KR20020009512A - 피측정물의 두께 측정방법 및 그 장치 - Google Patents

피측정물의 두께 측정방법 및 그 장치 Download PDF

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가부시키가이샤 니폰 마크시스
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Abstract

본 발명은 피측정물의 두께 측정방법 및 그 장치에 관한 것으로, 간단한 구성으로 고속, 고정밀도, 안정된 측정이 가능하고 보수도 용이한 두께 측정장치이다.
광원(31)으로부터 출사된 코히어런트한 빛을 편광자(32)로 소정한 직선 편광으로 변환시켜, 이 직선 편광을 복굴절성을 가지는 피측정물(33)에 입사시키고, 일반 광선과 이상광선을 취출하여 취출된 광선을 바꾸어 웨지 프리즘(34)에 입사시키며, 피측정물(33)의 측정 부위를 투과하는 피측정물(33) 및 웨지 프리즘(34)을 합한 두께에 따라 변화하는 위상차이를 가지는 광선을 취출시킨다. 취출된 광을 검광자(35)로 받아 일반 광선과 이상 광선에 대해서 한 편광방향의 성분을 추출하여 한 편광방향의 일반 광선성분과 이상 광선성분의 간섭을 발생시켜 발생된 간섭을 간섭 무늬로서 촬상장치(36)의 스크린 상에 비추고, 비추어진 간섭 무늬를 관측하는 것으로써, 간섭 무늬의 변위에 의존하는 피측정물(33)의 두께를 화상 처리장치(37)로 측정한다.

Description

피측정물의 두께 측정방법 및 그 장치{Method and Device for Measuring Thickness of Test Object}
본 발명은 피측정물의 두께 측정방법 및 그 장치에 관한 것으로, 특히 수정 등의 복굴절성을 갖는 투명 웨이퍼의 두께 측정에 매우 적합한 것에 관한 것이다.
종래에 복굴절성을 갖는 기판의 두께를 측정하는 광학식 판 두께 측정장치가제안되고 있다(예를 들어, 일본 특개평9-292208호 공보). 이것은 도 18에 도시된 바와 같이, 레이저광을 발생하는 레이저 광원(2)과, 레이저 광원(2)으로부터 출사된 레이저광을 소정의 직선 편광으로 변환하여 피측정 기판(4)에 입사하는 편광자(3)와, 피측정 기판(4)을 투과한 레이저광으로부터 한 편광방향의 성분을 추출하는 검출자(7)와, 검출자(7)에 의하여 추출된 레이저광의 광강도를 검출하는 광 검출기(8)와, 원판(12)에 취부된 검출자(7)를 치차(13)를 통해 회전 구동하는 스테핑 모터(15)와, 검출자(7)의 회전각도를 검출하는 로터리 엔코더(14)를 구비하고 있다.
레이저광을 편광자(3)에 의하여 소정의 직선 편광으로 변환시키고, 이 직선 편광을 피측정 기판(4)에 입사하는 한편, 피측정 기판(4)을 투과한 레이저광을 받아 한 편광방향의 성분을 추출하는 검출자(7)를 입사 광선축을 중심으로 회전시킴으로, 서로 직교하는 2개의 직선 편광성분 및 이 직선 편광성분에 대하여 45°빗나가게 서로 직교하는 2개의 직선 편광성분을 추출하고, 이러한 각 직선 편광성분의 위상차에 기초하여 피측정 기판(4)의 판 두께를 측정하는 것이다.
단, λ: 측정파장, Δ: 피측정 기판의 위상차, 2π: 360°, dn: 상수·이상광의 굴절률차 이다.
검출자(7)를 순차 회전시키면서 광검출기(8)에 의한 각 회전각도마다(예를 들어, π/2, π/4, 0, －π/4)의 광강도 I1, I2, I3, I4를 측정하고, 이러한 각 측정결과로부터 Δ를 상기 수학식에 대입하여 수정 등의 피측정 기판의 판 두께 t를 구한다.
이것에 의하면, 복굴절성을 갖는 피측정 기판의 판 두께를 측정한 다음, 기판 표면을 손상시키지 않도록 ㎛이하의 측정 정밀도로, 판 두께를 정확하게 측정할 수 있음과 동시에, 피측정 기판의 두께가 레이저 광원의 파장 λ의 1/2 이상이라도 피측정 기판의 두께를 측정하는 것이 가능한 것이다.
그러나 상술한 종래의 기술에서는 각각의 문제점이 있었다.
(1) 검출자를 순차 회전시키면서 각 회전각도마다의 광강도를 복수회 측정할 필요가 있고(실시예에서는 4회 측정), 한번에 점 데이터를 얻을 수 있지 않기 때문에 고속 측정이 가능하지 않는다. 특히 수정 웨이퍼 등에서 요구되는 TV5(Thickness Variation Five Points)의 일 때는 점 데이터를 5점도 측정하지 않으면 안되므로 고속화하는 것은 어렵다.
(2) 모터, 치차, 엔코더 등, 기계적인 기구를 수반하기 때문에, 보수 등이 어렵고, 또한 기구를 제어하는 주변회로 등, 특별한 제어계가 필요하다.
(3) 한번에 얻은 정보량이 적지 않기 때문에 오차가 포함되어 있고 그 오차를 제거하는 것이 곤란하고, 고정도의 측정을 기대할 수 없다.
(4) 광의 강도로서 두께를 측정하는 것으로서, 광량변화와 피측정물의 두께에 보다 광의 감쇠에 의한 영향을 받는 것으로 계측이 불안정하다.
(5) 촬상기에는 없는 광검출기에 의하여 검출하는 것으로, 장치의 각 구성요소의 마무리 정밀도가 변화한 경우에는 보정을 가하는 것이 곤란하고, 또한 장치의 각 구성요소의 기계적 결함을 보정할 수 없다.
(6) 장치의 일부(원판(12)과 치차(13))가 접촉형으로, 피측정물에 상처와 오염물이 부착되고, 심(芯, 속)의 꺼냄 등 장치에 취부하는 것이 어려워 작업성이 좋지 않다.
본 발명의 과제는 상술한 종래 기술의 문제점을 해소한 피측정물의 두께 측정방법 및 그 장치를 제공하기 위한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 실시형태로 피측정물의 두께 측정장치의 개략적인 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 실시형태로 CCD에 의한 간섭 무늬의 촬상도,
도 3은 본 발명에 따른 실시형태로 두께를 구하는 직선식을 나타낸 도면,
도 4는 2매의 편광판에 의한 투과광 및 마류스(malus)의 정리를 나타낸 도면,
도 5는 직선 연마된 수정 모델의 단면을 투과하는 광의 강도 파형의 위상 관계를 나타낸 설명도,
도 6은 컨벡스 가동된 수정 모델의 단면을 투과하는 광의 강도 파형의 위상 관계를 나타낸 설명도,
도 7은 본 발명에 따른 실시형태의 변형예에 의한 피측정물의 두께 측정장치의 개략적인 구성도,
도 8은 웨지 프리즘의 치수 설명도,
도 9는 본 발명의 실시형태의 단책형(短冊形) 수정(水晶) 블랭크(Blank; 공백)의 CCD에 의한 간섭 무늬의 촬상도,
도 10은 본 발명의 실시형태의 구형형(矩形形) 수정 블랭크의 CCD에 의한 간섭 무늬의 촬상도,
도 11은 본 발명의 실시형태의 구형형(矩形形) 수정 블랭크의 CCD에 의한 간섭 무늬의 촬상도,
도 12는 본 발명의 실시형태의 구형형(矩形形) 수정 블랭크의 CCD에 의한 간섭 무늬의 촬상도,
도 13은 본 발명의 실시형태의 베벨(bevel) 가공된 수정 블랭크의 CCD에 의한 간섭 무늬의 촬상도,
도 14는 SAW 웨이퍼 검사장치의 평면도,
도 15는 SAW 웨이퍼 검사장치의 측면도,
도 16은 오리엔테이션 플랫(orientation flat)과 인덱스 플랫(index flat)의 위치와 TV5의 측정점을 나타낸 설명도
도 17은 본 발명의 실시형태에 의한 광원을 복합화한 외관 측정장치의 개략 구성도,
도 18은 종래 기술의 예로 광학식 판 두께 측정장치의 개략 구성도.
♣ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♣
31: 광원 32: 편광자
33: 피측정물 34: 웨지 프리즘
35: 검광자 36: CCD 카메라
37: 화상 처리장치
본 발명의 원리는 다음과 같다. 도 4에 도시되 바와 같이, 편광판으로 된 편광자(2)와 검광자(22)를 동일 광로 상에 거듭하여 검광자(22)를 회전시키고(도 4(a)), 90°(=π/2) 마다에 그 투과광은 밝게 되거나 어둡게 된다.(도 4b)). 2매의 편광판의 주축의 각도를 φ로, 그 때의 광의 강도를 측정하고, 다음의 수학식 2의 관계식이 성립한다(마류스(Malus)의 정리).
단, I0는 편광자의 투과강도
도 5는 경사면과 수평면을 갖는 수정 모델의 단면과 그것을 투과하는 광의 강도파형의 위상의 관계를 나타낸다. 광의 강도는 광원으로부터 광을 편광자에서 직선 편광하고, 수정 모델(23)에 수평면에서 수직한 방향으로부터 조사되며, 수정모델(23)을 투과한 광을 검광자에서 검출하여 CCD 카메라에 측정되는 것이다. 검광자는 광강도가 최대로 되는 회전위치에 맞춘다. 수정 모델(23) 중에 일정의 각도에서 연마된 웨지 프리즘 형상으로 이루어진 부분(23a)에서는 광강도가 주기적으로 변화하고 그 위상은 등(等)간격으로 된다. 즉 검광자를 회전시키는 것에 의하여 등시간축 상에서 얻은 광강도의 변화를 검광자를 회전시키는 것에 의하고 공간적인 광강도의 변화로 얻는다. 이 광강도의 변화는 수학식 1과 같다. 또, 표면 및 이면이 평행으로 두께가 일정한 부분(23b)에서는 광강도의 변화가 없이 밝기는 플랫(flat)이다.
도 6은 컨벡스 가공에 의해 판 두께 차이를 냈던 수정 모델의 단면과 이것을 투과하는 광의 강도 파형의 위상의 관계를 나타낸 것이다. 수정 모델(24)의 두께의 가장 얇은 일단으로부터 두께의 가장 두꺼운 중앙으로 향한 광강도가 주기적으로 변화하고, 그 위상은 불규칙 간격으로 되며, 서서히 벌어진다.
본 발명은 반복되는 주기를 갖는 명암의 광 패턴을 스크린 상에 비추는 공정과, 상기 광의 패턴을 상기 광 패턴에 대하여 투명하게 복굴절성을 갖는 피측정물의 적어도 측정부위를 통하여 상기 스크린 상에 비추는 공정과, 상기 측정부위를 통하여 비추어진 패턴과 상기 측정부위를 통하지 않고 비추어진 패턴의 위상의 차이로부터 상기 위상의 차이와 상관되는 상기 측정부위의 두께를 측정하는 공정을 포함하는 피측정물의 두께 측정방법에 있다.
본 발명에서는 반복되는 주기를 갖는 명암의 패턴을 스크린 상에 비추는 수단으로, 예를 들어, 웨지 프리즘을 사용하고 있다. 웨지 프리즘을 통과하는 파형의 위상이 등간격으로 되어 있는 식견에 근거하고 있다. 웨지 프리즘의 광로 상에 피측정판을 나란히 두고, 웨지 프리즘에 피측정판의 두께를 가하고, 전체에서 1개의 합체(合體, 일체로) 웨지 프리즘을 구성하고, 이 합체 웨지 프리즘을 통과하는 광의 강도가 피측정판의 두께와 상관이 있는 것으로부터, 이것에 의하여 피측정판의 두께를 환산하여 구하는 것에 있다.
즉 웨지 프리즘을 통과하는 광을 촬상하고, 광강도가 극대의 부위는 밝은 띠이고, 위상의 90°시프트된 광강도가 극소의 부위는 어두운 띠로 된 것으로, 간섭 무늬가 관측될 수 있다. 여기에서, 웨지 프리즘에 피측정판의 두께가 더해지면, 광강도 파형의 위상이 시프트된다. 예를 들어, 웨지 프리즘의 광강도가 극대인 부분과 이것에 인접하는 극소인 부위에 착안(着眼)된다. 양부위에서는 직선 형상으로 두께가 변화하게 된다. 그 양부위 사이의 두께의 변화분에 상당하는 두께를 갖는 피측정판을 웨지 프리즘에 겹쳐진다. 그러면 해당하는 극대부위의 광강도는 위상이 90°시프트되면서 극소가 되고, 피측정판의 두께에 대한 광강도 파형에 의하여 간섭 무늬의 위상이 변화하게 된다. 따라서, 이 변환분으로부터 피측정판의 두께를 측정할 수 있다.
제 1발명은 코히어런트 광을 편광자에 소정의 직선 편광으로 변환시키고, 이 직선 편광을 복굴절성을 갖는 피측정물의 적어도 측정부위에 입사하여 일반 광선과 이상 광선을 취출하며, 취출된 광선을 다시 복굴절성을 갖는 웨지 프리즘에 입사하여 상기 피측정물의 측정부위를 투과하는 피측정물 및 웨지 프리즘을 맞추어 두께에 대한 변하는 위상차를 유지하는 광선을 취출하고, 취출된 광을 검광자에서 받아 상기 일반 광선과 이상 광선 성분의 간섭을 발생시키고, 발생된 간섭을 간섭 무늬로서 스크린 상에 비추어 출력하고, 비추어 출력된 간섭 무늬를 관측하면서 그 간섭 무늬의 변위에 의존하는 상기 피측정물의 측정부위의 두께를 측정하는 피측정물의 방법에 있다. 간섭 무늬를 발생시키기 위하여 광원의 광은 코히어런트될 필요가 있다.
제 2발명은 제 1발명과는 역으로, 웨지 프리즘에 입사된 것으로부터 피측정물에 입사되도록 피측정물의 두께 측정방법에 있다. 즉 코히어런트 광을 편광자에서 직선 편광으로 변환시키고, 이 직선 편광을 복굴절성을 갖는 웨지 프리즘에 입사하여 일반 광선과 이상 광선을 취출하며, 취출된 광선을 다시 복굴절성을 갖는 피측정물의 적어도 측정부위에 입사시키고, 상기 피측정물의 측정부위를 통과하는 광로 상의 피측정물 및 웨지 프리즘을 맞추어 두께에 대한 변화하는 위상차를 유지하는 광선을 취출하며, 취출된 광을 검광자에서 받아 상기 일반 광선과 이상관선에 대하여 한 편광방향의 성분을 추출하고, 상기 한 편광방향의 일반 광선성분과 이상광선성분의 간섭을 발생시키며, 이 간섭을 간섭 무늬로 스크린에 비추어 출력하고, 비추어 출력된 간섭 무늬를 관측하여 그 간섭 무늬의 변위에 의존하는 상기 피측정물의 측정부위의 두께를 측정하는 피측정물의 두께 측정방법에 있다. 먼저 피측정물에 입사된 후에 웨지 프리즘에 입사하는 대신에 피측정물과 웨지 프리즘을 교체하여, 먼저 웨지 프리즘에 입사된 후에 피측정물에 입사되도록 하는 것이 좋다.
제 3발명은 복굴정성을 갖는 피측정물의 두께를 측정하는 피측정물의 측정장치에 있고, 광원과, 상기 광원에서의 광을 직선 편광으로 변환하여 상기 피측정물의 적어도 피측정 부위에 입사하는 편광자와, 복굴절성을 갖고 상기 피측정물의 광로 상을 통과하는 광에 상기 광로와 직교하는 방향으로 위상차가 발생되도록 배치된 웨지 프리즘과, 상기 피측정물의 측정부위 및 상기 웨지 프리즘을 통과한 광으로부터 상기 피측정물의 두께에 의존하는 간섭을 발생시키는 검광자와, 상기 검광자에서 발생된 간섭을 간섭 무늬로 비추는 촬상장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 피측정물의 두께 측정장치에 있다. 광로 상에 웨지 프리즘을 마련하는 만큼의 간단한 구조에서, 1회로서 피측정물의 측정부위 두께를 측정하는 것이 가능한 것으로서, 피측정물의 두께를 측정하는 것으로 복수회 요구하는 것에 비하여 고속 측정이 가능하다.
제 4발명은 피측정물의 뒤에 웨지 프리즘을 배치한 제 1발명과는 역으로, 피측정물의 앞에 웨지 프리즘을 배치한 피측정물의 두께 측정장치에 있다. 즉 복굴절성을 갖는 피측정물의 두께를 측정하는 장치에 있어서, 광원과, 상기 광원에서의 광을 직선 편광으로 변환하는 편광자와, 복굴절성을 갖고, 상기 피측정물의 광로상을 통과하는 광에 상기 광로와 직교하는 방향으로 위상차를 발생시켜 상기 피측정물의 적어도 측정부위에 입사되도록 배치된 웨지 프리즘과, 상기 웨지 프리즘 및 상기 피측정물을 통과한 광으로부터 상기 피측정물의 두께에 의존하는 간섭을 발생시키는 검광자와, 상기 검광자에서 발생된 간섭을 간섭 무늬로 비추는 촬상장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 피측정물의 두께 측정장치에 있다. 광로 상에 웨지 프리즘을 마련하는 만큼의 간단한 구조에서, 측정점이 복수 개소에 산재되어도 피측정물의 두께를 고속으로 측정하는 것이 가능하다.
상기 제 3 또는 제 4발명에 있어서, 피측정물의 측정부위에 의한 상기 간섭 무늬의 위상 차이와, 두께가 이미 알려진 샘플에 의한 간섭 무늬의 위상 차이를 비교하여 상기 피측정물의 측정부위의 두께를 구하는 연산기를 구비하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 피측정물이 탄성 표면파 디바이스용 단결정 웨이퍼이고, 상기 두께의 측정이 웨이퍼면내의 지정된 5점에서의 두께의 최대치와 최소치 차이를 구하는 측정도 바람직하다. 또한, 피측정물이 표면에 에칭으로 바둑판의 눈 형상으로 다수의 구멍을 판 메사형 수정 발진자용 블랭크(blank; 공백)이고, 상기 두께의 측정이 상기 구멍의 바닥 두께의 측정인 것이 바람직하다. 피측정물은 탄성 표면파 디바이스용 단결정 웨이퍼와 메사형 수정 발진자용 블랭크의 이외에 위상판과 광학 로우패스필터 등의 광학제품도 포함된다.
(발명의 실시형태)
이하 본 발명의 실시형태를 설명한다.
도 1에서, 복굴절성을 갖는 피측정물의 두께를 측정하는 피측정물의 측정장치를 도시하였다. 이 측정장치에서 측정대상이 되는 피측정물은 예를 들어, 수정 블랭크 또는 탄성 표면파 디바이스용 웨이퍼 등이다. 웨이퍼는 광원으로부터 방출된 광에 대하여 투명한 물질, 예를 들어 수정, 니오브산리튬(LN), 탄탈산리튬(LT), 4붕소산리튬(LBO), 망가사이트, 사파이어 또는 다이어몬드 등의 단결정으로 구성되어 있다. 상기와 같은 피측정물을 측정하는 피측정물의 측정장치는 광원(31), 편광자(32), 웨지 프리즘(34), 검광자(35), CCD카메라(36), 화상처리장치(37)가 주된 구성이다. 웨지 프리즘 이외에 웨라스톤 프리즘 또는 뉴튼링 등의 광학부품이라도 좋다.
광원(31)은 코히어런트 광을 방출하는 것을 사용하고, 그 파장은 측정정도를 향상시키기 위하여 파장이 짧은 400∼600Å(옹스트롬)인 것이 바람직하다. 또한, 여기에서는 스폿 측정이기 때문에 피측정물 표면에 조사된 광은 직경 수 mm 정도의 영역에 좁은 빔 광이다. 이와 같은 광원으로는 예를 들어, 발광다이오드(LED) 또는 레이저다이오드(LD)가 바람직하다.
편광자(32)는 광원(31)으로부터의 광을 소정의 직선편광으로 변환한다.
웨지 프리즘(34)은 쐐기형 프리즘, 얇은 프리즘, 편각 프리즘, 빔 편광 프리즘이라고 불리고, 쐐기 형태를 하고 있고 웨지 각도 θ와 굴절계수 n을 갖는다. 일반적으로는 레이저 빔용에서 제 2파장 면의 반사방지, 또는 빔 스플리터(빔의 지나가는 길을 선택 결정) 결정를 위하여 사용되지만, 여기에서는 상기 편광자(32)와 웨지 프리즘(34) 사이의 광로 상에 배치된 피측정물(33)로부터 취출된 광선을 더욱 더 웨지 프리즘(34)에 입사하고, 피측정물(33) 및 웨지 프리즘(34)을 투과하는 광로 상의 두께에 대응하는 위상을 유지하는 광선을 취출하기 위한 것으로 이용된다. 이 때문에 웨지 프리즘(34)을 경사지지 않은 면 또는 경사진 면을 광로와 직교하는 방향으로 향하여 배치한다. 또한, 광축 방향도 지정할 필요가 있다.
웨지 프리즘(34)은 바람직하게는 피측정물(33)과 같은 복굴절성을 갖는 물질로 구성되고, 상기 편광자의 광로 상을 통과하는 광에 상기 광로와 직교하는 방향으로 위상 차이를 발생시킨다. 피측정물과 웨지 프리즘(34)의 광축은 합치되는 것이 바람직하다. 또한, 웨지 프리즘(34)의 광축 방향은 웨지 프리즘(34)이 취출된 광의 강도가 바람직하게는 최대가 되도록 지정하는 것이 좋다. 또한, 웨지 각도 θ는 간섭 무늬(모아레 효과(moare' fringes)에서 나타나는 띠 형상의 문양) 파장의 3∼6배의 각도를 갖는다. CCD카메라(36)에서 촬상된 스크린으로의 촬상면에 4∼5개 정도의 간섭 무늬를 형성하기 때문이다. 이를 위하여 점에는 없는 면에서 관찰하기 때문에 광의 강도는 반드시 최대가 될 필요가 없다.
검광자(35)는 상기 편광자(32)와 상기 웨지 프리즘(34) 사이의 광로상에 배치된 피측정물(33) 및 웨지 프리즘(34)을 통과하는 피측정물(33)의 두께에 의존한 위상차를 갖는 광을 간섭시킨다. 검광자(35)는 검출된 광의 강도가 최대가 되는 회전위치에서 일치된다.
촬상장치는 검광자(35)로부터 취출된 간섭광을 촬상한 간섭 무늬로 관찰된다. 촬상면에는 피측정물(33) 상의 빔 광의 입사점에서의 피측정물(33) 및 웨지 프리즘(34)을 합한 총합 두께에 대한 간섭 무늬가 부각된다.
피측정물(33)로의 입사점 위치에 의하여 피측정물(33)과 웨지 프리즘(34)을합한 총합 두께가 다르므로 광의 통과하는 광로 길이가 다르다. 따라서, 상기 입사점 위치에 대응하는 웨지 프리즘(34)의 출사점으로부터 출력된 광은 광로 길이에 대하여 다른 위상을 갖는 것이다. 웨지 프리즘(34)의 경사면을 따라 웨지 프리즘(34)의 출사면으로부터 위상차 λ/4, λ/2, 3λ/4, λ, … 의 광이 출력된다. 위상차 λ/4, 3λ/4, … 는 둥근 편광이고, 위상차 λ/2, λ, … 는 직선 편광이다. 이러한 광을 촬상장치(36)의 촬상면에 촬상하고, 2π마다에 농담이 발생하는 간섭 무늬이다. 촬상장치(36)는 예를 들면, CCD카메라로 구성된다.
화상 처리장치(36)는 촬상장치(36)에 비추어진 간섭 무늬이고, 두께가 공지의 피측정물에 의해 형성된 기준 간섭 무늬를 비교하여 간섭 무늬의 위상차 Δ를 검출하고, 상기 위상차에 의해 상기 피측정물(33)의 두께를 구하는 연산기 등을 주로 구비한다. 위상차 Δ는 피측정물(33)의 두께와 상관이 있다. 피측정물(33)의 두께가 변화하고, 촬상면에 비추어진 간섭 무늬 위치가 빗나가기 때문에, 피측정물(33)의 광 빔의 해당된 점을 통하여 광로 상의 피측정물(33)의 두께가 검출될 수 있다. 화상 처리장치(37)는 퍼스컴 등으로 구성될 수 있다.
다음으로, 상술한 바와 같이 장치를 이용한 피측정물의 두께의 측정방법을 설명한다.
LED 등의 광원(31)으로부터 코히어런트 광을 발사시키고, 편광자(32)에서 소정의 직선 편광으로 변환시킨다. 이 직선 편광을 복굴절성을 갖는 피측정물(33)에 입사시키면 일반 광선과 이상 광선을 취출한다. 취출된 광선을 다시 웨지 프리즘(34)에 입사시키면 피측정물(33) 및 웨지 프리즘(34)을 투과하는 광로 상의 두께에 대응하는 위상을 갖는 광선을 취출하고, 취출된 광을 검광자(35)에서 받아 일반 광선과 이상 광선에 대하여 한 편광 방향의 성분을 추출하며, 한 편광 방향의 일반 광선성분과 이상 광선성분의 간섭을 발생시키고, 발생된 간섭 무늬를 촬상장치의 모니터에 부각시킨다. 부각된 간섭 무늬를 관측하는 것에 의하여 간섭 무늬 위치에 의존하는 피측건물의 두께를 측정한다. 피측정물의 두께는 간섭 무늬의 위상에 의존하고, 간섭 무늬의 위상의 변화가 피측정물의 두께와 상관되므로 두께 측정이 가능하다.
모니터에 부각된 피측정물의 임의의 점에서의 간섭 무늬의 형태를 도 2에 도시하였다. 도 2(a)는 기준 간섭 무늬만의 경우이고, 도 2(b)는 기준 간섭 무늬와 측정 간섭 무늬를 겹쳐 나타낸 경우를 각각 도시한 것이다. 빔 스폿의 면적에서 간섭 무늬의 개수는 대략 4개∼5개 정도가 좋다. 이 정도의 개수는 한번에 얻은 정보량이 많기 때문에 오차가 포함되어 있으므로 그 오차를 제거한 것이 용이하고, 고정도의 측정을 기대할 수 있다.
기준 샘플의 간섭 무늬에 대하여 피측정물의 간섭 무늬의 위치 변화분 Δ는 다시 말해서, 기준 샘플의 두께 t0에 대하여 피측정물의 두께 t의 변화분이다. 두께의 변화가 없을 때는 Δ=0이고, 두께 변화가 클 때에 Δ는 크게 되고, 두께 변화의 증감이 반전되면 Δ의 값은 정부(正負)가 반전된다. 거기서, Δ에 대하여 두께의 환산 계수 m을 구하고, 화상 처리장치(37)에 의하여 도 3에 도시된 직선의 식은
을 계산하고, 그것은 피측정물의 두께가 된다.
이상에서 상술한 바와 같이, 실시 형태에 의하면, 종래와 비교하여 다음의 효과가 있다.
(1) 피측정물의 스폿에 대하여 복수회의 측정을 요구하지 않고, 한번에 순간적으로 스폿의 두께 데이터가 얻어지는 것으로 고속 측정이 가능하다.
(2) 기계적인 기구를 수반하지 않으므로 보수 등이 용이하고, 또한, 주변회로 등, 특별한 것(모터, 치차, 엔코더 등)은 필요하지 않다.
(3) 한번에 얻어진 정보량(4개∼5개)이 많으므로, 높은 정밀도에서의 측정이 가능하다.
(4) 파장(파형)의 위상에서 두께(t)를 측정하는 것으로, 광량변화와 두께에 의하여 광의 감쇠에 의한 영향을 받지 않고, 안정된 계측이 가능하다.
(5) 웨지 프리즘(쐐기형 프리즘)의 마무리 정밀도는 좋은 쪽이 정밀도가 높은 측정을 할 수가 있지만, CCD카메라에 의한 촬상에서 화상 처리하는 것으로, 다소의 가공 마무리 정밀도의 변화에서도 용이하게 보정을 가하여 기계적 결함을 보정할 수 있다.
(6) 레이저광의 파장을 상이한 2종류의 것으로 측정의 범위를 확대할 수 있다.
(7) 대상이 되는 계측범위는 SAW 웨이퍼를 전제로 하면, 예를 들어, 0.5mm±50㎛, 0.35mm±50㎛이다. 단, 광원에 상이한 2파장을 이용하는 것으로, 이것 이상으로 얇은 범위(예를 들어, 0.3mm 내지 0.4mm)의 계측도 가능하다. 분해능은 1㎛이다(0.25㎛∼0.5㎛/Dig).
(8) 수정 이외에도 복굴절성을 수반하는 물질에 있어서, 광원 파장에 대하여 투명한 물질에 적용할 수 있다.
(9) 비접촉으로 측정물에 상처와 오염을 부착하지 않고 계측할 수 있다. 또한, 장치로의 취부도 용이하고, 작업성도 좋다.
또한, 실시형태에서는 피측정물로서 탄성 표면파 디바이스용 웨이퍼를 예시하였지만, 이 외에 메사형 수정 발진자용 블랭크, 위상판, 광학 로우패스필터 등의 광학제룸 등도 있다.
또한, 피측정물을 편광자와 웨지 프리즘 사이에 배치하였지만, 웨지 프리즘과 검광자 사이에 배치되어도 좋다. 즉 도 7에 도시된 바와 같이, 광원(31), 편광자(32), 웨지 프리즘(34), 피측정물(33), 검광자(35) 및 CCD카메라(36)의 순으로 배치된다. 이 배치된 본 발명의 원리를 직감적으로 이해하기 쉽다라고 하는 이점이 있다. 웨지 프리즘(34)에서 등간격으로 간섭 무늬의 장소를 미리 형성해 두고, 그 장소에 피측정물(33)이 삽입되고, 피측정물(33)의 두께에 상당하여 나뉘어지며, 피측정물 화상 위에 겹쳐서 비추어진 간섭 무늬가 장소의 간섭 무늬에 대하여 시프트하는 것을 생생하게 관측할 수 있다.
또한, 웨지 프리즘은 피측정물과 같은 복굴절성을 갖는 물질로 구성되어 있는 것이 바람직하지만, 복굴절성을 갖는 물질에 의하면, 피측정물과 상이한 물질로 구성하여도 좋다. 이 경우, 미리 파장과 그 복굴절값을 알고 있을 필요가 있는 이상, 두께를 구하는 연산이 복잡해진다.
웨지 프리즘은 일반 광, 이상 광의 광강도가 최대인 것이 좋다. 도 8에 도시된 웨지 프리즘의 구체적인 수치는 예를 들어, 다음과 같다. 폭 W=10mm, 길이 L=10mm, 정변(頂邊) TS=3mm이다. 또한 저변(底邊) TL= 정변 TS+ (정변-저변) δ이고, 필요한 간섭 무늬의 수에 대하여 δ를 0.5mm, 1.0mm, 1.5mm로 바꾸는 것이 가능하다. 또, 웨지 프리즘을 소형화하기 위해서는 W×L=5mm×5mm 정도의 크기가 바람직하다.
다음으로, 5점 측정(TV5)을 요구하는 SAW 웨이퍼의 측정점을 미소한 수정 블랭크로 판단했을 때의 수정 블랭크의 두께 측정에 대해서 설명한다. 수정 블랭크에 있어서 측정한 간섭 무늬의 예를 도 9 ∼ 도 13에 나타내었다. 웨지 프리즘에는, 폭 W=10mm, 길이 L=10mm, 윗 모서리 TS=3mm, 저변 TL=1.0mm를 사용했다. 투과 광원으로서 파장 660nm의 적색 발광다이오드를 사용했다. 더욱이 450nm의 청색 발광다이오드를 사용해도 무방하다.
도 9는 피측정물로서 단책형으로 두께의 균일한 수정 블랭크(25)를 웨지 프리즘에 의한 간섭 무늬의 장소(17)에 배치하였을 때의 정성(定性)적인 촬상 화상을 나타낸다. 간섭 무늬의 명암은 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다. 도 9에서는 스폿 측정을 의도하고 있지 않았기 때문에, 수정 블랭크(25)에 조사되는 빛을 좁히지 않고 수정 블랭크(25)의 전면에 조사하고 있다. 더욱이 빛을 좁히는 경우의 스폿 지름은 φ1~2mm 정도가 바람직하다. 수정 블랭크(25) 면내의 간섭 무늬(18)는 장소(17)의 간섭 무늬에 대해서 어긋나고 있음을 알 수 있다. 이 차이가 수정 블랭크의 두께에 대응한다.
도 10에 나타내는 구형(矩形; 사각형)의 수정 블랭크의 치수는 길이 Lc=1.2mm, 폭 Wc=1.0mm, 두께 t=14㎛이다. 두께가 얇은 만큼만 간섭 무늬의 장소에 대한 수정 블랭크 상의 간섭 무늬의 위상의 차이는 작다. 도 11에 나타내는 구형의 수정 블랭크의 치수는 길이 Lc=2.2mm, 폭 Wc=1.5 mm, 두께 t=35㎛이다. 도 11의 것보다 두께가 두꺼워진 부분만큼 위상의 차이는 크다. 위상의 차이는 90°정도이다. 도 12에 나타내는 구형의 수정 블랭크의 치수는 길이 Lc=2.0mm, 폭 Wc=1.5mm, 두께 t=79㎛이다. 도 11의 것에 비해 두께가 2배 강하게 되어 있으므로 위상이 180°가까이에서 어긋나고 있다.
도 13은 단면을 베벨 가공한 수정 블랭크(26)을 웨지 프리즘에 의한 간섭 무늬의 장소(17)에 두었을 때의 촬상 화상을 나타낸다. 수정 블랭크의 치수는 길이 Lc=7.0mm, Wc=1.5mm, tMax=384㎛이다. 수정 블랭크의 단부에서는 판 두께가 변화하고 있으므로, 그 변화에 따라 블랭크 면내의 간섭 무늬도 비뚤어지고 있지만, 판 두께가 변화하지 않는 중앙부로 향함에 따라 장소의 간섭 무늬와 평행이 되어 있는 것임을 알 수 있다.
더욱이 두께 측정의 정밀도를 향상하는 방법으로서는 (1) 광원의 파장 λ이짧을 것, (2) 현미경의 배율을 올리는 것, (3) 화상 처리에 있어서의 서브 픽셀 처리를 향상하는 것 등이 있다. 이 중에서, 상기 (1)에 대해서는, 파장 대역을 청색 내지는 보라색으로 하는 것이 좋다. 300nm의 자외광(紫外光)이라면 보다 고정밀의 두께 측정이 가능하게 된다. 덧붙여서 파장 660nm의 적색 광원에서는 두께 측정의 범위가 110㎛, 파장 450nm의 청색 광원에서는 75㎛이다. 또, 실험예에서는 기준 위상에 대해서 측정 위상이 45°어긋나면 두께는 9.375㎛이고, 67°어긋나면 두께는 14㎛, 90°어긋나면 두께는 18.75㎛이며, 그리고 180°어긋나면 두께는 37.5㎛ 이었다.
(실시예)
다음으로, 상술한 피측정물의 두께 측정 방법 및 그 장치를 탄성 표면파 디바이스용 단결정 웨이퍼에 적용한 하나의 실시예에 대해서 설명한다. 도 14 및 도 15는 SAW 웨이퍼 검사장치의 평면도 및 측면도이다.
도 14에 있어서, SAW 웨이퍼 검사장치는, 중앙에 웨이퍼를 반송하는 반송실(51), 반송실(51)의 내에 웨이퍼(W)를 검사하는 검사실(52), 반송실(51)의 앞에 장치를 조작 제어하는 조작 테이블(53)이 배치된다.
반송실(51)은 중앙에 마련한 웨이퍼 반송 로봇(54)과 웨이퍼 반송 로봇(54)의 좌우에 마련한 카세트(55)를 갖추고 있다. 웨이퍼 반송 로봇(54)은 웨이퍼 카세트(56)로부터 피검사 전에 웨이퍼(W)를 빼내 검사실(52)에 반송하는 한편, 검사실(52)에서 검사된 검사 완료된 피검사 웨이퍼(W)를 검사실(52)로부터 반송실(51)로 반송하여 웨이퍼 카세트(56)에 수납한다. 카세트대(55)는 웨이퍼 반송로봇(54)을 중심으로 한 원주상의 좌측과 우측에 복수개씩(도시한 예에서는 4개씩)의 웨이퍼 카세트(56)를 갖추고 있다. 각 웨이퍼 카세트(56)에는, 복수 매의 피검사 SAW 웨이퍼가 수납된다. 예를 들면, 좌측의 웨이퍼 카세트(56)에는 검사전의 피검사 웨이퍼(W)가 수용되어 우측의 웨이퍼 카세트(56)에는 검사 완료된 피검사 웨이퍼(W)가 분류별로 수용되도록 한다.
검사실(52)은 웨이퍼의 5점 두께 얼룩이나, 외관, 형상 등의 검사를 실시한다. XY스테이지(57)를 갖추어 XY스테이지(57)에 피검사 웨이퍼(W)의 외주를 3점으로 지지하는 3개의 지지수단(58)이 둘레방향으로 장착되어 피검사 웨이퍼(W)를 3점으로 지지하면서 X, Y방향으로 이동할 수 있도록 되어 있다. 이 이동에 의해 TV5의 5점 측정도 가능하게 하고 있다.
조작대(53)는 도시하지 않는 화상 처리장치로서의 컴퓨터에 접속되는 키보드(59), 마우스(60), 조이스틱(조작 레버)(61)을 갖추고, 이것의 조작에 의해 전기 웨이퍼 반송 로봇(54), XY스테이지(57)를 제어하여 소정의 반송 및 검사를 실시하게 되어 있다.
도 15로부터 알 수 있듯이, 검사실(52)의 XY스테이지(57)의 위쪽에는 CCD카메라(62)가 장착되어 이 CCD카메라(62)는 도시하지 않는 두께 측정용의 광원, 편광자, 피측정 웨이퍼, 웨지 프리즘, 검광자를 투과하는 빛을 촬상하여 반송실(51)의 위쪽에 비치할 수 있는 모니터 등과 같은 표시장치(63)로 표시하도록 되어 있다.
SAW 웨이퍼에서는 TV5가 일정한 규격에 들어가 있는 것이 요구된다. 도 16에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 면내의 5점 두께 얼룩을 검사하기에는 미리 두께가기존의 기준 웨이퍼에 대해서 웨이퍼 면내의 소정의 5점에 대한 간섭 무늬를 관측해 두어, 기준 간섭 무늬가 발생한 위치를 기억하게 한다. 또한, 기준 간섭 무늬의 채취 포인트에 대해서는 특히 5점일 필요는 없고, 또 웨이퍼 면내의 임의의 1점이라도 좋다.
측정 간섭 무늬 위치와 기준 간섭 무늬 위치를 비교하여 그 차이 Δ를 구한다. 전술한 식으로부터 각 점의 두께를 구하고, 그러한 두께의 최대치와 최소치의 차이를 구하여 그것을 TV5의 측정으로 한다.
본 실시예에 의하면, 웨이퍼 상의 임의의 점의 두께를 측정하는 경우, 여러 차례에 걸쳐 측정할 필요는 없고, 한 번에 순간에 측정할 수 있으므로, 측정점이 5점에 증가해도 고속 측정이 가능하다. 또, 두께 측정에 있어서, XY스테이지나 지지수단 등으로부터 이루어지는 치수 검사나 외관 검사장치를 위한 검사기구를 그대로 이용할 수가 있으므로, 두께 측정 전용의 주변 회로나 모터, 톱니바퀴, 엔코더 등은 불필요해진다. 또, 각 측정점에 대하여 4~5개의 간섭 무늬를 관측해 각 간섭 무늬의 위상차이 Δ를 얻으므로, 한 번에 얻을 수 있는 정보량이 많아, 높은 정밀도에서의 측정이 가능해진다.
또, 간섭 무늬 위상차이로 두께를 측정하므로, 광량 변화나 웨이퍼의 두께에 의한 광의 감쇠에 의한 영향을 받지 않고, 안정된 계측이 가능하다. 비접촉이므로 측정물에 상처나 오염물이 부착되는 일 없이 계측할 수 있다. 또, 치수 계측이나 외관 검사와 같이 비접촉으로 측정하므로, 임의 검사는 아닌 전수(全數)의 측정이 가능하다.
더욱이 측정 정밀도에 대해서는, 폴리싱(polish)된 웨이퍼의 표면 거칠기는 0.06㎛이다(「수정 주파수 제어 디바이스」 오카노장타로(岡野壓太郞) 저, 테크노, 26쪽). 이것은 한 면뿐이므로, 양면의 변환을 고려하면, 0.12㎛의 표면 거칠기가 있게 된다. 이 값은, 웨이퍼 두께의 측정값이 0.5mm±50㎛, 0.35mm±50㎛인 것을 고려하면, 거의 무시할 수 있어 측정 정밀도에 영향을 주지 않는다. 따라서, 웨지 프리즘도 폴리싱된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
실시예에서는 피측정물이 표면이 플랫인 SAW 디바이스용 웨이퍼(표면을 사용)인 경우에 대해서 설명했지만, 본 발명은, 웨이퍼 상에 에칭으로 바둑판 눈 형상으로 다수의 구멍을 판 메사형 수정 발진자용 블랭크(벌크를 사용)이나, 광학적 로우패스필터 등의 광학 제품의 두께 측정에 대해서도 유효하다.
더욱이 실시의 형태에서는 TV5의 적용예에 대해서 설명했지만, 본 발명은 그 외에 TTV, LTV의 계측에도 적용할 수 있다.
또한, 상기 실시예에 있어서, 검사실(52)로 웨이퍼의 5점 두께 얼룩이나, 외관, 형상 등의 검사를 실시한다고 했지만, 웨이퍼의 5점 두께 얼룩에 더하여, 외관, 형상등의 외관 검사를 광학적으로 비접촉으로 실시하기 때문에, 도 17에 나타낸 바와 같이 측정장치의 광원을 복합화하면 좋다. 전술한 두께를 측정하기 위한 투과광원(31)에 더하여, 동일 축 광원(41), 사광(斜光) 광원(42), 암시야(暗視野) 광원(43)을 마련한다. 동일 축 광원(41)은 현미경(38)축과 조명축을 프리즘(39)을 이용하여 동일 축으로 하고, 대물렌즈를 통해 피측정물(33)을 조명하며, 반사광을 보고 헤아리기 위한 광원이다. 사광 광원(42)은, 현미경(38)축 상의피측정물(33)에 대하여 축 이외에 광원축을 가지고, 피측정물(33)을 조명하기 위한 광원이다. 암시야 광원(43)은 링 형상의 조명광을 시야에 넣지 않고 산란 또는 회절된 광만을 관측하기 위한 광원이다(예를 들면, 특개2000－171401호(특허 제3009659호) 참조). 투과 광원(31)을 포함한 이러한 광원을 바꾸어 전술한 외관, 형상 등의 검사를 실시한다. 동일 축 낙사(落射)에 의하여 표면의 상처나 먼지를 검출한다. 사광에 의해 히키 상처를 검출한다. 암시야에서 크랙이나 모따기를 검출한다(예를 들면, 특개평9－288063호 공보(특허 제2821460호) 참조). 그리고 전술한 것처럼 투과광(복굴절)으로 TV5 측정을 실시한다.
본 발명에 의하면, 광로 상에 웨지 프리즘의 배치만의 간단한 구성으로, 순간에 두께를 측정할 수 있다. 측정점이 복수 개소에 산재하여도 고속 측정이 가능하다. 또, 광로 상에 배치하는 웨지 프리즘은 고정이므로 검광자를 측정할 때마다 회전하여 두께를 측정하는 것에 비해, 구조의 간소화를 꾀할 수 있다.

Claims (20)

  1. 반복 주기를 갖는 명암의 광 패턴을 스크린 상에 비추는 공정과,
    상기 광 패턴을 상기 광 패턴에 대하여 투명하게 복굴절성을 갖는 피측정물의 적어도 측정부위를 통하여 상기 스크린 상에 비추는 공정과,
    상기 측정부위를 통하여 비추어진 패턴과 상기 측정부위를 통하지 않고 비추어진 패턴의 위상의 차이로부터 상기 위상의 차이와 상관되는 상기 측정부위의 두께를 측정하는 공정을 포함하는 피측정물의 두께 측정방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 피측정물의 두께 측정방법에 있어서,
    상기 반복 주기를 갖는 명암의 패턴을 스크린 상에 비추는 공정이
    코히어런트 광을 편광자에서 직선편광으로 변환하는 공정과,
    상기 직선편광을 복굴절성을 갖는 광학부품을 통하여 상기 광학부품의 두께에 대하여 변화하는 위상차를 갖는 통상 광과 다른 광으로 나누어 취출하는 공정과,
    상기 취출된 상기 통상의 광과 상기 다른 광을 검광자를 통하여 한 편광방향의 성분을 추출하고, 상기 한 편광방향의 통상 광성분과 다른 광성분의 간섭에 의하여 간섭 무늬를 스크린 상에 비추는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 피측정물의 두께 측정방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 광학부품이 웨지 프리즘인 것을 특징으로 하는 피측정물의 두께 측정방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 피측정물의 두께 측정방법에 있어서,
    상기 광의 패턴을 상기 광의 패턴에 대하여 투명하게 복굴절성을 갖는 피측정물을 통하여 상기 스크린 상에 비추는 공정이
    상기 명암 광의 광로중에 상기 광에 대하여 투명하게 복굴절성을 갖는 피측정물을 삽입하여 상기 광의 패턴을 상기 피측정물의 적어도 측정부위를 통과하는 공정과,
    상기 피측정물로 통과하지 않을 때에 상기 스크린 상에 비추어진 상기 패턴에 대하여 상기 측정부위의 두께에 대하여 위상의 차이가 발생한 상기 패턴을 상기 측정부위와 모두에 상기 스크린 상에 비추는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 피측정물의 두께 측정방법.
  5. 동일 광로 상에 편광자, 웨지 프리즘, 검광자를 순차 배열하고, 편광자로부터 코히어런트 광을 입사하여 검광자로부터 출사된 상기 웨지 프리즘에 기인하여 간섭 무늬를 스크린 상에 비추는 공정;
    상기 편광자와 상기 웨지 프리즘 사이에 또는 상기 웨지 프리즘과 상기 검광자 사이에 상기 광에 대하여 투명하게 복굴절성을 갖는 피측정물을 삽입하고, 상기 웨지 프리즘 및 상기 피측정물에 기인하여 간섭 무늬의 형성된 상기 피측정물의 적어도 측정부위의 화상을 상기 스크린 상에 비추는 공정;
    상기 웨지 프리즘을 통과하여 상기 스크린 상에 비추는 간섭 무늬와, 상기 웨지 프리즘 및 상기 피측정물의 측정부위를 통하여 상기 스크린 상에 비추어진 상기 피측정물의 측정부위의 간섭 무늬와의 위상 차이로부터 상기 위상의 차이와 상관하는 상기 피측정물의 측정부위의 두께를 측정하는 것을 특징으로 하는 피측정물의 두께 측정방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 피측정물의 측정부위에 의하여 상기 간섭 무늬의 위상 차이와, 두께가 이미 알려진 샘플에 의하여 상기 간섭 무늬의 위상 차이를 비교하는 것으로, 상기 피측정물의 측정부위의 두께를 측정하는 것을 특징으로 하는 피측정물의 두께 측정방법.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 피측정물이 표면에 에칭으로 바둑판의 눈 형상으로 다수의 구멍을 판 메사형 수정 발진자용 블랭크이고, 상기 두께의 측정이 상기 구멍의 바닥 두께의 측정인 것을 특징으로 하는 피측정물의 두께 측정장치.
  8. 제 5항에 있어서, 상기 피측정물이 탄성표면파 디바이스용 단결정 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 피측정물의 두께 측정방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 두께의 측정이 웨이퍼 면내의 지정된 5점에서의 두께의 최대치와 최소치의 차이를 구하는 것을 특징으로 하는 피측정물의 두께 측정방법.
  10. 제 5항에 있어서, 상기 탄성 표면파 디바이스용 단결정 웨이퍼가 수정, 망가나이트, 리튬탄탈산염(LT), 리튬4붕산염(LBO), 사파이어, 또는 다이어몬드로 구성된 것을 특징으로 하는 피측정물의 두께 측정방법.
  11. 제 5항에 있어서, 상기 피측정물의 두께 측정방법에 있어서,
    상기 스크린 상에 복수개의 간섭 무늬를 비추고, 이 복수개의 간섭 무늬의 위상의 차이를 평균화하여 상기 피측정물의 측정부위의 두께를 측정하는 피측정물의 두께 측정방법.
  12. 스크린과,
    상기 스크린의 위에 반복 주기를 갖는 명암의 광 패턴을 비추는 패턴 생성수단과,
    상기 패턴의 광로중에 상기 광에 대하여 투명하게 복굴절성을 갖는 피측정물을 삽입한 때에 상기 스크린 상에 비추어진 상기 피측정물을 통과하지 않는 패턴과 상기 피측정물을 통과한 패턴과의 위상 차이로부터 상기 위상 차이와 상관하여 상기 피측정물의 두께를 측정하는 측정수단을 구비한 피측정물의 두께 측정장치.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 피측정물의 두께 측정장치에 있어서, 상기 패턴 생성수단이
    상기 광원과,
    상기 광원에서의 광을 직선 편광으로 변환하여 상기 피측정물에 입사하는 편광자와,
    복굴절성을 갖고, 상기 피측정물의 광로 상을 통과하는 광에 상기 광로와 직교하는 방향으로 위상차가 발생되도록 배치된 광학부품과,
    상기 피측정물 및 상기 웨지 프리즘을 통과한 광으로부터 상기 피측정물의 두께에 의존하는 간섭을 발생시키는 검광자를 구비하고 있는 피측정물의 두께 측정장치.
  14. 제 12항에 있어서, 상기 피측정물의 두께 측정장치에 있어서, 상기 패턴 생성수단이
    광원과,
    상기 광원에서의 광을 직선 편광으로 변환하는 편광자와,
    복굴절성을 갖고, 상기 피측정물의 광로 상을 통과하는 광에 상기 광로와 직교하는 방향으로 위상차를 발생시켜 상기 피측정물에 입사되도록 배치된 광학부품과,
    상기 광학부품 및 상기 피측정물을 통과한 광으로부터 상기 피측정물의 두께에 의존하는 간섭을 발생시키는 검광자를 구비하고 있는 피측정물의 두께 측정장치.
  15. 제 13항 또는 제 14항에 있어서, 상기 광학부품이 웨지 프리즘인 피측정물의 두께 측정장치.
  16. 제 13항 또는 제 14항에 있어서, 상기 광학부품이 웨라스톤 프리즘인 피측정물의 두께 측정장치.
  17. 제 13항 또는 제 14항에 있어서, 상기 광학부품이 뉴튼링인 피측정물의 두께 측정장치.
  18. 제 12에 있어서, 상기 피측정물 측정부위에 의하여 상기 간섭 무늬의 위상 차이 와, 두께가 공지의 샘플에 의하여 상기 간섭 무늬의 위상 차이를 비교하여 상기 피측정물의 측정부위의 두께를 구하는 연산기를 구비한 피측정물의 두께 측정장치.
  19. 제 12항에 있어서, 상기 광원이 발광다이오드인 피측정물의 두께 측정장치.
  20. 제 19항에 있어서, 상기 발광다이오드가 청색 발광다이오드인 피측정물의 두께 측정장치.
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