JPH04240507A - 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、高精度な寸法測定の
必要性が高まっている。従来から多く用いられている寸
法測定方法は半値幅検出法である。図２に白色光源を照
明光に用いた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の形状例で、２１は寸法
が測定される寸法部で、エッジ２００、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とで反射率が異なり、寸法
部２１の反射率が基材部２２の反射率より小さいと仮定
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。 （ロ）の波形２３は、白色光源で照明した被測定物１２
からの反射光を顕微鏡で拡大して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。グラフの横軸はイメ−ジセンサ−を構成する画素ア
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
ルは最大強度と最小強度の中間の５０％強度が利用され
る。（ハ）の波形２５は、波形２３が２値化された２値
化波形である。スライス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、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２
７の画素アドレスを検出し、その間に含まれる画素数を
算出するが、この画素数が半値幅と呼ばれるもので、半
値幅を寸法に変換する。

【０００３】前述の従来例の他にも、微小なスポットに
集光したレ−ザ光を照明光とした半値幅法も用いられて
いる。これは、１．５μｍ程度に集光したレ−ザ光を音
響光学偏向素子で偏向させて前述の被測定物１２に照射
し、反射光をＣＣＤイメ−ジセンサ−で検出し、反射光
強度の最小強度と最大強度の差の強度が５０％となる強
度位置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。（イ）は被測
定物１２の面上でのレ−ザ光の偏向を示すもので、ガウ
ス強度分布を有するレ−ザ光３０をＡ点からＢ点まで細
かいステップで偏向する。（ロ）の波形３１は検出され
たビデオ信号で、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ＣＣＤイメ−ジセンサ−の
画素アドレス、縦軸は反射光強度である。強度３２は最
大強度Ｖｍ、強度３３は最小強度Ｖｎである。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。このビデオ
信号３１に対して、最大強度Ｖｍと最小強度Ｖｎの中間
の５０％強度のスライスレベル３４を設定し、交点位置
３５及び３６を検出する。この幅が半値幅であり、点３
５と３６の間を偏向した偏向量から寸法を算出する。 （ハ）は寸法部２１の寸法と半値幅の関係を示す相関曲
線である。横軸は寸法、縦軸は半値幅で、半値幅はリニ
ア−な変化ではなく、寸法が小さくなると半値幅の変化
が少なくなる。この場合、半値幅は被測定物１２の実際
のエッジ位置２００、２１０を検出しているのではない
。実際のエッジ位置は（ロ）に示したように、ビデオ信
号３１の３７、及び３８の強度位置である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来例の顕微鏡を用い
る半値幅検出法及びレ−ザ光の偏向による半値幅検出法
では、寸法部２１の寸法が小さくなるとビデオ信号２３
及び３１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、スライスレベルのわずかな変動でも
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。また、寸法が小さくなると寸法の変化に対して半
値幅の変化が少なくなり、寸法測定の感度が低下すると
いう問題点がある。特にレ−ザ光を用いる半値幅法では
、照射するビ−ムスポットが寸法部２１の寸法に対して
大きい場合、その反射光の全体強度を検出するため、寸
法部２１にレ−ザ光が照射されていても基材部２２から
の反射光も同時に検出するためである。従って従来法で
は寸法部２１の２つのエッジ位置２１０、２２０が直接
に検出できなく、感度の高い測定ができない。本発明は
上記の課題を解決し、寸法部２１に照射するレ−ザ光の
ビ−ム直径よりも小さい寸法に対して、寸法部２１のエ
ッジを直接に検出し、高精度な寸法測定方法を提供する
ものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は以下に述べる方法から成る。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
の反射光を、該反射光のピ−ク強度部分を含み、反射光
検出部における反射光検出領域の幅または直径の反射光
のビーム直径に対する比率が前記寸法部の下限寸法の照
射レ−ザ光のビ−ム直径に対する比率よりも小さい検出
領域で、前記レーザー光の各々の偏向位置毎に偏向の定
点で検出し、光偏向の一周期において前記被測定物面上
での偏向位置と前記検出された反射光強度の関係を表す
反射光強度パターンを作成せしめ、該反射光強度パタ−
ンの前記基材部における反射光強度である基準強度と、
前記寸法部への偏向位置における最小あるいは最大強度
との強度差の中間の強度レベルに対応する偏向位置であ
るエッジ偏向位置を検出し、該エッジ偏向位置間を偏向
した偏向量から前記寸法部の寸法を測定する。更に本発
明は以下の方法からも成る。基材部の内部に基材部とは
異なる第一と第二の反射率を持つ第一と第二の寸法部を
有し、前記基材部と第一の寸法部と第二の寸法部から成
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
検出して前記第一の寸法部と第二の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
反射光を、該反射光のピ−ク強度部分を含み、反射光検
出部における反射光検出領域の幅または直径の反射光の
ビーム直径に対する比率が前記各寸法部の下限寸法の照
射レ−ザ光のビ−ム直径に対する比率よりも小さい検出
領域で、前記レーザー光の各々の偏向位置毎に光偏向の
定点で検出し、光偏向の一周期において前記被測定物面
上での偏向位置と前記検出された反射光強度の関係を表
す反射光強度パタ−ンを作成せしめ、基材部と第一およ
び第二の寸法部とのエッジ位置は、前記反射光強度パタ
−ンの基材部における反射光強度である基準強度と前記
寸法部への偏向位置における最小あるいは最大強度との
強度差の中間となる強度に対応する偏向位置から決定し
、前記第一と第二の寸法部とのエッジ位置は前記の各々
の寸法部において検出された最小強度と最大強度との強
度差の中間の強度に対応する偏向位置から決定せしめ、
前記検出された各々のエッジ間を偏向した偏向量から第
一と第二の寸法を測定する。

【０００６】

【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、各偏向位置毎に反射光を
検出するとき、反射光の全体の強度を検出するのではな
く、反射光のピ−ク強度位置を含む一部の範囲の強度を
検出する。この範囲は測定する寸法と照射するレ−ザ光
のビ−ム直径の比の値よりも小さな比の値となる範囲に
設定する。この場合は基材部と寸法部だけの反射光強度
を分離して検出することができる。レ−ザ光の偏向の一
周期で検出される反射光強度パタ−ンにおいて、反射光
強度が基材部での強度と寸法部での強度の中間となると
きは、レ−ザ光のピ−ク強度位置が基材部と寸法部のエ
ッジに照射されている偏向位置であるから、エッジ位置
を直接に検出することができ、そのエッジ位置の間をレ
−ザ光が偏向したときの偏向量から寸法測定ができる。

【０００７】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面を用いて詳細に
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、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、レ−ザ光を微小
なスポット径に集光する対物レンズ１１５、及び図示し
ていないが他のレンズ、ミラ−、偏光素子等の光学素子
から構成される。１２０は偏向制御部で、ＡＯ１１０を
駆動する偏向制御信号１２５を作成する。偏向制御信号
１２５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。１２は被測
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１１５で微小なスポット径に集光された照射
レ−ザ光１３０は被測定物１２の面上の一定の範囲を偏
向する。０．５μｍ程度の微小寸法測定では、偏向量は
〜２０μｍに設定し、各偏向のステップを０．０１μｍ
とすれば精度の良い測定ができる。この偏向範囲は偏向
光学系１１の構成で決められるが、構成については後で
詳述する。

【０００８】被測定物１２で反射した反射光は対物レン
ズ１１５、ＡＯ１１０を透過し、ビ−ムスプリッタ−１
０５で反射されて反射光１３５として取り出され、反射
光強度を受光部１３で検出する。ビ−ムスプリッタ−１
０５は偏向の定点となる位置に設置することが必要で、
被測定物１２の面上の照射光１３０の偏向位置の変化に
関わらず、受光部１３に対して一定の位置に反射光が入
射されるようにする。受光部１３はＰＩＮフォトダイオ
−ドから成る受光器、電流−電圧変換部、及びＡ／Ｄ変
換部から成り、偏向制御信号１２５の電圧変化に同期し
て各偏向位置毎に反射光のピ−ク強度を含む一部の範囲
の強度を検出する。寸法部２１の寸法Ｇとそれに照射す
る照射レ−ザ光１３０のビ−ム直径Ｄｉの比をＧ／Ｄｉ
とする。受光器に入射する反射光１３５のビ−ム直径を
Ｄｒとしたとき、受光器はビ−ム直径Ｄｒに対してＤｒ
×Ｇ／Ｄｉよりも小さい範囲の強度を検出する。１４は
反射光強度パタ−ン作成部で、メモリ−回路から構成さ
れ、偏向の一周期における被測定物１２の面上での偏向
位置と前述の受光部１３で検出された反射光強度の関係
を表す反射光強度パタ−ンを作成する。１５はデ−タ処
理部で、マイクロプロセッサ−により反射光強度パタ−
ンの強度デ−タを演算処理し、寸法部２１のエッジ２１
０、２２０を決定し、そのエッジ間を偏向した偏向量か
ら寸法を算出する。

【０００９】次に図４により受光部１３による反射光の
検出を説明する。図４（イ）に受光部１３の受光器４０
の構成を示す。受光器４０の受光面は各々の長さが１ｍ
ｍの正方形のＰＩＮフォトダイオ−ドから成るものとす
る。受光面に入射する反射光のビ−ム直径Ｄｒが５００
μｍであるとする。反射光のビ−ム直径は偏向光学系１
１を構成するレンズの焦点距離を適当に設定することに
よって決定される。被測定物１２に照射される照射レ−
ザ光のビ−ム直径Ｄｉが１．５μｍで、寸法部２１の寸
法Ｇが０．５μｍであるときＧ／Ｄｉ＝０．３３であり
、反射光１３５に対して、ビ−ム直径Ｄｒの０．３３倍
よりも小さい範囲の例えば１００μｍの範囲を検出する
。斜線で示した領域４１は受光器４０のに設けた遮光部
で、この領域に入射する反射光を遮光する。領域４２は
反射光検出部で、受光器４０の中央部に設け前述の１０
０μｍの幅を有する。この検出部は反射光のピ−ク強度
位置を含む一部の範囲の強度を検出する。以上の構成の
受光器は幅が１００μｍのスリットを受光器に張り付け
ることによって容易に得ることができる。

【００１０】図４（ロ）は微小なスポット径の照射レ−
ザ光１３０が被測定物１２の基材部２２の面上に照射さ
れている偏向状態、（ハ）は（ロ）の偏向状態に対応す
る反射光の検出を示すもので、反射光の強度分布４４の
斜線で示した領域４２０の反射光の強度の検出は行わず
、ピ−ク強度を含む領域４４０の反射光強度を検出する
。（ニ）は照射レ−ザ光１３０が寸法部２１の中央部に
照射されている偏向状態、（ホ）は（ニ）の偏向状態に
対応する反射光の検出を示すもので、反射光の強度分布
４５に対して、（ハ）と同じく斜線で示した領域４６０
の強度の検出は行わず、領域４８０の強度を検出する。 反射光強度分布４５の中央部の強度が低下しているのは
寸法部２１の反射率が基材部２２の反射率に対して小さ
いためである。以上の構成の受光器４０を用いることに
より、照射レ−ザ光１３０のビ−ムスポット径が寸法部
２１の寸法よりも大きい場合でも、寸法部２１だけから
の反射光を分離して検出することができる。

【００１１】図５に被測定物１２の面上でのレ−ザ光の
偏向状態と検出される反射光強度パタ−ンの関係を示す
。（イ）のａ〜ｅは被測定物１２の面上に照射するレ−
ザ光１３０の偏向状態を示すものである。ａからｅの方
向へ偏向するが、図には偏向の代表的な状態を示してい
る。実際のレ−ザ光の偏向はレ−ザ光のビ−ムスポット
径の１／１００以下、即ち０．０１５μｍ以下のステッ
プで行う。ａ及びｅは照射レ−ザ光１３０の全体が基材
部２２に照射されている状態、ｂ及びｄは照射レ−ザ光
１３０のピ−ク強度位置が寸法部２１のエッジ２００、
２１０に照射されている状態、ｃは照射レ−ザ光１３０
のピ−ク強度位置が寸法部２１の中央部に照射されてい
る状態である。以上の各偏向状態において、状態ｂとｄ
を決定することが必要で、ｂとｄの間の偏向量が寸法に
対応する。（ロ）に偏向状態ｂの反射光強度検出を示す
。反射光強度分布５２において、斜線で示した領域５２
０の強度は検出せずに領域５４０の強度を検出する。領
域５４０は、ピ−ク強度位置５５０を中心にして左右の
強度が異なる。左側は基材部２２からの反射光、右側は
寸法部２１からの反射光である。（ハ）に示した波形５
３は反射光強度パタ−ンで、横軸は偏向位置、縦軸は前
述の方法によって得られた反射光強度で、偏向の一周期
についての偏向位置とそのときの反射光強度の関係を表
す。この反射光強度パタ−ンから前述の偏向状態ｂ及び
ｄを決定して寸法を算出する。反射光強度パタ−ン５３
の立ち下がり部５３０、立ち上がり部５３５の強度変化
は、図３（ロ）に示した従来のビデオ信号波形３１に対
していずれも強度変化がシャ−プになる。それは、反射
光強度の一部の範囲だけを検出するために、照射レ−ザ
光１３０がエッジ位置付近に照射されていても、他の部
材からの反射の寄与の影響が少なくなるためである。

【００１２】図６で反射光強度パタ−ンの演算処理の方
法を説明する。（イ）はデ−タ処理のフロ−チャ−ト図
、（ロ）はフロ−チャ−トを説明するための反射光強度
パタ−ンの処理を説明する図である。（イ）のフロ−チ
ャ−ト図において、６１は基準位置となる基材部２２で
の基準強度Ｖｍの検出、６２は寸法部２１において得ら
れる最小強度Ｖｎの検出で、（ロ）の反射光強度パタ−
ン波形５３の５３０において基準（最大）強度、５４０
において最小強度が得られる。６３は反射光強度パタ−
ンの５０％強度レベル設定で、最大強度Ｖｍと最小強度
Ｖｎの中間の強度レベルを設定する。６４はエッジ偏向
位置検出で、反射光強度パタ−ン５３の５０％強度レベ
ル５５０との交点となる位置５６０と５７０における偏
向制御電圧ＶＬ、ＶＲを検出する。偏向制御電圧がＶＬ
、ＶＲとなる位置は図５（イ）のｂ、ｄ状態であるが、
図５（ロ）に示した反射光強度分布５２からも５０％強
度レベルでエッジ位置の検出が行われることは明かであ
る。６５は寸法算出で、エッジ間を偏向した偏向制御電
圧差のＶＲ−ＶＬを寸法に変換する。本発明による寸法
測定方法では、同じ５０％強度レベルを用いても寸法部
２１のエッジ位置を直接に検出することが可能で、５０
％強度レベルの間の偏向量は寸法に比例するため、従来
例の半値幅検出法に比べて寸法変換感度が高い。また、
反射光強度パタ−ンの強度変化がシャ−プになるため、
パタ−ン幅の検出精度が高くなる。

【００１３】次に本発明による第二の寸法測定例につい
て説明する。図７（イ）に被測定物７０の例を示す。被
測定物７０はＭＩＧ型（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎ−Ｇａｐ）磁
気ヘッドで、フェライト材から成る基材部７１の内部に
、ガラスから成るギャップ部の第一の寸法部７２、メタ
ルから成るセンダスト部の第二の寸法部７３を有する構
成である。このとき、ギャップ寸法Ｇ及びセンダスト寸
法Ｓを計測する。ギャップ部７２の反射率は基材部７１
の反射率よりも小さく、センダスト部７３の反射率は基
材部７１の反射率よりも大きいとする。このＭＩＧギャ
ップにおいて、Ａ点からＢ点までレ−ザ光を偏向する。 （ロ）は被測定物７０の面上でのレ−ザ光の偏向状態を
表すもので、図５（イ）の場合と同じく、ａ、ｇは照射
レ−ザ光１３０が基材部７１の面上にあり、ｂ、ｄはギ
ャップ部７２の両側のエッジにあり、ｃはギャップ部７
２の中央部にあり、ｅはセンダスト部７３の中央部にあ
り、ｆはセンダスト部７３と基材部７１のエッジに照射
されている場合である。ギャップ部７２の寸法を測定す
るには偏向状態ｂ、ｄを検出し、センダスト部７３の寸
法を測定するには偏向状態ｄ、ｆを検出すればよい。第
一の寸法部７２の寸法が第二の寸法部７３の寸法よりも
小さいと仮定する。反射光の検出は前述の例と同様に、
第一の寸法部７２の寸法と照射レ−ザ光のビ−ム直径の
比の値よりも小さい比の値の範囲を検出する。 （ハ）の波形７５は前述した方法によって得られる反射
光強度パタ−ンである。

【００１４】反射光強度パタ−ン波形７５において、偏
向状態ａ、ｇの反射光強度をＶｍ、偏向状態ｃの反射光
強度をＶｎ、偏向状態ｅの反射光強度をＶｓとする。本
発明による反射光強度の検出は、照射レ−ザ光のピ−ク
強度点付近の領域のみを検出するため、反射光強度Ｖｍ
、Ｖｎ、Ｖｓは単一の部材だけからの強度である。図５
（ロ）の強度分布の例と同様に、強度ＶｍとＶｎの５０
％強度となる点７１０の偏向制御電圧ＶＬは偏向状態ｂ
に対応する。強度ＶｎとＶｓの５０％強度となる点７２
０の偏向制御電圧ＶＭは偏向状態ｄに対応し、強度Ｖｓ
とＶｍの５０％強度となる点７３０の偏向制御電圧ＶＲ
は偏向状態ｆに対応する。従ってギャップ部７２の寸法
は偏向制御電圧差のＶＭ−ＶＬから、センダスト部７３
の寸法は偏向制御電圧差のＶＲ−ＶＭにより得られる。 このとき前記の電圧差は寸法に比例する。

【００１５】図８にレ−ザ光の偏向を行う偏向光学系１
１の構成例を示す。８１と８４は焦点距離がｆ１のシリ
ンドリカルレンズ、８２と８３は焦点距離がｆ２、８５
は焦点距離がｆ３の凸レンズで、８６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８１と凸
レンズ８２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。それは、ＡＯ１１０の偏向作用の効率を
高めるためである。なお、シリンドリカルレンズ８１は
紙面に平行な面内にのみ屈折作用を持たせるように配置
する。シ−ト状ビ−ムはＡＯ１１０に照射されて紙面に
平行な面内で回折される。ビ−ムの偏向に必要なのは回
折光であるから、非回折光はカットする。回折されたビ
−ムは凸レンズ８３とシリンドリカルレンズ８４の組合
せにより、光軸に平行に進行せられると共に、シ−ト状
のビ−ム形状を円形状のビ−ムに変換する。なお、シリ
ンドリカルレンズ８４は紙面に垂直な面内にのみ屈折さ
れるように配置する。更に、凸レンズ８３の焦点位置と
シリンドリカルレンズ８４の焦点位置が同じ位置になる
ようにするため、凸レンズ８３の焦点位置の手前にシリ
ンドリカルレンズ８４を設置する。この焦点位置でビ−
ムは円形状に変換され、次は発散光として凸レンズ８５
に照射されて平行光に変換される。平行光は対物レンズ
８６で微小なスポット径に集光されると共に、光軸に平
行に進行せられて被測定物面上に照射される。ＡＯ１１
０を駆動する偏向制御信号１２５の電圧を変えることに
より、ＡＯ１１０の回折角度が変えられてビ−ムの偏向
が行われる。ＡＯ１１０の偏向角度がθであるとき、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程度に設定できる。このとき、
ＡＯ１１０を駆動するランプ波電圧の電圧変化を１／２
０００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。被測定物１２で反射されたビ−ムは逆向
きに進行し、ビ−ムスプリッタ−１０５で反射し、凸レ
ンズ１０６で集光されて受光部１３で検出される。 この受光部１３の受光位置は被測定物１２の面上と共焦
点関係にあると共に偏向の定点位置であるため、被測定
物１２の幾何学的分布に対応した反射光の強度分布が常
に定点で測定できる。

【００１６】

【発明の効果】以上の説明で明かなごとく、本発明では
複数の部材から成る被測定物からの反射光の一部の範囲
の強度のみを検出することにより、単一の部材からだけ
の反射光強度を分離して検出でき、その部材間の反射光
強度の中間の強度からエッジを直接に検出することが可
能である。寸法は検出されたエッジ間の偏向量から直接
に求められ、寸法と該偏向量は比例するため感度の良い
測定が可能である。このエッジ位置の検出は各部材の反
射率の影響を受けず、更に照射レ−ザ光のビ−ム直径の
変動の影響も受けないため、外乱に左右されないで安定
、高精度な寸法測定を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示すシステムブロック図である
。

【図２】従来の半値幅検出法による寸法測定方法を説明
する図で、（イ）は被測定物の構成例を示す図、（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−ザ光の偏向による寸法測定方法を説
明する図で、（イ）は被測定物面上での偏向を示す図、
（ロ）はビデオ信号の例を示す図、（ハ）は寸法と半値
幅の相関を示す図である。

【図４】本発明による反射光強度の検出を説明する図で
、（イ）は受光器の構成を示す図、（ロ）、（ハ）は基
材部での偏向とそのときの反射光強度の検出を示す図、
（ニ）、（ホ）は寸法部での偏向とその反射光強度の検
出を示す図である。

【図５】本発明による寸法測定の第一の例を説明する図
で、（イ）は被測定物面上の偏向の状態を示す図、（ロ
）は反射光強度の検出を示す図、（ハ）は反射光強度パ
タ−ンの例を示す図である。

【図６】本発明による寸法測定の方法を説明する図で、
（イ）は反射光強度パタ−ンのデ−タ処理を示すフロ−
チャ−ト図、（ロ）はフロ−チャ−トによる反射光強度
パタ−ンの具体的なデ−タ処理を示す図である。

【図７】本発明による寸法測定の第二の例を説明する図
で、（イ）は被測定物の例を示す図、（ロ）は被測定物
面上でのレ−ザ光の偏向状態を説明する図、（ハ）は反
射光強度パタ−ンの例を示す図である。

【図８】レ−ザ光の偏向を行う偏向光学系の構成を説明
する図である。

【符号の説明】

１０　　レ−ザ光源 １１　　偏向光学系 １２　　被測定物 １３　　受光部 １４　　反射光強度パタ−ン作成部 ４０　　受光器

Claims (2)

【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を、該反射光
   のピ−ク強度部分を含み、反射光検出部における反射光
   検出領域の幅または直径の反射光のビーム直径に対する
   比率が前記寸法部の下限寸法の照射レ−ザ光のビ−ム直
   径に対する比率よりも小さい検出領域で、前記レーザー
   光の各々の偏向位置毎に偏向の定点において検出し、光
   偏向の一周期において前記被測定物面上での偏向位置と
   前記検出された反射光強度の関係を表す反射光強度パタ
   ーンを作成せしめ、該反射光強度パタ−ンの基材部にお
   ける反射光強度である基準強度と前記寸法部への偏向位
   置における最小あるいは最大強度との強度差の中間の強
   度レベルに対応する偏向位置であるエッジ偏向位置を検
   出し、該エッジ偏向位置間を偏向した偏向量から前記寸
   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。
2. 【請求項２】　　基材部の内部に基材部とは異なる第一
   と第二の反射率を持つ第一と第二の寸法部を有し、前記
   基材部と第一の寸法部と第二の寸法部から成る被測定物
   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
   前記第一の寸法部と第二の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を
   、該反射光のピ−ク強度部分を含み、反射光検出部にお
   ける反射光検出領域の幅または直径の反射光のビーム直
   径に対する比率が前記各寸法部の下限寸法の照射レ−ザ
   光のビ−ム直径に対する比率よりも小さい検出領域で、
   前記レーザー光の各々の偏向位置毎に光偏向の定点にお
   いて検出し、偏向の一周期において前記被測定物面上で
   の偏向位置と前記検出された反射光強度の関係を表す反
   射光強度パタ−ンを作成せしめ、基材部と第一および第
   二の寸法部とのエッジ位置は前記反射光強度パタ−ンの
   基材部における反射光強度である基準強度と前記各寸法
   部への偏向位置における最小あるいは最大強度との強度
   差の中間となる強度に対応する偏向位置から決定し、前
   記第一と第二の寸法部とのエッジ位置は前記各寸法部に
   おいて検出された最小強度と最大強度との強度差の中間
   の強度に対応する偏向位置から決定せしめ、前記検出さ
   れた各々のエッジ間を偏向した偏向量から第一と第二の
   寸法を測定することを特徴とする微小寸法の測定方法。