JPS635206A - 表面形状測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は液糖型表面形状測定装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第４図は非走査型半導体装置検出装置を利用した非接触
型変位量及び角度検出装置の構成を示す線図である。ブ
ロック１に装着した光源２及びコリメータレンズ３から
平行光束である光ビームを鉛直方向に放射する。光ビー
ムは被測定面４で反射し対物レンズ５で集束されスポッ
ト状に集束した状態で半導体装置検出器を以て構成した
検出器６上に入射する。第４図に示すように、この半導
体装置検出器６は、シリコン基板１０上にＰ形紙抗層１
１が受光面として形成され、このＰ形紙抗層１１の両側
に２個の電極１２及び１３が形成されると共に、基板１
０の裏面側にはＮ″層１４及びその電極１５が形成され
ている。今、被測定面４が鉛直方向（２方向）にΔ２だ
け変化すると検出器６上に投影される光点の位置が変化
し、電極１２と１３との出力電流値が受光面上の光点か
ら各電極１２及び１３までの距離に反比例するから、電
極１２及び１３の出力電流に基いて光点の位置が検出さ
れ、この光点の位置から鉛直方向の位置が検出される。

被測・定面４の傾斜角を測定する場合、この測定装置を
水平方向に距離ΔＳだけ移動し、水平方向の移動に伴な
うＺ方向の変化量Δ２を求め、傾斜角θをθ＝ｔａｎ−
１”−から測定していた。

ΔＳ 〔発明が解決しようとする問題点〕 上述した半導体装置検出装置を用いた変位量及び角度検
出装置は、被測定面の傾斜角を非接触で測定できる大き
な利点がある。しかし、測定装置全体を水平方向に正確
に移動させねばならず、水平駆動装置が必要となり装置
が大型化する欠点があった。更に、ある点の位置測定を
行なった後水平移動してから再び位置測定しなければな
らず、従って測定作業が面倒になると共に測定時間が長
時間に亘る欠点もあった。

従って、本発明の目的は上述した欠点を除去し、水平方
向に移動することなく簡単な作業で短時間に測定できる
表面形状測定装置を提供するものである。

Ｃ問題点を解決する手段〕 本発明による表面形状測定装置は、被測定面に向けて互
いに平行な少なくとも２個の光ビームを投射する光源装
置と、被測定面からの反射光を受光して被測定面上にお
ける光ビームの入射点の光軸方向の変位情報を出力する
半導体装置検出装置と、この出力信号から各光ビーム毎
の変位量を作成する手段と、これら変位量に基いて被測
定面の角度を検出する手段とを具えることを特徴とする
ものである。

〔作用〕

互いに平行な２本の光ビームを被測定面に向けて投射し
、被測定面からの反射光を半導体装置検出装置で受光す
ると、被測定面上の入射点の光軸方向の変位に応じた情
報が出力される。この出力信号から各光ビーム毎の変位
量を作成すると、−方の光ビームの変位量をｙ。とする
と他方の光ビームの変位量はｙ＝αχ＋ｙｏが得られる
。ただし、αは被測定面の光軸方向に対する角度、Ｘは
ビーム間距離を表わす。この結果、２個の変位量を表わ
す信号の差信号を作成することにより、被測定面の角度
αの正接に比例した情報が得られ、この情報から被測定
面の変位置と共にその傾斜角を検出できる。

この結果、装置を光ビームの投射方向と直交する方向に
移動することなく角度を検出することができ、表面形状
測定装置の構造の簡単化及び測定精度を向上させること
ができる。

〔実施例〕

第１図は本発明による表面形状測定装置の一実施例の構
成を示す線図である。光学ブロック２０に第１及び第２
の光源２１及び２２を装着する。これら第１及び第２の
光源２１及び２２には駆動回路２３及び２４がそれぞれ
接続されており、振幅が同一で互いに異なる周波数［、
及びｆ２で駆動される。第１の光ａｉ２１から放射した
光ビームはコリメータレンズ２５により平行光束とされ
被測定面２６に入射する。

第２の光源２２から放射した光ビームはコリメータレン
ズ２７により平行光束とされ、ミラー２８で反射して被
測定面２６に入射する。これら第１及び第２の光ビーム
は互いに距離Ａｓだけ離間し互いに平行に鉛直方向に進
行して被測定面に入射する。被測定面２６で反射した第
１及び第２の光ビームは対物レンズ２９で集光され、微
小スポットとして検出器３０に入射する。本発明では、
この検出器３０を上述した半導体装置検出装置を以て構
成する。検出器３０に入射する２本の光ビームは、被測
定面２６において距離ａＳだけ互いに離間して入射する
ため、入射点の鉛直方向（Ｚ方向）の高さが被測定面の
傾斜角に応じて変化する。この結果、検出器３０の受光
面上において２個の交点が測定面の傾斜角に応じてそれ
ぞれ別々の位置に形成される。−方、検出器３０の出力
は周波数ｒ、で変化する成分と周波数「２で変化する成
分とが混合したものとなる。

検出器３０の第１電極３１を第１及び第２のバンドパス
フィルタ３２及び３３に接続すると共に、第２電極３４
も別の第１及び第２のバンドパスフィルタ３５及び３６
に接続する。第１のバンドパスフィルタ３２及び３５は
周波数ｆ、の信号成分だけを通過させるものとし、第２
のバンドパスフィルタ３３及び３６は周波数「２の信号
成分だけを通過させるものとする。

２個の第１のバンドパスフィルタ３２及び３５を第１の
距離変換回路３７に接続して第１光ビームによる被測定
面２６の鉛直方向の位置を検出し、２個の第２バンドパ
スフイルタ３３及び３６を第２の距離変換回路３８に接
続して第２光ビームによる被測定面２６の鉛直方向の変
位を検出する。従って、第１及び第２の距離変換回路３
７及び３８の出力を被測定面２６の変位信号としても利
用することができる。これら第１及び第２の距離変換回
路３１及び３８の゛出力を減算器３９に入力し、これら
の差信号を形成する。

今、被測定面２６上での一方の光ビームの入射点の７方
向の位置をｙ。とし、被測定面２６の傾斜角度をαとし
、他方の入射点のＺ方向の位置をｙとすると次式が成立
する。

ｙ＝αＡＳ＋ｙ。

一方、距離変換回路３７からｙ＝αΔＳ＋ｙｏに相当す
る信号が出力され、距離変換回路３８からはｙｏに相当
する信号が出力されるものとすれば、減算器３９の出力
はｙ＝αΔＳに相当する信号が出力されることになる。

被測定面２６の角度αは次式で示されるので、 減算器３９の出力は、被測定面２６の傾斜角αに比例し
た信号が出力され、減算器３９の出力を処理することに
より傾斜角αを検出することができる。

第２図は本発明による表面形状測定装置の変形例の構成
を示すブロック図である。尚、測定光学系は上述した実
施例と同一構成であるため説明は省略する。第１及び第
２の光源４１及び４２をスイッチング回路４３を介して
電源装置４４に接続する。スイッチング回路４３には発
振器４５を接続する。この発振器４５はハイレベル及び
ローレベルの２種類の基準駆動信号を発生し、この基準
駆動信号によりスイッチング回路４３の切換動作を制御
し、Ｈレベルのとぎ第１光源４１を電源装置４４に接続
し、Ｌレベルのときに第２光源４２を電源装置４４に接
続する。

従って、第１及び第２の光源４１及び４２から同−振幅
及び同一周波数の光ビームが交互に放射されることにな
る。検出器４６の第１及び第２の電極４１及び４８を、
それぞれスイッチング回路４９及び５０を介して第１及
び第２の距離変換回路５１及び５２に接続する。スイッ
チング回路４９及び５０は発振器４５に接続されており
、発振器４５からの制御信号によって切換え動作を行な
う。従って、第１光源４１から光ビームが投射されてい
る間はスイッチング回路４９及び５０が第１距離変換回
路５１に接続され、第１及び第電極４７及び４８の出力
が第１距離変換回路５１に供給されて第１の変位情報が
検出される。第２光源４２から光ビームが投射されてい
る間はスイッチング回路４９及び５０が第２距離変換回
路５２に接続され、第１及び第２電極４７及び４８の出
力が第２距離変換回路５２に供給されて第２の変位情報
が検出される。これら第１及び第２の変位情報を減算器
５３に供給することによって角度情報が検出される。

尚、第１及び第２の変位情報は減算器５３に交互に入力
するが、減算器５３はメモリ機能を有しているから、こ
のメモリ機能により減算動作を行うことができる。この
ように構成すれば、同一の電源装置を用いて変位量及び
傾斜角度を検出することができ、装置の、構造を簡単化
できると兵に光源装置における変動要因が低減され、測
定精度を一層向上できる。

本発明は上述した実施例だけに限定されるものではなく
種々の変形が可能である。例えば上述した実施例では１
次元的に角度を検出する構成としたが、第３図に示すよ
うに２次元的に４本の電極を設けた半導体装置検出装置
を用い互いに平行な３本の光ビームを投射することによ
って２次元的に変位情報及び角度情報を検出することが
できる。

この場合Ｘ及びＹの２組の角度情報検出回路が必要とな
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、互いに平行な光ビ
ームを非測定面に投射する構成としているから装置を水
平方向に移動することなく非測定面の変位置及び傾斜角
度を非捺触で測定でき、駆動装置が不要となると共に、
移動に伴なう誤差要因を除去プることができる。また、
測定作業が簡単化されると共に測定時間も短縮される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による表面形状測定装置の一例の構成を
示す線図、 第２図は本発明による表面形状測定装置の信号処理回路
の変形例の構成を示す線図、 第３図は２次元半導体装置検出装置の構成を示す縮図、 第４図は従来の非接触型角度検出装置の構成を示す線図
、 第５図は半導体装置検出装置の構成を示す線図的断面図
である。 ２０・・・光学ブロック　　２１．２２．４１．４２・
・・光源２３、２４・・・駆動回路　　２５．２７・・
・コリメータレンズ２６・・・非測定面　　　　２８・
・・ミラー２９・・・対物レンズ　　　３０．４６・・
・検出器３１、３４’、　４７．４８・・・電極３２、
３５・・・第１バンドパスフイルタ３３、３６・・・第
２バンドパスフイルタ３７、３８．５１．５２・・・距
離変換回路３９、５３・・・減算器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、被測定面に向けて互いに平行な少なくとも２個の光
   ビームを投射する光源装置と、被測定面からの反射光を
   受光して被測定面上における光ビームの入射点の光軸方
   向の変位情報を出力する半導体装置検出装置と、この出
   力信号から各光ビーム毎の変位量を作成する手段と、こ
   れら変位量に基いて被測定面の角度を検出する手段とを
   具えることを特徴とする表面形状測定装置。