界面位置测定方法及测定装置的制作方法

专利名称：界面位置测定方法及测定装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用光学系统对由多个层层叠形成的透光性基板内的多个界面的位置进行测定的界面位置测定方法以及测定装置。本发明还涉及根据这种测定多个界面位置而进行层厚的测定的层厚测定方法及测定装置，以及实行层厚测定而制造光盘的光盘的制造方法及制造装置。
背景技术：
由于采用了蓝色激光作为记录光源，HD-DVD及BD(Blu-ray Discs)等光盘实现了大容量化。与此相伴，光盘中记录的激光光源的短波长化引起的记录密度的提高和以大容量化为目的的光盘记录面的多层化逐渐发展。还有，通过使光盘旋转，光盘中产生倾斜或翘曲。为了确保相对于该倾斜或翘曲的动作的稳定性，光盘中透过光的覆盖层的厚度做得越来越薄。这种状况下，为了达到光盘的层厚管理(膜厚管理)的高精度，期待出现对各层间的界面进行高精度地测定的技术。
作为现有的界面位置测定装置，包括例如特开平08-160306号公报(以下称为文献1)等所采用的共焦点的光学显微镜。图37是表示文献1中记载的现有的光学显微镜所采用的装置构成的图。
在图37中，对于现有的界面位置测定装置而言，首先，通过fθ透镜213将激光光源210的光形成点光源，经由像镜217、物镜218向试样面230照射光。然后，将从试样面230上反射的光在配置于像镜217的焦点位置的一维图像传感器219处受光，这样就构成了共焦点光学系统。对于这种测定装置对试样的深度测定而言，通过驱动配置在共焦点光学系统内的检电镜(galvano mirror)212，使聚光在物镜218的焦点面上的激光点在直线上移动，对试样进行扫描。这时，如果激光点扫描线上存在界面，则反射光的光峰值在一维图像传感器219的对应位置上产生。采用该光峰值即可测定界面。通过检电镜212使激光进行扫描且将试样的高度稍微从下向上移动，由此能够测定试样的界面，同时还能测定试样截面方向的层厚和形状。
现今，对于BD等光盘，多层化日益推进，对高速测定的期望也越来越迫切。但是，根据文献1所记载的现有的界面位置测定装置的构成，必须要一边上下移动试样一边测定，高速测定就是个难以解决的问题。

发明内容
本发明的目的就是要解决上述问题。为此，在使用光学系统对多个层层叠而形成的透光性基板内的多个界面的位置进行测定的界面位置测定中，提供可以高速测定试样内部的界面位置的界面位置测定方法及测定装置、层厚测定方法及测定装置以及光盘的制造方法及制造装置。
本发明为达成上述目的，如以下构成。
根据本发明的第1形式，提供一种界面位置测定方法，其中，向层叠了具有透光性的多个层的基板照射光，在与所述基板表面平行的X方向和与所述基板表面垂直的Z方向上，将所述照射的光所形成的多个聚光点分别配置于不同的坐标，之后，测定所述照射的光在所述基板内反射的光的光强度，将所述光强度超过阈值的位置测定为所述层间的界面位置。
根据本发明的第2形式，提供一种第1形式中所述的界面位置测定方法，其中，所述照射的光所形成的所述多个聚光点在所述Z方向上等间隔配置。
根据本发明的第3形式，提供一种第1形式中所述的界面位置测定方法，其中，所述照射的光所形成的所述聚光点在所述Z方向上离开所述基板的各个位置至少各配置一个。
根据本发明的第4形式，提供一种第1形式中所述的界面位置测定方法，其中，配置所述多个聚光点，以使所述照射的光的光路长在所述多个聚光点全部相等。
根据本发明的第5形式，提供一种第1形式中所述的界面位置测定方法，其中，所述多个聚光点所形成的线状聚光点列与所述层交叉配置。
根据本发明的第6形式，提供一种第1形式中所述的界面位置测定方法，其中，配置所述多个聚光点，以使所述Z方向的所述聚光点的间隔与预先设定的界面间的距离相等。
根据本发明的第7形式，提供一种第1形式中所述的界面位置测定方法，其中，使所述照射的光在衍射光栅中反射或透过后，在所述基板内配置所述多个聚光点。
根据本发明的第8形式，提供一种第1形式中所述的界面位置测定方法，其中，将所述照射的光分割成光轴相互平行的两个光束，之后，将所述两个光束照射到所述基板。
根据本发明的第9形式，提供一种界面位置测定方法，其中，向衍射光栅照射光而在所述衍射光栅上配置多个第一聚光点，在与层叠了具有透光性的多个层的基板的表面平行的X方向和与所述基板表面垂直的Z方向上，将所述多个第一聚光点被所述衍射光栅衍射后的光所形成的多个第二聚光点分别配置于不同的坐标，之后，测定来自所述衍射光栅的光在所述基板内反射的光的光强度，将所述光强度超过阈值的位置测定为所述层间的界面位置。
根据本发明的第10形式，提供一种层厚测定方法，其中，向层叠了具有透光性的多个层的基板照射光，在与所述基板表面平行的X方向和与所述基板表面垂直的Z方向上，将所述照射的光所形成的多个聚光点分别配置于不同的坐标，之后，测定所述照射的光在所述基板内反射后的光的光强度，将所述光强度超过阈值的位置测定为所述层间的界面位置，将相邻的所述界面位置的间隔作为所述基板的层厚。
根据本发明的第11形式，提供一种第10形式中所述的层厚测定方法，其中，计测所述照射的光的光轴和所述基板表面的相对角度，基于所述相对角度、所述界面位置的间隔及所述各层的折射率测定所述层厚。
根据本发明的第12形式，提供一种第10形式中所述的层厚测定方法，其中，采用以同样的光轴照射到所述基板的第一光和第二光计测所述光轴和所述基板表面的相对角度，基于所述相对角度、所述界面位置的间隔及所述各层的折射率测定所述层厚。
根据本发明的第13形式，提供一种光盘制造方法，其中，所述基板为光盘，在所述光盘上形成所述多个层之后，通过第10形式所述的层厚测定方法测定所述光盘的层厚，在测定出的所述光盘的层厚超过阈值时，将所述光盘从其制造工序中取出。
根据本发明的第14形式，提供一种光盘制造方法，其中，所述基板为光盘，在所述光盘上形成所述多个层之后，利用第10形式所述的层厚测定方法测定所述光盘的层厚，在测定出的所述光盘的层厚超过阈值时，将所述光盘废弃。
根据本发明的第15形式，提供一种界面位置测定装置，其中，具备向层叠了具有透光性的多个层的基板照射光的光源；衍射光栅，其与所述基板表面平行且相对于来自所述光源的光的光轴倾斜配置，衍射所述照射的光，由衍射后的光形成多个聚光点并配置在所述基板内；测定在所述基板内反射的光的光强度的测定装置；和对所述光强度和阈值进行比较的控制装置。
根据本发明的第16形式，提供一种界面位置测定装置，其中，具备向层叠了具有透光性的多个层的基板照射光的光源；菲涅耳透镜(Fresnel lens)，其在所述光源与所述基板之间，相对于所述基板表面和来自所述光源的光的光轴倾斜配置，由来自所述光源的光形成多个聚光点并配置在所述基板内；对来自所述光源的光在所述基板内反射后的光的光强度进行测定的测定装置；和对所述光强度和阈值进行比较的控制装置。
根据本发明的第17形式，提供一种界面位置测定装置，其中，具备
向层叠了具有透光性的多个层的基板照射光的光源；扇形的菲涅耳透镜，其在所述光源与所述基板之间，与所述基板表面平行且相对于来自所述光源的光的光轴倾斜配置，通过照射的光形成多个聚光点并配置在所述基板内；测定在所述基板内反射的光的光强度的测定装置；和对所述光强度和阈值进行比较的控制装置。
根据本发明的第18形式，提供一种层厚测定装置，其中，具备向层叠了具有透光性的多个层的基板照射光的光源；衍射光栅，其与所述基板表面平行且相对于来自所述光源的光的光轴倾斜配置，衍射照射的光，由衍射后的光形成多个聚光点并配置在所述基板内；测定在所述基板内反射的光的光强度的测定装置；和层厚测定机构，其基于所述光强度超过阈值的位置、来自所述光源的光的光轴和所述基板的表面形成的角度、以及所述层的折射率，算出所述基板的界面间的距离作为层厚。
根据本发明的第19形式，提供一种光盘的制造装置，其中，还具备保持光盘的保持装置；第18形式所述的层厚测定装置，其将由所述保持装置保持的所述光盘作为所述基板，对所述层厚进行测定；和光盘特定机构，其对通过所述层厚测定装置测定出的所述层厚和阈值进行比较，对光盘的状态进行特定。
根据本发明，能够在内部具有多个界面的基板中，高速地测定该基板的界面位置。
另外，通过使倾斜角与倾斜系数相乘对界面间距离的测定值进行补正，能够降低误差，进行高精度的计测。
另外，通过将来自衍射光栅面上形成的界面的反射光图案放大成像到线传感器上，各界面的聚光点不会在相互的光强度分布上重叠。因此，能够得到干扰少的信号，从而能够提高界面间距离的测定精度。
另外，通过将向试样的入射光和反射光完全分离，能够防止入射光直接进入受光部，进而能够减少光干扰提高测定精度。


本发明的上述及其他目的和特征，可根据基于附图的优选的实施方式所相关的以下叙述中明确。附图中图1是本发明的第1实施方式中的界面位置测定装置的模式图；图2是上述第1实施方式中的界面位置测定装置的Z剖视图；图3是上述第1实施方式中的狭缝的形状图；图4是上述第1实施方式中的菲涅耳柱面透镜的形状图；图5是上述第1实施方式中的YZ面的光路图；图6是上述第1实施方式中的XZ面的试样内光路图；图7是本发明的第2实施方式中的界面位置测定装置的模式图；图8是上述第2实施方式中的界面位置测定装置的Z剖视图；图9是上述第2实施方式中的狭缝的形状图；图10是上述第2实施方式中的菲涅耳扇形柱面透镜的形状图；图11是本发明的第3实施方式中的界面位置测定装置的模式图；图12是上述第3实施方式中的界面位置测定装置的Z剖视图；图13是上述第3实施方式中的聚光点列倾斜角的说明图；图14是本发明第4实施方式中的界面位置测定装置的模式图；图15是上述第4实施方式中的界面位置测定装置的Z剖视图；图16是上述第4实施方式中的聚光点列倾斜角的说明图；图17是本发明的第5实施方式中的界面位置测定装置的模式图；图18是上述第5实施方式中的界面位置测定装置的Z剖视图；图19是上述第5实施方式中的界面位置测定装置的XZ剖视图；图20是上述第5实施方式中的试样内部的聚光点列的示意图；图21是上述第5实施方式的聚光点列和表面以及反射界面的位置关系的示意图；图22是本发明第6实施方式中的界面位置测定装置的模式图；图23是上述第6实施方式的衍射光栅上的光强度图案的示意图；图24是上述第6实施方式的衍射光栅上的返回的光强度图案的示意图；
图25是上述第6实施方式的线传感器上的光强度图案的示意图；图26是经衍射光栅衍射的光的一般性现象的说明图；图27是本发明的第7实施方式中的界面位置测定装置的模式图；图28是本发明的第8实施方式中的界面位置测定装置的模式图；图29是上述第8实施方式的A向视图；图30是上述第8实施方式的B向视图；图31是上述第8实施方式的衍射光栅上的光强度图案的示意图；图32是上述第8实施方式的反射光在衍射光栅上的光强度图案的示意图；图33是上述第8实施方式的线传感器上的光强度图案的示意图；图34是本发明的第9实施方式中的界面位置测定装置的模式图；图35是上述第9实施方式的A向视图；图36是上述第9实施方式的B向视图；图37是现有的光学显微镜所采用的界面位置测定装置的构成的示意图；图38是本发明的第10实施方式的光盘层厚测定装置的构成的示意图；图39是上述第10实施方式的层厚测定装置的层厚测定动作的说明图；图40是上述第10实施方式的层厚测定装置的层厚测定动作的说明图；图41是本发明的第11实施方式的光盘层厚测定装置的构成的示意图。
具体实施例方式
在本发明的叙述中，相同的构成标注相同的参照符号，并省略说明。
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
(第1实施方式)图1是本发明的第1实施方式的界面位置测定装置501的模式图。坐标轴为面向纸面，左右方向为X轴，上下方向位Z轴，向里的方向为Y轴。还有，图2表示图1的Z1-Z1截面沿箭头A的方向看去的图(第1实施方式中的界面位置测定装置501的Z剖视图)。
在图1、图2中，第1实施方式中的界面位置测定装置501由光源1、狭缝板2、半透镜3、菲涅耳柱面透镜4、柱面透镜10、11、线传感器12和基于从线传感器12处获得的光强度分布而算出界面位置的控制装置551构成。还有，作为被测定物，定义了试样5、试样表面6、反射界面9。还有，为了便于说明，定义了聚光点列7、8，光轴15、16，光束17、18。另外，本说明书中，所谓聚光点列是指将多个聚光点直线状排成一列而构成的。因此，包括多个聚光点成一列散开排列的情况，以及多个聚光点成一列紧密排列而由聚光点虚拟地形成直线等各种情况。
光源1是可以发射出均匀强度分布的平行光的光源。所谓平行光，就是将激光的射出光用光束扩展器放大缩小到规定的大小的光，或者将半导体激光的射出光平行化的光。第1实施方式的光源1采用了波长为405nm的激光。在第1实施方式中，波长在350nm～1500nm范围内的激光都可以作为光源1。光源1的激光径具有将后文所述的狭缝板2的开口部完全、均匀地照射的激光径。另外，将与来自光源1的射出光平行、通过光源中心的轴作为光轴15。光轴15沿Z轴方向配置。
具有狭缝状开口部的狭缝板2与光轴15相对垂直配置，并具有以Y轴对称配置的2个开口部14。狭缝板2以其中心与光轴15相一致的方式配置。作为狭缝板2，可例举在玻璃板上用蒸镀法形成遮光部的结构或在薄的遮光板上形成孔的结构。
半透镜3的中心穿过光轴15。并且，半透镜3的半透过反射面的法线在纸面内(XZ面内)与光轴15大约成45度。为使半透镜3的反射率和透过率基本相等而形成了半透过反射膜。另外，为防止半透镜3产生重影，在没有形成半透过反射膜的一面形成了反射防止膜。
菲涅耳柱面透镜4是菲涅耳型的柱面透镜。所谓菲涅耳型透镜是指，将具有折射作用的微小棱镜形成在基板上的透镜，透镜的厚度在前面大致一定。菲涅耳柱面透镜4在X轴方向上具有一样的截面形状。菲涅耳柱面透镜4是具有焦距f的透镜，其圆柱轴相对于与光轴15垂直的轴(X轴)以角θ1倾斜而配置。在这里为了明确角度的选取，将逆时针旋转取为正，在0＜θ1＜90°的范围内进行说明。
试样5是由透过光的多个透光性层层叠而构成的折射率n的透明基板，其中，形成有多个界面9a、9b、9c......。界面例如是与试样5折射率不同的薄的透明膜、金属膜或者两者层叠构成的薄的反射膜。具有将入射光的一部分反射出去，另一部分透过的性质。界面9(9a、9b、9c......)相对于试样表面6大致平行地形成，试样5以试样表面6的法线与光轴15平行的方式配置。此外，界面9(9a、9b、9c......)不限于作为薄的透明膜或反射膜而形成的情况，也存在光学特性相异的2个层的边界面成为界面的情况。
柱面透镜10按照其圆柱轴与Z轴方向(纸面上下方向)平行的方式配置，柱面透镜10的中心配置在光轴16上。光轴16是在试样5处反射并在半透镜3处大致成直角折回的光的光轴。
还有，柱面透镜11按照其圆柱轴与Y轴方向(指向纸面内的方向)平行的方式配置，柱面透镜11的中心配置在光轴16上。
线传感器12在其受光面上具有多个受光像素，各个受光像素与Z轴方向平行地排列。Y轴方向上的像素宽度是相对基于柱面透镜10的聚光点的半径足够小的幅度。线传感器12配置为线传感器12的受光面与柱面透镜10的主面之间的光路长成为柱面透镜10的射出侧的焦点距离。还有，柱面透镜11配置为将菲涅耳柱面透镜4的焦点位置附近的像成像在线传感器12的受光面上。
本第1实施方式中的狭缝板2的形状用图3表示，本第1实施方式中的菲涅耳柱面透镜4的形状用图4表示。另外，在图4中，在图示下方侧示出菲涅耳柱面透镜4的俯视图，在图示的上方侧示出其侧视图。
下面对具有以上构成的本第1实施方式的界面位置测定装置501中的界面位置的测定动作进行说明。
从光源1处射出的射出光，被狭缝板2部分遮光后，形成关于光轴15对称的2个光束17、18。光束17、18透过半透镜3，入射到用以在直线上聚光的菲涅耳柱面透镜4。在图1中，使菲涅耳柱面透镜4相对于与试样5表面平行的轴即X轴倾斜θ1角度。通过菲涅耳柱面透镜4在试样5内部形成的聚光点列8相对X轴倾斜θ2角度。因此，聚光点列8与试样5内部的界面9(9a、9b、9c......)相交叉。入射到试样5的光，在试样5内部的层间边界面即界面9处反射，再次通过菲涅耳柱面透镜4，经半透镜3反射，通过柱面透镜10、11在线传感器12上成像。
在图1中，对测定试样5内部的层的厚度的方法进行具体的说明。在图1的控制装置551中，在传感器12的传感器上的位置P4处存在光强度峰值时判断为对试样表面6处反射的光进行了测定。控制装置551求出试样表面6的一个方法，首先是将聚光点列8从远离试样5的位置逐渐靠近试样5，将首次出现的光强度峰值作为试样表面6。还有，另一种试样表面6的求出方法，是形成比试样5的厚度足够长的聚光点列8，使其与试样5内部的各层交叉并照射，由此将线传感器12上首次出现的光强度峰值作为试样表面6。这里，光强度峰值只要光强度超过某一阈值即可，也可以根据试样的材质、光的性质等改变表现方法。
继续说明试样表面6，在控制装置551中，可以通过线传感器12的传感器上的位置P3处的光强度峰值来测定界面9a处反射的光。同样地，可以通过线传感器12的传感器上的位置P2处的光强度峰值来测定界面9b处反射的光，通过线传感器12的传感器上的位置P1处的光强度峰值来测定界面9c处反射的光。
根据由线传感器12检测出的光强度峰值位置，能够测定出试样5的试样表面6以及界面9(9a、9b、9c......)的位置。在这里，还能够根据聚光点列8的角度θ2及试样表面6和界面9反射的光强度峰值的位置，通过三角函数关系测定出试样5内部的层厚。具体来说，光强度峰值间的距离乘以tanθ2，就能够测定出试样5内部的层厚。
下面，对界面位置测定装置501的测定动作进一步详细说明。
从光源1射出的波长为405nm的射出光，经由狭缝板2，分成关于光轴15对称的两个光束17、18。光束17、18透过半透镜3，入射到菲涅耳柱面透镜4。由于菲涅耳柱面透镜4相对于图1中的X轴倾斜θ1角度，所以通过菲涅耳柱面透镜4在空气中形成时的聚光点列7也相对于X轴倾斜θ1角度。一般来说，若使平行光入射到倾斜的球面透镜，则由于透镜中心部分与周边部分的厚度差，根据入射到透镜的入射位置，焦点位置产生差异。但由于菲涅耳柱面透镜其透镜厚度在整个区域基本一定，所以即使透镜倾斜，也不会产生透镜的中心部分和周边部分的光路的偏移。因此，可以形成不存在偏差的聚光点。在本第1实施方式中，倾斜的菲涅耳柱面透镜4的射出光在试样5内聚光而形成了聚光点列8。
在这里，图5表示本第1实施方式中的YZ面的光路图。
在图5中，将从菲涅耳柱面透镜4的光轴15在Y轴方向上离开距离h的位置处入射的光束向试样5入射的入射角定为φ1。这时，菲涅耳柱面透镜4的焦点距离采用f，φ1满足(公式1)的条件。
tan(φ1)＝h/f(公式1)若将该光束在试样表面6处折射的角度定为φ2，则根据斯内尔定律(Snell’s law)，试样5的折射率采用n，(公式2)成立。不过，在本第1实施方式中，形成有多个的层的折射率全部相同，因此全部假定为n。
sin(φ1)＝n×sin(φ2)(公式2)若将从菲涅耳柱面透镜4的主面到试样表面6的距离定为S，从试样表面6到聚光点的距离定为u，向试样表面6入射的激光的半径定为g，则下述(公式3)和(公式4)成立。在此，若采用(公式1)到(公式4)，则从试样表面6到聚光点的距离u通过(公式5)求出。
g＝u×tan(φ2)(公式3)g＝(f-S)tan(φ1)(公式4)u=hf(f-S)n2-1+(fnh)2]]>(公式5)由(公式5)可见，u代表的焦点位置，依赖于向菲涅耳柱面透镜4入射的入射位置h。一般来说，增大透镜的开口、缩短焦点距离可以减小聚光深度，所以能够提高Z轴方向(深度方向)的测定精度。但是，根据向菲涅耳柱面透镜4入射的入射位置的不同，聚光点在Z轴上的位置也不同，这样聚光点就会扩散，反而降低测定精度。因此，通过狭缝板2来限制光束17、18在Y轴方向的宽度，从而能够使向试样5入射的入射角大致一定，并能够防止聚光点的扩散，避免测定精度的劣化。
可是，若将v(v＝(f-S))作为以试样表面6为基准的空气中的聚光点位置，对(公式5)进行变形，则得到(公式6)。
uv=hfn2-1+(fnh)2]]>(公式6)由于向菲涅耳柱面透镜4入射的入射位置h、焦点距离f、试样折射率n均一定，所以(公式6)的右边成为定值。v表示空气中的聚光点列7、u表示试样中的聚光点列8，分别成比例关系。由于聚光点列7形成在直线上，所以同样聚光点列8也呈直线。这时，聚光点列8相对X轴的倾斜角θ2，采用(公式6)的右边而成为(公式7)。
tan(θ2)tan(θ1)=hfn2-1+(fnh)2]]>(公式7)于是，通过菲涅耳柱面透镜4，可以在试样5的内部形成与X轴成θ2角度的聚光点列8。
在本第1实施方式中，采用的θ1角度为45°、试样5的折射率为1.5。
向试样5入射的光，在试样5内部的层间边界面即界面9处反射，再通过菲涅耳柱面透镜4，由半透镜3反射，通过柱面透镜10和柱面透镜11在线传感器12上成像。菲涅耳柱面透镜4和柱面透镜10及线传感器12之间具有共焦点的位置关系。即，由于在柱面透镜10的射出侧焦点位置上配置有线传感器12的受光像素，所以若界面9位于菲涅耳柱面透镜4的射出侧聚光点位置，则在线传感器12的受光像素上产生聚光点。另外，在XZ面上，试样5内的聚光点列8通过柱面透镜11在线传感器12上成像。因此，和YZ面相交时，在与聚光点列8和试样5内部的界面9相交的位置相对应的线传感器12上，在Z轴方向的位置上产生聚光点。因此，可根据线传感器12检测出的光强度峰值位置测定试样5的试样表面6以及界面9的位置。
另外，若将聚光点列8配置为与试样5完全交叉，则能够对Z轴方向上的试样5的表里面进行正确的测定。即、配置为在Z轴方向上的试样5的表里面的外侧至少分别存在一个聚光点，由此可以正确测定试样5的表里面。
还有，通过使聚光点列8的聚光点的间隔均等，能够高速地测定BD等形成有多个均等的层的光盘。
图6表示本第1实施方式中的XZ面的试样内光路图。
在图6中，若以试样表面6与聚光点列8的交点作为基准，将其到界面9的X轴方向上的距离定为w1，则膜厚即试样表面6到界面9的距离t满足(公式8)。
t＝w1×tan(θ2)(公式8)若将XZ面内的基于柱面透镜11的向线传感器12上的摄像倍率定为a，则根据线传感器12上的测定值即与试样表面6对应的光强度峰值位置和与反射界面9对应的光强度峰值位置之间的距离w2(w2＝w1×a)，膜厚t由下面的(公式9)求出。
t＝(w2/a)×tan(θ2)(公式9)在本第1实施方式中，基于柱面透镜11的向线传感器12上的摄像倍率定为30～50倍。
还有，若将Z方向的计量范围定为wz，X方向的分解能定为wx，则在XZ面内的试样照射激光宽度即狭缝的X方向宽度至少需要在wx以下。因此，试样5内的聚光点列相对X轴的倾斜角θ2满足tan(θ2)＞wz/wx即可。因此，根据(公式7)，θ1角满足下面的(公式10)即可。
tan(θ1)>f×wzwx×hn2-1+(fnh)2]]>(公式10)如上所述，虽然试样5内部的界面9的数量是1个，但由于在界面9和聚光点列8的交点处1对1对应的光强度峰值是在线传感器12上产生的，所以不依赖于试样5内部的界面的数量，就可以测定界面间的距离或从试样表面6到各界面间的距离。
如上所述，在本第1实施方式中，使用菲涅耳柱面透镜形成与试样表面相对倾斜的聚光点列，并将在聚光点列和试样反射界面的交点处产生的光强度峰值检测出。由此，能够将试样表面及内部的多个界面位置同时测出，从而实现了高速的测定。还有，通过将向菲涅耳柱面透镜入射的入射光分成两束，可以将向试样入射的入射角固定，能够防止因球面象差导致的聚光位置的偏移，从而能够防止深度方向(基板的厚度方向)的测定精度的下降。进而，通过使光源采用单色光，能够不受界面的透光率和光反射率的波长依赖性的影响，进行高精度的测定。
如上所述，使用通过测定试样的界面位置而求出的各自的界面位置和各层的折射率，能够求出层的厚度。
假设考虑对内部具有4个层的基板的层厚进行全部测定的情况，按照现有的方法，必须一层一层地耗费时间来顺次测定。但根据本发明的方法，可以不移动基板而测定，还可以将4层一起测定。因此，仅以测定时间来说，相比于现有的方法，以数十分之一以下的时间即可实现高速的测定。
根据以上的方法，能够高速地求出例如在BD或DVD等光盘中形成的层厚。在一般的光盘中，是以在某个基准值之内的方式形成层厚的。根据本发明，将光盘的层厚按照超过基准值和不超过基准值的情况，用规定的阈值分类，可以将层厚超过基准值的光盘检测出。这样检测出的层厚超过基准值的光盘，在光盘的制造工序中，可以从生产线上取出而废弃。由此，本发明还能够适用于用以制造偏差更加小、精度更加高的光盘的量产方法中。
还有，这里虽然是以将超过基准值的光盘废弃为例来说明的，但如果某一层一次形成之后，可以在不影响周围的情况下将其除去，则可以通过仅仅去除超过基准值的层然后再次形成该层，由此提高光盘的成品率。
(第2实施方式)本发明不限于上述的第1实施方式的构成，还可以有其他各种实施方式。例如图7表示第2实施方式中的界面位置测定装置502的模式图。还有，图7的Z1-Z1的截面沿箭头A方向看去的图(本第2实施方式中的界面位置测定装置502的Z剖视图)用图8来表示，本第2实施方式中的狭缝板的形状图用图9来表示，本第2实施方式中的菲涅耳柱面透镜的形状图用10来表示。此外，在图10中，菲涅耳柱面透镜的侧视图和表示透镜的X轴方向的位置和焦点距离之间关系的图形，在菲涅耳柱面透镜的平面图中关联表示。
在图7和图9中，狭缝板20是与光轴15相对垂直的，具有关于X轴方向对称的2个开口部21。对于各个开口部21而言，在Y轴上即X轴原点(光轴15)上的相互的开口部的间隔的1/2定为h0，从X轴原点(光轴15)在X轴方向上偏移距离xa的相互的开口部间隔的1/2定为h(xa)，这样相对倾斜而形成。
如图10所示，菲涅耳扇形柱面透镜22是由具有折射作用的微小的棱镜形成的，其圆柱轴沿X轴方向配置，焦点距离设为在X轴原点(光轴15)处为f0，向X轴方向的距离为xa，焦点距离f(xa)可用f(xa)＝f0+xa×tan(θ1)来表示。
在这里，在使用h(xa)/f(xa)＝h(xa)/(f0+xa×tan(θ1))的狭缝宽度内，以不依赖于距离xa而成为一定值k的方式选择h(xa)。
下面对以上构成的界面位置测定装置502的测定动作进行说明从光源1射出的射出光，经过狭缝板20分成关于光轴15对称的两个光束17、18。光束17、18透过半透镜3入射到菲涅耳扇形柱面透镜22。由于菲涅耳扇形柱面透镜22的焦点位置相对X轴倾斜θ1角度，所以形成的聚光点列7相对于X轴，与上述第1实施方式同样倾斜角度θ1。对于菲涅耳扇形柱面透镜22而言，由于透镜面相对于光轴15垂直地配置，因此可以形成不存在偏差的聚光点。菲涅耳扇形柱面透镜22的射出光在试样5内聚光，形成聚光点列8。在X轴方向xa的位置向试样5入射的入射角φ1成为tan-1(h(xa)/f(xa))，以h(xa)/f(xa)＝k成为一定值的方式形成有开口位置h(xa)。因此，入射角φ1也成为一定值。还有，在(公式5)中，S为一定值S0，f满足f(xa)＝f0+xa×tan(θ1)，因此从试样表面6到聚光点的距离u满足(公式11)。
u=k(xa×tan(θ1)+f0-S0)n2-1+(nk)2]]>(公式11)根据(公式11)，因为u是关于X轴方向的位置xa的一次式，所以与上述第1实施方式同样，在试样5内形成直线状的聚光点列8。还有，通过狭缝板20对光束17、18的Y轴方向的宽度进行限制，由此可以使向试样5入射的入射角基本一定。由此，可以防止聚光点的扩散，并可以防止测定精度的劣化。
基于在试样5内形成的聚光点列8而能够将试样5内部的界面9的位置检测出的情况与上述第1实施方式相同。
如上所述，在本第2实施方式中，与上述第1实施方式相同，可以同时测定试样表面6及多个界面9的位置，因此能够进行高速的测定。进而，在本第2实施方式中，通过采用菲涅耳扇形柱面透镜，可以将透镜配置在与光轴垂直的方向上，所以可以防止在透镜倾斜时产生的透镜厚度造成的象差。由此，可以防止向试样内的聚光点列及向线传感器上的光强度峰值扩散的情况，从而能够进行高精度的测定。
(第3实施方式)下面，用图11表示第3实施方式的界面位置测定装置503的模式图。另外，图12表示图11的Z1-Z1截面从箭头A的方向看去的图(本第3实施方式中的界面位置测定装置503的Z剖视图)。
球面象差补正元件30在Z1-Z1截面方向上对光束追加由后文所述的透过型衍射光栅32所产生的球面象差和相反的球面象差。
柱面透镜31以其圆柱轴与光轴15正交且其透镜中心置于光轴15上的方式配置。
透过型衍射光栅32的光栅槽的间距为p，槽方向为Y轴方向(图11的纸面向内的方向)，光栅形成面在XZ面内，与光轴15相对成θ0的角度，配置在柱面透镜31和柱面透镜的焦点面之间。若将光源1的波长定为λ，则角度θ0满足sinθ0＝p/λ。另外，如果用闪耀(blaze)型衍射光栅作为透过型衍射光栅32，则衍射光基本上只成1次衍射光，主要沿图11所示的方向衍射。
光轴33是光轴15经透过型衍射光栅32衍射后的光轴，在XZ面内与光轴15成θ0角度。
使试样表面6与X轴平行，光轴15与Z轴相对成θ0角度，光轴33与Z轴平行而配置。
以下对按上述方法构成的界面位置测定装置503的测定动作进行说明。
从光源1射出的射出光，经过狭缝板2分成关于光轴15对称的两个光束17、18。光束17、18透过半透镜3入射到柱面透镜31。通过柱面透镜31，XZ面内的光束不会聚光，而Z1-Z1截面内的光束被聚光。柱面透镜31的射出光相对于透过型衍射光栅32的光栅形成面法线以θ0角度入射。若以逆时针方向为正方向，入射角为θin、射出角为θout、光栅的间距为p、光束波长为λ、衍射次数为m，则衍射方程式成为sin(θin)+sin(θout)＝±m×λ/p。这里，若使射出角θout＝0°、衍射次数m＝1，则sin(θin)＝λ/p。这里，若设定入射角使其满足sin(θ0)＝λ/p，则衍射光栅射出光相对于光栅形成面成为垂直的方向。由于试样表面6是与光栅形成面平行的，因此向试样表面6垂直入射。
在本第3实施方式中，透过型衍射光栅32的间距设为p＝1/2400mm，；来自光源1的光的波长设为λ＝405nm，因此，根据以上的关系，求出θ0＝76.4°。
在这里，在Z1-Z1面截面内，由于基于柱面透镜31的会聚光透过具有一定厚度的透过型衍射光栅32，所以产生基于板厚的球面象差。不过，由于通过球面象差补正元件30预先赋予了与透过型衍射光栅32产生的球面象差相反的象差，因此不会产生基于透过型衍射光栅32的球面象差。在本第3实施方式中，球面象差补正元件30采用设为与透过型衍射光栅32相同厚度的玻璃板。
图13是表示本第3实施方式中的聚光点列倾斜角的说明图。
在图13中，求出通过衍射光栅32形成的柱面透镜31产生的聚光点列7相对于试样表面6的倾斜角度θ1。
聚光点列7是在柱面透镜31的焦点位置上形成的，若将柱面透镜31的焦点距离设为f，则在XZ面内的光路长也成为f。即使在柱面透镜31和聚光点之间设置衍射光栅这个关系也不变。从图13可以看出，a1+a2＝b1+b2＝f，各自的光路长为b1＝a1+b3，a2＝b2+a3。因此得到a3＝b3。若在XZ面内，将柱面透镜31的射出激光宽度设为d1、透过型衍射光栅32的射出激光宽度设为d2，则相对于X轴的倾斜角θ1满足tan(θ1)＝a3/d2。另外，由于sin(θ0)＝b3/d2，所以，最终倾斜角用tan(θ1)＝sin(θ0)＝λ/p来表示。
若经柱面透镜31及透过型衍射光栅32形成的聚光点列7，相对于在空气中的X轴倾斜角为θ1，则与上述第1实施方式相同，在试样5内部形成倾斜角为θ2的聚光点列8。
而且，与上述第1实施方式相同，这个聚光点列8经试样5的界面9反射，再经由透过型衍射光栅32、柱面透镜31，最后经柱面透镜10、11在线传感器12上成像。根据基于所成的像的线传感器12上的光强度峰值位置能够测定试样5内部的界面9的位置。
还有，若将Z轴方向的测定范围定为wz、X方向的分解能定为wx，则在XZ面内的试样照射激光宽度至少需要在wx以下。在这里，经透过型衍射光栅32的衍射，XZ面内的激光宽度满足d2/d1＝1/cos(θ0)，因此，狭缝板2的X轴方向宽度设为wx×cos(θ0)以下就可以。
如上所述，在本第3实施方式中，与上述第1实施方式相同，可以同时测定试样表面及内部的多个界面位置，因此实现了高速测定。同时，与上述第2实施方式相同，由于柱面透镜的配置是与光束相对垂直的，因此不会产生因透镜倾斜导致的象差。
另外，在本第3实施方式中，通过透过型衍射光栅将经柱面透镜形成的聚光点列相对于试样形成倾斜的方向，由此在XZ面内从柱面透镜到聚光点列的光路长成为一定。即、从柱面透镜看去时的聚光点列与光束是垂直的。因此，向线传感器上的成像中，物体面(聚光点列)与成像面(线传感器12的受光面)是平行的，即使将摄像倍率设为高倍率，也能够拍摄不存在偏差的光强度峰值。
(第4实施方式)下面，图14表示本发明的第4实施方式的界面位置测定装置504的模式图，图15表示图14的Z1-Z1截面从箭头A的方向看去的图(本第4实施方式的界面位置测定装置504的Z剖视图)。
光轴15在XZ面内与X轴相对成θ3角度。光轴33与Z轴平行设置，试样表面6与Z轴相对垂直。
反射型衍射光栅40的光栅槽间距为p，槽方向为Y轴方向(图14的纸面向里方向)，光栅形成面的法线方向在XZ面内与X轴成θ4角度，配置在柱面透镜31和柱面透镜的焦点面之间。如果用闪耀型衍射光栅作为反射型衍射光栅40，则主要只产生1次衍射光。衍射方向为图14所示的方向。
在这里，将光源1的波长定为λ，则θ3、θ4满足(公式12)。
sin(θ3+θ4)-cos(θ4)＝λ/p(公式12)下面对如上构成的界面位置测定装置504的测定动作进行说明。
从光源1射出的射出光，经过狭缝板2分成关于光轴15对称的两个光束17、18。光束17、18透过半透镜3射入柱面透镜31。通过柱面透镜31，XZ面内的光束不会聚光，而在Z1-Z1截面内的光束聚光。柱面透镜31的射出光，相对于反射型衍射光栅40的光栅形成面的法线以θin角度入射。若以逆时针方向为正方向，入射角为θin、射出角为θout、衍射次数为m，则衍射方程式满足sin(θin)+sin(θout)＝±m×λ/p。这里，因为在反射型衍射光栅40中只有1次衍射光衍射，所以m＝1，入射角θin＝θ3+θ4，为了使射出光与Z轴平行，而将射出角设成θout＝-(90°-θ4)，则得到(公式12)。
图16表示本第4实施方式的聚光点列倾斜角的说明图。
在图16中，求得从柱面透镜31产生的通过反射型衍射光栅40形成的聚光点列7与试样表面6的相对倾斜角度θ1。
聚光点列7是在柱面透镜31的焦点位置上形成的。即使在柱面透镜和聚光点之间设置衍射光栅这个关系也不变。由与聚光点列7平行的直线E3F2可求出与X轴所成的角度θ1。由于从柱面透镜31到直线E3F2上的光路长是一定的，所以光路长E1E2+E2E3与光路长F1F2是同一距离。分别为E1E2＝a1，E2E3＝a3-a2，F1F2＝a1+a2，由此得到a3＝2×a2。若在XZ面内，将柱面透镜31的射出激光宽度设为d1，反射型衍射光栅40的射出激光宽度设为d2，则相对X轴的倾斜角θ1就满足tan(θ1)＝a3/(2×d2)。又因为tan(θ4)＝a3/d2，结果tan(θ1)＝{tan(θ4)}/2。
经柱面透镜31及反射型衍射光栅40形成的聚光点列7，相对在空气中的X轴的倾斜角成θ1，与上述第1实施方式相同，在试样5内部形成倾斜角为θ2的聚光点列8。
而且，与上述第1实施方式相同，这个聚光点列8经试样5的界面9反射，再通过反射型衍射光栅40、柱面透镜31，最后经柱面透镜10、11在线传感器12上成像。因此，可根据线传感器12上的光强度峰值位置来测定试样5内部的反射界面9的位置。
还有，若将Z方向的计测范围定为wz，X方向的分解能定为wx，则在XZ面内的试样照射激光宽度至少需要在wx以下。在这里，经衍射光栅的衍射、在XZ面内的激光宽度满足由E2F2×cos(θ3+θ4)＝d1，E2F3×sin(θ4)＝d2得到的公式d2/d1＝sin(θ4)/cos(θ3+θ4)，因此，狭缝板2处的X轴方向宽度设为wx×cos(θ3+θ4)/sin(θ4)以下就可以。
如上所述，在本第4实施方式中，与上述第1实施方式相同，可以同时测定试样表面及内部的多个反射界面位置，因此实现了高速测定。同时，与上述第2实施方式相同，由于柱面透镜的配置是与光束相对垂直的，因此不会产生因透镜倾斜导致的象差。还有，与上述第3实施方式相同，在向线传感器上的成像中，物体面(聚光点列)与成像面(线传感器受光面)是平行的，即使将摄像倍率设为高倍率，也能够拍摄不存在偏差的光强度峰值。
并且，在本第4实施方式中，因为是用反射型的衍射光栅形成与试样相对倾斜的聚光点列的，所以不会因衍射光栅产生球面象差，也就不会产生因球面象差或者球面象差补正误差导致的线传感器上的光强度峰值偏差。由此能够进行高精度的测定。还有，由于不会产生透过型衍射光栅内的表里面反射而造成的杂散光，所以能够防止在线传感器上的误检测。
(第5实施方式)下面，图17表示本发明的第5实施方式的界面位置测定装置505的模式图。另外，图18表示图17的Z1-Z1截面从箭头A的方向看去的图(本第5实施方式的界面位置测定装置505的Z剖视图)，图19表示图17的X2-X2、Z1-Z1截面从箭头C的方向看去的本第5实施方式的界面位置测定装置505的XZ剖视图。
层厚测定的光源57，除了其偏光方向与图17的纸面内平行这一点以外，与光源1相同。
角度测定用的光源50射出的是平行光，其偏光方向为与图17的纸面垂直的方向。光源50的光轴与光轴15平行设置。
半透镜51以光源50的射出光作为入射光，在图17的纸面内将光路折回90°。光源50的光轴在半透镜51处折回后的光轴设为光轴58。
柱面透镜52以半透镜51的射出光作为入射光，其透镜中心在光轴58上，对与图17的纸面内平行的偏光方向的光不予聚光，而将垂直于纸面的偏光方向的光进行聚光。柱面透镜52的射出侧焦点位置，配置于柱面透镜31的入射侧焦点位置上。
偏光光束分离器(以下称PBS)53，对与纸面平行的偏光使其透过，对与纸面垂直的偏光进行反射。偏光反射面与光轴15相对成45度角设置在纸面内，并使光轴58通过光轴15和PBS53的交点。
柱面透镜54其圆柱轴沿图17的纸面向里的方向配置，其透镜中心设置在光轴58上。
线传感器55其多个受光元件在纸面内沿与光轴58相对垂直的方向配置成一列。线传感器55的图17的纸面向里的方向的受光部宽度足够宽。另外，线传感器受光面配置在柱面透镜54的射出侧焦点位置上。
偏光板56在经半透镜3反射的光里面只允许与图17的纸面平行的偏光成分透过。
下面对如上构成的界面位置测定装置505的测定动作进行说明。
因为光源57的射出光其偏光方向与图17的纸面平行，从PBS53看去为P偏光，所以光会透过。在试样5处的反射也不改变其偏光方向，所以在PBS53处全部是透过光。偏光板56的透过轴为图17的纸面平行方向，与纸面垂直的偏光成分在这里完全被除去，因此与上述第4实施方式一样，能够测定从试样表面6到内部的界面9的距离。
然后，光源50的射出平行光透过半透镜51，向柱面透镜52入射。在图17的纸面内仍然是平行光并向PBS53入射。光源50的偏光方向与图17的纸面垂直，对于PBS53来说是S偏光，所以反射。反射光是与光轴15平行的平行光。该光束在纸面内按平行光的状态经反射型衍射光栅40衍射后射入试样5。若将试样表面6的法线相对光轴33的倾斜角设为ε，则反射光的角度相对光轴33成2ε。因为试样表面6的反射光的偏光状态不变，所以在反射型衍射光栅40处衍射，经PBS53反射，再通过柱面透镜53最后射入柱面透镜54。若将柱面透镜的焦点距离设为f1，则在线传感器12上的f1×tan(2ε)的位置处聚光。
另一方面，在图17的纸面向里的方向上，来自光源50的平行光经半透镜51反射后，由柱面透镜52聚光。因为柱面透镜52的射出侧焦点位置和柱面透镜31的入射侧焦点位置是一致的，所以柱面透镜31的射出光还是平行光。因此，即使相对试样5也是与光轴33平行的平行光。经试样5反射的反射光再次经过反射型衍射光栅40衍射，通过柱面透镜31、PBS53、柱面透镜52成为平行光。因为柱面透镜54的纸面向里方向不会聚光，所以平行光射入线传感器55的受光部。
下面对试样5倾斜时对膜厚测定的影响进行说明，并对使用上述倾斜测定结果来进行正确的膜厚测定的方法进行说明。
图20表示本第5实施方式中的试样内部的聚光点列的示意图。
首先，求出试样的倾斜造成的试样内的聚光点列相对于X轴的倾斜角。从图20可知，当试样5倾斜角度ε时，试样内的聚光点列8相对于X轴的角度θ2变为θ2＝(θ2n+εn)。在此，εn通过斯内尔定律sin(ε)＝n×sin(εn)获得。在XZ面内从外观上看，在折射率n的试样内，长度与kxz＝(f-S)/u的系数相关。这在图5中，由从试样表面6到空气中和试样5内的焦点位置之比表示。因此，图中的q成为q＝d2×tan(θ1)×kxz，θ2n用(公式13)表示。
tan(θ2n)=qd2×cos(ϵn)=tan(θ1)×kxzcos(ϵn)]]>(公式13)其中，成为sin(θ2)＝n×sin(θ2n)，sin(ε)＝n×sin(εn)。
图21所示为试样5相对于x轴倾斜ε时，试样内形成的本第5实施方式的聚光点列和表面以及反射界面之间的位置关系的图。
在图21中，8表示试样没有倾斜时在试样内形成的聚光点列，59表示试样倾斜ε时的聚光点列。从试样表面6到界面9之间的距离为t，试样5没有倾斜时的聚光点列8和试样表面6以及界面9的交点间的X轴方向的距离h2d为h2d＝t/tan(θ2n)，试样5倾斜时的聚光点列59和试样表面6及界面9的交点之间的X轴方向的距离h2e为h2e＝t×cos(θ2n+εn)/sin(θ2n+εn-ε)。因此，由于试样相对于x轴倾斜，交点之间的距离变为11倍。即、η=h2eh2d=cos(θ2n+ϵn)×tan(θ2n)tan(θ2n)]]>(公式14)这在用线传感器12观测的光强度峰值位置的间隔上也是相同的。
因此，作为试样5的层厚测定，将试样5倾斜时测定的从试样表面6到界面9的距离设为t，根据试样表面6的倾斜测定结果ε，聚光点列在空气中的倾斜角θ1求出t/η作为测定值，由此可以防止试样的倾斜造成的误差。但是，θ1通过公式13，θ2n通过斯内尔定律sin(θ2)＝n×sin(θ2n)获得，εn通过斯内尔定律sin(ε)＝n×sin(εn)获得。
如上所述，在本第5实施方式中，与上述第4实施方式相同，可同时计测试样表面及内部的多个界面位置，所以能够进行高速的测定。进而，通过测定试样表面的倾斜角，补正试样表面及内部的界面位置的测定值，能够进行高精度的膜厚测定。另外，即使计测中试样的倾斜角产生变化也能够继续计测，所以例如能够一边旋转光盘等圆盘一边测定内部的界面位置。
(第6实施方式)其次，图22表示本发明的第6实施方式中的界面位置测定装置506的模式图。
在图22中，101为光源，基本射出单色的平行光。光源101例如是通过透镜将半导体激光的射出光平行光化而成。光源101的波长λ2满足λ2＝405nm。102为光轴，与光源101的射出光平行，表示光强度分布或者光强度重心的大致中心。104为柱面透镜，圆柱轴与光轴102正交，被配置在图22的纸面向里方向。105为透镜，其透镜中心及焦点位置在光轴102上，被配置为光源101一侧的焦点位置成为柱面透镜104的焦点线上。
106为反射型衍射光栅，其光栅槽形成面垂直于光轴102，被配置于透镜105的射出侧焦点位置。在反射型衍射光栅106中，光栅槽形成在图22的纸面向里方向上。将光栅槽间距设为p时，光源的波长为λ2，所以1次衍射角θ5可从θ5＝sin-1(λ2/p)获得。在此，当将光栅槽间距设为p＝1/2400mm(0.417μm)时，1次衍射角θ满足θ＝76.4°。另外，根据λ/p＜1，光栅槽间距p被p＜λ所限制。另外，作为坐标轴，将与图22的纸面内的光轴102垂直的方向设为Y1，将纸面向里方向设为X1。将光栅设为截面呈锯齿波形状的闪耀型光栅。
107为光轴，是相对于光轴102的1次衍射角方向。由于衍射光栅106的光栅槽方向被配置为图22的纸面向里方向，所以光轴107位于纸面内。108、109为透镜，透镜中心及焦点位置在光轴102上，透镜108的入射侧焦点位置配置为成为光轴107和衍射光栅106的交点。透镜109被配置为透镜108的射出侧焦点位置和透镜109的入射侧焦点位置一致。
110为试样，为表面117a的平面，在其内部具有与表面大致平行的反射入射光的一部分的多个界面117(117b、117c......)。在透明的基板118之间形成界面117。试样110被配置为透镜109的试样110一侧的焦点位置变成作为试样110的测定对象的界面117组的大致中心，试样被配置为试样表面117a的法线方向和光轴107大致平行。作为坐标轴，将图22的水平方向(即、在图22的纸面内与光轴107垂直的方向)设为Y2，将纸面向里方向设为X2。
113为半透镜，反射面大致呈45°而配置在光轴102上。115为光轴102通过半透镜反射后的光轴。114为透镜，透镜中心位于光轴115上，通过透镜105和透镜114的组合使衍射光栅106的光栅面成像在配置线传感器116的面上。
116为线传感器，在透镜114的射出侧焦点位置上配置传感器受光面。传感器受光面的位置被配置在来自试样110的各界面的反射光将衍射光栅106上形成的聚光点群通过透镜105、114成像的位置上。聚光点群形成在衍射光栅的光栅槽深度中的大致中央。
以下，对以上所述构成的界面位置测定装置506的测定操作进行说明。
光源101的射出光，在与柱面透镜104的圆柱轴垂直的截面上，通过柱面透镜104及透镜105，以焦点距离之比被投影在衍射光栅106上。在与柱面透镜104的圆柱轴平行的截面上，光源101的射出光透过柱面透镜104，被透镜105聚光在衍射光栅106上。所以，如图23所表示的本第6实施方式中的衍射光栅106上的光强度的图案所示，在衍射光栅106上形成聚光线119。由于柱面透镜104的圆柱轴被配置在图22的纸面向里方向上，又被透镜105聚光，所以聚光线119相对于衍射光栅槽方向垂直，即与Y1方向平行。射入衍射光栅106的入射光衍射后变成光轴107方向。透镜108、109构成成像系统，将衍射光栅106上的聚光线119成像在试样110中变成聚光线112。由于衍射光栅106相对光轴107呈76.4°倾斜，所以试样110上形成的聚光线112也相对试样倾斜，形成为与成为测定对象的界面交叉。
聚光线112的界面反射光经透镜108、109返回到衍射光栅106。试样110中的聚光线112和衍射光栅106上的聚光线119，经透镜108、109呈1∶1对应，因此试样中的聚光线112和界面的交点，即来自聚光点的反射光也在衍射光栅106上形成聚光点。在交点之外，随着向Y2方向的移动，聚光线112的光发散，所以在衍射光栅106上也沿着Y1方向进行发散而宽度变大。因此，如图24所表示的在本第6实施方式中的衍射光栅106上的返回光强度图案所示，衍射光栅106上的光强度分布的来自各个界面的反射光呈X字状。即、第1界面(表面)117a、第2界面117b、第3界面117c的聚光点，分别在衍射光栅106上形成聚光点121、122、123。界面与表面平行，聚光线112形成为直线状，所以聚光点121、122、123的位置与界面间的距离成比例且排列为直线状。
衍射光栅106上的光强度分布，如图25所表示的本第6实施方式中的线传感器116上的光强度图案所示，经透镜105及114成像于线传感器116上。聚光点为图25中X交叉的点。结果，可以从线传感器116获得对应聚光点的信号。
通过检测出信号的峰值位置，可以对从试样表面到各界面的位置进行测定。关于表面位置，例如将试样110从距离透镜109的试样侧焦点位置足够远的位置起靠近，将最初检测出的信号作为表面位置而能够检测出。另外，通过形成比基板的厚度足够大的线，并照射基板也可以检测出表面位置。关于从信号峰值间的距离计算界面位置，通过预先测定具有已知的界面间光学距离的试样，求出此时的相对于信号峰值间的距离的界面间光学距离的系数，可对于任意的试样，从信号峰值间距离求出正确的距离表面的各界面光学距离。如果能够给予试样的折射率，就可以算出距离试样表面的各界面距离。
然而，一般情况下在用透镜等对平行光进行聚光的途中设置衍射光栅，对该衍射光进行聚光时，衍射光即使是单色光也不会聚集于1点。
图26为这种衍射光不聚集于1点的现象的说明图。如图26所示，在主截面即垂直于光栅槽方向，与光栅面的法线方向平行的面取光轴132，将包含光轴132且与光栅槽方向131平行的面作为入射面135，将光轴132的衍射方向作为光轴138，将包含光轴137且与光栅槽方向131平行的面作为射出面136，将与光轴137及射出面136垂直的面作为投影面140。
入射面135上的与光轴132平行的光线133，通过衍射光栅130后变为衍射光线138。光线138位于射出面136上。然而，入射面135内的不与主截面平行的光线134，被衍射光栅106衍射后变为光线139，但光线139不在射出面136之上，在投影面140中从圆弧上的线141上通过。这是因为衍射不在主截面内的光线，光栅的外观的槽间隔越小，衍射角越大(例如参照应用光学I 培风馆 鹤田匡夫著pp296)。
对于这种衍射光的现象，在本第6实施方式中，在衍射光栅106上形成聚光线119，用透镜108、109将该像重新成像在试样110上。由此，即使是入射角引起的在衍射光栅中衍射角产生变化，成像位置也不会发生变化，所以可以获得没有歪曲的聚光线。
在本第6实施方式中，用1例对2个透镜的成像系统的结构进行了说明，但如果能够解决象差的问题，即使在1个透镜的成像系统中也可以使用本第6实施方式。
在试样的返回光中也是同样，由于在衍射光栅106上形成聚光点，所以即使来自聚光点的光线方位因衍射发生变化，透镜105、114组成的成像系统在线传感器116上形成的聚光点位置也不会发生变化。
因此，可以在线传感器上形成微小的聚光点，可以提高来自表面的各界面位置测定精度，以及进行邻接的界面间位置测定。
(第7实施方式)图27为本发明的第7实施方式中的界面位置测定装置507的模式图。
150为和光源101的波长不同的单色光的点光源，例如半导体激光等。将光源的波长设为λ2。在本第7实施方式中，例如λ2＝635nm。
154为光轴，位于图27的纸面内，通过光轴102和衍射光栅106的交点，与光轴102即衍射光栅106的法线形成角度φ5。对于衍射光栅106，为了使光轴154成为光轴107的正反射，使φ5＝θ5。这里，φ5＝θ5＝76.4°。
151为半透镜，大约呈45度的角度配置在光轴154上，使光源150的射出光反射向光轴154方向。
152为透镜，使光源150的射出光成为平行光。
153为位置传感器，配置于光轴154上，测定透镜152的聚光点位置。例如，可以是PSD、线传感器等。
在具有如上所述构成的界面位置测定装置507中，对其测定操作进行说明。
光源150的射出光，被透镜152平行光化后射入衍射光栅106。因为衍射光栅106最适宜于波长λ，所以对于波长λ2产生正反射成分，光向光轴107方向反射。从衍射光栅106射出的光，通过透镜108、109后再次变成平行光。由于试样110的表面及内部界面相互平行且平坦，所以反射光成为试样的倾斜角2倍的角度的平行光。来自试样110的反射光再次通过透镜108、109，被衍射光栅106衍射，一部分的光返回到光轴154附近。此时，和光轴154构成的角度小于试样的倾斜角时，大致与试样倾斜角成比例。经衍射光栅106反射后透过透镜152的光，聚光在位置传感器153上。位置传感器153上的聚光位置，因为和试样表面倾斜角大致成比例，所以可以求出试样表面倾斜角。
在本第7实施方式构成的界面位置测定装置507中，从试样110的表面进行各界面的位置测定和上述第6实施方式相同。在该界面位置测定装置507中，由于相对于试样表面使聚光线112倾斜，根据与界面的交点位置对从表面到各界面位置的距离进行测定，所以当试样表面的法线相对于光轴107倾斜时，从试样表面到各界面的距离计测值产生误差。因此，可以对通过光源150～位置传感器153计测的试样倾斜量进行测定，通过补正界面位置计测值来减少测定误差。作为试样倾斜量的补正方法，使用已知的界面间光学距离的试样，预先对使试样倾斜时的相对于倾斜量的计测值的变化量进行测定，作为倾斜系数。如此，通过对任意的试样，计测试样倾斜角，乘以倾斜系数，可以测定误差少的界面间光学距离。另外，如果给出折射率的话，就能够算出界面间的实际距离。
(第8实施方式)图28到图30所示为本发明的第8实施方式中的界面位置测定装置508的模式图。
在上述第6实施方式中，使衍射光栅上形成的聚光线从与试样表面大致垂直的方向将光射入，使反射光成像在同一衍射光栅上，但在本第8实施方式中，从相对试样倾斜方向将光射入，将向正反射方向反射的光，通过具备与入射光学系统不同的衍射光栅的受光光学系统，在线传感器上形成聚光点。
图28为在纸面内取试样表面的法线方向的图。图28的A向视图为图29，B向视图为图30。在图29中，151为射出平行单色光的光源，为通过透镜将半导体激光的射出光平行光化的光源。光源151的波长设为λ。
152为光轴，与光源151的射出光平行，表示光强度分布或光强度重心的大致中心。154为柱面透镜，圆柱轴与光轴152正交，圆柱轴被配置在图29的纸面向里方向上。155为透镜，透镜中心及焦点位置位于光轴152上，被配置为光源151一侧的焦点位置在柱面透镜154的焦点线上。
156为反射型衍射光栅，光栅槽形成面垂直于光轴152，被配置在透镜155的射出侧焦点位置上。另外，反射型衍射光栅156的光栅槽被形成在图29的纸面向里方向上。若将光栅槽间距设为p3，则由于光源的波长为λ，所以可从θ6＝sin-1(λ/p3)得出1次衍射角θ6。还有，作为坐标轴，将图29的纸面内设为Y1，将纸面向里方向设为X1。为了使衍射光栅在1次衍射光方向上集中光，例如将光栅截面作成最适于波长的深度的正弦形状或锯齿波形状。
157为光轴，位于相对于光轴152的1次衍射角方向。衍射光栅156的光栅槽方向被配置为图29的纸面向里方向，所以光轴157位于纸面内。
158、159为透镜，透镜中心及焦点位置位于光轴152上，透镜158的入射侧焦点位置，被配置为成为光轴157和衍射光栅156的交点。透镜159被配置为使透镜158的射出侧焦点位置和透镜159的入射侧焦点位置一致。
光轴157位于图28的纸面内。试样110被配置为使透镜159的焦点位置位于成为试样110的测定对象的界面组的大致中央。
165为光轴，是相对于试样110的表面的光轴157的正反射方向，通过透镜159的试样侧焦点位置，位于图28的纸面内。
163为透镜，透镜中心在光轴165上，试样侧焦点位置大致位于透镜159的试样侧焦点位置。
164为透镜，透镜中心在光轴165上，被配置为试样侧焦点位置成为透镜163的衍射光栅166侧焦点位置。
166为衍射光栅。在图30中，光轴165位于纸面内，成为衍射光栅166的1次衍射方向。衍射光栅166的槽方向为图30的纸面向里方向，将槽间距设为p4时，衍射光栅166的光栅面法线方向与光轴165形成的角度θ7，变成θ7＝sin-1(λ/p4)。例如，p4＝1/2400mm时，λ＝405nm，所以θ7＝76.4°。
另外，作为坐标轴，将图30的纸面内设为Y3，将纸面向里方向设为X3。为了使衍射光栅在1次衍射光方向上集中光，例如将光栅截面设为最适合于波长的深度的正弦形状或锯齿波形状。
167为光轴，是衍射光栅166的光栅面法线方向。
168为透镜，透镜中心及焦点位置位于光轴167上，被配置为衍射光栅166的面朝向入射侧的焦点位置。
169为透镜，透镜中心及焦点位置位于光轴167上。
170为线传感器，配置于透镜169的射出侧焦点位置上。线传感器170的受光部，被配置在由透镜169形成的聚光点上。
对具有以上构成的本第8实施方式中的界面位置测定装置508的动作进行说明。
从光源151射出的平行光，在与柱面透镜154的圆柱轴垂直的界面内，被柱面透镜154聚光后再经透镜155平行光化。另一方面，在与柱面透镜的圆柱轴平行的截面内，通过柱面透镜154，被透镜155聚光到位于焦点位置的衍射光栅156上。所以，如图31所示，在衍射光栅156上形成聚光线171。形成的聚光线171被衍射光栅156衍射后向光轴157方向射出。在透镜158的入射侧焦点位置附近形成的衍射光栅156上的聚光线171像，通过透镜158、159，被成像在透镜159的焦点位置附近。在透镜159的焦点位置附近配置试样110，在试样110内形成与测定对象界面组交叉的聚光线162。
来自各界面的反射光通过透镜163、164，以图32所示的光强度分布在衍射光栅166上成像。试样110的第1界面(表面)117a的反射光，在图28中，从离开光轴165的位置射入到透镜163，所以在衍射光栅166上也在X3正方向上形成聚光点175。第2界面117b的反射光位于光轴165附近，所以使聚光点174形成在衍射光栅166和光轴165的交点附近。同样，第3界面117c的反射光聚光在X3的负方向上形成聚光点173。此时，聚光点间的距离和试样110的界面间的距离成比例。
另外，在衍射光栅156上，Y1方向的聚光线171在界面上反射后成像在衍射光栅166上，所以在衍射光栅166上，形成在Y3方向上扩展的X字形的图案。因此，在衍射光栅166上，各界面产生的聚光点173、174、175不会相互重叠。
形成在衍射光栅166上的聚光点173、174、175，通过透镜168、169放大后被成像在线传感器170上。如图33所示，线传感器170的受光部配置在各界面的聚光点的移动线176上，所以可以从线传感器170获得信号，通过求出各个信号峰值位置，能够检测出来自试样110的表面的界面的位置。
对于表面位置而言，例如，可以通过将试样110从充分远离透镜109的试样侧焦点位置的位置逐渐接近，将最初测出的信号作为表面位置而检测出。关于从信号峰值间距离算出界面位置，可通过预先测定已知的具有界面间光学距离的试样，求出此时的相对于信号峰值间距离的界面间光学距离的系数，由此对于任意的试样，可以从信号峰值间距离得出正确的距离表面的各界面距离。如果给出试样的折射率的话，就能够算出距试样表面的各界面距离。
相对于上述第6实施方式，在本第8实施方式中，在线传感器上，各界面产生的反射光的像不与聚光点重合，因此可以减少对线传感器输出信号的干扰，提高界面位置的测定精度。另外，通过将试样的入射光和反射光完全分离，可以防止来自光源的光直接混入受光部，能够进一步降低信号干扰。
(第9实施方式)图34到图36为本发明的第9实施方式中的界面位置测定装置509的模式图。图35为图34的A向视图，图36为图34的B向视图。
180为具有与光源151不同波长的单色光的点光源，例如半导体激光等。光源的波长设为λ2。
181为光轴，位于图35的纸面内，通过光轴181和衍射光栅156的交点，相对于光轴181即衍射光栅156的法线形成角度φ8。对于衍射光栅156，为了使光轴157成为光轴181的正反射而使φ8＝θ8。
182为透镜，使光源180的射出光平行光化。
185为光轴，位于图36的纸面内，通过光轴165和衍射光栅166的交点，相对于光轴167即衍射光栅166的法线形成角度φ9。对于衍射光栅166，为了使光轴185成为光轴165的正反射而使φ9＝θ9。
183为透镜，透镜中心及焦点位置位于光轴185上。
184是位置传感器，其中心被配置在透镜183的焦点位置上，对透镜183产生的聚光点的位置进行测定。例如为PSD或线传感器等。
下面对具有以上构成的界面位置测定装置509的测定动作进行说明。
光源180的射出光，被透镜182平行光化后射入衍射光栅156。由于衍射光栅156最适宜于波长λ，所以对于波长λ2产生正反射成分，光向光轴157方向反射。从衍射光栅156射出的光，通过透镜158、159后，再次变成平行光。由于试样110的表面及内部界面相互平行且平坦，所以反射光成为试样的倾斜角的2倍的角度的平行光。来自试样110的反射光通过透镜163、164，被衍射光栅166衍射，一部分的光返回到光轴185附近。此时，和光轴185构成的角度小于试样的倾斜角时，大致与试样倾斜角成比例。经衍射光栅166反射后透过透镜183的光，聚光在位置传感器184上。位置传感器184上的聚光位置，和试样表面倾斜角大致成比例，因此可以求出试样表面倾斜角。
在本第9实施方式的界面位置测定装置509中，距离试样110的表面的各界面的位置测定和上述第8实施方式相同。在由光源151～线传感器170构成的上述第8实施方式的界面位置测定装置508中，相对于试样表面使聚光线162倾斜，根据与界面的交点位置对从表面到各界面位置的距离进行测定，所以当试样110倾斜时，试样表面到各界面的距离测定值产生误差。因此，通过光源180对位置传感器184计测的试样倾斜量进行测定，补正界面位置计测值，由此能够减少测定误差。作为试样倾斜量的补正方法，使用已知的界面间光学距离的试样，预先对使试样倾斜时的相对于倾斜量的测定值的变化量进行计测，作为倾斜系数，由此可对任意的试样，计测试样倾斜角，乘以倾斜系数，从而测定出误差小的界面间光学距离。另外，如果给出折射率的话，就能够算出界面间距离。
(第10实施方式)在此，对将上述第8实施方式的界面位置测定装置适用于光盘层厚测定装置的实施方式进行详细说明。图38所示为具备上述第8实施方式的界面位置测定装置508的本发明的第10实施方式的光盘层厚测定装置301的模式图。这种光盘层厚测定装置301，在光盘的制造工序中，用于对构成光盘的各个层厚是否在容许范围内进行测定。
如图38所示，光盘层厚测定装置301具备吸附并保持光盘310的下面整体的吸附台312；使吸附台312旋转并使吸附保持的光盘310以其中心为旋转轴进行旋转的旋转台314；和使该旋转台314向图示的X轴方向、即图38的纸面的左右方向移动的X轴载物台316。另外，吸附台312与光盘310同样，具有大致圆形状的盘配置面，但其外形比光盘310的外形稍小。这是为了防止在后述的层厚测定中，将吸附台312的盘配置面错当成光盘310的表面进行测定。
再者，与被吸附台312吸附保持的光盘310相对地设置有上述第8实施方式的界面位置测定装置508，被界面位置测定装置508射出的光沿着光轴157照射到光盘310的表面上，表面及各界面的反射光沿着光轴165射入到界面位置测定装置508的线传感器170中。另外，在图38中，为了将模式图简化，将光轴157和光轴165简化为一个光轴，作为测定位置M进行图示。
另外，在光盘层厚测定装置301中，具备对界面位置测定装置508的测定动作进行控制的控制装置309。控制装置309具备输入线传感器170中的光强度的分布数据，基于该数据算出界面位置的界面位置算出机构；基于该界面位置测定层厚的层厚测定机构；以及将层厚测定机构测出的测定结果和预先设定的层厚的容许值进行比较，将具有超过容许值的层厚的光盘定为不良光盘的不良光盘测定机构。另外，315为旋转台用电动机控制器，317为X轴载物台用电动机控制器，这些控制器315、317受控制装置309的控制，所以可以将界面位置测定装置508的测定位置M，在光盘310的表面上进行扫描。另外，318为真空阀，其开闭动作被控制装置309控制，所以可以控制吸附台312对光盘310的吸附保持/保持解除。
在如此构成的光盘层厚测定装置301中，对光盘310的层厚测定动作进行说明。
首先，如图38所示，在吸附台312上配置测定对象物(试样)即光盘310，并将其吸附保持。其次，通过旋转台314开始吸附台312的旋转动作，按照规定的旋转速度使吸附保持的光盘310旋转。
在这种状态下，如图39所示，使X轴载物台316向X轴方向移动，使界面位置测定装置508的测定位置M向X轴方向移动。具体地说，如图40的模式图所示，在光盘310的表面上，为了使螺旋状的测定轨迹308通过测定位置M，对X轴载物台316的移动路径及速度进行控制。
另外，使这种测定位置M沿着螺旋状的测定轨迹308移动的同时，连续进行光的射出及反射光向线传感器170的入射。该测定结果信息，被输入到控制装置309中，将测定结果和预先设定的层厚的容许值进行比较，例如对光盘310的优劣进行判定等。通过这样进行优劣判定等，例如可以在光盘的制造工序中，进行适当的处理，将不良光盘和特定的光盘从制造工序中取出或废弃等，从而能够提高制造工序的效率。
(第11实施方式)其次，图41所示为本发明的第11实施方式的光盘层厚测定装置401的模式图。在上述第10实施方式的光盘层厚测定装置301中，通过使光盘310吸附保持在吸附台312的大致整面上，以起到防止旋转中有可能发生的光盘面抖动的作用。与此相对，在本第11实施方式的光盘层厚测定装置401中，使之具备上述第9实施方式的界面位置测定装置509，进行层厚测定的同时，对测定位置上的光盘310的倾斜进行测定，在该倾斜测定值的基础上，对层厚测定值进行补正。另外，在和图38的层厚测定装置301相同的构成中，标注相同的参照符号，省略其说明。
如图41所示，光盘层厚测定装置401具备保持台412和旋转台414，但是，在保持台412例如并非吸附配置的光盘310，而是通过机械卡合进行保持这一点来看，具有与上述第10实施方式的吸附台312不同的构成。另外，在界面位置测定装置509中，光沿着光轴157照射到光盘310的表面上，使来自该表面或界面的反射光沿着光轴165射入后取入线传感器170，在进行界面位置即层厚的测定的同时，位置传感器即倾斜传感器184中也取入光，检测出测定位置中的光盘310的倾斜状态。
具体地说，如图39及图40所示，在光盘310的表面上，使测定位置M按照螺旋状的轨迹308进行扫描，同时进行层厚测定，通过倾斜传感器184对各个测定位置上的光盘310的倾斜状态进行测定。线传感器170的光强度的分布信息和倾斜传感器184的倾斜状态的信息，与该测定位置M的信息相关，被输入到控制装置409中，在控制装置409中根据光强度的分布信息算出的层厚测定结果，在倾斜状态信息的基础上得到补正，补正后的层厚测定结果可作为测定结果进行输出。
在本第11实施方式的层厚测定装置401中，根据角度状态对层厚测定装置进行了补正，所以即使是盘面出现抖动的情况下，也能够准确地测定出层厚，可以在进行高速测定的同时提高其测定精度。
另外，作为光源优选采用能够射出充分平行光化的光的光源，可以是将LED、碘钨灯、高压水银灯、氙灯等非相干光源的射出光通过滤光器单色化后使之平行光化。
另外，菲涅耳柱面透镜如果能够解决透镜的厚度等问题，也可以是柱面透镜。
另外，菲涅耳柱面透镜也可以是波带片等的衍射平板透镜。
另外，以逆时针转动为正，将菲涅耳柱面透镜的倾斜角θ设为0＜θ＜90°，但将顺时针转动作为正时，将θ设为0＜θ＜90°也并不矛盾。
另外，也可以通过减少透镜开口数，用球面透镜替代菲涅耳柱面透镜。
另外，将狭缝板的开口形状设为矩形，但并不局限于此。
另外，透镜使用透镜组可以进一步减少象差。
另外，将受光部作为线传感器，但也可以用区域传感器测出柱面透镜的焦点线上的光强度。
另外，使用了平板半透镜(plate half mirror)，但也可以使用立方体型的反射镜。
另外，线传感器的Y轴方向的受光面的宽度设为小于线传感器上的聚光点，但也可以在线传感器的受光面上配置聚光点程度的宽度的狭缝，对光进行限制。
另外，将狭缝板的位置设在光源一侧，但也可以设置在菲涅耳柱面透镜的入射面或者射出面上。或者也可以配置在柱面透镜的入射面或射出面上。
另外，将透过型衍射光栅配置为与试样表面平行，但也可以倾斜配置。在XZ面内，使衍射光栅倾斜也可以在试样内形成直线状的聚光点列8，所以与平行的情况相同，可以对试样内反射界面位置进行计测。
另外，狭缝板防止了试样内的聚光点位置的偏移，但也可以通过球面象差校正元件替代狭缝板，预先对光束赋予试样内产生的球面象差的逆象差，从而防止焦点位置的偏离。但是，通过球面象差校正元件，对试样内的球面象差进行补正时，需要根据聚光点列和试样表面的Z轴方向的距离改变象差量。在使用狭缝板的方法中，无需进行这种动态象差补正，可以实现装置的简单化、低成本化。
另外，将衍射光栅设为闪耀型，但也可以是矩形截面形状或正弦波截面形状。然而，衍射光栅使用这些形状时会造成衍射效率变低。
另外，用1次衍射光进行了说明，但也可以使用2次以上的衍射光。然而，使用次数高的衍射光时效率会变低。
另外，对试样表面的倾斜角进行测定时，也可以将激光相对于试样从倾斜方向射入，通过反射光的角度变化进行测定。
另外，对试样表面的倾斜角进行测定时，也可以使用与试样的膜厚测定用的光源不同的波长的光源，通过波长滤波器对膜厚测定光和试样倾斜角测定光进行分离。
另外，作为光源，也可以使用He-Ne激光、LED、水银灯等。
另外，通过基板反射的光强度的强弱，有可能对构成层的材质、层的透过率、或层的杂质含有率进行推定。
另外，试样也可以是透过具有不同折射率的光的基板的重叠。或者，也可以具有空气层。这种情况下，在各层的折射率的基础上，通过斯内尔定律，从入射角求出折射角及出射角。
另外，角度φ也可以满足对于波长λ的衍射方程式sinφ-sinθ＝λ/p，以使衍射方向成为光轴。
另外，也可以用λ/4波长板和偏光光束分离器，对从光源射入衍射光栅的光和从衍射光栅返回的光进行分离。如此可以提高光效率。
另外，也可以将透镜设为柱面透镜，使之只能对试样的纸面内倾斜方向进行计测。
另外，将衍射光栅上形成的聚光线设为与光栅槽方向垂直的方向，但也可以仅形成很小的角度。但是，在上述第6实施方式、第7实施方式中，若光栅槽方向和聚光线平行则无法进行计测。在上述第8实施方式、第9实施方式中，即使是光栅槽方向和聚光线平行也可以进行计测，但相互的聚光点与界面反射重合，所以变成信号干扰。
另外，上述第6实施方式到上述第9实施方式中的衍射光栅也可以使用透过型。但是，需要对光栅基板的厚度引起的象差进行补正。
另外，根据本发明的界面位置测定方法、层厚测定方法以及光盘的制造方法，可以对试样的界面位置进行高速、高精度的测定，因此也可以适用于光盘或多层薄膜等的多层基板的层厚测定的用途中。
另外，通过对上述各种实施方式中的任意的实施方式适当地进行组合，可以有效发挥各自具有的效果。
参照附图对本发明的优选实施方式进行了充分的描述，但对于熟悉该技术的人们来说，显然可以进行各种变形和修正。这些变形和修正，只要不超出附加的请求的范围所示的本发明的范围，都应该理解为包含在其中。
参照2005年12月22日申请的日本国专利申请No.2005-369635号的说明书、附图以及专利申请的范围的公开内容的全部，并引入到本说明书中。
权利要求
1.一种界面位置测定方法，其中，向层叠了具有透光性的多个层的基板照射光，在与所述基板表面平行的X方向和与所述基板表面垂直的Z方向上，将所述照射的光所形成的多个聚光点分别配置于不同的坐标，之后，测定所述照射的光在所述基板内反射的光的光强度，将所述光强度超过阈值的位置测定为所述层间的界面位置。
2.根据权利要求1所述的界面位置测定方法，其中，所述照射的光所形成的所述多个聚光点在所述Z方向上等间隔配置。
3.根据权利要求1所述的界面位置测定方法，其中，所述照射的光所形成的所述聚光点在所述Z方向上离开所述基板的各个位置至少各配置一个。
4.根据权利要求1所述的界面位置测定方法，其中，配置所述多个聚光点，以使所述照射的光的光路长在所述多个聚光点全部相等。
5.根据权利要求1所述的界面位置测定方法，其中，所述多个聚光点所形成的线状聚光点列与所述层交叉配置。
6.根据权利要求1所述的界面位置测定方法，其中，配置所述多个聚光点，以使所述Z方向的所述聚光点的间隔与预先设定的界面间的距离相等。
7.根据权利要求1所述的界面位置测定方法，其中，使所述照射的光在衍射光栅中反射或透过后，在所述基板内配置所述多个聚光点。
8.根据权利要求1所述的界面位置测定方法，其中，将所述照射的光分割成光轴相互平行的两个光束，之后，将所述两个光束照射到所述基板。
9.一种界面位置测定方法，其中，向衍射光栅照射光而在所述衍射光栅上配置多个第一聚光点，在与层叠了具有透光性的多个层的基板的表面平行的X方向和与所述基板表面垂直的Z方向上，将所述多个第一聚光点被所述衍射光栅衍射后的光所形成的多个第二聚光点分别配置于不同的坐标，之后，测定来自所述衍射光栅的光在所述基板内反射后的光的光强度，将所述光强度超过阈值的位置测定为所述层间的界面位置。
10.一种层厚测定方法，其中，向层叠了具有透光性的多个层的基板照射光，在与所述基板表面平行的X方向和与所述基板表面垂直的Z方向上，将所述照射的光所形成的多个聚光点分别配置于不同的坐标，之后，测定所述照射的光在所述基板内反射后的光的光强度，将所述光强度超过阈值的位置测定为所述层间的界面位置，将相邻的所述界面位置的间隔作为所述基板的层厚。
11.根据权利要求10所述的层厚测定方法，其中，计测所述照射的光的光轴和所述基板表面的相对角度，基于所述相对角度、所述界面位置的间隔及所述各层的折射率测定所述层厚。
12.根据权利要求10所述的层厚测定方法，其中，采用以同样的光轴照射到所述基板的第一光和第二光计测所述光轴和所述基板表面的相对角度，基于所述相对角度、所述界面位置的间隔及所述各层的折射率测定所述层厚。
13.一种光盘的制造方法，其中，所述基板为光盘，在所述光盘上形成所述多个层之后，通过权利要求10所述的层厚测定方法测定所述光盘的层厚，在测定出的所述光盘的层厚超过阈值时，将所述光盘从其制造工序中取出。
14.一种光盘的制造方法，其中，所述基板为光盘，在所述光盘上形成所述多个层之后，利用权利要求10所述的层厚测定方法测定所述光盘的层厚，在测定出的所述光盘的层厚超过阈值时，将所述光盘废弃。
15.一种界面位置测定装置，其中，具备向层叠了具有透光性的多个层的基板照射光的光源；衍射光栅，其与所述基板表面平行且相对于来自所述光源的光的光轴倾斜配置，衍射所述照射的光，由衍射后的光形成多个聚光点并配置在所述基板内；测定在所述基板内反射的光的光强度的测定装置；和对所述光强度和阈值进行比较的控制装置。
16.一种界面位置测定装置，其中，具备向层叠了具有透光性的多个层的基板照射光的光源；菲涅耳透镜，其在所述光源与所述基板之间，相对于所述基板表面和来自所述光源的光的光轴倾斜配置，由来自所述光源的光形成多个聚光点并配置在所述基板内；对来自所述光源的光在所述基板内反射后的光的光强度进行测定的测定装置；和对所述光强度和阈值进行比较的控制装置。
17.一种界面位置测定装置，其中，具备向层叠了具有透光性的多个层的基板照射光的光源；扇形的菲涅耳透镜，其在所述光源与所述基板之间，与所述基板表面平行且相对于来自所述光源的光的光轴倾斜配置，通过照射的光形成多个聚光点并配置在所述基板内；测定在所述基板内反射的光的光强度的测定装置；和对所述光强度和阈值进行比较的控制装置。
18.一种层厚测定装置，其中，具备向层叠了具有透光性的多个层的基板照射光的光源；衍射光栅，其与所述基板表面平行且相对于来自所述光源的光的光轴倾斜配置，衍射照射的光，由衍射后的光形成多个聚光点并配置在所述基板内；测定在所述基板内反射的光的光强度的测定装置；和层厚测定机构，其基于所述光强度超过阈值的位置、来自所述光源的光的光轴和所述基板的表面形成的角度、以及所述层的折射率，算出所述基板的界面间的距离作为层厚。
19.一种光盘的制造装置，其中，还具备保持光盘的保持装置；权利要求18所述的层厚测定装置，其将由所述保持装置保持的所述光盘作为所述基板，对所述层厚进行测定；和光盘特定机构，其对通过所述层厚测定装置测定出的所述层厚和阈值进行比较，对光盘的状态进行特定。
全文摘要
本发明提供一种内部具有相互平行的多个界面的基板的界面位置测定方法及测定装置，将从具有与所述基板表面垂直的光轴的平行光仅沿一轴方向聚光的聚光线相对于所述基板表面倾斜形成，使所述聚光线与所述基板交叉，将所述聚光线在所述基板中反射的反射光中具有光强度峰值的位置作为界面，由此能够同时测定基板内部的多个界面，能够进行高速的界面位置测定。
文档编号G02F1/01GK101017081SQ20061016857
公开日2007年8月15日 申请日期2006年12月21日 优先权日2005年12月22日
发明者福井厚司 申请人:松下电器产业株式会社