JPH08320222A - 変位測定装置 - Google Patents
変位測定装置Info
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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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- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】試料の状態に影響されること無く、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を提供する。 【構成】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２
１の移動量を測定する鉛直方向測長部２４とを備えてい
る。
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を提供する。 【構成】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２
１の移動量を測定する鉛直方向測長部２４とを備えてい
る。
Description
【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。
や粗さを測定するための変位測定装置に関する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
を示す図である。
【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。
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。
【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。
定点の高さを示す図である。
【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。
図である。
【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。
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。
【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。
を示す図である。
【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。
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。
【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。
成を示す図である。
【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。
を示す図である。
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。
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。
Claims (2)
- 【請求項１】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変位測定装置。 - 【請求項２】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変位測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12514795A JPH08320222A (ja) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | 変位測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12514795A JPH08320222A (ja) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | 変位測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08320222A true JPH08320222A (ja) | 1996-12-03 |
Family
ID=14903037
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12514795A Withdrawn JPH08320222A (ja) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | 変位測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08320222A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100926178B1 (ko) * | 2008-10-08 | 2009-11-10 | 은강정보통신(주) | 레이저 투광장치 |
-
1995
- 1995-05-24 JP JP12514795A patent/JPH08320222A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100926178B1 (ko) * | 2008-10-08 | 2009-11-10 | 은강정보통신(주) | 레이저 투광장치 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020806 |