JPH04232801A - 微小寸法の測定方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は１ミクロンメ−トルより
も微小なサブミクロンメ−トル領域の寸法測定を行うと
きの寸法測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の精密加工技術の進歩により、半導
体産業、精密機械産業等の分野で微細加工が行われ、サ
ブミクロン領域の微小な寸法が形成されるようになり、
非接触計測が可能な光学的な寸法測定の必要性が高まっ
ている。０．５μｍ程度の寸法測定で必要とされる測定
精度は±０．０３μｍである。光学的な寸法測定におい
ては、（１）顕微鏡により被測定物を高倍率に拡大し、
ＣＣＤイメ−ジセンサ−で像を検出して半値幅を測定す
る方法、（２）微小なスポット径に集光したレ−ザ光を
被測定物上で光偏向して反射光を検出し、反射光強度か
ら寸法を測定する方法が知られている。

【０００３】従来例の（１）の方法は、白色光源で被測
定物を照明し、顕微鏡で拡大した像の反射光強度をＣＣ
Ｄイメ−ジセンサ−で検出し、反射光強度信号の最大強
度と最小強度の中間の強度（５０％強度）となるときの
反射光強度信号のパタ−ン幅（半値幅と称する）を検出
するものである。図２に従来の半値幅検出法を示す。図
２（イ）は寸法が測定される被測定物１２の形状を示す
もので、２１は寸法が測定される寸法部で、エッジ２０
０、２１０があり、そのエッジ間の寸法Ｇを測定する。 ２２は基材部で、寸法部２１の両側に存在する。以上の
構成の被測定物１２は、寸法部２１と基材部２２とで反
射率が異なるものとする。寸法部２１の反射率をＲｇ、
基材部２２の反射率をＲｓとする。ここで、Ｒｓ＞Ｒｇ
を仮定する。また、寸法部２１と基材部２２の表面は実
質的に段差が無く、照明光の焦点深度内にあるものと仮
定する。図２（ロ）の波形２３は、白色光源で照明され
た被測定物１２の拡大された像による反射光をＣＣＤイ
メ−ジセンサ−で検出したときのビデオ信号で、Ｖ型の
パタ−ンとなる。これは、寸法部２１の反射率Ｒｇが基
材部２２の反射率Ｒｓよりも小さいためである。グラフ
の横軸はイメ−ジセンサ−を構成する画素のアドレス、
縦軸は反射光強度である。線２４は波形２３を２値化す
るためのスライスレベルである。スライスレベルは前述
の５０％強度が利用される。図２（ハ）の波形２５は、
波形２３が２値化されたときの２値化波形である。線２
４の強度レベルよりも高い強度は２値化されたときに１
のレベル、逆に低い強度は０のレベルとなる。２値化波
形２５の立ち下がり部２６と立ち上がり部２７の画素ア
ドレスを検出し、その間に含まれる画素数を算出する。 この画素数が半値幅と呼ばれるもので、半値幅と寸法の
関係を表す寸法変換係数を用いて半値幅を寸法に変換す
る。一般的には、半値幅検出法による寸法測定精度は０
．８μｍの寸法で±０．０３μｍ程度である。

【０００４】従来例（２）の微小なスポットに集光した
レ−ザ光を光偏向させて反射光強度を検出し、反射光強
度から寸法を測定する方法は、本願発明者により提案さ
れていて、特願昭６２−５１６１７号公報に詳細に述べ
られている。これは、１．５μｍ程度に集光したレ−ザ
光を被測定物１２に照射し、音響光学偏向素子でレ−ザ
光を偏向（走査）させ、各偏向位置毎に反射光強度を検
出し、偏向の一周期において検出された前記被測定物上
の偏向位置と反射光強度の関係を表す反射光強度パタ−
ンを作成し、反射光強度パタ−ンの最小強度と最大強度
の強度比から寸法を測定するものである。図３にレ−ザ
光の偏向による従来の寸法測定方法を示す。図３（イ）
の波形３１は偏向の一周期で検出される反射光強度パタ
−ンで、図２（ロ）の波形２３と同じくＶ型の形状であ
る。グラフの横軸は被測定物１２の面上でのレ−ザ光の
偏向位置、縦軸は反射光強度である。反射光強度３３は
最大強度Ｖｍ、反射光強度３２は最小強度Ｖｎである。 このとき、２つの反射光強度ＶｎとＶｍの比の値の反射
光強度比Ｖｎ／Ｖｍを算出する。寸法が小さい場合は最
小強度Ｖｎと最大強度Ｖｍとの差が少なく、寸法が大き
い場合は逆に差が大きくなる。図３（ロ）は寸法部２１
の寸法Ｇと反射光強度比Ｖｎ／Ｖｍの関係を示すグラフ
である。横軸は寸法、縦軸は反射光強度比で、０．３〜
０．８μｍでの寸法範囲では両者は比例関係にあり、反
射光強度比Ｖｎ／Ｖｍから寸法を測定することができる
。１．５μｍの直径のレ−ザ光を被測定物１２に照射し
た場合に、上記の寸法範囲では反射光強度比の１％の変
化は０．０１μｍの寸法変化に対応するため、反射光強
度比を寸法に変換するときの変換感度が高く、高精度の
寸法測定が可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来例（１）の半値幅
検出方法では、被測定物１２の寸法が小さくなるとビデ
オ信号２３の立ち下がり部と立ち上がり部の強度変化が
ブロ−ドになる。５０％強度のスライスレベルを設定し
て２値化を行う場合、強度変化がブロ−ドであればスラ
イスレベルのわずかの変動でも２値化画素数が大きく変
動し、寸法測定の信頼性が低下する。更には、寸法が小
さくなると、寸法変化に対する半値幅の変化が小さくな
り、半値幅を寸法に変換するときの変換感度が低下し、
寸法測定精度が悪くなるという問題点がある。従来例（
２）のレ−ザ光の偏向を用いる方法では、反射光強度は
寸法だけでなく、被測定物１２の基材部２２と寸法部２
１の反射率の影響も受けるため、同じ寸法の場合でも寸
法部２１あるいは基材部２２の反射率が変化したときに
、反射光強度が変化するため反射光強度比Ｖｎ／Ｖｍも
変化し、あたかも寸法が変化したと測定され、寸法の誤
測定が生じるという問題点がある。上記寸法範囲では反
射率が５％変化したとき、０．０３μｍの寸法誤差が発
生する。これは、反射光強度パタ−ンの波形３１だけか
らでは反射率の変動が検出できないためである。本発明
の目的は上記の問題点を解決し、基材部２２と寸法部２
１の間の反射率を直接に検出し、被測定物１２に照射さ
れるレ−ザ光のビ−ム直径よりも小さいサブミクロンの
オ−ダ−の寸法を、反射率の変動に影響されることなく
正確に測定する方法を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は以下に示す方法から成る。基材部の内部に基
材部とは異なる反射率の寸法部を有する前記基材部と寸
法部から構成される被測定物面上に微小なスポット径に
集光したレ−ザ光を照射して光偏向せしめ、前記被測定
物からの反射光を検出して前記寸法部の寸法を測定する
微小寸法の測定方法において、前記被測定物からの反射
光に対して、第一のビ−ムスプリッタ−で第一の反射光
部分を取り出して第一の受光部で検出せしめると共に、
第二のビ−ムスプリッタ−で第二の反射光部分を取り出
して第二の受光部で検出せしめ、前記第一の受光部では
前記第一の反射光部分の全体の強度を検出し、光偏向の
一周期において検出された前記被測定物面上での偏向位
置と前記第一の反射光強度の関係を表す反射光強度パタ
−ンを検出せしめ、該反射光強度パタ−ンの基準強度Ｖ
ｍと極値強度Ｖｎを検出して反射光強度比Ｖｎ／Ｖｍを
算出せしめ、前記第二の受光部では前記第二の反射光部
分に対し該反射光のピ−ク強度位置を含み、前記寸法部
の寸法と前記被測定物に照射されるレ−ザ光のビ−ムス
ポット径の比率よりも小さい比率の範囲の反射光強度で
ある参照光を検出せしめ、前記反射光強度パタ−ンに同
期して偏向の一周期において偏向位置と参照光強度の関
係を表す参照光強度パタ−ンを検出して、該参照光強度
パタ−ンの基準強度Ｖｓと極値強度Ｖｇを検出して参照
光強度比Ｖｇ／Ｖｓを算出せしめ、該参照光強度比の値
から前記被測定物の基材部に対する寸法部の反射率を検
出せしめ、前記反射率をパラメ−タとする寸法と前記反
射光強度比の相関における交点から前記反射光強度比を
寸法に変換して前記被測定物の寸法部の寸法を測定する
。

【０００７】

【作用】寸法部と基材部とで反射率の異なる被測定物に
レ−ザ光を照射して偏向させ、各偏向位置毎に被測定物
からの反射光強度を検出するとき、反射光を異なる方向
に進行する２つの部分に分割して第一と第二の２つの受
光部で検出する。第一の受光部では入射する反射光強度
の全体を検出し、偏向の一周期について反射光強度パタ
−ンを作成する。基材部の材質が一定であると仮定した
とき、この反射光強度パタ−ンの強度は寸法部の寸法と
反射率で変化するが、特に反射光強度パタ−ンの極値強
度は、反射率をパラメ−タとして寸法と相関がある。従
って正確な寸法を測定するには、正確な反射率を知る必
要があるが、反射光強度パタ−ンの強度情報だけからは
反射率が決定できないため、第二の受光部で反射光を検
出して寸法部の反射率を検出する。第二の受光部は反射
光のピ−ク強度領域を含む一部の反射光強度領域の参照
光強度を検出するが、レ−ザ光のピ−ク強度位置が寸法
部の中心部に照射されている状態の参照光強度と、基材
部に照射されているときの参照光強度の比の値から基材
部に対する寸法部の反射率が決定できる。この反射率に
応じた反射光強度パタ−ンの極値強度の値から寸法を測
定する。

【０００８】

【実施例】以下に図面を用いて本発明の実施例を詳細に
説明する。図１は本発明の寸法測定を行うときの構成を
示すシステムブロック図である。１０はレ−ザ光源で、
例えばＨｅ−Ｎｅレ−ザ管、あるいは半導体レ−ザから
成り、レ−ザ光１００を放射する。１１はレ−ザ光１０
０の光偏向（走査）を行わせる偏向光学系で、第二のビ
−ムスプリッタ−１０５、レ−ザ光の偏向を行う音響光
学偏向素子（以下にＡＯと略記する）１１０、第一のビ
−ムスプリッタ−１１５、レ−ザ光を微小なスポット径
に集光する対物レンズ１２０、及び図示していないが他
のレンズ、ミラ−等の光学素子から構成される。１３０
は偏向制御部で、ＡＯ１１０を駆動する偏向制御信号１
３５を作成し、ＡＯ１１０の偏向動作を制御する。偏向
制御信号１３５は電圧が連続的に変化するランプ波信号
で、ランプ電圧に応じた位置にレ−ザ光を偏向する。１
２は寸法が測定される被測定物で、図２（イ）に示した
ものと同じである。例えば被測定物１２が磁気ヘッドで
ある場合、基材部２２はフェライト材から成るトラック
部、寸法部２１はガラス材から成るギャップ部であり、
ギャップ寸法を測定する。対物レンズ１２０により微小
なスポット径に集光されたレ−ザ光は、被測定物１２の
面上を一定の範囲だけ偏向する。被測定物１２で反射さ
れた反射光は対物レンズ１２０を透過し、第一のビ−ム
スプリッタ−１１５で反射光の一部が反射される。この
反射光１４０を第一の反射光部分と呼ぶ。第一のビ−ム
スプリッタ−１１５を透過した反射光はＡＯ１１０を透
過して第二のビ−ムスプリッタ−１０５で反射される。 この反射光１４５を第二の反射光部分と呼ぶ。第二の反
射光部分１４５の強度検出は、レ−ザ光の偏向位置によ
って反射光の検出範囲が変化しないようにする必要があ
るため、第二のビ−ムスプリッタ−１０５は光偏向の定
点位置に設定する。第一の反射光部分１４０の強度検出
はこのような制約がないため、第一のビ−ムスプリッタ
−１１５はＡＯ１１０と対物レンズ１２０の間に設定し
た例を示したが、例えば第二のビ−ムスプリッタ−１０
５の位置に設置し、そこで反射した反射光を２方向に分
割する構成でも良い。

【０００９】１３は第一の受光部で、第一の反射光部分
１４０の反射光を検出する。１４は第二の受光部で、第
二の反射光部分１４５の反射光を検出する。第一と第二
の受光部１３、１４はそれぞれＰＩＮフォトダイオ−ド
から成る受光器、電流−電圧変換部、Ａ／Ｄ変換部から
成り、偏向制御信号１３５に同期して各偏向位置毎にお
ける反射光強度を検出する。但し、第一の受光部１３と
第二の受光部１４では受光器の構成を異ならせる。第一
の受光部１３は第一の反射光部分１４０の全体強度を検
出し、メモリ−回路から構成される反射光強度パタ−ン
作成部１５で、偏向の一周期における被測定物１２の面
上での偏向位置と反射光強度の関係を表す反射光強度パ
タ−ンを作成する。第二の受光部１４は第二の反射光部
分１４５のピ−ク強度部分を含む一部の反射光領域の強
度である参照光強度を検出し、メモリ−回路から構成さ
れる参照光強度パタ−ン作成部１６で、偏向の一周期に
おける偏向位置と参照光強度の関係を表す参照光強度パ
タ−ンを作成する。１７はデ−タ処理部で、反射光強度
パタ−ンと参照光強度パタ−ンの強度デ−タを用いてマ
イクロプロセッサ−によるデ−タ処理演算を行うもので
、参照光強度パタ−ンからは被測定物１２の基材部２２
に対する寸法部２１の反射率を決定し、反射光強度パタ
−ンからは前述の反射率をパラメ−タとした寸法と反射
光強度の相関範囲を決定し、両者のデ−タを参照して寸
法部２１の寸法を算出する。

【００１０】次にデ−タ処理部１７におけるデ−タ処理
方法を図４に示したフロ−チャ−ト図、図５（イ）に示
した反射光強度パタ−ン、図５（ロ）に示した参照光強
度パタ−ン、図５（ハ）に示した寸法−反射光強度比の
相関図により説明する。以下の説明で、基材部２２の反
射率Ｒｓと寸法部２１の反射率ＲｇをＲｓ＞Ｒｇと仮定
しているため、反射光強度パタ−ン及び参照光強度パタ
−ンの基準強度は最大強度、極値強度は最小強度である
と仮定する。図４の４１は反射光強度パタ−ンの最大、
最小強度検出、４２は最小強度と最大強度の反射光強度
比検出である。図５（イ）の波形５１が被測定物１２の
面上を偏向して得られる反射光強度パタ−ンで、反射光
強度は被測定物１２の基材部２２、寸法部２１の反射率
及び寸法に依存して変化する。この反射光強度パタ−ン
において最大強度はＶｍ、最小強度はＶｎである。最大
強度はレ−ザ光が基材部２２に照射されているときに得
られ、最小強度はレ−ザ光の強度ピ−ク部が寸法部２１
の中央に照射されているときに得られる。この反射光強
度Ｖｎ、Ｖｍに対して反射光強度比Ｖｎ／Ｖｍを検出す
るが、反射率をパラメ−タ−としてＶｎ／Ｖｍは寸法に
対応する。

【００１１】図４の４３は参照光強度パタ−ンの最大強
度、最小強度の検出、４４は参照光の最小強度と最大強
度の比の参照光強度比検出である。図５（ロ）の波形５
２は参照光強度パタ−ンで、反射光強度パタ−ンに同期
して検出する。参照光強度パタ−ンも反射光強度パタ−
ンと同様なＶ形のパタ−ンであるが、参照光強度は被測
定物１２の反射率に応じて変化し、最大強度Ｖｓはレ−
ザ光が基材部２２に照射されているときに得られ、最小
強度Ｖｇはレ−ザ光の強度ピ−ク位置が寸法部２１の中
央に照射されているときに得られる。この参照光強度は
第二の反射光部分の強度分布の強度ピ−ク点を含む一部
の範囲の強度で、例えば照射光のピ−ク強度部分が寸法
部２１の中央部に照射されているとき、寸法部２１のみ
に照射されている部分の反射光を検出する。参照光強度
比Ｖｇ／Ｖｓは被測定物１２の基材部２２に対する寸法
部２１の反射率を表す。このときの反射率は相対反射率
であるが、寸法測定においては各部材の絶対反射率は必
要なく、相対反射率で十分である。それは反射光強度の
絶対値ではなく、反射光強度比Ｖｎ／Ｖｍを寸法に変換
するためである。なお、以上の反射光強度パタ−ン、参
照光強度パタ−ンにおいて、基材部２２と寸法部２１の
反射率が逆転してＲｓ＜Ｒｇとなるときは、基準強度は
最小強度、極値強度は最大強度になる。

【００１２】図４の４５は寸法−反射光強度比相関参照
で、反射光強度比Ｖｎ／Ｖｍ及び参照光強度比Ｖｇ／Ｖ
ｓ（反射率に相当）の間の関係から、反射率をパラメ−
タとした寸法と反射光強度比の相関範囲を決定する。４
６は寸法算出で、前述の相関図での相関範囲から反射率
と反射光強度比Ｖｎ／Ｖｍの交点位置を決定し、反射光
強度比を寸法に変換する。図５（ハ）のグラフが反射率
をパラメ−タとしたときの寸法と反射光強度比Ｖｎ／Ｖ
ｍの相関図である。線５３は反射率がＲ１、線５４は反
射率がＲ２のときの寸法と反射光強度比Ｖｎ／Ｖｍの関
係で、０．３〜０．８μｍの範囲ではほぼ直線で近似で
きる。ここでＲ１＜Ｒ２で、反射率が大きくなるに従っ
て同じ寸法でも反射光強度比の値は大きくなる。前述の
参照光強度比から反射率がＲ０、反射光強度比αが検出
されたとする。Ｒ１＜Ｒ０＜Ｒ２であれば、求める寸法
Ｇ０は寸法Ｇ１とＧ２の間にあることがわかり、２つの
直線５３、５４のデ−タの補間演算により寸法部２１の
寸法Ｇ０を決定する。反射率を１％、反射光強度比を１
％の誤差範囲内で検出すれば、寸法は０．０１μｍ精度
で検出することができる。

【００１３】次に第一の受光部１３と第二の受光部１４
の反射光検出について説明する。図６（イ）はレ−ザ光
が被測定物１２の基材部２２に照射されている状態、（
ロ）は偏向が進みレ−ザ光のピ−ク強度位置が寸法部２
１の中央部に照射されている状態である。６１は照射す
るレ−ザ光の強度分布を示すもので、ガウス型の強度分
布である。被測定物１２からの反射光の第一の反射光部
分１４０による反射光強度は図６（イ）の状態で最大強
度Ｖｍ、（ロ）の状態で最小強度Ｖｎとなる。照射され
るレ−ザ光のビ−ム直径を１．５μｍ、寸法部２１の寸
法を０．５μｍとすると、ビ−ム直径の３０％程度の範
囲の強度が寸法部２１によって変調されることになる。 基材部２２の材質が一定としたとき、最小強度Ｖｎは寸
法部２１の材質による反射率と寸法の両方に依存して変
化する。第一の受光部１３では反射光の全体の強度を検
出するため、寸法部２１の反射率が未知の場合は寸法の
測定ができない。この寸法部２１の反射率を検出するた
め第二の反射光部分１４５を受光する第二の受光部１４
を設ける。図６（ハ）、（二）は第二の受光部１４で検
出する被測定物１２からの反射光の第二の反射光部分１
４５の強度分布を示すもので、（ハ）は図６（イ）の偏
向状での反射光に対応し、基材部２２からの反射光６２
のピ−ク強度を含む強度範囲６３の参照光強度を検出し
、斜線部６４の強度範囲は検出しない。（二）の６５は
図６（ロ）の偏向状態に対応する反射光強度分布で、寸
法部２１からの反射光に相当するため中央部６６の部分
の強度が低下している。この場合も（ハ）と同様に、強
度範囲６６（強度範囲６３と検出幅は等しい）の反射光
強度を検出し、斜線で示した強度範囲６７の強度は検出
しない。このとき検出される強度は寸法部２１だけから
の反射光で、前述したごとく（二）の状態と（ハ）の状
態の強度比から反射率を求めることができる。

【００１４】図６（ホ）に第二の受光部１４を構成する
受光器６８を示す。６８は１ｍｍ四角の受光面で、その
中央部６９は幅２００μｍの光ビ−ム検出部、斜線で示
した部分６９０は各々の幅が４００μｍの光ビ−ムの遮
光部である。前述したごとく照射ビ−ムに対して寸法部
２１からの反射部分は３０％程度であるから、受光面６
８に対して２０％程度の受光部６９を設ければ寸法部２
１だけによる反射光が検出できる。第二の反射光部分１
４５に対して適当な倍率のレンズを用いて、受光面６８
に入射されるビ−ム径を１ｍｍに設定すれば良い。第一
の受光部１３では反射光の全体を検出するため、受光器
は第一の反射光部分１４０のビ−ム直径よりも広い面積
のものを用いれば良い。

【００１５】次にレ−ザ光の偏向を行う偏向光学系の構
成例を図７に示す。７１と７４は焦点距離がｆ１のシリ
ンドリカルレンズ、７２と７３は焦点距離がｆ２の凸レ
ンズで、７５は焦点距離がｆ３の凸レンズ、７６は焦点
距離がｆ０の対物レンズである。レ−ザ光源１０から放
射される円形状のレ−ザ光１００をシリンドリカルレン
ズ７１と凸レンズ７２の組合せにより、紙面に平行な面
内に広がりを持ち、紙面に垂直な面内に集光されるシ−
ト状のビ−ムを作成する。なお、シリンドリカルレンズ
７１は紙面に平行な面内にのみ屈折作用をもたせるよう
に配置する。シ−ト状ビ−ムはＡＯ１１０に照射されて
紙面に平行な面内に回折される。回折されたビ−ムは、
凸レンズ７３とシリンドリカルレンズ７４の組合せによ
りシ−ト状ビ−ムを再び円形状のビ−ムに変換する。な
お、シリンドリカルレンズ７４は紙面に垂直な面内にの
み屈折されるように配置する。このとき、凸レンズ７３
の焦点位置とシリンドリカルレンズ７４の焦点位置が同
じ位置になるようにするため、凸レンズ７３の焦点位置
の手前にシリンドリカルレンズ７４を配置する。この焦
点位置でビ−ムは円形状に変換され、発散光として凸レ
ンズ７５に照射されて対物レンズ７６で微小なスポット
径に集光され、被測定物１２の面上に照射される。ＡＯ
１１０による偏向角度をθとしたとき、被測定物１２の
面上での偏向量Ｄは、Ｄ＝ｆ０・ｆ２・θ／ｆ３で表さ
れる。偏向角度θは〜３ｍｒａｄ程度であり、前述のレ
ンズの焦点距離を適当な値に設定することにより偏向量
を３０μｍ程度に設定することができる。このときＡＯ
１１０を駆動するランプ波電圧の電圧変化を１／２００
０程度のステップに分割すれば、各ステップ電圧当りで
の偏向ステップ距離を０．０１５μｍに設定することが
でき、０．２μｍ程度の寸法でも、十分な空間分解能で
測定することができる。第一のビ−ムスプリッタ−１１
５をシリンドリカルレンズ７４と凸レンズ７５の間の発
散光の光路中に設定して第一の反射光部分１４０を取り
出し、凸レンズ７７により平行光に変換して第一の受光
部１３で検出する。なお、この構成では偏向の定点で反
射光を受光することになる。第二のビ−ムスプリッタ−
１０５は凸レンズ７２とシリンドリカルレンズ７１の間
の光路中に設置し、第二の反射光部分１４５を第二の受
光部１４で検出する。この受光位置は偏向の定点であり
、レ−ザ光の偏向位置に依存しないで、常に定点で参照
光を検出できる。

【００１６】

【発明の効果】以上の説明から明かなごとく、本発明で
は被測定物の基材部と寸法部の間の反射率を直接検出す
る検出部を設け、反射率に依存するが寸法への変換感度
の高い反射光強度比を検出し、その２つのデ−タから正
確な寸法を測定するもので、被測定物の材質が変動して
も安定、高精度な寸法測定が可能である。また、実施例
では反射率の検出を行う例を示したが、反射率が一定の
場合は、同じ構成により被測定物に照射するレ−ザ光の
ビ−ム径の変動も検出でき、ビ−ム径の変動による反射
光強度比の変化による寸法の誤測定を防止することも可
能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の寸法測定を行うときの構成を示すブロ
ック図である。

【図２】従来の半値幅検出法による寸法測定法を説明す
るもので、図２（イ）は被測定物の構成を示す図、（ロ
）はビデオ信号の例を示す図、（ハ）は２値化波形の例
を示す図である。

【図３】従来のレ−ザ光の光偏向による寸法測定法を説
明するもので、図３（イ）は反射光強度パタ−ンの波形
例を示す図、（ロ）は寸法と反射光強度比の関係を説明
する図である。

【図４】本発明の寸法測定方法のデ−タ処理を説明する
フロ−チャ−ト図である。

【図５】（イ）は反射光強度パタ−ンの例を示す図、（
ロ）は参照光強度パタ−ンの例を示す図、（ハ）は反射
率をパラメ−タとしたときの寸法と反射光強度比の相関
を示す図である。

【図６】（イ）及び（ロ）は被測定物面上でのレ−ザ光
の偏向位置を示す図、（ハ）及び（ニ）は第二の受光部
での参照光の検出を示す図、（ホ）は参照光を検出する
ときの受光器の構成を示す図である。

【図７】レ−ザ光を偏向するときの偏向光学系の構成例
を示す図である。

【符号の説明】

１０　　レ−ザ光源 １１　　偏向光学系 １２　　被測定物 １３　　第一の受光部 １４　　第二の受光部 １５　　反射光強度パタ−ン作成部 １６　　参照光強度パタ−ン作成部 １７　　デ−タ処理部 ２１　　寸法部 ２２　　基材部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　基材部の内部に基材部とは異なる反射
   率の寸法部を有する前記基材部と寸法部から構成される
   被測定物面上に微小なスポット径に集光したレ−ザ光を
   照射して光偏向せしめ、前記被測定物からの反射光を検
   出して前記寸法部の寸法を測定する微小寸法の測定方法
   において、前記被測定物からの反射光に対して、第一の
   ビ−ムスプリッタ−で第一の反射光部分を取り出して第
   一の受光部で検出せしめると共に、第二のビ−ムスプリ
   ッタ−で第二の反射光部分を取り出して第二の受光部で
   検出せしめ、前記第一の受光部では前記第一の反射光部
   分の全体の強度を検出し、光偏向の一周期において検出
   された前記被測定物面上での偏向位置と前記第一の反射
   光強度の関係を表す反射光強度パタ−ンを検出せしめ、
   該反射光強度パタ−ンの基準強度Ｖｍと極値強度Ｖｎを
   検出して反射光強度比Ｖｎ／Ｖｍを算出せしめ、前記第
   二の受光部では前記第二の反射光部分に対して該反射光
   のピ−ク強度位置を含み、前記寸法部の寸法と前記被測
   定物に照射されるレ−ザ光のビ−ムスポット径の比率よ
   りも小さい比率の範囲の反射光強度である参照光を検出
   せしめ、前記反射光強度パタ−ンに同期して偏向の一周
   期において偏向位置と参照光強度の関係を表す参照光強
   度パタ−ンを検出せしめ、該参照光強度パタ−ンの基準
   強度Ｖｓと極値強度Ｖｇを検出して参照光強度比Ｖｇ／
   Ｖｓを算出せしめ、該参照光強度比の値から前記被測定
   物の基材部に対する寸法部の反射率を検出せしめ、前記
   反射率をパラメ−タとする寸法と前記反射光強度比の相
   関における交点から、前記反射光強度比を寸法に変換し
   て前記被測定物の寸法部の寸法を測定することを特徴と
   する微小寸法の測定方法。