JPH08320219A - Inclination and distance measuring apparatus - Google Patents
Inclination and distance measuring apparatusInfo
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- JPH08320219A JPH08320219A JP7149536A JP14953695A JPH08320219A JP H08320219 A JPH08320219 A JP H08320219A JP 7149536 A JP7149536 A JP 7149536A JP 14953695 A JP14953695 A JP 14953695A JP H08320219 A JPH08320219 A JP H08320219A
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- waveguide layer
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、被検面の傾斜及び距離
の両方を測定することができる、光導波路デバイスを用
いた傾斜及び距離測定装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inclination and distance measuring device using an optical waveguide device capable of measuring both the inclination and distance of a surface to be inspected.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、光通信、光計測の分野で光導波路
デバイスが注目されている。その理由は、光導波路デバ
イスを用いることによって、光学系の小型、軽量化を図
ることができ、また、光軸の調整が不要になるという利
点を有しているからである。2. Description of the Related Art In recent years, optical waveguide devices have attracted attention in the fields of optical communication and optical measurement. The reason is that the use of the optical waveguide device has the advantages that the optical system can be made smaller and lighter, and the adjustment of the optical axis becomes unnecessary.
【0003】光導波路デバイスの応用の1つとして、リ
ニアグレーティングカプラの入射結合効率の角度依存性
を利用した、図7に示す高精度の傾斜測定装置が提案さ
れている(芝 他、1991年度精密工学会春季大会講
演論文集 J75)。As one of the applications of the optical waveguide device, a high-precision tilt measuring device shown in FIG. 7, which utilizes the angle dependence of the incident coupling efficiency of a linear grating coupler, has been proposed (Shiba et al., 1991 precision). Proceedings of the Spring Meeting of the Engineering Society J75).
【0004】リニアグレーティングカプラは、導波光と
空間を伝搬するコリメート光とを結合させる導波型素子
であり、等ピッチを有するグレーティングパターンで構
成される。その入射結合効率は、位相整合条件を満たす
入射角において最大となり、入射角がずれると位相整合
条件がくずれ、入射結合効率が低下する。The linear grating coupler is a waveguide type element for coupling the guided light and the collimated light propagating in the space, and is composed of a grating pattern having an equal pitch. The incident coupling efficiency becomes maximum at an incident angle satisfying the phase matching condition, and if the incident angle shifts, the phase matching condition collapses and the incident coupling efficiency decreases.
【0005】図7は前記従来の傾斜測定装置を示す図で
あり、図7(a)はその概略斜視図、図7(b)はその
要部断面図である。7A and 7B are views showing the conventional inclination measuring apparatus, FIG. 7A is a schematic perspective view thereof, and FIG.
【0006】図7に示す従来の傾斜測定装置は、光源1
と、光源1からの光をコリメートするコリメータレンズ
2と、光導波路デバイス3とから構成されている。The conventional inclination measuring device shown in FIG.
And a collimator lens 2 for collimating the light from the light source 1, and an optical waveguide device 3.
【0007】光導波路デバイス3は、基板4と、基板4
上に形成された光導波路層5と、光導波路層5に形成さ
れたリニアグレーティングカプラ6,7及び導波型集光
レンズ8,9と、受光素子10,11とから構成されて
いる。The optical waveguide device 3 includes a substrate 4 and a substrate 4
The optical waveguide layer 5 is formed on the optical waveguide layer 5, the linear grating couplers 6 and 7 and the waveguide type condenser lenses 8 and 9 formed on the optical waveguide layer 5, and the light receiving elements 10 and 11.
【0008】リニアグレーティングカプラ6,7は、そ
れぞれ等ピッチのグレーティングパターンから構成さ
れ、両者のグレーティングパターンのピッチはわずかに
異なっている。リニアグレーティングカプラ6,7は、
基板4の端面4aから入射した前記被検面100からの
反射光を受光して光導波路層5に結合させる。The linear grating couplers 6 and 7 are composed of grating patterns of equal pitch, and the pitches of the two grating patterns are slightly different. Linear grating couplers 6 and 7 are
The reflected light from the surface to be inspected 100 that has entered from the end surface 4 a of the substrate 4 is received and coupled to the optical waveguide layer 5.
【0009】導波型集光レンズ8,9は、リニアグレー
ティングカプラ6,7により光導波路層5に結合された
前記反射光(すなわち、導波光)をそれぞれ受光素子1
0,11に集光させる。The waveguide type condenser lenses 8 and 9 respectively receive the reflected light (that is, guided light) coupled to the optical waveguide layer 5 by the linear grating couplers 6 and 7, respectively.
Focus on 0 and 11.
【0010】図7に示す従来の傾斜測定装置によれば、
光源1から発した光が、コリメータレンズ2によりコリ
メートされ、コリメート光となって被検面100に照射
される。照射されたコリメート光は被検面100で反射
する。この反射光が、基板4の端面4aを介してリニア
グレーティングカプラ6,7にそれぞれ入射し、リニア
グレーティングカプラ6,7によりそれぞれ光導波路層
5に結合される。リニアグレーティングカプラ6,7に
よりそれぞれ結合された光は、光導波路層5により導波
されるとともに導波型集光レンズ8,9によりそれぞれ
受光素子10,11に集光されて、受光素子10,11
によりそれぞれ検出される。According to the conventional inclination measuring device shown in FIG. 7,
The light emitted from the light source 1 is collimated by the collimator lens 2 to be collimated light, which is applied to the surface 100 to be inspected. The irradiated collimated light is reflected by the surface 100 to be inspected. The reflected light enters the linear grating couplers 6 and 7 through the end face 4a of the substrate 4 and is coupled to the optical waveguide layer 5 by the linear grating couplers 6 and 7, respectively. The lights respectively coupled by the linear grating couplers 6 and 7 are guided by the optical waveguide layer 5 and focused on the light receiving elements 10 and 11 by the waveguide type focusing lenses 8 and 9, respectively, and the light receiving element 10 and 11
Respectively detected by.
【0011】前記反射光のリニアグレーティングカプラ
6,7に対する入射角θが位相整合条件に一致したとき
に、リニアグレーティングカプラ6,7の入射結合効率
が最大となり、リニアグレーティングカプラ6,7によ
り光導波路層5に結合されて光導波路層5により導波さ
れる導波光の強度が最大になる。そして、リニアグレー
ティングカプラ6とリニアグレーティングカプラ7とで
は、グレーティングパターンのピッチがわずかに異なる
ので位相整合条件がわずかに異なることから、入射結合
効率が最大となる入射角θがわずかに異なる。When the incident angle θ of the reflected light with respect to the linear grating couplers 6 and 7 matches the phase matching condition, the incident coupling efficiency of the linear grating couplers 6 and 7 becomes maximum, and the linear grating couplers 6 and 7 allow the optical waveguides to be coupled. The intensity of the guided light coupled to the layer 5 and guided by the optical waveguide layer 5 is maximized. Since the linear grating coupler 6 and the linear grating coupler 7 have slightly different pitches of the grating patterns and thus slightly different phase matching conditions, the incident angle θ that maximizes the incident coupling efficiency is slightly different.
【0012】したがって、前記反射光の入射角θに対す
る受光素子10の出力信号は図8(a)中の曲線Xのよ
うになり、前記反射光の入射角θに対する受光素子11
の出力は図8(a)中の曲線Yのようになる。このた
め、図示しない差動増幅器等により、受光素子10の出
力信号と受光素子11の出力信号との差をとることによ
って、図8(b)に示すようなS字特性を持つ入射角度
検出信号が得られる。この信号から、被検面100の傾
斜を知ることができる。Therefore, the output signal of the light receiving element 10 with respect to the incident angle θ of the reflected light is as shown by the curve X in FIG. 8A, and the light receiving element 11 with respect to the incident angle θ of the reflected light.
The output of is like the curve Y in FIG. Therefore, the difference between the output signal of the light receiving element 10 and the output signal of the light receiving element 11 is obtained by a differential amplifier (not shown) or the like, so that an incident angle detection signal having an S-shaped characteristic as shown in FIG. 8B is obtained. Is obtained. The inclination of the surface 100 to be inspected can be known from this signal.
【0013】[0013]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図7に
示す従来の傾斜測定装置では、被検面の傾斜は検出でき
るが、被検面までの距離を検出することはできない。However, the conventional inclination measuring apparatus shown in FIG. 7 can detect the inclination of the surface to be inspected, but cannot detect the distance to the surface to be inspected.
【0014】ところで、近年、露光装置をはじめとする
各種半導体製造装置に小型かつ高精度のプロセスモニタ
を搭載し、装置稼働の安定化を図ることが行われてきて
いる。そして、半導体設計寸法の微細化及びウエハサイ
ズの大型化に伴い、ウエハ等の検査装置や露光装置な
ど、顕微鏡システムを用いて計測やアライメントを行う
装置では、光学系の焦点深度が浅くなり、ウエハの傾斜
を無視することができなくなっている。そこで、図7に
示す従来の傾斜測定装置が、例えば、半導体装置用プロ
セスモニタの一種として提案されるに至ったものであ
る。By the way, in recent years, a small and highly accurate process monitor is mounted on various semiconductor manufacturing apparatuses such as an exposure apparatus to stabilize the operation of the apparatus. As the semiconductor design size becomes finer and the wafer size becomes larger, the depth of focus of the optical system becomes shallower in an apparatus that performs measurement and alignment using a microscope system, such as an inspection apparatus for wafers and an exposure apparatus. The inclination of can no longer be ignored. Therefore, the conventional tilt measuring device shown in FIG. 7 has been proposed as a kind of process monitor for semiconductor devices, for example.
【0015】ところが、ウエハ等の検査装置や露光装置
などの光学系の焦点に対してウエハを位置合わせする必
要があるにもかかわらず、前述したように前記図7に示
す従来の傾斜測定装置では、光学系の焦点に対する被検
面のずれなどの被検面までの距離を測定することができ
なかったので、傾斜測定装置とは別個に、フォーカスエ
ラー検出装置などの距離測定装置を設けなければならな
かった。However, in spite of the necessity of aligning the wafer with respect to the focus of the optical system of the inspection apparatus for the wafer or the exposure apparatus, the conventional tilt measuring apparatus shown in FIG. Since it was not possible to measure the distance to the surface to be inspected such as the displacement of the surface to be inspected with respect to the focus of the optical system, a distance measuring device such as a focus error detecting device must be provided separately from the tilt measuring device. did not become.
【0016】しかし、同一の装置を用いて被検面の傾斜
のみならず被検面までの距離も測定することができれ
ば、システム全体の小型化及び低コスト化を図ることが
できる。However, if it is possible to measure not only the inclination of the surface to be inspected but also the distance to the surface to be inspected using the same device, it is possible to reduce the size and cost of the entire system.
【0017】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、被検面の傾斜及び被検面までの距離の両方を
測定することができる、光導波路デバイスを用いた傾斜
及び距離測定装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and can measure both the inclination of a surface to be inspected and the distance to the surface to be inspected, using an optical waveguide device. The purpose is to provide a device.
【0018】なお、本発明による傾斜及び距離測定装置
は、ウエハ等の検査装置や露光装置などの他にも、他の
種々の用途に用いることができるものである。The tilt and distance measuring device according to the present invention can be used for various other purposes besides the inspection device for wafers and the exposure device.
【0019】[0019]
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の第1の態様による傾斜及び距離測定装置
は、被検面にコリメート光を照射するコリメート光照射
手段と、基板と、前記基板上に形成された光導波路層
と、前記被検面からの反射光を受光して前記光導波路層
に結合させる第1及び第2のリニアグレーティングカプ
ラであって、互いに位相整合条件が異なる第1及び第2
のリニアグレーティングカプラと、前記第1のリニアグ
レーティングカプラにより前記光導波路層に結合された
前記反射光を受光する第1の受光素子と、前記第2のリ
ニアグレーティングカプラにより前記光導波路層に結合
された前記反射光を受光する第2の受光素子と、前記光
導波路層の下側に形成され、前記第1及び第2のリニア
グレーティングカプラにより前記光導波路層に結合され
ずに漏れた前記反射光の一部を受光する多分割受光素子
であって、前記光導波路層に結合された前記反射光の導
波方向に対して受光領域が複数に分割された多分割受光
素子と、を備えたものである。In order to solve the above problems, a tilt and distance measuring apparatus according to a first aspect of the present invention comprises a collimated light irradiating means for irradiating a surface to be inspected with collimated light, a substrate, and An optical waveguide layer formed on a substrate, and first and second linear grating couplers that receive reflected light from the surface to be detected and couple it to the optical waveguide layer, the first and second linear grating couplers having different phase matching conditions from each other. 1st and 2nd
Linear grating coupler, a first light receiving element for receiving the reflected light coupled to the optical waveguide layer by the first linear grating coupler, and a first light receiving element coupled to the optical waveguide layer by the second linear grating coupler. A second light receiving element that receives the reflected light and the reflected light that is formed below the optical waveguide layer and leaks without being coupled to the optical waveguide layer by the first and second linear grating couplers. A multi-segmented light-receiving element that receives a portion of the light-receiving region, the multi-segmented light-receiving element having a plurality of light-receiving regions divided in the waveguide direction of the reflected light coupled to the optical waveguide layer. Is.
【0020】本発明の第2の態様による傾斜及び距離測
定装置は、前記第1の態様による傾斜及び距離測定装置
において、前記多分割受光素子が、前記光導波路層に結
合された前記反射光の導波方向と直交する方向にも受光
領域が複数に分割されたものである。A tilt and distance measuring apparatus according to a second aspect of the present invention is the tilt and distance measuring apparatus according to the first aspect, wherein the multi-divided light receiving element is provided with the reflected light beam coupled to the optical waveguide layer. The light receiving region is also divided into a plurality of parts in the direction orthogonal to the waveguide direction.
【0021】本発明の第3の態様による傾斜及び距離測
定装置は、前記第1又は第2の態様による傾斜及び距離
測定装置において、前記光導波路層と前記多分割受光素
子との間にバッファ層を形成したものである。A tilt and distance measuring apparatus according to a third aspect of the present invention is the tilt and distance measuring apparatus according to the first or second aspect, wherein a buffer layer is provided between the optical waveguide layer and the multi-divided light receiving element. Is formed.
【0022】本発明の第4の態様による傾斜及び距離測
定装置は、前記第1乃至第3のいずれかの態様による傾
斜及び距離測定装置において、前記コリメート光照射手
段が、前記光導波路層に光を入射させる光源と、前記基
板に形成された出射手段であって、該光源からの光をコ
リメート光に変換して前記被検面に向けて出射させる出
射手段と有するものである。A tilt and distance measuring apparatus according to a fourth aspect of the present invention is the tilt and distance measuring apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the collimated light irradiating means applies light to the optical waveguide layer. And a light emitting means formed on the substrate for converting light from the light source into collimated light and emitting the light toward the surface to be inspected.
【0023】本発明の第5の態様による傾斜及び距離測
定装置は、前記第4の態様による傾斜及び距離測定装置
において、前記出射手段が、前記光源から前記光導波路
層に入射した光をコリメートする導波型レンズと、該導
波型レンズによりコリメートされたコリメート光を前記
基板に対する所定の出射角度で出射させる第3のリニア
グレーティングカプラとを有するものである。A tilt and distance measuring apparatus according to a fifth aspect of the present invention is the tilt and distance measuring apparatus according to the fourth aspect, wherein the emitting means collimates the light incident on the optical waveguide layer from the light source. It has a waveguide type lens and a third linear grating coupler for emitting the collimated light collimated by the waveguide type lens at a predetermined emission angle with respect to the substrate.
【0024】[0024]
【作用】前記第1乃至第5の態様による傾斜及び距離測
定装置によれば、コリメート光照射手段、基板、光導波
路層、第1及び第2のリニアグレーティングカプラ、並
びに第1及び第2の受光素子を有しているので、前記従
来の傾斜測定装置と同様に、入射角度検出信号を得るこ
とができ、被検面の傾斜を測定することができる。According to the tilt and distance measuring device of the first to fifth aspects, the collimated light irradiation means, the substrate, the optical waveguide layer, the first and second linear grating couplers, and the first and second light receiving devices. Since it has an element, it is possible to obtain an incident angle detection signal and measure the inclination of the surface to be inspected, as in the conventional inclination measuring device.
【0025】そして、前記第1乃至第5の態様による傾
斜及び距離測定装置では、前記第1及び第2のリニアグ
レーティングカプラにより前記光導波路層に結合されず
に漏れた被検面からの反射光の一部を受光する多分割受
光素子が、前記光導波路層の下側に形成されている。前
記多分割受光素子の受光領域は、前記光導波路層に結合
された前記反射光の導波方向に対して複数に分割されて
いる。したがって、多分割受光素子の出力信号から、前
記第1及び第2のリニアグレーティングカプラにより前
記光導波路層に結合されずに漏れた被検面からの反射光
の一部を多分割受光素子が受光する前記反射光の導波方
向の受光位置を知ることができる。In the tilt and distance measuring device according to the first to fifth aspects, the reflected light from the surface to be inspected leaked without being coupled to the optical waveguide layer by the first and second linear grating couplers. A multi-divided light receiving element for receiving a part of the light is formed below the optical waveguide layer. The light receiving area of the multi-divided light receiving element is divided into a plurality of pieces in the waveguide direction of the reflected light coupled to the optical waveguide layer. Therefore, from the output signal of the multi-divided light receiving element, the multi-divided light receiving element receives a part of the reflected light from the surface to be inspected which is leaked without being coupled to the optical waveguide layer by the first and second linear grating couplers. It is possible to know the light receiving position of the reflected light in the waveguide direction.
【0026】ここで、この受光位置がいかなる情報を有
しているかについて、説明する。被検面を照射するコリ
メート光の基板を基準とした出射角度は一定であること
から、前記受光位置は被検面の傾斜と基板から被検面ま
での距離に応じて定まり、被検面の傾斜に応じて前記受
光位置と基板から被検面までの距離とは1対1に対応す
る。したがって、被検面の傾斜を知れば、前記受光位置
から、基板から被検面までの距離を知ることができる。
被検面の傾斜は前記入射角度検出信号として得られるの
で、結局、前記多分割受光素子の出力信号及び前記入射
角度検出信号から、基板から被検面までの距離を知るこ
とができる。よって、前記第1乃至第5の態様による傾
斜及び距離測定装置によれば、被検面までの距離を測定
することができる。なお、前記入射角度検出信号に基づ
いて前記被検面の傾斜を一定に保つ制御を行うような場
合には、前記被検面の傾斜は既知であるとみなすことが
できるので、前記受光位置から直ちに基板から被検面ま
での距離を知ることができる。Here, what information the light receiving position has will be described. Since the output angle of the collimated light irradiating the surface to be inspected with respect to the substrate is constant, the light receiving position is determined according to the inclination of the surface to be inspected and the distance from the substrate to the surface to be inspected. The light receiving position and the distance from the substrate to the surface to be measured have a one-to-one correspondence depending on the inclination. Therefore, if the inclination of the test surface is known, the distance from the substrate to the test surface can be known from the light receiving position.
Since the inclination of the surface to be inspected is obtained as the incident angle detection signal, the distance from the substrate to the surface to be inspected can be finally known from the output signal of the multi-divided light receiving element and the incident angle detection signal. Therefore, the inclination and distance measuring device according to the first to fifth aspects can measure the distance to the surface to be inspected. In the case where the inclination of the surface to be inspected is controlled to be constant based on the incident angle detection signal, the inclination of the surface to be inspected can be considered to be known. The distance from the substrate to the test surface can be immediately known.
【0027】なお、リニアグレーティングカプラは入射
結合効率が最大となっても100%ではなく、被検面か
らの反射光の一部は必ず前記光導波路層に結合せずに多
分割受光素子に到達するものである。It should be noted that the linear grating coupler is not 100% even when the incident coupling efficiency is maximum, and a part of the reflected light from the surface to be measured reaches the multi-divided photodetector without being necessarily coupled to the optical waveguide layer. To do.
【0028】以上のように、前記第1乃至第5の態様に
よる傾斜及び距離測定装置によれば、被検面の傾斜及び
被検面までの距離の両方を測定することができる。As described above, according to the inclination and distance measuring devices according to the first to fifth aspects, both the inclination of the surface to be inspected and the distance to the surface to be inspected can be measured.
【0029】また、前記第2の態様のように、前記多分
割受光素子が、前記光導波路層に結合された前記反射光
の導波方向と直交する方向にも受光領域が複数に分割さ
れたものであれば、前記光導波路層に結合された前記反
射光の導波方向の被検面の傾斜のみならず、前記光導波
路層に結合された前記反射光の導波方向と直交する方向
の被検面の傾斜も検出することができる。Further, as in the second aspect, the multi-divided light receiving element is divided into a plurality of light receiving regions in a direction orthogonal to the waveguide direction of the reflected light coupled to the optical waveguide layer. If so, not only the inclination of the surface to be measured in the waveguide direction of the reflected light coupled to the optical waveguide layer but also the direction orthogonal to the waveguide direction of the reflected light coupled to the optical waveguide layer The inclination of the surface to be inspected can also be detected.
【0030】また、多分割受光素子は光を吸収する作用
を有しているので、光導波路層による伝搬損失を低減す
るために、前記第3の態様のように、光導波路層と多分
割受光素子との間にバッファ層を形成することが、好ま
しい。Further, since the multi-divided light receiving element has a function of absorbing light, in order to reduce the propagation loss due to the optical waveguide layer, as in the third mode, the multi-divided light receiving element is used. It is preferable to form a buffer layer between the device and the device.
【0031】さらに、前記第4及び第5の態様のよう
に、コリメート光照射手段の一部である出射手段を基板
に形成しておくと、自動的にコリメート光の基板に対す
る出射角度が常に一定に保たれるので、コリメート光照
射手段のアライメントが不要となり、好ましい。もっと
も、本発明では、前記従来の傾斜測定装置と同様に、コ
リメート光照射手段の全体を基板と別個に構成してもよ
い。Further, when the emitting means which is a part of the collimated light irradiating means is formed on the substrate as in the fourth and fifth aspects, the emitting angle of the collimated light with respect to the substrate is always always constant. Therefore, the alignment of the collimated light irradiating means becomes unnecessary, which is preferable. However, in the present invention, the entire collimated light irradiation means may be configured separately from the substrate, as in the conventional tilt measuring device.
【0032】[0032]
【実施例】以下、図1乃至図3を参照して、本発明の一
実施例による傾斜及び距離測定装置について説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An inclination and distance measuring device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
【0033】図1は、本発明の一実施例による傾斜及び
距離測定装置を示す概略斜視図である。図2は、該傾斜
及び距離測定装置の要部を示す概略断面図である。図3
は、図2中のIII−III矢視図である。FIG. 1 is a schematic perspective view showing an inclination and distance measuring device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic sectional view showing a main part of the tilt and distance measuring device. FIG.
FIG. 3 is a view taken along the line III-III in FIG. 2.
【0034】この傾斜及び距離測定装置は、レーザ光源
等の光源21と、基板22と、基板上に形成されたバッ
ファ層23及び光導波路層24と、光導波路層24に形
成された導波型コリメータレンズ25、リニアグレーテ
ィングカプラ26,27,28及び導波型集光レンズ2
9,30と、フォトダイオード等の受光素子31,32
と、多分割フォトダイオード等の多分割受光素子33
と、を備えている。This inclination and distance measuring device is provided with a light source 21 such as a laser light source, a substrate 22, a buffer layer 23 and an optical waveguide layer 24 formed on the substrate, and a waveguide type formed on the optical waveguide layer 24. Collimator lens 25, linear grating couplers 26, 27, 28 and waveguide type condenser lens 2
9, 30 and light receiving elements 31, 32 such as photodiodes
And a multi-divided light receiving element 33 such as a multi-divided photodiode
And
【0035】本実施例では、光源21は、基板22上の
図中のy方向に延びる仮想的なラインLの位置におい
て、基板22の端面から光導波路層24に光を供給す
る。導波型コリメータレンズ25は、ラインL上に配置
され、光源21から光導波路層24に供給された光をコ
リメートする。このコリメート光の中心はラインL上に
ある。リニアグレーティングカプラ26は、y方向に等
ピッチで形成されたグレーティングパターンで構成さ
れ、導波型コリメータレンズ25からの光導波路層24
を導波するコリメート光を出射角θ0で外部空間に出射
して、コリメート光を被検面100に照射する。In this embodiment, the light source 21 supplies light to the optical waveguide layer 24 from the end face of the substrate 22 at the position of the virtual line L extending in the y direction in the drawing on the substrate 22. The waveguide type collimator lens 25 is arranged on the line L and collimates the light supplied from the light source 21 to the optical waveguide layer 24. The center of this collimated light is on the line L. The linear grating coupler 26 is composed of a grating pattern formed at equal pitches in the y direction, and the optical waveguide layer 24 from the waveguide type collimator lens 25.
The collimated light that guides the light is emitted to the external space at the emission angle θ 0 , and the collimated light is applied to the surface 100 to be inspected.
【0036】本実施例では、導波型コリメータレンズ2
5及びリニアグレーティングカプラ26が、光源21か
らの光をコリメート光に変換して被検面100に向けて
出射させる出射手段を構成しており、これらと光源21
が被検面100にコリメート光を照射するコリメート光
照射手段を構成している。In this embodiment, the waveguide type collimator lens 2 is used.
5 and the linear grating coupler 26 constitute an emitting unit that converts the light from the light source 21 into collimated light and emits it toward the surface 100 to be inspected.
Constitutes a collimated light irradiation means for irradiating the surface 100 to be inspected with collimated light.
【0037】リニアグレーティングカプラ27,28
は、リニアグレーティングカプラ26からy方向に間隔
をおいて、ラインLの両側に形成されている。リニアグ
レーティングカプラ27,28は、それぞれ等ピッチの
グレーティングパターンから構成され、両者のグレーテ
ィングパターンのピッチがわずかに異なることによって
両者の位相整合条件をわずかに異なっている。もっと
も、両者のグレーティングパターンのピッチを同一とし
両者のグレーティングパターンの屈折率をわずかに異な
らせること等によって、両者の位相整合条件を異ならせ
てもよい。なお、リニアグレーティングカプラ27,2
8のy方向の長さは、被検面100の傾斜の所望の測定
範囲をカバーするべく、被検面100からの反射光の照
射光のy方向の長さより大きく設定されている。Linear grating coupler 27, 28
Are formed on both sides of the line L at intervals from the linear grating coupler 26 in the y direction. Each of the linear grating couplers 27 and 28 is composed of a grating pattern having an equal pitch, and the phase matching conditions of the two are slightly different because the pitches of the grating patterns are slightly different. However, the phase matching conditions of the two grating patterns may be made different by making the pitches of the grating patterns the same and making the refractive indexes of the grating patterns slightly different. In addition, the linear grating couplers 27, 2
The length of 8 in the y direction is set to be larger than the length in the y direction of the irradiation light of the reflected light from the test surface 100 so as to cover a desired measurement range of the inclination of the test surface 100.
【0038】導波型集光レンズ29,30は、ラインL
の両側に配置され、リニアグレーティングカプラ27,
28により光導波路層24に結合された被検面100か
らの反射光(すなわち、導波光)をそれぞれ受光素子3
1,32に集光させる。受光素子31,32の受光光量
を増大させてSN比を上げるためには、このような集光
手段を用いることが好ましいが、本実施例では、このよ
うな導波型集光レンズ29,30を必ずしも設ける必要
はない。受光素子31,32は、リニアグレーティング
カプラ27,28によりそれぞれ光導波路層24に結合
された被検面100からの反射光をそれぞれ受光するも
のである。The waveguide type condenser lenses 29 and 30 are connected to the line L.
Are arranged on both sides of the linear grating coupler 27,
Reflected light (that is, guided light) from the surface 100 to be inspected, which is coupled to the optical waveguide layer 24 by 28, is received by the light receiving element 3 respectively.
Focuses on 1, 32. In order to increase the amount of light received by the light receiving elements 31 and 32 and increase the SN ratio, it is preferable to use such a light collecting means, but in the present embodiment, such waveguide type light collecting lenses 29 and 30 are used. Need not necessarily be provided. The light receiving elements 31 and 32 respectively receive the reflected light from the surface to be inspected 100 coupled to the optical waveguide layer 24 by the linear grating couplers 27 and 28, respectively.
【0039】多分割受光素子33は、図2に示すよう
に、光導波路層24の下側にバッファ層23を介して形
成されている。このようにバッファ層23を介して多分
割受光素子33を形成すると、多分割受光素子は光を吸
収する作用を有しているにもかかわらず光導波路層24
の伝送の損失を低減することができる。バッファ層23
は、導波光としてTEモードを用いた場合にも有効であ
るが、TEモードの光に比べてTMモードの光に対して
伝送の損失が大きくなるので、導波光としてTMモード
の光を用いた場合に特に有効である。As shown in FIG. 2, the multi-divided light receiving element 33 is formed below the optical waveguide layer 24 with the buffer layer 23 interposed therebetween. When the multi-divided light receiving element 33 is formed via the buffer layer 23 in this way, the multi-divided light receiving element has a function of absorbing light, but the optical waveguide layer 24.
Transmission loss can be reduced. Buffer layer 23
Is also effective when the TE mode is used as the guided light, but since the transmission loss of the TM mode light is larger than that of the TE mode light, the TM mode light is used as the guided light. This is especially effective in the case.
【0040】多分割受光素子33は、リニアグレーティ
ングカプラ27,28により光導波路層24に結合され
ずに漏れた被検面100からの反射光の一部を受光する
ように、図1乃至図3に示すように、リニアグレーティ
ングカプラ27,28に対応する位置に形成されてい
る。本実施例では、多分割受光素子33は、ラインLの
両側に跨るように形成されているが、ラインLの一方の
側にのみ形成してもよい。The multi-divided light receiving element 33 receives a part of the reflected light from the surface 100 to be inspected, which is leaked without being coupled to the optical waveguide layer 24 by the linear grating couplers 27 and 28, as shown in FIGS. As shown in FIG. 5, the linear grating couplers 27 and 28 are formed at positions corresponding to the linear grating couplers 27 and 28. In the present embodiment, the multi-segment light receiving element 33 is formed so as to straddle both sides of the line L, but it may be formed only on one side of the line L.
【0041】多分割受光素子33の受光領域は、図2及
び図3に示すように、リニアグレーティングカプラ2
7,28により光導波路層24に結合された被検面10
0からの反射光の導波方向(伝搬方向)(すなわち、y
方向)に複数に分割されている。なお、その分割数は限
定されるものではなく、本発明では2以上に分割すれば
よい。なお、図中では、多分割受光素子33の電極や配
線パターン等については省略して示している。The light receiving region of the multi-divided light receiving element 33 is, as shown in FIGS. 2 and 3, a linear grating coupler 2
Test surface 10 coupled to optical waveguide layer 24 by 7, 28
Waveguide direction (propagation direction) of reflected light from 0 (that is, y
Direction) is divided into multiple. Note that the number of divisions is not limited and may be divided into two or more in the present invention. In the figure, the electrodes, wiring patterns, etc. of the multi-divided light receiving element 33 are omitted.
【0042】次に、図1乃至図3に示す傾斜及び距離測
定装置の被検面100の傾斜の測定動作について、説明
する。Next, the operation of measuring the inclination of the surface to be inspected 100 of the inclination and distance measuring device shown in FIGS. 1 to 3 will be described.
【0043】この傾斜及び距離測定装置によっても、前
述した図7に示す従来の傾斜測定装置と同様に被検面1
00の傾斜を測定することができる。Even with this inclination and distance measuring device, the surface to be measured 1 is measured in the same manner as the conventional inclination measuring device shown in FIG.
A tilt of 00 can be measured.
【0044】すなわち、光源21から出射された光は、
光導波路層24を伝搬し、導波型コリメータレンズ25
でコリメートされた後に、リニアグレーティングカプラ
26により所定の出射角θ0で空間に出射され、リニア
グレーティングカプラ26から出射されたコリメート光
が被検面100に照射される。照射されたコリメート光
は被検面100で反射する。この反射光が、リニアグレ
ーティングカプラ27,28にそれぞれ入射し、リニア
グレーティングカプラ27,28によりそれぞれ光導波
路層24に結合される。リニアグレーティングカプラ2
7,28によりそれぞれ結合された光は、光導波路層2
4により導波されるとともに導波型集光レンズ29,3
0によりそれぞれ受光素子31,32に集光されて、受
光素子31,32によりそれぞれ検出される。That is, the light emitted from the light source 21 is
A waveguide type collimator lens 25 propagating through the optical waveguide layer 24
After being collimated by the linear grating coupler 26, the linear grating coupler 26 emits the collimated light into the space at a predetermined emission angle θ 0 and the collimated light emitted from the linear grating coupler 26 is applied to the surface 100 to be inspected. The irradiated collimated light is reflected by the surface 100 to be inspected. The reflected light enters the linear grating couplers 27 and 28, respectively, and is coupled to the optical waveguide layer 24 by the linear grating couplers 27 and 28, respectively. Linear grating coupler 2
The light coupled by the optical waveguide layers 7 and 28 is generated by the optical waveguide layer 2
Waveguide type condensing lens 29, 3 while being guided by 4
The light is focused on the light receiving elements 31 and 32 by 0 and detected by the light receiving elements 31 and 32, respectively.
【0045】前記反射光のリニアグレーティングカプラ
27,28に対する入射角θが位相整合条件に一致した
ときに、リニアグレーティングカプラ27,28の入射
結合効率が最大となり、リニアグレーティングカプラ2
7,28により光導波路層24に結合されて光導波路層
24により導波される導波光の強度が最大になる。そし
て、リニアグレーティングカプラ27とリニアグレーテ
ィングカプラ28とでは、位相整合条件がわずかに異な
るので、入射結合効率が最大となる入射角θがわずかに
異なる。When the incident angle θ of the reflected light with respect to the linear grating couplers 27 and 28 matches the phase matching condition, the incident coupling efficiency of the linear grating couplers 27 and 28 becomes maximum, and the linear grating coupler 2
The intensity of the guided light which is coupled to the optical waveguide layer 24 by 7 and 28 and is guided by the optical waveguide layer 24 is maximized. Since the phase matching condition is slightly different between the linear grating coupler 27 and the linear grating coupler 28, the incident angle θ that maximizes the incident coupling efficiency is slightly different.
【0046】したがって、前記反射光の入射角θに対す
る受光素子31の出力信号は図8(a)中の曲線Xと同
様となり、前記反射光の入射角θに対する受光素子32
の出力は図8(a)中の曲線Yと同様となる。このた
め、図示しない差動増幅器等により、受光素子31の出
力信号と受光素子32の出力信号との差をとることによ
って、図8(b)に示す信号と同様のS字特性を持つ入
射角度検出信号が得られる。この信号から、被検面10
0の傾斜を知ることができる。Therefore, the output signal of the light receiving element 31 with respect to the incident angle θ of the reflected light becomes similar to the curve X in FIG. 8A, and the light receiving element 32 with respect to the incident angle θ of the reflected light.
Output is similar to the curve Y in FIG. Therefore, the difference between the output signal of the light receiving element 31 and the output signal of the light receiving element 32 is obtained by a differential amplifier (not shown) or the like, so that the incident angle having the S-shaped characteristic similar to the signal shown in FIG. A detection signal is obtained. From this signal, the surface to be inspected 10
You can know the slope of 0.
【0047】次に、図1乃至図3に示す傾斜及び距離測
定装置の、被検面100までの距離D(説明の便宜上、
光導波路層24の表面を基準とする)の測定動作につい
て、説明する。Next, the distance D to the test surface 100 of the tilt and distance measuring device shown in FIGS. 1 to 3 (for convenience of explanation,
The measurement operation of (based on the surface of the optical waveguide layer 24) will be described.
【0048】被検面100で反射した光は、上述のよう
にリニアグレーティングカプラ27,28によって光導
波路層24に結合されるが、その結合効率はたとえ最大
であっても100%ではない。したがって、被検面10
0からの反射光の一部は、光導波路層24に結合せずに
多分割受光素子33に到達する。前述したように、多分
割受光素子33の受光領域は前記反射光の導波方向(y
方向)に複数に分割されているので、多分割受光素子の
出力信号(各受光領域の出力信号の集合)から、前記反
射光の導波方向(y方向)の受光位置を知ることができ
る。The light reflected by the surface 100 to be inspected is coupled to the optical waveguide layer 24 by the linear grating couplers 27 and 28 as described above, but the coupling efficiency is not 100% even at the maximum. Therefore, the surface to be inspected 10
A part of the reflected light from 0 reaches the multi-divided light receiving element 33 without being coupled to the optical waveguide layer 24. As described above, the light receiving region of the multi-divided light receiving element 33 has a light guide region (y
The light receiving position in the waveguide direction (y direction) of the reflected light can be known from the output signal of the multi-divided light receiving element (a set of output signals of each light receiving region).
【0049】被検面100を照射するコリメート光の基
板22を基準とした出射角度θ0は一定であることか
ら、前記受光位置は被検面100の傾斜と被検面100
までの距離Dに応じて定まり、被検面100の傾斜に応
じて前記受光位置と被検面100までの距離Dとは1対
1に対応する。したがって、被検面100の傾斜を知れ
ば、前記受光位置が被検面Dまでの距離を示すことにな
る。被検面100の傾斜は前記入射角度検出信号として
得られるので、結局、多分割受光素子33の出力信号及
び前記入射角度検出信号から、被検面100までの距離
Dを知ることができる。Since the output angle θ 0 of the collimated light irradiating the surface to be inspected 100 with respect to the substrate 22 is constant, the light receiving position is the inclination of the surface to be inspected 100 and the surface to be inspected 100.
Is determined in accordance with the distance D to the test surface 100, and the light receiving position corresponds to the distance D to the test surface 100 in a one-to-one correspondence with the inclination of the test surface 100. Therefore, if the inclination of the surface 100 to be inspected is known, the light receiving position indicates the distance to the surface D to be inspected. Since the inclination of the surface to be inspected 100 is obtained as the incident angle detection signal, the distance D to the surface to be inspected 100 can be obtained from the output signal of the multi-divided light receiving element 33 and the incident angle detection signal.
【0050】よって、図1乃至図3に示す傾斜及び距離
測定装置によれば、被検面100までの距離Dを測定す
ることができる。なお、前記入射角度検出信号に基づい
て被検面100の傾斜を一定に保つ制御を行うような場
合には、被検面100の傾斜は既知であるとみなすこと
ができるので、前記受光位置から直ちに被検面100ま
での距離Dを知ることができる。Therefore, according to the inclination and distance measuring device shown in FIGS. 1 to 3, the distance D to the surface 100 to be inspected can be measured. It should be noted that, in the case where control is performed to keep the inclination of the surface 100 to be inspected constant based on the incident angle detection signal, it can be considered that the inclination of the surface 100 to be inspected is already known. The distance D to the surface 100 to be inspected can be immediately known.
【0051】以上のように、図1乃至図3に示す傾斜及
び距離測定装置によれば、被検面100の傾斜及び被検
面100までの距離の両方を測定することができる。As described above, according to the inclination and distance measuring device shown in FIGS. 1 to 3, both the inclination of the surface 100 to be inspected and the distance to the surface 100 to be inspected can be measured.
【0052】次に、ウエハの露光装置に図1乃至図3に
示す傾斜及び距離測定装置を用いたシステムの一例につ
いて、図4を参照して説明する。図4は、このシステム
を示す概略構成図である。Next, an example of a system using the tilt and distance measuring device shown in FIGS. 1 to 3 as a wafer exposure device will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing this system.
【0053】図4において、200は図1乃至図3に示
す傾斜及び距離測定装置、201は露光装置の光学系、
202はウエハ、203はウエハチャック、204はウ
エハ202を上下に平行移動及び傾動させ得る駆動装
置、205は駆動装置204を制御する制御装置であ
る。In FIG. 4, 200 is the tilt and distance measuring device shown in FIGS. 1 to 3, 201 is the optical system of the exposure device,
Reference numeral 202 is a wafer, 203 is a wafer chuck, 204 is a drive device that can move and tilt the wafer 202 up and down, and 205 is a control device that controls the drive device 204.
【0054】制御装置205は、傾斜及び距離測定装置
200からの傾斜検出信号(入射角度検出信号)及び距
離検出信号(多分割受光素子の出力信号)に基づいて、
ウエハ202の表面(被検面)100を所定の傾斜とな
る(光学系201の光軸Oと直交する)ように駆動装置
204を制御するとともに、ウエハ202の表面100
までの距離が所定距離となって光学系201がウエハ2
02の表面100に焦点を結ぶように駆動装置204を
制御する。Based on the tilt detection signal (incident angle detection signal) and the distance detection signal (output signal of the multi-divided light receiving element) from the tilt and distance measuring device 200, the control device 205
The drive device 204 is controlled so that the surface (test surface) 100 of the wafer 202 has a predetermined inclination (perpendicular to the optical axis O of the optical system 201), and at the same time, the surface 100 of the wafer 202.
Is a predetermined distance, and the optical system 201 moves the wafer 2
The drive device 204 is controlled so as to focus on the surface 100 of 02.
【0055】このシステムによれば、傾斜検出信号及び
距離検出信号の両方を得ることができる図1乃至図3に
示す傾斜及び距離測定装置200が用いられているの
で、従来のように傾斜測定装置及び距離測定装置を別個
に設ける必要がなくなり、システム全体の小型化及び低
コスト化を図ることができる。According to this system, since the inclination and distance measuring device 200 shown in FIGS. 1 to 3 which can obtain both the inclination detecting signal and the distance detecting signal is used, the inclination measuring device as in the prior art is used. Also, it is not necessary to separately provide the distance measuring device, and the overall size and cost of the system can be reduced.
【0056】ところで、図1乃至図3に示す傾斜及び距
離測定装置において、多分割受光素子33の代わりに、
図5に示す多分割受光素子133を形成してもよい。図
5は、この多分割受光素子133を示す図であり、図3
に対応している。By the way, in the inclination and distance measuring device shown in FIGS. 1 to 3, instead of the multi-divided light receiving element 33,
The multi-divided light receiving element 133 shown in FIG. 5 may be formed. FIG. 5 is a diagram showing the multi-divided light receiving element 133.
It corresponds to.
【0057】この多分割受光素子133が多分割受光素
子33と異なる所は、多分割受光素子133では、受光
領域が、リニアグレーティングカプラ27,28により
光導波路層24に結合された被検面100からの反射光
の導波方向(y方向)に複数に分割されているのみなら
ず、前記導波方向(y方向)と直交する方向(x方向)
にも複数に分割されている点のみである。図5に示す例
では、x方向に2分割され、その境界線が前記ラインL
と一致しているが、x方向に3つ以上に分割してもよい
し、その境界線は前記ラインLと必ずしも一致していな
くてもよい。The multi-divided light receiving element 133 is different from the multi-divided light receiving element 33 in that the light receiving area of the multi-divided light receiving element 133 is coupled to the optical waveguide layer 24 by the linear grating couplers 27 and 28. Is not only divided into a plurality of parts in the waveguide direction (y direction) of the reflected light from but also a direction (x direction) orthogonal to the waveguide direction (y direction).
The only difference is that it is divided into multiple parts. In the example shown in FIG. 5, it is divided into two in the x direction, and the boundary line is the line L.
However, it may be divided into three or more parts in the x direction, and the boundary line may not necessarily coincide with the line L.
【0058】図1乃至図3に示す傾斜及び距離測定装置
では、被検面100の傾斜については被検面100のy
方向の傾斜(被検面100からの反射光の基板に対する
入射位置がy方向にずれるような傾斜又はそのような傾
斜成分)のみしか検出することができないのに対し、多
分割受光素子33に代えて多分割受光素子133を形成
した場合には、被検面100のy方向の傾斜のみなら
ず、被検面100のx方向の傾斜(被検面100からの
反射光の基板に対する入射位置がx方向にずれるような
傾斜又はそのような傾斜成分)も検出することができ
る。具体的に説明すると、図5に示す例では、ラインL
に対する+x側の受光領域の出力の和と−x側の受光領
域の出力の和との差をとることによって、被検物体20
のx方向の傾斜も検出することが可能である。In the inclination and distance measuring apparatus shown in FIGS. 1 to 3, the inclination of the surface 100 to be inspected is y of the surface 100 to be inspected.
Only the inclination in the direction (the inclination such that the incident position of the reflected light from the surface to be inspected 100 on the substrate deviates in the y direction or such an inclination component) can be detected. When the multi-divided light receiving element 133 is formed by the above, not only the inclination of the test surface 100 in the y direction but also the inclination of the test surface 100 in the x direction (the incident position of the reflected light from the test surface 100 on the substrate is A tilt that deviates in the x direction or such a tilt component) can also be detected. Specifically, in the example shown in FIG. 5, the line L
The difference between the sum of the outputs of the light-receiving areas on the + x side and the sum of the outputs of the light-receiving areas on the −x side with respect to
It is also possible to detect the tilt of x in the x direction.
【0059】次に、本発明の更に他の実施例による傾斜
及び距離測定装置について図6を参照して、説明する。Next, an inclination and distance measuring device according to still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【0060】図6は、本実施例による傾斜及び距離測定
装置を示す概略斜視図である。図6において、図1中の
構成要素と同一の構成要素には同一符号を付し、その説
明は省略する。FIG. 6 is a schematic perspective view showing an inclination and distance measuring device according to this embodiment. 6, the same components as those of FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
【0061】本実施例による傾斜及び距離測定装置が前
記図1乃至図3に示す実施例による傾斜及び距離測定装
置と異なる所は、本実施例では、被検面100にコリメ
ート光を照射するコリメート光照射手段が従来の傾斜及
び距離測定装置と同様に光源41及びバルク素子のコリ
メータレンズ42で構成されている点のみである。The inclination and distance measuring device according to the present embodiment is different from the inclination and distance measuring device according to the embodiment shown in FIGS. 1 to 3 in that the collimator for irradiating the surface 100 to be inspected with collimated light is used. It is only that the light irradiation means is composed of the light source 41 and the collimator lens 42 of the bulk element as in the conventional tilt and distance measuring device.
【0062】以上、本発明の各実施例について説明した
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。Although the respective embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments.
【0063】例えば、基板22としてSi基板を用いれ
ば、多分割受光素子33,133や受光素子31,32
をモノリシックに集積することができるし、基板22と
してGaAsのような化合物半導体を用いれば、受光素
子33,133,31,32のみならず光源21もモノ
リシックに集積することができる。For example, if a Si substrate is used as the substrate 22, the multi-divided light receiving elements 33, 133 and the light receiving elements 31, 32 will be described.
Can be monolithically integrated, and if a compound semiconductor such as GaAs is used for the substrate 22, not only the light receiving elements 33, 133, 31, 32 but also the light source 21 can be monolithically integrated.
【0064】[0064]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
被検面の傾斜及び被検面までの距離の両方を測定するこ
とができる。As described above, according to the present invention,
Both the inclination of the test surface and the distance to the test surface can be measured.
【図1】本発明の一実施例による傾斜及び距離測定装置
を示す概略斜視図である。FIG. 1 is a schematic perspective view showing a tilt and distance measuring device according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1に示す傾斜及び距離測定装置の要部を示す
概略断面図である。FIG. 2 is a schematic sectional view showing a main part of the inclination and distance measuring device shown in FIG.
【図3】図1に示す傾斜及び距離測定装置における多分
割受光素子を示す図であり、図2中のIII−III矢
視図である。3 is a diagram showing a multi-divided light receiving element in the tilt and distance measuring device shown in FIG. 1, and is a view taken along the line III-III in FIG.
【図4】ウエハの露光装置に図1に示す傾斜及び距離測
定装置を用いたシステムの一例を示す概略構成図であ
る。FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing an example of a system using the tilt and distance measuring device shown in FIG. 1 as a wafer exposure device.
【図5】本発明の他の実施例による傾斜及び距離測定装
置における多分割受光素子を示す図である。FIG. 5 is a view showing a multi-divided light receiving element in an inclination and distance measuring device according to another embodiment of the present invention.
【図6】本発明の更に他の実施例による傾斜及び距離測
定装置を示す概略斜視図である。FIG. 6 is a schematic perspective view showing a tilt and distance measuring device according to still another embodiment of the present invention.
【図7】従来の傾斜測定装置を示す図であり、図7
(a)はその概略斜視図、図7(b)はその要部断面図
である。FIG. 7 is a diagram showing a conventional inclination measuring device.
FIG. 7A is a schematic perspective view thereof, and FIG. 7B is a cross-sectional view of its main part.
【図8】被検面からの反射光の入射角と受光素子の出力
信号及び入射角度検出信号との関係を示す図であり、図
8(a)は被検面からの反射光の入射角と受光素子の出
力信号との関係を示す図であり、図8(b)は被検面か
らの反射光の入射角と入射角度検出信号との関係を示す
図である。FIG. 8 is a diagram showing a relationship between an incident angle of reflected light from the surface to be inspected and an output signal of the light receiving element and an incident angle detection signal. FIG. And FIG. 8B is a diagram showing the relationship between the output signal of the light receiving element and FIG. 8B is a diagram showing the relationship between the incident angle of the reflected light from the surface to be inspected and the incident angle detection signal.
21,41 光源 22 基板 23 バッファ層 24 光導波路層 25 導波型コリメータレンズ 26,27,28 リニアグレーティングカプラ 29,30 導波型集光レンズ 31,32 受光素子 33,133 多分割受光素子 42 コリメータレンズ 100 被検面 21, 41 Light source 22 Substrate 23 Buffer layer 24 Optical waveguide layer 25 Waveguide type collimator lens 26, 27, 28 Linear grating coupler 29, 30 Waveguide type condensing lens 31, 32 Light receiving element 33, 133 Multi-divided light receiving element 42 Collimator Lens 100 Test surface
Claims (5)
び距離測定装置であって、 前記被検面にコリメート光を照射するコリメート光照射
手段と、 基板と、 前記基板上に形成された光導波路層と、 前記被検面からの反射光を受光して前記光導波路層に結
合させる第1及び第2のリニアグレーティングカプラで
あって、互いに位相整合条件が異なる第1及び第2のリ
ニアグレーティングカプラと、 前記第1のリニアグレーティングカプラにより前記光導
波路層に結合された前記反射光を受光する第1の受光素
子と、 前記第2のリニアグレーティングカプラにより前記光導
波路層に結合された前記反射光を受光する第2の受光素
子と、 前記光導波路層の下側に形成され、前記第1及び第2の
リニアグレーティングカプラにより前記光導波路層に結
合されずに漏れた前記反射光の一部を受光する多分割受
光素子であって、前記光導波路層に結合された前記反射
光の導波方向に対して受光領域が複数に分割された多分
割受光素子と、 を備えたことを特徴とする傾斜及び距離測定装置。1. An inclination and distance measuring device for measuring the inclination and distance of a surface to be inspected, comprising collimated light irradiating means for irradiating the surface to be inspected with collimated light, a substrate, and a substrate formed on the substrate. An optical waveguide layer and first and second linear grating couplers that receive reflected light from the surface to be inspected and couple it to the optical waveguide layer, the first and second linear grating couplers having mutually different phase matching conditions. A grating coupler; a first light receiving element for receiving the reflected light coupled to the optical waveguide layer by the first linear grating coupler; and a first light receiving element coupled to the optical waveguide layer by the second linear grating coupler. A second light receiving element for receiving reflected light; and an optical waveguide layer formed below the optical waveguide layer, the optical waveguide layer being formed by the first and second linear grating couplers. A multi-divided light receiving element for receiving a part of the reflected light leaked without being coupled, wherein the light receiving region is divided into a plurality of parts in the waveguide direction of the reflected light coupled to the optical waveguide layer. A tilt and distance measuring device comprising: a divided light-receiving element.
に結合された前記反射光の導波方向と直交する方向にも
受光領域が複数に分割されたものであることを特徴とす
る請求項1記載の傾斜及び距離測定装置。2. The multi-segment light receiving element is characterized in that a light receiving region is divided into a plurality of portions in a direction orthogonal to a waveguide direction of the reflected light coupled to the optical waveguide layer. The tilt and distance measuring device according to item 1.
の間にバッファ層が形成されたことを特徴とする請求項
1又は2記載の傾斜及び距離測定装置。3. The tilt and distance measuring device according to claim 1, wherein a buffer layer is formed between the optical waveguide layer and the multi-segment light receiving element.
波路層に光を入射させる光源と、前記基板に形成された
出射手段であって、該光源からの光をコリメート光に変
換して前記被検面に向けて出射させる出射手段と有する
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の傾
斜及び距離測定装置。4. The collimated light irradiating means is a light source for making light incident on the optical waveguide layer and an emitting means formed on the substrate, and converts the light from the light source into collimated light to obtain the collimated light. The inclination and distance measuring device according to any one of claims 1 to 3, further comprising: an emitting unit that emits toward the inspection surface.
波路層に入射した光をコリメートする導波型レンズと、
該導波型レンズによりコリメートされたコリメート光を
前記基板に対する所定の出射角度で出射させる第3のリ
ニアグレーティングカプラとを有することを特徴とする
請求項4記載の傾斜及び距離測定装置。5. The waveguide means for collimating the light incident on the optical waveguide layer from the light source,
The tilt and distance measuring device according to claim 4, further comprising a third linear grating coupler that emits collimated light collimated by the waveguide lens at a predetermined emission angle with respect to the substrate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7149536A JPH08320219A (en) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | Inclination and distance measuring apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7149536A JPH08320219A (en) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | Inclination and distance measuring apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08320219A true JPH08320219A (en) | 1996-12-03 |
Family
ID=15477290
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7149536A Pending JPH08320219A (en) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | Inclination and distance measuring apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08320219A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006349606A (en) * | 2005-06-20 | 2006-12-28 | Yaskawa Electric Corp | Reflection type light gap sensor |
US10048376B2 (en) | 2015-03-13 | 2018-08-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Distance measuring device and photodetector |
US10082624B2 (en) | 2014-01-29 | 2018-09-25 | Universiteit Gent | System for coupling radiation into a waveguide |
-
1995
- 1995-05-24 JP JP7149536A patent/JPH08320219A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006349606A (en) * | 2005-06-20 | 2006-12-28 | Yaskawa Electric Corp | Reflection type light gap sensor |
JP4595697B2 (en) * | 2005-06-20 | 2010-12-08 | 株式会社安川電機 | Reflective optical gap sensor |
US10082624B2 (en) | 2014-01-29 | 2018-09-25 | Universiteit Gent | System for coupling radiation into a waveguide |
US10048376B2 (en) | 2015-03-13 | 2018-08-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Distance measuring device and photodetector |
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