JPH01134203A - Film thickness measuring instrument - Google Patents

Film thickness measuring instrument

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Publication number
JPH01134203A
JPH01134203A JP29282287A JP29282287A JPH01134203A JP H01134203 A JPH01134203 A JP H01134203A JP 29282287 A JP29282287 A JP 29282287A JP 29282287 A JP29282287 A JP 29282287A JP H01134203 A JPH01134203 A JP H01134203A
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JP
Japan
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light
optical path
film
film thickness
incoherent
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Pending
Application number
JP29282287A
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Japanese (ja)
Inventor
Masao Yamada
雅雄 山田
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPH01134203A publication Critical patent/JPH01134203A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain a simple, film thickness measuring method which has a wide measurement range by branching incoherent light after reflection into two and inputting them to the same light intensity detector while giving them an optical path difference, and measuring film thickness from the optical path difference when the light beams interfere with each other. CONSTITUTION:The incoherent light 20 is projected on the film 1 to be measured and reflected incoherent light beams 21-1 and 21-2 are branched into two light beams 23 and 24. Those two light beams 23 and 24 are reflected by mirrors 7 and 8 and inputted to the same light intensity detector 9, but the mirror 8 for one light beam 24 is vibrated to generate the variable optical path difference between the two light beams 23 and 24. Then the optical path difference when the same pieces of flux of the two light beams 23 and 24 interfere with each other on the light intensity detector 9 is found and the film thickness (t) of the object film 1 is measured according to the value of the optical path difference.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 インコヒーレント光の干渉を利用して膜厚を測定する方
法に関し、 膜厚の簡易な測定及び膜厚測定範囲の拡大を可能とする
ことを目的とし、 同一光源より出て被測定膜の前面で反射すると共に該膜
の下面で反射し、上記膜の厚さに対応した分ずれた状態
で同じ波束を有するインコヒーレント光の、上記同じ波
束同志の干渉を利用して上記膜の膜厚を測定する方法で
あって、上記インコヒーレント光を二つに分岐して第1
.第2のインコヒーレント光としこれらを同じ光強度検
出器に導くようにすると共に、上記第1のインコヒーレ
シト光の光路の光路長と上記第2のインコヒーレント光
の光路長とに光路差を可変的に与え、上記第1.第2の
インコヒーレント光の同じ波束同志が干渉するとぎの光
路差に基づいて膜厚を測定するように構成する。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] This invention relates to a method of measuring film thickness using interference of incoherent light, and aims to enable simple measurement of film thickness and expansion of the range of film thickness measurement. Interference between the same wave packets of incoherent light emitted from the light source and reflected by the front surface of the film to be measured and the bottom surface of the film, with the same wave packets shifted by an amount corresponding to the thickness of the film. A method of measuring the film thickness of the film using the method, wherein the incoherent light is split into two parts, the first
.. The second incoherent light is guided to the same light intensity detector, and an optical path difference is set between the optical path length of the first incoherent light and the optical path length of the second incoherent light. variably given, and the above 1. The film thickness is measured based on the optical path difference between the same wave packets of the second incoherent light that interfere with each other.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明はインコヒーレント光の干渉を利用して膜厚を測
定する方法に関する。
The present invention relates to a method of measuring film thickness using interference of incoherent light.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

半導体の製造過程で形成される薄膜の厚さを測定するに
は、一般に光干渉を用いた測定方法が用いられている。
A measurement method using optical interference is generally used to measure the thickness of a thin film formed in a semiconductor manufacturing process.

従来の膜厚測定方法は、コヒーレント光を利用し、被測
定膜に対する入射角を変更し、この過程で観察される明
暗の数を計数し、計数値を所定の式に代入して膜厚を算
出するものである。
The conventional film thickness measurement method uses coherent light, changes the angle of incidence on the film to be measured, counts the number of brightnesses observed during this process, and calculates the film thickness by substituting the counted value into a predetermined formula. It is calculated.

(発明が解決しようとする問題点) 従来の膜厚測定方法では、入射角を変更したり、この変
更過程で表われる明暗の数を計数したりする作業が必要
となり、測定が面倒であった。
(Problems to be solved by the invention) Conventional film thickness measurement methods require work such as changing the incident angle and counting the number of brightnesses that appear during this changing process, making measurement cumbersome. .

しかも、膜厚が1μ■を越えると、膜厚測定が困難とな
り、測定範囲は1μm以下に制限されていた。
Furthermore, when the film thickness exceeds 1 μm, it becomes difficult to measure the film thickness, and the measurement range has been limited to 1 μm or less.

また、コヒーレント光を発するレーザ光源が必要であっ
た。
Additionally, a laser light source that emits coherent light was required.

本発明は、膜厚を簡易に測定することができ、且つ膜厚
測定範囲の拡大を図ることのできる膜厚測定方法を提供
することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a film thickness measuring method that can easily measure film thickness and expand the range of film thickness measurement.

(問題点を解決するための手段) 本発明は、同一光源より出て被測定膜の前面で反射する
と共に該膜の下面で反射し、上記膜の厚さに対応した分
ずれた状態で同じ波束を有するインコヒーレント光の、
上記同じ波束同志の干渉を利用して上記膜の膜厚を測定
する方法であって、上記インコヒーレント光を二つに分
岐して第1゜第2のインコヒーレント光としこれらを同
じ光強度検出器に導くようにすると共に、 上記第1のインコヒーレント光の光路の光路長と上記第
2のインコヒーレント光の光路長とに光路差を可変的に
与え、 上記第1.第2のインコヒーレント光の同じ波束同志が
干渉するときの光路差に基づいて膜厚を測定する構成で
ある。
(Means for Solving the Problems) The present invention provides light that is emitted from the same source, is reflected at the front surface of the film to be measured, and is also reflected at the bottom surface of the film, and remains the same in a state shifted by an amount corresponding to the thickness of the film. of incoherent light with a wave packet,
A method of measuring the film thickness of the film using interference between the same wave packets, wherein the incoherent light is split into two, first and second incoherent lights, and the same light intensity is detected. while variably giving an optical path difference between the optical path length of the first incoherent light and the optical path length of the second incoherent light; This configuration measures the film thickness based on the optical path difference when the same wave packets of the second incoherent light interfere with each other.

〔作用〕[Effect]

膜で反射したインコヒーレント光を二つに分岐してこれ
らを同じ光強度検出器に導くようにすると共に、分岐さ
れたインコヒーレント光の光路の各光路長間に光路差を
与えることにより、膜で反射した時点では膜厚に対応し
た量食い違っていた同じ波束同志が一致せしめられ、干
渉が起こる。
By splitting the incoherent light reflected by the film into two and guiding them to the same light intensity detector, and by providing an optical path difference between each optical path length of the split incoherent light, the film At the time of reflection, the same wave packets, which were different by an amount corresponding to the film thickness, are brought into alignment, causing interference.

干渉は二点で起こり、この二点間の寸法より、膜厚が測
定される。
Interference occurs at two points, and the film thickness is measured from the dimension between these two points.

インコヒーレント光の同じ波束同志の干渉を利用してい
るため、膜厚測定は容易となり、1μ−を越えた膜厚も
測定可能となる。
Since interference between the same wave bundles of incoherent light is used, film thickness measurement becomes easy, and film thicknesses exceeding 1 μm can be measured.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の膜厚測定方法を説明する図である。 FIG. 1 is a diagram illustrating the film thickness measuring method of the present invention.

1は膜厚を測定すべき被測定膜であるd2が上面、3が
下面、tが厚さである。膜1の屈折率nは別の測定結果
より既知である。
1 is the film to be measured whose thickness is to be measured, d2 is the top surface, 3 is the bottom surface, and t is the thickness. The refractive index n of the film 1 is known from another measurement result.

4は光源であり、これはインコヒーレント光を   発
する一般的なものである。光源4は安価なものである。
4 is a light source, which is a general type that emits incoherent light. The light source 4 is inexpensive.

5はマイケルソン干渉計装置であり、ハーフミラ−6と
、固定ミラー7と、振動ミラー8と、光の強度を検出す
る光強度検出器9とよりなる。
5 is a Michelson interferometer device, which includes a half mirror 6, a fixed mirror 7, a vibrating mirror 8, and a light intensity detector 9 for detecting the intensity of light.

10は振動装置であり、圧電素子11と圧電素子駆動回
路12とよりなる。圧電素子11に撮動ミラー8が取り
付けである。
Reference numeral 10 denotes a vibration device, which includes a piezoelectric element 11 and a piezoelectric element drive circuit 12. A photographing mirror 8 is attached to the piezoelectric element 11.

13は表示装置であり、検出器9よりの出力及び駆動回
路12よりの出力を供給され、後述するように、膜1の
膜厚を略直接読み取ることができるように表示する。
Reference numeral 13 denotes a display device, which is supplied with the output from the detector 9 and the output from the drive circuit 12, and displays the thickness of the film 1 so that it can be read almost directly, as will be described later.

次に光路について説明す゛る。Next, we will explain the optical path.

光源4よりの光11j120は膜1に入射角φ1で入射
する。
Light 11j120 from the light source 4 is incident on the film 1 at an incident angle φ1.

入射光の一部は上面2で反射して光線21−1となる。A portion of the incident light is reflected by the upper surface 2 and becomes a light beam 21-1.

別の一部はIIl内に屈折して進入し下面3で反射し上
面2で屈折して光Ia21−2となる。
Another part is refracted and enters IIl, is reflected by the lower surface 3, and is refracted by the upper surface 2, becoming light Ia21-2.

屈折角はφ。である。光線21−1.21−2は、実際
上は第2図に示すように重なって一致して光線21とな
っている。光線21−1.21−2はマイケルソン干渉
計装置5のハーフミラ−6に向かう。
The refraction angle is φ. It is. The light rays 21-1 and 21-2 actually overlap and coincide to form the light ray 21 as shown in FIG. The light beams 21-1, 21-2 are directed to the half mirror 6 of the Michelson interferometer device 5.

説明の便宜上、光線21−1がハーフミラ−6を透過し
、光線21−2がハーフミラ−6で反射されるとする。
For convenience of explanation, it is assumed that the light ray 21-1 is transmitted through the half mirror 6, and the light ray 21-2 is reflected by the half mirror 6.

ハーフミラ−6を透過した光線21−1は、固定ミラー
7に向かい、ここで反射され、逆進し、ハーフミラ−6
で反射されて光線22−1となって光強度検出器9に入
射する。
The light beam 21-1 transmitted through the half mirror 6 heads toward the fixed mirror 7, is reflected there, travels backward, and returns to the half mirror 6.
The light beam is reflected by the light beam 22-1 and enters the light intensity detector 9.

ハーフミラ−6で反射した光線21−2は、振動ミラー
8に向かい、ここで反射され、逆進し、ハーフミラ−6
を透過して光線22−2となって光強度検出器9に入射
する。
The light ray 21-2 reflected by the half mirror 6 heads toward the vibrating mirror 8, is reflected there, travels backward, and returns to the half mirror 6.
The light beam passes through the beam, becomes a light beam 22-2, and enters the light intensity detector 9.

実際には、光線21がハーフミラ−6により、これを透
過する第1の光線23とここで反射する第2の光線24
とに分岐される。
In reality, the light ray 21 is transmitted through the half mirror 6 into a first light ray 23 and a second light ray 24 reflected there.
It is branched into.

光線24は固定ミラー7で反射されて逆進し、一部がハ
ーフミラ−6で反射されて、検出器9に入射する。
The light beam 24 is reflected by the fixed mirror 7 and travels backward, and a part of the light beam 24 is reflected by the half mirror 6 and enters the detector 9.

光線25は可動ミラーで反射されて逆進し、−部がハー
フミラ−6を透過して、検出器9に入射する。
The light beam 25 is reflected by the movable mirror and travels backward, and the negative portion thereof passes through the half mirror 6 and enters the detector 9.

検出器9に入射する光122は光線22−1と22−2
とよりなるものであり、これらが検出器9上で干渉する
The light 122 incident on the detector 9 consists of rays 22-1 and 22-2.
These interfere on the detector 9.

次に干渉について説明する。Next, interference will be explained.

本発明はインコヒーレント光の干渉を利用するものであ
り、まずインコヒーレント光の干渉について簡単に説明
する。
The present invention utilizes interference of incoherent light, and first, interference of incoherent light will be briefly explained.

一般に二つの光の電場成分は、 U+ (XI 、 t)= A eXl)j (Q) t−kX+ −11/ + 
)exa−t/ r +U2 (XI 、 t)= B eXDJ (Q) t−kxz  11/ 2 )
exp−t/ ’l: 2で表わされる この二つの干渉強度Iは、τ1 りτ2 ミτとして 1 = (Lll  +U2  ) 2=  (A2+
82)eXl)−2t/r+2ABcos(k(x+ 
 −X2  )+ (v+−’4f2))exp −2
t/rで表わされる。
Generally, the electric field components of two lights are: U+ (XI, t)= A eXl)j (Q) t−kX+ −11/ +
) exa-t/ r +U2 (XI, t)= B eXDJ (Q) t-kxz 11/2)
These two interference strengths I, expressed as exp-t/'l: 2, are 1 = (Lll + U2) 2 = (A2+
82) eXl)-2t/r+2ABcos(k(x+
-X2 )+ (v+-'4f2))exp -2
It is expressed as t/r.

二つの光がインコヒーレント光であれば、W −ψ =
任意であり、k(x  −x2)=nλとしておけば、 1− (A2+82)eXp −2t/Z:と表わされ
る。
If the two lights are incoherent, W −ψ =
This is arbitrary, and if k(x-x2)=nλ, it is expressed as 1-(A2+82)eXp-2t/Z:.

A=8とすると、 1−2 A 2exp −2t/r と表される。If A=8, 1-2 A 2exp -2t/r It is expressed as

ここでvl−1412=O1即ちインコヒーレント光を
二つに分岐し、−の分岐されたインコヒーレント光と別
の分岐されたインコヒーレント光とを位相差なく一致さ
せたときの、対応する同じ波束同志の干渉即ち、自己干
渉についてみると、干渉強度■は 1 = 4 A 2exp −2t/rで表される。
Here, vl-1412=O1, that is, the corresponding same wave packet when the incoherent light is split into two and the - branched incoherent light and another branched incoherent light are matched without phase difference. When looking at comradely interference, that is, self-interference, the interference intensity ■ is expressed as 1 = 4 A 2exp -2t/r.

従って、上記分岐された二つのインコヒーレント光の間
に位相の相関関係は全くないが、二つのインコヒーレン
ト光の夫々の1秒間に109個程度当来する同一の波束
同志即ち自己波束同志についてみると、所謂自己干渉を
起こすことになる。
Therefore, there is no correlation in phase between the two branched incoherent lights, but if we look at the same wave packets, that is, self-wave packets, which occur about 109 times per second in each of the two incoherent lights. This results in so-called self-interference.

本発明の膜厚測定方法ではこの自己干渉を以下に述べる
ように利用している。
The film thickness measuring method of the present invention utilizes this self-interference as described below.

第2図は、ある時点における光線20中の−の波束30
が時間の経過と共に検出器9まで移動していく様子を模
式的に示す。
FIG. 2 shows a negative wave packet 30 in a ray 20 at a certain point in time.
It schematically shows how the image moves to the detector 9 over time.

光1!21−1上では波束は30−1で示す位置にあり
、光線21−1上の波束は30−2で示す位置となる。
On the light beam 1!21-1, the wave packet is located at the position indicated by 30-1, and on the light beam 21-1, the wave packet is located at the position indicated at 30-2.

波束30−2は波束30−1より、距111E遅れてい
る。この遅れは、光線21−1が膜1の上面2で反射し
た光線であるのに対し、光線21−2はII!11の下
面3で反射した光線であり、ここで、両光線に光路差が
あるためである。距離之は、膜1の厚さtに関係し、2
 n t cosφ。で表わされる。
Wave packet 30-2 lags behind wave packet 30-1 by a distance of 111E. This delay is due to the fact that the light ray 21-1 is reflected by the upper surface 2 of the film 1, whereas the light ray 21-2 is II! This is because the light rays are reflected by the lower surface 3 of 11, and there is an optical path difference between the two light rays. The distance is related to the thickness t of the membrane 1 and is 2
n t cosφ. It is expressed as

ここで、n、φ。は既知であるため、 より、上記2が分かれば、tが分かる。Here, n, φ. is known, so Therefore, if 2 above is known, t can be found.

以後、波束30− .30−2は、この距l!tI1を
保ちつつ伝播される。
Hereafter, the wave packet 30-. 30-2 is this distance l! It is propagated while maintaining tI1.

波束30− .30−2の一部はハーフミラ−6を透過
する。この波束を30−1..30−2.で示す。
Wave packet 30-. A part of the light beam 30-2 passes through the half mirror 6. This wave packet is 30-1. .. 30-2. Indicated by

波束30− .30−2の残りはハーフミラ−6で反射
される。この波束3O−1b、 30−2.bで示す。
Wave packet 30-. The remainder of the beam 30-2 is reflected by the half mirror 6. This wave packet 3O-1b, 30-2. Indicated by b.

波束30−1.30−2残りはハーフミラ−6で反射さ
れる。この波束を3O−1b、 3o−2bで示す。
The remainder of the wave packet 30-1, 30-2 is reflected by the half mirror 6. These wave packets are shown as 3O-1b and 3o-2b.

波束30−1..30−2.は、固定ミラー7で反射さ
れて戻され、ハーフミラ−6で反射して、波束30− 
’ 、30−2.’ となって検出器9に入a 射する。
Wave packet 30-1. .. 30-2. is reflected back by the fixed mirror 7, reflected by the half mirror 6, and becomes a wave packet 30-
', 30-2. ' and enters the detector 9.

波束30−1..30−.2.は振動ミラー8で反射さ
れて戻され、ハーフミラ−6を透過して、波束3O−1
b’ 、30 2b’  となって検出器9に入射する
Wave packet 30-1. .. 30-. 2. is reflected back by the vibrating mirror 8, passes through the half mirror 6, and becomes the wave packet 3O-1
b', 30 2b' and enters the detector 9.

ここで、波束30−1a’ と波束30−2b’ とは
元が同じである自己波束同志であり、一致すると干渉す
る。
Here, the wave packet 30-1a' and the wave packet 30-2b' are self-wave packets having the same origin, and when they match, they interfere.

同じく、波束30−2a’ と波束3O−1b′ とも
自己波束同志であり、一致すると干渉する。
Similarly, the wave packet 30-2a' and the wave packet 3O-1b' are self-wave packets, and when they match, they interfere.

次に膜厚測定について具体的に説明する。Next, film thickness measurement will be specifically explained.

上記のマイケルソン干渉計装置5は振動ミラー8とハー
フミラ−6との間の光路長乏、が固定ミラー7とハーフ
ミラ−6との間の光路長連1とが等しいように調整して
おく。振動ミラー8はこのときの位置が蒔準位1fPで
あり、光路長乏2はこのときが基準光路長2   であ
る。
The above-mentioned Michelson interferometer device 5 is adjusted so that the optical path length between the vibrating mirror 8 and the half mirror 6 is equal to the optical path length 1 between the fixed mirror 7 and the half mirror 6. The vibrating mirror 8 is at the mai level 1fP at this time, and the optical path length 2 is at the reference optical path length 2 at this time.

 ref また上記調整により、ハーフミラ−6より検出器9に至
る第1の光路A−B−A−Cの光路長L1と第2の光路
A−D−A、−Cの光路長L2とは等しい。
ref Also, by the above adjustment, the optical path length L1 of the first optical path A-B-A-C from the half mirror 6 to the detector 9 is equal to the optical path length L2 of the second optical path A-D-A, -C. .

また駆動回路12により圧電素子11を駆動させ、振動
ミラー8を矢印×1.×2で示すように示すように、光
線24の方向に振動させる。これにより光路長e  (
A−D)が2   を中心に2       2 re
f 長くなる方向及び短くなる方向に繰り返し可変される。
Further, the piezoelectric element 11 is driven by the drive circuit 12, and the vibrating mirror 8 is moved as shown by the arrow x1. It is vibrated in the direction of the light beam 24 as shown by ×2. This allows the optical path length e (
A-D) is 2 2 re around 2
f is repeatedly varied in the lengthening and shortening directions.

光路長21は不変である。The optical path length 21 remains unchanged.

第3図は表示装置13上の表示状態を示す。横軸は光路
長連2であり、縦軸は光の強度(干渉強度)である。
FIG. 3 shows the display state on the display device 13. The horizontal axis is the optical path length series 2, and the vertical axis is the light intensity (interference intensity).

ここで、駆動回路12の出力電圧と圧電素子11の変形
量との間には所定の関係があり、この関係は既知である
。また圧電素子11の変形口か振動ミラー8の振幅であ
る。そこで、第3図では、駆動回路12の出力電圧を上
記の関係にあてはめて換算して得た光路長22を横軸と
しである。これにより、後述するように、膜1の厚さを
実質上直読可能である。
Here, there is a predetermined relationship between the output voltage of the drive circuit 12 and the amount of deformation of the piezoelectric element 11, and this relationship is known. Also, the deformation opening of the piezoelectric element 11 is the amplitude of the vibrating mirror 8. Therefore, in FIG. 3, the horizontal axis is the optical path length 22 obtained by applying the output voltage of the drive circuit 12 to the above relationship. Thereby, the thickness of the membrane 1 can be substantially directly read, as will be described later.

表示装置113には、例えばピーク40.41を二個所
に有するライン42が表示される。この理由については
後述する。
For example, a line 42 having two peaks 40 and 41 is displayed on the display device 113. The reason for this will be explained later.

Wは振動ミラー8の振幅であり、その中にビーク41.
42を含むような幅に定めである。
W is the amplitude of the vibrating mirror 8, in which the beaks 41.
The width is set to include 42 mm.

次に、光路長り、L2と干渉との関係について説明する
Next, the relationship between the optical path length, L2, and interference will be explained.

光路長L1.L2のうちA−C部分は共通であるため、
光路長乏 、乏2について考えることとする。
Optical path length L1. Since A-C parts of L2 are common,
Let us consider the optical path lengths of 2 and 2.

■ 光路長連 が光路長連、と等しいとき(之 =”2
re4=之、)。
■ When the optical path length is equal to the optical path length
re4=之,).

光線22上での波束は、第2図に示す状態にある。The wave packet on the light beam 22 is in the state shown in FIG.

波束30−18’ と3o−2b’ とは距離2食い違
っており、この自己波束同志では干渉は起きない。
Wave packets 30-18' and 3o-2b' differ by a distance of 2, and no interference occurs between these self-wave packets.

波束30−2a’ と波束3O−1b’ とも上記と同
様に食い違っており、この自己波束同志でも干渉は起き
ない。
The wave packet 30-2a' and the wave packet 3O-1b' are also different from each other in the same manner as described above, and no interference occurs between these self-wave packets.

検出器9が検出した光の強度は11である。The intensity of the light detected by the detector 9 is 11.

■ 振動ミラー8が基準位IPより矢印x1方向に変位
すること。
- The vibrating mirror 8 is displaced from the reference position IP in the direction of arrow x1.

■−1振動ミラー8の変位量をΔdとすると、光路長2
2は之2 ref +2Δdとなる。これにより波束3
0−1.’ と波束30−2a’ との間の距離2がl
l−2Δdとなり、波束30−1.’が波束30−2.
’に接近する。
■-1 If the displacement amount of the vibrating mirror 8 is Δd, the optical path length is 2
2 becomes 2 ref +2Δd. As a result, the wave packet 3
0-1. The distance 2 between ' and wave packet 30-2a' is l
l-2Δd, and the wave packet is 30-1. ' is the wave packet 30-2.
approach '.

しかし、両波束が一致しない限りは干渉は起こらず、検
出器9よりの光の強度は11のままである。
However, as long as the two wave packets do not match, no interference occurs and the intensity of the light from the detector 9 remains at 11.

■−2変位量Δdが丁度2/2となると、第4図に示す
ように、波束30−1.’ と波束30−2a’ との
間の距離が零となり、波束3O−1b′ と波束30−
2a’ とが完全に一致し、干渉が起こる。
-2 When the displacement Δd becomes exactly 2/2, as shown in FIG. 4, the wave packet 30-1. The distance between ' and wave packet 30-2a' becomes zero, and wave packet 30-1b' and wave packet 30-
2a' perfectly matches and interference occurs.

干渉はインコヒーレント光の他の波束についての自己波
束同志でも起こる。
Interference also occurs between self-wave packets of other wave packets of incoherent light.

これにより、検出器9よりの光の強度が増してI2とな
る。
As a result, the intensity of the light from the detector 9 increases to I2.

■−3変位量ΔdがIl/2を越えると、波束3O−1
b′が波束30−2.’に対してずれ、干渉は消滅し、
検出器9よりの光の強度は減ってI、となる。
■-3 When the displacement Δd exceeds Il/2, the wave packet 3O-1
b' is the wave packet 30-2. ', the interference disappears,
The intensity of the light from the detector 9 decreases to I.

これにより、第3図に示すように、 e2 =f12 ref + −’− の位置に、ビーク40が表われる。As a result, as shown in Figure 3, e2 = f12 ref + −’− A beak 40 appears at the position.

■ 振動ミラー8が基準位置Pより矢印X2方向に変位
するとき。
■ When the vibrating mirror 8 is displaced from the reference position P in the direction of arrow X2.

■−1振動ミラー8の変位量をΔdとすると、光路長z
2は之2ref−2Δdとなる。これにより波束30−
2b’ と波束30−1a’ との間の距ff12がf
l−2Δdとなり、波束30−2b’が波束30−1.
’ に接近する。
■-1 If the displacement amount of the vibrating mirror 8 is Δd, the optical path length z
2 becomes 2ref-2Δd. As a result, the wave packet 30−
The distance ff12 between wave packet 2b' and wave packet 30-1a' is f
l-2Δd, and the wave packet 30-2b' becomes the wave packet 30-1.
' approach.

しかし、両波束が一致しない限りは干渉は起こらず、検
出器9よりの光の強度は11のままである。
However, as long as the two wave packets do not match, no interference occurs and the intensity of the light from the detector 9 remains at 11.

■−2変位量ΔdがT度Il/2となると、第5図に示
すように、3O−2b′ と波束30−1a’ との間
の距離が零となり、波束3O−2b’ と波束30−1
a’ とが完全に一致し、干渉が起こる。
-2 When the displacement Δd becomes T degrees Il/2, the distance between 3O-2b' and the wave packet 30-1a' becomes zero, and the distance between the wave packet 3O-2b' and the wave packet 30-1a' becomes zero, as shown in FIG. -1
a' perfectly matches, and interference occurs.

干渉はインコヒーレント光の他の波束についての自己波
束同志でも起こる。
Interference also occurs between self-wave packets of other wave packets of incoherent light.

これにより、検出器9よりの光の強度が増してI2とな
る。
As a result, the intensity of the light from the detector 9 increases to I2.

■−3変位量Δdが272を越えると、波束30− ′
が波束30−1.’に対してずれ、干b 渉は潤滅し、検出器9よりの光の強度は減って11とな
る。
■-3When the displacement Δd exceeds 272, the wave packet 30-'
is the wave packet 30-1. ', the interference is weakened, and the intensity of the light from the detector 9 decreases to 11.

これにより、第3図に示すように、 I12 =[2raf−−’− の位“置に、ビーク41が表われる。As a result, as shown in Figure 3, I12 = [2raf--'- A beak 41 appears at the position.

上記ビーク40と41との間の距離は となる。The distance between the beaks 40 and 41 is becomes.

従って、表示装置13より上記ビーク40と41との間
の距離を読み取り、この値を前記0式に代入して簡単な
計算をすれば、膜1の厚さが直ちに求まる。
Therefore, by reading the distance between the beaks 40 and 41 from the display device 13, and performing a simple calculation by substituting this value into the equation 0, the thickness of the film 1 can be immediately determined.

なお、振動ミラー8の振幅Wは、ビーク40゜41が表
われる幅に定めである。この幅に厳密性は要求されない
Note that the amplitude W of the vibrating mirror 8 is determined to be the width at which the beak 40°41 appears. This width is not required to be exact.

また、本発明ではインコヒーレント光の自己干渉を利用
しているため、従来のように測定範囲が1μm以下に制
限されることはなく、1μ量を越えた膜厚も精度良く測
定できる。測定範囲は0μ11〜10μlである。
Further, since the present invention utilizes self-interference of incoherent light, the measurement range is not limited to 1 μm or less as in the conventional method, and film thicknesses exceeding 1 μm can be measured with high accuracy. The measurement range is 0 μl to 10 μl.

また光源4はインコヒーレント光を発するものであれば
、その種類は問わない。
Further, the light source 4 may be of any type as long as it emits incoherent light.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明した様に、本発明によれば、一般の光源を利用
して、且つ簡易に膜厚を測定することが出来る。しかも
インコヒーレント光の自己干渉を利用しているため、測
定範囲が1μm以下と制限されることもなく、膜厚が1
μm以上になった場合にも膜厚を測定することが出来る
As explained above, according to the present invention, film thickness can be easily measured using a general light source. Moreover, since it uses self-interference of incoherent light, the measurement range is not limited to 1 μm or less, and the film thickness is 1 μm or less.
The film thickness can be measured even when the thickness is µm or more.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の膜厚測定方法を説明する図、第2図は
第1図中インコヒーレント光の波束を示す図、 第3図は表示装置の表示例を示i図、 第4図は同一波束同志の干渉の−の態様を説明する図、 第5図は同一波束同志の干渉の別の態様を説明する図で
ある。 図において、 1は被測定膜、 2は上面、 3は下面、 4はインコヒーレント光、 5はマイケルソン干渉計装置、 6はハーフミラ−1 7は固定ミラー、 8は振動ミラー、 9は光強度検出器、 10は振動装訝、 11は圧電素子、 12は圧電素子駆動回路、 13は表示装置 20.21.21−1.21−2.22゜22−1.2
2−2はインコヒーレント光線、23は第1の光線、 24は第2の光線、 30.30−7.30−2、30−1a、3O−2a。 3O−1b、 3o−2b、30− ’ 、30−2.
’ 。 a 30−、b’ 、 3o−2b’ は波束、40.41
はピーク を示す。 本発明の膜厚測定方法を説明する図 第1図 第1図中インコヒーレント光の改束の状態を示す因業2
図 茨示装置の表示例を示す図 第3図 第5図
Fig. 1 is a diagram explaining the film thickness measurement method of the present invention, Fig. 2 is a diagram showing the wave packet of incoherent light in Fig. 1, Fig. 3 is a diagram showing an example of display on a display device, Fig. 4 FIG. 5 is a diagram illustrating another aspect of interference between identical wave packets. FIG. 5 is a diagram illustrating another aspect of interference between identical wave packets. In the figure, 1 is the film to be measured, 2 is the top surface, 3 is the bottom surface, 4 is incoherent light, 5 is the Michelson interferometer device, 6 is the half mirror 1, 7 is the fixed mirror, 8 is the vibrating mirror, 9 is the light intensity Detector, 10 is a vibration device, 11 is a piezoelectric element, 12 is a piezoelectric element drive circuit, 13 is a display device 20.21.21-1.21-2.22°22-1.2
2-2 is an incoherent ray, 23 is a first ray, 24 is a second ray, 30.30-7.30-2, 30-1a, 3O-2a. 3O-1b, 3o-2b, 30-', 30-2.
'. a 30-, b', 3o-2b' are wave packets, 40.41
indicates a peak. Figure 1 for explaining the film thickness measurement method of the present invention.
Figure 3 Figure 5 shows an example of the display of the display device

Claims (1)

【特許請求の範囲】 同一光源(4)より出て被測定膜(1)の前面(2)で
反射すると共に該膜の下面(3)で反射し、上記膜の厚
さに対応した分ずれた状態で同じ波束(30−_1、3
0−_2)を有するインコヒーレント光の、上記同じ波
束同志の干渉を利用して上記膜の膜厚を測定する方法で
あつて、 上記インコヒーレント光を二つに分岐して第1、第2の
インコヒーレント光(23、24)としこれらを同じ光
強度検出器(9)に導くようにする(5、6、7、8)
と共に、 上記第1のインコヒーレント光の光路の光路長と上記第
2のインコヒーレント光の光路長とに光路差を可変的に
与え(10、11、12)、上記第1、第2のインコヒ
ーレント光の同じ波束(30−_2_a_′、30−_
1_b_′、30−_1_a_′、30−_2_b_′
)同志が干渉するときの光路差に基づいて膜厚を測定す
ることを特徴とする膜厚測定方法。
[Claims] The light is emitted from the same light source (4) and is reflected by the front surface (2) of the film to be measured (1), and is also reflected by the bottom surface (3) of the film, with a deviation corresponding to the thickness of the film. The same wave packet (30-_1, 3
A method for measuring the film thickness of the film by using interference between the same wave packets of the incoherent light having a wavelength of incoherent light (23, 24) and guide them to the same light intensity detector (9) (5, 6, 7, 8)
At the same time, an optical path difference is variably provided between the optical path length of the first incoherent light and the optical path length of the second incoherent light (10, 11, 12), and the optical path length of the first incoherent light and the second incoherent light are The same wave packet of coherent light (30-_2_a_', 30-_
1_b_', 30-_1_a_', 30-_2_b_'
) A film thickness measuring method characterized by measuring the film thickness based on the optical path difference when comrades interfere.
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