JPH049441B2 - - Google Patents

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JPH049441B2
JPH049441B2 JP59053347A JP5334784A JPH049441B2 JP H049441 B2 JPH049441 B2 JP H049441B2 JP 59053347 A JP59053347 A JP 59053347A JP 5334784 A JP5334784 A JP 5334784A JP H049441 B2 JPH049441 B2 JP H049441B2
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JP59053347A
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/028Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by measuring lateral position of a boundary of the object

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の技術分野) 本発明は、微細パターンの測定、特にパターン
公開の検出及び測定のための装置に関する。
(発明の背景) 従来、レーザーを用いた線幅測定装置として、
例えば第4図に示す如き構成が知られている。即
ち、レーザー光1を対物レンズ2によつて集光す
ることにより、被検物体5を走査したときに生ず
る散乱光3を対物レンズ2の周囲に配置された受
光部材4で受光する。そして、レーザースポツト
と物体との相対的移動量と、受光部材4からの信
号とからエツジ位置を検出判断する。これによ
り、微細パターンの線幅や座標を測定することが
可能である。第5図は物体5のエツジ5a,5b
位置と散乱光による受光部材4の出力信号4a,
4bとの関係を例示したものである。
このような装置により、かなり微細なパターン
の検出測定が可能であつたが、散乱光検出のため
の受光部材にレーザー光以外の迷光が入射しやす
く、信号のノイズを生ずるため、高精度の測定に
は未だ不十分であつた。ノイズを低下させるため
に、受光部材の直前にレーザー光のみを透過する
干渉フイルターを置くことも可能であるが、干渉
フイルターは一般に入射角の違いによつて分光特
性が変化するため、迷光を十分に除去することは
難しかつた。また、ノイズの影響を少なくするた
めに、レーザー光を微少に振動させて測定する方
法も知られているが、装置が大掛りとなり複雑な
構成にならざるを得なかつた。
(発明の目的) 本発明の目的は、受光部材に達する迷光をでき
る限り減少させ、より高い精度で微細パターンの
検出測定を可能とする簡単な構成の散乱光検出光
学装置を提供することにある。
(発明の概要) 本発明は、所定の波長域の光を発する光源と、
該光源からの光束を被検物体上に集光するための
対物レンズと、被検物体上のパターン境界によつ
て生じ対物レンズの周囲に広がる散乱光を受光す
る受光部材とを有する散乱光検出光学装置におい
て、被検物体と受光部材との間の光路中に輪帯状
収斂部材と、前記光源からの所定波長域内の波長
光を選択的に透過させる狭帯域フイルターとを配
置し、被検物体からの散乱光を該輪帯状収斂部材
で反射収斂してほぼ平行光束に変換した後、フイ
ルター及び受光部材へ導く構成としたものであ
る。輪帯状収斂部材によれば、被検物体で生ずる
発散性の散乱光をその収斂作用によつてほぼ平行
光束に変換できるので、フイルターの角度特性に
よる悪影響を避けることができ、また、受光部材
を小型にできる。特に、輪帯状収斂部材として輪
帯状の凹面反射部材を用いる場合には、大きな角
度の散乱光をも受光部材に導くことができるた
め、S/N比が一層高まり、より高精度の測定が
可能となる。凹面反射部材としては、放物面鏡が
最も望ましく、放物面の焦点が対物レンズによる
光束の集光点、即ち対物レンズの光軸と被検物体
面との交点に合致するように配置することによつ
て、被検物体上のパターン境界で生ずる散乱光を
ほぼ完全な平行光束に変換することができ、干渉
フイルターの角度特性の悪影響を最も少なくする
ことが可能である。但し、放物面の製作は未だ難
しいため、最も望ましい放物面を球面にて近似さ
せることが実用的である。
(実施例) 以下、本発明を図示した実施例に基づいて説明
する。第1図は本発明による散乱光検出光学装置
の第1実施例の構成を示す概略構成図である。レ
ーザー光源6から供給されるレーザー光束1はビ
ームイクスパンダーにより光束径を拡大され、反
射部材8で反射された後対物レンズ2により被検
物体5上に集光される。被検物体上のパターン境
界としてのエツジで生ずる散乱光束3は、対物レ
ンズ2と被検物体5との間に配置された輪帯状の
凹面反射部材11によつて対物レンズの光軸とほ
ぼ平行な方向へ反射され、かつ収斂作用を受け
る。この凹面反射部材11は対物レンズ2の光軸
を回転対象軸とする放物面11aの凹面反射面を
持つており、この放物面11aの焦点が対物レン
ズ2の被検物体側焦点、即ち対物レンズによるレ
ーザー光が集光される被検物体面上にほぼ一致す
るように配置されている。このため、この放物面
に入射する被検物体面からの散乱光束は対物レン
ズの光軸に平行に進む平行光束に変換される。こ
のほぼ平行な散乱光束は、対物レンズの周囲に配
置されたフイルター12及び受光部材13a,1
3eに入射する。フイルター12はレーザー光束
の狭い波長域のみの光束を透過する特性を持ち、
受光部材13a,13eに接合して設けられてい
る。そして、フイルター面及び受光面は対物レン
ズの光軸に対してほぼ直交する面内に配置されて
いる。このため、凹面反射部材からの散乱光束は
フイルターに対してほぼ垂直な平行光束となつて
入射するので、フイルターを形成する干渉薄膜の
角度特性の影響を受けることがなく、レーザー光
束の波長域のみの光が受光部材に達し、被検物体
上の境界からの散乱光のみを正確に検出すること
が可能である。
第2図は第1図における−矢視平面図であ
る。対物レンズ2の周囲には、輪帯状のフイルタ
ー12が配置され、フイルター12には8個の受
光部材13a,〜13hが等角度間隔で配置され
ている。従つて、被検物体5上の境界線の方向に
よらず、全ての方向の境界線からの散乱光を検出
することができる。
尚、上記の構成において、レーザー光を反射す
る反射部材8をダイクロイツクミラーとし、これ
を透過する可視光により被検物体面を観察する構
成とすることも可能である。
第3図は、本発明による散乱光検出光学装置の
第2実施例における主要部の構成を示す断面図で
ある。第3図中、前記と同様の機能を有する部材
には同一の図番を付した。この実施例では、輪帯
状収斂部材としての凹面反射部材11を放物面に
換えて断面形状が球面のトロイダル面11bによ
つて近似して構成したものである。このトロイダ
ル面11bは、対物レンズの光軸を含む面での断
面が図示のとおり円であり、その曲率中心が図示
した光軸外の点O及びO′上にあつてこの円を光
軸を回転中心として回転して得られる曲面であ
る。この面は支持部材11cに支持された金属反
射鏡によつて形成されている。そして、このトロ
イダル面は、対物レンズによるレーザー光束の集
光点に焦点が合致した放物面にほぼ等しい形状を
有しており、近似的に放物面として機能する。従
つて、トロイダル面で反射された被検物体からの
散乱光は、第1実施例と同様に対物レンズの光軸
と平行に進む平行光束に変換される。図中には、
被検物体の境界からの散乱光の様子を示した。こ
のような第2実施例の構成によれば、第1実施例
とほぼ同程度の効果が得られるとともに、凹面反
射部材が球面によつて形成されるので、製作が簡
単であり、極めて安価に供給することが可能とな
る。
また、第3図に示す如く、対物レンズ2の支持
鏡筒14の先端部付近の外周には、第2図に示し
た如き輪帯状フイルター12と凹面反射部材1
1′を支持する支持環15が設けられている。輪
帯状フイルター12上には、前述の通り受光部材
13a〜13eが接合支持されている。そして、
製造工程においては、支持環15を回動すること
によつて、フイルター12、受光部材13a〜1
3e及び凹面反射部材11′が一体的に光軸方向
に上下移動可能に構成され、製造調整において被
検物体面からの散乱光をもつとも効率良く受光で
きるような位置に固定支持される。
尚、上記の各実施例では、被検物体上の境界か
らの散乱光を平行光束に変換するための輪帯状収
斂部材として、凹面反射部材を用いたが、凹面反
射部材の代わりに、対物レンズより大きな口径を
有する中空の輪帯状正レンズを用いることも可能
である。
(発明の効果) 以上の如く、本発明の散乱光検出光学装置によ
れば、被検物体面の境界で生ずる散乱光を凹面反
射部材や中空正レンズ等の輪帯状収斂部材によつ
て平行光束に変換してフイルターに入射させるた
め、フイルターを形成する干渉薄膜の角度特性に
よる透過波長の不均一性の影響をうけることがな
く、被検物体からの散乱光のみを受光部材へ導く
ことが可能となり、極めて高精度の散乱光検出を
行うことができ、簡単な構成で従来以上に微細な
パターンのより精密な測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による散乱光検出光学装置の第
1実施例を示す概略断面図、第2図は第1図にお
ける−矢視平面図、第3図は本発明による第
2実施例の主要部の断面図、第4図は従来の散乱
光検出光学装置の構成を示す概略構成図であり、
第5図はその散乱検出信号の例を示す図である。 〔主要部分の符号の説明〕、2……対物レンズ、
5……被検物体、11,11′……輪帯状収斂部
材、12……フイルター、4,13a〜13h…
…受光部材。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 所定波長域の光を発する光源と、該光源から
    の光束を被検物体上に集光するための対物レンズ
    と、被検物体上のパターン境界によつて生ずる散
    乱光を受光する受光部材とを有する散乱光検出光
    学装置において、該被検物体と該受光部材との間
    の光路中に、輪帯状収斂部材と前記所定波長域内
    の波長光を選択的に透過させる狭帯域フイルター
    とを配置し、被検物体からの散乱光を前記輪帯状
    収斂部材でほぼ平行光束に変換して前記フイルタ
    ー及び受光部材へ導く構成としたことを特徴とす
    る散乱光検出光学装置。
JP59053347A 1984-03-19 1984-03-19 散乱光検出光学装置 Granted JPS60196605A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59053347A JPS60196605A (ja) 1984-03-19 1984-03-19 散乱光検出光学装置
US06/711,163 US4690565A (en) 1984-03-19 1985-03-13 Optical apparatus for the detection of scattered light

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59053347A JPS60196605A (ja) 1984-03-19 1984-03-19 散乱光検出光学装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS60196605A JPS60196605A (ja) 1985-10-05
JPH049441B2 true JPH049441B2 (ja) 1992-02-20

Family

ID=12940238

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59053347A Granted JPS60196605A (ja) 1984-03-19 1984-03-19 散乱光検出光学装置

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US (1) US4690565A (ja)
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US4690565A (en) 1987-09-01
JPS60196605A (ja) 1985-10-05

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