JPS59105508A - 白色干渉膜厚測定方法 - Google Patents
白色干渉膜厚測定方法Info
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- JPS59105508A JPS59105508A JP21590182A JP21590182A JPS59105508A JP S59105508 A JPS59105508 A JP S59105508A JP 21590182 A JP21590182 A JP 21590182A JP 21590182 A JP21590182 A JP 21590182A JP S59105508 A JPS59105508 A JP S59105508A
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- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は白色干渉を用いた膜厚測定方法に関する。
従来、白色光の干渉を用いた膜厚測定方法として、以下
に説明する第１図又は第４図に示されるような方法が知
られている。
に説明する第１図又は第４図に示されるような方法が知
られている。
第１図において、光源ｌからの白色光２を被測定膜３に
入射させ、膜の表面からの反射光４と裏面からの反射光
５をマイケルソン干渉計に導く。このとき、裏面からの
反射光５は表面からの反射光４に比べて光路差に換算し
て常に、光路差Δ＝ ２ ｎ ｄ□□□θ′だけ遅れて
干渉計に到達する。ここで、ｎは被測定膜３の屈折率、
ｄは膜厚、θ′は膜内の屈折角で入射角θとスネルの法
則ｎ ｓｉｎθ′＝由θで結ばれている。ｌ（１ま、干
渉計の両腕の光路長が完全に一致するように、鏡６．７
の位置を調整すれば、半透鏡８により分割された光が再
び半透鏡８により重ね合わされ、白色干渉が生じる。こ
のとき、試料表面からの反射光４と裏面からの反射光５
は、いずれもそれ自身とのみ干渉し合い、反射光４と５
は、その光路差Δが白色光の可干渉距離に比べて大きい
ので互いに干渉しない。この状態における鏡の位置を基
準として、一方の鏡、例えば７を移動させると、干渉計
の両腕の光路長に差が生じ、白色干渉はいったん消滅す
るが、鏡を四に移動させ、両腕の光路差が丁度、被測定
膜で反射された光の光路差Δに一致すると、今度は、反
射光４と５の間で再び白色干渉が生じる。鏡７の移動方
向を半透鏡８から遠ざかる場合を正とし、その移動量を
Ｘとすれば、上述の白色干渉はΔ Δ ｘ＝−−＞％ Ｘ＝０．Ｘ＝Ｔの３箇所で生じることに
なる。
入射させ、膜の表面からの反射光４と裏面からの反射光
５をマイケルソン干渉計に導く。このとき、裏面からの
反射光５は表面からの反射光４に比べて光路差に換算し
て常に、光路差Δ＝ ２ ｎ ｄ□□□θ′だけ遅れて
干渉計に到達する。ここで、ｎは被測定膜３の屈折率、
ｄは膜厚、θ′は膜内の屈折角で入射角θとスネルの法
則ｎ ｓｉｎθ′＝由θで結ばれている。ｌ（１ま、干
渉計の両腕の光路長が完全に一致するように、鏡６．７
の位置を調整すれば、半透鏡８により分割された光が再
び半透鏡８により重ね合わされ、白色干渉が生じる。こ
のとき、試料表面からの反射光４と裏面からの反射光５
は、いずれもそれ自身とのみ干渉し合い、反射光４と５
は、その光路差Δが白色光の可干渉距離に比べて大きい
ので互いに干渉しない。この状態における鏡の位置を基
準として、一方の鏡、例えば７を移動させると、干渉計
の両腕の光路長に差が生じ、白色干渉はいったん消滅す
るが、鏡を四に移動させ、両腕の光路差が丁度、被測定
膜で反射された光の光路差Δに一致すると、今度は、反
射光４と５の間で再び白色干渉が生じる。鏡７の移動方
向を半透鏡８から遠ざかる場合を正とし、その移動量を
Ｘとすれば、上述の白色干渉はΔ Δ ｘ＝−−＞％ Ｘ＝０．Ｘ＝Ｔの３箇所で生じることに
なる。
第２図は鏡７を移動させながら干渉計の出力光を集光レ
ンズ９で集め、光検出器ｌＯで検出したときに得られる
白色干渉信号１（Ｘ）を示しだものである。この信号は
、単独の波長成分による干渉強度をその波長の分光強度
で重み付けした上で、全波長について加え合わせるとい
う考え方から次式で与えられるものである。
ンズ９で集め、光検出器ｌＯで検出したときに得られる
白色干渉信号１（Ｘ）を示しだものである。この信号は
、単独の波長成分による干渉強度をその波長の分光強度
で重み付けした上で、全波長について加え合わせるとい
う考え方から次式で与えられるものである。
’（Ｘ）＝４１Ｅ（ｋ）ｃｏ７（ｋΔ／２）ｒＪ（ｋｘ
）ｄｋ （１）＝Ａｏ＋ｇ（ｘ）十（ｇ（ｘ＋Δ／
２ ）十ｇ（Ｘ−Ｊ／２） ）／２ （２１ここで、ｋ
は波数２π／λ、 Ｅ（ｋ）は光源と検出器の波長感
度積金表わし、また、Ａｏとｇ（Ｘ）は各々次式で定め
られる定数及び関数である。
）ｄｋ （１）＝Ａｏ＋ｇ（ｘ）十（ｇ（ｘ＋Δ／
２ ）十ｇ（Ｘ−Ｊ／２） ）／２ （２１ここで、ｋ
は波数２π／λ、 Ｅ（ｋ）は光源と検出器の波長感
度積金表わし、また、Ａｏとｇ（Ｘ）は各々次式で定め
られる定数及び関数である。
すなわち、
従来の膜厚測定法では、第２図に示すように、膜厚に比
例した距離で分離された３つの干渉信号１１，１２．１
３すなわち、式（２）のｇ（ｘ） 。
例した距離で分離された３つの干渉信号１１，１２．１
３すなわち、式（２）のｇ（ｘ） 。
ｇ（ｘ＋Δ／２）／２ 、 ｇ（ｘ−Ｊ／２）／２ を
プロダクト検波し、その包絡線信号をとりだし、コンパ
レータを用いてそれらの信号の間の距離Δ／２を直接検
出することにより、膜厚を求めていた。このため、測定
し得る最小膜厚と分解能は、干渉信号ｇ （ｘ）の広が
り幅によって制限されることになり、第３図に示す如く
、干渉信号１４，１５゜１６が分離されない程に薄い膜
厚は、測定が不可能とされてきた。
プロダクト検波し、その包絡線信号をとりだし、コンパ
レータを用いてそれらの信号の間の距離Δ／２を直接検
出することにより、膜厚を求めていた。このため、測定
し得る最小膜厚と分解能は、干渉信号ｇ （ｘ）の広が
り幅によって制限されることになり、第３図に示す如く
、干渉信号１４，１５゜１６が分離されない程に薄い膜
厚は、測定が不可能とされてきた。
ところで、第４図に示されるように、他の従来例として
、波面を顛けることにより可動部分を無くした白色干渉
膜厚測定方法が知られている。すなわち、白色光源ｌか
らの光束２を試料３に照射し、光路差Δ＝ ２ ｎ ｄ
ｃｏｓθ′をもつ表面と裏面から、反射光４．５を波
面ティルト干渉計に導く。これらの光は、ウオーラスト
ンプリズム２６の結晶軸に対して、４５°方向の偏光軸
をもつ偏光板２５に入射し、紙面に平行及び垂直々等強
度の偏光成分に分割される。これらの光のうち、紙面に
平行な偏光成分は、ウオーラストンプリズム中で屈折し
、プラスαだけティルトして出ていき紙面に垂直な成分
はその逆になり、マイナスαだけティルトする。これら
の光の波面は、偏光板２７を通過後、それぞれが交差す
る図の黒丸印の場所の近傍で干渉を起こし、白色干渉縞
２８，２９．３０として観察される。
、波面を顛けることにより可動部分を無くした白色干渉
膜厚測定方法が知られている。すなわち、白色光源ｌか
らの光束２を試料３に照射し、光路差Δ＝ ２ ｎ ｄ
ｃｏｓθ′をもつ表面と裏面から、反射光４．５を波
面ティルト干渉計に導く。これらの光は、ウオーラスト
ンプリズム２６の結晶軸に対して、４５°方向の偏光軸
をもつ偏光板２５に入射し、紙面に平行及び垂直々等強
度の偏光成分に分割される。これらの光のうち、紙面に
平行な偏光成分は、ウオーラストンプリズム中で屈折し
、プラスαだけティルトして出ていき紙面に垂直な成分
はその逆になり、マイナスαだけティルトする。これら
の光の波面は、偏光板２７を通過後、それぞれが交差す
る図の黒丸印の場所の近傍で干渉を起こし、白色干渉縞
２８，２９．３０として観察される。
いま、光軸上の干渉縞２８から、その上下に生じる他の
２つの干渉縞２９，３０１での距離をＸｏとすると、図
から明らかなように、微小角αに対しては２αＸＱニー
Δが成立する。一方、ティルト角αはウオーラストンプ
リズムを構成する複屈折性結晶の常光線と異常光線に対
する屈折率ｎ□ 、 ｒＪ６とプリズム頂角θからα＝
（ｎｅ−ｎ□ ）ｔａｎθ で定まるブリズＡ固有の
定数となっているので、ｘｏの測定値にこの定数の２倍
を掛けることにより、光路差Δが検出される。３１はこ
の白色干渉縞の空間的な分布を電気信号に変換するだめ
のテレビカメラであり、白色干渉縞はレンズ３２により
撮像素子３３の上に結像され、電気信号１（Ｘ）として
検出される。しかしながら、この方法においても第１図
に示しだ方法と同様の問題点、すなわち、被測定膜の膜
厚が薄くなると、測定が不可能となる点が依然として残
る。
２つの干渉縞２９，３０１での距離をＸｏとすると、図
から明らかなように、微小角αに対しては２αＸＱニー
Δが成立する。一方、ティルト角αはウオーラストンプ
リズムを構成する複屈折性結晶の常光線と異常光線に対
する屈折率ｎ□ 、 ｒＪ６とプリズム頂角θからα＝
（ｎｅ−ｎ□ ）ｔａｎθ で定まるブリズＡ固有の
定数となっているので、ｘｏの測定値にこの定数の２倍
を掛けることにより、光路差Δが検出される。３１はこ
の白色干渉縞の空間的な分布を電気信号に変換するだめ
のテレビカメラであり、白色干渉縞はレンズ３２により
撮像素子３３の上に結像され、電気信号１（Ｘ）として
検出される。しかしながら、この方法においても第１図
に示しだ方法と同様の問題点、すなわち、被測定膜の膜
厚が薄くなると、測定が不可能となる点が依然として残
る。
本発明は如上の点に鑑み、薄い膜に対しても膜厚を測定
できる、新規な白色干渉膜厚測定方法を提供することを
目的とする。
できる、新規な白色干渉膜厚測定方法を提供することを
目的とする。
これを達成するだめ、本発明では干渉信号ｉ （ｘ）の
周波数スペクトル分布の周期性に着目し、フーリエ変換
された関数値が極小となる周波数Ｗの周波数間隔を検出
することにより、すなわち、周期を検出することにより
膜厚に関する光路差Δを検出することを特徴とする。
周波数スペクトル分布の周期性に着目し、フーリエ変換
された関数値が極小となる周波数Ｗの周波数間隔を検出
することにより、すなわち、周期を検出することにより
膜厚に関する光路差Δを検出することを特徴とする。
以下、本発明の原理と測定手順を説明する。
式（２）の干渉信号を、次式のように単独の白色干渉信
号ｇ （ｘ）と間隔Δ／２ で並ぶ３つのデルタ関数か
らなるインパルス列とのコンポルージョンであると考え
ると、従来法における前述の問題は、有限な広がりをも
つｇ（ｘ）の影響を取り除きインパルス列を取り出す、
いわゆる、デコンボルーションを実施することにより解
決することができることがわかる。
号ｇ （ｘ）と間隔Δ／２ で並ぶ３つのデルタ関数か
らなるインパルス列とのコンポルージョンであると考え
ると、従来法における前述の問題は、有限な広がりをも
つｇ（ｘ）の影響を取り除きインパルス列を取り出す、
いわゆる、デコンボルーションを実施することにより解
決することができることがわかる。
ｊ （ｘ ） ＝Ａｏ十ｇ （Ｘ）■Ｃδ（Ｘ）十（δ
（Ｘ＋Δ／２）十δ（Ｘ−Δ／２）Ｌ／２）（４） このだめの手段として、まず式（２）の白色干渉信号を
フーリエ変換してその周波数スペクトル分布Ｉ（ｗ）
を求める。
（Ｘ＋Δ／２）十δ（Ｘ−Δ／２）Ｌ／２）（４） このだめの手段として、まず式（２）の白色干渉信号を
フーリエ変換してその周波数スペクトル分布Ｉ（ｗ）
を求める。
１（ｗ）＝ｆ″’ ｊ（Ｘ）ｅＸＩ）（−ｊｗｘ）ｄｘ
＝ＡｏＪ（ｗ）＋Ｇ（Ｗ）・（１＋ｃｏｓ（ΔＷ／２
）’） （５）ここでＧ（ｗ）＝／ ｇ（ｘ）
ｅｘｐ（−ｊｗｘ）ｄｘ （６）であり、との
Ｇ （ｗ）は、良く知られたフーリエ分光法の原理に従
い、光源と検出器の波長感度績の分布Ｅ（ｗ／２）に定
数係数を除いて一致する。
＝ＡｏＪ（ｗ）＋Ｇ（Ｗ）・（１＋ｃｏｓ（ΔＷ／２
）’） （５）ここでＧ（ｗ）＝／ ｇ（ｘ）
ｅｘｐ（−ｊｗｘ）ｄｘ （６）であり、との
Ｇ （ｗ）は、良く知られたフーリエ分光法の原理に従
い、光源と検出器の波長感度績の分布Ｅ（ｗ／２）に定
数係数を除いて一致する。
第３図に示した白色干渉信号に対して式（５）のフーリ
エ変換の処理を行なって得られる周波数スペクトル分布
を第５図に示す。中央の線スペクトル１７は式（５）の
第１項の直流成分であり、左右のスペクトル１８．１９
は第２項に対応し、Ｇ（ｗ）で振幅変調された正弦波と
なっている。
エ変換の処理を行なって得られる周波数スペクトル分布
を第５図に示す。中央の線スペクトル１７は式（５）の
第１項の直流成分であり、左右のスペクトル１８．１９
は第２項に対応し、Ｇ（ｗ）で振幅変調された正弦波と
なっている。
式（５）かられかるように、この正弦波の周波数は測定
しようとする膜厚に対応しているので、第５図のように
Ｇ（ｗ））００周波数スペクトル帯に１周期以上の正弦
波撮動が含まれている場合には、振動するスペクトル分
布の極小点の間隔から、直接、膜厚に関連する光路差Δ
を求めることができ、この簡単な方法によっても従来法
では測定不可能であった第３図の場合の膜厚を決定する
ことができる。
しようとする膜厚に対応しているので、第５図のように
Ｇ（ｗ））００周波数スペクトル帯に１周期以上の正弦
波撮動が含まれている場合には、振動するスペクトル分
布の極小点の間隔から、直接、膜厚に関連する光路差Δ
を求めることができ、この簡単な方法によっても従来法
では測定不可能であった第３図の場合の膜厚を決定する
ことができる。
膜厚が更に薄くなり、Ｇ（ｗ）ＮＯの周波数スペクトル
帝に含まれる振動が１周期以下となった場合にも適用し
得る方法を次に述べる。
帝に含まれる振動が１周期以下となった場合にも適用し
得る方法を次に述べる。
この方法では、測定に先立ち、まず、膜厚が十分厚く、
第２図のように各干渉信号が完全に分離されるような同
様の試料を用い、分離された干渉信号のうちの１つのみ
、す々ゎち式（２）のｇ（Ｘ）を単独にとり出１−１そ
れをフーリエ変換することにより（）（ｗ）を予め求め
ておく。
第２図のように各干渉信号が完全に分離されるような同
様の試料を用い、分離された干渉信号のうちの１つのみ
、す々ゎち式（２）のｇ（Ｘ）を単独にとり出１−１そ
れをフーリエ変換することにより（）（ｗ）を予め求め
ておく。
このとき、試料は角度特性が無ければ被検膜と異なる角
度に設定されて、Ｇ（ｗ）の検出に供されることができ
るが、一般に試料は角度により反射量が変わるので、膜
厚測定時と同じ入射角で設定されることが望ましい。同
様に、透過率お・よび反射率の特性、吸収率特性の違い
を考慮すれば、Ｇ（ｗ）を求めるときの試料は、被検膜
と同材質のもの、すなわち、単に厚さの異なる厚膜が望
ましい。Ｇ（ｗ）は一度検出されれば以後Ｍ１．数の被
測定膜を測定するのに共通して利用される。Ｇ（ｗ）が
予め求められると、次に測定しようとする被測定膜の干
渉信号の周波数スペクトルＩ（ｗ）°を求め、それにＧ
−’ （ｗ ） を掛けることにより、Ｇ（ｗ）の影
響を取り除く、いわゆる逆フィルタの演算を施すことに
より、前述のデコンボルーションを実施する。
度に設定されて、Ｇ（ｗ）の検出に供されることができ
るが、一般に試料は角度により反射量が変わるので、膜
厚測定時と同じ入射角で設定されることが望ましい。同
様に、透過率お・よび反射率の特性、吸収率特性の違い
を考慮すれば、Ｇ（ｗ）を求めるときの試料は、被検膜
と同材質のもの、すなわち、単に厚さの異なる厚膜が望
ましい。Ｇ（ｗ）は一度検出されれば以後Ｍ１．数の被
測定膜を測定するのに共通して利用される。Ｇ（ｗ）が
予め求められると、次に測定しようとする被測定膜の干
渉信号の周波数スペクトルＩ（ｗ）°を求め、それにＧ
−’ （ｗ ） を掛けることにより、Ｇ（ｗ）の影
響を取り除く、いわゆる逆フィルタの演算を施すことに
より、前述のデコンボルーションを実施する。
但し、Ｇ（ｗ）は光源と検出器の波長感度績Ｊｗ／２）
に対応し、Ｇ（Ｗ）＝０ となる区間があるので、そ
の区間では逆フィルタの演算は行なわない。第６図の２
０．２１は第２図の中心の干渉信号のみを取り出して、
フーリエ変換して得たスペクトルＧ（ｗ）を表わす。
に対応し、Ｇ（Ｗ）＝０ となる区間があるので、そ
の区間では逆フィルタの演算は行なわない。第６図の２
０．２１は第２図の中心の干渉信号のみを取り出して、
フーリエ変換して得たスペクトルＧ（ｗ）を表わす。
これを基に第５図の干渉信号スペクトルＩ （ｗ）に対
して、上述の方法による、逆フィルタの演算Ｇ−１（ｗ
）Ｉ（ｗ）を施した結果が第７図であり、Ｇ（ｗ）ＮＯ
の区間でｌ＋ｃｏｓ（ΔＷ／２）の分布をしている。
して、上述の方法による、逆フィルタの演算Ｇ−１（ｗ
）Ｉ（ｗ）を施した結果が第７図であり、Ｇ（ｗ）ＮＯ
の区間でｌ＋ｃｏｓ（ΔＷ／２）の分布をしている。
この分布を基に関数値が極小となる周波数間隔すなわち
周期を求めて光路差Δを検出することができる。
周期を求めて光路差Δを検出することができる。
なお、測定の１祭の雑音が多い場合は、その影響を軽減
するためにＧ（Ｗ）＋００有効区間中のデータをすべて
利用して、光路差Δを推定する方法をとると有効である
。
するためにＧ（Ｗ）＋００有効区間中のデータをすべて
利用して、光路差Δを推定する方法をとると有効である
。
すなわち、具体的には、得られるスペクトルの関数形が
ｌ＋ｃＤｓ（Δｗ／２）とパラメータΔを除いて、既知
であることを利用して、最小２乗法でパラメータΔを決
定する。
ｌ＋ｃＤｓ（Δｗ／２）とパラメータΔを除いて、既知
であることを利用して、最小２乗法でパラメータΔを決
定する。
こうすることにより、Ｇ（ｗ）＼０の区間中に１周期以
下の正弦波振動しか含まれないような薄い膜に対しても
、合理的にｙｔ、格差Δを定め、膜厚を決定することが
できる。光路差Δが得られたこの段階で、膜厚測定の目
的は完全に達成されているわけで必るが、前述のデコン
ボルーションを実際に行なうには、得られた光路差Δを
基に、関数１十〇Ｑｓ（ΔＷ／２）を用いてＧ（ｗ ）
−Ｑ の部分のスペクトルを外挿すれば良い。第８図は
このようにして得られたスペクトル分布で、後に、フー
リエ逆変換の演算をするために良く知られたハニング窓
の重みをかけだものである。
下の正弦波振動しか含まれないような薄い膜に対しても
、合理的にｙｔ、格差Δを定め、膜厚を決定することが
できる。光路差Δが得られたこの段階で、膜厚測定の目
的は完全に達成されているわけで必るが、前述のデコン
ボルーションを実際に行なうには、得られた光路差Δを
基に、関数１十〇Ｑｓ（ΔＷ／２）を用いてＧ（ｗ ）
−Ｑ の部分のスペクトルを外挿すれば良い。第８図は
このようにして得られたスペクトル分布で、後に、フー
リエ逆変換の演算をするために良く知られたハニング窓
の重みをかけだものである。
第９図は第８図のスペクトル分布をフーリエ逆変換して
得られるインパルス列で、これらのインパルス２２，２
３．２４の間隔は、第３図の白色干渉信号１４，１５．
１６の中心間隔に一致しており、従来法では分離できな
かった白色干渉信号が完全に分離されている。
得られるインパルス列で、これらのインパルス２２，２
３．２４の間隔は、第３図の白色干渉信号１４，１５．
１６の中心間隔に一致しており、従来法では分離できな
かった白色干渉信号が完全に分離されている。
以下、如上の処理を行なうだめの信号処理装置の実施例
について述べる。
について述べる。
第１Ｏ図において、３５は白色干渉信号３４をディジタ
ル化するだめのＡ ／ 、Ｄ変換器であり、３６は干渉
信号の周波数スペクトルを求めるだめの高速フーリエ変
換器である。前述した如く、予め干渉信号が十分、分離
される膜厚の試料を用い、分離された単独の干渉信号ｇ
（ｘ）の周波数スペクトルＧ（ｗ）を求め、それを波形
記憶器３８に記憶させておく。
ル化するだめのＡ ／ 、Ｄ変換器であり、３６は干渉
信号の周波数スペクトルを求めるだめの高速フーリエ変
換器である。前述した如く、予め干渉信号が十分、分離
される膜厚の試料を用い、分離された単独の干渉信号ｇ
（ｘ）の周波数スペクトルＧ（ｗ）を求め、それを波形
記憶器３８に記憶させておく。
次に、被測定膜の干渉信号１（ｘ）の入力に対し、その
周波数スペクトルＩ（ｗ）を求め、波形記憶器３８から
の出力Ｇ（ｗ）を基に、逆フイルタ演算器４０により前
述の逆フィルタの演算を施し、正弦波信号Ｉ（ｗ） Ｇ
’ （ｗ）−１＋ｃｏｓ（Δｗ／２）を得る。ノイズの
影響を受けているこの正弦波信号の周期を最小２乗推定
演算器４２で求めることにより、光路長に換算された光
路差Δを求め、試料の屈折率ｎと入射角θとから実際の
膜厚ｄを定めて、表示装置４３にその結果を表示する。
周波数スペクトルＩ（ｗ）を求め、波形記憶器３８から
の出力Ｇ（ｗ）を基に、逆フイルタ演算器４０により前
述の逆フィルタの演算を施し、正弦波信号Ｉ（ｗ） Ｇ
’ （ｗ）−１＋ｃｏｓ（Δｗ／２）を得る。ノイズの
影響を受けているこの正弦波信号の周期を最小２乗推定
演算器４２で求めることにより、光路長に換算された光
路差Δを求め、試料の屈折率ｎと入射角θとから実際の
膜厚ｄを定めて、表示装置４３にその結果を表示する。
以上の説明は本目的のだめの専用信号処理装置を作成す
ることを前提に、その装置構成例を述べたものであるが
、第１Ｏ図の機器３６．３８゜４０．４２の各部の一部
又は全部は、それらと同等な機能を実施し得るものであ
れば、例えば小型電子計算機等の他の汎用装置で代替ａ
ｆ能である。
ることを前提に、その装置構成例を述べたものであるが
、第１Ｏ図の機器３６．３８゜４０．４２の各部の一部
又は全部は、それらと同等な機能を実施し得るものであ
れば、例えば小型電子計算機等の他の汎用装置で代替ａ
ｆ能である。
以上、本発明によれば、白色干渉信号の周波数スペクト
ル分布のもつ周期性に着目し、その周期を求めることに
より、薄膜の膜厚測定が可能となる。因みに、本発明を
用いてハロゲンランプを白色光源とし、シリコン光検出
器と組み合わせた場合、従来法において、分散の少ない
試料に対しても約５μｍ程度の膜厚が最小限界とされて
いたものが、ノイズの少ない状態においては１μｍ又は
それ以下とすることができる。
ル分布のもつ周期性に着目し、その周期を求めることに
より、薄膜の膜厚測定が可能となる。因みに、本発明を
用いてハロゲンランプを白色光源とし、シリコン光検出
器と組み合わせた場合、従来法において、分散の少ない
試料に対しても約５μｍ程度の膜厚が最小限界とされて
いたものが、ノイズの少ない状態においては１μｍ又は
それ以下とすることができる。
なお、本発明は第１図、第４図で示した白色干渉計に限
定されるものでなく、これに類する他の白色干渉計にも
適用されることは言う迄もない。
定されるものでなく、これに類する他の白色干渉計にも
適用されることは言う迄もない。
第１図はマイケルソン干渉計を用いた膜厚測定系の説明
図、 第２図、第３図は各々、膜厚の厚い試料、薄い試料を測
定した場合の白色干渉信号の図、第４図は波面ティルト
干渉計を用いた膜厚測定系の説明図、 第５図は第３図の白色干渉信号をフーリエ変換して得ら
れる周波数スペクトル分布の図、第６図は単独の白色干
渉信号のみを取り出してフーリエ変換して得られる周波
数スペクトル分布の図、 第７図は逆フイルタ演算をした結果得られる正弦波状の
周波数スペクトル分布の図、第８図は第７図の正弦波状
スペクトル分布の周期をもとに外挿して得られるスペク
トル分布にハニング窓の重みをかけた図、 第９図は第８図のスペクトルをフーリエ逆変換して得ら
れるインパルス列の図、 第１Ｏ図は本発明による膜厚測定方法における信号処理
回路の実施例を示す図、 図中、 ｌは白色の光源、３は被測定膜、４は表面反射光、５は
裏面反射光、６，７は鏡、９は集光レンズ、１０は光検
出器、１１，１２．１３は白色干渉信号、２５．２７は
偏光板、２６はウオーラストンプリズム、２８，２９．
３０は白色干渉縞、３１はテレビカメラ、３２はレンズ
、３３は撮像素子、３５はＡ ／ Ｄ変換器、３６はフ
ーリエ変換器、３８は波形記憶器、４ｏは逆フイルタ演
算器、４２は最小２乗推定演′ｌＬ器、４３は表示装置
である。 出願人 キャノン株式会社
図、 第２図、第３図は各々、膜厚の厚い試料、薄い試料を測
定した場合の白色干渉信号の図、第４図は波面ティルト
干渉計を用いた膜厚測定系の説明図、 第５図は第３図の白色干渉信号をフーリエ変換して得ら
れる周波数スペクトル分布の図、第６図は単独の白色干
渉信号のみを取り出してフーリエ変換して得られる周波
数スペクトル分布の図、 第７図は逆フイルタ演算をした結果得られる正弦波状の
周波数スペクトル分布の図、第８図は第７図の正弦波状
スペクトル分布の周期をもとに外挿して得られるスペク
トル分布にハニング窓の重みをかけた図、 第９図は第８図のスペクトルをフーリエ逆変換して得ら
れるインパルス列の図、 第１Ｏ図は本発明による膜厚測定方法における信号処理
回路の実施例を示す図、 図中、 ｌは白色の光源、３は被測定膜、４は表面反射光、５は
裏面反射光、６，７は鏡、９は集光レンズ、１０は光検
出器、１１，１２．１３は白色干渉信号、２５．２７は
偏光板、２６はウオーラストンプリズム、２８，２９．
３０は白色干渉縞、３１はテレビカメラ、３２はレンズ
、３３は撮像素子、３５はＡ ／ Ｄ変換器、３６はフ
ーリエ変換器、３８は波形記憶器、４ｏは逆フイルタ演
算器、４２は最小２乗推定演′ｌＬ器、４３は表示装置
である。 出願人 キャノン株式会社
Claims (2)
- （１）被測定膜に白色光を照射し、膜の表面と裏面から
の反射光からなる光束を干渉計に導びいて２分割し、該
２分割された光束の光路差を変化させた後、再び重ね合
わせ、得られる白色干渉光より膜厚を測定する方法にお
いて、前記白色干渉光の強度信号を前記光路差を変数と
する関数としてフーリエ変換し、その周波数スペクトル
分布の周期検出より膜厚を測定することを特徴とする白
色干渉膜厚測定方法。 - （２）被測定膜に白色光を照射し、膜の表面と裏面から
の反射光からなる光束を干渉計に導ひいて２分割し、該
２分割された光束の光路差を変化させた後、再び重ね合
わせ、得られる白色干渉光より膜厚を測定する方法にお
いて、被測定膜より厚い膜による白色干渉光の強度信号
の所定部分を前記光路差を変数とする関数として第１の
フーリエ変換をする段階と、被測定膜による白色干渉光
の強度信号を前記光路差を変数とする関数として第２の
フーリエ変換をする段階を有し、第２のフーリエ変換に
よる周波数スペクトル分布に、第１のフーリエ変換によ
る周波数スペクトル分布の逆数を乗じ、得られる周波数
スペクトル分布の周期検出より膜厚を測定することを特
徴とする白色干渉膜厚測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21590182A JPS59105508A (ja) | 1982-12-08 | 1982-12-08 | 白色干渉膜厚測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21590182A JPS59105508A (ja) | 1982-12-08 | 1982-12-08 | 白色干渉膜厚測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59105508A true JPS59105508A (ja) | 1984-06-18 |
| JPH0449642B2 JPH0449642B2 (ja) | 1992-08-12 |
Family
ID=16680124
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21590182A Granted JPS59105508A (ja) | 1982-12-08 | 1982-12-08 | 白色干渉膜厚測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59105508A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61140806A (ja) * | 1984-12-14 | 1986-06-27 | Jeol Ltd | 膜厚測定方法 |
| JPS61200407A (ja) * | 1985-03-01 | 1986-09-05 | Hitachi Ltd | フーリェ変換方式赤外線膜厚測定方法 |
| EP0420113A2 (en) * | 1989-09-25 | 1991-04-03 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Apparatus for and method of evaluating multilayer thin films |
| JPH10325795A (ja) * | 1996-08-04 | 1998-12-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 媒質の測定方法および測定装置 |
| JP2001519190A (ja) * | 1997-10-10 | 2001-10-23 | マサチユセツツ・インスチチユート・オブ・テクノロジイ | 組織形態の測定法 |
| JP2007506071A (ja) * | 2003-09-15 | 2007-03-15 | ザイゴ コーポレーション | 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 |
| JP2007071685A (ja) * | 2005-09-07 | 2007-03-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 界面の位置測定方法および位置測定装置 |
| CN100432620C (zh) * | 2005-06-16 | 2008-11-12 | 富士能株式会社 | 动体测定用干涉仪装置以及动体测定用光干涉测量方法 |
| JP2017125685A (ja) * | 2016-01-12 | 2017-07-20 | レーザーテック株式会社 | 厚さ測定装置及び厚さ分布測定装置 |
-
1982
- 1982-12-08 JP JP21590182A patent/JPS59105508A/ja active Granted
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61140806A (ja) * | 1984-12-14 | 1986-06-27 | Jeol Ltd | 膜厚測定方法 |
| JPS61200407A (ja) * | 1985-03-01 | 1986-09-05 | Hitachi Ltd | フーリェ変換方式赤外線膜厚測定方法 |
| EP0420113A2 (en) * | 1989-09-25 | 1991-04-03 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Apparatus for and method of evaluating multilayer thin films |
| US5227861A (en) * | 1989-09-25 | 1993-07-13 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Apparatus for and method of evaluating multilayer thin film |
| JPH10325795A (ja) * | 1996-08-04 | 1998-12-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 媒質の測定方法および測定装置 |
| JP2001519190A (ja) * | 1997-10-10 | 2001-10-23 | マサチユセツツ・インスチチユート・オブ・テクノロジイ | 組織形態の測定法 |
| JP2007506071A (ja) * | 2003-09-15 | 2007-03-15 | ザイゴ コーポレーション | 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 |
| CN100432620C (zh) * | 2005-06-16 | 2008-11-12 | 富士能株式会社 | 动体测定用干涉仪装置以及动体测定用光干涉测量方法 |
| JP2007071685A (ja) * | 2005-09-07 | 2007-03-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 界面の位置測定方法および位置測定装置 |
| JP4544103B2 (ja) * | 2005-09-07 | 2010-09-15 | パナソニック株式会社 | 界面の位置測定方法および位置測定装置 |
| JP2017125685A (ja) * | 2016-01-12 | 2017-07-20 | レーザーテック株式会社 | 厚さ測定装置及び厚さ分布測定装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0449642B2 (ja) | 1992-08-12 |
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