JPS63250502A - 微小寸法測定方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光学式のサブミクロン領域の微小寸法測定方法
に関する。

〔従来の技術〕

サブミクロン領域の微小寸法の光学的測定法として、測
定すべき微小な寸法部を白色光源で照明して顕微鏡で高
倍率に拡大し、拡大像をイメージセンサ−で受光する方
法が多く用いられている。

これはイメージセンサ−によって発せられる受光された
像のビデオ信号を、予め設定されたスライスレベルの値
で２値化し、２値化信号の立ち下がり部と立ち上がり部
の間にふくまれるイメージセンサ−の画素数からパター
ンピッチを計数して寸法を求めるものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述した従来の寸法測定法では安定した２値化処理を行
なうために、Ｓ／Ｎ比の良いビデオ信号が得られてスラ
イスレベルの値が安定して設定される事が必要である。

また、被測定物の照明光が白色光源による場合には１ミ
クロンメートル（μｍ）程度までの微小なスポット径に
集光することは困難で、測定すべき寸法部の大きさが１
μｍ以下のサブミクロンの領域になったときは、寸法が
測定される寸法部からの反射光よりも寸法部以外からの
反射光の割合が大きくなり、寸法部からの反射光強度と
寸法部以外からの反射光強度の差が少なくなる。

このような場合は２値化処理の基準とするスライスレベ
ルを設定することが困難となる。また反射光を検出して
得られるビデオ信号の形状は寸法部の大きさによって変
化するが、寸法が微小になるに従ってビデオ信号の形状
の変化は非線形となり、スライスレベルの値を予め定め
られた固有の値に設定していたのでは２値化されたパタ
ーンピッチの値は実際の寸法に比例しなくなる。

更に、寸法部が小さくなるに従ってゴミ、キズ等と寸法
部との区別が困難になってくる。

本発明は上述した従来の寸法測定法の問題点を解消させ
て、特に１μｍよりも小さい寸法を高精度・高安定に測
定することが可能な微小寸法測定方法を提供することを
目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため本発明は次のような方法から
成る。

すなわち、レーザ光源から放射されるレーザ光を音響光
学素子に入射せしめ、第１の駆動信号と第２の駆動信号
により動作させられる音響光学素子ドライバーで前記の
音響光学素子の光学動作を制御させて、前記の第１の駆
動信号を予め設定された第１の周波数に設定せしめて前
記の音響光学素子から互いに異なる方向に進行する２ビ
ーム光を発生せしめ、該２ビーム光を構成する個々の光
ビームの強度最大点の間の距離を前記の第１の周波数に
応じた第１のピーク間距離に設定せしめて対物レンズに
より微小なスポット径に集光して寸法が測定される被測
定物面上に照射せしめると共に１前記の第２の駆動信号
の電圧レベルを変化させて前記の集光された２ビーム光
を前記の被ｄ（１１定物の面上で定められた量だけ第１
の光偏向を行なわせ、各々の光偏向の状態毎に前記の被
測定物からの反射光強度のうちの直流レベルの反射光強
度を検出せしめて前記の第１の光偏向の全体についての
第１の反射光強度パターンを作成し、該第１の反射光強
度パターンの形状を判定して予め設定された形状の反射
光強度パターンが得られたときは、前記の第１の反射光
強度パターンの朽小部の第１の伜小反射光強度の値ｍＰ
、と極大部の第１の極大反射光強度の値ＣＰ、を検出せ
しめ、該検出されたｍＰｌ及びＣＰ、の値と、予め設定
されている寸法範囲判定の基準となる判定極小反射光強
度の値ｍｐｓ及び判定の基準となる判定極大反射光強度
の値ＣＰｓとの間で範囲の比較を行ない第１の範囲の場
合は前記の検出されたｍＰ、あるいはＣＰ、の値を記憶
し、第２の範囲の場合は前記の第１の、駆動信号の第１
の周波数を変化させて第２の周波数に設定せしめて前記
の音響光学素子から発せられる２ビーム光の個々の光ビ
ームの強度最大点の間の距離を第２のピーク間距離に設
定せしめて、前記の第１の光偏向を行なわせたときと同
一の場所で前記の第２の駆動信号の電圧レベルを変化さ
せて第２の光偏向を行なわせて各々σ゛光偏向の状態毎
に前記の被」１１定物からの反射光強度のうちの直流レ
ベルの反射光強度を検出せしめて第２の反射光強度パタ
ーンを作成せしめ、該第２の反射光強度パターンの極小
部の第２の極小反射光強度の値ｍＰ２あるいは極大部の
第２の極大反射光強度の値ＣＰ２を検出して記憶せしめ
、前記の被測定物の寸法が測定される寸法部の各種の寸
法と表面反射率の値に応じて前記の第１の駆動信号の前
記の第１の周波数と前記の第２の周波数の場合の各々に
ついて予め設定されている基準と１　なる各種の反射光
強度パターンの各種の極小部の基準極小反射光強度の値
ｍＰｏあるいは各種のｊＪｆｉ大部の基準極大反射光強
度の値ＣＰｏと、前記の第１の光偏向で得られたｍＰ、
あるいはＣＰｌの値、あるいは前記の第２の光偏向で得
られたｍＰ、あるいはＣＰ２の値とを比較して前記の被
測定物の寸法部の寸法を測定するものである。

〔作用〕

以上の方法によってサブミクロン領域の微小な寸法の測
定を行なうとき、時間的、空間的なコヒーレンシーが高
く１μｍ程度の微小なスポット径に集光でき、その光強
度分布が安定したガウス型分布を有するレーザ光を用い
て、互いに接近して２つに分離され、その個々の光ビー
ムの光強度が最大となる点の間のピーク間距離が自由に
設定できるようにした２ビーム光を発生させると共に被
測定物の面上を光偏向させれば、被測定物の寸法が測定
される寸法部からの反射光強度と寸法部以外の部分から
の反射光強度の差が明確になり、照射する２ビーム光の
光強度分布に応じて被測定物からの反射光強度パターン
が寸法及び表面反射率に応じた固有のパターンになる。

この固有な反射光強度パターンは一般にＷ型、Ｕ型、Ｖ
型のパターンに分類されるが、第１の光偏向で得られた
このパターンの種類の分類を行なって被測定物の状態が
正常であるか否かの判定あるいは寸法測定部の位置の判
定を行ない、異常な場合は測定する場所を変えて次の測
定を行ない、正常な場合は４川定で得られた反射光強度
パターンの極値となる極小部と極大部についての反射光
強度の値を検゛出する。

その検出された極値の反射光強度は被測定物の寸法部の
大きさに固有の量であるが、その検出された値が寸法部
の寸法を決定するのに精度の良い領域であるかどうかの
判定を行なう。

この判定は各々の寸法値に対応して予め設定されている
基準となる極大、極小のデータに対しである判定強度を
設定して、その判定強度とづ用定値との大、小の比較で
行なう。

もし精度の良い領域であれば、そこで検出された値を用
いて寸法を算出し、もし精度の低い領域であれば２ビー
ム光の光強度が最大となる点の間のピーク間距離を、そ
の寸法領域に適した状態に変化させて、前回の測定と同
一場所を再び第２の光偏向を行なわせて再測定を行ない
、新たに得られた反射光強度パターンの極小あるいは極
大強度の値から寸法を算出する。あるいは第１の光偏向
で得られた寸法と第２の光偏向で得られた寸法を比較、
平均化して寸法を算出することにより寸法ｎ１１１定の
精度を高めるものである。

〔実施例〕

以下に本発明の実施例を図面を用いて説明する。

（測定原理とシステムの説明） 第１図は本発明の微小寸法測定の方法を説明する第１の
実施例のシステムブロック図である。

１はレーザ光源で、例えば１（ｅ　−Ｎ　ｅレーサ発振
管であって波長が０．６３３μｍでガウス型強度分布を
有するレーザ光１００を放射する。

２はレーザ光１００の進路、形状等を変換させる光学系
で、音響光学素子（以下にＡＯと略記する）６とビーム
スプリッタ−１０１、対物レンズ１０２、集光レンズ１
０９及び図示していないが他の各種のレンズ、光学素子
から構成される。

４はＡＯ３の光学動作を制御するための音響光学素子ド
ライバー（以下にＡＯドライバーと略記する）で第１の
駆動信号源５から発せられる第１の駆動信号５ａと第２
の駆動信号源６から発せられる第２の駆動信号６ａを入
力として動作させられてＡＯ３に高周波数帯の電気信号
を出力する。

第１の駆動信号５ａｉ！ＡＯ３の多重ビーム発生の動作
を制御する信号で本発明の場合はＡＯ３に入射されたレ
ーザ光１００から０ｍの角度を持ち互いに接近して分離
され相異なる方向に進行する２ビーム光１０３．１０４
を発生させる。このときの第１の駆動信号５ａは一般に
は正弦波の交流信号でその周波数の変化により前述の２
ビーム光１０３．１０４の間の角度θｍを変化させる。

第２の駆動信号６ａはＡＯ３の光偏向の動作を制御する
信号で、２ビーム光１０３．１０４のなす角度θｍを同
じ角度に保ちながら２ビーム光１０３．１０４の進行方
向を変える。このときの第２の駆動信号６ａは直流電圧
がステップ状に変化する信号あるいは直流電圧が直線的
に変化するランプ波であって電圧の変化に従った光偏向
を行なわせる。

ＡＯ３によって発生させられた２ビーム光１０３．１０
４はビームスプリッタ−１０１を通過して対物レンズ１
０２により微小なスポット径に集光されると共に、互い
に接近して平行に進行する２つの集光ビーム１０５．１
０６に変換すれる。この集光された２ビーム光１０５．
１０６の個々の光ビームはガウス型強度分布を有し、そ
の強度の最大点の間の距離をピーク間距離ＣＷと呼ぶこ
とにするが、ピーク間距離ＣＷは前述の２ビーム光１０
３．１０４の間のなす角度θｍ及び光学系２を構成する
各種のレンズ類の焦点距離及び対物レンズ１０２の焦点
距離の値に応じて設定されるが、光学系２の構成が決定
されれば前述の第１の駆動信号５ａの周波数の調整で任
意の値に設定することができる。

集光された２ビーム光１０５．１０６は寸法が測定され
る被測定物７に照射されるが、被測定物７は対物レンズ
１０２の焦点位置に設置する。

県光された２ビーム光１０５．１０６の合成された光強
度分布は前述したようなピーク間距離ＣＷの設定に応じ
て変化するが、集光された２ビーム光１０５．１０６を
構成する個々の光ビームのビームスポット径は被測定物
７の測定すべき寸法部の寸法と同レベルあるいは若干太
き目に設定しておくのが好ましく、１μｍ以下の寸法測
定の場合は１μｍ程度のビームスポット径になるようニ
スルが、ビームスポット径は主として対物レンズ１０２
のＮ　Ａ　（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ａｐｅｒｔｕｒｅ　
）値によって決めることができる。

８は被測定物７を乗せて移動させる移動ステージで被測
定物７の測定場所をｘ％）’％　　ｚ軸上で変えたり、
多数個の被測定物を順次移動させて自動測定が行なわれ
るようＫする。

被６１１１定物７によりで反射された２ビーム光１０５
．１０６はビームスプリッタ−１０１によって進路を変
えられ反射光１０７．１０８として取り出され、集光レ
ンズ１０９により一点に重ね合わされた集光反射光１１
０としてその反射光強度が検出される。

９は光電変換部で、ＰｉＮフォトダイオード等の光検出
器で集光反射光１１０を受光して電流−電圧変換を行な
うが、本発明の場合はＡ　Ｏ３から発せられる２ビーム
光１０３．１０４の周波数は互いに相異なる周波数を有
するために、集光反射光１１０が光電変換された電気信
号は交流電圧信号に直流電圧が重畳された信号となるた
め、交流信号は計測に用いないからカットして直流レベ
ルの反射光強度に比例した直流電圧を検出する。

この直流電圧の検出は第２の駆動信号６ａによって制御
される光偏向の定められた各々の状態毎に行なう。

１０は基準反射光強度設定部で、基準とする表面反射率
を有する標孕サンプルについて反射光強度の大きさを予
め測定しておいて、その値を記憶し設定しておき、実際
に寸法測定を行なうときに被測定物７の表面状態の変化
（特に材質的な変化）をチェックするときの判定基準に
したり、被測定物７に対して得られる後述する測定値か
ら実際の寸法を算出するときの判定基準とするもので、
実際の寸法測定動作を始める前に行なっておけばよ（ゝ
。

１１は反射光強度パターン作成部で、被測定物７からの
電光反射光１１０を光電変換して得られた直流電圧をＡ
／Ｄ変換してメモリー回路に記憶させて、第２の駆動信
号６ａの７Ｅ圧によってｉ！ｉ制御される光偏向の一周
期で、光偏向を制御する電圧の関数として直流電圧で表
わされる反射光強度パターンを作成する。

１２は反射光強度パターン形状判定部で、６川定してイ
０られた反射光強度パターンが予め設定された基準とす
るパターンと同一の種類であるかどうかの判定を行なう
。反射光強度パターンについては後で詳細な説明を行な
うが、本発明の場合はＷ型、Ｕ型、Ｖ型の３種類の反射
光強度パターンが発生し、そのパターンは前述した集光
された２ビーム光１０５．１０６のピーク間距離ＣＷ、
被測定物７の寸法部の大きさ、表面反射率等によって変
化する。

被測定物７の寸法部の大きさが例えば０．２μｍ〜１μ
ｍの範囲内であるような場合は、その寸法範囲で反射光
強度パターンがＷ型のパターンとなるように予め２ビー
ム光１０５．１０６のピーク間距離を設定しておく。

この設定されるピーク間距離を第１のピーク間距離ＣＷ
、と呼ぶことにするが、これは第１の駆動信号５ａの周
波数を第１の周波数ｆｍ、の値に設定することによって
得られる。

被測定物７の表面状態が正常で寸法部の寸法が前記の寸
法範囲にあればＷ型の反射光強度パターンが測定される
が、被測定物７の表面状態が異常な場合・・・・・・例
えば光偏向を行なわせる寸法部あるいは寸法部の近傍の
場所にゴミが付着していたり、キズがあるような場合、
あるいは寸法を測定する寸法部のエッヂの形状が乱れて
いるような場合・・・・・・入射させた２ビーム光１０
５．１０６は乱反射されて反射光強度が変調され、反射
光強度パターンは主としてＶ型のパターンに変化してく
る。

また被測定物７の表面状態が正常でも寸法部の大きさが
前記の寸法範囲に対して大きくなるに従って反射光強度
パターンはＷ型→Ｕ型→Ｖ型に変化する。

このように被測定物７の状態によって変化する反射光強
度パターンの中から正常なＷ型パターンが得られる状態
だけについて寸法算出のための演算を行なわせ、０個及
びＶ型のパターンが得られた場合は異常と判断して、制
御信号１２０を発して移動ステージ８を動作させて被測
定物７の別の場所を再測定させたり、他の被測定物７の
測定を行なわせるようにする。

以上説明した反射光強度パターン形状判定部１２で判定
されるパターンを第１の光偏向による第１の反射光強度
パターンと呼ぶことにする。

１６は第１の極値強度検出部で、反射光強度パターン形
状判定部１２で正常なパターンと判定された〜Ｖ型形状
を示す第１の反射光強度パターンの極小部の第１の極小
反射光強度の値ｍ　Ｐ　、　と極大部の第１の極大反射
光強度の値ＣＰ、を検出する。

この極値の値ｍＰ１及びＣＰ、の値は被測定物７０寸法
部の寸法及び表面反射率に応じて固有の値を示す。

ここで検出されたｍＰ、及びＣＰｌの値と寸法及び表面
反射率の関係については後に詳細に説明する。

１４は第１の極値強度判定部で、第１の光偏向によって
得られた第１の反射光強度パターンから検出された前述
の極値の値ｍｐ１　、ＣＰ、かう寸法を算出する場合に
寸法への変換精度が高い領域かあるいは低い領域かを判
断する。

このとき予め設定されている上記の判断を行なう判定基
準とする判定基準寸法Ｇｓに対応する判定極小反射光強
度の値ｍｐｓと判定極大反射光強度の値ＣＰｓを判定基
準として設けておき、検出されたｍｐｌ　、ＣＰ、との
比較を行ない、例えばｍｐ、≧ｍＰｓ％ＣＩ’、≧ＣＰ
ｓの場合は測定値ｍｐ、、ＣＰ、の値が寸法変換への精
度の良い第１の判定範囲にあるとしてｍｐｌ、ＣＰ、の
値を用いて寸法への変換処理を行なわせ、例えばｍｐｌ
　＜ｍＰｓ、ＣＰｌ＜ＣＰ　ｓの場合は測定値ｍｐ、、
ＣＰ、の値が寸法変換への精度の低い第２の判定範囲に
あると判定して寸法変換の精度が良くなるように再度測
定を行なって適正な領域の測定値を得るようにする。

前述の例は判定基準として単一の判定基準寸法Ｑｓにつ
いて示したが、複数の判定基準寸法Ｑｓｉ（ｉ＝１．２
、・・・・・・・・・ｎ）を設けてもよく、ｎ＝２の場
合は２つの判定基準寸法Ｑｓ、、Ｑｓ。

に対応する判定極小反射光強度の値ｍｐｓ、、ｍＰｓ２
及び判定（〉大反射光強度の値ＣＰ　Ｓ、、ｃｐ　Ｓ２
を判定基準として設けておき、測定値ｍｐ、、ＣＩ’Ｈ
に対して ｍｐ　ｓ、≦ｍｐ、≦ｍＰＳ２及び ＣＰｓ、≦ＣＰ、≦ＣＰｓ、の場合は第１の判定範囲に
あり、ｍＰｌ）ｍｐ　Ｓ、　、ｍＰ、（ｍＰｓ、、ＣＩ
’、＞ＣＰｓ、、ＣＩ’、＜ＣＰｓｌの場合には第２の
判定範囲にあると判定する。

以上の２つの例で説明した判定において第１の判定範囲
と判定された場合は第１の極値強度検出部１３で検出さ
れたｍＰｌ、ＣＰｌの値を用いて寸法算出処理を行なわ
せ、第２の判定範囲であると判定されたときは制御信号
１６０により第１の駆動信号５ａの第１の周波数を変化
させて第２の周波数に設定する。第２の周波数ｆｍ、に
よりＡ２Ｂから発せられる２ビーム光１０３．１０４の
間のなす角度θｍが変化させられて集光された２ビーム
光１０５．１０６のピーク間距離ＣＷも同様に変化させ
られ第２のピーク間距離ＣＷ２に設定する。

このとき設定されるＣＷ２の値は、前述の第１の附値強
度判定部１４の判定納果に応じた予め設定された量であ
る。

第２のピーク間距離ＣＷ２に設定された２ビーム光１０
５．１０６で、前述した第１の光偏向を行なわせたとき
と同一の場所を第２の駆動信号６ａの電圧レベルを変化
させて第２の光偏向を行なわせる。

前述の説明と同様に各々の光偏向の状態毎に被測定物７
からの反射光強度のうちの直流レベルの反射光強度を検
出して反射光強度パターン作成部１１において第２の反
射光強度パターンを作成する。

この第２の反射光強度パターンの形状は必ずしも第１の
反射光強度パターンで必要とされたＷ型形状である必要
はなく、第１の極値強度判定部１４で予め判定されてい
る寸法領域に適したパターンが必要となるため、第２の
ピーク間距離ＣＷ２、寸法部の大きさに応じたＷ型、Ｕ
型、Ｖ型のいずれのパターンでもよい。

１．５は第２の極値強度検出部で、第２の反射光強度パ
ターンについて極値となる部分の反射光強度を検出する
。

第２の反射光強度パターンがＷ型の形状の場合は極小部
の第２の極小反射光強度の値ｍＰ、及び極大部の第２の
極大反射生強度の値ＣＰ２の両方を検出し、第２の反射
光強度パターンがＵ型あるいはＶ型の場合は極大部が存
在しないため第２の極小反射光強度の値ｍｐ２を検出す
る。

１６は基準データ設定部で、基準とする被測定物７０寸
法部の大きさ、表面反射率についてａ＋＋＋定値あるい
は計算値から、基準となる各々の寸法に対応した反射光
強度パターンから各種の基準極大反射光強度の値ｍＰ０
あるいは各種の基準極大反射光強度の値ＣＰ　ｏを設定
、記憶しておく。

このｍｐｏ、ＣＰ、の値は第１の駆動信号５ａの第１の
周波数ｆ　ｍ、及び第２の周波数ｆｍ２の場合の各々に
つい七の値を設定しておく。

なお反射光強度は表面反射率等に応じて変化するために
基準とする各々の寸法に対応するデータｍｐｏ、ｃｐｏ
は被測定物７の表面反射率及び反射光強度の値を規格化
して設定しておくのが好ましい。

１７は寸法変換部で、第１の光偏向で測定して得られた
ｍｐ、、ＣＰ、の値あるいは第２の光偏向で測定して得
られたｍｐ２、ＣＰ、の値と基準とする値ｒｎ　Ｐ　ｏ
　、　ＣＰ　ｏ　とを比較して被測定物７０寸法部の寸
法の大きさを算出する。

ここ、でｍｐ、、ｃｐｏの値が規格化されているとき、
測定値ｍｐ、、ＣＰ、等を基準反射光強度設定部１０か
らの強度データに基づいて規格化を行ない同じ規格化さ
れたデータから寸法を算出してもよく又基準データ設定
部１６の規格化されたデータを基準反射光強度設定部１
ｏかもの強度データにより現実の強度データに変換して
から測定値と比較して寸法を算出してもよい。測定が終
了したら制御信号１４０を発して次の被測定物７を測定
する。

被測定物７０寸法部の位置認識、表面状態の認識が反射
光強度パターンの解析により行なわれるため、全自動計
測が可能となる。

（２ビーム光の設定及び光偏向の説明）第２図にＡＯ３
による２ビーム光の発生と光偏向の動作を説明するブロ
ック図を示す。

ＡＯ３はＡＯを構成する光学媒質２００に図計波を印加
して媒質２００の屈折率を変化させて入射光１０００回
折、光周波数シフト等の動作を行なうもので、ＡＯドラ
イバー４からの電気信号２１０に応じた動作が行なわれ
る。ＡＯドライバー４は電圧制御発振器（ＶＣＯ）２０
．１、ダブルバランスミキサー２０２．ＲＦ電力増幅器
２０３から成り、第２の駆動・信号６ａからの電圧■ａ
をＶＣＯ２０１に印加して周波数ｆａの交流信号を作成
し、更にダブルバランスミキサー２０２で第１の駆動信
号５ａから発せられる周波数ｆｍの交流信号と前述のＶ
ＣＯ２０１から発せられる周波数ｆ　ａ’の交流信号の
ＡＭ変調を行なうと共にＲＦ電力増幅器２０３で電力増
幅された２周波数酸分子ａ：ｌ：ｆｍの電気信号２１０
を作成ｔ、−ＣＡ０３に印加する。

電気信号２１０を超音波進行波に変換してＡＯ３の媒質
２００内部を伝播させると入射光１００を回折（＋１次
回折）するが、電気信号２１０は２周波数酸分を有する
ため、前述の＋１次回折光は更に２つのビーム１０３ａ
と１０４ａに分離されて回折され、その間のなす角度を
０ｍとする。

ここで２１！Ｊ２の累動言号６ａの電圧レベルを変化さ
せるとＶＣＯ２０１から発せられる交流信号の周波数ｆ
、が変化させられ、入射光１０００回折角度が変化する
。

第２の駆動信号６ａの電圧レベルが０ポルトと１ボルト
の間で変化するランプ波形あるいはステップ状に電圧が
変化する波形の場合、０ボルトで１０３ａ、１０４ａ、
Ｉボルトで１０３１）、１０４ｂの位置を回折（偏向）
され、その間の偏向角度をθｄとする。

このとき２ビーム光１０６．１０４のなす角度θｍは第
１の駆動信号５ａの周波数に比例し、偏向角度θｄは第
２の駆動信号６ａの電圧に比例して変化する。

更に２ビーム光１０６．１０４はＡＯ３でのドツプラー
効果により互いの周波数が異なっていて、その差の周波
数は２ｆｍである。

このように周波数の異なった２ビーム光を光検出器で受
光すれば謂ゆる光ヘテロダイン干渉となり、直流成分が
重畳された周波数２ｆｍのビート信号が検出されること
になるが、本発明では交流成分のビート信号は検出しな
いで、直流成分のみを検出の対象とする。

第３図イ）、（ロ）、Ｐｌに２つの集光ビーム１０５．
１０６の光強度分布図の一例を示す。

一般にレーザ光源１から放射されるレーザ光１００の断
面の光強度分布はよく知られているガウス型分布であり
、レンズで微小なスポット径に集光された場合でも同じ
ガウス型分布を示す。

第３図（イ）において点線で示した波形３１は集光ビー
ム１０５の光強度分布、実線で示した波形３２は集光ビ
ーム１０６の光強度分布で、その各々が前述のガウス型
分布を有する。

グラフの横軸は光ビーム断面方向の距離、縦軸は光強度
である。

以下の説明において％ＡＯ３によって発せられて集光さ
れた２ビーム光１０５．１０６の各々の大きさ、光強度
分布が等しいと仮定する。

３６は光ビーム１０５０強度の最大点で、６４は光ビー
ム１０６の強度の最大点である。

この２つの強度の最大点３６及び６４０間の距離ＣＷを
ピーク間距離と呼び、ＣＷＯ値を測定する寸法に対する
検出感度が最も高くなるような値に７ＪＭ整する。

この時の調整は第１の駆動信号５ａの周波数の調整で行
なうが、ＣＷは周波数の変化に比例して変化させること
ができる。

集光された光ビーム１０５．１０６のビーム直径は各々
等しくして直径なりとする。

Ｔ−Ｉ　ｅ　−Ｎ　ｅレーザの場合はビーム直径りは１
μｍ程度まで集光することが可能であるが、更に微小な
スポット径を得るにはもっと短波長のレーザ、例えばＡ
ｒレーザ等を用いればよい。

２ビーム光１０５．１０６のピーク間距離ＣＷは前述の
ビーム直径りに対する割合で表現すると都合がよいため
、ビーム直径りを１に規格化して（この場合はビーム直
径が１μｍと考えてよい）ＣＷを表わすごとにする。

第３図（ロ）はＣＷＷＯ２７の場合の２ビーム光が合成
されたときの２ビ一ム光強度パターン３０ａであり、第
３図（ハ）はＣＷ＝１．１の場合の２ビーム光が合成さ
れたときの２ビ一ム光強度パターン５Ｑｂである。

以後の説明では被測定物７へ照射して合成された２ビー
ム光を図番３０を用いて表わす。

ピーク間距離ＣＷが大きいほど２ビーム光６゜の分離が
大きくなり、ＣＷが小さいほど２ビーム光の分離は小さ
くなる。

また第３図（イ）で説明したように各々の光ビーム１０
５．１０６の光強度は等しく２ビーム光３０の全体とし
ての光強度もＣＷの値に関係なく一定値である。また２
ビーム光３０の中心位置を６５で表わす。

第４図に２ビーム光３０を被測定物７に照射させて光偏
向を行なわせるときの偏向状部図を示す。

第４図ｆａｔ、（ｂｌ、ｉｃｌ、（ｄｌ、ｉｅｌ、げ）
、（ｇ）において被測定物７は２種類の部材から構成さ
れるう４０は寸法が？１ｌ１１定される寸法部、４１は
寸法部４０をはさんで両側に広がる基材部である。寸法
部４０はエッヂ４２と４３を有し、その間の寸法をＧと
し、寸法部４０の表面反射率ｒｍ、基材部４１０表面反
射率をｒｓとする。例えば被測定物７が磁気へラドコア
の場合、寸法部４０はガラス材で構成されるギャップ部
、基材部４１はフェライト材で構成されるトラック部に
相当する。このとき基材部４１と寸法部４０の段差が小
さくて照射される２ビーム光６０の焦点深度範囲内にあ
ると仮定すると、２ビーム光３０が照射されて基材部４
１、寸法部４０の各々から反射されるときの反射光強度
は表面反射率ｒｓ、ｒｍの影響を受ける。

更に反射光強度は被測定物７０表面粗さ等の形状によっ
ても影響を受けるが、磁気ヘッドの場合は表面は鏡面状
に仕上げられているため、ここでは表面からの乱反射は
起こらず正反射のみが起こると仮定する。

表面反射率が高いほど反射光強度は大きく、逆に表面反
射率が低いほど反射光強度は小さくなるが、以下の実施
例では基材部４１の表面反射率「Ｓが寸法部４０の表面
反射率ｒｍよりも大きい（ｒ　ｓ　）　ｒ　ｍ　）と仮
定し、ｒｓを１に規格化したときの寸法部４０の表面反
射率ｒ。

（ｒ　ｏ＝　ｒ　ｍ　／　ｒ　ｓ　）を用いた場合を説
明する。

更に本発明の微小寸法δＩＩ＋定ではサブミクロン領域
の寸法測定を主たる目的としているため、寸法部４０の
寸法Ｇは２ビーム光３０を構成する個々の光ビーム１０
５．１０６の直径りよりも小さい（Ｇ≦Ｄ）ものと仮定
する。

第４１ｍ（ａｌは２ビーム光３０が基材部４１の左側の
部分に照射されていて偏向開始の状態である。

２ビーム光３０の光偏向は第２の駆動信号６ａの電圧レ
ベルを変化させることによって行なわれろ。

第４図ｆｈｌに第２の駆動信号６ａの電圧波形図の一例
を示す。４４はランプ駆動信号の波形で、電圧は０〜１
ボルトの間で変化する。

第４１Ｈａｌの偏向開始状態の電圧を４５に示す”Ｖｓ
とする。

第４図（ｂｌは偏向が進み２ビーム光３０の一部分が寸
法部４０の一部の面上に照射された場合、第４図ｆｃＩ
は２ビーム光６０の右側のピーク強度３４の部分が寸法
部４０の中央部の位置まで偏向された場合で、このとき
のランプ駆動信号４４の電圧を４６に示す■、亀とす・
る。

第４図（山は更に偏向が進み、第３図に示した２ビーム
光３０の中央部６５が寸法部４０の中央部の位置まで偏
向された場合で、このときのランプ駆動信号４４の電圧
を４７に示すＶｃとする。

この第４図ｆｄｌの状態は偏向の中間状態で、以後は第
４図（ｅ）、旧、（ｇｌの状態まで光偏向を行なうが、
ｔｅｌはｉｃｌの状態に、げ）は（ｂｌの状態、（ｇｌ
は［ａｌの状態に対応し、第４図ｆｇｌの状態が偏向終
了状態で、そのときのランプ駆動信号４４の電圧を４８
に示すＶＣとする。例えばＩＶ（ポルト）の？ｔ７圧差
で１０μｍの光偏向を行なわせる光学系を用いれば、１
ｍＶのＩｔｆ圧変化で０．０１８ｍの偏向量の変化を起
こすことができ、１ｍＶの電圧変化毎に反射光強度を検
出すればよいことになる。

、（反射光強度パターンの説明） 第４図で説明した２ビーム光６０の光（＃ａ向を行なっ
て反射光を検出したときに得られる反射光強度パターン
の一例を第５図（イ）、（ロ）、Ｐｌ、（に）に示す。

各々のグラフの横・曲は光偏向量、縦軸は反射光強度で
ある。

第５図（イ）、（ロ）、（／１のグラフには反射光強度
パターンの各点に第４図で示した各偏向状態（ａｔ〜（
ｇ）を対応させて示す。また２ビーム光６０が被測定物
７の基材部４１に照射されている状態ｆａｔ及び＋ｇ＋
が反射光強度が最大となる状態であるが、そのときの反
射光強度は２ビーム光６０の全体の光強度に基材部４１
の表面反射率「Ｓを乗じた呟で、このときの反射光強度
についても規格化を行なって最大強度を１００（％）の
値で示す。

更に被測定物７の寸法部４０の寸法Ｇについても規格化
を行なった状態で説明する。

前述したように２ビーム光３０を構成する各々単一の光
ビームの直径りを１に規格化すると共に、２ビーム光６
０のピーク間距離ＣＷについても規格１ヒした値で示し
て、いるが、寸法Ｇについても規格化寸法ＩをにＧ／Ｄ
で定義する。このときｏ＜ｙ≦１が測定寸法領域に対応
する。

ｉＡ　５１７１　Ｉイ）は規格化された量で表現した場
合に、ＣＷ＝Ｉ、ｇ＝０．５、ｒｏ＝０．５の場合に対
応したＷ型形状の反射光強度パターンである。偏向状態
ａで最大強度（１００％）であるが、偏向状像すでは２
ビーム光６０の右側の光ビーム部の一部分が寸法部４０
の一部分に照射されていて、寸法部４００表面反射率ｒ
ｍが基材部４１の表面反射率ｒｓよりも小さいために、
２ビーム光３０の全体としての反射光強度が低下してく
る。

偏向状態Ｃでは２ビーム光３０の右側の光ビーム部の光
強度が最大となる領域が寸法部４０の主要部に照射され
るため、反射光強度が最小となる。

偏向状態ｄでは２ビーム光３０の中央部３５の光強度が
低下している部分が寸法部４０の中央８１′。

の一部分に照射され、それよりも光強度の大きい部分が
基材部４１にも照射されているため、反射光強度は偏向
状態Ｃの場合よりも増加する。この偏向状態ｄが光偏向
の中間状態で、以後の偏向状態での反射光強度は前述の
説明の場合と同様である。

このＷ増反射光強度パターンは第５［図（イ）から明ら
かな様に３つの極値が存在し、極小部５１．５２及び極
大部５６が存在し、極小部５１．５２の極小値はいずれ
も等しくその値をｍＩ’で表わし、極大部５３の極大値
をＣＰで表わす。

このような極小値ｍｐ及び極大値ＣＰは被６川定物７の
寸法部４０の寸法ｌ及び表面反射率ｒ。に応じた固有の
値をとる。

第５図１０）は反射光強度パターンがＵ型となる場合で
、ｃ　ｗ　＝　０．６、／　＝　０．５、ｒＱ＝０．５
の場合である。Ｕ型形状の場合は第５図（イ）に示した
４？大ｎｉｌ　５３と僕小部５１．５２の光強度の値と
が一致する場合である。

第５図←引ま反射光強度パターンがＶ型となる場合で、
ＣＷ＝０．６、＃　＝　０．７、ｒ、＝Ｑ、５の場合で
ある。

■型形状の場合は、偏向状態ｄで反射光強度が最小値と
なり、Ｗ型形状と異なり極大部は存在しない。

第５図（−４は被δ（１１定物７の基材部４１の面上に
寸法部４０の寸法Ｇと同程度の大きさのゴミが付着して
いる場合、あるいは寸法部４０の表面上にゴミが付着し
ている場合のゴミによる反射光強度パターンの一例であ
ろ゛て第５図？１の場合と同様なり型形状であるが乱反
射により反射光強度パターンが変調される。

ゴミの表面反射率が基材部４１あるいは寸法部４０の表
面反射率と異なるため最小電圧値は異なるが（第５図ヒ
１の場合でも寸法Ｇが変化すれば最小電圧値は変化する
）、基本的に第５図ヒ１と第５図１判の状態を反射光強
度パターン形状と最小電圧値から識別することは困難で
ある。

被＋１１１１定物７の寸法部４０の表面状態が正常であ
る場合は、第５図（イ）、（ロ）、Ｈに示したＷ％Ｕ、
Ｖ型のいずれかの型の反射光強度パターンを示すことに
なるが、ＣＷ、９の値によって固有のパターン形状を示
すことになる。この固有に定まる反射光強度パターンに
は極大、極小等の極値が存在し、その極値の値は寸法Ｉ
に応じて固有の値を示す。

又、ＣＷの値によって極値及びパターン形状が変化する
ため、寸法に応じた測定精度が良くなるＣＷの値が設定
できる。

さらに寸法部４０の寸法やゴミ、キズ等の表面状態に応
じて反射光強度パターンが変化するため寸法部４０の寸
法が９≦１（Ｇ≦Ｄ）の場合に、正常な表面状態である
ときＷ型の反射光強度パターンが得られるように２ビー
ム光６０のピーク間距離ＣＷを第１のピーク間距離に設
定しておけば、Ｖ型あるいはＵ型の反射光強度パターン
が得られたときは表面状態が異常（ゴミ、キズ等が存在
）であると判断し、その状態では寸法４１１ｊ定を行な
わないで同じ被測定物７の別の場所を測定したり、ある
いはその被測定物７は不良と判定して他の対象物をｆＡ
１１定するようＫすれば、誤まった測定を行なわないた
め測定の信頼性を向上させることができ、更には寸法部
４０の位置の認識が可能となる。

このような被測定物７の表面状態が異常であったり、あ
るいは寸法部４０と基材部４１のエッヂ４２．４３の形
状が不良であるとき、反射光強度パターンが必ずしもｖ
型形状だけでなくＷ型形状に近い場合があるが、この場
合はＷ型形状が変調されて極小部５１と５２の強度が一
致せず、極小部５１．５２と極大部５３との間の強度の
割合が不規制に変化するために寸法部４０が正常か異常
かを判断することが可能である。

以上述べた被測定物７が正常か否かの判定を行なう動作
が第１の光偏向による第１の反射光強度パターンの形状
の判定動作である。

第６図（イ）、（ロ）、ＰｉにＣＷＯ値が変化した場合
の寸法Ｉに対する反射光強度パターンの例を示す。

グラフの横軸は光偏向量で規格化した値で示している。

ＨＩＩＭｌｌは光強度で規格化して示している。

第６図（イ）は規格化されたピーク間距離ＣＷ＝１．１
、（ロ）はＣＷ　＝　０．８、Ｉ／１はＣＷ＝０．６の
場合で、各々のグラフについての寸法は、６１は＃　＝
　０．１．６２は、７　＝　０．３．６３は、！？＝０
．５．６４はＩ＝０、７．６５は＃　＝　０．９．６６
は、９　＝　１．０の場合である。このときの寸法部４
０の規格化された表面反射率ｒｏは０．５である。

第６図ビ）、沖）、ｅ′１のグラフから明らかな如くピ
ーク間距離ＣＷの値によって同じ寸法Ｉの場合でも反射
光強度パターンは大きく変化し、ＣＷの値が１．１程度
の場合は０くＩ≦１のときはすべての９に対してＷ型パ
ターンが得られる。ＣＷ〈１の場合、一般的にはＩが大
きくなるに従ってパターンはＷ−＋ＵｎＶ型へ変化する
。従って０くＩ≦１の範囲の場合は第１の光偏向でＣＷ
＝１．１の状態に設定したり、０くＩ≦０．７の場合は
第１の光偏向でｃｗ＝ｏ、ｓの状態に設定しておけば、
第１の光偏向でＷ型パターンが得られた場合についてだ
け寸法演算を行なえばよい。

このように寸法の範囲に応じて望ましい反射光強度パタ
ーンを設定することができるため、実際に寸法値を算出
しないでもその設定された範囲内の寸法であるかの判定
にはパターン種類だけを測定すればよい。

第６図（イ）、（ロ）、Ｈに示したグラフは計算値によ
るものである。これは２ビーム光６０の光強度分布がガ
ウス型分布に基づいているために安定に計算ができるこ
とによるもので、実測値と計算値とは良く対応する。

次て反射光強度パターンから得られる極値と寸法の関係
について説明する。

第７図Ｃイ１、（ロ）、０号、（−Ｊに表面反射率、ｒ
ｏと極値強度の関係のグラフを示す。グラフの横軸は規
格化された寸法部４００表面反射率、Ｗ：軸は極小、極
大強度で、パラメータが寸法Ｉである。

第７図（イ）はＣＷ＝１．１の場合の極小強度ｍＰ。

（ロ）はＣＷ＝１．１の場合の極大強度ＣＰ％（／−１
はＣ”　Ｗ＝０．８の場合の極小強度ｍＰ、に）はｃｗ
＝ｏ、ｓの場合の極大強度ＣＰである。各々のグラフに
おいて、７１は、！ｉ＋　＝　０．１．７２は、９　＝
　０．３．７６は、７　＝　０．５．７４は＃　＝　０
．７．７５はｇ＝０．９である。

極値強度ｍＰ、ＣＰは表面反射率「。によって変化し、
表面反射率ｒ。が大きくなるに従って極値強度は大きく
なる。

第７図（イ）、（ロ）の如くＣＷが大きい場合はｍＰ、
ＣＰの値は大きな値（基準１００％に対して変化が少な
い）となり、第７図ｉ／埼、（−４の如＜ＣＷが小さい
場合はｍＰ、ＣＰの値は小さな値（基準１００％に対し
て変化が大きい）となる。従って一般的にはＣＷの値が
小さいほうが、寸法Ｉの変化に対するｍＰあるいはＣＰ
の値の変１ヒが大きくなり分離が大きくて寸法測定の分
解能、精度が向上する。

従って本発明は寸法の大きさによっては、ＣＷＯ値を大
きくした状態で第１の光偏向を行なわせ、被ｄ１１１定
物７の表面状態を検知したり、寸法部４０の位置を検知
したりする謂ゆるパターン認識を行なうと共に１寸法部
４０の寸法範囲を算出する。

このとき検出されたｍｐｌ　あるいはＣＰ、の値の寸法
への変換の精度が良い場合はこの測定で得られた極値の
値から寸法を算出するが、寸法Ｉの変化に対して極値の
変化が小さいような場合（例えば第７図Ｃ口）の等寸法
線の分離が小さいような場合）は寸法への変換精度が低
下するため、ＣＷＯ値を小さくして第２の光偏向を行な
わせて再測定を行なわせ、検出されたｍＰ２あるいはＣ
Ｐ２の値から寸法を算出する。

また第１の光偏向で寸法ＩＩを測定し、更に第２の光偏
向で寸法Ｉｔを測定し、その平均値から寸法ｇを求めろ
こともできる。

第７図（イ）、（ロ）、Ｉ／ｉ、（に）に示したグラフ
は表面反射率ｒ。の関数としての極値強度を示している
が、表面反射率ｒ。は被測定物７を構成する材質と同じ
種類の材質について６夕の反射光強度を測定しておき、
その反射光強度比からｒｏを求めることができるため、
ある固有のｒｏについてｍｐ、ＣＰの変化から寸法を求
めればよい。

以下の説明は「。＝０．３の場合について説明する。

第８図（イ）、（ロ）に「。＝０．３の場合の寸法ｇと
極値強度との関係のグラフを示す。グラフのＰＨ４（ｔ
ｌは規格化された寸法Ｉで縦軸は規格化された極値強度
である。

第８図（イ）はＣＷ二１．１の場合で、８１は膨大強度
ＣＰ、８２は極小強度ｍＰで、ｒ口）は（”　Ｗ　＝　
０．８の場合で、８３は極大強度ＣＰ、８４は極小強度
ｍＩ’、８５はｒｎ　ｐ＝ＣＰとなる場合の極小強度ｍ
ｐである。

ＣＷ＝１．１の状態で第１の光偏向を行なうと仮定する
。０〈Ｉ≦１の寸法範囲でＷ型の反射光強度パターンが
得られたとき、極小、任大の強度の検出をして規格化を
行なう。

第８図（イ）のグラフで０．３≦Ｉ≦０．５の領域を第
１の範囲、Ｏ（ｇ（０，３及び０．５　０？≦１の領域
を第２の範囲とする。この予め設定された第１の範囲の
寸法となるときの判定基準となる判定極小強度を、７　
＝　０．３についてｍｐ　ｓ２．．９＝Ｑ、５について
ｍｐｓ、　　とし、判定極大強度を同じくＣＰｓ２、Ｃ
Ｐｓ、　　とする。

測定値ｍｐ、、Ｃｐ、の値が ｍ　ｐ　ｓ　、≦ｍｐ、≦ｍｐ　ｓ、、ＣＰ　Ｓ、≦Ｃ
Ｐ、≦ＣＰｓ、の範囲にあれば第１の範囲であるとして
、測定値ｍＰＩ％ｃＰＩ　と第８図（イ）のグラフとの
比較を行なって寸法を算出する。このときｍｐ、、ｃｐ
、の各々について寸法りが対応するが、極大強度ｍＰ、
から求められた寸法９ｍ、　と極小強度ＣＰ、がら求め
られた寸法ｙ輸　との差がある一定値以下の場合にはｇ
ｍｌとツー　との平均値から寸法９を決定すればよい。

’Ｊ　ＩＴＩ　１　と９ｃ、との差がある一定値以上の
場合は寸法測定の信頼性が低下するためにこのときの寸
法値から寸法決定は行なわないで９ｍ、及びＩＣ８の値
を記憶しておいてＣＷの値を変えて第２の光偏向を行な
わせて再測定を行なう。

またｍｐ、）ｍｐ　Ｓ、、ＣＰＩ　）ＣＰ　ｓ、あるい
はｍＰ、（ｍＰ　Ｓ、、ＣＰＩ　（ＣＰ　ｓｌの場合に
はす法９が９　＜　０．３あるいは９　）　０．５と判
定されて第２の寸法範囲にあることになる。この場合は
ＣＷの値を変えて第２の光偏向を行なう。

第２の光偏向では例えばＣＷ＝０．８に設定する。

ＣＷ　＝　ｏ、　ｓの場合はＣＷ：１．１の場合に比べ
て寸法ｙの変化に対して極値の変化が大きくなり寸法変
換への精度が向上する。第２の光偏向による第２の反射
光強度パターンから極小強度ＣＰ２あるいは極大強度ｍ
Ｐ２を検出する。

この場合、！？　（０，８ではｍｐ、　、ＣＰ、の２つ
の値が存在するが、ｙ　＞　ｏ、　ｓではｍＰ２の値し
か存在しない。測定値ｍｐ２、ＣＰ２　と第８図（ロ）
のグラフを比較して寸法を算出する。このときｍＰ、及
びＣＰ、の２つの値が存在するときはその２つの極値に
対して各々の寸法ｇｍ、、ｇＣ２が得られるためｇｍ２
と９ｃ、の差がある範囲内であればｇｍ、と９ｃ２との
平均値から寸法りを求めればよい。またｍＰ２の値しか
存在しないときはそのときのｍＰ２だけから寸法ｇｍ２
を求めてもよく、更には例えばＣＷを０．６に再び変化
させて再測定を行ない、得られた極小強度ｍＰ、に対応
する寸法９ｍ、を算出して寸法ｇｍ２と！ｊ　ｍ　。

の差がある範囲内にあればｇｍ、とｇｍ、の平均値から
寸法Ｉを求めればよい。

また前述の第１の光偏向で測定した寸法Ｉｍ。

とＩＣ３の差がある範囲以上の場合は第２の光偏向で得
られた寸法Ｉｍ２あるいはＩＣ２と再び比較な行なって
平均値から寸法Ｉを算出してもよい。

一般的にはＣＷが大きいとき、寸法ｇが小さいときは、
９の変化に対する極小強度ｍｐの分離が大きく、（ｉ大
強度ＣＰの分離が小さく、寸法Ｉが大きくなると逆とな
る。

ＣＷが小さくなるに従ってＶ型パターンとなり枠手強度
ｒｎ　ｐの分離が大きくなる。

従って寸法ｌが大きいときは第１の光偏向での極大強度
ＣＰから寸法、！ｉＩｃを求め、第２の光偏向での極小
強度ｍｐから寸法９ｍを求めて平均することもでき、又
寸法Ｉが小さいときは第１の光偏向での極小強度ｍＰか
ら寸法Ｉｍを求め、第２の光（ｒＩｉｌ向での極大強度
ＣＰから寸法１ｃを求めて平均して寸法を求めることも
できる。

更にＣ，Ｗの値を第３の値に変化させて、第１、第２、
第３の３つの測定から寸法を算出することもできる。

このように本発明によれば２ビーム光３０の状態を変化
させることによって種々の測定値が得られ、その測定値
間の比較、平均を行なうことによって測定の信頼性を向
上させることができる。

以上述べた寸法測定は規格化された寸法Ｉである。実際
の寸法ＧはＧ＝Ｄ−，９により与えられるが、ビーム直
径りが未知の場合は、電子顕微鐘等の他の手段により測
定された寸法Ｇが既知の試料について本発明の手段で寸
法夕を測定しておいてＤ＝Ｇ／ｇによりビーム直径りを
算出して実際の寸法測定のときの変換係数に用いればよ
い。

（演算ソフトウェアの説明） 以上説明した本発明による微小寸法測定において、反射
光強度パターン形状判定、反射光強度パターンの極値検
出及び寸法値算出等はマイクロコンピュータシステムの
ソフトウェア演算によって行なう。

以下に本発明による演算のソフトウェアについて説明す
る。

マイクロコンピュータシステムは中央演算処理部（ＣＰ
Ｕ）、ランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ’）、リード
オンリーメモリー（ＲＯＭ　）。

入出力インターフェイス（Ｉ１０インターフェイス）、
ディスプレイ部から成る。

第９図に反射光強度パターンを作成して寸法算出を行な
うときのソフトウェア演算のメインフローチャートの一
例を示す。

３［］Ｏは第１の駆動信号５ａの周波数を第１の周波数
ｆｍ、に設定すると共に、第２の駆動信号６ａのランプ
波の周期を所定の値に設定する第１の条件設定ステップ
で、Ｉ１０インターフェイスを通じて前記の電気装置に
条件設定を行なわせる。

６０２は第１の反射光強度パターン作成ステップで、Ａ
／ＤコンバータからのデータをＲＡＭＫストアする。３
０４は第１の反射光強度パターンの形状判定ステップ、
で、Ｗ型形状以外の場合はステップ６０６に移る。ステ
ップ６０６はステージ移動を行なうもので、Ｉ１０イン
ターフェイスを通じてステージ８の移動を制御させて再
びステップ３０２で他の場所のｔＩｌｌ＋定を行なう。

ステップ６０４の判定を６４足する（Ｗ型形状）ときは
第１の極値強度検出ステップ６０８でＷ仰反射光強度パ
ターンの第１の極小部と第１の極大部の反射光強度ｍＰ
１及びＣＰｌの検出を行なう。極値範囲判定ステップ３
１０はステップ３０８で演算した極値ｍｐ、　、ＣＰ、
の値の、予メＲＯＭ　Ｋ　ｆ２定されている基準の値ｍ
ｐｓ、　Ｃｐｓに対する範囲を判定する。２ｇ１の範囲
にあると判定するとステップ６１２に移る。ステップ６
１２は第１の寸法演算ステップでｍＰＩあるいはＣＰ、
の値と予めＲＯＭに設定されている第１の設定条件に関
して各寸法に対応して定められるＷ型形状の反射光強度
パターンの極小値ｍＰ０あるいは極大値ＣＰ　。

の基草データとを比較して寸法を演算し、ステップ３２
２で結果を寸法表示をして測定を終了する。

ステップ６１０で第２の範囲にあると判定すると、更に
精度の良くなる条件でのｉａ＋定が必要になるため、ス
テップ６１４でステップ３０２で行なったのと同様な条
件設定を行ない、第１の駆動信号５ａの周波数ｆｍを第
２の周波数ｆ　ｍ、に設定して再演１１定を行ない、ス
テップ３１６で第２の反射光強度パターンのデータをＲ
ＡＭにストアする。

ステップ６１８は第２の反射光強度パターンの極小値ｍ
Ｐ２あるいは極大値Ｃｒ　ｔの値を計算する。ステップ
３２（）は第２の寸法演算ステップで、ｍＰ２あるいは
ＣＰ、の値と、予めＲＯＭに設定されている第２の設定
条件に関して各寸法に対応して定められるＷ型、Ｕ型、
■型の反射光強度パターンの極小値ｍＰｏあるいは極大
値ＣＰ　ｏの基準データとを比較してず法を演算し、ス
テップ６２２で結果を表示して測定を終了する。

第１０図（イ）と第９図に示したステップ３０４の第１
の反射光強度パターンの形状判定の詳細なフローチャー
ト図を示し、第１０図（ロ）、Ｐｌ、（に）に演算処理
の波形図を示してソフトウェア−動作を説明する。

第１０図（口ｊの波形は第５図（イｊに示したＷ型形状
の波形を微分した波形、第１０図Ｐ′ｌの波形は第５図
（口１（（示したＵ型形状の波形を微分した波形、第１
０図（に）の波形は第５図（／１に示したｖ型形状の波
形を微分した波形である。反射光強度パターンが極大、
櫂小等の極値となる場所では微分したときの微分係数が
Ｏとなるので、この微分係数が０となる状態、あるいは
微分係数の正・負の符号の変化を検出すれば反射光強度
パターンの種類の判定が容易に行なわれる。

Ｗ型パターンの場合は微分係数が００状態が３回で、そ
のときの符号は（−１→Ｈ→（−）→出へと変化する。

Ｕ型パターンの場合は微分係数がＯの状１魚が１回で多
数個連続し、符号は（−）→＋−＋−＋へと変化する。

Ｖ型パターンの場合は微分係数が０の状態は１回で、符
号は（−）→汗）へと変化する。

第９図のフローチャート図のステップ３０２で作成され
た反射光強度パターンのデータを、例えば３００個のデ
ータから成る（ｖ）ｉ（ｉ　＝ｌ）〜２９９）で表わす
。

第１Ｏ図（イ）のフローチャート図を説明する。

ステップ３５０はくり返し演算を行なうときのくり返し
演算制御カウンターｉのリセットである。

ステップ３５２はデータ（Ｖ）ｉの差分演算で、Ｖ（ｉ
＋１　）−Ｖ（ｉ　）のデータの差分データ（Ｉ３１ｉ
（ｉ＝０〜２９８）をＲＡＭにストアする。微分停波算
出には正確には差分データ（Ｂ）ｉを偏向電圧の変化の
単位ステップ量で除算する必要があるが、差分データ（
Ｂｌｉでも本例の場合は同等である。

ステップ３５４は差分データ（Ｂ）ｉの計算回数の判定
を行ない、一定の回数に達しないときはステップ３５６
でカウンターｉを＋１カウントアツプしてステップ３５
２の差分演算を１＝２９８までくり返す。

差分データ（Ｂ）ｉの全体をＲＡＭにストアしたらステ
ップ６５８へ移り、くり返し演算の制御カウンターｉを
再び０にリセットすると共に、差分データ（１３１ｉが
０となるときの回数を力゛ラン卜するゼロカウンターｊ
を０にリセットする。

ステップ６６０は差分データ（Ｂ）ｉの符号が負である
かの判定を行ない、負の符号の場合はステップ３６２で
カウンターｉを一トｌカウントアツプさせ、ステップ６
６４でカウンターｉを判定してｉが２９８回までくり返
しステップ６６０で符号の判定を行なう。もしｉが２９
８回になってもＢ（ｉ）＜０の場合は反射光強度パター
ンがＷ型、Ｕ型、Ｖ型のいずれのパターンでもない異常
パターンであることになり、ステップ３６６で異常ノく
ターンであることを表示してステップ６６８によりステ
ージ移動を行なう。

ステップ６６０でカウンターｉがｉＬのときにｎ（ｉ）
≧０の状態が得られるとステップ３７０でｉＬの値を記
憶すると共に、ステップ６７２でゼロカウンターｊを１
にしてステップ６７３でカウンターｉを＋１カウントア
ツプする。このときの状態が第１０図（ロ）の２８１　
、［／１の２８２、に）の２８３のいずれかの状態であ
る。ステップ３７４では引きつづき差分データ（Ｂ）ｉ
の符号が正であるかの判断を行ない、符号が正の場合は
ステップ３７６でカウンターｉの＋１のカウントアツプ
を行ない、ステップ３７８でカウンター回数判定を行な
いステップ３７４の判定をくり返す。

カウンターｉが２９８を超えても差分データ［Ｂｌ　ｉ
の符号が正のままであれば反射光強度パターンはＵ型で
あることになり、ステップ３８０でＶ型パターンを表示
してステップ３６８に移る。

ステップ３７４でＢ（ｉ）≦０の状態が得られろとステ
ップ６８２に移りＢ（ｉ）＝０の判定を行なう。ｌ３（
ｉ）＝０と判定されるとステップ３８４でカウンターｉ
を＋１カウントアツプして、更にステップ３８６でゼロ
カウンターｊも＋１カウントアツプする。ステップ３８
８でゼロカウンターｊの回数判定を行なって例えばｊが
１０未満の場合はｎ（ｉ）＝Ｏの判定動作をくり返す。

」＝１０が連続して得られると、このときは反射光強度
パターンがＵ型であると判定することができるからステ
ップ６９０でＵ型パターンを表示してステップ６６８に
移る。この状態が第１０図ヒ１の２８４の状態である。

ステップ３８２でＢ（ｉ）＝００判定を行なうとき、極
値であっても数値データとして完全なＯの値とならない
場合もあり、そのようなときは０に非常に近い実数値で
判定を行なう必要がある。

ステップ６８２でＢ（ｉ）＝Ｏと判定されないときはＢ
（ｉ）（０の状態であり、これは差分データ［１３）ｉ
の符号が正から負へ変化したことになり、ステップ６９
２で符号が変化したときのカウンターの値ｉＭを記憶す
ると共に、ステップ３９４でゼロカウンターｊを＋１カ
ウントアツプしてｊ＝２としてステップ３９５でカウン
ターｉを＋１カウントアツプする。このときの状態が第
１０図の（ロ）の２８５である。

ステップ６９６でｎ（ｉ））０の判定を行ない、ｌ３（
ｉ）（Ｏの場合はステップ３９８でカウンターｉを＋１
カウントアツプさせ、ステップ４００でカウント値の判
定を行ないｉ≦２９８の場合はくり返してＢ（ｉ））０
の判定を行なう。カウンターｉが２９８を超えてもＢ（
ｉ）（Ｏの場合はＷ型パターンではなくて異常パターン
であるからステップ４０２で異常パターンであると表示
してステップ３６８へ移る。

ステップ３９６でｌ３（ｉ））Ｏと判定されればステッ
プ４０４へ移る。この場合は差分データ（ＢＪｉの符号
が負から正へ変化したことにより、そのときのカウンタ
ーの値ｉｌを記憶すると共に、ステップ４０６でゼロカ
ウンターｊを＋１カウントアツプしてｊ＝３とする。こ
のときの状態を第１０図（口］の２８６に示す。

以上述べた各種のステップ処理を行なってＷ型パターン
の判定が行なわれたが、更に次に述べる判定も必要であ
る。

ステップ４０８は極値となる位置のカウンター（＋Ｍ　
ｉの差を算出するもので、ゼロカウンターｊ＝２とｊ＝
１のときの差の量ｄ、＝ｉＭ−ｉｔ、と、」＝３とｊ＝
２のときの差の量ｄ、＝ｉｌＩ−ｉ。

を求める。ステップ４１０はｄ、とｄ２の差の絶対値が
ある設定された値ｄ。に対して小さいかを判定するもの
で、ｌｄ＋−ｄｔｌ＞ｄｏの場合は異常となるからステ
ップ４１２で異常パターンであると表示してステップ３
６８に移る。

第５図（イ）に示した如く旧常なＷ型パターンの場合は
極大部５３を中心として極小部５１．５２への各々の長
さは等しくなくてはならないため、この長さが等しくな
い場合は明らかに異常である。

ステップ４１０で１ｄｌ−ｄ２１≦ｄｏを満足する場合
はステップ４１４に移り、カウンター値ＩＭ　（第１０
図（ロ）の２８５の位置に対応する）を中心として予め
設定されているαのカウンター値だけ離れた場所ｉＭ±
αの反射光強度Ｖ、、Ｖ、。

を求める。ステップ４１６で強度Ｖ１　とＶ２の差の絶
対値が求め設定された景Ｖ。に対してＩＶＩＶ２１≦Ｖ
ｏかの判定を行なう。

ｌＶ＋　　Ｖ２１＞ＶＯの場合は極大部を中心として左
右の形状がアンバランスであることになるため、ステッ
プ４１２で異常と表示してステップ３６８へ移る。

ｌｖ、−ｖ２１≦Ｖｏの場合は極大部を中心として左右
の形状がバランスしていることになるため正常な反射光
強度パターンであると判定され、第９図のステップ３０
８に示した極値の演算を行なう。

ステラ７”３０８でのＷ仰反射光強面パターンの極値を
求めるには、第１０図のフローチャート図で説明したカ
ウンター値ｉ、、、ｉ輩、ｉｌに対応する反射光強度の
値を求めれば容易に得ることができる。また第２の反射
光強度パターンについての極値演算も本フローチャート
図で説明した方法を用いればよい。

第１１図に本発明による寸法算出を行なう第２の実施例
のフローチャート図を示す。

本実施例では第１図に示す第１の極値強度判定部１４に
おいて２異なる寸法で判定強度をそれぞれ設定しておき
、第１の光偏向で例えば極小強度ｍｐが第１の範囲、極
大強度ＣＰが第２の範囲であると判定されたと仮定する
。

ＣＷの値が大きいとき、第８図（イ）のグラフにおいて
寸法ｙが小さいとき（，９（０，５）は極小強度ｍｐは
Ｉの変化に対する分解能が高く、寸法Ｉが大きくなると
０Ｐ）０．５）極大強度ＣＰはＩの変化に対する分解能
が高くなるために、第１の光偏向では極値ｍＰ１あるい
はＣＰＩの値のいずれかから第１の寸法Ｉ、を算出する
。

ＣＷの値が小さくなると第８図（ロ）のグラフに示した
如く極小強度ｍＰ、極大強度ＣＰ共に寸法変化に対する
分解能が高くなり、第２の光偏向ではＷ型パターンの場
合にはｍｐ、、ＣＰ２のいずれの値を用いて第２の寸法
、！９２を算出してもよい。

第１１図のフローチャート図において、ステップ４５０
は第９図のステップ３１０で第１の・！全１直強度ｍＰ
、が第１の範囲であると判定された１帖果に基づいてｍ
　Ｐ　、の値を極小強度としてＲＡＭに記憶する。ステ
ップ４５２は第９図に示し１こステップ６１４．６１６
．３１８と同一のものである。

ステップ４５４は第２の極値強度ｍＰ２．ｃｐ２の値の
うちのＣＰ２の値を極大強度としてＲＡ　Ｍに記憶する
。ステップ４５６は寸法算出を１１なうもので、測定値
ｍｐ、　、ＣＰ、と基準データ設定部１６に記憶されて
いるデータを比較して測定値ｒｎ　Ｐ　１から寸法、ｊ
７ｍ１、測定値ＣＰ２から寸法、−ＩＣｔを算出する。

ステップ４５８で寸法ｆ／ｍ。

とｇＣ２の差の絶対値Δを算出し、ステップ４６０で寸
法差Δがある値Ｉ。（例えば０．０２）以下であるかを
判定する。Δ≦１０であればステップ４６２で平均の寸
法１　＝　（ｉ　ｍＩ＋ｆｌ　Ｃ，）／２を算出し、ス
テップ４６４でＧ＝Ｄ−，９に従って実際の寸法Ｇを算
出し、ステップ４６６で寸法Ｇを表示して測定を終了す
る。

ステップ４６０でΔ＞ｉｎと判蛍されればステップ４６
８に移る。ステップ４６８はステップ４５２と同様なも
のであるが、今度はＣＷの値を更に小さい値に変化させ
て再度の光偏向（３回目））を行なわせるもので、得ら
れた反射光強度パターンから第３の極値強度を検出して
、ステップ４７０で第３の極小強度ｍＰ、をＲＡＭに記
憶する。ステップ４７２で測定値ｍＰ、に対応する寸法
Ｉｍ、を算出する。ステップ４７４では測定して得られ
た３つの寸法値、ｊｉｌｍ１、ｐ　ｃ、、１ｍ。

から寸法の大（ｆｌ　ｍａｘ　）、中（ｌ　ｍｉｄ　）
、小０！ｉｌ　ｍｉｎ　）の順序を求める。ステップ４
７６で、７ｍ１ｄと、９ｍ１ｎの差の絶対値Δを算出し
、ステップ４７８でΔ≦ｇ、／２かどうかを判定する。

ここではステップ４６０での判定基準Ｉ０に対して２倍
のきびしさで判定する。Δ≦Ｊ０／２の場合はステップ
４８０で平均の寸法・・、９＝（，９ｍ１ｄ＋ｇｍｉｎ
　）　／２を算出して前述したステップ４６４で実際の
寸法Ｇを算出する。

ステップ４７８でΔ＞　１ｉ　ｏ　／　２と判定されれ
＆Ｌステップ４８２で、ｊｉｌ　ｍａｘと、９ｍ１ｄの
差の絶対値Δを算出し、ステップ４８４で差の寸法Δが
Δ≦、！？、／２であるかどうかを判定し、Δ≦ｙｏ　
／２の場合はステップ４８６で平均の寸法＃＝（＃ｍａ
ｘ＋、９ｍ１ｄ　）／　２を算出して同じくステップ４
６４で実際の寸法Ｇを算出する。

ステップ４８４でΔ＞ｇｏ　／２と判定されれば、３つ
の寸法値の間のバラツキが大きいことになり精度のよい
寸法決定が不可能と判断して第１０図で示したステップ
３６８に移り、移動ステージ８を移動させて他の場所、
あるいは他の被測定物７の測定に移るようにする。

第１２図に検出された極値強度ｍＰ、ＣＰの値から寸法
ｇを算出する第１１図のステップ４５６等に示した寸法
算出部の詳細なフローチャート図の一例を示す。本例で
は第１の極小強度ｍ　ｐ　１による寸法算出の例である
が、極大強度ＣＰによる場合についても同様である。

ステップ４５０でＲＡＭに記憶されている第１の（ｉ小
強度ｍＰＩの範囲をステップ５００で比較する。判定基
準寸法９Ｓに対応している基準極小強度＋ｎ　ｐ　ｓと
比較を行なうが、ｍ　ｐ　１≧ｍｐｓの場合は測定され
る寸法１ｘＩＪ″−！Ｉｓよりも小さいことになる。ｍ
Ｐ、≧ｍｐｓの場合にはステップ５０２で、寸法、！９
ｘと比較するための参照寸法Ｅｒを！！ｒ４−、ｊ７ｓ
−Δｇにより設定する。

ここでΔＩは基準データ設定部１６で設定している寸法
のきざみ幅である。第８図（イ）、（ロ）のグラフでは
Δ、９　＝　０．１であるステップ５０４は前記したＩ
’ｔＯＭに記憶されている基準データで、第８図【イ）
、（ロ）に示した如きの寸法Ｉと極小強度ｍＰの関係を
示すデータｍＰｏであって、ステップ５０２で設定され
た参照用の寸法９ｒに対応する参照極小強度ｍｐｒを求
める。ステップ５０６は測定値ｍＰ、と参照値ｍｐｒの
大小の比較を行なうもので、ｍＰ、）ｍＰｒの場合はス
テップ５０８に移り、参照用寸法ｌ！ｒをΔＩだけ小さ
い値に変化させて再びステップ５０４で変化させられた
ｇ「に対応する参照値ｒｎｐｒを求めてステップ５０６
でｍｐｌ　とｍｐｒの値の比較を行なう。このようにし
て例えば参照用寸法１１ｒがＩ・の値のときにｍＰ、≦
ｍｐｒが得られるとステップ５１０に移り、寸法ｙａの
ときの極小強度ｍｐａと寸法Ｉｐ＝９ｍ＋Δｇのとぎの
極小強度ｍｐβの値をＲＡＭに記憶させてステップ５１
２でｙ−とｇβの間を例えば１０分割して、その分割さ
れた各々の寸法に対する極小強度を例えばｍｐａとｍＰ
βの値を直線補間により計算してＲＡＭに記憶する。

ステップ５１４は測定値ｍＰ１　と補間された基準デー
タを比較するときの参照用寸法、９ｒの初期設定な１ｌ
ｒ４−１１−＋Δ９′　により行なう。ここでΔＩ′　
は前述した７ｇを１０分割したときのきざみ幅である。

ステップ５１６は測定値ｍＰ１と参照値ｍＰｒの大小を
比較するもので、ｍＰ、（ｍＰｒの場合はステップ５１
８で参照用寸法ｆｉｒをΔＩ′　だげ大きい方向に変化
させて、再びステップ５１６で変化させられた！ｉｒに
対応する参照値ｍｐｒとｍＰ、の値を比較を行なう。ｍ
Ｐ、≧ｍｐｒの場合は参照用の寸法Ｅｒが測定しようと
した寸法ｇｘと等しくなった状態であるから、ステップ
５２０で９ｒの値をＲＡＭに記憶する。この値が親格化
された寸法、９ｘでＧ二り、！９ｘにより寸法Ｇを求め
る。

一方ステップ５００でｍＰｌ（ｍＰｓと判定された場合
は、測定しようとする寸法１ｘが判定寸法、！７Ｓより
も大きいことになる。このときはステップ５２２で参照
用寸法をｇｒ＋−ｇｓ十ΔＩに初期設定する。ステップ
５２４ではステップ５０４の場合と同様に参照寸法、９
ｒＫ対応する参照極小強度ｍＰｒを算出する。ステップ
５２６でｍＰ。

とｍＰｒの値の比較を行なう。ｍ　Ｐ　ｓ　（ｒｎ　Ｐ
　ｒの場合はステップ５２８で参照用寸法ｆｉｒをΔｇ
だけ大きい値に設定して再びステップ５２４で変化させ
たＩ「に対応する極小強度ｍ　ｐ　ｒを算出する。

ステップ５２６でｍＰ、≧ｍｐｒが得られるとステップ
５３０に移り、寸法ｇ−のときの極小強度ｍｐａと寸法
＆ｐ＝ｉａ−ΔＩのときの極小強度ｍＰβの値をＲＡ　
Ｍに記憶させてステップ５１２に移り、前述したｍＰ、
≧ｍｐｓの場合と同様の動作を旨なって寸法ｌｘを算出
する。

以上述べたソフトウェア演算は測定で得られたデータか
ら直接に極値を演算する例を示したが、反射光強度パタ
ーンの測定データに対して、移動平均法を用いて測定デ
ータの平滑化処理を行なわせたり、あるいは最小二乗法
の４次関数を用いてｆｉ１１定データの関数処理を行な
わせて解析的に極値検出を行なわせることも可能である
。

〔発明の効果〕

以上の説明したことから明らかな如く、安定した光強度
分布を有する２ビーム光を発生させて、そのピーク間距
離を自由に任意の値に設定できるようにすることにより
、寸法に応じた任意の形状の反射光強度パターンを得る
ことができる。

このときＷ型形状が得られるように設定しておくことに
より被測定物に対するパターン認識が行なわれる。更に
は２ビーム光のピーク間距離が自由に変えられるために
反射光強度パターンの極値を泪１１定しようとする寸法
に応じて分解能の高い状態に自由に設定することが可能
となり、寸法測定精度が高くて全自動計測に適した寸法
測定を行なうことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第１２図は本発明に係わり、第１図は微小寸
法ｄ１１１定の原理と方法を説明するシステムブロック
図、第２図は音響光学素子による２ビーム光の発生と光
偏向の動作を説明する説明図、第３図（イ）、（ロ）、
Ｐｌはレーザ光の強度分布と２ビーム光の強度分布を示
すグラフ、第４図（ａｌ〜（ｈｌは被測定物に２ビーム
光を照射して光偏向を行なわせるときの説明図及び電圧
波形図、第５図（イ）〜に）はＷ。 Ｕ、Ｖ型形状を示す反射光強度パターンのグラフ、第６
図（イ）、（ロ）、Ｈは２ビーム光のピーク間距離を変
化させたときの寸法と反射光強度パターンの関係を示す
グラフ、第７図ビ）〜に）は２ビーム光のピーク間距離
を変化させた場合の被測定物の寸法と表面反射率によっ
て定まる反射光強度パターンの極値強度の変化を説明す
るグラフ、第８図（イ）、（口１は２ビーム光のピーク
間距離を変化させた場合の寸法変化による極値強度の変
化を説明するグラフ、第９図は本発明の微小寸法測定の
ソフトウェア演算部の動作を説明するフローチャート図
、第１０図（イ）〜に）は反射光強度パターンの形状を
判定するときの動作を説明するフローチャート図及び動
作波形の説明図、第１１図は第１と第２の光（Ｇｌ向を
行なって寸法を算出するときの方法を説明するフローチ
ャート図、第１２図は極値強度から寸法を算出するとき
の動作を説明するフローチャート図である。 １・・・・・・レーザ光源、　　２・・・・・・光学系
、　　６・・・・・・音響光学素子、　　４・・・・・
・音響光学素子ドライバー、　５・・・・・・第１の駆
動信号源、　６・・・・・・第２の駆動信号源、　　７
・・・・・・被測定物、　９・・・・・・光電変換部、
　　１１・・・・・・反射光強度パターン作成部、　　
１２・・・・・・反射光強度パターン形状判定部、１３
・・・・・・第１の極値強度検出部、　　１４・・・・
・・第１の極値強度判定部、　　１５・・・・・・第２
の極値強度検出部、　　１６・・・・・・基準データ設
定部、・１７・・・・・・寸法変換部、　　３０・・・
・・・２ビーム光、４０・・・・・・寸法部、　４１・
・・・・・基材部、５１．５２・・・・・・極小部、　
５３・・・・・・極大部。 距鼠 距難 第５図 （づ）Ｗ型 （ロ）Ｕ也 第５図 （ハ）Ｖ型− 走侑叶 （ニ）■型 光桶ｌ；１量 １　　　２　−’ｉ　尤南閏ｔ ＠６図 （ハ）ＣＷ＝０．６乃ハ餐ト に田吏 第７図 （ハ）ＣＷ−０，８４希合司極、１、梗度第８図 （イ）ＣＷ＝　１．１　哨場べ３゛村シ、−ａシイｄＩ
ｙ駄ｉ９図 第　ｌθ　　図 （ロ） （ハ） （ニ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 レーザ光源から放射されるレーザ光を音響光学素子に入
   射せしめ、第１の駆動信号と第２の駆動信号により動作
   させられる音響光学素子ドライバーで前記の音響光学素
   子の光学動作を制御させて、前記の第１の駆動信号を予
   め設定された第１の周波数に設定せしめて前記の音響光
   学素子から互いに異なる方向に進行する２ビーム光を発
   生せしめ、該２ビーム光を構成する個々の光ビームの強
   度最大点の間の距離を前記の第１の周波数に応じた第１
   のピーク間距離に設定せしめて対物レンズにより微小な
   スポット径に集光して寸法が測定される被測定物面上に
   照射せしめると共に、前記の第２の駆動信号の電圧レベ
   ルを変化させて前記の集光された２ビーム光を前記の被
   測定物の面上で定められた量だけ第１の光偏向を行なわ
   せ、該第１の光偏向の各々の光偏向の状態毎に前記の被
   測定物からの反射光強度のうちの直流レベルの反射光強
   度を検出せしめて前記の第１の光偏向の全体についての
   第１の反射光強度パターンを作成し、該第１の反射光強
   度パターンの形状を判定して予め設定された形状の反射
   光強度パターンが得られたときは、前記の第１の反射光
   強度パターンの極小部の第１の極小反射光強度の値ｍＰ
   ＿１と極大部の第１の極大反射光強度の値ＣＰ＿１を検
   出せしめ、該検出されたｍＰ＿１及びＣＰ＿１の値と、
   予め設定されている寸法範囲判定の基準となる判定極小
   反射光強度の値ｍＰ＿ｓ及び判定の基準となる判定極大
   反射光強度の値ＣＰ＿ｓとの範囲の比較を行ない、第１
   の範囲の場合は前記の検出されたｍＰ＿１あるいはＣＰ
   ＿１の値を記憶せしめ、第２の範囲の場合は前記の第１
   の駆動信号の第１の周波数を変化させて第２の周波数に
   設定せしめて前記の音響光学素子から発せられる２ビー
   ム光の個々の光ビームの強度最大点の間の距離を第２の
   ピーク間距離に設定せしめて、前記の第１の光偏向を行
   なわせたときと同一の場所で前記の第２の駆動信号の電
   圧レベルを変化させて第２の光偏向を行なわせ、該第２
   の光偏向の各々の光偏向の状態毎に前記の被測定物から
   の反射光強度のうちの直流レベルの反射光強度を検出せ
   しめて第２の反射光強度パターンを作成せしめ、該第２
   の反射光強度パターンの極小部の第２の極小反射光強度
   の値ｍＰ＿２あるいは極大部の第２の極大反射光強度の
   値ＣＰ＿２を検出して記憶せしめ、前記の被測定物の寸
   法が測定される寸法部の各種の寸法と表面反射率の値に
   応じて前記の第１の駆動信号の前記の第１の周波数 ■O記の第２の周波数の場合の各々について予め設定さ
   れている基準となる各種の反射光強度パターンの各種の
   極小部の基準極小反射光強度の値ｍＰ＿０あるいは各種
   の極大部の基準極大反射光強度の値ＣＰ＿０と、前記の
   第１の光偏向で得られたｍＰ＿１あるいはＣＰ＿１の値
   、あるいは前記の第２の光偏向で得られたｍＰ＿２ある
   いはＣＰ＿２の値を比較して前記の被測定物の寸法部の
   寸法を測定することを特徴とする微小寸法測定方法。