JPH0269607A - 微小寸法測定方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はレーザ光を用いたサブミクロンメートル領域の
微小寸法の測定方法に関する。

〔従来の技術〕

１ミクロンメートル（以下μｍと記載する）以下のサブ
ミクロンメートル領域の微小寸法の測定で最も多く用い
られているのは、白色光源で被測定物を照明し℃顕微鏡
で高倍率に拡大し、ＣＣＤイメージセンサ−で受光して
光電変換させ、得られたビデオ信号を２値化し、２値化
パターンに含まれるＣＣＤイメージセンサ−の画素数を
検出して寸法算出を行なう方法である。また最、近では
本願出願人により微小なスポット径に集光され２ビーム
光に分離されたレーザ光を光偏向デバイスを用いて被測
定物面上を光偏向させ、被測定物からの反射光強度及び
反射光強度パターンを検出して寸法測定を行なう方法も
提案され、特願昭６２−５１６１７号公報及び特願昭６
２−８５５４５号公報に詳細に述べられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来技術の前者に記載された２値化パターンによる方法
は、寸法が１μｍより大きい場合には２値化パターンの
ピッチ（画素数）と寸法が比例するから寸法測定精度が
良いが、寸法がサブミクロン領域になると、２値化パタ
ーンのピッチと寸法が比例しなくなったり、更には検出
されるビデオ信号のＳ／Ｎ比が低下するため、安定した
２値化パターンを得ろこと自体が困難となって寸法測定
の精度や信頼性が低下してしまう。

従来技術の後者に記載の２ビーム光に分離されたレーザ
光の光偏向による反射光検出の方法は、被測定物の材質
及び表面状態が一定で反射率の変動がない場合には、反
射光強度及び反射光強度パターンは寸法だけに依存する
から高精度な微小寸法測定が可能であるが、反射率が変
化すれば反射状態が変るために、寸法測定に誤差が生じ
てくる。

従って安定した高精度の寸法測定を行なうためには被測
定物の反射率も検出する必要がある。

本発明の目的は従来の問題点を解消させ、サブミクロン
領域においても高精度な微小寸法６１１ｊ定を行なう方
法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために本発明は次のような方法か
ら成る。

レーザ光源から放射されるレーザ光を、電気信号で駆動
される音響光学素子により２ビーム光に分離せしめ、該
２ビーム光を対物レンズにより微小なスポット径に集光
して寸法が測定される被測定物面上に照射せしめ、該集
光された２ビーム光を前記音響光学素子により前記被測
定物向上の設定された領域を光偏向せしめ、各々の光偏
向状態毎に前記被測定物からの反射光を検出して得られ
ろ反射光強度パターンから寸法を算出する微小寸法測定
方法において、前記２ビーム光を構成する個々の光ビー
ムの強度の最大点の間の距離を、前記音響光学素子を駆
動する電気信号の周波数によって制御せしめ、該周波数
を変化させて前記反射光強度パターンを予め設定された
固有の形状に設定せしめ、該固有の形状のパターンが得
られたときの前記周波数から寸法を算出するものである
。

このときの固有形状となる反射光強度パターンはＷ型形
状のパターンの極大強度と極小強度の強度差が設定され
た比率の範囲内になるときである。

また前述の設定された固有形状の反射光強度パターンに
制御した電気信号の周波数から測定された寸法値に応じ
ては前記固有形状の反射光強度パターンの極値強度から
前記被測定物の反射率を算出せしめ、前記電気信号の周
波数を変化させて前記２ビーム光を前記被測定物面上で
光偏向させてＶＷ形状の反射光強度パターンを検出せし
め、該■現反射光強度パターンの極小強度から前記検出
された反射率に応じた寸法を算出する。

更には前記７Ｌ気信号の周波数を第１の周波数に設定し
て前記２ビーム光を光偏向させて第１の反射光強度パタ
ーンを検出し、予め設定した第１の反射率に基づいて前
記第１の反射光強度パターンしめ、前記２ビーム光を光
偏向させて第２の反射光強度パターンを検出し、該第２
の反射光強度パターンの極値強度と、前記設定された第
１の反射率及び前記検出された第１の寸法に基づいて前
記第２の周波数の場合に予測される反射光強度パターン
に対する予測極値強度との差の比較を行ない、抜差の量
に応じて前記設定した第１の反射率を補正し、補正され
た反射率に基づいて前記第１あるいは第２の反射光強度
パターンの極値強度から前記被測定物の寸法を算出する
ものである。

〔作用〕

レーザ光を音響光学素子で２ビーム光に分離して対物レ
ンズで集光したとき、２ビーム光の光強度分布は音響光
学素子を駆動する電気信号の周波数によって決定され、
そのときの光強度分布の２ビーム光を被測定物面上で光
偏向させると、ある形状を持つ反射光強度パターンが得
られるが、この反射光強度パターンは被測定物の反射率
、寸法に応じて変化する。このとき反射光強度パターン
がＷ型形状で、そのときの極大強度と極小強度の強度差
の比率がある特定の範囲内となる固有形状の場合は、反
射光強度パターンは反射率の変化の影響を余り受けない
。従って各種の寸法に対して前述の固有形状になるよう
に制御する周波数が寸法に固有に対応するため、反射率
の影響を受けないで寸法測定ができる。

この周波数を寸法に変換するときの変換感度が低い寸法
領域の場合には、前述の固有形状となる反射光強度パタ
ーンから反射率を検出して、周波数を変化させて寸法変
換精度の良い反射光強度パターンの状態に設定し、検出
した反射率に応じた寸法算出を行なう。更には、得られ
た反射光強度パターンから予測した反射率に基づいて仮
の寸法を算出しておき、次に周波数を変化させて他の形
状の反射光強度パターンに設定し、そのときに検出され
た反射光強度パターンの極値強度と、予測した反射率と
算出した仮の寸法の場合に予測される反射光強度パター
ンの極値強度の予測値を比較して、実際の反射率が予測
した反射率と差があるか否かを判定し、前述の２つの強
度が一致する場合は反射率に変化がない事になって算出
した仮の寸法が正しい寸法となる。一致しない場合は予
測した反射率とは異なる反射率で、既に算出した仮の寸
法は正しくない寸法となるから、比較する２つの強度差
から正しい反射率を決定して、正しい寸法を算出する。

〔実施例〕

以下に図面を用いて本発明の詳細な説明する。

（第ｌ実施例） 第１図に本発明の第１の実施例のブロック図を示して動
作を説明する。

１はレーザ光源で、例えばＩ−Ｉｅ　−Ｎｅ　レーザ、
Ａｒレーザ等から成り、レーザ光１００を放射する。

２は音響光学素子（以下ＡＯと略記する）、６はＡＯ２
を駆動する音響光学素子ドライバー（以下にＡＯドライ
バーと略記する）で、電圧範囲がＶｓ〜Ｖｅの範囲のＡ
Ｏ２の偏向動作を制御するランプ波を発生するランプ波
発生器４がらのランプ波信号１０４と、周波数がｆ　ｓ
　＝　ｆ　ｅの範囲で変化するＡＯ２の２ビ一ム光分離
動作を制御する交流信号の周波数発生器５からの交流信
号１０６をＡＯドライバー６に印加する。ＡＯドライバ
ー６はランプ波信号１０４の電圧Ｖａを内蔵されている
電圧制御発振器により偏向制御用の周波数ｆａの高周波
交流信号に変換し、２ビーム光制御用の周波数ｆｍの交
流信号１０６とＡＭ変調を行なって、２周波数成分子ａ
±ｆｍを有するＡＯ駆動電気信号１０２を作成してＡＯ
２に印加する。

ＡＯ２は印加されたＡＯ駆動電気信号１０２に応じた光
学動作を行なう。１０８及び１１０はＡＯ２から発生さ
れる２本のビーム光で、ＡＯ駆動電気信号１０２０周波
数差２ｆｍに応じた角度θ□で回折され互いに相異なる
方向に進行する。６は対物レンズで、２本のビーム光１
０８，１１０を微小なスポット径に集光すると共に、互
いに平行に進行する集光２ビーム光１１２．１１４に変
換する。レーザ光１００は一般にガウス強度分布を有し
、従って集光２ビーム光１１２．１１４の各々の光ビー
ムもガウス強度分布となり、各々の光ビームの強度最大
点の間のピーク間距離Ｄｍは前述の周波数発生器５から
の交流信号１０６の周波数ｆｍによって制御され、ピー
ク間距離Ｄｍに応じて集光２ビーム光１１２．１１４が
合成されたときの光強度分布が決まる。

７は寸法が測定される被測定物で、寸法が画定される寸
法部１１６と基材部１１８から成り、寸法部１１６の反
射率をｒｍ、基材部１１８の反射率をｒ、とする。ここ
でｒｍ（ｒｓと仮定し、基材部１１８に対する寸法部１
１６の相対反射率をｒ　”　ｒｍ　／　ｒｓで定義する
。集光２ビーム光ｉｉｚ、１１４を被測定物７０面上に
照射し、寸法部１１６を含む範囲で光偏向させるが、光
偏向はランプ波発生器４から発せられるランプ波電圧を
変化させることによって行ない、ＡＯ駆動電気信号１０
２の高周波数の周波数ｆａ　に応じた位置に光偏向され
る。

被測定物７により反射された反射光はビームスプリンタ
ー１２０により進路を変えられ、ＰＩＮフォトダイオー
ド等から構成される光電変換部８で受光されて電気信号
に変換され、Ａ／Ｄ変換部９でアナログ−ディジタル変
換される。１０は反射光強度のパターン作成部で、各偏
向状態毎に検出された反射光強度バクして、偏向の一周
期毎に発生するパターンをメモリー回路ＲＡＭに記憶す
る。このとき得られる反射光強度パターンは、集光２ビ
ーム光１１２．１１４の合成された光強度分布、寸法部
１１６０寸法及び反射率ｒに応じてＷ型、Ｕ型、Ｖ型形
状となる。

１１はパターン形状判定部で、検出された反射光強度パ
ターンが予め設定された固有形状が否かを判定するもの
で、検出された反射光強度バク−７が設定されたパター
ンに達しない場合は、信号１２２を発して周波数発生器
５０周波数ｆｍを変化させて、前述の２ビーム光のピー
ク間距離Ｄｍを変化させて再度光偏向させて反射光強度
パターンを作成してパターン判定を行ない設定された固
有形状のパターンが得られるまでくり返し行なう。

１２は第１の寸法算出部で、パターン形状判定部１１に
おいて予め設定されたパターンに達した場合について寸
法算出を行なうもので、予め設定されたパターンになる
様に制御されたときの交流信号１０６の周波数ｆｍの値
を寸法に換算するもので、予め寸法が既知の各種の寸法
に対して前述の設定された固有形状のパターンになると
きの周波数ｆｍを測定しておき、寸法と周波数の対応テ
ーブルを作成してＲＯＭに記憶しておく。被測定物７０
反射率ｒの範囲に応じては、反射率ｒの変化に対して反
射光強度パターンの変化が寸法の変化だけに応じるよう
な特定の反射光強度パターンの状態が存在する。このと
きの寸法と周波数ｆｍの関係は非線形で、寸法が小さい
ときは周波数ｆｍの変化が小さく、寸法が太き（なるに
従って周波数ｆｍの変化が大きくなるため、寸法検出感
度は寸法が大きい程良くなる。

１３は寸法領域判定部で、第１の寸法算出部１２で算出
された寸法が前述の寸法検出感度が高い領域の寸法か、
あるいは低い領域の寸法かを判定するもので、前者の寸
法領域の場合は算出した寸法の測定精度が良いとして、
第１の寸法算出部１２で算出した寸法を測定結果として
出力し、後者の寸法領域の場合は算出した寸法の測定精
度が余り良くないとして、更に精度の良い状態で再度６
１１ｊ定することを判定する。

１４は反射率検出部で、前述の予め設定された固有の形
状の反射光強度パターンの極値部分の反射光強度である
極値強度から被測定物７０反射率ｒを算出する。この極
値強度は反射率ｒ及び寸法によって変化するが、第１の
寸法算出部１２で算出された寸法値に対応した極値強度
から反射率ｒが決定できる。１５はＶ型パターン作成部
で、信号１２４を発して周数数発生器５かも発せられる
交流信号１０６の周波数ｆｍを更に小さい値に設定して
２ビーム光のピーク間距離Ｄｍを小さくして再度光偏向
を行なわせ、■型形状となる反射光強度パターンを作成
する。

１６は作成されたＶ型形状の反射光強度パターンの極小
部の反射光強度である極小強度を検出する極小強度検出
部である。１７は第２の寸法算出部で、反射率検出部１
４で検出された反射率ｒに基づいて、前述のＶ型形状の
パターンの極小強度の値から寸法を算出する。このとき
反射率毎に予め寸法が既知の各種の寸法に対して周波数
ｆｍを設定したときの前述のＶ型パターンの極小強度を
測定しておき、寸法と極小強度の対応テーブルを作成し
てＲＯＭに記憶しておく。

次に前述の固有形状の反射光強度パターンについて説明
する。なお２ビーム光を用いた反射光強度パターンによ
る寸法計測の一般的方法については従来の技術の項に示
した特願昭各号公報に述べているので本願明細書では省
略する。

第２図に各種の反射光強度パターン例を示す。

第２図（イ）はＵ型、第２図（ロ）はＵ型、第２図ビＪ
はＷ型の反射光強度パターン例で、反射率「、寸法、２
ビーム光のピーク間距離Ｄｍによって反射光強度パター
ンが定まるが、同一の寸法、同一の反射率ｒの場合、周
波数ｆｍによってもパターンが変化し、周波数が高くな
るに従ってＶ型→Ｕ型→Ｗ型へと変化する。Ｖ型パター
ンは点２１で極小部、Ｕ型パターンは点２２で極小部、
Ｗ型パターンは点２６と点２４で極小部（点２６と点２
４各々の強度レベルは等しい）及び点２５で極太部を有
する。

第２図に）は本発明の固有の形状の反射光強度パターン
の一実施例である。Ｗ型形状で極太部２５の極大強度Ｃ
Ｐと極小部２６及び２７の極小強度ｍＰとの差強度ｄＰ
が設定された比率の範囲内になるときのパターンである
。

例えばＷ型パターンの基準位置の点２８の基準強度ＳＰ
に対する極小強度ｍＰと極大強度ＣＰの比率をとったと
ぎに、 ＣＰ　／　Ｓ　Ｐ　−ｍ　Ｐ　／　Ｓ　Ｐ　　≦０．５
％　の如き非常にＵ型パターンに近いＷ型パターンの場
合である。

この状態の反射光強度パターンは、反射率ｒの変化には
余り影響を受けない特徴を持っている。

第３図に固有形状の反射光強度パターンが得られるとき
の寸法に対する反射率ｒ、極小強度、周波数ｆｍの関係
を表わす図を示す。

第３図（イ）に参考までに従来の反射光強度パターンの
極値強度を寸法に変換するときの方法の例を示す。第３
図（イ）のグラフは第２図（イ）に示したＶ型パターン
の極小強度と寸法の関係を表わすもので、グラフの横軸
は寸法Ｉ、縦軸は極小強度ｖｐである。曲線３００は被
測定物７の反射率がｒｌ、曲線６０１は同じく反射率が
ｒ２　の場合の寸法ｇと極小強度ｖｐの対応を示す。Ｖ
型反射光強度パターンを測定して極小強度ａ（％）を検
出したと仮定する。このとき被測定物７の反射率が決ま
っていてｒ＝ｒであれば曲線３００上の交点６００Ａに
対応する寸法１１が決定され、又ｒ　　＝　　ｒ２であ
れば曲線６０１上の交点６０１Ａに対応する寸法ｇ２が
決定される。この様に反射率が決定されている場合には
極小強度から寸法が容易に決定できるが、反射率が未知
の場合には、極小強度情報だけからは寸法を算出できな
いことになる。

第３図（ロ）に第２図に）に示した固有形状の反射光強
度パターンが得られるときの寸法と周波数ｆｍの関係の
一例の図を示す。グラフの横軸は寸法Ｉ、縦軸は周波数
ｆｍである。このグラフの曲線６１は寸法が大きいとき
は周波数ｆｍを大きくして２ビーム光のピーク間距離Ｄ
ｍを大きく、寸法が小さいときは周波数ｆｍを小さくし
てピーク間距離Ｄｍを小さく設定すれば良く、寸法ｇが
ある設定値ｇｏよりも小さい場合は寸法９の変化に対す
る周波数ｆｍの変化が小さく、ｆｌｏよりも大きい場合
は寸法Ｉの変化に対する周波数ｆｍの変化が大きくなる
ような非線形的な変化である。

第３図（ロ）の曲線３１は反射率ｒの範囲に応じては、
反射率ｒの変化に依存しないで寸法Ｉだげによって決ま
る。例えば第３図（イノに示した曲線６θ０．６０１の
場合は、反射率ｒが２５％程度のとき反射率ｒｌ　、ｒ
２　に５％の差があると寸法ｉＩ、　ｊｉｚ　　の差は
０．０５μｍである。第３図（ロフの曲線３１は前述の
ような反射率の変動には影響されないで寸法を決定する
ことができる。計算結果又は実験結果によれば、反射率
「＝２５％２５％程合は反射率の変化が±８％の程度ま
で、反射率ｒ二５０％程度の場合は反射率の変化が±１
０％の程度までは、本発明の方法によれば反射率の変化
による寸法測定の誤差は０．０１μｍであるため、実質
的には反射率の変化による影響を受けないで正確な寸法
測定を行なうことができろ。

寸法測定を行なう被測定物７の材質が決定されればある
程度の反射率の値が決定されるが、加工条件によって材
質の表面状態等が変化して反射率がわずかに変化する場
合があるが、この様な場合に本発明は特に有効である。

被測定物７の材質に応じて反射率ｒが例えば２５％、５
０％、７０％　という様にある大きな範囲毎に前述の曲
線６１０寸法Ｉ−周波数ｆｍの関係曲線を準備しておき
、被測定物７０反射率ｒに応じた選択をすればよい。

固有の反射光強度パターンが得られたときの周波数ｆｌ
が予め設定された基準周波数ＪＯより大きい場合は周波
数から寸法への変換精度か良い穎域であり、逆に周波数
ｆｉが基準周波数ｆｏより小さい場合は、周波数から寸
法への変換精度が余り高（ない領域となる。このような
場合には２ビーム光のピーク間距離Ｄｍを変化させて寸
法変換精度が良い状態で再測定すればよく、そのために
は被測定物７０反射率ｒを求めることが必要である。

第３図（／１に第２図に）に示した固有形状の反射光強
度パターンが得られるときの、反射率ｒをパラメータと
した極値強度と寸法の関係の一例を表わすグラフを示す
。グラフの横軸は寸法ｇ１縦軸は第２図（に）に示した
極小強度ｍＰの規格化強度（％で表わす）である。曲線
３０２は反射率ｒ＝０．５、曲線３０３はｒ＝０．２５
、曲線６０４はｒ＝０．１の場合である。極太強度ＣＰ
と極小強度ｍＰの差強度の比率が一定となる固有形状の
場合でも、極値強度の大きさは寸法Ｉ及び反射、率ｒに
応じて変化する。点６６は第３図（ロ）の方法で求めら
れた周波数ｆｉ　に対応する寸法、９ｉ　　と極小強度
値Ｐ１から決定される。従って補間計算によって点３６
の反射率ｒｉが決まる。

第３図（に）は周波数ｆｍを小さくして２ビーム光のピ
ーク間距離Ｄｍを小さくして実質的に１ビーム光の状態
にして、Ｖ型の反射光強度パターンの状態の極小強度と
寸法の関係の一例を表わす図で、反射率ｒ二「ｉの場合
である。

この曲線６５は寸法Ｉの変化に対して極小強度ｖｐの変
化が大きいから寸法変換精度は高−・。Ｖ型パターンの
極小強度の測定値がｂ％であれば、曲＋に３５の交点で
ある点３４から寸法、Ｐｉが定まり、周波数ｆｉから求
めた寸法ＩＩよりは寸法精度が高い。以上の第３図（イ
ｊ−（ロ）に示したグラフの値は２ビーム光のビームス
ポット径によって変化するため、用いる光学系の構成に
よって極値強度は異なるから、光学系に応じた周波数、
極値強度の関係を設定しておく必要がある。

（第２実施例） 第４図に本発明の第２の実施例のブロック図を示して動
作を説明する。第４図の図番１〜９は第１図で説明した
図番１〜９と同等のものである。

第４図において、４０は第１の反射光強度バタ−ン作成
部で、信号４０２を発して周波数発生器５から発せられ
る周波数を第１の周波数ｆ　ｍ　１に設定して、第１の
光偏向を行なわせて反射光を検出してメモリー回路に記
憶する。４１は第１の寸法算出部で、第１の反射光強度
パターン作成部４０で作成された反射光強度パターンの
極値強度から、予め設定されている反射率ｒ　Ｋ基づい
て、第３図（イ）に示した如き方法により寸法９＞を算
出する。

４２は第２の反射光強度パターン作成部で、信号４０４
を発して周波数発生器５かも発せられる周波数を第２の
周波数ｆｍ２に設定して、前述の第１の光偏向と同一の
場所で第２の光偏向を行なわせて反射光を検出してメモ
リー回路に記憶す唇。

４６は極値強度比較部で、前述の検出された第２の反射
光強度パターンの検出極値強度Ｐｍと、前述の予め設定
した反射率「、と、既に算出された寸法１１に基づ（・
て、周波数ｆｍ２の第２の反射光強度パターンの場合に
予測される予測極値強度ｐｐを比較する。

検出された極値強度Ｐｍと予測極値強度ｐｐとが一致す
る場合は、実際の被測定物７の反射率ｒと予め設定した
反射率　ｒｌが等しいため、算出された寸法１１は正し
い寸法であると判定する。逆に一致しない場合は実際の
反射率ｒと予め設定した反射率「１　とが等しくないた
め、算出された寸法９１は正しくないと判定する。４４
は反射率検出部で、極値強度比較部４６で比較された極
値強度Ｐｍと予測極値強度Ｐｐの差に応じて被６１１］
定物７の実際の反射率を検出する。このとき検出された
反射率をｒ２とする。

４５は第２の寸法算出部で、新たに設定された反射率ｒ
２　に基づいて、既に検出されている第１の、あるいは
第２の反射光強度パターンの極値強度から寸法を算出す
る。このとき得られた寸法！１２が正しい寸法である。

以上述べた方法において、第１の反射光強度パターンは
■型パターン、第２の反射光強度パターンはＷ２！！パ
ターンに設定すればよい。■型反射光強度パターンは前
述した如く寸法変化に対する極小強度の変化が太き（・
ため寸法変換精度が商く、また反射率の変化に対する極
小強度の変化が大きいため反射率変化に対して敏感であ
る。

Ｗ型反射光強度バター／は、反射率の変化に対する極値
強度の変化がＶ型パターンの場合とは異なっているため
、極大強度と極小強度の差の極値強度から反射率の変化
を検出するのに都合が良い。

第５図に第４図で示した極値強度比較を行なうときの方
法を説明するための極値強度と寸法、反射率の関係の図
を示す。

第５図（イ）はＶ型形状となる第１の反射光強度パター
ンの極値強度と寸法の関係を表わす図で、第３図（イ）
に示したグラフと同じで、予め仮定した反射率がｒ、で
寸法ｊｌｌを算出するが、しかし実際には反射率がｒ２
で寸法Ｉ２が正しいものとする。ここでｒ、）ｒ２とす
る。第５図（ロ）はＷ型形状となる第２０反射光強度パ
ターンの例で、極小強度ｍＰと極太強度ＣＰ（いずれも
第２図に）に示した相対強度で示す）を有する。この極
値強度の値も８波数Ｉ’ｍによって変化する。

第５図ヒＪは極太強度ＣＰと極小強度ｍＰＯ差強ｉｄＰ
と寸法の関係のグラフで、周波数ｆｍがパラメータであ
る。第５図ビラにおいて、曲線５１は周波数ｆｍａの状
態、曲線５２は周波数ｆｍｂの状態での差強度ｄＰの変
化を示し、ｆｍａ（、ｆｍｂである。

（・ずれも反射率がｒ、の状態である。点線で示した曲
線５３は曲線５１と同じく周波数ｆｍａの状態で、反射
率ｒ２（ｒ＋　＞　ｒ２　）の差強度ｄＰの変化である
。

第５図（に）の点５５は前述した予測極値強度Ｐｐであ
る。これは第５図（イ）に示した第１の周波数ｆｒｒ＋
＋におけるＶ型パターンでの反射率ｒ１、寸法ｐｌが、
第２の周波数ｆｍ２におけるＷ型パターンになったとき
に予測される極太強度ＣＰと極小強度ｍＰの差強度ｄＰ
Ｏ値で、ｆｍ２二ｆ　ｍ　ａの場合の強度である。点５
６は実際に測定されたＷ型反射光強度パターンの極太強
度ＣＰと極小強度ｍＰＯ差強ＭｄＰの値で検出極値強度
Ｐｍである。この場合は両者の強度がほぼ一致している
から予め仮定した反射率ｒ１は正しいことになり、求め
られた寸法１１は正しい。

第５図（７１′１０点５５は第５図（−１−１の場合と
同じ（予側極値強度ｐｐ　である。点５７は第５図に）
の点５６の場合と同じく検出極値強度Ｐｍで、強度ｐｐ
とＰｍが一致しない場合で、実際の反射率と仮定した反
射率が等しくなく、従って算出されている寸法ｙ１も正
しくないことになる。点５７の強度が点５５の強度より
も大きいということは、実際の反射率が仮定した１１よ
りも小さく、従って実際の寸法はＩ】よりも小さいこと
がわかる。従って第５図（イ）に示した反射率「１に対
して小さな反射率ｒｌ△ｒを仮定し、寸法９＋−６ｇ　
を仮定して前述した極値強度の比較動作を逐次性なう。

反射率ｒ２を仮定して寸法９２を算出したとき、予測極
値強度Ｐｐと検出極値強度Ｐｍが点５８において一致す
るから、正しい反射率ｒ２が決定できる。

以上の反射率変化及び寸法変化に対する極値強度変化の
関係は予め反射率、寸法が既知の標準試料を用いて測定
してＲＯＭに記憶させればよく、更には測定値から計算
による補間値もＲＯＭに記憶させればよい。

正しい寸法は第５図（イ）に示した第１の反射光強度バ
クーンあるいは第５図（７＋１に示した第２の反射光強
度パターンの極値強度から９２が求まる。

前述の説明は逐次的に反射率を補正して寸法を求める例
であったが、予め設定された反射率ｒ、に対して反射率
の変化△ｒが予測されている場合には、第５図（ホ）の
点５５と点５７の差の強度から△ｒを検出し、△ｒに応
じて寸法を補正することも可能である。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかな如く、本発明によれば反射光強
度パターンの極値強度を比較することにより反射率の変
化も検出して正確な寸法計測を行なうことが可能となり
、単に寸法計画だけでなく材料の表面状態の計ｆｌｌｌ
ｌにも応用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を説明するブロック図、
第２図（１）〜に）は反射光強度パターン例を表わすパ
ターン図、第３図（イ）〜（に）は第１図に示した動作
を説明するための反射光強度パターンの極値強度と寸法
、反射率の関係を表わす説明図、第４図は本発明の第２
の実施例を説明するブロック図、第５図（イ）〜（ホ）
は第４図に示した動作を説明するための反射光強度パタ
ーンの極値強度と寸法、反射率の関係を表わす説明図で
ある。 １・・・・・レーザ光源、　　２・・・・・音響光学素
子、５・・・・周波数発生器、　　７・・・・・被測定
物、１１・・・・・・パターン形状判定部、１４・・・
・・・反射率検出部、 ４６・・・・・・極値強度比較部、 ４４・・・・・・反射率検出部。 ャ−８田 特許出願人　シチズン時計株式会社ｆ”：、’＞：’：
（イ） （ハ） 第 図 （ロ） （ニ） 区 曹繋嬉ｊ 季丹摂恍

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザ光源から放射されるレーザ光を、電気信号
   で駆動される音響光学素子により２ビーム光に分離せし
   め、該２ビーム光を対物レンズにより微小なスポット径
   に集光して寸法が測定される被測定物面上に照射せしめ
   、該集光された２ビーム光を前記音響光学素子により前
   記被測定物面上の設定された領域を光偏向せしめ、各々
   の光偏向状態毎に前記被測定物からの反射光を検出して
   得られる反射光強度パターンから寸法を測定する微小寸
   法測定方法において、前記集光された２ビーム光を構成
   する個々の光ビームの強度の最大点の間の距離を、前記
   音響学生素子を駆動する電気信号の周波数によって制御
   せしめ、該周波数を変化させて前記反射光強度パターン
   を予め設定された固有の形状に設定せしめ、該固有の形
   状の反射光強度パターンが得られたときの前記周波数か
   ら寸法を測定することを特徴とする微小寸法測定方法。
2. （２）固有形状の 反射光強度パターンはＷ型形状で、該Ｗ型形状の極大部
   の極大強度と、極小部の極小強度との差の強度が、設定
   された比率の範囲内になるときの形状であることを特徴
   とする請求項１記載の微小寸法測定方法。
3. （３）測定された 寸法に応じて、前記設定された固有形状の反射光強度パ
   ターンの極値強度の値から前記被測定物の反射率を検出
   せしめ、前記音響光学素子を駆動する電気信号の周波数
   を変化させて、前記集光された２ビーム光を前記被測定
   物面上で光偏向させ、Ｖ型形状の反射光強度パターンを
   検出せしめ、該Ｖ型形状の反射光強度パターンの極小強
   度から前記検出された反射率に基づいて寸法を測定する
   ことを特徴とする請求項１記載の微小寸法測定方法。
4. （４）レーザ光源から放射されるレーザ光を、電気信号
   で駆動される音響光学素子により２ビーム光に分離せし
   め、該２ビーム光を対物レンズにより微小なスポット径
   に集光して寸法が測定される被測定物面上に照射せしめ
   、該集光された２ビーム光を前記音響光学索子により前
   記被測定物面上の設定された領域を光偏向せしめ、各々
   の光偏向状態毎に前記被測定物からの反射光を検出して
   得られる反射光強度パターンから寸法を測定する微小寸
   法測定方法において、前記集光された２ビーム光を構成
   する個々の光ビームの強度の最大点の間の距離を、前記
   音響光学素子を駆動する電気信号の周波数によって制御
   せしめ、該周波数を第１の周波数に設定して前記集光さ
   れた２ビーム光を前記音響光学素子により光偏向させて
   第１の反射光強度パターンを検出せしめ、予め設定した
   第１の反射率に基づいて前記検出された第１の反射光強
   度パターンの極値強度から第１の寸法を算出せしめ、前
   記電気信号の周波数を変化させて第２の周波数に設定し
   て前記集光された２ビーム光を前記音響光学素子により
   光偏向させて第２の反射光強度パターンを検出せしめ、
   該第２の反射光強度パターンの極値強度と、前記設定さ
   れた第１の反射率と前記算出された第１の寸法に基づい
   て、前記第２の周波数で光偏向させたときに予測される
   反射光強度パターンに対する予測極値強度との差の強度
   を検出せしめ、該差の強度の大きさに応じて前記予め設
   定した第１の反射率を補正し、補正された反射率に基づ
   いて前記検出された第１あるいは第２の反射光強度パタ
   ーンの極値強度から寸法を測定することを特徴とする微
   小寸法測定方法。