JPH1030915A - Surface-shape measuring device - Google Patents

Surface-shape measuring device

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Publication number
JPH1030915A
JPH1030915A JP8185042A JP18504296A JPH1030915A JP H1030915 A JPH1030915 A JP H1030915A JP 8185042 A JP8185042 A JP 8185042A JP 18504296 A JP18504296 A JP 18504296A JP H1030915 A JPH1030915 A JP H1030915A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
waveguide
sample
double mode
shape measuring
Prior art date
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Pending
Application number
JP8185042A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yutaka Iwasaki
豊 岩崎
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH1030915A publication Critical patent/JPH1030915A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve the improvement of measurement accuracy and a compact configuration by applying a double-mode channel waveguide having the incident light input end of the reflected light of the surface of a sample. SOLUTION: The emitted light of a laser diode 1 having wavelength of 670nm is reflected from a half mirror 2 and condensed on the surface of a sample 5 on a biaxial stage 4 driven by a stepping motor with an objective lens 3. The reflected light is made incident on a double-mode waveguide 7 formed in the silicon oxide thin film on an Si substrate 6 through a lens 3 and a mirror 2 in a slightly offset pattern. The light, which has excited the double-mode waveguide 7, is divided into channel waveguides 9 and 10 with a waveguide dividing part 8 and excites the respective waveguides. Two detectors 11 and 12 located at the emitting ends of the waveguides 9 and 10 detect the intensities of the propagating lights of the channel waveguides 9 and 10 and convert the light into the electric signals. The difference signal of the outputs of the photodetectors 11 and 12 is obtained by a subtracting circuit 14. The difference signal is inputted into a biaxial stage 15, and the biaxial stage 4 is scanned into the two-dimensional directions.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体プロセス等
で使用されるシリコンウエハの反り、形成した金属薄膜
の厚さ等を測定する表面形状測定装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface shape measuring apparatus for measuring a warp of a silicon wafer used in a semiconductor process or the like, a thickness of a formed metal thin film, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】光学式の表面形状測定装置は、非接触の
ため試料にダメージを与えることなく試料表面の形状を
測定できる特徴がある。これらの表面形状測定装置に用
いられる光学式変位計測装置は、ナイフエッジ法に代表
される集光光のスポットの大きさを元に試料表面の焦点
位置からのズレ量を測定する方法、非点収差法に代表さ
れるスポットの形状を元に、試料表面の焦点位置からの
ズレ量を測定する方法や三角法に代表される斜め入射に
よる反射戻り光の位置を検出する方法、などの手法が使
用されてきた。いずれの方法でも、光学式変位計測装置
から出射した光が、試料表面上を1次元または2次元に走
査されることによって、試料表面上の1次元または2次元
の形状が測定される。
2. Description of the Related Art An optical surface shape measuring device has a characteristic that the shape of a sample surface can be measured without damaging the sample due to non-contact. The optical displacement measuring device used in these surface shape measuring devices is a method of measuring the amount of deviation from the focal position on the sample surface based on the size of the spot of the condensed light represented by the knife edge method, Based on the shape of the spot represented by the aberration method, there are methods such as a method of measuring the amount of deviation from the focal position on the sample surface and a method of detecting the position of reflected return light due to oblique incidence represented by triangulation. Have been used. In either method, the light emitted from the optical displacement measuring device is scanned one-dimensionally or two-dimensionally on the surface of the sample, whereby the one-dimensional or two-dimensional shape on the surface of the sample is measured.

【0003】集光光スポットを用いて試料表面形状を測
定する場合、測定対象の試料表面上に存在すると考えら
れる段差が比較的小さい場合は、前述の試料表面の焦点
位置からのズレ量そのそものを元にして、形状測定が行
われる。また、この段差が比較的大きな場合には、試料
表面の焦点位置からのズレ量が一定になるように、光学
式変位検出装置を試料表面に対して、相対的に上下さ
せ、その上下方向の移動量から試料表面の形状を測定す
る。
When the surface shape of a sample is measured using a condensed light spot, if the step that is considered to be present on the surface of the sample to be measured is relatively small, the above-described deviation from the focal position of the sample surface, and the like. Shape measurement is performed based on the object. If the step is relatively large, the optical displacement detector is moved up and down relative to the sample surface so that the amount of deviation from the focal position on the sample surface is constant, The shape of the sample surface is measured from the movement amount.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】これら、従来の集光光
のスポットの形状やスポットサイズを元にした焦点位置
からの試料表面のズレ量を求める方法では、高い測定精
度が期待できない。また、三角法を用いたものでは、精
度を上げようとすると光路が大きくなり、従って装置自
体も大型化してしまうという問題があった。
With these conventional methods for determining the amount of deviation of the sample surface from the focal position based on the spot shape and spot size of the condensed light, high measurement accuracy cannot be expected. Further, in the case of using the trigonometry, there is a problem that the optical path becomes large in order to increase the accuracy, and the device itself becomes large.

【0005】本発明は測定精度が高く小型化が可能な表
面形状測定装置を提供することを目的とする。
[0005] It is an object of the present invention to provide a surface shape measuring apparatus which has high measurement accuracy and can be miniaturized.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
めに本発明は、光源と、該光源から出射した光を集光す
る集光光学系と、基板と、該基板上に形成され、試料表
面で反射した光を受光する入射端を有するダブルモード
チャネル導波路と、該ダブルモードチャネル導波路の出
射端での電界分布を計測する光検出装置を有する光学式
変位検出装置を使用した表面形状測定装置を提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a light source, a condensing optical system for condensing light emitted from the light source, a substrate, and formed on the substrate. A surface using an optical displacement detection device having a double mode channel waveguide having an incident end for receiving light reflected on the sample surface, and a light detection device for measuring an electric field distribution at an emission end of the double mode channel waveguide. Provided is a shape measuring device.

【0007】ダブルモード導波路の出射端での電界分布
の変化は、光検出装置がこのダブルモード導波路の出射
端に接続した、導波路分岐部と該導波路分岐部に接続し
た2本のチャネル導波路と該2本のチャネル導波路の出射
端からの光強度をそれぞれ検出する2つの受光素子を含
んでいる場合には、これら2つの受光素子の出力の差信
号の値の変化として知ることができる。本発明の表面形
状測定装置は、集光光の焦点位置以外で生じている光の
波面の傾きを検出して変位量を測定する原理を応用した
ものである。
[0007] The change in the electric field distribution at the exit end of the double-mode waveguide is caused by the fact that the photodetector is connected to the exit end of the double-mode waveguide and the two waveguide branches connected to the waveguide branch. In the case where a channel waveguide and two light receiving elements for detecting the light intensity from the emission ends of the two channel waveguides are included, it is known as a change in the value of the difference signal between the outputs of these two light receiving elements. be able to. The surface shape measuring apparatus of the present invention is based on the principle of measuring the amount of displacement by detecting the inclination of the wavefront of light generated at a position other than the focal position of condensed light.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施形態による
表面形状測定装置を示す概略構成図である。本発明の表
面形状測定装置で用いている光学式変位検出装置の変位
検出の原理は、導波路におけるモード干渉を応用したも
のである。ダブルモード導波路端面に入射した光は、そ
の電界分布の非対称性に基づいて、ダブルモード導波路
内に偶モード及び奇モードの光を励振する。これら偶モ
ード及び奇モードの光の干渉により、ダブルモード導波
路内の光強度分布は、蛇行したものとなる。ダブルモー
ド導波路の長さを適当に選択することによって、このモ
ード干渉の結果生じた光強度分布から、入射光の位相ま
たは、振幅分布の非対称性を知ることができる。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a surface shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. The principle of displacement detection of the optical displacement detection device used in the surface profile measuring device of the present invention is one that applies mode interference in a waveguide. Light incident on the end face of the double mode waveguide excites even mode and odd mode light in the double mode waveguide based on the asymmetry of the electric field distribution. Due to the interference of these even-mode and odd-mode light, the light intensity distribution in the double-mode waveguide becomes meandering. By appropriately selecting the length of the double mode waveguide, the asymmetry of the phase or amplitude distribution of the incident light can be known from the light intensity distribution resulting from this mode interference.

【0009】このようなダブルモード光導波路中のモー
ド干渉を利用して、試料表面の段差や反射率変化を観察
するレーザ走査型モード干渉顕微鏡が提案されている
(H.Ooki and J.Iwasaki, Optics comminications 85(19
91)177)。その際に用いられる基板上に形成したモード
干渉デバイスは、特開平4-208913号公報で提案されてい
る。
There has been proposed a laser scanning mode interference microscope for observing a step on a sample surface and a change in reflectance by utilizing such mode interference in a double mode optical waveguide.
(H.Ooki and J.Iwasaki, Optics comminications 85 (19
91) 177). A mode interference device formed on a substrate used at that time is proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-208913.

【0010】また、集光光学系によって生じる光の波面
の傾斜をダブルモード光ファィバーの入射端面に、わず
かにずらして光を入射させることによって検出し、試料
表面との距離の変化を測定方法が提案された(R.Juskait
is and T.Wilson, Applied Opics 31(1992)4569)。この
場合、ダブルモード導波路の長さLがダブルモード導波
路を導波する偶モードと奇モードの間の完全結合長をL
cとするとき
Further, there is a method for detecting a change in the distance from the sample surface by detecting the inclination of the wavefront of light generated by the condensing optical system by making the light incident on the incident end face of the double mode optical fiber slightly shifted. Suggested (R. Juskait
is and T. Wilson, Applied Opics 31 (1992) 4569). In this case, the length L of the double mode waveguide is represented by L, which is the complete coupling length between the even mode and the odd mode guided in the double mode waveguide.
When c

【0011】[0011]

【数2】L=Lc(2m+1)/2 (m=0、
1、2、・・・) で表せる長さのとき変位量を効率よく検出することが知
られている。図4は、特開平4-208913号公報で提案され
ているダブルモード導波路デバイスを用いて、集光光学
系によって生じる光の波面の傾斜を検出する装置の概略
図である。
L = L c (2m + 1) / 2 (m = 0,
It is known that the displacement amount is efficiently detected when the length can be represented by (1, 2,...). FIG. 4 is a schematic diagram of an apparatus for detecting a tilt of a wavefront of light generated by a converging optical system using a double mode waveguide device proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-208913.

【0012】光源23から出射した光は、ハーフミラー24
で反射し、レンズ25で試料表面26に集光する。試料表面
26からの反射戻り光は、再びレンズ25、ハーフミラー24
を透過し、基板27上に形成したダブルモードチャネル導
波路28の入射端面にわずかにオフセット(ダブルモード
導波路の中心と入射端面に形成される光スポットの中心
とが紙面の左右方向にわずかにずれている)して入射す
る。この入射光によって生じた偶モードと奇モードの光
は、モード干渉を起こしながらダブルモード導波路28を
励振し、導波路分岐部29で2つのチャネル導波路30,31
に分配され、それぞれ2つのチャネル導波路30,31を励
振する。2つのチャネル導波路30,31の出射端にそれぞ
れ配設された2つの光検出器32,33は、2つのチャネル
導波路30,31を伝搬した光の強度をそれぞれ検出し電気
信号に変換する。減算回路34によって2つの光検出器3
2,33の出力の差信号が求められる。
The light emitted from the light source 23 is transmitted to a half mirror 24
And is converged on the sample surface 26 by the lens 25. Sample surface
The reflected return light from 26 is returned to the lens 25 and half mirror 24 again.
And a slight offset to the incident end face of the double mode channel waveguide 28 formed on the substrate 27 (the center of the double mode waveguide and the center of the light spot formed on the incident end face are slightly shifted in the horizontal direction of the paper surface). It is shifted) and incident. The light of the even mode and the odd mode generated by this incident light excites the double mode waveguide 28 while causing mode interference, and the two channel waveguides 30 and 31
And excites two channel waveguides 30, 31 respectively. The two photodetectors 32 and 33 disposed at the emission ends of the two channel waveguides 30 and 31 respectively detect the intensity of the light propagating through the two channel waveguides 30 and 31 and convert them into electric signals. . The two photodetectors 3 by the subtraction circuit 34
A difference signal of 2,33 outputs is obtained.

【0013】ダブルモードチャネル導波路28の長さLが
ダブルモードチャネル導波路28を導波する偶モードと奇
モードの間の完全結合長をLcとするとき
[0013] The complete coupling length between the length L of the double mode channel waveguide 28 of the even and odd modes for guiding the double-mode channel waveguide 28 when the L c

【0014】[0014]

【数3】L=Lc(2m+1)/2 (m=0、
1、2、・・・) で表せる長さのとき、試料表面26の上下方向の変位量を
横軸35にとり、減算回路34の差信号を縦軸36にとると、
図5に示したように、試料表面26がレンズ25の焦点位置
にあるとき、差信号がゼロとなる点を通る曲線37が得ら
れる。従って、差信号から試料表面26の上下方向の変位
量を知ることができる。
L = L c (2m + 1) / 2 (m = 0,
When the length of the sample surface 26 in the vertical direction is plotted on the horizontal axis 35 and the difference signal of the subtraction circuit 34 is plotted on the vertical axis 36,
As shown in FIG. 5, when the sample surface 26 is at the focal position of the lens 25, a curve 37 passing through a point where the difference signal becomes zero is obtained. Therefore, the vertical displacement of the sample surface 26 can be known from the difference signal.

【0015】発明者らの研究によると、このようにして
測定することができる上下方向の変位量は極めて精度の
高いものであり、表面形状測定装置に用いる変位検出装
置として用いるのに十分なものであることがわかった。
According to the study by the inventors, the amount of vertical displacement that can be measured in this way is extremely accurate, and is sufficient for use as a displacement detector used in a surface shape measuring device. It turned out to be.

【0016】[0016]

【実施例】図1では、波長670nmのレーザーダイオード1
から出射した光がハーフミラー2で反射され、対物レン
ズ3でステッピングモーター駆動の2軸ステージ4上に配
置された試料5の表面に集光する。試料5からの反射戻り
光は、対物レンズ3、ハーフミラー2を通り、Si基板6上
に堆積させた酸化珪素薄膜中に形成したダブルモード導
波路7にわずかにオフセットして入射する。ダブルモー
ド導波路7を励振した光は、導波路分岐部8で2つのチャ
ネル導波路9,10に分配され、それぞれ2つのチャネル導
波路9,10を励振する。2つのチャネル導波路9,10の出射
端にそれぞれ配設された2つのシリコンフォトダイオー
ド11,12は、2つのチャネル導波路9,10を伝搬した光の
強度をそれぞれ検出し電気信号に変換する。
FIG. 1 shows a laser diode 1 having a wavelength of 670 nm.
Is reflected by the half mirror 2 and condensed by the objective lens 3 on the surface of the sample 5 arranged on the biaxial stage 4 driven by the stepping motor. The reflected return light from the sample 5 passes through the objective lens 3 and the half mirror 2, and enters the double mode waveguide 7 formed in the silicon oxide thin film deposited on the Si substrate 6 with a slight offset. The light excited in the double mode waveguide 7 is distributed to the two channel waveguides 9 and 10 by the waveguide branch portion 8, and excites the two channel waveguides 9 and 10, respectively. The two silicon photodiodes 11 and 12 disposed at the emission ends of the two channel waveguides 9 and 10 respectively detect the intensity of light propagating through the two channel waveguides 9 and 10 and convert them into electric signals. .

【0017】本実施例において、対物レンズ3、ハーフ
ミラー2、導波路基板6等は金属シャーシ13上に配置固定
され、照明系受光系が一体化したコンパクトなひとつの
変位量検出装置を構成している。減算回路14によって2
つのシリコンフォトダイオード11,12の出力の差信号が
求められる。この差信号は、コントローラ15に入力され
る。コントローラ15はステッピングモーター駆動の2軸
ステージ4を2次元方向に走査する。
In this embodiment, the objective lens 3, the half mirror 2, the waveguide substrate 6 and the like are arranged and fixed on a metal chassis 13 to constitute one compact displacement amount detecting device in which an illumination light receiving system is integrated. ing. 2 by the subtraction circuit 14
The difference signal between the outputs of the two silicon photodiodes 11, 12 is obtained. This difference signal is input to the controller 15. The controller 15 scans the two-axis stage 4 driven by the stepping motor in the two-dimensional direction.

【0018】その際、減算回路14の信号を変位量情報に
換算して、試料5の表面の形状を再構成しモニタ16上に
表示する。本実施例の場合、試料表面上の段差を1nmの
分解能で測定することが可能であった。また、本実施例
で測定可能な段差の範囲は、約30μmであった。図2は、
本発明に従った第2の実施例の概略構成図である。本実
施例では、図1に示した実施例と同じ構成要素は、同じ
番号で示し、説明を省略する。
At this time, the signal of the subtraction circuit 14 is converted into displacement amount information, and the surface shape of the sample 5 is reconstructed and displayed on the monitor 16. In the case of the present example, it was possible to measure a step on the sample surface with a resolution of 1 nm. In addition, the range of the step that can be measured in this example was about 30 μm. Figure 2
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a second embodiment according to the present invention. In this embodiment, the same components as those in the embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0019】本実施例における表面形状測定装置は、金
属シャーシ13を上下に所定量移動させることが可能なピ
エゾ駆動Z軸ステージ17を更に有している。コントロー
ラ15は、減算回路14の信号が一定になるようにピエゾ駆
動Z軸ステージ17を上下に駆動する。最も高い変位量のS
/N比が得られることから、この信号の値としてはゼロを
用いることが望ましい。
The surface shape measuring apparatus in this embodiment further has a piezo drive Z-axis stage 17 capable of moving the metal chassis 13 up and down by a predetermined amount. The controller 15 drives the piezo drive Z-axis stage 17 up and down so that the signal of the subtraction circuit 14 becomes constant. Highest displacement S
Since a / N ratio can be obtained, it is desirable to use zero as the value of this signal.

【0020】コントローラ15は、ピエゾ駆動Z軸ステー
ジ17の変位量から、試料5の表面の形状を再構成し、モ
ニタ16上に表示する。本実施例の場合、ピエゾ駆動Z軸
ステージ17の移動可能範囲まで測定範囲を広げることが
できる。本実施例の場合、試料表面上の段差を5nmの分
解能で測定することが可能であった。また、本実施例で
測定可能な段差の範囲は、約200μmであった。
The controller 15 reconstructs the shape of the surface of the sample 5 from the displacement of the piezo drive Z-axis stage 17 and displays it on the monitor 16. In the case of the present embodiment, the measurement range can be extended to the movable range of the piezo drive Z-axis stage 17. In the case of this example, it was possible to measure a step on the sample surface with a resolution of 5 nm. In addition, the range of the step that can be measured in this example was about 200 μm.

【0021】図3は、本発明に従った第3の実施例の斜視
図である。本実施例では、図2に示した実施例と同じ構
成要素は、同じ番号で示し、説明を省略する。本実施例
においては、レンズ3は、コリメータレンズである。レ
ンズ3からの光は、670nmの光のみを選択的に反射するダ
イクロイックミラー18で下方に反射する。ダイクロイッ
クミラー18で反射した光は、対物レンズ19で試料5の表
面に集光する。試料5の表面からの反射戻り光は、再び
対物レンズ19、ダイクロイックミラー18を通ってレンズ
3に入射する。
FIG. 3 is a perspective view of a third embodiment according to the present invention. In this embodiment, the same components as those in the embodiment shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In the present embodiment, the lens 3 is a collimator lens. The light from the lens 3 is reflected downward by the dichroic mirror 18 that selectively reflects only the light of 670 nm. The light reflected by the dichroic mirror 18 is focused on the surface of the sample 5 by the objective lens 19. The return light reflected from the surface of the sample 5 passes through the objective lens 19 and the dichroic mirror 18 again.
It is incident on 3.

【0022】2つのシリコンフォトダイオード11,12の
出力の差を求める減算回路は、本実施例では、コントロ
ーラ15に内蔵されている。コントローラ15は、操作盤20
からの指示に従って、ステッピングモーター駆動の2軸
ステージ4を2次元方向に走査する。この際、2つのシリ
コンフォトダイオード11,12の出力の差が、望ましくは
ゼロである一定値になるように、対物レンズ19を対物レ
ンズ19に接続されたピエゾ駆動対物レンズZ軸移動装置1
7を用いて上下に駆動する。コントローラ15は、ピエゾ
駆動対物レンズZ軸移動装置17の変位量から、試料5の表
面の形状を再構成し、モニタ16上に表示する。
In this embodiment, a subtraction circuit for calculating the difference between the outputs of the two silicon photodiodes 11 and 12 is built in the controller 15. The controller 15 is an operation panel 20
Scans the two-axis stage 4 driven by the stepping motor in the two-dimensional direction. At this time, the objective lens 19 is connected to the piezo-driven objective lens Z-axis moving device 1 connected to the objective lens 19 such that the difference between the outputs of the two silicon photodiodes 11 and 12 is preferably a constant value of zero.
Drive up and down using 7. The controller 15 reconstructs the shape of the surface of the sample 5 from the displacement amount of the piezo-driven objective lens Z-axis moving device 17 and displays it on the monitor 16.

【0023】本実施例では、光学式変位量測定装置の光
路が、ダイクロイックミラー18で折り曲げられているた
め、落射照明光学系21からの照明光で試料5の表面を照
明し、また、接眼用結像光学系22を通して、目視で試料
5の表面を観察しつつ、試料5の表面形状を測定すること
が可能である。
In the present embodiment, since the optical path of the optical displacement measuring device is bent by the dichroic mirror 18, the surface of the sample 5 is illuminated with the illumination light from the epi-illumination optical system 21. Visually sample through imaging optics 22
It is possible to measure the surface shape of the sample 5 while observing the surface of the sample 5.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、ダ
ブルモード導波路デバイスを応用することにより、測定
精度が高く、小型化が可能な表面形状測定装置を提供す
ることが可能となる。
As described above, according to the present invention, by applying a double mode waveguide device, it is possible to provide a surface shape measuring apparatus which has high measurement accuracy and can be miniaturized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の表面形状測定装置の第1の実施例を示し
た概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of a surface profile measuring apparatus according to the present invention.

【図2】本発明の表面形状測定装置の第2の実施例を示し
た概略構成図である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a second embodiment of the surface shape measuring device of the present invention.

【図3】本発明の表面形状測定装置の第3の実施例を示し
た斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing a third embodiment of the surface shape measuring device of the present invention.

【図4】ダブルモード導波路デバイスを用いて、集光光
学系によって生じる光の波面の傾斜を検出する装置の概
略図である。
FIG. 4 is a schematic diagram of an apparatus for detecting a wavefront inclination of light generated by a focusing optical system using a double mode waveguide device.

【図5】図4の装置で得られる試料の位置と光検出器の差
信号の関係を示したグラフ。
5 is a graph showing a relationship between a position of a sample obtained by the apparatus of FIG. 4 and a difference signal of a photodetector.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・光源 2・・・ビームスプリッタ 3・・・対物レンズ 4・・・2軸ステージ 5・・・試料 6・・・シリコン基板 7・・・ダブルモードチャネル導波路 8・・・導波路分岐部 9、10・・・チャネル導波路 11、12・・・光検出器 13・・・金属シャーシ 14・・・減算回路 15・・・コントローラ 16・・・モニタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source 2 ... Beam splitter 3 ... Objective lens 4 ... Biaxial stage 5 ... Sample 6 ... Silicon substrate 7 ... Double mode channel waveguide 8 ... Waveguide Branch 9, 10, channel waveguide 11, 12, photodetector 13, metal chassis 14, subtraction circuit 15, controller 16, monitor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/66 H01L 21/66 P ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Agency reference number FI Technical display location H01L 21/66 H01L 21/66 P

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ステージと光学式変位検出装置と該光学式
変位検出装置からの出射光が前記ステージ上に配置した
試料表面上を走査するように前記ステージと前記光学式
変位検出装置とを相対的に移動する走査装置と、該走査
装置と前記光学式変位検出装置からの信号をもとに前記
試料表面の形状を測定する表面形状測定装置において、 前記光学式変位検出装置は、光源と、該光源から出射し
た光を前記ステージ上に配置された試料表面に集光する
集光光学系と、基板と、該基板上に形成され、前記試料
表面で反射した光を受光する入射端を有するダブルモー
ドチャネル導波路と、該ダブルモードチャネル導波路の
出射端での電界分布を計測する光検出装置と、を有する
ことを特徴とする表面形状測定装置。
1. A stage, an optical displacement detection device, and a stage and an optical displacement detection device which are relatively positioned so that light emitted from the optical displacement detection device scans on a surface of a sample arranged on the stage. A scanning device that moves automatically, a surface shape measurement device that measures the shape of the sample surface based on signals from the scanning device and the optical displacement detection device, wherein the optical displacement detection device includes a light source, A light condensing optical system for condensing light emitted from the light source on a sample surface disposed on the stage, a substrate, and an incident end formed on the substrate and receiving light reflected on the sample surface; A surface shape measuring device comprising: a double mode channel waveguide; and a photodetector for measuring an electric field distribution at an emission end of the double mode channel waveguide.
【請求項2】前記光検出装置は、少なくとも2つの受光
素子を含んでいることを特徴とする請求項1に記載の表
面形状測定装置。
2. The surface shape measuring device according to claim 1, wherein said light detecting device includes at least two light receiving elements.
【請求項3】前記光検出装置は、前記ダブルモード導波
路の出射端に接続した、導波路分岐部と該導波路分岐部
に接続した2本のチャネル導波路と該2本のチャネル導
波路の出射端からの光強度をそれぞれ検出する2つの受
光素子を有することを特徴とする請求項1に記載の表面
形状測定装置。
3. The light detecting device according to claim 1, wherein the light guide comprises a waveguide branch portion connected to an output end of the double mode waveguide, two channel waveguides connected to the waveguide branch portion, and the two channel waveguides. The surface shape measuring apparatus according to claim 1, further comprising two light receiving elements that respectively detect the light intensity from the emission end of the surface.
【請求項4】前記試料表面からの反射戻り光が、前記ダ
ブルモード導波路の入射端の中心からオフセットして入
射することを特徴とする請求項1に記載の表面形状測定
装置。
4. The surface shape measuring apparatus according to claim 1, wherein the return light reflected from the sample surface is incident with an offset from the center of the incident end of the double mode waveguide.
【請求項5】前記ダブルモード導波路の長さLが、該ダ
ブルモード導波路を導波する偶モードと奇モードの間の
完全結合長をLcとするとき、 【数1】L=Lc(2m+1)/2 (m=0、
1、2、・・・) で表せる長さであることを特徴とする請求項1に記載の
表面形状測定装置。
5. The length L of the double mode waveguide is, when a complete coupling length between the even and odd modes guided through the double mode waveguide and L c, Equation 1] L = L c (2m + 1) / 2 (m = 0,
The surface shape measuring apparatus according to claim 1, wherein the length is a length that can be represented by (1, 2, ...).
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