入射角度φ１は５０度以
上に設定されている。
【００１３】受光部１１の構成を説明すると、反射光は
同様の角度φ２（φ１＝φ２）の光軸上に設けられた受
光レンズ５、及び結像レンズ６を介して受光素子７の受
光面７ａ上に結像される。そして、被測定物Ｗ表面の変
位量（図中高さ方向Ｚの移動量）に対応して受光面７ａ
上での結像点の位置がＸ方向に移動する。この受光素子
７からは、光の結像点の位置に対応した信号が出力さ
れ、図示しない演算部はこの信号に基づき所定の演算を
実行して被測定物Ｗの変位量を出力する。
同様の角度φ２（φ１＝φ２）の光軸上に設けられた受
光レンズ５、及び結像レンズ６を介して受光素子７の受
光面７ａ上に結像される。そして、被測定物Ｗ表面の変
位量（図中高さ方向Ｚの移動量）に対応して受光面７ａ
上での結像点の位置がＸ方向に移動する。この受光素子
７からは、光の結像点の位置に対応した信号が出力さ
れ、図示しない演算部はこの信号に基づき所定の演算を
実行して被測定物Ｗの変位量を出力する。
【００１４】ここで、被測定物Ｗは、ガラスＷ１上に光
を透過する物質Ｗ２が形成された構成である。光を透過
する物質Ｗ２は塗布や蒸着などによって形成されたもの
であり、ガラスＷ１と光を透過する物質Ｗ２には境界面
Ｋが形成される。
を透過する物質Ｗ２が形成された構成である。光を透過
する物質Ｗ２は塗布や蒸着などによって形成されたもの
であり、ガラスＷ１と光を透過する物質Ｗ２には境界面
Ｋが形成される。
【００１５】そして本発明は、Ｓ偏光と大きい入射角
（φ１＝５０度以上）を特徴としている。図２の概要図
に示すように、光が１つの境界面Ｋに入射し、その一成
分が反射し他の成分が屈折透過する際の、それぞれの強
度は以下の式で表すことができる。
（φ１＝５０度以上）を特徴としている。図２の概要図
に示すように、光が１つの境界面Ｋに入射し、その一成
分が反射し他の成分が屈折透過する際の、それぞれの強
度は以下の式で表すことができる。
【００１６】 Ｒp ＝tan2（φ1 −φ3 ）／tan2（φ1 ＋φ3 ） Ｒs ＝sin2（φ1 −φ3 ）／sin2（φ1 ＋φ3 ） Ｔp ＝sin (2φ1)・sin (2φ3)／｛sin2 (φ1 ＋φ3)・
cos2 (φ1 −φ3)｝ Ｔs ＝sin (2φ1)・sin (2φ3)／sin2 (φ1 ＋φ3) 但し、Ｒp はＰ偏光入射での反射率、Ｒs はＳ偏光入射
での反射率、Ｔp はＰ偏光入射での透過率、Ｔs はＳ偏
光入射での透過率、φ1 は入射角、φ3 は屈折角で、媒
質１，２の屈折率ｎ1 ，ｎ2 を用いてφ3 ＝sin
-1｛（ｎ1 ／ｎ2 ）sin φ1 ｝で表すことができる。
cos2 (φ1 −φ3)｝ Ｔs ＝sin (2φ1)・sin (2φ3)／sin2 (φ1 ＋φ3) 但し、Ｒp はＰ偏光入射での反射率、Ｒs はＳ偏光入射
での反射率、Ｔp はＰ偏光入射での透過率、Ｔs はＳ偏
光入射での透過率、φ1 は入射角、φ3 は屈折角で、媒
質１，２の屈折率ｎ1 ，ｎ2 を用いてφ3 ＝sin
-1｛（ｎ1 ／ｎ2 ）sin φ1 ｝で表すことができる。
【００１７】例えば、光の透過する物質Ｗ２が液晶ディ
スプレイであり、液晶をシールするシール剤であるとき
には、次のようになる。前記式を用いて、シール剤へ任
意の角度で光を入射したときのシール剤表面からの反射
光と裏面からの反射光の強度を示すことができる。例え
ば、空気の屈折率を１、シール剤の屈折率を１．５、シ
ール剤の透過率を８０％とすると、図３のような特性が
得られる。
スプレイであり、液晶をシールするシール剤であるとき
には、次のようになる。前記式を用いて、シール剤へ任
意の角度で光を入射したときのシール剤表面からの反射
光と裏面からの反射光の強度を示すことができる。例え
ば、空気の屈折率を１、シール剤の屈折率を１．５、シ
ール剤の透過率を８０％とすると、図３のような特性が
得られる。
【００１８】図示のように、シール剤表面からの反射光
強度は、入射角が大きい方が、また、Ｐ偏光入射よりも
Ｓ偏光入射の方が大きいことが判る。その結果、上記構
成の如く光の入射条件をＳ偏光とし、入射角φ１が５０
度以上にすることにより、裏面反射光に対する表面反射
光の強度の比率を従来機に比べ３倍以上に高めることが
できる。なお、シール剤は半透明で、透過率は上記の８
０％を越えることはないことから、裏面からの反射光強
度は図３に示す値よりも小さくなる。
強度は、入射角が大きい方が、また、Ｐ偏光入射よりも
Ｓ偏光入射の方が大きいことが判る。その結果、上記構
成の如く光の入射条件をＳ偏光とし、入射角φ１が５０
度以上にすることにより、裏面反射光に対する表面反射
光の強度の比率を従来機に比べ３倍以上に高めることが
できる。なお、シール剤は半透明で、透過率は上記の８
０％を越えることはないことから、裏面からの反射光強
度は図３に示す値よりも小さくなる。
【００１９】本発明では、入射角度φ１として適した値
は７０度以上であり、例えば７０度における裏面反射光
に対する表面反射光の強度の比率は、従来機に比べ７．
５倍となる。したがって、上記ガラスＷ１上に光を透過
する物質Ｗ２が形成された被測定物Ｗについて、入射光
をＳ偏光とし入射角度φ１を７０度以上に設定すること
により、光を透過する物質Ｗ２の裏面からの反射光を減
衰させることができる。これにより、ガラスＷ１と光を
透過する物質Ｗ２の境界面Ｋにおける介在物の有無（反
射状態）に影響されることなく、光を透過する物質Ｗ２
の測定表面の変位量を正確に測定することができるよう
になる。
は７０度以上であり、例えば７０度における裏面反射光
に対する表面反射光の強度の比率は、従来機に比べ７．
５倍となる。したがって、上記ガラスＷ１上に光を透過
する物質Ｗ２が形成された被測定物Ｗについて、入射光
をＳ偏光とし入射角度φ１を７０度以上に設定すること
により、光を透過する物質Ｗ２の裏面からの反射光を減
衰させることができる。これにより、ガラスＷ１と光を
透過する物質Ｗ２の境界面Ｋにおける介在物の有無（反
射状態）に影響されることなく、光を透過する物質Ｗ２
の測定表面の変位量を正確に測定することができるよう
になる。
【００２０】次に、上記構成の変形例を説明する。図４
に示す投光部１０では、レーザダイオード等の光源１か
ら直接、Ｓ偏光の成分を有する光を出射する構成とされ
ている。例えば、レーザダイオードの向きを可変するこ
とにより、このレーザダイオードからはＳ偏光の光を出
射することができる。一般的にＰ偏光とＳ偏光はレーザ
ダイオードの向きを９０度変更することで他方側に変え
ることができる。このような構成によれば、上記λ／２
板３を用いずとも、被測定物ＷにＳ偏光の光を照射する
ことができ、上記同様の作用効果を得ることができる。
に示す投光部１０では、レーザダイオード等の光源１か
ら直接、Ｓ偏光の成分を有する光を出射する構成とされ
ている。例えば、レーザダイオードの向きを可変するこ
とにより、このレーザダイオードからはＳ偏光の光を出
射することができる。一般的にＰ偏光とＳ偏光はレーザ
ダイオードの向きを９０度変更することで他方側に変え
ることができる。このような構成によれば、上記λ／２
板３を用いずとも、被測定物ＷにＳ偏光の光を照射する
ことができ、上記同様の作用効果を得ることができる。
【００２１】図５に示す構成においては、投光部１０に
偏光子２０と、λ／２板３を設けた構成である。これに
より、偏光子２０により、レーザダイオードから出射さ
れた光を直線偏光とした後に、λ／２板３によりＳ偏光
に変換して照射することで上記と同様の作用効果を得る
ことができる。
偏光子２０と、λ／２板３を設けた構成である。これに
より、偏光子２０により、レーザダイオードから出射さ
れた光を直線偏光とした後に、λ／２板３によりＳ偏光
に変換して照射することで上記と同様の作用効果を得る
ことができる。
【００２２】
【発明の効果】本発明の変位測定装置は、投光部の測定
光をＳ偏光として被測定物に照射し、また、入射角度及
び反射角度を５０度以上に設定した構成であるため、光
を透過する物質の裏面で反射して受光部に入った光に対
し表面で反射した光の強度を高めることができ、光を透
過する物質の裏面の反射状態に影響されずに光を透過す
る物質の表面の変位量を正確に測定することができるよ
うになる。
光をＳ偏光として被測定物に照射し、また、入射角度及
び反射角度を５０度以上に設定した構成であるため、光
を透過する物質の裏面で反射して受光部に入った光に対
し表面で反射した光の強度を高めることができ、光を透
過する物質の裏面の反射状態に影響されずに光を透過す
る物質の表面の変位量を正確に測定することができるよ
うになる。
【図１】本発明の変位測定装置の実施形態を示す構成
図。
図。
【図２】光を透過する物質の境界面での反射状態を説明
するための図。
するための図。
【図３】光を透過する物質の反射率を示す図。
【図４】同装置の変形例を示す構成図。
【図５】同装置の変形例を示す構成図。
【図６】従来の変位測定装置を示す図。
【符号の説明】 １…光源、２…コリメータレンズ、３…λ／２板、４…
投光レンズ、５…受光レンズ、６…結像レンズ、７…受
光素子、７ａ…受光面、１０…投光部、１１…受光部、
２０…偏光子。
投光レンズ、５…受光レンズ、６…結像レンズ、７…受
光素子、７ａ…受光面、１０…投光部、１１…受光部、
２０…偏光子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田沼 敦郎 東京都港区南麻布五丁目10番27号 アンリ ツ株式会社内 Ｆターム(参考） 2F065 AA09 AA56 BB02 BB22 CC25 CC31 DD09 FF01 FF09 FF44 GG06 HH09 HH12 JJ02 JJ08 JJ25 LL33 LL35 LL37
Claims (5)
- 【請求項１】 光を透過する物質からなる被測定物
（Ｗ）に測定光を照射する投光部（１０）と、被測定物
の反射光を受光素子で受光する受光部（１１）を備えて
被測定物表面の変位量を測定する三角測量を利用した変
位測定装置において、 前記投光部の測定光をＳ偏光とし、該投光部の入射角度
（φ１）及び受光部での反射角度（φ２）が５０度以上
に設定されたことを特徴とする変位測定装置。 - 【請求項２】 前記投光部（１０）には、測定光をＳ偏
光に変換するλ／２板（３）が設けられた請求項１記載
の変位測定装置。 - 【請求項３】 前記投光部（１０）に設けられた光源
（１）はレーザダイオードであり、該レーザダイオード
から出射される光がＳ偏光となるように配置されている
請求項１記載の変位測定装置。 - 【請求項４】 前記投光部（１０）には、光源（１）か
らの光を直線偏光にする偏光子（２０）と、 前記偏光子を通過した測定光をＳ偏光に変換するλ／２
板（３）が設けられた請求項１記載の変位測定装置。 - 【請求項５】 前記投光部の測定光の入射角度（φ１）
及び受光部での反射角度（φ２）が７０度に設定された
請求項１記載の変位測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3285499A JP2000230802A (ja) | 1999-02-10 | 1999-02-10 | 変位測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3285499A JP2000230802A (ja) | 1999-02-10 | 1999-02-10 | 変位測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000230802A true JP2000230802A (ja) | 2000-08-22 |
Family
ID=12370437
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3285499A Pending JP2000230802A (ja) | 1999-02-10 | 1999-02-10 | 変位測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000230802A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20110010693A (ko) * | 2008-03-28 | 2011-02-07 | 일렉트로 싸이언티픽 인더스트리이즈 인코포레이티드 | 웨이퍼 스크라이빙을 위한 오토포커스 방법 및 장치 |
-
1999
- 1999-02-10 JP JP3285499A patent/JP2000230802A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20110010693A (ko) * | 2008-03-28 | 2011-02-07 | 일렉트로 싸이언티픽 인더스트리이즈 인코포레이티드 | 웨이퍼 스크라이빙을 위한 오토포커스 방법 및 장치 |
| JP2011517428A (ja) * | 2008-03-28 | 2011-06-09 | エレクトロ サイエンティフィック インダストリーズ インコーポレーテッド | ウェハスクライブのためのオートフォーカス方法及び装置 |
| TWI447468B (zh) * | 2008-03-28 | 2014-08-01 | 伊雷克托科學工業股份有限公司 | 用於晶圓劃線的自動聚焦方法與設備 |
| KR101666462B1 (ko) * | 2008-03-28 | 2016-10-14 | 일렉트로 싸이언티픽 인더스트리이즈 인코포레이티드 | 웨이퍼 스크라이빙을 위한 오토포커스 방법 및 장치 |
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