(57)【要約】【課題】  光干渉法を用いて、被測定物の厚さと屈折率を測定する際に、ＤＣ成分の増大を招くことなく干渉光強度を増大させ、光源光の強度に変動による精度低下を防止する。【解決手段】光源１からの光のうち半透鏡２２を透過した光を集光レンズ２３で集光して被測定物３に照射する。半透鏡２２で反射された参照光と被測定物３で反射された検査光とを含む光を、ビームスプリッタ３２で分岐し、透過分岐光を第１の分岐光路３３へ、反射分岐光を光路長可変手段を備えた第２の分岐光路３４へ導く。第１の分岐光路３３を経た光を第１の反射成分と第１の透過成分に分岐し、かつ第２の分岐光路３４を経た光を第２の反射成分と第２の透過成分に分岐して、第１の反射成分と第２の透過成分、および第１の透過成分と第２の反射成分とをそれぞれ合波して２つの干渉光を生成する。演算装置６で２つの干渉光の光強度の差を演算する。【選択図】        図１
2005106699.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、該光源からの光の一部を反射し一部を透過する半透鏡と、
該半透鏡の透過光を集光して被測定物に照射する集光手段と、
前記半透鏡で反射された参照光と前記被測定物で反射された検査光とを含む光を、反射分岐光と透過分岐光に分岐して、その一方を第１の分岐光路へ、他方を光路長可変手段を備えた第２の分岐光路へ導く分岐手段と、
前記第１の分岐光路を経た光を第１の反射成分と第１の透過成分に分岐し、かつ前記第２の分岐光路を経た光を第２の反射成分と第２の透過成分に分岐するとともに、前記第１の反射成分と前記第２の透過成分、および前記第１の透過成分と前記第２の反射成分とをそれぞれ合波して２つの干渉光を生成する合波手段と、
前記２つの干渉光の光強度をそれぞれ検出する検出手段と、
前記２つの干渉光の光強度の差を演算する演算手段とを備えてなることを特徴とする屈折率及び厚さの測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の測定装置を用いて被測定物の屈折率及び厚さを測定する方法であって、
前記光源からの光のうち、前記半透鏡を透過した光を前記集光手段で、前記被測定物の光源側の前面上に焦点が位置するように集光させた状態で、前記演算装置における演算結果が最大となるように前記第１の分岐光路の光路長および前記第２の分岐光路の光路長を設定した後、
前記半透鏡を透過した光の焦点が前記被測定物の光源から遠い後面上に位置するように、前記集光手段と被測定物との間の距離を変化させて、そのときの被測定物と半透鏡との距離の変化量ｚを求め、
しかる後に、前記演算装置における演算結果が最大となるように前記第２の分岐光路の光路長を変化させて、そのときの該光路長の変化量△Ｌを求め、
前記ｚと△Ｌの値を用いて前記被測定物の屈折率及び厚さを測定することを特徴とする屈折率及び厚さの測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば薄膜の屈折率及び厚さなど、光の屈折率が異なる媒質の界面間に挟まれた被測定物における屈折率及び厚さを測定することができる装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、光干渉法を用いて薄膜等の被測定物の屈折率と厚さを同時に測定できる方法および装置が知られている（例えば、下記特許文献１〜５）。
【特許文献１】特開平９−２１８０１６号公報
【特許文献２】特開平１０−２８５５号公報
【特許文献３】特開平１０−３２５７９５号公報
【特許文献４】特開平１１−３４４３１３号公報
【特許文献５】特開２００１−４５３８号公報
【０００３】
図２に、光干渉法を用いて媒質の屈折率及び厚さを測定する装置の従来例を示す。
この例の装置にあっては、光源５１から出射された低コヒーレント光が、ビームスプリッタ５２で２つに分岐される。一方の分岐光は集光レンズ５３で集光されて被測定物５４に照射され、他方の分岐光は参照ミラー５５に照射される。被測定物５４で反射された検査光と、参照ミラー５５で反射された参照光は、ビームスプリッタ５２で合波されて干渉光を形成し、該干渉光の光強度が受光器５６で検知されるように構成されている。被測定物５４および参照ミラー５５は、ぞれぞれ微動可能なステージ６１，６２上に保持されている。また参照ミラー５５は振動子（図示略）に固定され、所定の周波数で所定振幅の振動が加えられ、これにより参照光が位相変調されるように構成されている。
【０００４】
かかる構成の装置により、薄膜状の被測定物５４における屈折率及び厚さを測定するには、まず被測定物５４の厚さ方向が光軸方向となるようにセットし、該被測定物５４の表裏両面のうち、集光レンズ５３に近い方の面（前面という）に、光源５１からの光を集光させる。そして、ビームスプリッタ５２で分岐された一方の分岐光（検査光）が被測定物５４の前面で反射されて受光器５６に至るまでの光路長と、他方の分岐光（参照光）が参照ミラー５５で反射されて受光器５６に至るまでの光路長とが等しくなるように、参照ミラー５５の微動ステージ６２を微動調整する。具体的には、受光器５６で検知される検査光と参照光の干渉光の光強度が最大となるように参照ミラー５５の位置を決めればよい。
【０００５】
次いで、被測定物５４の微動ステージ６１を微動させて被測定物５４を集光レンズ５３に近づけることにより、該被測定物５４の表裏両面のうち、集光レンズ５３から遠い方の面（後面という）に、光源５１からの光を集光させる。このときの被測定物５４の移動量をｚとする。
そして、参照ミラー５５の微動ステージ６２を微動させて参照ミラー５５を後退させつつ、受光器５６で検知される干渉光の光強度が最大となるように参照ミラー５５の位置を決める。
このときの参照ミラー５５の移動量を△Ｌとすると、前記ｚの値と△Ｌの値とから、被測定物の屈折率と厚さを同時に得ることができる（例えば、上記特許文献４［０００７］〜［００１２］参照）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
干渉光の検出波形は直流成分（ＤＣ成分）と交流成分（ＡＣ成分）の和である。上記構成の装置にあって、検出精度を向上させるためには干渉光の光強度のＡＣ成分を増幅すればよい。しかしながら、単に干渉光強度を増幅すると、それに伴って、ＤＣ成分も増幅されてしまうため、電気回路における負担が増大してしまうという問題があった。
また、光源５１から出射される光の強度に変動が生じた場合には、その影響で干渉光の光強度にも変動が生じてしまい、このことが測定精度を低下させる原因の一つとなっていた。
【０００７】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、光干渉法を用いて、被測定物の厚さと屈折率を測定する際に、ＤＣ成分の増大を招くことなく干渉光強度を増大させることができるとともに、光源光の光強度に変動が生じても高精度な測定を安定して行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明の屈折率及び厚さの測定装置は、光源と、該光源からの光の一部を反射し一部を透過する半透鏡と、該半透鏡の透過光を集光して被測定物に照射する集光手段と、前記半透鏡で反射された参照光と前記被測定物で反射された検査光とを含む光を、反射分岐光と透過分岐光に分岐して、その一方を第１の分岐光路へ、他方を光路長可変手段を備えた第２の分岐光路へ導く分岐手段と、前記第１の分岐光路を経た光を第１の反射成分と第１の透過成分に分岐し、かつ前記第２の分岐光路を経た光を第２の反射成分と第２の透過成分に分岐するとともに、前記第１の反射成分と前記第２の透過成分、および前記第１の透過成分と前記第２の反射成分とをそれぞれ合波して２つの干渉光を生成する合波手段と、前記２つの干渉光の光強度をそれぞれ検出する検出手段と、
前記２つの干渉光の光強度の差を演算する演算手段とを備えてなることを特徴とする。
【０００９】
また本発明は、本発明の測定装置を用いて被測定物の屈折率及び厚さを測定する方法であって、前記光源からの光のうち、前記半透鏡を透過した光を前記集光手段で、前記被測定物の光源側の前面上に焦点が位置するように集光させた状態で、前記演算装置における演算結果が最大となるように前記第１の分岐光路の光路長および前記第２の分岐光路の光路長を設定した後、前記半透鏡を透過した光の焦点が前記被測定物の光源から遠い後面上に位置するように、前記集光手段と被測定物との間の距離を変化させて、そのときの被測定物と半透鏡との距離の変化量ｚを求め、しかる後に、前記演算装置における演算結果が最大となるように前記第２の分岐光路の光路長を変化させて、そのときの該光路長の変化量△Ｌを求め、前記ｚと△Ｌの値を用いて前記被測定物の屈折率及び厚さを測定することを特徴とする屈折率及び厚さの測定方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、半透鏡で反射された参照光と被測定物で反射された検査光とを含む光を光分岐手段で分岐して、別々の光路を伝搬させた後に、合波手段で合波して干渉光を生成させる方法により、参照光と検査光（前面からの反射光）とが干渉し合う状態（第１の状態）から、参照光と検査光（後面からの反射光）とが干渉し合う状態（第２の状態）に移行させたときの、被測定物と半透鏡との距離の変化量ｚ、および第２の分岐光路の光路長の変化量△Ｌの値を求め、これらの値を用いて被測定物（媒質）の屈折率及び厚さを測定することができる。
本発明においては、分岐手段で分岐された反射分岐光と透過分岐光のそれぞれについて、さらに反射成分と透過成分とに分岐して、反射分岐光の反射成分と透過分岐光の透過成分とを合波して干渉光を生成するとともに、反射分岐光の透過成分と透過分岐光の反射成分とを合波して干渉光を生成することにより、互いに位相が反転した２つの干渉光を得ることができる。したがって、これら２つの干渉光の光強度の差をとると、それぞれの干渉光に含まれるＤＣ成分は相殺されるが、各干渉光のＡＣ成分は互いに位相が反転しているために差を取ることで２つの干渉光強度の絶対値が加算されたピーク強度を有するピークが得られることになる。したがって、ＤＣ成分の増大を招くことなく、むしろＤＣ成分を相殺して低減させるとともに干渉光強度を増大させることができる。したがって、電気回路の負担を低減させつつ、検知精度を向上させることができる。
また、光源光の強度に変動が生じても、２つの干渉光の光強度の差をとることにより該変動は相殺されるので、検出結果に対して影響が生じるのを防止することができる。すなわち、光源光の強度に変動が生じても高精度な測定を安定して行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を詳しく説明する。図１は、本発明の測定装置の一実施形態を示した概略構成図である。図中符号１は光源を示し、３は被測定物を示す。
光源光は低コヒーレンス光であることが好ましく、光源１としては、広帯域なバンド幅を有する光を出射できるものが好ましく用いられ、例えばＳＬＤ（super-luminescent diode:スーパールミネセントダイオード）やＬＥＤ（light emitting diode:発光ダイオオード）が好適に用いられる。
被測定物３は、薄板や薄膜等、光の屈折率が異なる媒質の界面間に挟まれた層状であり、光源光を透過可能で、かつ光学的一様な層とみなせるものが適用される。
被測定物３は、光源光の光軸方向が厚さ方向と一致するように保持、固定されている。被測定物３の表裏両面のうちの光源１側の一方の面（以下、前面という）が最表面を成していてもよく、該前面上に光源光を透過する層が設けられていてもよい。また被測定物３の他方の面（以下、後面という）が最表面を成していてもよく、該後面上に被測定物３と屈折率が異なる層が設けられていてもよい。被測定物３の厚さは、使用する広帯域光源１のコヒーレンス長よりも、被測定物の厚さと屈折率の積の値が小さいと分解能の関係により測定が困難になる。一方、厚過ぎると被測定物の前面に焦点を位置させたときの反射光量と、後面に焦点を位置させたときの反射光量との差が大きくなるので、被測定物３の厚さは１０μｍ〜１０ｍｍ程度が好ましく、より好ましくは１０μｍ〜２ｍｍ程度である。
【００１２】
本実施形態の装置において、光源１から出射された光は、第１の光ファイバ１１、サーキュレータ２、および第２の光ファイバ１２を順に経て測定部２０に至るように構成されている。
サーキュレータ２は３つのポートを有しており、それぞれに第１の光ファイバ１１、第２の光ファイバ１２、第３の光ファイバ１３が接続されている。サーキュレータ２は、第１の光ファイバ１１から第２の光ファイバ１２へは光が通り、第２の光ファイバ１２から第３の光ファイバ１３へも光が通るが、これらの逆向きには光は戻らないように構成されている。
第１の光ファイバ１１、第２の光ファイバ１２、および第３の光ファイバ１３としては、一般的な伝送用光ファイバが用いられ、石英系ガラスファイバが好適に用いられる。
【００１３】
測定部２０では、コリメータ２１、１／４波長板２４、半透鏡２２、および集光レンズ（集光手段）２３が、光軸が一致するように配置されており、かつ該光軸方向に沿って微動可能な測定部ステージ２５上に固定されている。
【００１４】
測定部２０において、第２の光ファイバ１２から出射された光は、コリメータ２１で平行光とされた後、半透鏡２２へ入射される。
半透鏡２２は、入射光の一部を反射し一部を透過する特性を有しており、該半透鏡２２の透過光は集光レンズ２３によって集光され、該集光光が被測定物３へ照射される。そして被測定物３の反射光（以下、検査光ということもある）が、集光レンズ２３を経て半透鏡２２を透過した後、コリメータ２１を経て第２の光ファイバ１２に入射されるように構成されている。
一方、半透鏡２２の反射光（以下、参照光ということもある）はコリメータ２１を経て第２の光ファイバ１２に入射される。
【００１５】
半透鏡２２としては、例えばガラス基板上に誘電体多層膜を蒸着した構成のものを用いることができる。半透鏡２２における反射率および透過率は特に制限されるものではないが、透過率が低すぎると、被測定物３からの反射光（検査光）の強度が弱すぎて測定精度の劣化が大きくなる。したがって、半透鏡２２の反射率は、被測定物３の前面および後面における反射率にもよるが、概ね３％〜２０％程度であることが好ましい。
１／４波長板２４は必須ではないが、これを設けると、光源１から第１の光ファイバ１１に入射されて第２の光ファイバ１２から測定部２０へ出射される光の偏波面と、半透鏡２２および被測定物３でそれぞれ反射されて第２の光ファイバ１２に入射される光の偏波面とが直交することになるので、サーキュレータ２の構成を簡易にすることができる。１／４波長板２４は、コリメータ２１と半透鏡２２との間に設けることが好ましい。１／４波長板２４と半透鏡２２を一体的に設けることもできる。
【００１６】
このように、測定部２０から第２の光ファイバ１２へは検査光および参照光が入射され、該検査光の光信号と参照光の光信号の両方を含む光が第２の光ファイバ１２、サーキュレータ２、および第３の光ファイバ１３を順に経て干渉部３０に至るように構成されている。
干渉部３０は、第３の光ファイバ１３からの出射光の光路上に設けられたコリメータ３１、ビームスプリッタ３２、第１のミラー３５、光軸が前記ビームスプリッタ３２内において第３の光ファイバ１３からの出射光の光路と直交する第２のミラー３６、前記ビームスプリッタ３２を挟んで前記第２のミラー３６と対峙する位置関係にあるコリメータ３７ａ、前記ビームスプリッタ３２を挟んで前記第１のミラー３５と対峙する位置関係にあるコリメータ３７ｂを備えている。
【００１７】
干渉部３０では、第３の光ファイバ１３から出射された光がコリメータ３１で平行光とされた後、ビームスプリッタ（分岐手段かつ合波手段）３２で、直進する透過分岐光と入射方向に対して直交する方向に反射された反射分岐光とに分岐される。該透過分岐光は第１の分岐光路３３へ導かれ、反射分岐光は第２の分岐光路３４に導かれる。
【００１８】
第１の分岐光路３３を進む光（透過分岐光）は、第１のミラー３５で反射され、該反射光が第１の分岐光路３３と平行に前記ビームスプリッタ３２に入射される。そして、ビームスプリッタ３２において、直進する第１の透過成分と、入射方向に対して直交する方向に反射された第１の反射成分とに分岐される。
一方、第２の分岐光路３４を進む光（反射分岐光）は、第２のミラー３６で反射され、該反射光は第２の分岐光路３４と平行に前記ビームスプリッタ３２に入射される。そして、ビームスプリッタ３２において、直進する第２の透過成分と、入射方向に対して直交する方向に反射された第２の反射成分とに分岐される。
そして、第１の反射成分と第２の透過成分とが合波され、合波された２つの光は干渉光を生成する。該干渉光は、コリメータ３７ａを経て第４の光ファイバ１４に入射される。第４の光ファイバ１４を伝送された前記干渉光は、第１の受光器（検出手段）４に入射され、干渉光強度が検出されるようになっている。
一方、第１の透過成分と第２の反射成分も合波され、合波された２つの光は干渉光を生成する。該干渉光は、コリメータ３７ｂを経て第５の光ファイバ１５に入射される。第５の光ファイバ１５を伝送された前記干渉光は、第２の受光器（検出手段）５に入射され、干渉光強度が検出されるようになっている。
【００１９】
第１の受光器４および第２の受光器５でそれぞれ検出された干渉光強度の検出結果は演算装置６へ出力されるようになっている。演算装置６は、第１の受光器４および第２の受光器５でそれぞれ検出された２つの干渉光の光強度の差を求め、その演算結果を干渉光強度の演算結果として出力するように構成されている。
【００２０】
第１のミラー３５および第２のミラー３６は、反射率が高い方が好ましく、全反射ミラーが好適に用いられる。
本実施形態において、第１のミラー３５および第２のミラー３６はいずれも、２枚の全反射ミラーを、反射面が内側となるように、かつ該２つの全反射ミラーがなす角度が９０度となるように配置した光学素子からなっており、ビームスプリッタ３２からの出射光が、該光学素子の一方の反射面に４５度の入射角度で入射するように構成されている。すなわち、ビームスプリッタ３２から第１のミラー３５に入射される光と、第１のミラー３５で反射されてビームスプリッタ３２へ向かう光、およびビームスプリッタ３２から第２のミラー３６に入射される光と、第２のミラー３６で反射されてビームスプリッタ３２へ向かう光とが、それぞれ互いに平行な別々の光路を通るように構成されている。
かかる光学素子を用いると、後述する微動可能な第２のステージ３９の移動中に生じる機械的な角度エラーを、第２の分岐光路３４における光の平行移動に変換することができる。これにより、該第２のステージ３９の移動によって生じる、第４の光ファイバ１４および第５の光ファイバ１５にそれぞれ結合する干渉光量の変動を小さく抑えることができる。
【００２１】
また第１のミラー３５は、第１の分岐光路３３の光軸方向に沿って、進退可能な第１のステージ３８（光路長補正手段）上に固定されており、これによりビームスプリッタ３２から第１のミラー３５までの距離を調節できるように構成されている。
第２のミラー３６は、第２の分岐光路３４の光軸方向に沿って、微動可能な第２のステージ３９（光路長可変手段）上に固定されている。第２のステージ３９は、所定周波数、所定振幅で振動可能であるとともに、該振動を続けながら第２の分岐光路３４の光軸方向に微細な間隔で進退可能に構成されている。
ビームスプリッタ３２における光の分岐比、すなわち透過する光と反射する光との光強度比は、好ましくは１：１となっている。
【００２２】
かかる構成の装置を用いて被測定物３の屈折率及び厚さを測定する方法は、まず、光源１からの低コヒーレンス光を集光レンズ２３で集光したときの焦点が、被測定物３の前面上に位置するように、測定部ステージ２５の位置を設定する。
このときの半透鏡２２の反射面から被測定物３の前面までの距離をＸとすると、ビームスプリッタ３２で分岐された第１の分岐光路３３と第２の分岐光路３４との光路長差が前記Ｘとほぼ等しくなるように、第１のステージ３８の位置を設定する。具体的には、ビームスプリッタ３２から第１のミラー３５までの距離と、ビームスプリッタ３２から第２のミラー３６までの距離との差が前記Ｘとほぼ等しくなるように設定すればよい。
そして、第２のステージ３９を、一定周波数、一定振幅で振動させながら、第１の受光器４および第２の受光器５で干渉光の光強度を測定し、演算装置６から出力される干渉光強度の演算結果が最大となるように、第１のステージ３８の位置を微動調整した後、該第１のステージ３８を固定する。
【００２３】
ここで、第１の受光器４で検出される干渉光は、第１の分岐光路３３を経た透過分岐光の反射成分（第１の反射成分）と第２の分岐光路３４を経た反射分岐光の透過成分（第２の透過成分）との合波により得られる干渉光であり、第２の受光器５で検出される干渉光は、第１の分岐光路３３を経た透過分岐光の透過成分（第１の透過成分）と第２の分岐光路３４を経た反射分岐光の反射成分（第２の反射成分）との合波により得られる干渉光である。
したがって、第１の受光器４で検出される干渉光の光強度と、第２の受光器５で検出される干渉光の光強度とは、位相が１８０度ずれており、時間軸上のピーク位置は一致している。また、ビームスプリッタ３２における分岐比が１：１であるので、両干渉光の光強度の絶対値は１：１となっている。
演算装置６から出力される干渉光強度の演算結果は、これら２つの干渉光の光強度の差をとったものであるので、ピーク強度は、各干渉光強度のピーク強度の略２倍となっており、各干渉光に含まれるＤＣ成分は相殺されて略ゼロとなっている。また、光源光の強度変動に起因した、各干渉光における強度変動も相殺されて略ゼロとなっている。
【００２４】
次いで、光源１からの低コヒーレンス光を集光レンズ２３で集光したときの焦点が、被測定物３の後面上に位置するように、測定部ステージ２５を光源１側へ移動させる。このときの測定部ステージ２５の移動量をｚとする。
【００２５】
続いて、第２のステージ３９の振動を続けながら、該第２のステージ３９をビームスプリッター３２から離れる向きに移動させて、演算装置６から出力される干渉光強度の演算結果が最大となる位置を見つけ、第２のステージ３９の位置をそこに設定する。このときの第２のステージ３９の移動量（移動前後間の距離）をΔＬとする。
【００２６】
本実施形態の装置にあっては、第３の光ファイバ１３から出射される光は、半透鏡２２からの反射光（参照光）と被測定物３からの反射光（検査光）とを含んでいる。したがってこれをビームスプリッタ３２で分岐した２つの分岐光（第１の分岐光路３３の透過分岐光および第２の分岐光路３４の反射分岐光）の光強度に関しては、いずれも参照光に由来するピークと検査光に由来するピークとを含んでおり、該２つのピークの時間軸上のずれは半透鏡２２の反射面から被測定物３の前面までの距離Ｘに相当する。
そこで、前記第１の分岐光路３３と第２の分岐光路３４の光路長差を前記Ｘとほぼ等しくした状態で、前記２つの分岐光を合波して得られる干渉光強度、すなわち演算装置６から出力される干渉光強度の演算結果を最大とすれば、参照光と検査光（前面からの反射光）とが干渉し合う状態（第１の状態）に初期設定することができる。
この後、第１のステージ３８を固定し、光源光の焦点を被測定物３の後面上に移動させて、演算装置６から出力される干渉光強度の演算結果が最大となるように第２のステージ３９を移動させれば、参照光と検査光（後面からの反射光）とが干渉し合う状態（第２の状態）に設定することができる。
【００２７】
このように第１の状態から第２の状態に移行させたときの、前記測定部ステージ２５の移動量（ｚ）と前記第２のステージ３９の移動量（ΔＬ）の値から、被測定物３の位相屈折率ｎと厚さｔを、次のようにして導出することができる。
すなわち、低コヒーレンス光を被測定物３に対して集光させる集光レンズ２３の開口数をＳ、被測定物３の位相屈折率をｎ、被測定物３の屈折率波長分散量をΔｎとする。波長分散量Δｎ＜＜１と近似すると、被測定物３の位相屈折率ｎは下記数式（１）で表される。
数式（１）中の波長分散量Δｎは、前記ΔＬおよびｚと、定数ａおよびｂを用いて、下記数式（２）で表される。ここで定数ａおよびｂは、実験的に得られており、被測定物３が固体である場合はａが０．０２４１、ｂが１．６９となり、被測定物３が液体である場合はａが０．０４６０、ｂが１．５３となる。
さらに被測定物３の厚さｔは、ここで求められる被測定物３の位相屈折率ｎ、波長分散量Δｎと、前記ΔＬとｚを用いて下記数式（３）で表される。
【００２８】
【数１】
2005106699.tif 000003
【００２９】
【数２】
2005106699.tif 000004
【００３０】
【数３】
2005106699.tif 000005
【００３１】
このように、本実施形態によれば、光干渉法を用いた測定方法により、被測定物３の位相屈折率ｎと厚さｔを同時に、非接触、非破壊で精度良く測定することができる。
【００３２】
なお、本実施形態では、測定部２０の、コリメータ２１、１／４波長板２４、半透鏡２２、および集光レンズ２３の各光部品を微動可能な測定部ステージ２５上に搭載し、被測定物３を固定する構成としたが、要は、測定部２０と被測定物３との相対距離が可変であればよく、測定部２０の各光部品を固定しておき、被測定物３を光軸方向に沿って微動可能なステージに搭載する構成としてもよい。
また、ビームスプリッタ３２として、偏光ビームスプリッタを用いてもよい。
また、第１〜第５の光ファイバ１１，１２，１３，１４，１５のうちの一部または全部を用いずに、空間に光路を形成することもできる。ただし、第２の光ファイバ１２を用いない場合は、測定部ステージ２０が移動すると、半透鏡２２からサーキュレータ２までの距離も変化してしまうので、例えば干渉部３０の第１のステージ３８において、かかる距離の変化を相殺するような補正が必要となる。
【００３３】
また、光源光を被測定物３の前面上に集光した状態での初期設定は、演算装置６から出力される干渉光強度の演算結果において、参照光に由来するピークと検査光に由来するピークとが干渉して形成されるピークが得られるように、第１の分岐光路３３の光路長および第２の分岐光路３４の光路長を設定できればよい。したがって、必ずしも第１のステージ（光路長補正手段）３８を用いなくても行うことが可能であるが、第１のステージ３８を微動させて設定を行った方が、第１の分岐光路３３の光路長が固定されている場合に比べて、第２のステージ３９を移動させてサーチする範囲が小さくてすむので作業効率が良い。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、表面上のコーティング材の厚さと屈折率分布の測定や、完全に固体になっていないものの厚さ測定に適用することができる。
特に樹脂の硬化状態の確認や液晶画面のガラス間にあるバッファー層の測定など、非破壊・非接触で測定する必要のある対象物等に最適である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】従来の装置の例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００３６】
１…光源、３…被測定物、４…第１の受光器（検出手段）
５…第２の受光器（検出手段）、６…演算装置、
１１…第１の光ファイバ、１２…第２の光ファイバ、
１３…第３の光ファイバ、１４…第４の光ファイバ、
１５…第５の光ファイバ、
２２…半透鏡、２３…集光レンズ（集光手段）、
３２…ビームスプリッタ（分岐手段・合波手段）、
３３…第１の分岐光路、３４…第２の分岐光路、
３８…第１のステージ（光路長補正手段）、
３９…第２のステージ（光路長可変手段）。
【図１】
2005106699.tif 000006
【図２】
2005106699.tif 000007