JPH1123229A - 膜厚測定方法 - Google Patents
膜厚測定方法Info
- Publication number
- JPH1123229A JPH1123229A JP19772497A JP19772497A JPH1123229A JP H1123229 A JPH1123229 A JP H1123229A JP 19772497 A JP19772497 A JP 19772497A JP 19772497 A JP19772497 A JP 19772497A JP H1123229 A JPH1123229 A JP H1123229A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 透明な面の膜厚を測定する場合に測定精度が
高く測定時間が短い測定方法を提供する。 【解決手段】 白色光を光源とする干渉縞検出方式の検
出器を用いて、ワークの同一位置における干渉縞の第１
番目の強度３１と第２番目の強度３２とを検出し、２つ
の強度を検出したときの検出器の走査位置の差から、ワ
ークの膜厚ｈを算出する。
高く測定時間が短い測定方法を提供する。 【解決手段】 白色光を光源とする干渉縞検出方式の検
出器を用いて、ワークの同一位置における干渉縞の第１
番目の強度３１と第２番目の強度３２とを検出し、２つ
の強度を検出したときの検出器の走査位置の差から、ワ
ークの膜厚ｈを算出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フィルム等の薄く
透明なワークの厚さやワークの表面にコーティングされ
た透明な膜の厚さ（本明細書ではこれらを「膜厚」とい
う）を測定する方法に係わり、特に面の膜厚を測定する
方法に関するものである。
透明なワークの厚さやワークの表面にコーティングされ
た透明な膜の厚さ（本明細書ではこれらを「膜厚」とい
う）を測定する方法に係わり、特に面の膜厚を測定する
方法に関するものである。
【０００２】膜厚を測定する方法としては、焦点検出方
式や偏光解析方式がある。焦点検出方式は、焦点深度を
検出する方式の光学検出器を用い、ワークと検出器との
距離を変化させて焦点信号強度をＣＣＤカメラで検出
し、焦点が一致して信号強度が最大になったときの検出
器の位置を位置検出機構で検出する方法であり、膜の表
面と下面の位置を検出してその差から膜厚を算出するも
のである。また、偏光解析方式は、偏光させたレーザを
ワークに照射し、その反射光の偏光状態を解析すること
によって膜厚を算出するものである。
式や偏光解析方式がある。焦点検出方式は、焦点深度を
検出する方式の光学検出器を用い、ワークと検出器との
距離を変化させて焦点信号強度をＣＣＤカメラで検出
し、焦点が一致して信号強度が最大になったときの検出
器の位置を位置検出機構で検出する方法であり、膜の表
面と下面の位置を検出してその差から膜厚を算出するも
のである。また、偏光解析方式は、偏光させたレーザを
ワークに照射し、その反射光の偏光状態を解析すること
によって膜厚を算出するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、焦点検
出方式は面測定は可能であるが分解能はあまり高くない
（高倍率にした場合でも１μｍ程度）。また、偏光解析
方式は分解能は高い（１ｎｍ程度）が１点ずつしか測定
できないため、面の膜厚を測定しようとすると大幅に時
間がかかる。
出方式は面測定は可能であるが分解能はあまり高くない
（高倍率にした場合でも１μｍ程度）。また、偏光解析
方式は分解能は高い（１ｎｍ程度）が１点ずつしか測定
できないため、面の膜厚を測定しようとすると大幅に時
間がかかる。
【０００４】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、透明な面の膜厚を測定する場合に測定精度が高
く測定時間が短い測定方法を提供することを目的とす
る。
もので、透明な面の膜厚を測定する場合に測定精度が高
く測定時間が短い測定方法を提供することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、白色光を光源とする干渉縞検出方式の検出
器を用い、ワークの同一位置における干渉縞の第１番目
の強度と第２番目の強度とを検出して、２つの強度を検
出したときの検出器の走査位置の差から、ワークの膜厚
を算出するようにする。
するために、白色光を光源とする干渉縞検出方式の検出
器を用い、ワークの同一位置における干渉縞の第１番目
の強度と第２番目の強度とを検出して、２つの強度を検
出したときの検出器の走査位置の差から、ワークの膜厚
を算出するようにする。
【０００８】白色光を光源とする干渉縞検出方式では、
１つの光源からの光をワークと参照ミラー（検出器内）
とに分光させ、それらの反射光によって干渉縞を発生さ
せるとともに、干渉縞からの信号強度をＣＣＤカメラで
検出する。この信号強度は所定の基準位置（検出器内）
からのワークと参照ミラーの距離の差によって変化する
ので、ＣＣＤカメラ内の測定点ごとに、強度が最大にな
るときのワークと参照ミラーとの距離の差を位置検出機
構で検出する。測定に際しては、ワークと検出器との距
離を変化させるか、参照ミラーと基準位置との距離を変
化させるか（これらを「走査」という）、いずれかを行
う。
１つの光源からの光をワークと参照ミラー（検出器内）
とに分光させ、それらの反射光によって干渉縞を発生さ
せるとともに、干渉縞からの信号強度をＣＣＤカメラで
検出する。この信号強度は所定の基準位置（検出器内）
からのワークと参照ミラーの距離の差によって変化する
ので、ＣＣＤカメラ内の測定点ごとに、強度が最大にな
るときのワークと参照ミラーとの距離の差を位置検出機
構で検出する。測定に際しては、ワークと検出器との距
離を変化させるか、参照ミラーと基準位置との距離を変
化させるか（これらを「走査」という）、いずれかを行
う。
【０００９】白色光を光源とする干渉縞検出方式では、
このようにしてワーク表面形状を測定するが、透明の膜
の場合は膜の下面からの反射光も検出できるので、膜の
表面と同様に膜の下面の形状も検出することが可能にな
る。その場合、干渉縞の強度は表面からの反射光による
ときが最大で、下面からの反射光によるときが２番目に
強くなる。したがって、この２つの強度のときの検出器
の走査位置を検出することによって、その差から膜厚を
求めることができる。なお、白色光は干渉範囲が極めて
狭いので精密な検出に適している。分解能は１０ｎｍ程
度ある。また、検出可能厚さは２μｍ程度以上である。
このようにしてワーク表面形状を測定するが、透明の膜
の場合は膜の下面からの反射光も検出できるので、膜の
表面と同様に膜の下面の形状も検出することが可能にな
る。その場合、干渉縞の強度は表面からの反射光による
ときが最大で、下面からの反射光によるときが２番目に
強くなる。したがって、この２つの強度のときの検出器
の走査位置を検出することによって、その差から膜厚を
求めることができる。なお、白色光は干渉範囲が極めて
狭いので精密な検出に適している。分解能は１０ｎｍ程
度ある。また、検出可能厚さは２μｍ程度以上である。
【００１０】また、この方式では、ＣＣＤカメラの分解
能の分だけ多数の点の膜厚を一回の測定で得ることがで
きるが、検出器の対物レンズの視野は限られているの
で、その視野以上の広い範囲を測定しようとする場合に
は、検出器とワークとを相対的に移動させて順次測定
し、それらの測定データをつなぎ合わせてワーク全体の
膜厚を得るようにする。
能の分だけ多数の点の膜厚を一回の測定で得ることがで
きるが、検出器の対物レンズの視野は限られているの
で、その視野以上の広い範囲を測定しようとする場合に
は、検出器とワークとを相対的に移動させて順次測定
し、それらの測定データをつなぎ合わせてワーク全体の
膜厚を得るようにする。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明に係る膜厚測定方法に用い
る装置の構成を図１に示す。図１において、ベース１１
に、水平方向の少なくともＸ軸方向（通常は互いに直角
な２軸方向）に移動自在なワークテーブル１３が設けら
れ、ワークテーブル１３にワークＷが載置されている。
ワークＷは表面に透明の薄い膜がコーティングされてい
るものである。また、ベース１１にはコラム１２が立設
され、コラム１２に検出器２０がＺ方向（ワークテーブ
ル１３の移動方向に垂直な方向）移動自在（案内機構は
図示省略）に設けられている。検出器２０は送りナット
１４が取り付けられ、送りナット１４に螺合しモーター
１６で駆動される送りネジ１５によって、Ｚ方向に駆動
される。さらに、検出器２０にはスケール１７が取り付
けられ、コラム１２に設けられた読取りヘッド１８によ
ってＺ方向の位置が検出される。
る装置の構成を図１に示す。図１において、ベース１１
に、水平方向の少なくともＸ軸方向（通常は互いに直角
な２軸方向）に移動自在なワークテーブル１３が設けら
れ、ワークテーブル１３にワークＷが載置されている。
ワークＷは表面に透明の薄い膜がコーティングされてい
るものである。また、ベース１１にはコラム１２が立設
され、コラム１２に検出器２０がＺ方向（ワークテーブ
ル１３の移動方向に垂直な方向）移動自在（案内機構は
図示省略）に設けられている。検出器２０は送りナット
１４が取り付けられ、送りナット１４に螺合しモーター
１６で駆動される送りネジ１５によって、Ｚ方向に駆動
される。さらに、検出器２０にはスケール１７が取り付
けられ、コラム１２に設けられた読取りヘッド１８によ
ってＺ方向の位置が検出される。
【００１２】また、制御関係として、検出器２０から得
られた画像データを処理する画像データ処理部３１、モ
ーター１６を駆動する駆動制御部３３、読取りヘッド１
８の信号から測定ヘッド２０のＺ方向の位置や変位量を
算出する位置算出部３２、これら全体を制御する測定制
御部３４が備えられている。
られた画像データを処理する画像データ処理部３１、モ
ーター１６を駆動する駆動制御部３３、読取りヘッド１
８の信号から測定ヘッド２０のＺ方向の位置や変位量を
算出する位置算出部３２、これら全体を制御する測定制
御部３４が備えられている。
【００１３】ところで、検出器２０は、図２に示すよう
に、白色光源であるランプ２１、コリメートレンズ２
２、ハーフミラー２３、参照ミラー２４、結像レンズ２
５、ＣＣＤカメラ２６から構成されており、次のように
してワーク表面Ｗａの形状を検出する。すなわち、ラン
プ２１から出た光はコリメートレンズ２２を介してハー
フミラー２３に入り、ハーフミラー２３で反射してワー
ク表面Ｗａに向かう光とハーフミラー２３を通過して参
照ミラー２４に向かう光に分けられる。ワーク表面Ｗａ
向かった光はワーク表面Ｗａで反射し今度はハーフミラ
ー２３を通過して結像レンズ２５を介しＣＣＤカメラ２
６に入る。また、ハーフミラー２３を通過して参照ミラ
ー２４に向かった光は参照ミラー２４で反射し今度はハ
ーフミラー２３で反射して結像レンズ２５を介しＣＣＤ
カメラ２６に入る。
に、白色光源であるランプ２１、コリメートレンズ２
２、ハーフミラー２３、参照ミラー２４、結像レンズ２
５、ＣＣＤカメラ２６から構成されており、次のように
してワーク表面Ｗａの形状を検出する。すなわち、ラン
プ２１から出た光はコリメートレンズ２２を介してハー
フミラー２３に入り、ハーフミラー２３で反射してワー
ク表面Ｗａに向かう光とハーフミラー２３を通過して参
照ミラー２４に向かう光に分けられる。ワーク表面Ｗａ
向かった光はワーク表面Ｗａで反射し今度はハーフミラ
ー２３を通過して結像レンズ２５を介しＣＣＤカメラ２
６に入る。また、ハーフミラー２３を通過して参照ミラ
ー２４に向かった光は参照ミラー２４で反射し今度はハ
ーフミラー２３で反射して結像レンズ２５を介しＣＣＤ
カメラ２６に入る。
【００１４】この結果、ハーフミラー２３からのワーク
表面Ｗａまでの距離Ｈと参照ミラー２４までの距離Ｌと
の差によって、干渉縞が発生する。この干渉縞からは種
々の強度の信号が発生するので、距離Ｈ又は距離Ｌを変
化させて（図１及び図２の構成の装置では距離Ｈを変化
させている）、検出器２０の視野内の各測定点（ＣＣＤ
カメラの分解能により数が設定される）ごとに、それぞ
れの強度とそのときの検出器２０のＺ方向位置との関係
を記憶していく。そして、ワーク表面Ｗａのみの測定の
場合は１番強度の強い点を特定してそのときの検出器２
０のＺ方向位置からワーク表面Ｗａを設定する。
表面Ｗａまでの距離Ｈと参照ミラー２４までの距離Ｌと
の差によって、干渉縞が発生する。この干渉縞からは種
々の強度の信号が発生するので、距離Ｈ又は距離Ｌを変
化させて（図１及び図２の構成の装置では距離Ｈを変化
させている）、検出器２０の視野内の各測定点（ＣＣＤ
カメラの分解能により数が設定される）ごとに、それぞ
れの強度とそのときの検出器２０のＺ方向位置との関係
を記憶していく。そして、ワーク表面Ｗａのみの測定の
場合は１番強度の強い点を特定してそのときの検出器２
０のＺ方向位置からワーク表面Ｗａを設定する。
【００１５】しかし、この場合はワーク表面Ｗａと膜の
下面Ｗｂからも反射光が検出されるので、干渉縞の２番
目の強度の点も特定してそのときの検出器２０のＺ方向
位置からワーク表面Ｗｂも設定する。そして、その差か
ら膜厚ｈを求める。
下面Ｗｂからも反射光が検出されるので、干渉縞の２番
目の強度の点も特定してそのときの検出器２０のＺ方向
位置からワーク表面Ｗｂも設定する。そして、その差か
ら膜厚ｈを求める。
【００１６】図３は検出された１つ測定点の干渉縞の強
度を表したグラフで、縦軸が走査方向距離Ｈ、横軸が干
渉縞強度Ｐである。干渉縞３０は種々の強度のものが現
れているが、第１番目の強度３１と第２番目の強度３２
とが検出され、それらの走査方向距離の差が膜厚ｈとし
て算出される。
度を表したグラフで、縦軸が走査方向距離Ｈ、横軸が干
渉縞強度Ｐである。干渉縞３０は種々の強度のものが現
れているが、第１番目の強度３１と第２番目の強度３２
とが検出され、それらの走査方向距離の差が膜厚ｈとし
て算出される。
【００１７】１つの測定位置の測定が完了すると、ワー
クＷをワークテーブル１３によって次の測定位置に移動
し、次の測定位置の測定を行う。
クＷをワークテーブル１３によって次の測定位置に移動
し、次の測定位置の測定を行う。
【００１８】なお、以上説明した実施の形態では、ハー
フミラー２３からワーク表面方向の距離を変化させる構
成（検出器移動形）であったが、参照ミラー２４を駆動
してハーフミラー２３から参照ミラー２４までの距離Ｌ
を変化させるとともにその変位量を検出する構成（参照
ミラー移動形）の装置の場合にも、本発明は適用でき
る。
フミラー２３からワーク表面方向の距離を変化させる構
成（検出器移動形）であったが、参照ミラー２４を駆動
してハーフミラー２３から参照ミラー２４までの距離Ｌ
を変化させるとともにその変位量を検出する構成（参照
ミラー移動形）の装置の場合にも、本発明は適用でき
る。
【００１９】また、以上説明した実施の形態では、水平
方向に移動自在なワークテーブル１３が設けてワークＷ
を移動できる構成であったが、ワークテーブル１３が固
定の構成でも本発明が適用できることはいうまでもな
い。
方向に移動自在なワークテーブル１３が設けてワークＷ
を移動できる構成であったが、ワークテーブル１３が固
定の構成でも本発明が適用できることはいうまでもな
い。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、面
の膜厚測定方法において、白色光を光源とする干渉縞検
出方式の検出器を用い、ワークの同一位置における干渉
縞の第１番目の強度と第２番目の強度とを検出して、２
つの強度を検出したときの検出器の走査位置の差から、
ワークの膜厚を算出するようにした。したがって、偏光
解析方式に対して測定精度は多少低いが面測定が可能で
あり、焦点検出方式よりも大幅に測定精度が高い膜厚測
定方法を提供することができる。
の膜厚測定方法において、白色光を光源とする干渉縞検
出方式の検出器を用い、ワークの同一位置における干渉
縞の第１番目の強度と第２番目の強度とを検出して、２
つの強度を検出したときの検出器の走査位置の差から、
ワークの膜厚を算出するようにした。したがって、偏光
解析方式に対して測定精度は多少低いが面測定が可能で
あり、焦点検出方式よりも大幅に測定精度が高い膜厚測
定方法を提供することができる。
【図１】本発明に係る膜厚測定方法に用いる装置の実施
の形態の構成図
の形態の構成図
【図２】図１の検出器の構成及び測定原理説明図
【図３】本発明に係る膜厚測定方法の実施の形態の説明
図
図
Ｈ………走査方向距離 Ｐ………干渉縞強度 ３１……第１番目の強度の干渉縞 ３２……第２番目の強度の干渉縞 ｈ………膜厚
Claims (2)
- 【請求項１】ワークの透明な膜厚を測定する方法であつ
て、 白色光を光源とする干渉縞検出方式の検出器によって、
ワークの同一位置における干渉縞の第１番目の強度と第
２番目の強度とを検出し、 前記第１番目の強度を検出したときの前記検出器の走査
位置と、前記第２番目の強度を検出したときの前記検出
器の走査位置との差から、ワークの膜厚を測定すること
を特徴とする膜厚測定方法。 - 【請求項２】前記検出器とワークとを相対的に移動させ
ることによって、前記検出器の視野より広い範囲のワー
クの膜厚を測定することを特徴とする請求項１に記載の
膜厚測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19772497A JPH1123229A (ja) | 1997-07-08 | 1997-07-08 | 膜厚測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19772497A JPH1123229A (ja) | 1997-07-08 | 1997-07-08 | 膜厚測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1123229A true JPH1123229A (ja) | 1999-01-29 |
Family
ID=16379300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19772497A Pending JPH1123229A (ja) | 1997-07-08 | 1997-07-08 | 膜厚測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1123229A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008292296A (ja) * | 2007-05-24 | 2008-12-04 | Toray Eng Co Ltd | 透明膜の膜厚測定方法およびその装置 |
| JP2010014536A (ja) * | 2008-07-03 | 2010-01-21 | Yamagata Prefecture | 加工装置に搭載される被測定物の計測方法および計測装置 |
| JP2011221027A (ja) * | 2003-09-15 | 2011-11-04 | Zygo Corp | 表面の干渉分析のための方法およびシステムならびに関連する応用例 |
-
1997
- 1997-07-08 JP JP19772497A patent/JPH1123229A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011221027A (ja) * | 2003-09-15 | 2011-11-04 | Zygo Corp | 表面の干渉分析のための方法およびシステムならびに関連する応用例 |
| JP2008292296A (ja) * | 2007-05-24 | 2008-12-04 | Toray Eng Co Ltd | 透明膜の膜厚測定方法およびその装置 |
| JP2010014536A (ja) * | 2008-07-03 | 2010-01-21 | Yamagata Prefecture | 加工装置に搭載される被測定物の計測方法および計測装置 |
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