JPH05264220A - 距離測定のための光学的方法と光学装置、および部品の相対的位置決めへのその応用 - Google Patents

距離測定のための光学的方法と光学装置、および部品の相対的位置決めへのその応用

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JPH05264220A
JPH05264220A JP4360022A JP36002292A JPH05264220A JP H05264220 A JPH05264220 A JP H05264220A JP 4360022 A JP4360022 A JP 4360022A JP 36002292 A JP36002292 A JP 36002292A JP H05264220 A JPH05264220 A JP H05264220A
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measurement
measuring
light waves
polarization
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JP4360022A
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Aime Vareille
ヴァレイユ エメ
Andre Schiltz
シュルツ アンドレ
Jean C Hauuy
クロード オユイ ジャン
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France Telecom R&D SA
Original Assignee
Centre National dEtudes des Telecommunications CNET
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 距離測定のための技術とその応用法としての
部品の位置決め、特に基板に挿入されたチップの位置決
め法を提供する。 【構成】 波長の異なる少なくとも2つの光波λ1およ
びλ2から成る入射ビーム13を発し、これを参照ビー
ム15と測定ビーム17に分け、各ビームを参照反射体
16と測定ビーム方向の位置を測定したい部品19の領
域18で反射させ、反射した参照ビーム15aと反射し
た測定ビーム17aを以下のような偏光状態、すなわち
上記測定ビームの光路長が変化するとその成分が回転
し、また、偏光状態のそれぞれ対応する2つの成分の角
位置が等しいところを境にして測定ビーム方向に互いに
隣接する範囲を決定するような偏光状態にある前記光波
を含む合成ビーム20に再結合させ、合成ビーム20か
ら前記光波の前記偏光状態のそれぞれ対応する2つの成
分の角位置α1およびα2を測定することと、参照位
置、とくに参照反射体の像から前記部品の上記領域まで
の距離を前記角位置の関数として計算することの各段階
を有する距離測定のための光学的方法および光学装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、距離測定のための光学
的方法と装置、および部品の位置決めへのその応用に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】距離の測定、さらに詳しくは距離の変化
の測定には例えばマイケルソン(MICHELSON)
型のような干渉計が長い間利用されており、このような
干渉計においては添付の図面の図1に示す通り、単色入
射ビーム1を分割プレート2によって参照ビーム3と測
定ビーム4に分け、例えば反射鏡5および6のような反
射体によってこれらを分割プレート2へ反射させ、合成
ビーム7へと再結合させる。
【0003】参照ビーム3と測定ビーム4の光路長が異
なる場合には、これらのビームの電磁波に位相のずれが
生じ、添付の図面の図2に示すような明暗交互の干渉縞
9および10が合成ビーム7上に配置した観測面8で観
測できる。ここで観測面8にスリットを配置し、一方の
反射鏡、例えば反射鏡5を動かしたとすると、このスリ
ット上を明暗の縞が通ることになり、暗い縞2本の通過
で反射鏡5が波長の半分だけ変位したことと等しくな
る。
【0004】従って、縞の数を計算すれば反射鏡5の変
位が測定でき、2つの縞の間で補間が可能となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記の干渉計の原理を
利用している市販の装置の精度は、利用する入射波の波
長の約1/48である。従って、光源が600nmの赤
色の入射ビームを発した場合に得られる精度は高品質の
装置で約0.3nmである。
【0006】干渉計の精度を高めるため、参照ビームと
測定ビームの相互の偏光を修正し、これらが再結合する
際にその光波が互いに直交するように偏光させる方法が
提案されている。このような場合には合成ビームは干渉
パターンをもたず、参照ビームと測定ビームの位相のず
れに基づく偏光波によって形成される。参照ビームと測
定ビームの光路差から生じるこの位相のずれは、回転板
エリプソメーターやその他の偏光分析器のような偏光測
定の分野で既知の装置を利用して偏光分析によって分析
できる。このような測定装置の精度は1/100程度で
あるため、位相のずれの測定によって達成できる精度は
1ナノメートルの約1/100である。
【0007】この測定技術では一方の反射鏡の変位は正
確に測定できるが、2πを法とする角度測定に内在する
不確実性のため、その反射鏡の位置に関しては依然とし
て不確実性が残る。位相差角度測定の1つの同じ結果に
対し、反射鏡までの距離dは、(+)または(−)kλ
/2(λは利用する波長、kは自然数)により、実際に
は1つではない。
【0008】本発明の目的は、距離測定のための別の技
術とそこから派生する応用法を提案することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の主題は、まず第
一に、波長の異なる少なくとも2つの光波(λ1および
λ2)から成る入射ビームを発することと;このビーム
を参照ビームと測定ビームに分け、それぞれのビームを
参照反射体と測定ビーム方向の位置を測定したい部品の
領域で反射させることと;反射した参照ビームと測定ビ
ームを以下のような偏光状態、すなわち上記の測定ビー
ムの光路長が変化するとその成分が回転し、また、偏光
状態のそれぞれ対応する2つの成分の角位置が等しいと
ころを境にして測定ビーム方向に互いに隣接する範囲を
決定するような偏光状態にある前記光波を含む合成ビー
ムに再結合させることと;合成ビームから前記光波の前
記偏光状態のそれぞれ対応する2つの成分の角位置(α
1およびα2)を測定することと;参照位置から前記部
品の上記領域までの距離を前記角位置の関数として計算
することの各段階から構成される距離測定のための光学
的方法である。
【0010】本発明によれば、この方法には、光路長方
程式の整数k1およびk2に過剰分数の原理を応用し、
以下のいずれかの数式を用いて参照反射体の像からの上
記距離dを計算する段階を具備することが望ましい。す
なわち、数式 α1・λ1+2・k1・π・λ1=α2・λ2+2・k
2・π・λ2=4・π・n・d (ここでnは測定媒質の屈折率である) または補正式 C1+α1・λ1+2・k1・π・λ1=C2+α2・
λ2+2・k2・π・λ2=4・π・n・d (ここでC1およびC2は波長λ1およびλ2を選択し
た場合の干渉計の色分散に伴う光路差である)のいずれ
かを利用する。
【0011】ある実施例では、この方法に2つの光波を
同時に出す段階を具備することが望ましい。別の実施例
においては、この方法には2つの光波を連続して出す段
階が含まれる。
【0012】本発明によれば、発射されるビームは多色
ビームが望ましく、とくに上記2つの光波を抽出する拡
張線スペクトルを有するものが望ましい。
【0013】本発明の1つの実施例では上記光波を入射
ビームから選択する。また、別の実施例では上記光波を
合成ビームから選択する。
【0014】本発明によれば、この方法には入射ビーム
を偏光させる段階を具備することが望ましい。
【0015】本発明によれば、この方法には参照ビーム
と測定ビームを互いに直角に偏光させる段階を具備する
ことが望ましい。
【0016】本発明によれば、この方法には合成ビーム
をそれぞれλ1およびλ2の波長からなる2つの分析ビ
ームに分割する段階が含まれる。
【0017】本発明によれば、上記光波の偏光状態の上
記角位置はエリプソメーター装置で分析すると効果的で
ある。
【0018】本発明によれば、合成ビームの光波は測定
ビームの光路長の関数として方向が変化する非常に平坦
な楕円偏光波または直線偏光波に変換するのが望まし
い。
【0019】本発明によれば、この方法には部品の上記
領域の反射係数と同じかまたはそれに近い反射係数を有
する参照反射体を利用する段階が含まれる。
【0020】ある実施例においては、この方法に再結合
させる上記ビームの強度を均等化または数値的に合わせ
る段階を具備することができる。
【0021】本発明による方法には、縞の分析によって
前記部品を事前に調節し、最もコントラストの大きい縞
を探す段階を具備することが望ましい。
【0022】本発明による方法には、参照ビームと測定
ビームの光路長が等しい、参照反射体の像を中心とする
範囲に部品の上記領域を配置する段階を具備すると効果
的である。
【0023】また、上記の方法を実行するために利用で
きる、部品の領域の距離を測定するための装置も本発明
の主題である。
【0024】このような装置は、2つの偏光波から構成
されるビームを発するための手段と、入射ビームの偏光
がプレートのビーム入射面に対して平行または直角にな
るよう配置された分割プレートと、参照ビームの光路に
配置された参照反射体と、参照ビームまたは測定ビーム
の光路に配置され、そのビームの偏光面を90度回転さ
せる四分の一波長板と、合成ビームの前記光波の偏光状
態の対応成分の角位置を分析する手段から構成すると効
果的である。
【0025】分析手段は、合成ビームの光路に配置さ
れ、そのビームの偏光を非常に平坦な楕円偏光または直
線偏光に変換する四分の一波長板と偏光子から構成され
る。
【0026】また、分析手段にエリプソメーター装置を
具備することもできる。
【0027】本発明による装置には、再結合させる上記
ビームの強度を均等化または数値的に合わせる段階を具
備することが望ましい。
【0028】本発明による装置には、前記光波の光検出
のための手段と像分析および計算装置から構成される分
析手段を具備することが望ましい。
【0029】さらに、上記の方法または上記の装置に利
用できる、ある部品をそれに隣接する他の部品に対して
位置決めするための方法も本発明の主題である。
【0030】このような方法は、参照反射体の像平面か
ら第1の部品の3つの領域または点までの距離を測定す
ることと、その部品または反射鏡を像平面に対する調節
位置に変位させることと、参照反射体の像平面から第2
の部品の3つの領域または点までの距離を測定すること
と、その部品を第1部品または反射鏡の調節位置に対す
る調節位置に変位させることの各段階から構成すると効
果的である。
【0031】上記の方法には、参照反射体の上記像平面
に位置する1つの同じ平面に前記部品の領域を配置する
段階を具備することが望ましい。
【0032】さらに上記の方法には、前記部品の相対的
な位置調節の参照反射体を変位させる段階を具備するこ
とができる。
【0033】
【実施例】以下では、距離測定のための光学装置とその
動作について示した添付の図面の図3、5、6、および
本発明の特定の応用例について示した図4に基づき、本
発明について詳しく説明するが、図示した例に本発明が
限定されるものではない。
【0034】図3に参照符号11で示した距離測定のた
めの光学装置は、構造的にはマイケルソン(MICHE
LSON)型の干渉計に相当する。
【0035】この装置は、事実上、入射ビーム13を分
割プレート14の方向に発する光源12を備えており、
この光源は水銀蒸気アークまたはレーザーとするのが望
ましい。分割プレート14は入射ビーム13を参照ビー
ム15と測定ビーム17に分割し、参照ビーム15は参
照反射鏡16へ向かい、測定ビーム17は参照ビーム1
7に沿った位置が知りたい部品19の反射領域18へ向
かう。参照ビーム15と測定ビーム17はそれぞれ反射
鏡16と部品19の領域18で反射し、参照反射ビーム
15aおよび測定反射ビーム17aとなって分割プレー
ト14へ向かい、再結合して合成ビーム20を形成した
後、分析器21へ向かう。
【0036】入射ビーム13上には光源12が発するビ
ームから特定の波長を選択するための波長選択器が備え
てあり、続いて分割プレート14に届く入射ビーム13
の単色光波をプレート14の入射面に対して平行に偏光
させる偏光子23が位置する。また、偏光子23は、入
射ビーム13を分割プレート14に対して直角に偏光さ
せるものでも構わない。
【0037】参照ビーム15およびその反射ビーム15
a上には四分の一波長板24が備えてあり、その中性線
は入射ビーム13上に配置した偏光子23の偏光方向に
対して45度である。従って、参照反射ビーム15aが
分割プレート14に達するときには、これが測定ビーム
17または測定反射ビーム17aに対して直角に偏光し
ている。
【0038】参照反射ビーム15aおよび測定反射ビー
ム17aの振幅または強度は参照反射鏡16および部品
19の領域18の反射係数に基づき、互いに等しいか近
い場合もあるが、一般的には異なるため、これらの強度
を等しくするか近づけるための切り替え式の中性フィル
タ25を参照ビーム15および15a上に配置すること
が望ましい。
【0039】エリプソメーターを形成し、合成ビーム上
に配置された分析手段21は、中性線が入射面に対して
45度であり、合成ビームの偏光を非常に平坦な楕円ま
たは直線偏光に変換できる四分の一波長板26と、参照
位置に対する四分の一波長板を通った合成ビーム20の
偏光状態の主成分の角位置の測定を可能にする偏光子2
7を備えている。
【0040】また、分析手段21は、偏光子27に連結
され、像分析および角計算装置29に接続された光検出
手段28を備えており、とくにこの光検出手段はカメラ
であることが望ましい。
【0041】この偏光子27は、回転している場合には
消光または位相測定によって作用し、また、偏光測定、
糖計測、あるいはその他の分野で既知の他の角測定手段
によって代えることができる。分析手段21はエリプソ
メーターとすると効果的である。
【0042】場合に応じて合成ビーム20上への配置も
可能な選択器22を通じて特定波長λの光波を選択す
る。偏光子27では、主成分が参照角位置に対して指定
された角位置をとる非常に平坦な楕円または直線偏光を
示す偏光状態が得られる。
【0043】部品19が測定ビーム17の方向に変位す
るとこの主成分が回転するが、この主成分の角位置の変
化は部品19の位置変化に基づいており、λ/2の変位
に対して180度回転する。
【0044】選択器22を通じて波長がそれぞれλ1と
λ2である2つの光波を同時にまたは連続して選択した
とすると、偏光子27によって合成ビーム20からはこ
れらの光波の偏光状態の主成分の位置に応じてそれぞれ
α1とα2の角度値をとる2つの角位置が得られる。
【0045】部品19が測定ビーム17に沿って変位す
ると、これらの角α1およびα2は別々に変化する。従
って、測定ビーム17の方向に沿った部品19の変位
を、波長がλ1とλ2である光波の偏光状態の2つの主
成分の角位置がそれぞれ同じかまたは重なるところを境
にして互いに隣接する範囲に分けることが可能になる。
これら1つ1つの範囲の長さpは、過剰分数の原理を応
用し、以下の数式によって算出される。すなわち、
【0046】
【式1】 E(λ1)・λ2/2=E(λ2)・1/2=p
【0047】ここでE(λ1)およびE(λ2)は波長
λ1およびλ2に対応する整数であり、これらの波長に
対して同程度の精度を有する。
【0048】参照ビーム15と測定ビーム17の光路長
が等しくなる位置、すなわち参照反射鏡16の像と呼ば
れるものに相当する位置に部品19の領域18が達する
と、偏光子27において偏光状態の主成分が等しくなる
かまたは重なり合う。
【0049】部品19の領域18は反射鏡16の像平面
のいずれかの側に位置する範囲の1つに位置しているた
め、像平面からのその距離dは、光路長方程式の整数k
1およびk2に過剰分数の原理を応用することにより、
以下のいずれかの数式によって計算できる。すなわち、
数式
【0050】
【式2】α1・λ1+2・k1・π・λ1=α2・λ2
+2・k2・π・λ2=4・π・n・d
【0051】(ここでnは測定媒質の屈折率である) または補正式
【0052】
【式3】C1+α1・λ1+2・k1・π・λ1=C2
+α2・λ2+2・k2・π・λ2=4・π・n・d
【0053】(ここでC1およびC2は波長λ1および
λ2を選択した場合の干渉計の色分散に伴う光路差であ
り、α1およびα2はラジアンで表される)のいずれか
を利用する。
【0054】実際には、偏光状態の特徴付けが最も容易
であることから、部品19の領域18が反射鏡16の像
平面を中心とする範囲に位置する場合に波長λ1および
λ2の光波の偏光状態を分析することが望ましい。
【0055】事実上、部品19の領域18をこの範囲に
配置する処理は可能であり、干渉縞の分析で知られてい
るように、部品19の領域18は明暗の縞のコントラス
トが最も大きいときにこの範囲に位置する。
【0056】 部品19の領域18を上記の2つの範囲に配置するた
め、選択器22で可干渉距離が約100μmの光を選択
し、上記のように縞の分析を行う。最大コントラストの
領域に達したら、以下の手順を実行する。
【0057】部品19の領域18の実際の位置から反射
鏡の像平面までの距離を測定するため、参照ビーム15
と測定ビーム17の光路長の等しさに基づき、水銀アー
クの発光から選択器22によって例えば546.1nm
と577nmの2つの波長を選択する。
【0058】この場合には、E(λ1)が5461に等
しく、E(λ2)が5770に等しくなり、とくに参照
反射鏡の像平面を中心とする範囲の長さpは、上記の数
式に基づき、546.1×5770/2nmまたは54
61×577/2nm、すなわち1575498.5n
mに等しくなる。上記の数式の一方を利用して反射鏡の
像に対するこの部品の位置が正確に計算できる範囲は、
(+)787749.25nmから(−)78774
9.25nmまでである。
【0059】上記の数式においては、係数k1およびk
2が異なるため、等式
【0060】
【式4】α1・λ1+2・k1・π・λ1=α2・λ2
+2・k2・π・λ2=A=4・π・n・dまたは等式
C1+α1・λ1+2・k1・π・λ1=C2+α2・
λ2+2・k2・π・λ2=B=4・π・n・d
【0061】が得られる。
【0062】続いて角α1およびα2を測定し、数式d
=A/4・π・nまたは数式d=B/4・π・nによっ
てdを計算する。
【0063】これらの計算は計算装置29によって行
う。
【0064】部品19の3つの領域18について同じ測
定作業を繰り返せば、反射鏡16の像平面に対する部品
19の位置を距離で知ることができる。
【0065】また、第2の部品の3つの領域について同
じ測定作業を、そこから部品19とこの別の部品との相
対的な位置が推定できる。これらの部品相互の、または
上記の反射鏡16の像平面に対するこれらの部品の相対
的位置がわかれば、例えばこれらの部品の正面が同じ平
面に、とくに参照反射鏡16の像平面に位置するようそ
れぞれの部品を調節することができる。
【0066】これらの調節作業を繰り返すことにより、
参照反射鏡16の像が測定ビーム17の方向に沿って変
位するよう反射鏡16を変位させ、据え付けた第1の部
品に対する反射鏡16の相対的調節や第2の部品の調節
が可能となる。
【0067】分析手段は自動計算装置に連結した像分析
器から構成すると効果的であり、さらにこの像分析器と
自動計算装置に反射鏡および/または第1部品および/
または第2部品の変位を制御するための手段を接続する
こともできる。
【0068】図4に示した特定の応用例においては、こ
の装置は基板30aの開口部31に挿入されたチップ3
0の正確な位置決めに利用できる。この目的を達成する
には、チップ30の正面から三角形を形成する位置関係
にある反射領域32を3つ選択し、同様に基板30aの
正面から三角形を形成する位置関係にある反射領域33
を3つ選択する。これでこれらの正面が1つの同じ平面
に広がるような位置決め操作が可能になる。
【0069】図3に示した距離測定のための光学装置は
とくに連続的に動作するよう設計されている、すなわち
波長がλ1とλ2の2つの光波を連続して分析するもの
であるが、以下では図5および6に基づき、とくに同時
的に動作するよう設計されている距離測定のための光学
装置2つについて説明する。
【0070】図5に関し、距離測定のための光学装置1
11は、選択器22がない点と、合成ビーム20上の分
析またはエリプソメーター手段121が四分の一波長板
126と偏光子127、合成ビーム20を2つの分析ビ
ーム120aと120bに分割する分割器134、さら
にそのそれぞれを検出する光検出手段128aおよび1
28bを備えている点で図3に示した装置と異なること
が明らかである。ビーム120aおよび120b上には
それぞれ波長λ1λおよびλ2の光波を選択するフィル
タ122aおよび122bが配置されている。光検出手
段には上記の数式を応用する像分析および計算装置12
9が接続されている。このようにすれば、装置129は
同時に受け取った2つの光波λ1λとλ2に基づいて上
記の計算を行うことができる。
【0071】また、このような同時性は、分析またはエ
リプソメーター手段221が合成ビーム20を2つの分
析ビーム220aと220bに分割する分割器234を
備えており、各分析ビーム上にはそれぞれ四分の一波長
板226aおよび226b、偏光子227aおよび22
7b、また、波長がλ1とλ2の光波を選択するための
フィルタ222aおよび222bが配置されており、フ
ィルタを通ったビーム220aおよび220bを光検出
手段228aおよび228bで検出し、さらにその光検
出手段が像分析および計算装置229に接続されている
図6の装置211を利用することによっても達成でき
る。提案する分析手段は、迅速な測定が可能なエリプソ
メーター装置から構成しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による距離測定のための光学装置の1実
施例を示す模式図である。
【図2】本発明の特定の応用例を示す模式図である。
【図3】本発明の他の実施例を示す模式図である。
【図4】本発明の更に他の実施例を示す模式図である。
【図5】従来の距離測定方法を示す模式図である。
【図6】図1の方法において位相のずれを干渉縞として
観測する様子を示す模式図である。
【符号の説明】 1 単色入射ビーム 2、14 分割プレート 3、15 参照ビーム 4、17 測定ビーム 5、6 反射鏡 7、20 合成ビーム 8 観測面 9、10 干渉縞 11 光学装置 12 光源 13 入射ビーム 15a 参照反射ビーム 16 参照反射鏡 17a 測定反射ビーム 18 反射領域 19 部品 21 分析手段 22 選択器 23、27、127、227a、227b 偏光子 25 中性フィルタ 26、226a、226b 四分の一波長板 28、228a、228b 光検出手段 29、129、229 角計算装置 30 チップ 30a 基板 121 エリプソメータ手段 120a、120b、220a、220b 分析ビーム 122a、122b、222a、222b フィルタ 134、234 分割器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジャン クロード オユイ フランス国 クロールス 38190 251ビー リュ ガストン アンジェラ シデック ス(番地なし)

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 波長の異なる少なくとも2つの光波(λ
    1およびλ2)から成る入射ビーム(13)を発するこ
    とと、このビームを参照ビーム(15)と測定ビーム
    (17)に分け、それぞれのビームを参照反射体(1
    6)と測定ビーム方向の位置を測定したい部品(19)
    の領域(18)で反射させることと、反射した参照ビー
    ム(15a)と反射した測定ビーム(17a)を以下の
    ような偏光状態、すなわち上記測定ビームの光路長が変
    化するとその成分が回転し、また、偏光状態のそれぞれ
    対応する2つの成分の角位置が等しいところを境にして
    測定ビーム方向に互いに隣接する範囲を決定するような
    偏光状態にある前記光波を含む合成ビーム(20)に再
    結合させることと、合成ビームから前記光波の前記偏光
    状態のそれぞれ対応する2つの成分の角位置(α1およ
    びα2)を測定することと、参照位置から前記部品の上
    記領域までの距離を前記角位置の関数として計算するこ
    との各段階を有する距離測定のための光学的方法。
  2. 【請求項2】 光路長方程式の整数k1およびk2に過
    剰分数の原理を応用することにより、以下の数式、すな
    わち α1・λ1+2・k1・π・λ1=α2・λ2+2・k
    2・π・λ2=4・π・n・d または以下の補正式、すなわち C1+α1・λ1+2・k1・π・λ1=C2+α2・
    λ2+2・k2・π・λ2=4・π・n・d (ここでnは測定媒質の屈折率であり、C1およびC2
    は波長λ1およびλ2を選択した場合の干渉計の色分散
    に伴う光路差であり、α1およびα2はラジアンであ
    る)によって参照反射体の像からの上記距離を計算する
    段階が含まれる、請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 2つの光波を同時に発する段階が含まれ
    る、請求項1および2の一方に記載の方法。
  4. 【請求項4】 2つの光波を連続して発する段階が含ま
    れる、請求項1および2の一方に記載の方法。
  5. 【請求項5】 発射されるビーム(13)が多色ビーム
    であり、とくに上記2つの光波を抽出する拡張線スペク
    トルを有する、請求項1乃至4のいずれか1つに記載の
    方法。
  6. 【請求項6】 上記光波を上記入射ビーム(13)から
    選択する、請求項5記載の方法。
  7. 【請求項7】 上記光波を上記合成ビーム(20)から
    選択する、請求項5記載の方法。
  8. 【請求項8】 入射ビーム(13)を偏光させる段階が
    含まれる、請求項1乃至7のいずれか1つに記載の方
    法。
  9. 【請求項9】 参照ビーム(15)と測定ビーム(1
    7)を互いに直角に偏光させる段階が含まれる、請求項
    1乃至8のいずれか1つに記載の方法。
  10. 【請求項10】 合成ビームをそれぞれ波長λ1および
    λ2の光波から成る2つの分析ビームに分割する段階が
    含まれる、請求項1乃至9のいずれか1つに記載の方
    法。
  11. 【請求項11】 上記光波の偏光状態の上記角位置がエ
    リプソメーター装置によって分析される、請求項1乃至
    10のいずれか1つに記載の方法。
  12. 【請求項12】 合成ビーム(20)の光波が測定ビー
    ム(17)の光路長の関数として方向が変化する非常に
    平坦な楕円または直線偏光波に変換される、請求項1乃
    至11のいずれか1つに記載の方法。
  13. 【請求項13】 部品(19)の上記領域(18)の反
    射係数と同じかまたはそれに近い反射係数を有する参照
    反射体(16)を利用する段階が含まれる、請求項1乃
    至12のいずれか1つに記載の方法。
  14. 【請求項14】 再結合させる上記ビーム(15a、1
    7a)の強度を均等化または数値的に合わせる段階が含
    まれる、請求項1乃至13のいずれか1つに記載の方
    法。
  15. 【請求項15】 縞の分析によって前記部品を事前に調
    節する段階が含まれる、請求項1乃至14のいずれか1
    つに記載の方法。
  16. 【請求項16】 参照ビームと測定ビームの光路長が等
    しい、参照反射体の像を中心とする範囲に部品の上記領
    域を配置する段階が含まれる、請求項1乃至15のいず
    れか1つに記載の方法。
  17. 【請求項17】 2つの偏光波から構成されるビームを
    発するための手段(12、22、23)と、入射ビーム
    の偏光がプレートのビーム入射面に対して平行または直
    角になるよう配置された分割プレート(14)と、参照
    ビーム(15)の光路に配置された参照反射体(16)
    と、参照ビームまたは測定ビームの光路に配置され、そ
    のビームの偏光面を90度回転させる四分の一波長板
    (24)と、合成ビームの前記光波の偏光状態の対応成
    分の角位置を分析するための手段(21)から構成され
    る、先行する請求項のいずれか1つに記載の方法を実行
    するための、部品の領域の距離を測定するための装置。
  18. 【請求項18】 分析手段がビームの偏光を非常に平坦
    な楕円または直線偏光に変換するため合成ビームの光路
    に配置された四分の一波長板(26)と偏光子(27)
    から構成される、請求項17記載の測定装置。
  19. 【請求項19】 分析手段にエリプソメーター装置が含
    まれる、請求項17記載の測定装置。
  20. 【請求項20】 前記光波の光検出のための手段と像分
    析および計算装置から構成される分析またはエリプソメ
    ーター手段が含まれる、請求項17乃至19のいずれか
    1つに記載の測定装置。
  21. 【請求項21】 再結合させる上記ビームの強度を均等
    化または数値的に合わせる手段(25)が含まれる、請
    求項17乃至20のいずれか1つに記載の測定装置。
  22. 【請求項22】 参照反射体の像平面から第1部品(3
    0)の3つの領域または点(32)までの距離を測定す
    ることと、その部品または反射鏡を像平面に対する調節
    位置に変位させることと、参照反射体の像平面から第2
    部品(30a)の3つの領域または点(33)までの距
    離を測定することと、その部品を第1部品または反射鏡
    の調節位置に対する調節位置に変位させることの各段階
    から構成される、請求項1乃至21のいずれか1つに記
    載の方法または装置を利用することによってある部品を
    それに隣接する他の部品に対して位置決めするための方
    法。
  23. 【請求項23】 参照反射体の上記像平面に位置する1
    つの同じ平面に前記部品(30および30a)の領域
    (32および33)を配置する段階が含まれる、請求項
    22記載の位置決め方法。
  24. 【請求項24】 位置決め中に参照反射体を変位させる
    段階が含まれる、請求項22および23の一方に記載の
    位置決め方法。
JP4360022A 1991-12-27 1992-12-28 距離測定のための光学的方法と光学装置、および部品の相対的位置決めへのその応用 Withdrawn JPH05264220A (ja)

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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5457534A (en) * 1991-10-23 1995-10-10 Phase Metrics Method and apparatus to calibrate intensity and determine fringe order for interferometric measurement of small spacings
US5280340A (en) * 1991-10-23 1994-01-18 Phase Metrics Method and apparatus to calibrate intensity and determine fringe order for interferometric measurement of small spacings
US5404221A (en) * 1993-02-24 1995-04-04 Zygo Corporation Extended-range two-color interferometer
US6052190A (en) * 1997-09-09 2000-04-18 Utoptics, Inc. Highly accurate three-dimensional surface digitizing system and methods
US8416409B2 (en) 2010-06-04 2013-04-09 Lockheed Martin Corporation Method of ellipsometric reconnaissance
CN102944171B (zh) * 2012-10-22 2015-05-20 华中科技大学 一种芯片位置和倾角检测装置及方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL6707681A (ja) * 1967-06-02 1968-12-03
NL7010130A (ja) * 1970-07-09 1972-01-11
CA979638A (en) * 1972-05-15 1975-12-16 Varian Associates Polarization interferometer with beam polarizing and retarding means
GB1472894A (en) * 1974-03-15 1977-05-11 Nat Res Dev Interferometric methods and apparatus for measuring distance to a surface
US4355899A (en) * 1980-05-22 1982-10-26 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Interferometric distance measurement method
JPS57501026A (ja) * 1980-07-24 1982-06-10
US4695162A (en) * 1984-05-24 1987-09-22 Victor Company Of Japan, Ltd. Film thickness measuring apparatus
FR2655416A1 (fr) * 1989-12-04 1991-06-07 Vareille Aime Dispositif optique de mesure de distance.

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