(57)【要約】【課題】複屈折基板の板厚を正確に求める板厚測定法を得る。【解決手段】予め複屈折基板の板厚ｔと反射干渉光強度波長特性の振幅の節に対応した波長λ（ｔ）との関係を求めるステップと、前記基板の反射干渉光強度波数特性を取得するステップと、前記反射干渉光強度波数特性の節より波数の大きい領域の前記反射干渉光強度波数特性のデータに対し、相隣接する２つのデータのうち波数の大きい側のデータから波数の小さい側のデータを減じ、それに−１を乗じた値を求め、この値を波数の小さい側のデータに加算した新データで、波数大きいデータを置換して補正反射干渉光強度波数特性を求めるステップと、前記補正反射干渉光強度波数特性にＦＦＴ処理を施して、複屈折基板の板厚を求めるステップと、を含む複屈折基板の板厚測定法である。【選択図】図１
2011102751.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定複屈折基板の板厚をｔ、常光屈折率をｎP（λ）、異常光屈折率をｎｓ（λ）、
空気の屈折率をｎ０、光源の振幅をＡとし、
波長λにおける常光の反射干渉光強度Ｅ（Ｐ）を、次式（１）を用いて求める第１のス
テップと、
2011102751.tif 000007
波長λにおける異常光の反射干渉光強度Ｅ（Ｓ）を、次式（２）を用いて求める第２の
ステップと、
2011102751.tif 000008
波長λにおける反射干渉光強度Ｅ（λ）を、次式（３）を用いて求める第３のステップ
と、
Ｅ（λ）＝Ｅ（Ｐ）＋Ｅ（Ｓ）      式（３）
式（３）を用いて、前記被測定複屈折基板の板厚ｔと反射干渉光強度波長特性の振幅の
節に対応した波長λ（ｔ）との関係を予め求める第４のステップと、
基板厚測定装置を用いて前記被測定複屈折基板の反射干渉光強度波長特性を取得する第
５のステップと、
前記常光屈折率と前記異常光屈折率との中間屈折率を用いて、前記反射干渉光強度波長
特性から反射干渉強度波数特性を求め、前記反射干渉光強度波数特性に対しＦＦＴ処理を
施し、反射干渉光強度の周波数特性を求める第６のステップと、
前記反射干渉光強度の周波数特性のピーク値の１／２に相当する２つの周波数ｆ１、ｆ
２を求め、周波数中間値ｆｍを算出する第７のステップと、
前記周波数中間値ｆｍから前記被測定複屈折基板の板厚ｔｍを求める第８のステップと
、
前記第４のステップで求めた前記板厚ｔと前記節との関係に基づき、前記板厚ｔｍに対
応する前記反射干渉光強度波長特性の振幅の節を求め、前記振幅の節の波長に対応する反
射干渉光強度波数特性の節を求める第９のステップと、
前記第９のステップで求めた前記節より波数の大きい領域の前記反射干渉光強度波数特
性のデータに対し、相隣接する２つのデータのうち波数の大きい側のデータから波数の小
さい側のデータを減じ、それに−１を乗じた値を求め、この値を波数の小さい側のデータ
に加算した新データで、前記波数の大きい側のデータを置換する第１０のステップと、
前記第１０のステップの処理を順に前記節より波数の大きい領域の全データに対して施
して、補正反射干渉光強度波数特性を求める第１１のステップと、
前記第１１のステップで求めた前記補正反射干渉光強度波数特性に対しＦＦＴ処理を施
し、補正周波数特性を求め、該補正周波数特性のピーク値から周波数を求める第１２のス
テップと、
前記第１２のステップで求めた周波数から複屈折基板の厚みを演算する第１３のステッ
プと、
を含むことを特徴とする複屈折基板の板厚測定法。
【請求項２】
前記反射干渉光強度波数特性において、前記節の位置を境に波数の小さい領域、波数の
大きい領域の夫々波数の１周期分のデータを節の位置のデータで置換することを特徴とす
る請求項１に記載の複屈折基板の板厚測定法。
【請求項３】
前記光源がハロゲン光源であり、該光源から出射される光の波長が０．５μｍ〜０．７
５μｍの範囲であることを特徴とする請求項１又は２に記載の複屈折基板の板厚測定法。
【請求項４】
照射ファイバーを有する光源と、コンデンサーレンズと、ビームスプリッターと、２つ
の集光レンズと、受光ファイバーと、分光器と、演算装置と、を備えた複屈折基板の板厚
測定装置であって、
請求項１乃至３の何れかに記載の複屈折基板の板厚測定法を利用していることを特徴と
する複屈折基板の板厚測定装置。
【請求項５】
光源と、照射ファイバーと、照射ファイバーと受光ファイバーを内蔵する複合ファイバ
ーと、集光レンズと、受光ファイバーと、分光器と、演算装置と、を備えた複屈折基板の
厚さ測定装置であって、
請求項１乃至３の何れかに記載の複屈折基板の板厚測定法を利用していることを特徴と
する複屈折基板の板厚測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複屈折基板の板厚測定法と板厚測定装置に関し、特に複屈折基板の常光屈折
率と異常光屈折率とに起因して、反射干渉光強度波数特性に生じる振幅の節より波数の大
きい側のデータに演算処理を施すことにより、基板の板厚を正確に測る測定法と、該測定
法を利用した板厚測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水晶基板の如き複屈折基板の板厚を正確に測定する技術は、高精度の周波数調整が要求
される水晶振動子の製造に当たっては不可欠である。特許文献１には、膜厚測定法及び膜
厚測定装置が開示されている。図１６は膜厚測定装置７０の構成を示すブロック図である
。膜厚測定装置７０は、分光干渉計７１と、半透過鏡８１や撮像器８２を内蔵したヘッド
部７２と、光導路７３と、干渉波形から膜厚を求める演算器７４と、被測定物７６を固定
するステージ７５と、ヘッド部７２を移動するためのアクチュエータ７７と、アクチュエ
ータ制御装置７８と、アクチュエータ制御装置７８と演算器７４等に制御信号を出力する
総合制御装置７９と、モニタ８０と、を備えている。
分光干渉計７１からの照射光は、半透過鏡８１で反射され、被測定物７６の被測定対象
膜に入射し、該被測定対象膜からの戻り光は半透過鏡８１で反射されて分光干渉計７１に
入射するように構成されている。
分光干渉計７１は、白色光源と、該白色光源からの照射光と被測定物７６からの戻り光
とを分離する半透過鏡と、前記戻り光を分光する回折格子と、該回折格子にて波長毎に分
光された干渉光強度を位置別の強度情報として検出するセンサーアレイと、を備えている
。前記センサーアレイで検出された位置毎の強度情報は、演算器７４によって処理される
。この演算器７４は、図１７に示すプロセスを実行するように構成されている。
【０００３】
プロセスＳ１は、干渉波形強度を生成するプロセスで、各周波数毎に干渉波形強度を求
める。周波数は、前記センサーアレイの位置に対応する。プロセスＳ２は、周波数特性を
生成するプロセスで、求まった干渉波形に対してフーリエ変換処理を施す。この処理によ
り干渉波形を代表する基本周波数と、そのレベル（周波数強度）を求めることができる。
代表的基本周波数は、膜厚に対応し、そのレベルは波形の均一性に対応する。
また、被測定膜の下面の反射状態が悪い場合、波形の均一性に着目し、フーリエ変換後
の特定周波数強度レベルに閾値を設け、一定値以上のレベルに達しない周波数は採用しな
い。プロセスＳ３は、閾値判定プロセスである。プロセスＳ４は、全プロセスにて抽出さ
れた基本周波数（波長）から、膜厚を算出するプロセスである。以上のプロセスを採用す
ることにより、誤測定を防止できると、開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１３０６１４公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された測定法を複屈折基板、例えば水晶基板に適用し
ようとすると、次のような問題があった。即ち、複屈折基板の表面と裏面とからの反射光
は、合成されて干渉光となる。波数を横軸に、反射干渉光強度を縦軸にした反射干渉光強
度波数特性に高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理を施すと、得られる反射干渉光強度周波数
特性は、ピーク値が２つある双峰特性となり、複屈折基板の板厚を正確に求めることがで
きないという問題があった。
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、複屈折基板の板厚を正確に求める
測定法と、該測定法を内蔵した複屈折板の板厚測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の
形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］複屈折基板の板厚を正確に測定するため、本発明に係る複屈折基板の板厚
測定法は、被測定複屈折基板の板厚をｔ、常光屈折率をｎP（λ）、異常光屈折率をｎS（
λ）、空気の屈折率をｎ０、光源の振幅をＡとし、
（１）波長λにおける常光の反射干渉光強度Ｅ（Ｐ）を、次式（１）を用いて求めるステ
ップと、
2011102751.tif 000003
（２）波長λにおける異常光の反射干渉光強度Ｅ（Ｓ）を、次式（２）を用いて求めるス
テップと、
2011102751.tif 000004
（３）波長λにおける反射干渉光強度Ｅ（λ）を、次式（３）を用いて求めるステップと
、
Ｅ（λ）＝Ｅ（Ｐ）＋Ｅ（Ｓ）      式（３）
（４）式（３）を用いて、前記被測定複屈折基板の板厚ｔと反射干渉光強度波長特性の振
幅の節に対応した波長λ（ｔ）との関係を予め求めるステップと、
（５）板厚測定装置を用いて前記被測定複屈折基板の反射干渉光強度波長特性を取得する
ステップと、
（６）前記常光屈折率と前記異常光屈折率との中間屈折率を用いて、前記反射干渉光強度
波長特性から反射干渉光強度波数特性を求め、前記反射干渉光強度波数特性に対しＦＦＴ
処理を施し、反射干渉光強度の周波数特性を求めるステップと、
（７）前記反射干渉光強度の周波数特性のピーク値の１／２に相当する２つの周波数ｆ１
、ｆ２を求め、周波数中間値ｆｍを算出するステップと、
（８）前記周波数中間値ｆｍから前記被測定複屈折基板の板厚ｔｍを求めるステップと、
（９）ステップ４で求めた前記板厚ｔと前記節との関係に基づき、前記板厚ｔｍに対応す
る前記反射干渉光強度波長特性の振幅の節を求め、前記振幅の節の波長に対応する反射干
渉光強度波数特性の節を求めるステップと、
（１０）ステップ９で求めた前記節より波数の大きい領域の前記反射干渉光強度波数特性
のデータに対し、相隣接する２つのデータのうち波数の大きい側のデータから波数の小さ
い側のデータを減じ、それに−１を乗じた値を求め、この値を波数の小さい側のデータに
加算した新データで、波数の大きいデータを置換するステップと、
（１１）前記ステップ１０の処理を順に前記節より波数の大きい領域の全データに対して
施して、補正反射干渉光強度波数特性を求めるステップと、
（１２）ステップ１１で求めた前記補正反射干渉光強度波数特性に対し、ＦＦＴ処理を施
し、補正反射干渉光強度周波数特性を求め、該補正反射干渉光強度周波数特性のピーク値
から周波数を求めるステップと、
（１３）前記周波数から複屈折基板の厚みを演算するステップと、を含むことを特徴とす
る複屈折基板の板厚測定法である。
【０００８】
上記のような段階を踏んだ複屈折基板の板厚測定法を用いて、板厚を測定することによ
り、複屈折基板の板厚を精度よく、例えば厚さ６０μｍの基板を測定する際に６ｎｍの精
度で測定することができるという効果がある。特に水晶振動子の場合、要求される周波数
の精度は数ｐｐｍのものがあり、低いＣＩ（クリスタル・インピーダンス）で、ＣＩディ
ップがなく、周波数安定度の高い振動子が要求される。このような電気的特性を満たすに
は水晶基板の両面に形成される電極膜の厚み、即ちプレートバック量が重要な要素となる
。このためには、水晶基板の板厚、つまり水晶基板の周波数を精度よく測定することが、
水晶振動子の性能に直結している。
【０００９】
［適用例２］また、複屈折基板の板厚測定法は、前記反射干渉光強度波数特性において
、前記節位置を境に波数の小さい領域、波数の大きい領域の夫々波数の１周期分のデータ
を節位置のデータで置換することを特徴とする適用例１に記載の複屈折基板の板厚測定法
である。
【００１０】
節の位置を境に波数の小さい領域、波数の大きい領域の夫々１周期分は、常光の反射光
と異常光の反射光とが互いに打ち消し合って反射干渉光の振幅が非常に小さくなる。この
部分の信号はノイズが主成分となり、板厚演算を行う上でＳ／Ｎを悪化させる原因となる
。夫々１周期分のデータを節の位置のデータで置換することによりノイズをカットでき、
板厚の測定精度が改善されるという効果がある。
【００１１】
［適用例３］また、複屈折基板の板厚測定法は、前記光源がハロゲン光源であり、該光
源から出射される光の波長が０．５μｍ〜０．７５μｍの範囲であることを特徴とする適
用例１又は２に記載の複屈折基板の板厚測定法である。
【００１２】
複屈折基板の板厚測定法の光源にハロゲン光源を用いることにより、ハロゲン光源の出
射出力（波長と強度）、光ファイバーの透過特性、反射干渉光強度を受光するＣＣＤの感
度等を調整することが容易となり、適用例１、２の板厚測定の精度が良くなるという効果
がある。
【００１３】
［適用例４］本発明に係る板厚測定装置は、照射ファイバーを有する光源と、コンデン
サーレンズと、ビームスプリッターと、２つの集光レンズと、受光ファイバーと、分光器
と、演算装置と、を備えた複屈折基板の板厚測定装置であって、適用例１乃至３の何れか
に記載の複屈折基板の板厚測定法を利用していることを特徴とする複屈折基板の板厚測定
装置である。
【００１４】
適用例１乃至３の何れかに記載の複屈折基板の板厚測定法を利用した、上記の構成の板
厚測定装置を用いることにより、複屈折基板、例えば水晶基板の板厚を高精度に測定がで
きるという効果がある。
【００１５】
［適用例５］また、板厚測定装置は、光源と、照射ファイバーと、照射ファイバーと受
光ファイバーを内蔵する複合ファイバーと、集光レンズと、受光ファイバーと、分光器と
、演算装置と、を備えた複屈折基板の厚さ測定装置であって、適用例１乃至３の何れかに
記載の複屈折基板の板厚測定法を利用していることを特徴とする複屈折基板の板厚測定装
置である。
【００１６】
適用例１乃至３の何れかに記載の複屈折基板の板厚測定法を利用した、上記の構成の板
厚測定装置を用いることにより、複屈折基板、例えば水晶基板の板厚を高精度に測定がで
きる上に、安価の装置の構成が可能であるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る複屈折基板の板厚測定装置の概略図。
【図２】反射干渉光強度波数特性を説明する図。
【図３】屈折率の異なる媒質中の波長の相違を説明する図。
【図４】屈折率を考慮した反射干渉光強度波数特性を示す図。
【図５】反射干渉光強度の周波数特性を示す図。
【図６】複屈折基板の常光屈折率と異常光屈折率を示す図。
【図７】反射干渉光強度周波数特性を示す図。
【図８】（ａ）、（ｂ）は常光、異常光の反射干渉光強度波長特性を示す図。
【図９】反射干渉光強度波長特性の節を示す図。
【図１０】複屈折基板の板厚と節位置との関係を示す図。
【図１１】反射干渉光強度波数特性を示す図。
【図１２】常光と異常光との干渉により双峰特性を有する反射干渉光強度の周波数特性図。
【図１３】反射干渉光強度波数特性の節位置より波長の大きい領域のデータの処理を説明する図。
【図１４】補正反射干渉光強度周波数特性を示す図。
【図１５】第２実施例の複屈折基板の板厚測定装置概略図。
【図１６】従来の膜厚測定装置の構成を示す図。
【図１７】演算器の機能ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施
形態に係る複屈折基板の板厚測定装置１の構成を示す概略図である。板厚測定装置１は、
照射ファイバー５ａを有する光源５と、コンデンサーレンズ６と、ビームスプリッター７
と、集光レンズ８と、集光レンズ１０と、受光ファイバー１１と、分光器１２と、演算装
置１３と、を備えている。ここで、９は被測定物としての複屈折基板であり、演算装置１
３にはパーソナルコンピュータを用いる場合が一般的である。
【００１９】
演算装置１３から光源５と、分光器１２とに対し露光開始命令Ｓ１、Ｓ２が出される。
光源５、例えばハロゲンランプからの光は、照射ファイバー５ａ、コンデンサーレンズ６
を通過してビームスプリッター７に入射する。入射した光はビームスプリッター７で反射
して光路を９０度曲げられ、図中下方に進み、集光レンズ８で集光されて被測定物の複屈
折基板９に入射する。入射光の一部の光は、複屈折基板９の表面で反射され、図中上方に
進み、残りの光は複屈折基板９の内部に入り、このうち一部の光が裏面で反射されて、図
中上方に進む。
複屈折基板の表面の反射光と、裏面の反射光とは再び集光レンズ８を図中上方へ進み、
再度ビームスプリッター７に入射し、ビームスプリッター７を透過する。ビームスプリッ
ター７を透過した光は、集光レンズ１０で集光され、受光ファイバー１１を介して分光器
１２に入射し、波長毎に分離され、その強度が測定される。この情報を演算装置１３に取
り入れて解析が行われる。
つまり、光源５から出射した光は、複屈折基板９の表面からの反射光と、裏面からの反
射光と、複屈折基板９を透過する透過光とに分かれる。
【００２０】
被測定基板の表面からの反射光と、裏面からの反射光とが合成されると、反射光に干渉
現象が生じる。図２は、光の波長λの逆数である波数（１／λ）を横軸に、反射干渉光強
度を縦軸にしたときの反射干渉光強度波数特性であり、反射干渉光強度は波数（１／λ）
に対し、周期的に変化する。
図３に示すように、光が媒質中を進むとき、その媒質の屈折率により光の波長が変化す
る。屈折率ｎ0の媒質Ｉでは光の波長はλ／ｎ0であるが、屈折率ｎの媒質ＩＩでは波長は
λ／ｎに変化する。
従って、図２に示した反射干渉光強度波数特性は、屈折率ｎを含めた波数（ｎ／λ）を
横軸にとることにより、図４に示すように一般化できる。但し媒質Ｉは大気中とし、屈折
率ｎ0を１とする。
【００２１】
図５は、図４に示した反射干渉光強度波数特性に高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理を施
して、周波数成分を抽出した周波数特性である。この図から周波数強度（特定周波数の成
分の強度）がピーク値になる周波数ｆ０を求め、これを１／２倍することにより被測定物
の板厚ｔ（＝ｆ０／２）を求めることができる。
【００２２】
しかし、被測定物が複屈折性を有する基板では、常光屈折率ｎP（λ）と異常光屈折率
ｎS（λ）とはその値が異なり、且つそれらは波長（λ）依存性を有している。図６は、
一例として水晶の常光と異常光に対する屈折率ｎ（λ）を示した曲線である。被測定物の
複屈折基板に照射した光の常光（Ｐ波）と異常光（Ｓ波）とでは、複屈折基板の中を進む
際に光路差が生じることになる。そのため、常光（Ｐ波）と異常光（Ｓ波）とでは、複屈
折基板の表裏からの干渉光の強弱の周期が異なり、分光器で検出した反射干渉光強度は周
期の異なる２種類の反射干渉光強度波数特性が合成された波形となる。
この２種類の反射干渉光強度波数特性が弱めあう関係の波長領域では、干渉光の振幅が
減少し、振幅の節が形成される。この節の部分を境に干渉光の強弱の位相が１８０度反転
している。このため、節を含んだ領域でＦＦＴ処理を施すと、節の左右（波数の小さい側
と大きい側）のデータが打ち消しあって、反射干渉光周波数特性に双峰特性が生じること
になる。
【００２３】
水晶基板の板厚測定で得られた反射干渉光強度波数特性にＦＦＴ処理を施すと、図７に
示すように周波数強度のピーク値が２つ存在する周波数特性が得られる。この特性図から
周波数を求めると、被測定基板の板厚に誤差を生じることになる。
そこで、本発明者は以下のような複屈折基板の板厚測定法を想案した。
即ち、被測定複屈折基板の板厚をｔ、常光屈折率をｎP（λ）、異常光屈折率をｎs（λ
）とし、光源の振幅をＡとする。
まず、波長λ１（ｎｍ）における常光（Ｐ波）の反射干渉光強度Ｅ１（Ｐ）を、式（１
）を用いて求める。
2011102751.tif 000005
次に、波長λ１（ｎｍ）における異常光（Ｓ波）の反射干渉光強度Ｅ１（Ｓ）を、式（
２）を用いて求める。
2011102751.tif 000006
次に、波長λ１（ｎｍ）における反射干渉光強度Ｅ１（λ１）を、式（３）を用いて求
める。
Ｅ１（λ１）＝Ｅ（Ｐ）＋Ｅ（Ｓ）      式（３）
以上では１つの波長λ１について反射干渉光強度Ｅ１（λ１）を求めたが、任意の波長
λについて、式（１）、式（２）、式（３）を用いて反射干渉光強度Ｅ（λ）を求める。
波長λを横軸に、反射干渉光強度Ｅ（λ）を縦軸にしてプロットすると、反射干渉光強度
波長特性が得られる。
【００２４】
図８は被測定基板を水晶基板とした常光、異常光夫々の反射干渉光強度波長特性の一例
で、縦軸は規格化して示している。また、図８（ａ）、（ｂ）は、横軸の波長λの範囲が
広いのでその一部を図８（ａ）、（ｂ）に分割して示している。常光の反射干渉光強度を
実線で、異常光のそれを破線で示している。図８（ａ）に示すように、波長λが短い領域
では、常光の反射干渉光強度曲線（実線）と、異常光の反射干渉光強度曲線（破線）とは
ほぼ重なっているが、図８（ｂ）に示すように、波長λがやや長くなると常光の反射干渉
光強度曲線（実線）と、異常光の反射干渉光強度曲線（破線）とは少しずつずれてくる。
図９は、被測定基板を水晶基板とし、常光の反射干渉光強度曲線と異常光の反射干渉光
強度曲線とを合成した反射干渉光強度波長特性の一例で、波長λを横軸に、規格化した反
射干渉光強度を縦軸にした曲線である。図９から分かるように、反射干渉光強度の振幅が
ほぼ零になる波長λがあり、その部分を節（節位置）と称する。
【００２５】
次に、被測定基板の板厚をｔ１としたとき、式（３）を用いて反射干渉光強度波長特性
を求め、それから反射干渉光強度の節に対応した波長λ（ｔ１）を求める。同様に、任意
の板厚ｔについて反射干渉光強度の節に対応した波長λ（ｔ）を求める。図１０は、水晶
基板の板厚ｔと、反射干渉光強度の節に対応した波長λ（ｔ）、即ち節位置との関係を示
す図である。このように、予め複屈折基板の板厚ｔと節位置との関係を求めておく。
次に、図１に示した板厚測定装置１を用いて被測定複屈折基板の反射干渉光強度波長特
性を取得する。次に、常光屈折率ｎP（λ）と異常光屈折率ｎS（λ）との中間屈折率（＝
（ｎP（λ）＋ｎS（λ））／２）を用いて、前記反射干渉光強度波長特性から反射干渉光
強度波数特性を求める。ここで、反射干渉光強度波数特性とは、波数（ｎ／λ）を横軸に
、反射干渉光強度を縦軸にしたときの反射干渉光強度曲線である。図１１に示した反射干
渉光強度波数特性の例では、波数が２２００（個／ｍｍ）近傍に節（反射干渉光強度の振
幅がほぼ零になる点）が生じていることが分かる。
図１１に示した反射干渉光強度波数特性に対し、ＦＦＴ処理を施すと、図１２に示す双
峰の周波数特性が得られる。この周波数特性の反射干渉光強度のピーク値の１／２の値に
相当する２つの周波数ｆ１、ｆ２を求め、ｆ１とｆ２との中間周波数ｆｍ（＝（ｆ１＋ｆ
２）／２）から基板の中間板厚ｔｍ（＝ｆｍ／２）を算出する。
【００２６】
次に、図１０で求めた基板の板厚ｔと節位置との関係から、板厚ｔがｔｍのときの反射
干渉光強度波長特性の節を求める。
次に、図１０で求めた節位置の波長を、常光屈折率ｎP（λ）と異常光屈折率ｎS（λ）
との中間屈折率（＝（ｎP（λ）＋ｎS（λ））／２）を用いて波数に変換する。
次に、上記のようにして求めた節（節位置）を、測定した反射干渉光強度波数特性に適
用すると図１３に示すような、節を中心として左右対称な反射干渉光強度波数特性が得ら
れる。そこで、節を中心としてこれより波数（ｎ／λ）の大きい領域のデータａ1、ａ2、
ａ3、・・・に対し、図１３に示すように、相隣接するデータａ1、ａ2の中で、波数（ｎ
／λ）の大きい側のデータａ2と波数（ｎ／λ）の小さい側のデータａ1との差（ａ2−ａ1
）に−１を乗じた値ｂ1（＝ａ1−ａ2）を算出し、この値ｂ1と波数（ｎ／λ）の小さい側
のデータａ1とを加算した値（ａ1＋ｂ1）を新データａ’2とし、該新データａ’2で波数
（ｎ／λ）の大きい側のデータａ2を置換する。
次に、新データａ’2にｂ2（＝ａ3−ａ2）を加算し、これを新データａ’3（＝ａ’2＋
ｂ2）とする。このような処理を順に節より波数（ｎ／λ）の大きい領域の全データに対
して行う。つまり、ａ’n+1＝ａ’n+bnで得られるａ’2、ａ’3、ａ’4・・・・のデータ
を作成する。
このようにして求めた補正反射干渉光強度波数特性に対し、ＦＦＴ処理を施すと、図１
４に示すような単峰特性の補正周波数特性が得られ、この特性のピーク値より周波数を求
め、この周波数を１／２にすることにより被測定複屈折基板の板厚を算出することができ
る。
【００２７】
上記のような段階を踏んだ複屈折基板の板厚測定法を用いて板厚を測定することにより
、複屈折基板の板厚を精度よく、例えば６０μｍの基板については６ｎｍの精度で測定す
ることができるという効果がある。特に水晶振動子の場合、要求される周波数の精度は数
ｐｐｍのものあり、低いＣＩ（クリスタル・インピーダンス）で、ＣＩディップのなく、
周波数安定度の高い振動子が要求される。このような電気的特性を満たすには水晶基板の
両面に形成される電極膜の厚み、即ちプレートバック量が重要な要素となる。このために
は、水晶基板の板厚、つまり水晶基板の周波数を精度よく測定することが、水晶振動子の
性能に直結している。
【００２８】
また、前記反射干渉光強度波数特性において、節の位置を境に波数の小さい領域、波数
の大きい領域の夫々波数の１周期分のデータを節の位置のデータで置換して、修正反射干
渉光強度波数特性とする。この修正反射干渉光強度波数特性に対し、節を中心としてこれ
より波数（ｎ／λ）の大きい領域のデータに対し上記の演算処理を行い、補正反射干渉光
強度波数特性を求める。この補正反射干渉光強度波数特性に対し、ＦＦＴ処理を施し、補
正周波数特性を生成し、該補正周波数特性のピーク値から周波数を求め、これを１／２に
することにより被測定複屈折基板の板厚を算出する。
節の位置を境に波数の小さい領域、波数の大きい領域の夫々１周期分は、常光の反射光
と異常光の反射光とが互いに打ち消しあって反射干渉光の振幅が非常に小さくなる。従っ
てこの部分の信号はノイズが主成分となり、板厚演算を行う上でＳ／Ｎを悪化させる原因
となる。このノイズをカットするために夫々１周期分のデータを節の位置のデータで置換
する。夫々１周期分のデータを節の位置のデータで置換することによりノイズをカットで
き、板厚の測定精度が改善されるという効果がある。
【００２９】
また、図１の板厚測定装置１の光源５として、例えばハロゲン光源を用い、該光源から
出射される光の波長が０．５μｍ〜０．７５μｍの範囲の光を用いるものとする。複屈折
基板の板厚測定法の光源にハロゲン光源を用いることにより、ハロゲン光源の出射出力（
波長と強度）、光ファイバーの透過特性、反射干渉光強度を受光するＣＣＤの感度等を調
整することが容易となり、適用例１、２の板厚測定の精度が良くなるという効果がある。
また、上記の複屈折基板の板厚測定法を利用した、図１の構成の板厚測定装置を用いる
ことにより、複屈折基板、例えば水晶基板の板厚を高精度に測定ができるという効果があ
る。
【００３０】
図１５は第２実施例の複屈折基板の板厚測定装置２の概略図である。板厚測定装置２は
、光源５と、照射ファイバー２０と、照射ファイバーと受光ファイバーとを含む複合ファ
イバー２１と、集光レンズ２２と、受光ファイバー２３と、分光器１２と、演算装置１３
と、を備えている。ここで、９は被測定複屈折基板であり、演算装置１３にはパーソナル
コンピュータを用いる。
演算装置１３から分光器１２に対して露光開始命令Ｓ１が出される。光源５、例えばハ
ロゲンランプからの光は、照射ファイバー２０を通って複合ファイバー２１に入射する。
複合ファイバー２１の照射ファイバーを通って、集光レンズ２２に入射する。集光レンズ
２２で集光されて複屈折基板９に入射し、入射した光の一部は複屈折基板９の表面で反射
され、残りの光は複屈折基板９の内部に入り、このうち一部が裏面で反射されて、光が図
中上方に進む。
【００３１】
複屈折基板の表面からの反射光と、裏面からの反射光とは再び集光レンズ２２を図中上
方へ進む。このとき表面からの反射光と裏面からの反射光とは合成されて反射干渉光とな
る。反射干渉光は、再度複合ファイバー２１に入射する。該複合ファイバー２１を透過し
、受光ファイバー２３に入射し、該受光ファイバー２３を出射した光は分光器１２に入射
し、波長毎に分離され、その強度が測定される。この情報を演算装置１３に取り入れ解析
が行われる。
板厚測定装置２の演算装置１３にも上述したような解析ステップが利用されている。
上記の複屈折基板の板厚測定法を利用した、図１５の構成の板厚測定装置２を用いるこ
とにより、複屈折基板、例えば水晶基板の板厚を高精度に測定ができる上に、安価の装置
の構成が可能であるという効果がある。
【符号の説明】
【００３２】
１、２…複屈折基板の板厚測定装置、５…光源、５ａ…照射ファイバー、６…コンデンサ
ーレンズ、７…ビームスプリッター、８…集光レンズ、９…被測定複屈折基板、１０…集
光レンズ、１１…受光ファイバー、１２…分光器、１３…演算装置、２０…照射ファイバ
ー、２１…複合ファイバー、２２…集光レンズ、２３…受光ファイバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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