JPS63263404A - 微細深さ測定方法及びその装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、微細な溝や穴の深さを測定する深さ測定方法
、特に半導体ＩＣ回路基板等に形成された微細パターン
の局所的な段差や溝または穴等の深さを測定するのに好
適な深さ測定方法及びその深さ測定装置に関する。

（従来の技術） 半導体ＩＣ回路の高集積化に伴い、半導体デバイスは従
来の２次元的な平面構造から３次元的な立体構造へと転
換されつつある０例えばシリコン基板上にＩＣの静電容
量部を形成するために、トレンチと呼ばれる開口１〜２
μｍ、深さ４〜５μ繭程度の溝あるいは穴をエツチング
等の加工手段によって形成する技術が進展しており、こ
れに伴ってエツチングされたこれらの溝や穴等の深さを
個々に測定する必要が生じている。その深さの測定方法
としては、回折光の分光強度分布から測定する方法（例
えば、特開昭６０−１３６３２４号、特開昭６１−１０
７１０４号、特開昭６１−２３５７０４号等）や複数の
穴に白色光を照射して、その回折光を干渉計に導き、そ
の回折光の白色干渉縞を利用して測定する方法等が公知
である。

また、特開昭６１−２３５７０８号公報に開示されてい
るように、光干渉法による段差測定器に結像光学系と空
間フィルターとを付加して単一の穴を測定する方法など
も既に提案され、ている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、前者の回折光の分光強度分布から深さを
測定する方法や回折光の白色干渉縞を利用して測定する
方法においては、いずれも光を広い領域に照射して立体
的パターンの深さの平均値を測定する方法であり、特定
領域の単一の穴や溝の深さを測定することは不可能であ
る。これに対し、後者の特開昭６１−２３５７０８号公
報において提案された深さ測定装置では、溝や穴の底面
からの反射光と上面からの弱い回折光とを利用するので
、実際には検出すべき干渉光の強度が十分に得られず、
精度良く測定することは困難である。

そこで、本発明は、上記従来の深さ測定方法の欠点を解
決し、基板上の微小領域における準−の穴や溝等の凹部
の段差や深さを高精度で測定できる測定方法及びその測
定装置を提供することを目的とするものである。

〔発明の構成〕

（問題点を解決する為の手段） 上記の問題を解決するために本発明においては、波長域
の広い光源からの多波長光と単一波長の光源からの単色
光とをそれぞれ２分し、分割されたそれぞれの多波長光
と単一波長光とを、微細凹部を有する試料面と参照面と
に投射し、投射された試料面と参照面とからの反射光を
試料面と参照面との光路差を変えつつ干渉させ、前記の
微細凹部の上面および底面からの反射光に基づく多波長
の干渉光とその微細凹部を除く試料面の一部からの反射
光に基づ（単色光の干渉光とをそれぞれ検出し、光路差
の変調量に応じて生じる多波長干渉光の強度分布の２つ
の極値の間隔を、単色干渉光の検出信号を基準として計
測することを問題解決の手段とするものである。

（作用） ハロゲンランプのような波長域の広い光源（１）からの
多波長光束とナトリウムランプのような単一波長の光源
（２）からの単色光とは、光線分割合成手段（７）にて
それぞれ２分され、分割された一方の多波長光束と単色
光束とは、光路差プリズムのような光路差変調手段（７
）を介して参照面（１４）に向い、分割された他方の光
束は、微細穴（９ｂ）のような微細凹部を有する試料面
９に向う、参照面（１４）と試料面（９）からの反射光
は光線分割合成手段（７）で再び合成され干渉する。こ
の干渉光は干渉光分離手段（２０，２１Ａ、２１Ｂ）で
多波長干渉光と単色干渉光とに分離され、検出手段（２
３Ａ、２３Ｂ、１２３Ａ、１２３Ｂ％　１２３Ｃ）にて
検出される。第１検出手段（２３Ａ、１２３Ａ）は、試
料面（９）の微細凹部の上面と底面とから反射する反射
光に基づく多波長干渉光を干渉光分離手段（２０，２Ｉ
Ａ）を介して検出し、第２検出手段（２３Ｂ。

１２３Ｂ、１２３Ｃ）は、微細凹部を除く試料面（９）
の他の一部からの単色干渉光を干渉光分離１　　　　　
　　　　　手段（２０，２１Ｂ）を介して検出する。そ
の際、検出される多波長干渉光と単色干渉光とは共に光
路差変調手段（１１）によって変調される。第１検出手
段（２３Ａ、１２３Ａ）によって検出された検出信号と
第２検出手段（２３８，１２３Ｂ、１２３Ｃ）によって
検出された検出信号は共に検出信号処理手段（３０，１
３０）に送られ、光路差変調に応じて生じる第１検出手
段（２３°Ａ、　１２３Ａ）によって検出される多波長
干渉光の検出信号の２つの極値（Ｐｔ、Ｐｇ）の間隔（
ｄ）を、第２検出手段（２３Ｂ、１２３ＢＳ１２３Ｃ）
によって検出される単色干渉光の検出信号を基準として
計測され、その間隔（ｄ）に対応する微細凹部の上面か
ら底面までの深さが測定される。

（実施例） 第１図は、干渉顕微鏡の原理を用いて構成された本発明
の第１の実施例を示す深さ測定装置の概略構成図である
。第１図において、ハロゲンランプの如き多波長光源１
からの白色光とナトリウムランプ（またはレーザ光源）
等の如き単色光源２からの単色光とのコヒーレント光束
は、それぞれレンズ３Ａ、３Ｂにて集光され、両光束は
単投下プリズム４を介して合一し、絞り５を介してコリ
メーターレンズ６に入射する。コリメーターレンズ６に
入射した白色光と単色光の両光束は、共に平行光束とな
り、光線分割プリズム７に入射し、その一部はハーフミ
ラ−面７ａにて反射された後、対物レンズ８を介して試
料光として、試料台１０上に載置された半導体ウェハの
如き試料面９上の上面９ａと穴９ｂとに、第２図に示す
ように局部的に集束投射される。また、残りの光束は、
ハーフミラ−面７ａを透過した後、さらに光路差プリズ
ム１１．濃度可変フィルター１２を透過し、対物レンズ
１３にて参照ミラー面１４上に集束投射される。

試料面９と参照ミラー面１４にて反射された、白色光と
単色光の両光束の反射光は、それぞれ対物レンズ８およ
び１３を介して逆行し、光線分割プリズム７のハーフミ
ラ−面７ａにて合致してそれぞれ干渉する。その干渉光
は、レンズ１５を介して集光され、俯視プリズム１６、
結像レンズ１７を介して干渉縞として結像され撮像管１
８を介してＣＲＴディスプレー１９により観察される。

また、レンズ１５を介して集光される干渉光は、ビーム
スプリッタ−２０にて２分され、一方は単色光カットフ
ィルター２１Ａを介して白色干渉縞としてアパーチャ２
２Ｂ上に結像され、そのアパーチャ２２Ａを通過した多
波長干渉光は第１光電検出器２３Ａにて検出される。ビ
ームスプリッタ２０で分割された他方の光束は、単色光
透過フィルター２１Ｂを介して単色干渉縞としてアパー
チャ２２Ｂ上に結像され、そのアパーチャ２２Ｂを通過
して白色干渉光は、第２光電検出器２３Ｂにて検出され
る。

双方の充電検出器２３Ａ、２３Ｂにて検出された多波長
干渉縞と単色干渉縞に基づく検出信号は、それぞれ後述
の信号突出処理装置３０に送られる。

この電気処理装置３０から出力される制御信号によって
、駆動モータ２５が駆動され、これにより駆動ユニット
２６を介して光路差プリズム１１が移動して試料面９と
参照ミラー面１４との光路差が変わるように構成されて
いる。なお、光路差プリズム１１と対物レンズ１３との
間に設けられた濃度可変フィルター１２は、参照ミラー
面１４で反射される参照光と試料面９から反射する試料
光との光強度比を変えて干渉縞のビジビリティを良くす
るためのものである。

干渉縞を観察するためのＣＲＴディスプレー１９には、
第３図に示す如く、十字に交差する縦横それぞれ２本の
カーソール線が設けられ、一方の交点Ａは多波長干渉光
が入射するアパーチャ２２Ａに、また他方の交点Ｂは単
色干渉光が入射するアパーチャ２２Ｂにそれぞれ位置的
に対応するように調整されている。また、試料台ｌＯと
共に試料面９を移動し、試料面９上の穴９ｂにカーソー
ル点Ａが一致したとき（すなわち、第１光電検出器２３
Ａがアパーチャ２２Ａを介して穴９ｂからの多波長干渉
縞を検出すとき）、他方のカーソール交点Ｂは、穴９ｂ
が設けられていない上面９ａの位置に置かれる（すなわ
ち、第２光電検出器２３Ｂがアパーチャ２２Ｂを介して
上面９ａからの単色干渉縞を検出する）ように構成され
ている。

なお、Ａ点およびＢ点がそれぞれアパーチャ２２Ａ、２
２Ｂに対応するように位置合わせするためには、双方の
光電検出器２３Ａ、２３Ｂを取り外してその位置に照明
光源を設置し、アパーチャ２２Ａ、２２Ｂの開口の像を
対物レンズ８を介して試料面９上に結像させ、アパーチ
ャ２２Ａ、２２Ｂの開口に対応する試料面９上の光像を
ＣＲＴディスプレー１９で観察し、カーソール交点Ａ、
Ｂにそれぞれの光像が合致するように、アパーチャ２２
Ａ、２２Ｂの位置を調整するか、あるいはアパーチャ２
２Ａ、２２Ｂに対応する光像と一致するようにカーソー
ル線の交点位置ＡＳＢをそれぞれ調整すればよい、第３
図には、試料面９上の穴９ｂの像Ｈとその穴９ｂ上に投
影されたアパーチャ２１Ａの開口の像Ｇとが示されてい
る。

次に、上記第１実施例の作用について説明する。

先ず、対物レンズ８および１３を光軸方向に移動し、試
料面９及び参照面１４が、それぞれのほぼ焦点位置に置
かれ、観察系のＣＲＴディスプレー１９を観察しながら
干渉縞がほぼワンカラーになるように調整する０次に、
試料面９上の穴９ｂの像がカーソール交点Ａと一致する
ように試料台１０が移動される。

さて、この状態で駆動モータ２５を起動させて駆動ユニ
ット２６を始動し、光路差プリズム１１を動かす、この
光路差プリズム１１の移動に応じて光路差変調がかけら
れ、参照面１４と試料面９の上面９ａの位置との光路差
が厳密に一致した点で、上面９ａからの反射光に基づく
多波長干渉縞が出現し、その多波長干渉縞は、単色光カ
ットフィルター２１Ａ、アパーチャ２２Ａを通して第１
光電検出器２３Ａにて検出される。さらに、光路差プリ
ズム１１が移動して光路差変調がかけられ、参照面１４
と試料面９の穴９ｂの底面までの光路差と同一距離だけ
ずれた位置で、穴９ｂの底面からの反射光に基づく多波
長干渉縞が現われ、その多波長干渉縞も、単色光カット
フィルター２ＩＡ、アパーチャ２２Ａを通して第１光電
検出器２３Ａにて検出される。従って、穴９ｂの周辺の
上面９ａからの干渉と穴９ｂの底面からの干渉による双
方の干渉縞を第１光電検出器２３Ａは検出することにな
る為、第１光電検出器２３Ａから出゛力される多波長干
渉縞に基づく検出信号は、第４図（ａ）に示す光路差変
調量を横軸として、２つのピーク値Ｐ、、Ｐ、を示す、
一方、試料面の上面９ｂからの干渉光に基づ（単色干渉
縞は、単色光透過フィルター２１Ｂ、アパーチャ２２Ｂ
を通して第２光電検出器２３Ｂにて常に検出され、この
第２光電検出器２３Ｂからは第４図（ｂ）に示すように
単色光の波長に応じた正弦波形の検出信号が出力される
。

第５図は、上記双方の光電検出器２３Ａ及び２３Ｂの出
力信号を処理する信号処理系のブロック図である。光電
差プリズム変調量に応じて第１光電検出器２３Ａから出
力される第４図（ａ）に示すような多波長干渉縞の出力
信号Ｓ１は、検出信号処理装置３０内の割算器回路３１
にて、試料の検出信号に応じて強度が最適値に増幅調整
され、Ａ／Ｄ変換器３２でデジタル信号に変換されて、
コンピュータ３３に取り込まれる。また一方、これと同
期てし第２光電検出器２３Ｂから出力される第４図（ｂ
）に示す単色干渉縞の出力信号Ｓ８も、Ａ／Ｄ変換器３
４にてデジタル信号に変換されてコンピュータ３３に取
り込まれる。こうして、コンピュータ３３に取り込まれ
たデータは、コンピュータ３３内のＲＡＭに記憶され、
第４図（ａ）に示す信号波形から２つの多波長干渉縞の
ピーク位１ｔＰ、、ＰＩを求め、同時に転送された第４
図（ｂ）に示す単色干渉縞波形からＰｌとＰ８の間の距
＃ｄが読み取られ、図示されない表示器に表示される。

また、コンピュータ３３は、Ｄ／Ａコンバータ３５を介
して駆動モータ２５を制御し、駆動ユニット２６を介し
て駆動される光路差プリズム１１によって、干渉縞が移
動する。

上記第１図の実施例において、単色光源２としてレーザ
（例えばＨｅ−Ｎｅレーザ）を使用する場合には、試料
面９と参照明１４にそのレーザ光束を一様に照射する必
要は無く、穴９ｂ以外の上面９ａにスポット光として集
束させればよい、こ□ の場合、第２光電検出器２３Ｂの直前に設けられたアパ
ーチャ２２Ｂが不要となるばかりで無く、光強度が増大
するので、検出精度を向上させることができる。更にこ
のレーザスポット光を利用して、本システムでの焦点制
御を行うこともできる。

すなわち、焦点位置がずれると、ビームが広がる為アパ
ーチャ２２Ｂを設けている場合第２充電検出器２３Ｂの
出力信号が最大となる点を合焦位置と判断すればよい。

第１図の実施例においては、ワンカラーの干渉縞を用い
て深さの測定を行ったが、その干渉縞を帯状膜様にする
と、干渉状態が視覚的に見やすくすることができる。

第６図は、参照ミラー面を傾けることによって得られる
等傾角干渉縞を用いて穴の深さを測定する本発明の第２
実施例を示す深さ測定装置の概略構成図で、第７図は第
６図中のＣＲＴディスプレー画面を示す平面図、第８図
は第６図中の干渉縞検出部の拡大図である。なお、第１
図と同じ機能を有する部分については第１図と同一の符
号を付し、その構成および作用についての詳しい説明は
省略する。

第６図において、参照ミラー面１１４は、試料面９と共
役な面に対してわずかに傾斜して設けられ、これにより
、参照ミラー面１１４にて反射された反射参照光と試料
面９にて反射された反射試料光とは光線分割プリズム７
において互いに干渉し、その干渉縞は、俯視プリズム１
６を介して陽像管１８にて受光され、ＣＲＴディスプレ
ー１１９の画面上に第７図に示す如（展示される。第７
図において、破線で示す楕円形枠の像Ｇは、第８図に示
すアパーチャ１２２Ａの開口Ｃの試料面９上での投影形
状を示し、此の開口Ｃを通して第１′光電検出器１２３
Ａは受光する。また干渉縞がＸ方向に傾きを持っている
ため、その間口Ｃの像Ｇはｙ方向（干渉縞の帯の方向）
に長い楕円形に形成されている。また、楕円形枠像Ｇ内
に実線にて示す円形部Ｈは、試料面９上の穴９ｂの像を
示す。

なお、第７図に示す黒色の帯状部分は単色干渉縞で、破
線で示す２つの円形部Ｂ、、Ｂ□は、第８図に示すアパ
ーチャ１２２Ｂに設けられた２個の開口Ｄ＋、Ｄ＊の試
料面９上での共役像を示す、その２個の開口り、、Ｄ！
は、それぞれの開口Ｄ１．Ｄ８に入射する単色干渉縞の
位相が９０°ずれて検出されるようにＸ方向に適当な間
隔を持って配置されている。従って、単色光透過フィル
ター２１Ｂを介してアパーチャ１２２Ｂの開口Ｄｔ、Ｄ
ｔに入射した干渉縞の検出信号は、９０１位相が互いに
ずれた正弦波信号として、第２充電検出器１２３Ｂ及び
第３光電検出器１２３Ｃから出力され（第１Ｏ図参照）
、それぞれの検出信号Ｓ！、Ｓ。

は、第１光電検出器１２３Ａからの多波長干渉縞の検出
信号Ｓ１と共に検出信号処理装置１３０に送られる。

第９図は、第６図中の検出信号処理装置１３０の概略構
成を示すブロック図である。光路差プリズム１１を移動
させるための駆動モータ２５は、検出信号処理装置１３
０内のコンピュータ１３１からの指令によりＤ／Ａ変換
器１３２を介して制御される。光路差プリズム１１の移
動により変調されて第１光電検出器１２３Ａから出力さ
れる第４図（ａ）に示すような検出信号Ｓｌは、検出信
号処理袋［１３０内の割算器回路１３３に送られ、この
割算器回路１３３で最適な信号強度に増幅されて、サン
プルホールド回路１３４でその出力値が保持される。

一方、単色光通過フィルター２１Ｂ及びアパーチャ１２
２Ｂの開口Ｄ＋、Ｄｔを通過して互いに９０°ずれた位
置で単色干渉縞を受光した第２光電検出器１２３Ｂと第
３光電検出器１２３Ｃとは、第１０ｒｊ！Ｊ（ａ）に示
すように、０°と９０＠との２つの位相の９０°ずれた
信号Ｓｔ、Ｓｓを検出信号処理装置１３０に送る。その
出力信号Ｓｔ、Ｓ。

は、増幅器１３５Ａ、１３５Ｂにてそれぞれ増幅された
後、電気的に位相分割されてアップダウンカウンタ１３
６で干渉縞の移動方向別に第１０図（ｂ）に示すように
パルスが出力される。すなわち、光路差プリズム１１の
移動方向に応じて干渉縞が第７図中で右側に移動すれば
アップパルスだけ、右側に移動すればダウンパルスだけ
が発生する。

ゲート１３７は、上記のパルスのスタート位置を決める
ために設けられ、コンピュータ１３１の指令によってそ
のゲートが開かれると、アップダウンパルスをサンプル
ホールド回路１３４に送る。

そこで、サンプルホールド回路１３４に保持された割算
器回路１３３からの出力値は、アップダウンパルスが入
力されるたびに新に保持され、次段のＡ／Ｄ変換器１３
Ｂでデジタル化されてコンピュータ１３１に入力される
。

さて、この一連の動作で、光路差プリズム１１の移動に
伴ってパルスがアップダウンカウンタ１３６から出力さ
れ、ゲート１３７が開かれて測定が開始され、第４図（
ａ）に示す多波長干渉縞の信号が、そのパルスに同期し
てＡ／Ｄ変換された後、コンピュータ１３１内のＲＡＭ
に記憶される。

従って、その記憶されたデータは、光路差の量に比例し
て順番に取り入れられた信号となる。ここで、例えば１
個のパルスが単色干渉縞の８分割の信号とすれば、ナト
リウムランプ（λ−０，５８μｍ）を用いた場合、アッ
プダウンカウンタ１３６から出力される１パルスは、λ
／２ＸＬ／８＃０゜０３６Ｉｌ−となり、また、Ｈｅ−
Ｎｅレーザ（λ−０．６３３＃Ｉｌ）を用いた場合には
１パルス−λ／１６ζ０．０４　ｕ−となる、従って、
このサンプリング間隔で多波長干渉縞の信号をデジタル
化してＲＡＭに記憶させたことになる。従って、コンピ
ュータ１３１に取り入れられた信号データから第４図（
ａ）に示す２つのピーク位Ｍ　Ｐ　ｌ、　Ｐヨをプログ
ラムで位置を検出し、ピーク位置Ｐｔ、Ｐｔの差を求め
、その値に前記のサンプリング間隔０゜０３６ｐ−また
は０．０４μｍを乗算すれば、穴９ｂの深さを求めるこ
とができる。

上記第６図に示す、第２実施例において、Ａ／Ｄ変換器
１３８でデジタル信号に変換してコンビエータ１３１に
取り込まれたデータは、アップダウンパルスのうちの一
方（例えばアップ側）のパルスだけを使うようにすれば
、その方向性から、２つの多波長干渉縞のピークＰ　＋
、　Ｐ　＊のうち、どちらが段差の低い方か、あるいは
穴９ｂからの信号かを知ることができる。

第１図及び第６図の実施例において、試料面９からの反
射光は参照面１４．１１４からの反射光より一般に弱い
、従って、その差を濃度フィルター１２によって補正し
、干渉光のビジビリティを良くすることができる。しか
し、この濃度フィルター１２によっては、試料面９ａか
らの反射光と穴９ｂからの反射光との差を補正すること
はできない、一般に、穴からの信号は強度が弱いため、
干渉縞のコントラストが小さい、この小さい信号を精度
よく検出するためには、次の如き方法をとればよい。

光路差プリズム１１の駆動による光路差変調の速度を例
えば１１００ｐ／ｓｅｃとすると、ナトリウムランプ（
λ−０，５８μｌを用いてｌパルス虐λ／　１６　＝　
０．０３６　ｕ−として、アップダウンパルスの周波数
は１００１０．０３６　’ｑ２．７）１．Ｉｚである。

また、多波長干渉縞の平均波長をＸ　ｏ　”　０゜５５
μ−とすると、多波長干渉縞の信号周波数は１００　Ｘ
Ｘ＊　／　２”−３６０Ｈ２であるから、第５図または
第９図の検出信号処理装置３０または１３０中の割算器
回路３１または１３３の前に、３６ＧＨｚを中心周波数
とするバンドパスフィルターＢｆを設け、このバンドパ
スフィルターＢｆを通して検出信号Ｓ１割算器回路３１
または１３３へ入力させる。こうして、不要成分をカッ
トして取り込んだＡ／Ｄ変換器３４また１３Ｂからのデ
ジタル信号の波形のうち、試料の上面９ａの方の多波長
干渉縞信号の波形（例えば第４図（ａ）の後半のピーク
部）の特徴をとらえ、それと相似の波形を探す為、前記
干渉縞の山の部分を何点かとってテンプレートを作り、
そのテンプレートと穴９ｂの干渉縞付近の信号との相関
信号 ΣＩｆ（ｘｔ　）　　ｇ　（Ｘ！　）　　１（ただし、
ｆ、ｇの関数はそれぞれ干渉縞信号データ、ｇはテ“ン
プレート信号）の出力最大となる点を穴の干渉縞のピー
ク位置と決定すればよい。

なお、第１図および第６図に示す実施例においては、光
線分割プリズム７において干渉した白色干渉光と単色干
渉光とを分離するために、ビームスプリッタ２０、単色
光カットフィルター２１ａ及び単色光透過フィルター２
１Ｂを用いたがビームスプリンタ２００代りに、単色光
源２からの光を反射し他の光は透過するグイクロイツト
ミラーを用いれば、前記の双方のフィルター２１Ａ、２
１Ｂは削除しても差支え無い。

〔発明の効果〕

以上の如く本発明によれば、半導体ウェハのように試料
面に設けられた微細の穴の如き凹部の上面と下面から反
射する白色光に基づく多波長干渉光の光路差変調による
２つの極値の間隔を、その凹部を除く試料面の一部から
反射する単色光に基づく単色干渉光を基準として計測し
てその凹部の深さを測定するように構成したから、０次
の反射光による干渉光を測光するため、正確に測定でき
、しかも単色光の波長を基準として凹部の深さが測定さ
れるので、個々の微細凹部を極めて高精度に測定するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す深さ測定装置の光
学系概略構成図、第２図は第１図の実施例に用いられる
試料面の拡大断面図、第３図は第１図の実施例中のＣＲ
Ｔディスプレーの正面図、第４図は第１図中の光電検出
器によって検出される検出信号の強度分布図、第５図は
第１図中の検出信号処理装置の構成を示すブロック図、
第６図は本発明の第２の実施例を示す深さ測定装置の光
学系概略構成図、第７図は１６図の実施例に用いられる
ＣＲＴディスプレーの正面図、第８図は第６図中の干渉
縞検出部の拡大説明図、第９図は第６図中の検出信号処
理装置の構成を示すブロック図、第１０図は、第６図中
の第２検出器と第３検出器の出力信号と検出信号処理装
置中のアップダウンカウンタから出力されるパルス信号
を示す説明図である。 （主要部分の符号の説明） ７・・・光線分割プリズム（光線分割合成手段）９・・
・試料面 ９ｂ・・・穴（微細凹部）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）、波長域の広い光源からの多波長光と単一波長の
   光源からの単色光とをそれぞれ２分し、分割されたそれ
   ぞれの多波長光と単色光とを参照面と微細凹部を有する
   試料面とに投射し、前記参照面と試料面との光路差を変
   えつつ前記参照面と試料面からの反射光を干渉させ、前
   記微細凹部の上面及び底面からの反射光に基づく多波長
   干渉光と前記微細凹部を除く前記試料面の一部からの反
   射光に基づく単色干渉光とをそれぞれ検出し、前記光路
   差の変調量に応じて生じる前記多波長干渉光の強度分布
   の２つの極値の間隔を前記単色干渉光の強度信号を基準
   として計測し、前記微細凹部の上面から底面までの深さ
   を測定することを特徴とする微細深さ測定方法。
2. （２）、波長域の広い多波長光を発する多波長光源と単
   一波長の単色光を発する単色光源とを含む照明光源手段
   と；該照明光源手段からの前記多波長光と単色光とをそ
   れぞれ２分して微細凹部を有する試料面と参照面とに導
   き且つ前記試料面と参照面からの反射光を合成して干渉
   させる光線分割合成手段と；該光線分割合成手段によっ
   て干渉された多波長干渉光と単色干渉光とを分離する干
   渉光分離手段と；前記参照面と試料面との光路差を連続
   的に変えて前記多波長干渉光と前記単色干渉光とを変調
   させる光路差変調手段と；前記干渉光分離手段によって
   分離された前記微細凹部の上面と底面とからの反射光に
   基づく前記多波長干渉光を検出する第１検出手段と；前
   記微細凹部を除く前記試料面の一部からの反射光に基づ
   く前記単色干渉光を検出する第２検出手段と；前記第１
   検出手段から出力する検出信号の強度分布の前記光路差
   変調に基づく２つの極値の間隔を前記第２検出手段の検
   出信号を基準として計測する検出信号処理手段とを含む
   ことを特徴とする微細深さ測定装置。
3. （３）、前記干渉光分離手段は、前記光線分割合成手段
   （７）からの干渉光を２分するビームスプリッタ（２０
   ）と、分割された一方の干渉光のうち前記単色光のみを
   遮断する単色光遮断フィルター（２１Ａ）と、他方の干
   渉光のうち前記単色光のみを透過する単色光透過フィル
   ター（２１Ｂ）とを含み、前記第１検出手段は、前記試
   料面と共役な位置において前記ビームスプリッタ（２０
   ）を介して前記試料面９の前記微細凹部を含む表面を区
   画する第１アパーチャ（２２Ａ、１２２Ａ）を含み、前
   記第２検出手段は前記試料面と共役な位置において前記
   ビームスプリッタ（２０）を介して前記微細凹部を除く
   前記試料面９の一部を区画する第２アパーチャ（２２Ｂ
   、１２２Ｂ）を含むことを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項記載の微細深さ測定装置。