JPH1082615A - Microscopic step-measuring apparatus of shearing interference contrast method - Google Patents
Microscopic step-measuring apparatus of shearing interference contrast methodInfo
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- JPH1082615A JPH1082615A JP25747596A JP25747596A JPH1082615A JP H1082615 A JPH1082615 A JP H1082615A JP 25747596 A JP25747596 A JP 25747596A JP 25747596 A JP25747596 A JP 25747596A JP H1082615 A JPH1082615 A JP H1082615A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明はシアリング干渉コント
ラスト法顕微鏡段差測定装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a shearing interference contrast method microscope step difference measuring apparatus.
【0002】[0002]
【従来の技術】位相物体を観察したり測定したりする技
術は、近年、光学、精密機械、物性物理、生物、医学な
ど様々な分野に於いてより重要性が高まっている。例え
ば、近年より微細化が進められている半導体集積回路、
或いは結晶や薄膜など不透明、透明な位相物体、様々な
ものの段差測定が要求されている。レンズ等の表面にコ
ーテイングした極薄膜を測定する場合に、従来は例えば
図5に示すような触針を使用した膜厚測定装置を使用
し、図5aに示すようなダイアモンド触針201とスキ
ッド202の先端を、図5bに示すようなガラス面20
3に接触させ、これを移動して膜204を横断させ、変
化を電気的に増幅して検出するものであり、例えば試料
上の膜直径をl0 とすると図5cのように測定結果を得
るものである。2. Description of the Related Art Techniques for observing and measuring phase objects have recently become more important in various fields such as optics, precision machinery, physical physics, biology, and medicine. For example, semiconductor integrated circuits that have been miniaturized in recent years,
Or, opaque and transparent phase objects such as crystals and thin films, and step measurements of various objects are required. Conventionally, when measuring a very thin film coated on the surface of a lens or the like, for example, a film thickness measuring device using a stylus as shown in FIG. 5 is used, and a diamond stylus 201 and a skid 202 as shown in FIG. Of the glass surface 20 as shown in FIG.
3 is moved and traversed across the membrane 204, and the change is electrically amplified and detected. For example, when the membrane diameter on the sample is l0, a measurement result is obtained as shown in FIG. 5c. It is.
【0003】[0003]
【[発明が解決しようとする課題】しかしながら、この
ような機械電気的方法は差動検出のため、基準電位の電
気的な安定度により必ずしも高精度の測定が容易でな
く、平面を測定するよう構成されているため、曲面を持
つ光学素子は曲率半径が充分大きくない限り測定できな
い。また、触針式のため試料の表面を破壊しており、測
定結果に疑問が残る。また、微分干渉顕微鏡的三次元的
な観察、測定はなされていない。微分干渉顕微鏡的三次
元的な観察、測定を可能とする技術としては、本願発明
者が先に提案したシアリング干渉コントラスト法段差測
定装置(平成4年特許出願公告第45082号参照)が
あるが、ここでは試料に照明する2波面が重なっている
ので分解能は極めて高くすることは出来なかった。この
ようなことから、微細形状でしかも極薄段差の測定が可
能でしかも分解能が高い測定技術の開発が望まれてい
る。この発明は上記の如き事情に鑑みてなされたもので
あって、極薄膜段差の測定を高精度にかつ非接触で容易
に測定することが可能で、更に共通光路光学系であるこ
とから、外部振動に強く、装置の小型化が容易で分解能
が高いシアリング干渉コントラスト法顕微鏡段差測定装
置を提供することを目的とするものである。[Problems to be Solved by the Invention] However, such a mechanoelectric method is not always easy to measure with high accuracy due to the electrical stability of the reference potential because of the differential detection. Because of this configuration, an optical element having a curved surface cannot be measured unless the radius of curvature is sufficiently large. In addition, the surface of the sample is broken due to the stylus type, and the measurement result remains questionable. In addition, three-dimensional observation and measurement using a differential interference microscope have not been performed. As a technique capable of three-dimensional observation and measurement using a differential interference microscope, there is a shearing interference contrast method step measurement device (see Patent Application Publication No. 45082 in 1992) previously proposed by the present inventors. Here, the resolution could not be made extremely high because the two wavefronts illuminating the sample overlapped. For this reason, there is a demand for the development of a measurement technique capable of measuring an ultra-thin step having a fine shape and a high resolution. The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and it is possible to easily measure an ultrathin film step with high accuracy and without contact, and furthermore, since it is a common optical path optical system, It is an object of the present invention to provide a shearing interference contrast method microscope step measuring apparatus which is resistant to vibration, can be easily miniaturized, and has high resolution.
【0004】[0004]
【[課題を解決するための手段】この目的に対応して、
この発明のシアリング干渉コントラスト法顕微鏡段差測
定装置は、光源からの光を収束光または平行光にするコ
リメーターレンズと、前記コリメーターレンズからの光
を平行光または収束光にする対物レンズと、前記コリメ
ーターレンズからの光を2波面にシアする複屈折性素子
とを備え、前記2波面を被測定物に照明し、前記被測定
物から反射した2物体波面を前記複屈折性素子によって
重ね合わせることによってシアリング干渉させ、位相を
変化させた時の干渉縞の強度変化を測定するように構成
し、かつ前記複屈折性素子を前記シア方向に平行な方向
に移動させることによって前記2波面に位相差を与える
ように構成したことを特徴としている。[Means for solving the problem] In response to this purpose,
The shearing interference contrast microscope microscope step measurement device of the present invention is a collimator lens that converts light from the light source to convergent light or parallel light, an objective lens that converts light from the collimator lens to parallel light or convergent light, A birefringent element for shearing light from a collimator lens to two wavefronts, illuminating the object to be measured with the two wavefronts, and superposing the two object wavefronts reflected from the object to be measured by the birefringent element. And the intensity of the interference fringes when the phase is changed is measured, and the birefringent element is moved in the direction parallel to the shear direction to move to the two wavefronts. It is characterized by providing a phase difference.
【0005】[0005]
【発明の実施の形態】以下この発明の詳細を一実施の形
態を示す図面について説明する。この発明のシアリング
干渉コントラスト法顕微鏡段差測定装置は、光源からの
光をコリメータレンズを移動する事により、試料に対す
る照明光を平行光(二光束照明)、収束光(共焦点ダブ
ルスポット照明)の2方式にすることがでる。まず第一
の方式は光源からの光を収束光にするコリメーターレン
ズと平行光にする対物レンズと収束光を2波面にシアす
る複屈折性素子とを備え、コリメートされた2波面を被
測定物に照明し、被測定物からの反射した2物体光を複
屈折性素子により常光線、異常光線を重ね合わせること
によりシアリング干渉させ、位相を変化させた時の干渉
縞の強度変化を測定するよう構成し、かつ複屈折性素子
をシア方向に平行な方向に移動させることにより、2波
面間に位相差を与えるよう構成している。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The details of the present invention will be described below with reference to the drawings showing an embodiment. In the shearing interference contrast method microscope step difference measuring apparatus according to the present invention, the light from the light source is moved through a collimator lens to illuminate the sample with two lights: parallel light (two-beam illumination) and convergent light (confocal double spot illumination). You can make it a system. First, the first method comprises a collimator lens that converts light from a light source into convergent light, an objective lens that converts light into parallel light, and a birefringent element that shears convergent light into two wavefronts. The object is illuminated, and the two object lights reflected from the object to be measured are superposed on the ordinary ray and the extraordinary ray by the birefringent element to cause shearing interference, and the intensity change of the interference fringe when the phase is changed is measured. By moving the birefringent element in a direction parallel to the shear direction, a phase difference is provided between the two wavefronts.
【0006】以下、この発明の詳細を一実施例について
説明する。図1において、1は顕微鏡段差測定装置であ
る。顕微鏡段差測定装置1はHe −Neレーザ光源11
を有し、He −Neレーザ光源から発生するレーザビー
ムの光路に沿って、ビームエキスパンダ−12、ミラ−
13、対物レンズ14、ピンホール15、ビームスプリ
ッタ−16、コリメータレンズ19、ポラライザ−2
0、ビームスプリッタ−21、複屈折性素子22、対物
レンズ23を備えている。24は対物レンズ23の前方
に位置する被測定物であって、基板aと位相物体bとか
らなる。ビームスプリッタ−21の透過側にはアナライ
ザ−25、ビームスプリッタ−26、レンズ28が光路
に沿って順次位置する。さらにビームスプリッター26
の反射側にはアイピース27が位置する。レンズ28の
透過側にはCCDカメラ29が位置し、CCDカメラ2
9はイメージプロセッサ−30に接続されデイスプレイ
31で像を観察する。イメージプロセッサ−30からの
信号はインターフェイス34を介して処理装置35に接
続している。また、ビームスプリッタ−16の入射側に
は白色光源17、レンズ18が位置する。複屈折性素子
22としてはノマルスキープリズム、サバール板、ウオ
ラストンプリズム、方解石などを使用することができ
る。Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to an embodiment. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a microscope step measurement device. The microscope step measuring device 1 is composed of a He—Ne laser light source 11.
Along the optical path of the laser beam generated from the He-Ne laser light source, the beam expander 12, the mirror
13, objective lens 14, pinhole 15, beam splitter 16, collimator lens 19, polarizer-2
0, a beam splitter-21, a birefringent element 22, and an objective lens 23. Reference numeral 24 denotes an object to be measured positioned in front of the objective lens 23, which is composed of a substrate a and a phase object b. An analyzer 25, a beam splitter 26, and a lens 28 are sequentially located on the transmission side of the beam splitter 21 along the optical path. Further, the beam splitter 26
The eyepiece 27 is located on the reflection side of. On the transmission side of the lens 28, a CCD camera 29 is located.
Reference numeral 9 is connected to an image processor 30 and observes an image on a display 31. Signals from the image processor 30 are connected to a processing device 35 via an interface 34. A white light source 17 and a lens 18 are located on the incident side of the beam splitter 16. As the birefringent element 22, a Nomarski prism, a Savart plate, a Wollaston prism, calcite, or the like can be used.
【0007】次にこのように構成された顕微鏡段差測定
装置1の作用について説明する。まずシアリング干渉コ
ントラスト法の原理を述べれば、シアリング干渉を利用
したコントラスト法は物体の波面を2分割して互いにシ
アさせ、2波面間に適当な位相差を与えて干渉させて観
察するものである。Next, the operation of the microscope level difference measuring device 1 configured as described above will be described. First, the principle of the shearing interference contrast method is described. In the contrast method using shearing interference, the wavefront of an object is divided into two and sheared with each other, and an appropriate phase difference is given between the two wavefronts to cause interference and observation. .
【0008】レーザ光源11からのレーザビームはレン
ズ12にてコリメートされ、ミラ−13で光路変更され
た後、対物レンズ14、ピンホール15にて空間周波数
フィルタリングされ、ビームスプリッタ−16にて光路
変更された後コリメーターレンズ19にて収束光とさ
れ、ポラライザ−20を通過後直線偏光となり、ビーム
スプリッタ−21にて光路変更される。この光束はノマ
ルスキープリズムからなる複屈折性素子22を通過後、
常光線、異常光線に別れた二つの光線となる。干渉縞の
局在面と対物レンズ23を通過後シアした二つの平行光
束となって被測定物24を照明する。被測定物24にて
反射した物体光は元の光路をたどり、複屈折性素子22
を通過後、ビームスプリッタ−21を透過し、アナライ
ザ−25に入射する。透過した2光束は干渉し、ビーム
スプリッタ−26、レンズ28を通過後、被測定物上の
二点の干渉像をCCDカメラ29の光電面に結像する。
この結像した二点波面の各々の強度をCCDカメラ29
にて検出し、イメージプロセッサを介してデイスプレイ
31にて画像表示を行なう。その各々のスポットデータ
をインターフェイス34を介して処理装置35にてデー
タ処理を行なう。二波面の位相は複屈折性素子22を電
歪素子32にて周期的に変化さぜる事により実現する。
これはまた通常の白色光源17にて照明を行ない、通常
の干渉コントラスト法としても被測定物を観察すること
が可能である。[0008] The laser beam from the laser light source 11 is collimated by a lens 12, the optical path is changed by a mirror 13, then spatial frequency filtered by an objective lens 14 and a pinhole 15, and the optical path is changed by a beam splitter 16. After that, the light is converged by the collimator lens 19, becomes linearly polarized light after passing through the polarizer 20, and is changed in optical path by the beam splitter 21. This light beam passes through a birefringent element 22 composed of a Nomarski prism,
It becomes two rays separated into an ordinary ray and an extraordinary ray. After passing through the localized surface of the interference fringes and the objective lens 23, the two parallel light beams sheared to illuminate the DUT 24. The object light reflected by the object to be measured 24 follows the original optical path, and the birefringent element 22
Pass through the beam splitter-21 and enter the analyzer-25. The two transmitted light beams interfere with each other, and after passing through the beam splitter 26 and the lens 28, an interference image of two points on the measured object is formed on the photoelectric surface of the CCD camera 29.
The intensity of each of the imaged two-point wavefronts is measured by a CCD camera 29.
And an image is displayed on the display 31 via the image processor. Each spot data is subjected to data processing by the processing device 35 via the interface 34. The phase of the two wavefronts is realized by periodically changing the birefringent element 22 by the electrostrictive element 32.
In addition, illumination can be performed by a normal white light source 17, and the object to be measured can be observed by a normal interference contrast method.
【0009】次に、第二の方式は、光源からの光を収束
光にしたレンズをHe −Neレーザ光源11側に近ずけ
ることにより、He −Neレーザ光源11からのビーム
を対物レンズ14により、スペイシャルフィルタリング
された発散光のピンホール15位置にコリメータレンズ
19の焦点が置かれるようにする。白色光源17ランプ
はコリメータレンズ19の移動と共に遠く離し、非測定
物24の被検面上にケーラー照明されるようにセットす
る。He −Neレーザ光はコリメータレンズ19により
平行光束となり、複屈折性素子を通過後、常光線、異常
光線の2波面に分離し、対物レンズにより被検面上に2
つの赤いスポットで照明される。白色光源からの光束は
ケーラー照明されているため、この時の視野は緑の背景
の中央にHe −Neレーザの赤い2つのスポットが観察
される。この二つのスポット光は被測定物で反射後、対
物レンズでコリメートされ、複屈折性素子により常光
線、異常光線を重ね合わせることによりシアリング干渉
させ、位相を変化させた時の干渉縞の強度変化を測定す
るよう構成し、かつ複屈折性素子をシア方向に平行な方
向に移動させる事により、2波面間に位相差を与える。Next, in the second method, a beam from the light source is converted to convergent light by moving the lens from the He-Ne laser light source 11 toward the He-Ne laser light source 11 side. As a result, the focal point of the collimator lens 19 is set at the position of the pinhole 15 of the divergent light subjected to the spatial filtering. The white light source 17 lamp is set far away with the movement of the collimator lens 19 so as to be Koehler-illuminated on the surface to be measured of the object 24 to be measured. The He-Ne laser beam is converted into a parallel light beam by the collimator lens 19, passes through the birefringent element, is separated into two wavefronts of an ordinary ray and an extraordinary ray, and is separated on the surface to be detected by the objective lens.
Illuminated by two red spots. Since the light beam from the white light source is illuminated by Koehler, two red spots of the He-Ne laser are observed in the center of the green background at this time. These two spot lights are reflected by the object to be measured, then collimated by the objective lens, and the ordinary light beam and the extraordinary light beam are superimposed on each other by the birefringent element to cause shearing interference. , And by moving the birefringent element in a direction parallel to the shear direction, a phase difference is given between the two wavefronts.
【0010】次にシアリング干渉コントラスト法の原理
について述べる。2波面Σ1 、Σ2 の間の位相差をπ/
2、シア量をΔS、)物体の位相の大きさをδとする。
被測定物24を通った後の2波面の位相分布は図2のよ
うになる。簡単化のために図2では位相δをもった位相
物体を用いている。まず波面Σ1 、Σ2 で位相物体を照
明し、2波面に分割する。これらの波面はΔSのシア量
で互いに横方向にシアされ、それらの位相差は図2aに
示した値で与えられる。図cは位相と干渉縞の強度分布
を示しており、曲線は位相を強度に変換したものを示し
ている。ここでΔIは位相変化Δに対する強度変化を示
している。被測定物を通過後のΣ1 、Σ2 の干渉波面か
ら得られる光の強度分布が図2bのようになることは図
cから容易に理解できる。ここで位相コントラスト像は
明強度(0.5+I、図2c)、暗強度(−0.5+Δ
I、図2c)の相対する勾配に変換して観察される。Next, the principle of the shearing interference contrast method will be described. The phase difference between the two wavefronts Σ1 and Σ2 is π /
2. The shear amount is ΔS, and the phase magnitude of the object is δ.
The phase distribution of the two wavefronts after passing through the DUT 24 is as shown in FIG. For simplicity, FIG. 2 uses a phase object having a phase δ. First, a phase object is illuminated by wavefronts Σ1 and Σ2, and divided into two wavefronts. These wavefronts are sheared laterally to each other by a shear amount of ΔS, and their phase differences are given by the values shown in FIG. 2a. FIG. C shows the phase and the intensity distribution of the interference fringes, and the curve shows the phase converted to the intensity. Here, ΔI indicates an intensity change with respect to the phase change Δ. It can be easily understood from FIG. 2C that the intensity distribution of light obtained from the interference wavefronts of Σ1 and Σ2 after passing through the object to be measured is as shown in FIG. 2B. Here, the phase contrast image has a light intensity (0.5 + I, FIG. 2c) and a dark intensity (−0.5 + Δ).
I, converted to the opposite slope of FIG. 2c) and observed.
【0011】次にシアリング干渉コントラスト法による
段差の求め方を述べる。図3、図4にしめす被測定物を
セットし観測面で観察される2波面の各々の強度をIA
、IB とすると、強度は I=(X/2)[1+C0S{(2π/T)X+ψ}] ・・・・・(1) で表わされる。ここでTは周期、Xは複屈折性素子の光
軸の垂直な方向への移動量、ψは位相を表わす。 各々波面Σ1 、Σ2 について2点求める場合、周期
T、位相ψは(2)式、(3)式のように表わされる。 T = 2π(X1- X2)/ {COS-1(2I1 −1-COS-1(2I2 −1 }・・・(2) ψ=COS -1(2I1 −1)−2πX/T ・・・・・・・・・(3) a)透過型 (基板a,位相物体b共に透明な場合)
(図3a) 位相Δψは Δψ=(2π/λ)(n−1)d ・・・・・・・・・・(4) Δψ=(ψA −ψB )λ/{2π(n−1)} ・・・・・・・・・(5) 従って段差dは d=(ψA −ψB )λ/{2π(n−1)} ・・・・・・・・(6) により求まる。ここでnは位相物体の屈折率を表わす。
これは(π/2)+δと(π/2)一δの波面より求め
たが、π/2と(π/2)+δまたは(π/2)一δと
の波面から求めることもできる。この場合には d=(ψA ・ψB )λ/{2π(n−1)} ・・・・・・・(7) により求まる。Next, a method of obtaining a step by the shearing interference contrast method will be described. The object to be measured is set as shown in FIGS. 3 and 4, and the intensity of each of the two wavefronts observed on the observation surface is represented by IA.
, IB, the intensity is represented by I = (X / 2) [1 + C0S {(2π / T) X + ψ}] (1) Here, T is the period, X is the amount of movement of the birefringent element in the direction perpendicular to the optical axis, and ψ is the phase. When two points are obtained for the wavefronts Σ1 and Σ2, respectively, the period T and the phase ψ are expressed by the equations (2) and (3). T = 2π (X1−X2) / {COS −1 (2I1 −1−COS −1 (2I2−1)} (2) ψ = COS −1 (2I1 −1) −2πX / T ..... (3) a) Transmission type (when both substrate a and phase object b are transparent)
(FIG. 3a) The phase Δψ is Δψ = (2π / λ) (n−1) d (4) Δψ = (ψA−ψB) λ / {2π (n−1)} (5) Therefore, the level difference d is obtained by d = ({A− {B}) λ / {2π (n−1)} (6). Here, n represents the refractive index of the phase object.
This is obtained from the wavefronts of (π / 2) + δ and (π / 2) -δ, but can also be obtained from the wavefronts of π / 2 and (π / 2) + δ or (π / 2) -δ. In this case, d = ({A · ψB) λ / {2π (n−1)} (7)
【0012】b)反射型A型(透明な位相物体b)(図
3b) Δψ=(4π/λ)(n−1)d ・・・・・・・(8) Δψ=(ψA ・ψB )/2 ・・・・・・・・・・・・・・・(9) 従って段差dは d=(ψA −ψB )λ/{8π(n−1)} ・・・・・・(10) により求まる。π/2と(π/2)+δまたは(π/
2)一δとの波面から求める場合には、 d=(ψA −ψB )λ/{4π(n−1)} ・・・・・・・(11) により求まる。B) Reflection type A (transparent phase object b) (FIG. 3b) Δψ = (4π / λ) (n−1) d (8) Δψ = (ψA · ψB) / 2 (9) Therefore, the step d is d = ({A−ψB) λ / {8π (n−1)} (10) Is determined by π / 2 and (π / 2) + δ or (π /
2) When it is determined from the wavefront of one δ, it is determined by d = (ψA-ψB) λ / {4π (n-1)} (11)
【0013】c)反射型B型(不透明な位相物体)(図
3C) 位相Δψは Δψ=(4π/λ)d ・・・・・・(12) Δψ=(ψA −ψB )/2 ・・・・・・(13) 従って段差dは d=(ψA −ψB )λ/8π ・・・・・・(14) より求まる。π/2と(π/2)+δまたは(π/2)
−δとの波面から求める場合には d=(ψA −ψB )λ/4π ・・・・・・(15) により求まる。 各々の波面Σ1 、Σ2 について1点求める場合、今ま
では2波面の各々について求めた2点から周期T、位相
ψを求めたが、次に各々の波面について1点求めて段差
を導出する方法について示す。 (1)式において原点をX=0にとる。IA =IOA、I
B =IOBとすると各々の位相ψOA、ψOBは図4に示すよ
うに ψOA=C0S-1(2IOA−1) ・・・・・・・・・・・(16) ψOB=C0S-1(2IOB−1) ・・・・・・・・・・・(17) と表わされる。以下、段差の算出はの場合と同様であ
る。C) Reflection type B (opaque phase object) (FIG. 3C) The phase Δψ is Δψ = (4π / λ) d (12) Δψ = (ψA−ψB) / 2. (13) Accordingly, the step d is obtained from d = (ψA-ψB) λ / 8π (14). π / 2 and (π / 2) + δ or (π / 2)
In the case of obtaining from the wavefront of −δ, it is obtained by d = (ψA−ψB) λ / 4π (15). In the case where one point is obtained for each of the wavefronts Σ1 and Σ2, the period T and the phase 求 め have been obtained from the two points obtained for each of the two wavefronts, but then one step is obtained for each wavefront to derive the step. It shows about. In equation (1), the origin is set to X = 0. IA = IOA, I
Assuming that B = IOB, each phase ψOA, は OB is as shown in FIG. 4 は OA = C0S −1 (2IOA−1) (16) ψOB = C0S −1 (2IOB− 1)... (17) Hereinafter, the calculation of the step is the same as in the case of.
【0014】このように一般に干渉縞は位相が変化する
と光の強度が正弦波的に変化するので、2波面の光の強
度差を位相差に換算して、位相物体の厚みを求める。 また干渉縞の周期より位相を求めることもできる。干
渉縞の周期T、π/2の位置に於ける2波面間の位相を
θとおくと段差dは d=λθ/2T(n−1) ・・・・・・・・・・・(18) で表わされる。As described above, since the light intensity of the interference fringes generally changes sinusoidally when the phase changes, the difference in the light intensity of the two wavefronts is converted into a phase difference to determine the thickness of the phase object. Also, the phase can be obtained from the period of the interference fringes. Assuming that the phase between the two wavefronts at the position of the interference fringe period T and π / 2 is θ, the step d is: d = λθ / 2T (n−1) (18) ).
【0015】[0015]
(1)試料を作成して、それについてこの発明の顕微鏡
段差測定装置で測定し、測定結果を既存の膜厚監視モニ
ターで測定した結果と比較した。 (2)図6aに示すように、30mmx30mmの基板
上に40μmx40μmのSiO2の蒸着膜を図6bに
示すように、マトリックス状に配置した。 (3)上記試料をこの発明の顕微鏡段差測定装置で測定
した。この場合、 I=(1/2)[1+C0S{(2π/T)X+ψA }]・・・・・(19) 上式において原点をX=0にとる。 IA =IOA、IB =IOB ・・・・・・・・・・・(20) ψOA=C0S-1(2IOA−1) ・・・・・・・・・・・(21) ψOB=C0S-1(2IOB−1) ・・・・・・・・・・・(22) よって段差dは Δψ=(ψOA−ψOB)/2 ・・・・・・・・・・・(23) であるから、反射型位相物体のとき、 d=Δψ・λ/{4π(n−1)} ・・・・・・・・・・・(24) により求まる 今回は複屈折性素子の移動をマニュアル操作で行なっ
た。その結果を次に示す。 (4)測定結果 Wスポット照明法の場合 この発明の顕微鏡段差測定装置の測定値 84.0nm 膜厚監視モニターによる測定値 74.5nm 二光束照明法の場合 この発明の顕微鏡段差測定装置の測定値 42.0nm 膜厚監視モニターによる測定値 46.0nm このようにWスポット照明法の場合も、二光束照明法の
場合もこの発明の顕微鏡段差測定装置の測定値と膜厚監
視モニターによる測定値とは、よく一致しており、この
発明の顕微鏡段差測定装置が高精度に極微小段差を検出
することが出来ることが確認出来る。(1) A sample was prepared, and the sample was measured by the microscope step measuring apparatus of the present invention, and the measurement result was compared with the result measured by an existing film thickness monitor. (2) As shown in FIG. 6a, a 40 μm × 40 μm SiO 2 deposited film was arranged in a matrix on a 30 mm × 30 mm substrate as shown in FIG. 6b. (3) The sample was measured by the microscope step measuring device of the present invention. In this case, I = (1 /) [1 + C0S {(2π / T) X + ψA}] (19) In the above equation, the origin is set to X = 0. IA = IOA, IB = IOB (20) ψOA = C0S -1 (2IOA-1) (21) ψOB = C0S -1 (2IOB-1) (22) Therefore, the step d is Δψ = (ψOA-ψOB) / 2 (23). In the case of a reflective phase object, d = Δ = · λ / {4π (n-1)} (24) In this case, the birefringent element is moved manually. Was. The results are shown below. (4) Measurement result In the case of the W spot illumination method The measured value of the microscope step measuring device of the present invention 84.0 nm The measured value of the film thickness monitoring monitor 74.5 nm In the case of the two-beam illumination method The measured value of the microscope step measuring device of the present invention 42.0 nm Measured value by film thickness monitor 46.0 nm As described above, in both the case of the W spot illumination method and the case of the two-beam illumination method, the measured value of the microscope step measuring device and the measured value of the film thickness monitor were used. Are in good agreement, and it can be confirmed that the microscope step measurement device of the present invention can detect an extremely small step with high accuracy.
【図1】顕微鏡段差測定装置を示す構成図FIG. 1 is a configuration diagram showing a microscope step difference measuring device.
【図2】2波面の位相と強度を示すグラフFIG. 2 is a graph showing the phase and intensity of two wavefronts.
【図3】各種形式の被測定物体を示す縦断面拡大図FIG. 3 is an enlarged longitudinal sectional view showing various types of objects to be measured.
【図4】2波面の強度を示すグラフFIG. 4 is a graph showing the intensity of two wavefronts.
【図5】従来の触針式段差測定装置を示す説明図FIG. 5 is an explanatory view showing a conventional stylus type step difference measuring device.
【図6】資料を示す説明図FIG. 6 is an explanatory diagram showing materials.
1 顕微鏡段差測定装置 11 He −Neレーザ光源 12 ビームエキスパンダ− 13 ミラ− 14 対物レンズ 15 ピンホール 16 ビームスプリッタ− 17 白色光源 18 レンズ 19 コリメータレンズ 20 ポラライザ− 21 ビームスプリッタ− 22 複屈折性素子 23 対物レンズ 24 被測定物 25 アナライザ− 26 ビームスプリッタ− 27 アイピース 28 レンズ 29 CCDカメラ 30 イメージプロセッサ− 31 デイスプレイ 32 電歪素子駆動装置 33 電歪素子駆動アンプ 34 インターフェイス 35 処理装置 a 基板 b 位相物体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Microscope step measuring device 11 He-Ne laser light source 12 Beam expander 13 Mirror 14 Objective lens 15 Pinhole 16 Beam splitter 17 White light source 18 Lens 19 Collimator lens 20 Polarizer 21 Beam splitter 22 Birefringent element 23 Objective lens 24 DUT 25 Analyzer 26 Beam splitter 27 Eyepiece 28 Lens 29 CCD camera 30 Image processor 31 Display 32 Electrostrictive element driving device 33 Electrostrictive element driving amplifier 34 Interface 35 Processing unit a Substrate b Phase object
Claims (4)
コリメーターレンズと、前記コリメーターレンズからの
光を平行光または収束光にする対物レンズと、前記コリ
メーターレンズからの光を2波面にシアする複屈折性素
子とを備え、前記2波面を被測定物に照明し、前記被測
定物から反射した2物体波面を前記複屈折性素子によっ
て重ね合わせることによってシアリング干渉させ、位相
を変化させた時の干渉縞の強度変化を測定するように構
成し、かつ前記複屈折性素子を前記シア方向に平行な方
向に移動させることによって前記2波面に位相差を与え
るように構成したことを特徴とするシアリング干渉コン
トラスト法顕微鏡段差測定装置。1. A collimator lens for converting light from a light source into convergent light or parallel light, an objective lens for converting light from the collimator lens into parallel light or convergent light, and two light beams from the collimator lens. A birefringent element shearing on the wavefront, illuminating the two wavefronts on the object to be measured, and causing shearing interference by superimposing the two object wavefronts reflected from the object to be measured by the birefringent element, thereby changing the phase. The apparatus is configured to measure a change in the intensity of the interference fringes when changed, and to provide a phase difference to the two wavefronts by moving the birefringent element in a direction parallel to the shear direction. A shearing interference contrast microscope microscope step measuring device characterized by the above-mentioned.
レンズと、前記コリメーターレンズからの光を平行光に
する対物レンズと、前記コリメーターレンズからの光を
2波面にシアする複屈折性素子とを備え、前記2波面を
被測定物に照明し、前記被測定物から反射した2物体波
面を前記複屈折性素子によって重ね合わせることによっ
てシアリング干渉させ、位相を変化させた時の干渉縞の
強度変化を測定するように構成し、かつ前記複屈折性素
子を前記シア方向に平行な方向に移動させることによっ
て前記2波面に位相差を与えるように構成したことを特
徴とするシアリング干渉コントラスト法顕微鏡段差測定
装置。2. A collimator lens for converting light from a light source into convergent light, an objective lens for converting light from the collimator lens into parallel light, and a birefringence for shearing light from the collimator lens into two wavefronts. The bi-wavefront illuminates the object under test, and superimposes the two-object wavefront reflected from the object under test by the birefringent element to cause shearing interference, thereby causing interference when the phase is changed. Shearing interference configured to measure a change in the intensity of the fringes, and configured to apply a phase difference to the two wavefronts by moving the birefringent element in a direction parallel to the shear direction. Contrast method microscope step measurement device.
レンズと、前記コリメーターレンズからの光を収束光に
する対物レンズと、前記コリメーターレンズからの光を
2波面にシアする複屈折性素子とを備え、前記2波面を
被測定物に照明し、前記被測定物から反射した2物体波
面を前記複屈折性素子によって重ね合わせることによっ
てシアリング干渉させ、位相を変化させた時の干渉縞の
強度変化を測定するように構成し、かつ前記複屈折性素
子を前記シア方向に平行な方向に移動させることによっ
て前記2波面に位相差を与えるように構成したことを特
徴とするシアリング干渉コントラスト法顕微鏡段差測定
装置。3. A collimator lens for converting light from a light source into parallel light, an objective lens for converting light from the collimator lens to convergent light, and a birefringence for shearing light from the collimator lens into two wavefronts. The bi-wavefront illuminates the object under test, and superimposes the two-object wavefront reflected from the object under test by the birefringent element to cause shearing interference, thereby causing interference when the phase is changed. Shearing interference configured to measure a change in the intensity of the fringes, and configured to apply a phase difference to the two wavefronts by moving the birefringent element in a direction parallel to the shear direction. Contrast method microscope step measurement device.
光軸上に位置可変のコリメーターレンズと、前記コリメ
ーターレンズからの光を平行光または収束光にする対物
レンズと、前記コリメーターレンズからの光を2波面に
シアする複屈折性素子とを備え、前記2波面を被測定物
に照明し、前記被測定物から反射した2物体波面を前記
複屈折性素子によって重ね合わせることによってシアリ
ング干渉させ、位相を変化させた時の干渉縞の強度変化
を測定するように構成し、かつ前記複屈折性素子を前記
シア方向に平行な方向に移動させることによって前記2
波面に位相差を与えるように構成したことを特徴とする
シアリング干渉コントラスト法顕微鏡段差測定装置。4. A collimator lens whose position is variable on an optical axis for converting light from a light source to convergent light or parallel light; an objective lens for converting light from the collimator lens to parallel light or convergent light; A birefringent element for shearing light from the meter lens into two wavefronts, illuminating the object to be measured with the two wavefronts, and superposing the two object wavefronts reflected from the object to be measured by the birefringent element. The shearing interference is caused by changing the phase, and the change in the intensity of the interference fringes when the phase is changed is measured, and the birefringent element is moved in a direction parallel to the shear direction.
What is claimed is: 1. A shearing interference contrast method microscope step measurement device, wherein a phase difference is given to a wavefront.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25747596A JPH1082615A (en) | 1996-09-06 | 1996-09-06 | Microscopic step-measuring apparatus of shearing interference contrast method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25747596A JPH1082615A (en) | 1996-09-06 | 1996-09-06 | Microscopic step-measuring apparatus of shearing interference contrast method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1082615A true JPH1082615A (en) | 1998-03-31 |
Family
ID=17306828
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25747596A Pending JPH1082615A (en) | 1996-09-06 | 1996-09-06 | Microscopic step-measuring apparatus of shearing interference contrast method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1082615A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7732325B2 (en) | 2002-01-26 | 2010-06-08 | Applied Materials, Inc. | Plasma-enhanced cyclic layer deposition process for barrier layers |
-
1996
- 1996-09-06 JP JP25747596A patent/JPH1082615A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7732325B2 (en) | 2002-01-26 | 2010-06-08 | Applied Materials, Inc. | Plasma-enhanced cyclic layer deposition process for barrier layers |
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