JPH01147306A - 膜厚測定装置 - Google Patents
膜厚測定装置Info
- Publication number
- JPH01147306A JPH01147306A JP30566487A JP30566487A JPH01147306A JP H01147306 A JPH01147306 A JP H01147306A JP 30566487 A JP30566487 A JP 30566487A JP 30566487 A JP30566487 A JP 30566487A JP H01147306 A JPH01147306 A JP H01147306A
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- Japan
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- film thickness
- lens
- mask
- light
- interferometer
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
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- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 7
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Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は膜厚測定装置に係り、特に半導体産業、有機高
分子産業、エレクトロニクス産業などの干渉計を用いた
各種膜厚計測に好適な膜厚測定装置に関するものである
。
分子産業、エレクトロニクス産業などの干渉計を用いた
各種膜厚計測に好適な膜厚測定装置に関するものである
。
従来の干渉計を用いた膜厚測定装置は、特公昭54−3
6515号公報、特開昭59−105508号公報に記
載されている如く、円筒レンズまたは結像レンズの収差
及びQO8’法則などによる結像面上の明るさの分布が
考慮されていなかった6 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記従来技術は、結像面(フォトダイオートアレイ受光
面)での明るさの分布を補償する手段を備えておらず、
例えば、円形の光束を円筒レンズにより上下方向に縮め
るためにフォトダイオートアレイ上の中央部分の光強度
が大きく、両端に移るほど光強度が小さくなっており、
干渉図形の主極大が大きくなり、膜厚の光路差を示す副
極大が小さくなり、膜表面と膜裏面との反射率差の大き
な膜構成の場合などには、副極大がノイズに埋もれ、副
極大を検出するのが困難であるという問題があった。
6515号公報、特開昭59−105508号公報に記
載されている如く、円筒レンズまたは結像レンズの収差
及びQO8’法則などによる結像面上の明るさの分布が
考慮されていなかった6 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記従来技術は、結像面(フォトダイオートアレイ受光
面)での明るさの分布を補償する手段を備えておらず、
例えば、円形の光束を円筒レンズにより上下方向に縮め
るためにフォトダイオートアレイ上の中央部分の光強度
が大きく、両端に移るほど光強度が小さくなっており、
干渉図形の主極大が大きくなり、膜厚の光路差を示す副
極大が小さくなり、膜表面と膜裏面との反射率差の大き
な膜構成の場合などには、副極大がノイズに埋もれ、副
極大を検出するのが困難であるという問題があった。
本発明の目的は、フォトダイオートアレイ上の像の光強
度分布を変えることにより検知器の感度を上げるかまた
は露光時間を伸ばすことができ。
度分布を変えることにより検知器の感度を上げるかまた
は露光時間を伸ばすことができ。
S/N比の向上をはかり、干渉図形の副極大の検出を容
易にすることができる膜厚測定装置を提供することにあ
る。
易にすることができる膜厚測定装置を提供することにあ
る。
上記目的は、結像レンズの前また後方に光束を修正する
ためのマスクを設けた構成として達成するようにした。
ためのマスクを設けた構成として達成するようにした。
マスクは円形の光束をマスク形状の光束に形を変える働
きをし、それによって修正された光束を円筒レンズによ
り上下方向にしぼると、結像位置での光量の分布を均一
にすることができ、検知器中央の光量が従来に比べて少
なくなるため、検知器の感度を上げ、また、露光時間を
伸ばすことができ、S/N比の向上が可能となり、ノイ
ズ内に隠閉されていた干渉図形の副極大を検出すること
が可能になる。
きをし、それによって修正された光束を円筒レンズによ
り上下方向にしぼると、結像位置での光量の分布を均一
にすることができ、検知器中央の光量が従来に比べて少
なくなるため、検知器の感度を上げ、また、露光時間を
伸ばすことができ、S/N比の向上が可能となり、ノイ
ズ内に隠閉されていた干渉図形の副極大を検出すること
が可能になる。
以下本発明を第1図、第2図に示した実施例及び第3図
〜第6図を用いて詳細に説明する。
〜第6図を用いて詳細に説明する。
第1図は本発明の膜厚測定装置の光学系の一実施例を示
す構成図である。第1図において、1は白色光源、2は
コリメータレンズ、3は半透過鏡、4は対物レンズで、
これらからなる照射光学系により内光光源1からの光は
試料5に照射される。
す構成図である。第1図において、1は白色光源、2は
コリメータレンズ、3は半透過鏡、4は対物レンズで、
これらからなる照射光学系により内光光源1からの光は
試料5に照射される。
試料5の表面にある膜の表面及び膜と下地境界面から反
射された光は、対物レンズ4を経て半透過鏡3を透過し
、レンズ6を経てピンホール7に至り、ピンホール7で
視野範囲を制限され、干渉計より導入される。干渉計8
は、コリメータレンズ9、偏光子10、ウオーラストン
プリズム11、検光子12より構成された油面傾斜型の
偏光干渉計である。
射された光は、対物レンズ4を経て半透過鏡3を透過し
、レンズ6を経てピンホール7に至り、ピンホール7で
視野範囲を制限され、干渉計より導入される。干渉計8
は、コリメータレンズ9、偏光子10、ウオーラストン
プリズム11、検光子12より構成された油面傾斜型の
偏光干渉計である。
偏光子10、検光子12はウオーラストンプリズム11
の結晶光軸に対し45°回転して置いた直線偏光板で、
ウオーラストンプリズム11は水晶の如き複屈接物質の
互に光軸が直交する3個のプリズムより構成されており
、偏光子10を通過した直線偏光は、ウオーラストンプ
リズム11の通過位置によって異なる位相遅延が与えら
れ、検光子12で同位相成分が合成されて干渉光束とな
る。このとき、中心軸に対し油面の進行方向が傾斜した
2個の油面が生ずることになり、この油面の分離はウオ
ーラストンプリズム11の内部に生ずる。その結果、干
渉縞がウオーラストンプリズム11の内部にWt測され
、結像レンズ13によりマスク14、円筒レンズ15を
経てフォトダイオートアレイ16上に干渉縞を結像する
。この干渉縞を電気信号に変換したものが干渉図形(イ
ンターフェログラム)であって、アレイ16の中心から
両側に遠ざかるにしたがい、干渉光路が増加する。アレ
イ16は駆動電源17からのクロックパルス列で走引さ
れ、アレイ16からの電気信号は増幅器18で増幅され
、A−D変換器19でディジタル化されて演算処理装置
20に入力される。
の結晶光軸に対し45°回転して置いた直線偏光板で、
ウオーラストンプリズム11は水晶の如き複屈接物質の
互に光軸が直交する3個のプリズムより構成されており
、偏光子10を通過した直線偏光は、ウオーラストンプ
リズム11の通過位置によって異なる位相遅延が与えら
れ、検光子12で同位相成分が合成されて干渉光束とな
る。このとき、中心軸に対し油面の進行方向が傾斜した
2個の油面が生ずることになり、この油面の分離はウオ
ーラストンプリズム11の内部に生ずる。その結果、干
渉縞がウオーラストンプリズム11の内部にWt測され
、結像レンズ13によりマスク14、円筒レンズ15を
経てフォトダイオートアレイ16上に干渉縞を結像する
。この干渉縞を電気信号に変換したものが干渉図形(イ
ンターフェログラム)であって、アレイ16の中心から
両側に遠ざかるにしたがい、干渉光路が増加する。アレ
イ16は駆動電源17からのクロックパルス列で走引さ
れ、アレイ16からの電気信号は増幅器18で増幅され
、A−D変換器19でディジタル化されて演算処理装置
20に入力される。
通常、白色光で膜のない下地面を照射し、フォトダイオ
ートアレイで検出したときの干渉図形は、第3図に示す
如くである。また、一方向色光で膜のある試料を照射し
、得られた干渉図形が第4図であり、主極大30及び副
極大40のピーク間隔2n、dがすなわち光路差である
。ここで、フォトダイオートアレイ16上に結ぶ光束の
形状は直径22nnの円形であるが、アレイ16の受光
面は、高さ2.5圃、幅20.5mmの長方形であるた
め、約1/6の光だけが受光されることになるため、円
筒レンズ15で上下方向をしぼり、光量をかせいでいる
。しかし、円形の光束を円筒レンズ15でしぼるため、
像の中央部分の光量が大きくなり、中央から両側に遠ざ
かるにしたがい光量が減少し、第5図に示す如く、両端
が小さな干渉図形となり、副極大のピークが小さくなる
ことがわかる。
ートアレイで検出したときの干渉図形は、第3図に示す
如くである。また、一方向色光で膜のある試料を照射し
、得られた干渉図形が第4図であり、主極大30及び副
極大40のピーク間隔2n、dがすなわち光路差である
。ここで、フォトダイオートアレイ16上に結ぶ光束の
形状は直径22nnの円形であるが、アレイ16の受光
面は、高さ2.5圃、幅20.5mmの長方形であるた
め、約1/6の光だけが受光されることになるため、円
筒レンズ15で上下方向をしぼり、光量をかせいでいる
。しかし、円形の光束を円筒レンズ15でしぼるため、
像の中央部分の光量が大きくなり、中央から両側に遠ざ
かるにしたがい光量が減少し、第5図に示す如く、両端
が小さな干渉図形となり、副極大のピークが小さくなる
ことがわかる。
ここで、第2図(a)、(b)に示すようなマスク14
を結像レンズ13の前または後に設けることにより、光
束はマスク14に制限され、フォトダイオートアレイ1
6の受光面全域で第6図に示すような均一な光量を得る
ことができる。なお、第2図で21は光束径を示す。第
5図、第6図に示す干渉図形は、干渉強度の分布がわか
るように。
を結像レンズ13の前または後に設けることにより、光
束はマスク14に制限され、フォトダイオートアレイ1
6の受光面全域で第6図に示すような均一な光量を得る
ことができる。なお、第2図で21は光束径を示す。第
5図、第6図に示す干渉図形は、干渉強度の分布がわか
るように。
単色光での干渉図形を示す。
以上説明した本発明によれば、フォトダイオートアレイ
上の光量を両端の光量の低いところに合わせるようにし
たので、均一にでき、従来中央部のみ光量が大きく、検
知器が数秒で飽和してしまい、感度及び露光時間が制限
されていたが、感度を上げたり、露光時間を伸すことが
でき、S/N比のよい測定が可能になり、従来測定が困
難であった干渉率の小さな試料(副極大が小さい)など
も測定することが可能となり、再現性のよい高精度な膜
厚計測を行い得るという効果がある。
上の光量を両端の光量の低いところに合わせるようにし
たので、均一にでき、従来中央部のみ光量が大きく、検
知器が数秒で飽和してしまい、感度及び露光時間が制限
されていたが、感度を上げたり、露光時間を伸すことが
でき、S/N比のよい測定が可能になり、従来測定が困
難であった干渉率の小さな試料(副極大が小さい)など
も測定することが可能となり、再現性のよい高精度な膜
厚計測を行い得るという効果がある。
第1図は本発明の膜厚測定装置の光学系の一実施例を示
す構成図、第2図は第1図のマスクの一実施例を示す図
、第3図は下地だけで膜のない試料の干渉図形、第4図
は下地の上に膜のある試料の干渉図形、第5図は従来の
単色光による干渉図形、第6図は本発明のマスクを設置
した場合の単色光による干渉図形である。 1・・・白色光源、2,4,6,9.13・・・レンズ
、3・・・半透過鏡、5・・・試料、7・・・ピンホー
ル、8・・・偏光干渉計、10・・・偏光子、11・・
・ウオーラストンプリズム、12・・・検光子、14・
・・マスク、15・・・円筒レンズ、16・・・フォト
ダイオートアレイ、17・・・駆動電源、18・・・増
幅器、19・・・A−D変換器、20・・・演算処理装
置、21・・・光束径。 右 1 図 冶 ? の (d、) 。b) ¥−13口 策 5 口
す構成図、第2図は第1図のマスクの一実施例を示す図
、第3図は下地だけで膜のない試料の干渉図形、第4図
は下地の上に膜のある試料の干渉図形、第5図は従来の
単色光による干渉図形、第6図は本発明のマスクを設置
した場合の単色光による干渉図形である。 1・・・白色光源、2,4,6,9.13・・・レンズ
、3・・・半透過鏡、5・・・試料、7・・・ピンホー
ル、8・・・偏光干渉計、10・・・偏光子、11・・
・ウオーラストンプリズム、12・・・検光子、14・
・・マスク、15・・・円筒レンズ、16・・・フォト
ダイオートアレイ、17・・・駆動電源、18・・・増
幅器、19・・・A−D変換器、20・・・演算処理装
置、21・・・光束径。 右 1 図 冶 ? の (d、) 。b) ¥−13口 策 5 口
Claims (1)
- 1、コリメータレンズ、偏光子、ウオーラストンプリズ
ム、検光子とよりなる偏光干渉計と、結像レンズ、円筒
レンズ及びフォトダイオートアレイ等の光学素子とを備
えた干渉計において、前記結像レンズの前または後方に
光束を修正するためのマスクを設けたことを特徴とする
膜厚測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30566487A JPH01147306A (ja) | 1987-12-04 | 1987-12-04 | 膜厚測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30566487A JPH01147306A (ja) | 1987-12-04 | 1987-12-04 | 膜厚測定装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01147306A true JPH01147306A (ja) | 1989-06-09 |
Family
ID=17947862
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30566487A Pending JPH01147306A (ja) | 1987-12-04 | 1987-12-04 | 膜厚測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01147306A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05172738A (ja) * | 1991-12-24 | 1993-07-09 | Jasco Corp | 音響セル |
JP2007178309A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Mitsutoyo Corp | 非接触変位計測装置、並びにそのエッジ検出方法及びエッジ検出プログラム |
US7495762B2 (en) | 2006-01-13 | 2009-02-24 | Industrial Technology Research Institute | High-density channels detecting device |
-
1987
- 1987-12-04 JP JP30566487A patent/JPH01147306A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05172738A (ja) * | 1991-12-24 | 1993-07-09 | Jasco Corp | 音響セル |
JP2007178309A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Mitsutoyo Corp | 非接触変位計測装置、並びにそのエッジ検出方法及びエッジ検出プログラム |
US7495762B2 (en) | 2006-01-13 | 2009-02-24 | Industrial Technology Research Institute | High-density channels detecting device |
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