JPH04357407A - 形状測定装置 - Google Patents
形状測定装置Info
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- JPH04357407A JPH04357407A JP22743091A JP22743091A JPH04357407A JP H04357407 A JPH04357407 A JP H04357407A JP 22743091 A JP22743091 A JP 22743091A JP 22743091 A JP22743091 A JP 22743091A JP H04357407 A JPH04357407 A JP H04357407A
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 4
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 abstract description 2
- 230000004304 visual acuity Effects 0.000 abstract 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、光源であるレ
ーザ光を物体光と参照光とに分け、物体光を試料の表面
に照射し、試料の表面で反射した物体光を参照光と干渉
させて試料の形状を測定する形状測定装置に関する。
ーザ光を物体光と参照光とに分け、物体光を試料の表面
に照射し、試料の表面で反射した物体光を参照光と干渉
させて試料の形状を測定する形状測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、光を利用し試料の表面形状を非
接触式に測定する形状測定装置が知られている。さらに
、非接触式の形状測定装置として、光の干渉を利用した
ものがある。
接触式に測定する形状測定装置が知られている。さらに
、非接触式の形状測定装置として、光の干渉を利用した
ものがある。
【０００３】すなわち、この種の形状測定装置において
はレーザ光等の光源がビーム径を絞られて試料に照射さ
れる。さらに、上記光源から予め参照光が形成されてお
り、試料表面で反射した物体光とこの参照光とが合成さ
れる。そして、物体光と参照光との干渉の強度を基にし
て、試料の表面の形状が求められる。
はレーザ光等の光源がビーム径を絞られて試料に照射さ
れる。さらに、上記光源から予め参照光が形成されてお
り、試料表面で反射した物体光とこの参照光とが合成さ
れる。そして、物体光と参照光との干渉の強度を基にし
て、試料の表面の形状が求められる。
【０００４】また、上述のような形状測定装置において
は、光源として一般に、赤外（波長が８３０ｎｍや７８
０ｎｍ）の半導体レーザ、赤色（波長６３２．８ｎｍ）
のＨｅ−Ｎｅレーザ、および、緑色（波長５１４．５ｎ
ｍ）や青色（波長４８８ｎｍ）のＡｒレーザ等が使用さ
れている。
は、光源として一般に、赤外（波長が８３０ｎｍや７８
０ｎｍ）の半導体レーザ、赤色（波長６３２．８ｎｍ）
のＨｅ−Ｎｅレーザ、および、緑色（波長５１４．５ｎ
ｍ）や青色（波長４８８ｎｍ）のＡｒレーザ等が使用さ
れている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、光学式の形
状測定装置においては、試料に照射されるレーザ光のビ
ーム径φ（＝１．２２λ／ＮＡ）によって面内分解能が
決まる。前記λは光源波長を表しており、ＮＡは対物レ
ンズの開口数を表している。このため、光源波長λを短
くするほど面内分解能は高くなる。
状測定装置においては、試料に照射されるレーザ光のビ
ーム径φ（＝１．２２λ／ＮＡ）によって面内分解能が
決まる。前記λは光源波長を表しており、ＮＡは対物レ
ンズの開口数を表している。このため、光源波長λを短
くするほど面内分解能は高くなる。
【０００６】従来の測定方法や測定装置においては、光
源波長λは最小でも０．５μｍ程度だった。そして、一
般に測定装置が取扱われる環境は空気中であるが、空気
中においては、波長が過度に短いと光が伝搬しないため
、ビーム径の絞りの限界は０．６μｍ程度だった。
源波長λは最小でも０．５μｍ程度だった。そして、一
般に測定装置が取扱われる環境は空気中であるが、空気
中においては、波長が過度に短いと光が伝搬しないため
、ビーム径の絞りの限界は０．６μｍ程度だった。
【０００７】本発明の目的とするところは、面内分解能
が高く、１μｍ以下の微細なレベルで測定を行うことが
可能な形状測定装置を提供することにある。
が高く、１μｍ以下の微細なレベルで測定を行うことが
可能な形状測定装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するために本発明は、波長が２５０±２０ｎｍである
光源と、共焦点型光学系を有し光源から物体光と参照光
とを形成し物体光と参照光とを干渉させて試料の形状を
求める干渉計とを具備したことにある。
成するために本発明は、波長が２５０±２０ｎｍである
光源と、共焦点型光学系を有し光源から物体光と参照光
とを形成し物体光と参照光とを干渉させて試料の形状を
求める干渉計とを具備したことにある。
【０００９】こうすることによって本発明は、面内分解
能を向上し、１μｍ以下の微細なレベルでの測定を可能
にしたことにある。
能を向上し、１μｍ以下の微細なレベルでの測定を可能
にしたことにある。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１に基づいて説
明する。
明する。
【００１１】図１は本発明の一実施例を示しており、図
中の符号１は光学式の形状測定装置である。この形状測
定装置１は、ＳＨＧ−Ａｒレーザ発振器（以下、Ａｒレ
ーザ発振器と称する）２、干渉計３、および、試料ステ
ージ４が備えられている。
中の符号１は光学式の形状測定装置である。この形状測
定装置１は、ＳＨＧ−Ａｒレーザ発振器（以下、Ａｒレ
ーザ発振器と称する）２、干渉計３、および、試料ステ
ージ４が備えられている。
【００１２】Ａｒレーザ発振器２はＳＨＧ（Ｓｅｃｏｎ
ｄ ＨａｒｍｏｎｉｃＧｅｎｅｒａｔｉｏｎ） 素子を
有しており、二倍高調波である紫外光を発振する。さら
に、Ａｒレーザ発振器２においてはプリズムが備えられ
ており、紫外光とともに発振される基本波（波長４８８
ｎｍ，５１４．５ｎｍ）を紫外光に対して分離する。そ
して、Ａｒレーザ発振器２から発振された紫外光５は上
記干渉計３に入射する。
ｄ ＨａｒｍｏｎｉｃＧｅｎｅｒａｔｉｏｎ） 素子を
有しており、二倍高調波である紫外光を発振する。さら
に、Ａｒレーザ発振器２においてはプリズムが備えられ
ており、紫外光とともに発振される基本波（波長４８８
ｎｍ，５１４．５ｎｍ）を紫外光に対して分離する。そ
して、Ａｒレーザ発振器２から発振された紫外光５は上
記干渉計３に入射する。
【００１３】干渉計３は共焦点型の光学系を備えたもの
である。この干渉計３にはエキスパンダ６とハーフミラ
ー７とが設けられている。そして、エキスパンダ６は、
ピンホール８が設けられたピンホール板９を有している
。さらに、ハーフミラー７の一方の側には対物レンズ１
０が配置されており、この対物レンズ１０は試料ステー
ジ４に載置された試料１１に対向している。また、ハー
フミラー７の他方の側には位相変調器１２、集光レンズ
１３、および、参照鏡１４が配置されている。
である。この干渉計３にはエキスパンダ６とハーフミラ
ー７とが設けられている。そして、エキスパンダ６は、
ピンホール８が設けられたピンホール板９を有している
。さらに、ハーフミラー７の一方の側には対物レンズ１
０が配置されており、この対物レンズ１０は試料ステー
ジ４に載置された試料１１に対向している。また、ハー
フミラー７の他方の側には位相変調器１２、集光レンズ
１３、および、参照鏡１４が配置されている。
【００１４】さらに、干渉計３には、集光レンズ１５、
ピンホール１６を開口したピンホール板１７、および、
光検出器１８が備えられている。そして、上記光検出器
１８には、アンプ１９、Ａ／Ｄ変換器２０、および、コ
ンピュータ２１が順次接続されている。
ピンホール１６を開口したピンホール板１７、および、
光検出器１８が備えられている。そして、上記光検出器
１８には、アンプ１９、Ａ／Ｄ変換器２０、および、コ
ンピュータ２１が順次接続されている。
【００１５】干渉計３に入射した紫外光５は、エキスパ
ンダ６によってビーム径を拡大され、平行光としてエキ
スパンダ６から出射する。さらに、ピンホール８の大き
さは回折限界以下に設定されている。そして、エキスパ
ンダ６においては、紫外光５がピンホール８を通過し、
点光源が形成される。
ンダ６によってビーム径を拡大され、平行光としてエキ
スパンダ６から出射する。さらに、ピンホール８の大き
さは回折限界以下に設定されている。そして、エキスパ
ンダ６においては、紫外光５がピンホール８を通過し、
点光源が形成される。
【００１６】エキスパンダ６から出射した平行光はハー
フミラー７によって物体光２２と参照光２３とに分けら
れる。そして、これらのうち物体光２２は対物レンズ１
０により回折限界に絞り込まれて試料１１の表面に照射
される。また、参照光２３は位相変調器１２と集光レン
ズ１３とを経て参照鏡１４で反射し、逆向きに進んでハ
ーフミラー７に戻る。
フミラー７によって物体光２２と参照光２３とに分けら
れる。そして、これらのうち物体光２２は対物レンズ１
０により回折限界に絞り込まれて試料１１の表面に照射
される。また、参照光２３は位相変調器１２と集光レン
ズ１３とを経て参照鏡１４で反射し、逆向きに進んでハ
ーフミラー７に戻る。
【００１７】物体光２２と参照光２３とがハーフミラー
７によって重ね合わされ、干渉光２４が形成される。こ
の干渉光２４は、集光レンズ１５により絞り込まれ、回
折限界以下の大きさに設定されたピンホール１６を通過
して光検出器１８に入射する。そして、光検出器１８の
出力はアンプ１９をＡ／Ｄ変換器２０を経てコンピュー
タ２１へ送られ、コンピュータ２１により干渉光２４の
位相の算出が行われ、試料１１の形状が求められる。
７によって重ね合わされ、干渉光２４が形成される。こ
の干渉光２４は、集光レンズ１５により絞り込まれ、回
折限界以下の大きさに設定されたピンホール１６を通過
して光検出器１８に入射する。そして、光検出器１８の
出力はアンプ１９をＡ／Ｄ変換器２０を経てコンピュー
タ２１へ送られ、コンピュータ２１により干渉光２４の
位相の算出が行われ、試料１１の形状が求められる。
【００１８】さらに、物体光２２のスキャニングが行わ
れる。そして、このスキャニングは、試料ステージ４に
より試料１１を微動させることにより行われる。
れる。そして、このスキャニングは、試料ステージ４に
より試料１１を微動させることにより行われる。
【００１９】また、干渉光２４の位相の算出を、例えば
特願昭６３−２７５５５３号明細書中に記載されている
手法を利用して行うことが可能である。
特願昭６３−２７５５５３号明細書中に記載されている
手法を利用して行うことが可能である。
【００２０】上述のような形状測定装置１においては、
光源である紫外光の波長が短かいほど面内分解能が高く
なる。しかし、面内分解能を高めるためには、光源が単
に短波長であることばかりでなく、光源に可干渉性があ
ること、および、光源が安定に連続発振することが必要
である。
光源である紫外光の波長が短かいほど面内分解能が高く
なる。しかし、面内分解能を高めるためには、光源が単
に短波長であることばかりでなく、光源に可干渉性があ
ること、および、光源が安定に連続発振することが必要
である。
【００２１】そして、これらの条件を満たすものとして
、ＳＨＧ素子を組込んだＡｒレーザが挙げられる。ＳＨ
Ｇ−Ａｒレーザにおいては、Ａｒレーザ光のＳＨＧ素子
への入射角を変えることにより、波長４８８／２ｎｍ、
（４８８＋５１４．５）／２ｎｍ、５１４．５／２ｎｍ
の紫外光の発振が可能である。そして、これらの紫外光
はいずれも上述の形状測定装置１の光源になり得る。
、ＳＨＧ素子を組込んだＡｒレーザが挙げられる。ＳＨ
Ｇ−Ａｒレーザにおいては、Ａｒレーザ光のＳＨＧ素子
への入射角を変えることにより、波長４８８／２ｎｍ、
（４８８＋５１４．５）／２ｎｍ、５１４．５／２ｎｍ
の紫外光の発振が可能である。そして、これらの紫外光
はいずれも上述の形状測定装置１の光源になり得る。
【００２２】また、ＹＡＧレーザの四倍高調波である２
６６ｎｍの波長の紫外光も形状測定装置１の光源として
有望であると考えられる。
６６ｎｍの波長の紫外光も形状測定装置１の光源として
有望であると考えられる。
【００２３】一方、形状測定装置１にはハーフミラー７
や集光レンズ１３、１５等の光学部品が用いられており
、これらの光学部品の材料として例えば石英ガラスが用
いられている。上記光学部品の特性について考えてみる
と、波長が２００ｎｍ以下である場合に十分な値の透過
率を確保できる材料がない。このため、波長域を２００
ｎｍ以下とした場合、光学部品の製作が困難である。
や集光レンズ１３、１５等の光学部品が用いられており
、これらの光学部品の材料として例えば石英ガラスが用
いられている。上記光学部品の特性について考えてみる
と、波長が２００ｎｍ以下である場合に十分な値の透過
率を確保できる材料がない。このため、波長域を２００
ｎｍ以下とした場合、光学部品の製作が困難である。
【００２４】したがって、光源の波長を２５０ｎｍ±２
０ｎｍに設定すれば、光源の条件及び光学材料の特性の
条件が満たされる。そして、紫外光源と共焦点光学系と
いう面内分解能を向上させる２つの要素を持ち合わせ、
面内分解能が高く、１μｍ以下の微細なレベルで測定を
行うことが可能な形状測定装置が実現される。
０ｎｍに設定すれば、光源の条件及び光学材料の特性の
条件が満たされる。そして、紫外光源と共焦点光学系と
いう面内分解能を向上させる２つの要素を持ち合わせ、
面内分解能が高く、１μｍ以下の微細なレベルで測定を
行うことが可能な形状測定装置が実現される。
【００２５】なお、本発明は、例えば半導体の線幅測定
機等にも応用することが可能である。そして、この場合
には、高さの測定を行わず、高さの変化を受光量の変化
としてとらえればよい。
機等にも応用することが可能である。そして、この場合
には、高さの測定を行わず、高さの変化を受光量の変化
としてとらえればよい。
【００２６】また、光源は、連続発振タイプのレーザで
あれば、ＳＨＧ−Ａｒレーザに限定されない。例えば、
赤外半導体レーザの第四高調波やＨｅ−Ｃｄレーザ等を
光源として利用することも考えられる。
あれば、ＳＨＧ−Ａｒレーザに限定されない。例えば、
赤外半導体レーザの第四高調波やＨｅ−Ｃｄレーザ等を
光源として利用することも考えられる。
【００２７】また、もし光源が完全な点光源であればピ
ンホール８、１６は必要ない。但し、現在の技術ではこ
のような光源はありえないと思われる。
ンホール８、１６は必要ない。但し、現在の技術ではこ
のような光源はありえないと思われる。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、波長が２
５０±２０ｎｍである光源と、共焦点型光学系を有し光
源から物体光と参照光とを形成し物体光と参照光とを干
渉させて試料の形状を求める干渉計とを備えたものであ
る。
５０±２０ｎｍである光源と、共焦点型光学系を有し光
源から物体光と参照光とを形成し物体光と参照光とを干
渉させて試料の形状を求める干渉計とを備えたものであ
る。
【００２９】したがって本発明は、面内分解能を向上し
、１μｍ以下の微細なレベルでの測定を可能にするとい
う効果がある。
、１μｍ以下の微細なレベルでの測定を可能にするとい
う効果がある。
【図１】本発明の一実施例を示す概略構成図。
１…形状測定装置、３…干渉計、５…紫外光（光源）、
１１…試料、２２…物体光、２３…参照光。
１１…試料、２２…物体光、２３…参照光。
Claims (1)
- 【請求項１】 波長が２５０±２０ｎｍである光源と
、共焦点型光学系を有し上記光源から物体光と参照光と
を形成し上記物体光と上記参照光とを干渉させて試料の
形状を求める干渉計とを具備した形状測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22743091A JPH04357407A (ja) | 1991-09-06 | 1991-09-06 | 形状測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22743091A JPH04357407A (ja) | 1991-09-06 | 1991-09-06 | 形状測定装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27555388A Division JPH02122209A (ja) | 1988-10-31 | 1988-10-31 | 形状測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04357407A true JPH04357407A (ja) | 1992-12-10 |
Family
ID=16860734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22743091A Pending JPH04357407A (ja) | 1991-09-06 | 1991-09-06 | 形状測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04357407A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995009346A1 (fr) * | 1993-09-30 | 1995-04-06 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Appareil optique a foyer commun |
-
1991
- 1991-09-06 JP JP22743091A patent/JPH04357407A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995009346A1 (fr) * | 1993-09-30 | 1995-04-06 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Appareil optique a foyer commun |
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