JPS5953483B2 - 鏡面の変形分布測定装置 - Google Patents
鏡面の変形分布測定装置Info
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- JPS5953483B2 JPS5953483B2 JP53008086A JP808678A JPS5953483B2 JP S5953483 B2 JPS5953483 B2 JP S5953483B2 JP 53008086 A JP53008086 A JP 53008086A JP 808678 A JP808678 A JP 808678A JP S5953483 B2 JPS5953483 B2 JP S5953483B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は研磨された半導体ウェハ等の鏡面の変形分布
を光学的に測定する装置に関する。
を光学的に測定する装置に関する。
従来、半導体ウェハの変形を測定するためには、干渉縞
法、モアレ縞法、多重光束法、光切断法、光マイクロメ
ータ、空気マイクロメータ、電気容量マイクロメータ、
Ｘ線複結晶法、接触子法等が用いられていた。しかし、
従来の方法は半導体ウェハの全体的な反りを測定するか
あるいは部分的な傾斜分布を測定するものである。従つ
て局所的な変形分布を測定するためには、得られた測定
値を解析して図形化するといつた操作を必要とし、非常
に手数がかかる。この発明は上記した点に鑑みてなされ
たもので、鏡面の全体的な変形と局所的な変形分布を光
学的に容易に測定することを可能とした変形分布測定装
置を提供するものである。
法、モアレ縞法、多重光束法、光切断法、光マイクロメ
ータ、空気マイクロメータ、電気容量マイクロメータ、
Ｘ線複結晶法、接触子法等が用いられていた。しかし、
従来の方法は半導体ウェハの全体的な反りを測定するか
あるいは部分的な傾斜分布を測定するものである。従つ
て局所的な変形分布を測定するためには、得られた測定
値を解析して図形化するといつた操作を必要とし、非常
に手数がかかる。この発明は上記した点に鑑みてなされ
たもので、鏡面の全体的な変形と局所的な変形分布を光
学的に容易に測定することを可能とした変形分布測定装
置を提供するものである。
この発明では、断面が周期的点列の格子状となる第１の
光束群とその各光束を中心としてこれを包囲するような
第２の光束群とを発生させ、これを鏡面に照射すること
を基本とする。
光束群とその各光束を中心としてこれを包囲するような
第２の光束群とを発生させ、これを鏡面に照射すること
を基本とする。
そして鏡面からの反射光束群を例えばスクリーンに投射
して光学的に拡大する等の方法により観測する。このよ
うにすれば、第１の光束群により鏡面の全体的な変形を
知ることができ、第１の光束群に付属す’る形で照射さ
れる第２の光束群により局所的な変形分布を知ることが
できる。第１図、第２図はこの発明の原理を説明するた
めの図である。
して光学的に拡大する等の方法により観測する。このよ
うにすれば、第１の光束群により鏡面の全体的な変形を
知ることができ、第１の光束群に付属す’る形で照射さ
れる第２の光束群により局所的な変形分布を知ることが
できる。第１図、第２図はこの発明の原理を説明するた
めの図である。
第１図において、１は測定すべき鏡面であり、ここでは
完全に平坦であるとし、２門がその法線であるとする。
図はこの鏡面１に対して、同軸的な関係にある２つの光
束を入射した場合の様子を示している。即ち、３が中心
となる第１の光束であり、これに対して同軸的に円筒形
の第２の光束４を付属させて照射する。これにより反射
光束３″，４″が得られる。図では説明の便宜上、入射
光束および反射光束を切断した面を示し、第１の光束３
について点０、これに対応して鏡面１上の点０″および
反射光束３上の点０″″を定め、同様に第２の光束４に
ついて点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ、これらに対応して鏡面１上の
点Ａ″，Ｂ″，Ｃ″，Ｄ″および反射光束４″上の点Ａ
″，Ｂ″″，Ｃ″″，Ｄ″″を定めている。いま、面Ａ
ＢＣＤおよび面Ａ″″Ｂ℃″Ｏ″″が共に鏡面１と平行
であるとすると、図形ＡＤＢＣ，Ａ′Ｄ″Ｂ″Ｃ″，Ａ
″Ｏ″″Ｂ″″Ｃ゛″は合同である。鏡面１と面ＡＢＣ
Ｄが平行でなければこれらの合同関係はくずれる。しか
し、面ＡＢＣＤおよび面Ａ″″Ｂ″℃″Ｏ″をそれぞれ
００″およびＯ″Ｏ″″に垂直に選べば、これらの図形
ＡＤＢＣと図形Ａ″Ｄ″″Ｂ″℃″″とは合同で゛ある
。このような基本的な関係を踏まえて、鏡面に凹凸等の
変形がある場合を次に考える。
完全に平坦であるとし、２門がその法線であるとする。
図はこの鏡面１に対して、同軸的な関係にある２つの光
束を入射した場合の様子を示している。即ち、３が中心
となる第１の光束であり、これに対して同軸的に円筒形
の第２の光束４を付属させて照射する。これにより反射
光束３″，４″が得られる。図では説明の便宜上、入射
光束および反射光束を切断した面を示し、第１の光束３
について点０、これに対応して鏡面１上の点０″および
反射光束３上の点０″″を定め、同様に第２の光束４に
ついて点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ、これらに対応して鏡面１上の
点Ａ″，Ｂ″，Ｃ″，Ｄ″および反射光束４″上の点Ａ
″，Ｂ″″，Ｃ″″，Ｄ″″を定めている。いま、面Ａ
ＢＣＤおよび面Ａ″″Ｂ℃″Ｏ″″が共に鏡面１と平行
であるとすると、図形ＡＤＢＣ，Ａ′Ｄ″Ｂ″Ｃ″，Ａ
″Ｏ″″Ｂ″″Ｃ゛″は合同である。鏡面１と面ＡＢＣ
Ｄが平行でなければこれらの合同関係はくずれる。しか
し、面ＡＢＣＤおよび面Ａ″″Ｂ″℃″Ｏ″をそれぞれ
００″およびＯ″Ｏ″″に垂直に選べば、これらの図形
ＡＤＢＣと図形Ａ″Ｄ″″Ｂ″℃″″とは合同で゛ある
。このような基本的な関係を踏まえて、鏡面に凹凸等の
変形がある場合を次に考える。
第２図は変形のある鏡面２１に対して、第］図の場合と
同様プに同軸的な第１、第２の光束を照射した状態を示
している。即ち２２が中心となる第１の光束、２３が円
筒形の第２の光束であり、２２″， ２３″はそれぞれ
の反射光束である。この図においても第１図と同様に入
射光束と反射光束の対応関係を示２す点を定めてある。
Ｅ，ｆ，ｇ，ｈはそれぞれ鏡面２１の点Ｅ″，Ｆ″，Ｇ
″，Ｈ″における法線であり、点Ｅ″，Ｆ，Ｇ″，Ｈ″
の近傍に変形があるとすると、これらの法線は平行でな
くなる。そして、法線Ｅ，ｆ，ｇ，ｈが互いに平行でな
いとする３と、面ＥＦＧＨと面Ｅ″Ｔ″″Ｇ″Ｈ″とが
平行であつても、図形ＥＦＧＨと図形Ｅ″下″Ｇ″Ｈ″
″は合同ではなくなる。図形ＥＦＧＨから図形Ｅ″γ″
″Ｇ″″Ｈ″″への変形は点Ｅ″，Ｆ″，Ｇ″，Ｈ″に
おける各法線ｅ″，ｆ″，ｇ′，ｈ″によつて決定され
ることになる。 ３．以上の考察から、断
面が周期的点列の格子状となるような第１の光束群とそ
の各光束に対して同軸的に付属する第２の光束群とを発
生させてこれを鏡面に照射し、その反射光束群の放射パ
ターンを観測すれば、第１の光束群による放射パターン
４・から鏡面の全体的な変形分布を知ることができ、第
２の光束群による放射パターンから鏡面の局所的な変形
分布を知ることができることがわかる。なお、第１図、
第２図では第２の光束を円筒形として説明したが、点Ａ
，Ｂ，Ｃ，Ｄが点０に一致し、点Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈが点Ｑ
に一致するような中空円錐形の光束を用いても上記にお
いて考察した関係と似た関係を有することが容易に証明
で５き、この発明ではこのような中空円錐形の光束を第
２の光束として用いてもよい。また、第２の光束は断面
が完全に連続した環状とならず、不連続に環状に配置さ
れてもよいし、更に断面が必ずしも円形である必要はな
く、例えば多角形の頂点ありるいは辺を構成するような
光束であつてもよい。この発明において技術的に最も重
要な点は、中心となる第１の光束に対して上述したよう
な第２の光束を付属させた光束群を作るところにある。
上記の如き光束群を発生させるには基本的に次のような
方法を用いればよい。（１）光源により照明される必要
形状孔を有する光学的マスタを用い、レンズ系により平
行細光束群を形成する方法。
同様プに同軸的な第１、第２の光束を照射した状態を示
している。即ち２２が中心となる第１の光束、２３が円
筒形の第２の光束であり、２２″， ２３″はそれぞれ
の反射光束である。この図においても第１図と同様に入
射光束と反射光束の対応関係を示２す点を定めてある。
Ｅ，ｆ，ｇ，ｈはそれぞれ鏡面２１の点Ｅ″，Ｆ″，Ｇ
″，Ｈ″における法線であり、点Ｅ″，Ｆ，Ｇ″，Ｈ″
の近傍に変形があるとすると、これらの法線は平行でな
くなる。そして、法線Ｅ，ｆ，ｇ，ｈが互いに平行でな
いとする３と、面ＥＦＧＨと面Ｅ″Ｔ″″Ｇ″Ｈ″とが
平行であつても、図形ＥＦＧＨと図形Ｅ″下″Ｇ″Ｈ″
″は合同ではなくなる。図形ＥＦＧＨから図形Ｅ″γ″
″Ｇ″″Ｈ″″への変形は点Ｅ″，Ｆ″，Ｇ″，Ｈ″に
おける各法線ｅ″，ｆ″，ｇ′，ｈ″によつて決定され
ることになる。 ３．以上の考察から、断
面が周期的点列の格子状となるような第１の光束群とそ
の各光束に対して同軸的に付属する第２の光束群とを発
生させてこれを鏡面に照射し、その反射光束群の放射パ
ターンを観測すれば、第１の光束群による放射パターン
４・から鏡面の全体的な変形分布を知ることができ、第
２の光束群による放射パターンから鏡面の局所的な変形
分布を知ることができることがわかる。なお、第１図、
第２図では第２の光束を円筒形として説明したが、点Ａ
，Ｂ，Ｃ，Ｄが点０に一致し、点Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈが点Ｑ
に一致するような中空円錐形の光束を用いても上記にお
いて考察した関係と似た関係を有することが容易に証明
で５き、この発明ではこのような中空円錐形の光束を第
２の光束として用いてもよい。また、第２の光束は断面
が完全に連続した環状とならず、不連続に環状に配置さ
れてもよいし、更に断面が必ずしも円形である必要はな
く、例えば多角形の頂点ありるいは辺を構成するような
光束であつてもよい。この発明において技術的に最も重
要な点は、中心となる第１の光束に対して上述したよう
な第２の光束を付属させた光束群を作るところにある。
上記の如き光束群を発生させるには基本的に次のような
方法を用いればよい。（１）光源により照明される必要
形状孔を有する光学的マスタを用い、レンズ系により平
行細光束群を形成する方法。
（２）周期的格子点列からなる基本格子群（第１の格子
板）と平面多領域格子群（第２の格子板）とを二重回折
を行い得る距離に近接配置して、これを可千渉光源によ
り照明する方法。
板）と平面多領域格子群（第２の格子板）とを二重回折
を行い得る距離に近接配置して、これを可千渉光源によ
り照明する方法。
ここに平面多領域格子群とは、平面格子が複数の領域か
ら．なり、各小領域内では格子点列が規則的であり、各
小領域間では格子配列が不規則となつているものをいう
。（３）周期的格子点列からなる基本格子群（第１の格
子板）とこれより大なる格子間隔の周期的格子点列から
なる格子群（第２の格子板）とを二重回折を行い得る距
離に近接配置して、これを可干渉光源により照明する方
法。
ら．なり、各小領域内では格子点列が規則的であり、各
小領域間では格子配列が不規則となつているものをいう
。（３）周期的格子点列からなる基本格子群（第１の格
子板）とこれより大なる格子間隔の周期的格子点列から
なる格子群（第２の格子板）とを二重回折を行い得る距
離に近接配置して、これを可干渉光源により照明する方
法。
この場合、第２の格子板が固定のときは第１の光束群を
包囲する第２の光束群は断面が不連続な環状をなす。又
第２の格子板を面内で回転させれば、（２）と同様に第
２の光束群は断面が連続環状をなす。以上に挙げた基本
的方法のうち、（１）は最も単純ウ）つ原理的である。
包囲する第２の光束群は断面が不連続な環状をなす。又
第２の格子板を面内で回転させれば、（２）と同様に第
２の光束群は断面が連続環状をなす。以上に挙げた基本
的方法のうち、（１）は最も単純ウ）つ原理的である。
このような光学的マスクとレンズ系を用いて第１、第２
の光束群を作る場合の既略構成を第３図に示す。図にお
いて、３１は光糺 ３２はランプハウス、３３はコンデ
ンサレン（、３４はマスク、３５は投射レンズである。
こりような構成でマスク３４として所定パターンのしを
形成したものを用いれば、第１の光束群とその各光束を
包囲する形の第２の光束群とを作ることができる。そし
て、これら光束群を例えば研磨された半導体ウエハに照
射し、その反射光束群をスクリーン上に投影することに
より、ウエハの全体的な変形と局所的な変形分布を同時
に簡単に調ｊべることができる。しかしながらこの方法
は、投影レンズ系を用いなければならないため構成が複
雑で設計も難しく、またパターンが微細になると干渉の
影響が強くなるため、実用にはならない。
の光束群を作る場合の既略構成を第３図に示す。図にお
いて、３１は光糺 ３２はランプハウス、３３はコンデ
ンサレン（、３４はマスク、３５は投射レンズである。
こりような構成でマスク３４として所定パターンのしを
形成したものを用いれば、第１の光束群とその各光束を
包囲する形の第２の光束群とを作ることができる。そし
て、これら光束群を例えば研磨された半導体ウエハに照
射し、その反射光束群をスクリーン上に投影することに
より、ウエハの全体的な変形と局所的な変形分布を同時
に簡単に調ｊべることができる。しかしながらこの方法
は、投影レンズ系を用いなければならないため構成が複
雑で設計も難しく、またパターンが微細になると干渉の
影響が強くなるため、実用にはならない。
従つてこの発明ノでは、この（１）の方法は除外し、二
重回折の現象を利用して極めて簡便に所望する第１、第
２の光束群を得ることのできる（２）、（３）の方法を
用いることを特徴とする。以下この発明の実施例を説明
する。
重回折の現象を利用して極めて簡便に所望する第１、第
２の光束群を得ることのできる（２）、（３）の方法を
用いることを特徴とする。以下この発明の実施例を説明
する。
まず上記（２）２の方法、即ち周期的基本格子群と平面
多領域格子群の組合せにより、第１、第２の光束群を発
生するようにした実施例を説明する。よく知られている
ように、平面格子に可千渉光を照射すると回折光が得ら
れる。周期的基本格子群として例えば正方格子を用い、
これに可千渉光を照射すると、その回折光群は断面が正
方格子状であつて、中心光束としての第１の光束群とな
る。そこで、この基本格子群に対して二重回折をおこす
距離に平面多領域格子群を配置することで、第１の光束
群とその各光束を同軸的に包囲する第２の光束群が得ら
れる。いま、基本格子群のみを用いて、その回折により
第１の光束群のみを発生させる場合について実用上の設
計条件を具体的に出してみる。
多領域格子群の組合せにより、第１、第２の光束群を発
生するようにした実施例を説明する。よく知られている
ように、平面格子に可千渉光を照射すると回折光が得ら
れる。周期的基本格子群として例えば正方格子を用い、
これに可千渉光を照射すると、その回折光群は断面が正
方格子状であつて、中心光束としての第１の光束群とな
る。そこで、この基本格子群に対して二重回折をおこす
距離に平面多領域格子群を配置することで、第１の光束
群とその各光束を同軸的に包囲する第２の光束群が得ら
れる。いま、基本格子群のみを用いて、その回折により
第１の光束群のみを発生させる場合について実用上の設
計条件を具体的に出してみる。
第４図において、４１は格子板であり、これに例えば垂
直にレーザ光のような可千渉光４２を照射する。格子板
４１が例えば正方格子であるとすると、回折光は試料４
４に対して正方格子状に投射される。第５図はその主要
な投射点を示している。即ち４８は０次回折光による投
射点４９は１次回折光による投射点、４０は２次回折光
による投射点である。第４図に示すように、１次回折光
４３はＯ次回折光に対してθの角度をなして試料４４に
入射し、格子板４１と同じ高さにスクリーン４６をおく
と、１次回折光４３の反射光４５がスタリーン４６上の
投射点４７に投射される。１次回折光４３の回折角θは
、入射可干渉光４２の波長をλ、格子板４１の格子間隔
をｄとすると、Ｓｉｎθ＝λ／ｄとなる。
直にレーザ光のような可千渉光４２を照射する。格子板
４１が例えば正方格子であるとすると、回折光は試料４
４に対して正方格子状に投射される。第５図はその主要
な投射点を示している。即ち４８は０次回折光による投
射点４９は１次回折光による投射点、４０は２次回折光
による投射点である。第４図に示すように、１次回折光
４３はＯ次回折光に対してθの角度をなして試料４４に
入射し、格子板４１と同じ高さにスクリーン４６をおく
と、１次回折光４３の反射光４５がスタリーン４６上の
投射点４７に投射される。１次回折光４３の回折角θは
、入射可干渉光４２の波長をλ、格子板４１の格子間隔
をｄとすると、Ｓｉｎθ＝λ／ｄとなる。
０次回折光と１次回折光が試料面に入射する２点、即ち
投射点４８と４９の間の距離をＸ、格子板４１と試料４
４間の距離をＬとし、ｘ〈０．１Ｌとするとであるから
、例えばλ＝０．６３μＭ．ｘ／Ｌ＝０．０５とすると
、格子間隔はｄ七１２．６μｍとなる。
投射点４８と４９の間の距離をＸ、格子板４１と試料４
４間の距離をＬとし、ｘ〈０．１Ｌとするとであるから
、例えばλ＝０．６３μＭ．ｘ／Ｌ＝０．０５とすると
、格子間隔はｄ七１２．６μｍとなる。
いま、試料４４として、約１００ｍｍφのＳｉウエハを
考え、その上に第５図のように０次回折光（１）、１次
回折光（４）、２次回折光（４）の９光束を投射する場
合を考えると、Ｘは２０〜２４ｍｍであるから、Ｌを４
０〜４８ｃｍとすればよい。このような基本格子群の回
折を利用して得られる第１の光束群に対して、この実施
例では前述したように平面多領域格子群を組合せて第２
の光束群を形成する。
考え、その上に第５図のように０次回折光（１）、１次
回折光（４）、２次回折光（４）の９光束を投射する場
合を考えると、Ｘは２０〜２４ｍｍであるから、Ｌを４
０〜４８ｃｍとすればよい。このような基本格子群の回
折を利用して得られる第１の光束群に対して、この実施
例では前述したように平面多領域格子群を組合せて第２
の光束群を形成する。
平面多領域格子群とは例えば第６図のように、格子面が
いくつかの小領域に分割されていて、各小領域内では規
則的な格子配列となつており、小領域間ではその格子方
位分布が不規則となつているものである。このような平
面多領域格子群に可千渉光を入射すると、入射光束の径
に比べて小領域が十分小さい場合には、回折光はＸ線の
粉末回折の場合と同様に回折環を形成する。即ち、第７
図に示すように、周期的基本格子群からなる第１の格子
板５１と平面多領域格子群からなる第２の格子板５２を
近接配置して、可干渉光５３を入射して二重回折を行わ
せる。
いくつかの小領域に分割されていて、各小領域内では規
則的な格子配列となつており、小領域間ではその格子方
位分布が不規則となつているものである。このような平
面多領域格子群に可千渉光を入射すると、入射光束の径
に比べて小領域が十分小さい場合には、回折光はＸ線の
粉末回折の場合と同様に回折環を形成する。即ち、第７
図に示すように、周期的基本格子群からなる第１の格子
板５１と平面多領域格子群からなる第２の格子板５２を
近接配置して、可干渉光５３を入射して二重回折を行わ
せる。
これにより、第１の格子板５１で得られる各回折光につ
いて第２の格子板５２により回折環が形成されることに
なり、中心となる第１の光束５４とこれを包囲する形の
中空円錐状の第２の光束５５とからなる所要の回折光束
群が実現される。なお、第７図に示した投射パターンに
おいて、第１の光束を包囲する第２の光束による投射パ
ターンが隣接するもの同志で重なると、所望の局所的変
形分布を正確に測定することができなくなる。
いて第２の格子板５２により回折環が形成されることに
なり、中心となる第１の光束５４とこれを包囲する形の
中空円錐状の第２の光束５５とからなる所要の回折光束
群が実現される。なお、第７図に示した投射パターンに
おいて、第１の光束を包囲する第２の光束による投射パ
ターンが隣接するもの同志で重なると、所望の局所的変
形分布を正確に測定することができなくなる。
従つて第７図で、Ｄ１〉２Ｄ２とすることが好ましく、
そのためには第１の光束を得る第１の格子板の格子間隔
をｄ１、第２の光束を得る第２の格子間隔をＤ２とした
ときｄ１く２ｄ２とすればよい。この実施例によれば、
例えばＳｉウエハ表面に、第７図に示したように９個の
投射点に光束を投射して、その反射光をスクリーン上で
観測することにより、中心となる第１の光束による反射
光分布によつてウエハ全体の大きな変形を観測し、第２
の光束による反射光分布によつてウエハ内の各部の局所
的な変形分布を同時に観測することができる。しかもこ
の実施例によれば、二枚の格子板の二重回折を利用して
きわめて簡便に優れた鏡面の変形分布測定装置を実現す
ることができる。次に前記（３）の方法、即ち周期的基
本格子群からなる第１の格子板とこれより格子間隔の大
きい周期的格子群からなる第２の格子板を用いた実施例
を説明する。この場合第１、第２の格子板を二重回折を
行い得る距離に近接配置して可干渉光により照明する。
この実施例によつても、第１の格子板により得られる回
折光のそれぞれに対して第２の格子板により回折光が得
られる。この場合、第１の格子板による各回折光（第１
の光束）に付属する第２の格子板による回折光（第２の
光束）は断面が連続した環状とはならず不連続に配置さ
れ、従つてこの光束群による投射パターンは第８図のよ
うになる。この場合も第７図と同様、Ｄ１〉２Ｄ２とす
ることが望ましく、そのためにはやはり第１の格子板の
格子間隔ｄ１と第２の格子板の格子間隔Ｄ２の関係をｄ
１く２ｄ２に設定することが望ましい。ところで、上記
実施例において、回折環を発生する第２の格子板の格子
間隔Ｄ２を大きくして環径Ｄ２を小さくしようとすると
、小領域中での回折にあずかる格子点数が少なくなり、
この結果、回折環幅が拡がる。
そのためには第１の光束を得る第１の格子板の格子間隔
をｄ１、第２の光束を得る第２の格子間隔をＤ２とした
ときｄ１く２ｄ２とすればよい。この実施例によれば、
例えばＳｉウエハ表面に、第７図に示したように９個の
投射点に光束を投射して、その反射光をスクリーン上で
観測することにより、中心となる第１の光束による反射
光分布によつてウエハ全体の大きな変形を観測し、第２
の光束による反射光分布によつてウエハ内の各部の局所
的な変形分布を同時に観測することができる。しかもこ
の実施例によれば、二枚の格子板の二重回折を利用して
きわめて簡便に優れた鏡面の変形分布測定装置を実現す
ることができる。次に前記（３）の方法、即ち周期的基
本格子群からなる第１の格子板とこれより格子間隔の大
きい周期的格子群からなる第２の格子板を用いた実施例
を説明する。この場合第１、第２の格子板を二重回折を
行い得る距離に近接配置して可干渉光により照明する。
この実施例によつても、第１の格子板により得られる回
折光のそれぞれに対して第２の格子板により回折光が得
られる。この場合、第１の格子板による各回折光（第１
の光束）に付属する第２の格子板による回折光（第２の
光束）は断面が連続した環状とはならず不連続に配置さ
れ、従つてこの光束群による投射パターンは第８図のよ
うになる。この場合も第７図と同様、Ｄ１〉２Ｄ２とす
ることが望ましく、そのためにはやはり第１の格子板の
格子間隔ｄ１と第２の格子板の格子間隔Ｄ２の関係をｄ
１く２ｄ２に設定することが望ましい。ところで、上記
実施例において、回折環を発生する第２の格子板の格子
間隔Ｄ２を大きくして環径Ｄ２を小さくしようとすると
、小領域中での回折にあずかる格子点数が少なくなり、
この結果、回折環幅が拡がる。
回折環幅として半値幅をδとして小領域中の格子点数の
平均をＮとすると近似的にδλ／Ｎで表わされる。いま
、入射光ビームの径を１ｍｍ口とし、第２の格子板の１
ｍｍ口内の小領域を２５個とすると、小領域の平均辺長
は２００μｍである。回折環径Ｄ２をＤ１の１／５とす
るためには、先の数値例で示した第１の格子板の格子間
隔ｄ１＝１２．６μｍに対してＤ２＝５ｄ１＝６３μｍ
となり、Ｎは約１０個となる。そして、このときの回折
環幅をδ１、入射光ビームの径１ｍｍ？内の全格子点が
回折にあずかる場合の回折環にの場合、前述したように
回折環は実際には不連続である）の幅をδ２とすると、
その比はとなる。
平均をＮとすると近似的にδλ／Ｎで表わされる。いま
、入射光ビームの径を１ｍｍ口とし、第２の格子板の１
ｍｍ口内の小領域を２５個とすると、小領域の平均辺長
は２００μｍである。回折環径Ｄ２をＤ１の１／５とす
るためには、先の数値例で示した第１の格子板の格子間
隔ｄ１＝１２．６μｍに対してＤ２＝５ｄ１＝６３μｍ
となり、Ｎは約１０個となる。そして、このときの回折
環幅をδ１、入射光ビームの径１ｍｍ？内の全格子点が
回折にあずかる場合の回折環にの場合、前述したように
回折環は実際には不連続である）の幅をδ２とすると、
その比はとなる。
このように、回折環径を小さくしたときに回折環幅が大
きくなることは、鏡面の局所的変形分布を測定する場合
に測定誤差が大きくなることを意味する。
きくなることは、鏡面の局所的変形分布を測定する場合
に測定誤差が大きくなることを意味する。
この点を解決して幅の小さい環状回折を行わせて第２の
光束群を発生させるようにした実施例を次に説明する。
本実施例では第１の光束群を得るための周期的基本格子
群からなる第１の格子板に対してこれより格子間隔の大
きい周期的格子群からなる第２の格子板を二重回折を行
い得る距離に配置し、かつ第２の格子板を回転駆動させ
ることにより、第１の光束群の各光束に中空円錐状の第
２の光束を付属させるものである。第９図は周期的な平
面格子板を回転させて環状回折光を得る様子を示してい
る。
光束群を発生させるようにした実施例を次に説明する。
本実施例では第１の光束群を得るための周期的基本格子
群からなる第１の格子板に対してこれより格子間隔の大
きい周期的格子群からなる第２の格子板を二重回折を行
い得る距離に配置し、かつ第２の格子板を回転駆動させ
ることにより、第１の光束群の各光束に中空円錐状の第
２の光束を付属させるものである。第９図は周期的な平
面格子板を回転させて環状回折光を得る様子を示してい
る。
図において、６１は入射可干渉光、６２は格子板、６３
は格子板６２をのせる回転台で外周に歯車を有し、この
回転台６３を駆動用モータ６４に連結された歯車６５に
より輪転せしめるようになつている。いま、第９図にお
いて、入射光６１としてＨｅＮ８レーザ光を用い、また
格子板６２に格子間隔２１μｍの正方格子を用い、格子
板６２から試料鏡面までの距離を５００ｍｍとする。
は格子板６２をのせる回転台で外周に歯車を有し、この
回転台６３を駆動用モータ６４に連結された歯車６５に
より輪転せしめるようになつている。いま、第９図にお
いて、入射光６１としてＨｅＮ８レーザ光を用い、また
格子板６２に格子間隔２１μｍの正方格子を用い、格子
板６２から試料鏡面までの距離を５００ｍｍとする。
格子板６２が静止状態のときは試料面に間隔１５ｍｍの
正方格子状に投射点が得られる。格子板６２を回転駆動
すると第９図に示すように各投射点が環状軌跡を描く。
このとき、試料面での回折環の半径は、第１環が１５．
０ｍｍ、第２環が２１．２ｍｍ、第３環が３０．０ｍｍ
、第４環が３３．５ｍｍ、・・・・・・・・・・・・第
９環が６０．０ｍｍとなる。このような環状回折光を用
いれば、これだけでも試料面に凹凸があつたときにその
傾斜に従つて反射円錐環状光束の方向に変化を生じるか
ら、環状照明帯における凹凸を知ることができる。この
実施例では、上述したように固定した周期基本格子群か
らなる第１の格子板に対して近接して第９図で説明した
ような回転する第２の格子板を配置する。具体的に例え
ば、固定した第１の格子板として格子間隔２１μｍの正
方格子を用い、回転する第２の格子板として格子間隔６
３μｍの正方格子を用いれば、前述の実施例と同様の所
要の光束群を発生させることができる。以上の回折を利
用した実施例では、二枚の格子板による二重回折により
所要の光束群を発生させたが、基本周期の異なる格子を
同一平面内に混在させたいわゆる超格子を用いることで
、上記各実施例で利用した二重回折と等価な現象により
同様の光束群を得ることが可能である。
正方格子状に投射点が得られる。格子板６２を回転駆動
すると第９図に示すように各投射点が環状軌跡を描く。
このとき、試料面での回折環の半径は、第１環が１５．
０ｍｍ、第２環が２１．２ｍｍ、第３環が３０．０ｍｍ
、第４環が３３．５ｍｍ、・・・・・・・・・・・・第
９環が６０．０ｍｍとなる。このような環状回折光を用
いれば、これだけでも試料面に凹凸があつたときにその
傾斜に従つて反射円錐環状光束の方向に変化を生じるか
ら、環状照明帯における凹凸を知ることができる。この
実施例では、上述したように固定した周期基本格子群か
らなる第１の格子板に対して近接して第９図で説明した
ような回転する第２の格子板を配置する。具体的に例え
ば、固定した第１の格子板として格子間隔２１μｍの正
方格子を用い、回転する第２の格子板として格子間隔６
３μｍの正方格子を用いれば、前述の実施例と同様の所
要の光束群を発生させることができる。以上の回折を利
用した実施例では、二枚の格子板による二重回折により
所要の光束群を発生させたが、基本周期の異なる格子を
同一平面内に混在させたいわゆる超格子を用いることで
、上記各実施例で利用した二重回折と等価な現象により
同様の光束群を得ることが可能である。
混在させる格子は必ずしも同じ形式である必要はなく、
例えば一方が正方格子、他方が三方格子という組合せで
もよい。超格子を用いる場合、大なる格子定数をもつ格
子の占有面積を大とする等により回折強度を大にしてお
くことが実用上有利である。また、消滅則成立条件は十
分考慮する必要がある。更に、平面内で格子定数に規則
正しい揺動を与えた，格子板を用いることによつても同
様の光束群を発生させることが可能である。このような
格子で得られる投射パターン或いはその逆に対する変換
関係はフーリエ変換を用いて求めることができる。
例えば一方が正方格子、他方が三方格子という組合せで
もよい。超格子を用いる場合、大なる格子定数をもつ格
子の占有面積を大とする等により回折強度を大にしてお
くことが実用上有利である。また、消滅則成立条件は十
分考慮する必要がある。更に、平面内で格子定数に規則
正しい揺動を与えた，格子板を用いることによつても同
様の光束群を発生させることが可能である。このような
格子で得られる投射パターン或いはその逆に対する変換
関係はフーリエ変換を用いて求めることができる。
以上の実施例では主として正方格子を用いた場合を説明
したが、三方格子を用いることを妨げるものではない。
したが、三方格子を用いることを妨げるものではない。
また試料の形状、検査態様によつては、斜方格子や単斜
格子を用いてもよい。更に、連続的に移動する帯状試料
等の鏡面変形を検査する場合などには、一次元回折格子
を用いることが有用である。その実施例を第１０図に示
す。図において、７１は入射可干渉光、７２は一次元回
折格子であり、これにより得られる回折光束をその中心
光束に対して４５゜傾けた半透鏡７３を介して、連続的
に移動する帯状試料７４の面に投射する。そして、その
反射光束を半透鏡７３を介してスクリーン７５上に投影
して観察するようになつている。これに対して、先に説
明した実施例のように、例えば一次元回折格子７２に近
接して平面多領域格子群からなる格子板を配置して二重
回折を行わしめ、一次元回折光束群に環状光束を付属さ
せれば、図のように一次元回折光束による投射点７６を
取囲む投射環７７を形成することができる。また、実際
の変形分布測定装置において、投射光束群を試料面に垂
直に入射させるようにレンズ系を使用することを妨げる
ものではない。
格子を用いてもよい。更に、連続的に移動する帯状試料
等の鏡面変形を検査する場合などには、一次元回折格子
を用いることが有用である。その実施例を第１０図に示
す。図において、７１は入射可干渉光、７２は一次元回
折格子であり、これにより得られる回折光束をその中心
光束に対して４５゜傾けた半透鏡７３を介して、連続的
に移動する帯状試料７４の面に投射する。そして、その
反射光束を半透鏡７３を介してスクリーン７５上に投影
して観察するようになつている。これに対して、先に説
明した実施例のように、例えば一次元回折格子７２に近
接して平面多領域格子群からなる格子板を配置して二重
回折を行わしめ、一次元回折光束群に環状光束を付属さ
せれば、図のように一次元回折光束による投射点７６を
取囲む投射環７７を形成することができる。また、実際
の変形分布測定装置において、投射光束群を試料面に垂
直に入射させるようにレンズ系を使用することを妨げる
ものではない。
以上詳細に説明したように、この発明によれば、断面が
格子状となる第１の光束群とその各光束を包囲する第２
の光束群とを発生させて鏡面に照射し、その反射光束を
観測することで、鏡面の全体的な変形と局所的な変形分
布を容易に知ることができる。
格子状となる第１の光束群とその各光束を包囲する第２
の光束群とを発生させて鏡面に照射し、その反射光束を
観測することで、鏡面の全体的な変形と局所的な変形分
布を容易に知ることができる。
しかもこの発明によれば、試料全面に光を照射すること
なく二重回折を利用した簡便な手段で試料面の複数点に
光束を当て、正確な変形分布の測定を行うことができる
。
なく二重回折を利用した簡便な手段で試料面の複数点に
光束を当て、正確な変形分布の測定を行うことができる
。
第１図および第２図はこの発明の原理を説明するための
図、第３図は光学的マスクを用いて所望の光束群を得る
場合の構成例を示す図、第４図〜第７図は基本格子群と
平面多領域格子群の二重回折を利用するこの発明の実施
例を説明するための図、第８図は基本格子群とこれより
周期の大きい格子群との二重回折を利用する実施例を説
明するための図、第９図は基本格子群と回転平面格子群
との二重回折を利用する実施例を説明するための図、第
１０図は一次元回折格子を利用する実施例を説明するた
めの図である。 １，２１・・・・・・被測定鏡面、３，２２・・・・・
・第１の光束、４，２３・・・・・・第２の光束、５１
・・・・・・第１の格子板、５２・・・・・・第２の格
子板。
図、第３図は光学的マスクを用いて所望の光束群を得る
場合の構成例を示す図、第４図〜第７図は基本格子群と
平面多領域格子群の二重回折を利用するこの発明の実施
例を説明するための図、第８図は基本格子群とこれより
周期の大きい格子群との二重回折を利用する実施例を説
明するための図、第９図は基本格子群と回転平面格子群
との二重回折を利用する実施例を説明するための図、第
１０図は一次元回折格子を利用する実施例を説明するた
めの図である。 １，２１・・・・・・被測定鏡面、３，２２・・・・・
・第１の光束、４，２３・・・・・・第２の光束、５１
・・・・・・第１の格子板、５２・・・・・・第２の格
子板。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 周期的格子点列からなる基本格子群を構成する第１
の格子板と、これと異なる格子点列からなる格子群を構
成する第２の格子板とを近接配置して可干渉光により照
明し、二重回折によつて断面が周期的点列の格子状とな
る第１の光束群とその各光束を包囲する第２の光束群と
を発生させて鏡面に照射し、上記鏡面からの反射光束群
の放射パターンにより上記鏡面の変形分布を測定するよ
うにしたことを特徴とする鏡面の変形分布測定装置。 ２ 前記第２の格子板は、格子面が複数の小領域に分割
され、各小領域内では周期的格子点列からなる格子群が
構成され、各小領域間では格子方位分布が不規則になつ
ている平面多領域格子群を構成している特許請求の範囲
第１項記載の鏡面の変形分布測定装置。 ３ 前記第２の格子板は、前記第１の格子板に比べて格
子間隔の大きい周期的点列からなる格子群を構成してい
る特許請求の範囲第１項記載の鏡面の変形分布測定装置
。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53008086A JPS5953483B2 (ja) | 1978-01-27 | 1978-01-27 | 鏡面の変形分布測定装置 |
| US06/005,199 US4291990A (en) | 1978-01-27 | 1979-01-22 | Apparatus for measuring the distribution of irregularities on a mirror surface |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53008086A JPS5953483B2 (ja) | 1978-01-27 | 1978-01-27 | 鏡面の変形分布測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54102153A JPS54102153A (en) | 1979-08-11 |
| JPS5953483B2 true JPS5953483B2 (ja) | 1984-12-25 |
Family
ID=11683509
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53008086A Expired JPS5953483B2 (ja) | 1978-01-27 | 1978-01-27 | 鏡面の変形分布測定装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4291990A (ja) |
| JP (1) | JPS5953483B2 (ja) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56103420A (en) * | 1980-01-23 | 1981-08-18 | Hitachi Ltd | Compensating method for deflection distortion in charged particle beam apparatus |
| JPS58219441A (ja) * | 1982-06-15 | 1983-12-20 | Hajime Sangyo Kk | 凸面体の表面欠陥検査装置 |
| US4875780A (en) * | 1988-02-25 | 1989-10-24 | Eastman Kodak Company | Method and apparatus for inspecting reticles |
| US5094536A (en) * | 1990-11-05 | 1992-03-10 | Litel Instruments | Deformable wafer chuck |
| US5153445A (en) * | 1991-07-22 | 1992-10-06 | General Motors Corporation | Method and apparatus for measuring orange peel and texture in painted surfaces |
| JPH07105424B2 (ja) * | 1991-07-23 | 1995-11-13 | 信越半導体株式会社 | シリコンウェーハの表面の結合状態及び不純物の評価方法 |
| US5386257A (en) * | 1993-09-27 | 1995-01-31 | Swartwood; Troy | Apparatus for aligning the optical system of a lamphouse and a movie projector |
| US5912738A (en) * | 1996-11-25 | 1999-06-15 | Sandia Corporation | Measurement of the curvature of a surface using parallel light beams |
| US6208412B1 (en) | 1999-06-14 | 2001-03-27 | Visteon Global Technologies, Inc. | Method and apparatus for determining optical quality |
| US6100990A (en) * | 1999-06-14 | 2000-08-08 | Ford Motor Company | Method and apparatus for determining reflective optical quality using gray-scale patterns |
| US6636301B1 (en) | 2000-08-10 | 2003-10-21 | Kla-Tencor Corporation | Multiple beam inspection apparatus and method |
| US6879390B1 (en) | 2000-08-10 | 2005-04-12 | Kla-Tencor Technologies Corporation | Multiple beam inspection apparatus and method |
| FR2830079B1 (fr) * | 2001-09-26 | 2004-04-30 | Holo 3 | Procede et dispositif de mesure d'au moins une grandeur geometrique d'une surface optiquement reflechissante |
| US7391523B1 (en) * | 2003-06-02 | 2008-06-24 | K-Space Associates, Inc. | Curvature/tilt metrology tool with closed loop feedback control |
| KR100669040B1 (ko) * | 2005-08-01 | 2007-01-16 | 주식회사 나노트론 | 다중광속을 이용한 곡률 측정 장치와 방법 |
| US7440094B2 (en) * | 2005-11-30 | 2008-10-21 | Wafermasters Incorporated | Optical sample characterization system |
| US20070146685A1 (en) * | 2005-11-30 | 2007-06-28 | Yoo Woo S | Dynamic wafer stress management system |
| US20080037133A1 (en) * | 2006-08-09 | 2008-02-14 | Preston Douglas G | Apparatus and method for determining presence of curvature in personal vanity mirrors |
| US9068904B2 (en) * | 2011-01-18 | 2015-06-30 | Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona | System and method for non-contact metrology of surfaces |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3439988A (en) * | 1964-04-27 | 1969-04-22 | Data Products Corp | Apparatus for inspecting a reflective surface which includes a projector of a pattern of lines having different thicknesses |
-
1978
- 1978-01-27 JP JP53008086A patent/JPS5953483B2/ja not_active Expired
-
1979
- 1979-01-22 US US06/005,199 patent/US4291990A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS54102153A (en) | 1979-08-11 |
| US4291990A (en) | 1981-09-29 |
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