KR20190132243A - 광학 측정 장치 및 광학 측정 방법 - Google Patents

광학 측정 장치 및 광학 측정 방법 Download PDF

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Abstract

[과제] 시료에 있어서의 한쪽 표면에 대하여 광을 조사하는 광학 측정 장치에 있어서, 프로브와 시료 사이의 거리와 시료의 막 두께를 측정한다.
[해결 수단] 본 개시의 두께 측정 장치는, 참조면을 갖는 투과 광학 부재를 포함하고, 상기 참조면을 통하여 시료에 광을 조사하여, 상기 참조면으로부터의 제1 반사 광, 상기 시료의 표면으로부터의 제2 반사 광, 및 상기 시료의 이면으로부터의 제3 반사 광을 수광하는 프로브와, 상기 제1 반사 광과 상기 제2 반사 광에 의하여 생기는 제1 반사 간섭 광을 이용하여 상기 참조면으로부터 상기 시료의 표면까지의 제1 거리를 산출하고, 상기 제2 반사 광과 상기 제3 반사 광에 의하여 생기는 제2 반사 간섭 광을 이용하여 상기 시료의 두께를 산출하는 연산부를 포함한다.

Description

광학 측정 장치 및 광학 측정 방법{OPTICAL MEASURING DEVICE AND OPTICAL MEASURING METHOD}
본 발명은 광학 측정 장치 및 광학 측정 방법에 관한 것이다.
종래, 예를 들어 하기 특허문헌 1에 있어서는, 시료에 있어서의 한쪽 표면에 대하여 프로브로부터 광을 조사하고, 그 반사 광을 분석함으로써 시료의 막 두께를 산출하는 광학 측정 장치가 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제2009-92454호 공보
그러나 종래의 광학 측정 장치에서는, 프로브와 시료 사이의 거리를 계측할 수 없는 것이 과제로 되어 있었다.
본 개시는 상기 실정을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 시료에 있어서의 한쪽 표면에 대하여 광을 조사하는 광학 측정 장치에 있어서, 프로브와 시료 사이의 거리와 시료의 막 두께를 측정하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 개시에 따른 광학 측정 장치는, 참조면을 갖는 투과 광학 부재를 포함하고, 상기 참조면을 통하여 시료에 광을 조사하여, 상기 참조면으로부터의 제1 반사 광, 상기 시료의 표면으로부터의 제2 반사 광, 및 상기 시료의 이면으로부터의 제3 반사 광을 수광하는 프로브와, 상기 제1 반사 광과 상기 제2 반사 광에 의하여 생기는 제1 반사 간섭 광을 이용하여 상기 참조면으로부터 상기 시료의 표면까지의 제1 거리를 산출하고, 상기 제2 반사 광과 상기 제3 반사 광에 의하여 생기는 제2 반사 간섭 광을 이용하여 상기 시료의 두께를 산출하는 연산부를 포함한다.
또한 본 개시에 따른 광학 측정 방법은, 참조면을 갖는 투과 광학 부재를 포함하는 프로브를 이용한 광학 측정 방법이며, 상기 프로브를 이용하여 상기 참조면을 통하여 시료에 광을 조사하고, 상기 프로브에, 상기 참조면으로부터의 제1 반사 광, 상기 시료의 표면으로부터의 제2 반사 광, 및 상기 시료의 이면으로부터의 제3 반사 광을 수광시키고, 상기 제1 반사 광과 상기 제2 반사 광에 의하여 생기는 제1 반사 간섭 광을 이용하여 상기 참조면으로부터 상기 시료의 표면까지의 제1 거리를 산출하고, 상기 제2 반사 광과 상기 제3 반사 광에 의하여 생기는 제2 반사 간섭 광을 이용하여 상기 시료의 두께를 산출한다.
도 1은 제1 실시 형태의 광학 측정 장치의 개략 구성을 도시하는 모식도이다.
도 2a는 제1 실시 형태의 광학 측정 장치에 있어서의 스테이지와 프로브의 배치 관계를 도시하는 모식도이다.
도 2b는 제1 실시 형태의 광학 측정 장치에 있어서의 스테이지와 프로브의 배치 관계를 도시하는 모식도이다.
도 3은 제1 실시 형태의 광학 측정 장치가 취득하는 반사율 스펙트럼을 나타내는 모식도이다.
도 4는 제1 실시 형태의 광학 측정 장치가 취득하는 파워 스펙트럼을 나타내는 모식도이다.
도 5는 제1 실시 형태의 광학 측정 장치에 있어서의 스테이지, 프로브와 시료의 배치 관계를 도시하는 모식도이다.
도 6은 제1 실시 형태의 광학 측정 방법에 있어서의 제3 거리를 산출하는 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 7은 제1 실시 형태의 광학 측정 장치가 취득하는 반사율 스펙트럼을 나타내는 모식도이다.
도 8은 제1 실시 형태의 광학 측정 장치가 취득하는 파워 스펙트럼을 나타내는 모식도이다.
도 9는 제1 실시 형태에 있어서의 광학 측정 방법에 의한 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 10은 제1 실시 형태에 있어서의 광학 측정 장치의 분광기의 내부 구조를 도시하는 모식도이다.
도 11은 광학 두께가 가간섭 광학 두께의 상한값인 시료를 측정했을 때의 간섭 파형의 주기와 리니어 이미지 센서의 소자 간격의 관계를 나타낸 모식도이다.
[제1 실시 형태]
본 개시에 있어서의 제1 실시 형태에 대하여 도면을 이용하여 이하에 설명한다.
도 1은, 본 실시 형태의 광학 측정 장치(101)의 개략 구성을 도시하는 모식도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 광학 측정 장치(101)는, 참조면(1A)을 갖는 투과 광학 부재(1)를 포함하는 프로브(10)를 구비한다. 프로브(10)는 참조면(1A)을 통하여 시료(151)에 광을 조사한다. 또한 프로브(10)는, 참조면(1A)으로부터의 제1 반사 광, 시료(151)의 표면으로부터의 제2 반사 광, 및 시료(151)의 이면으로부터의 제3 반사 광을 수광한다.
프로브(10)가 수광한 제1 반사 광 및 제2 반사 광에 의하여 제1 반사 간섭 광이 생긴다. 또한 프로브(10)가 수광한 제2 반사 광 및 제3 반사 광에 의하여 제2 반사 간섭 광이 생긴다. 제1 반사 간섭 광 및 제2 반사 간섭 광은 연산부(6)에 전달된다.
연산부(6)는 제1 반사 간섭 광을 이용하여 참조면(1A)으로부터 시료(151)까지의 제1 거리 d1을 산출한다. 또한 연산부(6)는 제2 반사 간섭 광을 이용하여 시료(151)의 두께 tx를 산출한다.
이와 같은 구성에 의하여, 시료(151)에 있어서의 한쪽 표면에 대하여 광을 조사하는 광학 측정 장치에 있어서, 프로브(10)의 참조면(1A)과 시료(151) 사이의 제1 거리 d1과 시료(151)의 두께 tx를 측정할 수 있다.
또한 시료(151)에 있어서의 표면측으로부터의 광 조사만으로 충분하기 때문에 시료(151)의 이면측에 다른 프로브를 배치할 필요가 없다. 그 때문에, 프로브(10)의 광축의 위치와 이면측의 프로브의 광축의 위치를 조정할 필요가 없다. 또한 이면측에 프로브를 배치할 필요가 없기 때문에, 시료(151)를 공간적으로 띄우듯이 설치할 필요도 없으며, 시료(151)의 이면측에 있어서의 프로브를 배치할 스페이스도 불필요해진다.
이하, 임의의 구성도 포함시킨, 본 실시 형태에 있어서의 광학 측정 장치(101)의 구체적인 구성에 대하여 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 광학 측정 장치(101)는 상술한 구성 외에 광원(2), 광학계(3), 분광기(4), 스테이지(7) 등을 구비한다.
광학계(3)는 광 파이버(31, 33, 34) 및 파이버 정션(35)을 포함한다. 광원(2)에 의하여 출력된 광은 광 파이버(34)를 통하여 파이버 정션(35)에 전송되어, 광 파이버(31)를 통하여 프로브(10)에 전송된다.
광 파이버(31)의 단부면을 투과한 입사 광은 프로브(10) 내의 콜리메이트 렌즈(11)에 의하여 평행 광으로 변환되어 집광 렌즈(12)에 의하여 집광된다. 프로브(10)는, 집광 렌즈(12)에 의하여 집광한 광을, 참조면(1A)을 통하여 시료(151)에 광을 조사한다. 본 실시 형태에 있어서, 프로브(10)로부터 조사되는 광은, 시료(151)를 투과하는 파장을 갖고 있다. 그 때문에, 프로브(10)로부터 조사된 광은 시료(151)의 표면뿐 아니라 시료(151)의 이면에까지 도달한다. 본 실시 형태에 있어서는, 광원(2)이 근적외 영역의 인코히런트 광을 발생시키는 ASE(Amplified Spontaneous Emission) 광원이며, 프로브(10)로부터 조사되는 광이 근적외 영역의 인코히런트 광인 구성으로 하고 있다.
프로브(10)로부터 조사되는 광은 프로브(10) 내에 있어서의 참조면(1A)에 있어서 반사된다. 이 참조면(1A)에 있어서 반사된 광을 제1 반사 광이라 한다. 또한 프로브(10)로부터 조사된 광은 시료(151)의 표면 및 이면에 있어서 반사된다. 시료(151)의 표면에 있어서 반사된 광을 제2 반사 광, 시료(151)의 이면에 있어서 반사된 광을 제3 반사 광이라 한다.
프로브(10)는, 참조면(1A)으로부터의 제1 반사 광, 시료(151)의 표면으로부터의 제2 반사 광, 및 시료(151)의 이면으로부터의 제3 반사 광을 수광한다.
본 실시 형태에 있어서는, 프로브(10)가 집광 렌즈(12)를 갖고 있으며, 시료(151)의 표면 부근에 초점이 위치하도록 조정되어 있다. 그 때문에 측정 스폿 직경을 작게 할 수 있어, 시료(151)의 미세한 표면 형상의 분포를 반영한 측정이 가능해진다. 또한 조사광이 집광되기 때문에 투광량에 대한 수광량의 감소를 억제할 수 있다. 수광량의 감소를 억제할 수 있기 때문에 짧은 노광 시간에서의 측정이 가능해진다. 또한 프로브(10)의 광축이 시료(151)의 표면에 대하여 수직이 아닌 경우나, 시료(151)의 표면의 평탄도가 낮은 경우에도 수광량의 감소를 억제하는 것이 가능해진다.
또한 투과 광학 부재(1)의 두께 tt는 제1 거리 d1보다도 큰 것이 바람직하다. 투과 광학 부재(1)의 두께 tt를 제1 거리 d1보다도 크게 함으로써, 투과 광학 부재(1)에 있어서의 참조면(1A)과 반대측의 면(1B)에 있어서, 프로브(10)로부터 조사되는 광의 포커스 정도를 낮출 수 있다. 그 결과로서, 반대측의 면(1B)으로부터의 반사 광의 강도를 약하게 할 수 있어, 당해 반대측의 면(1B)으로부터의 반사 광과, 제1 반사 광, 제2 반사 광 및 제3 반사 광의 간섭의 발생을 억제할 수 있다.
또한 투과 광학 부재(1)의 두께 tt에 투과 광학 부재(1)의 굴절률을 곱한 광학 두께는, 후술하는 분광기(4)의 가간섭 광학 두께 범위의 상한보다 큰 것이 바람직하다. 또한 분광기(4)의 가간섭 광학 두께 범위의 상한은 이하의 식에 의하여 나타낼 수 있다.
(수학식 1)
Figure pat00001
(수학식 1)에 있어서, dmax가 가간섭 광학 두께 범위의 상한값이다. λmax는 분광기(4)의 측정 파장 범위의 상한값이다. kmin은 λmax에 대응하는 파수이며, kmin=1/λmax의 관계에 있다. k1은, 간섭 파형에 있어서 kmin과 동위상이고, 또한 kmin에 인접하는 파수이다. λ1은 k1에 대응하는 파장이며, k1=1/λ1의 관계에 있다. Δλ는 파장 분해능이며, 이하의 식에 의하여 나타낼 수 있다.
(수학식 2)
Figure pat00002
(수학식 2)에 있어서 Sp는, 후술하는 검출부(44)에 있어서의 리니어 이미지 센서의 소자 수이다. λmax는 분광기(4)의 측정 파장 범위의 상한값이고, λmin은 분광기(4)의 측정 파장 범위의 하한값이다. 도 11은, 분광기(4)를 이용하여, 광학 두께가 가간섭 광학 두께의 상한값 dmax인 시료를 측정했을 때의, 간섭 파형의 주기와 리니어 이미지 센서의 소자 간격(샘플링점의 간격)의 관계를 나타낸 모식도이다. 도 11을 참조하여, 상기 (수학식 1)은, 반사율 스펙트럼에 있어서의 간섭 파형의 1주기가, 검출부(44)에 있어서의 리니어 이미지 센서의 인접하는 2소자분에 상당하는 데이터로 되도록 산출하고 있다. 따라서 dmax는, 주파수 해석에 있어서의 나이키스트의 샘플링 정리를 간신히 만족시키는 광학 두께라고 해석할 수 있다.
또한 반대측의 면(1B)에 Anti-Reflection 코트를 실시하거나, 또는 반대측의 면(1B)을 프로브(10)의 광축에 대하여 비스듬히 교차하도록 배치하는 것이 바람직하다. 그와 같은 구성을 채용함으로써, 반대측의 면(1B)으로부터의 반사 광과, 제1 반사 광, 제2 반사 광 및 제3 반사 광의 간섭의 발생을 억제할 수 있다.
또한 프로브(10)에 장착되는 광 파이버(31)의 단부면은, 경사 구면의 APC(Angled Physical Contact) 연마가 이루어져 있는 것이 바람직하다. 광 파이버(31)의 단부면은, 경사 구면의 APC 연마를 해 둠으로써, 광 파이버(31)의 단부면에서의 반사 광과, 제1 반사 광, 제2 반사 광 및 제3 반사 광의 간섭의 발생을 억제할 수 있다.
프로브(10)에 의하여 수광된 제1 반사 광과 제2 반사 광에 의하여 제1 반사 간섭 광이 생긴다. 또한 제2 반사 광과 제3 반사 광에 의하여 제2 반사 간섭 광이 생긴다. 이 제1 반사 간섭 광 및 제2 반사 간섭 광을 포함하는 측정 반사 광은 광 파이버(31), 파이버 정션(35), 광 파이버(33)를 통하여 분광기(4)에 전송된다.
분광기(4)는 측정 반사 광의 반사율 스펙트럼을 측정하고, 그 측정 결과를 연산부(6)에 출력한다. 분광기(4)는 셔터(41), 커트 필터(42), 회절 격자(43) 및 검출부(44)를 포함한다.
셔터(41)는, 검출부(44)를 리셋할 때 등, 검출부(44)에 입사되는 광을 차단하기 위하여 마련되어 있다. 셔터(41)는, 예를 들어 전자력에 의하여 구동하는 기계식 셔터이다.
커트 필터(42)는, 분광기(4)에 입사되는 측정 반사 광에 포함되는, 측정 범위 외의 파장 성분을 차단하기 위한 광학 필터이다. 도 10에 도시한 바와 같이, 커트 필터(42)는, 슬릿을 통과하여 입사된 측정 반사 광 중, 분광기(4)의 측정 파장 범위의 하한 부근에 생기는 미광을 차단한다. 본 실시 형태에 있어서는, 커트 필터(42)가, 예를 들어 파장 약 1000㎚ 이하의 파장을 차단한다. 그 결과, 회절 격자(43)에 1차 광만을 투과시키고 고차 광을 차단할 수 있어, 분광기(4)에 있어서 고차 회절 광이 중첩되는 것에 기인하는 측정 결함의 발생을 억제할 수 있다. 커트 필터(42)를 투과한 측정 반사 광은, 예를 들어 콜리메이트 미러에 반사되어 회절 격자(43)로 입사된다.
회절 격자(43)는, 제1 반사 간섭 광 및 제2 반사 간섭 광을 포함하는 측정 반사 광을 분광한 후에 각 분광파를 검출부(44)로 유도한다. 구체적으로는, 회절 격자(43)는 반사형 회절 격자이며, 소정의 파장 간격별 회절파가, 대응하는 각 방향으로 반사되도록 구성된다. 이와 같은 구성을 갖는 회절 격자(43)에 측정 반사 광이 입사되면, 포함되는 각 파장 성분은 대응하는 방향으로 반사되어 검출부(44)의 소정의 검출 영역에 입사된다. 회절 격자(43)는, 예를 들어 브레이즈드 홀로그래픽 평면 격자로 이루어진다. 또한 도 10에 도시한 바와 같이, 회절 격자(43)와 검출부(44) 사이에 포커스 미러가 개재되어, 회절 격자(43)에 반사된 측정 반사 광이 다시 포커스 미러에 반사되어 검출부(44)에 입사되는 구성으로 해도 된다.
검출부(44)에는, 예를 들어 근적외 대역에 감도를 갖는 복수의 소자가 직선형으로 배치된 리니어 이미지 센서를 이용한다. 검출부(44)는, 회절 격자(43)에서 분광된 측정 반사 광에 포함되는 각 파장 성분의 광 강도에 따른 전기 신호를 연산부(6)에 출력한다.
연산부(6)는 검출부(44)로부터 전기 신호를 수신하면, 전기 신호가 나타내는 파장별 강도를 파장별 반사율로 변환하여 반사율 스펙트럼 또는 투과율 스펙트럼을 생성한다.
또한 연산부(6)는, 예를 들어 분광기(4)에 광이 들어가지 않도록 한 상태에 있어서 검출부(44)로부터 받은 전기 신호가 나타내는 파장별 강도를 다크 스펙트럼 데이터로서 유지하고 있다.
또한 연산부(6)는, 예를 들어 알루미늄판 등의 참조물이 스테이지(7)에 설치되어 있는 상태에 있어서, 검출부(44)로부터 받은 전기 신호가 나타내는 파장별 강도에 대하여, 다크 스펙트럼 데이터에 포함되는 파장별 강도를 각각 뺀 파장별 강도를 참조 스펙트럼 데이터로서 유지하고 있다.
연산부(6)는, 시료(151)가 스테이지(7)에 설치된 상태에 있어서, 검출부(44)로부터 받은 전기 신호가 나타내는 파장별 강도에 대하여, 다크 스펙트럼 데이터에 포함되는 파장별 강도를 각각 뺀 후, 참조 스펙트럼 데이터에 포함되는 파장별 강도로 각각 나눔으로써 파장별 반사율 스펙트럼 데이터 또는 투과율 스펙트럼 데이터를 생성한다.
본 실시 형태에 있어서는, 연산부(6)가, 도 3에 나타낸 바와 같은 반사율 스펙트럼을 취득하는 예에 대하여 설명한다. 도 3에 나타내는 반사율 스펙트럼에 있어서, 횡축은 파장을 나타내고 종축은 반사율을 나타낸다. 상술한 바와 같이, 측정 반사 광에는, 제1 반사 광과 제2 반사 광에 의하여 생기는 제1 반사 간섭 광과, 제2 반사 광과 제3 반사 광에 의하여 생기는 제2 반사 간섭 광이 포함되어 있다. 그 때문에, 당해 반사율 스펙트럼 또는 투과율 스펙트럼에는, 제1 반사 간섭 광과 제2 반사 간섭 광에 관한 정보가 포함되어 있다.
연산부(6)는, 생성한 반사율 스펙트럼(또는 투과율 스펙트럼)을 이용하여 제1 거리 d1 및 시료(151)의 두께 tx를 산출한다. 본 실시 형태에 있어서는, 분광기(4)로부터 취득한 반사율 스펙트럼(또는 투과율 스펙트럼)의 횡축을 파수로 변환하고, 종축을 파수 변환 반사율(또는 파수 변환 투과율)로 변환하여, 파수 변환 반사율 스펙트럼(또는 파수 변환 투과율 스펙트럼)을 취득한다. 그 후, 파수 변환 반사율 스펙트럼(또는 파수 변환 투과율 스펙트럼)의 파수에 대하여 푸리에 변환함으로써, 도 4에 나타낸 바와 같은 각 주파수 성분의 파워 스펙트럼을 취득한다. 또한 시료(151)의 두께 tx를 산출할 때는, 시료(151)의 굴절률 파장 의존성을 고려한 막 두께 연산을 행하는 것도 가능하다. 즉, 반사율 스펙트럼의 횡축을 파장으로부터 파수로 변환할 때, 시료의 파장별 굴절률값과 파장값으로부터 파수를 산출함과 함께, 종축을 반사율 R로부터 파수 변환 반사율 R'=R/(1-R)로, 또는 투과율 T로부터 파수 변환 투과율 T'=1/T로 변환한다. 이 변환에 의하여 얻어지는 파수 변환 반사율 스펙트럼(또는 파수 변환 투과율 스펙트럼)을, 파수에 대하여 푸리에 변환을 실시함으로써, 시료(151)의 굴절률 파장 의존성을 고려한 보다 고정밀도의 두께 tx의 산출이 가능해진다. 굴절률 파장 의존성을 고려한 고정밀도의 막 두께 산출 방법으로서는, 예를 들어 일본 특허 공개 제2009-92454호 공보에 기재된 방법을 이용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 검출부(44)에 의하여 측정된 반사율 스펙트럼 또는 투과율 스펙트럼에는, 상술한 제1 반사 간섭 광과 제2 반사 간섭 광에 관한 정보가 포함되어 있다. 그 때문에, 도 4에 나타내는 파워 스펙트럼에 있어서는, 제1 반사 간섭 광에 기초하는 제1 피크 p1과, 제2 반사 간섭 광에 기초하는 제2 피크 p2가 나타난다. 제1 피크 p1이 프로브(10)의 참조면(1A)과 시료(151) 사이의 제1 거리 d1에 관한 정보를 나타내고, 제2 피크 p2가 시료(151)의 두께 tx에 관한 정보를 나타낸다. 이 도 4에 나타내는 파워 스펙트럼에 있어서, 횡축은 광학 막 두께를 나타낸다. 그 때문에, 공기 중의 거리를 나타내는 제1 거리 d1에 대해서는, 이 도 4에 나타나는 제1 피크 p1에 있어서의 광학 막 두께의 값 자체가 제1 거리 d1을 나타낸다. 한편, 시료(151)의 두께 tx에 대해서는, 도 4에 나타나는 제2 피크 p2에 있어서의 광학 막 두께의 값을 시료(151)의 굴절률로 제산한 값이 두께 tx를 나타낸다.
상술한 바와 같은 구성에 의하여, 시료(151)에 있어서의 한쪽 표면에 대하여 광을 조사하는 광학 측정 장치(101)에 있어서, 프로브(10)의 참조면(1A)과 시료(151) 사이의 제1 거리 d1과 시료(151)의 두께 tx를 측정할 수 있다.
또한 도 2a에 도시하는 시료(151)가 배치된 스테이지(7)와 프로브(10) 중 적어도 한쪽을, 프로브(10)의 광축에 교차하는 제1 방향(예를 들어 스테이지(7)의 X축 방향)으로 이동시킴과 함께, 프로브(10)가 시료에 광을 조사함으로써, 제1 방향에 있어서의 복수의 위치에 있어서 제2 반사 광 및 상기 제3 반사 광을 수광하는 구성으로 해도 된다. 그리고 연산부(6)가, 제1 방향에 있어서의 복수의 위치에 있어서, 상술한 제1 거리 d1과 시료(151)의 두께 tx를 산출하는 구성으로 해도 된다.
이와 같은 구성으로 함으로써, 원하는 선분 상에 있어서의 시료(151)의 표리면 형상에 관한 정보를 취득할 수 있다. 즉, 제1 방향에 있어서의 복수의 위치에 있어서, 프로브(10)의 참조면(1A)과 시료(151)의 표면의 거리인 제1 거리 d1을 취득함으로써, 원하는 선분 상에 있어서의 시료(151)의 표면 형상에 관한 정보를 취득할 수 있다. 또한 동일한 선분 상에 있어서의 시료(151)의 두께 tx를 취득함으로써, 제1 거리 d1과 두께 tx로부터 시료(151)의 이면 형상에 관한 정보를 취득할 수 있다. 그 결과, 원하는 선분 상에 있어서의 시료(151)의 표리면에 형성된 흠집이나 압흔의 위치를 취득할 수 있다.
또한 도 2a에 도시하는 스테이지(7)와 프로브(10) 중 적어도 한쪽을 제1 방향으로 이동시킬 뿐 아니라, 프로브(10)의 광축 방향에 교차하고, 또한 제1 방향에 교차하는 제2 방향(예를 들어 스테이지(7)의 Y축 방향)으로 이동시킴과 함께, 프로브(10)가 시료(151)에 광을 조사함으로써, 제1 방향 및 제2 방향에 있어서의 복수의 위치에 있어서 제2 반사 광 및 상기 제3 반사 광을 수광하는 구성으로 해도 된다. 그리고 연산부(6)가, 제2 방향에 있어서의 복수의 위치에 있어서 제1 거리 d1과 시료(151)의 두께 tx를 산출하는 구성으로 해도 된다.
이와 같은 구성으로 함으로써, 원하는 면 상에 있어서의 시료(151)의 표리면 형상에 관한 정보를 취득할 수 있다. 즉, 제1 방향 및 제2 방향에 있어서의 복수의 위치에 있어서, 프로브(10)의 참조면(1A)과 시료(151)의 표면의 거리인 제1 거리 d1을 취득함으로써, 원하는 면 상에 있어서의 시료(151)의 표면 형상에 관한 정보를 취득할 수 있다. 또한 동일한 면 상에 있어서의 시료(151)의 두께 tx를 취득함으로써, 제1 거리 d1과 두께 tx로부터 시료(151)의 이면 형상에 관한 정보를 취득할 수 있다. 그 결과, 원하는 면 상에 있어서의 시료(151)의 표리면에 형성된 흠집이나 압흔의 위치를 취득할 수 있다.
또한 원하는 면 상에 있어서의 시료(151)의 표리면 형상에 관한 정보를 취득하는 예로서, 스테이지(7)의 X축 방향, Y축 방향으로 스테이지(7)와 프로브(10) 중 적어도 한쪽을 이동시키는 구성을 예로 들었지만, 본 개시는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 도 2b에 도시한 바와 같이, 시료(151)가 배치된 프로브(10)를 스테이지(7)의 중심점으로부터 반경 방향 R(제1 방향)로 이동시킴과 함께, 스테이지(7)를 원주 방향 θ(제2 방향)로 이동시키는 구성으로 해도 된다.
또한 도 5에 도시한 바와 같이, 시료(151)에 휨이 있는 경우, 시료(151)와 스테이지(7) 사이에 공간이 생기는 일이 있다. 이하, 시료(151)와 스테이지(7) 사이에 있어서의 제3 거리 d3을 산출하는 방법에 대하여 설명한다. 도 6은, 본 실시 형태의 광학 측정 방법에 있어서의 제3 거리를 산출하는 방법을 도시하는 흐름도이다.
먼저, 제1 스텝 S001로서, 시료(151)가 스테이지(7)에 설치되어 있지 않은 상태에 있어서, 프로브(10)로부터 참조면(1A)을 통하여 스테이지(7)에 광을 조사한다. 프로브(10)는 스테이지(7)의 표면으로부터의 제4 반사 광을 수광한다. 또한 프로브(10)는 참조면(1A)으로부터의 제1 반사 광을 수광한다.
그리고 제2 스텝 S002로서, 연산부(6)가, 제1 반사 광 및 제4 반사 광에 의하여 생기는 제3 반사 간섭 광을 이용하여 참조면(1A)으로부터 스테이지(7)까지의 제2 거리 d2를 산출한다. 이하, 제2 거리 d2의 산출 방법에 대하여 설명한다.
검출부(44)는, 회절 격자(43)에서 분광된 제3 반사 간섭 광을 포함하는 측정 반사 광에 포함되는 각 파장 성분의 광 강도에 따른 전기 신호를 연산부(6)에 출력한다.
연산부(6)는 검출부(44)로부터 전기 신호를 수신하면, 전기 신호가 나타내는 파장별 강도를 파장별 반사율로 변환하여 반사율 스펙트럼 또는 투과율 스펙트럼을 생성한다.
본 실시 형태에 있어서는, 연산부(6)가, 도 7에 나타낸 바와 같은 반사율 스펙트럼을 생성하는 예에 대하여 설명한다. 상술한 바와 같이, 측정 반사 광에는, 제1 반사 광과 제4 반사 광에 의하여 생기는 제3 반사 간섭 광이 포함되어 있다. 그 때문에 당해 반사율 스펙트럼 또는 투과율 스펙트럼에는, 제3 반사 간섭 광에 관한 정보가 포함되어 있다.
연산부(6)는, 생성한 반사율 스펙트럼(또는 투과율 스펙트럼)을 이용하여 참조면(1A)으로부터 스테이지(7)까지의 제2 거리 d2를 산출한다. 본 실시 형태에 있어서는, 분광기(4)로부터 취득한 반사율 스펙트럼(또는 투과율 스펙트럼)의 횡축을 파수로 변환하고, 횡축을 파수 변환 반사율(또는 파수 변환 투과율)로 변환하여, 파수 변환 반사율 스펙트럼(또는 파수 변환 투과율 스펙트럼)을 취득한다. 그 후, 파수 변환 반사율 스펙트럼(또는 파수 변환 투과율 스펙트럼)의 파수에 대하여 푸리에 변환함으로써, 도 8에 나타낸 바와 같은 각 주파수 성분의 파워 스펙트럼을 취득한다. 또한 시료(151)의 두께 tx를 산출할 때는, 시료(151)의 굴절률 파장 의존성을 고려한 막 두께 연산을 행하는 것도 가능하다. 즉, 반사율 스펙트럼의 횡축을 파장으로부터 파수로 변환할 때, 시료(151)의 파장별 굴절률값과 파장값으로부터 파수를 산출함과 함께, 종축을 반사율 R로부터 파수 변환 반사율 R'=R/(1-R)로, 또는 투과율 T로부터 파수 변환 투과율 T'=1/T로 변환한다. 이 변환에 의하여 얻어지는 파수 변환 반사율 스펙트럼(또는 파수 변환 투과율 스펙트럼)을, 파수에 대하여 푸리에 변환을 실시함으로써, 시료(151)의 굴절률 파장 의존성을 고려한 보다 고정밀도의 두께 tx의 산출이 가능해진다. 굴절률 파장 의존성을 고려한 고정밀도의 막 두께 산출 방법의 상세로서는, 예를 들어 일본 특허 공개 제2009-92454호 공보에 기재된 방법을 이용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 연산부(6)에 의하여 생성된 반사율 스펙트럼 또는 투과율 스펙트럼에는, 제3 반사 간섭 광에 관한 정보가 포함되어 있다. 그 때문에, 이 도 8에 나타내는 파워 스펙트럼에 있어서는, 제3 반사 간섭 광에 기초하는 제3 피크 p3이 나타난다. 제3 피크 p3이, 프로브(10)의 참조면(1A)과 스테이지(7) 사이의 제2 거리 d2에 관한 정보를 나타낸다. 이 도 8에 나타내는 파워 스펙트럼에 있어서, 횡축은 광학 막 두께를 나타낸다. 그 때문에, 공기 중의 거리를 나타내는 제2 거리 d2에 대해서는, 이 도 8에 나타나는 제3 피크 p3에 있어서의 광학 막 두께의 값 자체가 제2 거리 d2를 나타낸다.
그리고 제3 스텝 S003로서, 시료(151)가 스테이지(7)에 설치된 상태에 있어서, 프로브(10)로부터 참조면(1A)을 통하여 시료(151)에 광을 조사한다. 프로브(10)는 시료(151)의 표면으로부터의 제2 반사 광을 수광하고 시료(151)의 이면으로부터 제3 반사 광을 수광한다. 또한 프로브(10)는 참조면(1A)으로부터의 제1 반사 광을 수광한다.
그리고 제4 스텝 S004로서, 연산부(6)가, 제1 반사 광과 제2 반사 광에 의하여 생기는 제1 반사 간섭 광을 이용하여 참조면(1A)으로부터 시료(151)의 표면까지의 제1 거리 d1을 산출하고, 제2 반사 광과 제3 반사 광에 의하여 생기는 제2 반사 간섭 광을 이용하여 시료(151)의 두께 tx를 산출한다.
또한 제3 스텝 S003 및 제4 스텝 S004을 제1 스텝 S001 및 제2 스텝 S002보다도 먼저 행해도 된다.
또한, 먼저 제1 스텝 S001 및 제3의 스텝 S003을 행한 후, 제2 스텝 S002 및 제4 스텝 S004을 통합하여 행해도 된다.
마지막으로 제5 스텝 S005로서, 연산부(6)는, 도 5에 도시한 제2 거리 d2를 가산 요소로 하고, 제1 거리 d1 및 시료(151)의 두께 tx를 감산 요소로 하여, 시료(151)와 스테이지(7) 사이의 제3 거리 d3을 산출한다.
상술한 바와 같은 광학 측정 방법에 의하여, 시료(151)에 있어서의 한쪽 표면에 대하여 광을 조사하는 광학 측정 장치에 있어서 시료(151)와 스테이지(7) 사이의 제3 거리 d3을 측정할 수 있다.
또한 제1 스텝 S001에 있어서, 도 2a, 도 2b에 도시한 스테이지(7)와 프로브(10) 중 적어도 한쪽을 제1 방향(예를 들어 스테이지의 X축 방향 또는 반경 방향)으로 이동시킴과 함께, 프로브(10)가 스테이지(7)에 광을 조사함으로써, 제1 방향에 있어서의 복수의 위치에 있어서 제4 반사 광을 수광하는 방법으로 해도 된다.
그리고 제3 스텝 S003에 있어서, 도 2a에, 2b에 도시한 스테이지(7)와 프로브(10) 중 적어도 한쪽을 제1 방향으로 이동시킴과 함께, 프로브(10)가 시료(151)에 광을 조사함으로써, 제4 반사 광의 수광 위치와 대응하는 복수의 위치에 있어서 제2 반사 광, 제3 반사 광을 수광하는 방법으로 해도 된다.
이와 같은 방법으로 함으로써, 제5 스텝 S005에 있어서, 연산부(6)가, 제1 방향에 있어서의 복수의 위치에 있어서 시료(151)의 두께 tx, 제1 거리 d1, 제2 거리 d2 및 제3 거리 d3을 산출한다. 그 결과로서, 원하는 선분 상에 있어서의 시료(151)의 휨에 관한 정보를 취득할 수 있다.
또한 제3 스텝 S003에 있어서, 프로브(10)가, 제4 반사 광의 수광 위치와 대응하는 복수의 위치에 있어서 제2 반사 광, 제3 반사 광을 수광하기 위하여, 연산부(6)가 제1 스텝 S001에 있어서 제4 반사 광의 수광 위치를 기억하는 구성으로 해도 된다.
또한 제3 스텝 S003을 제1 스텝 S001보다도 먼저 행해도 된다. 그 경우에는, 연산부(6)가 제3 스텝 S003에 있어서 제2 반사 광, 제3 반사 광의 수광 위치를 기억하는 구성으로 해도 된다.
이와 같은 구성으로 함으로써, 제1 스텝 S001에 있어서의 수광 위치와 제3 스텝 S003에 있어서의 수광 위치를 대응시킬 수 있다. 즉, 제3 스텝 S003에 있어서, 제4 반사 광의 수광 위치와 대응하는 복수의 위치에 있어서 제2 반사 광, 제3 반사 광을 수광하는 것이 가능해진다.
도 9는, 본 실시 형태에 있어서의 광학 측정 방법에 의한 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 9에 있어서, 실선이 제2 거리 d2, 파선이 제1 거리 d1, 긴 파선이 시료(151)의 두께 tx를 나타낸다. 이들 제2 거리 d2, 제1 거리 d1 및 두께 tx는, 제1 방향에 있어서의 복수의 위치에 있어서, 상술한 파워 스펙트럼의 피크값으로부터 연산부(6)가 산출한 것이다.
또한 도 9에 있어서, 1점 쇄선이, 스테이지(7)를 기준으로 한, 시료(151)의 표면 형상에 관한 정보를 나타낸다. 또한 2점 쇄선이, 스테이지(7)를 기준으로 한, 시료(151)의 이면 형상에 관한 정보를 나타내며, 원하는 선분 상에 있어서의 시료(151)의 휨에 관한 정보를 나타낸다. 1점 쇄선으로 나타내는 시료(151)의 표면 형상에 관한 정보는, 제2 거리 d2로부터 제1 거리 d1을 감산함으로써 구할 수 있다. 또한 2점 쇄선으로 나타내는 시료(151)의 이면 형상에 관한 정보는, 시료(151)와 스테이지(7) 사이의 제3 거리 d3이며, 제2 거리 d2로부터 제1 거리 d1, 두께 tx를 감산함으로써 구할 수 있다.
이와 같이, 제1 방향에 있어서의 복수의 위치에 있어서 제3 거리 d3을 산출함으로써, 원하는 선분 상에 있어서의 시료(151)의 휨에 관한 정보를 취득할 수 있다.
또한 제1 스텝 S001에 있어서, 도 2a, 도 2b에 도시한 스테이지(7)와 프로브(10) 중 적어도 한쪽을 제1 방향(예를 들어 스테이지의 X축 방향 또는 반경 방향)으로 이동시킬 뿐 아니라, 프로브(10)의 광축 방향에 교차하고, 또한 제1 방향에 교차하는 제2 방향(예를 들어 스테이지의 Y축 방향, 또는 원주 방향)으로 이동시킴과 함께, 프로브(10)가 스테이지(7)에 광을 조사함으로써, 제1 방향 및 제2 방향에 있어서의 복수의 위치에 있어서 제4 반사 광을 수광하는 방법으로 해도 된다.
그리고 제3 스텝 S003에 있어서, 도 2a, 도 2b에 도시한 스테이지(7)와 프로브(10) 중 적어도 한쪽을 제1 방향 및 제2 방향으로 이동시킴과 함께, 프로브(10)가 시료(151)에 광을 조사함으로써, 제4 반사 광의 수광 위치와 대응하는 복수의 위치에 있어서 제2 반사 광, 제3 반사 광을 수광하는 방법으로 해도 된다.
이와 같은 방법으로 함으로써, 제5 스텝 S005에 있어서, 연산부(6)가, 제1 방향에 있어서의 복수의 위치에 있어서 시료(151)의 두께 tx, 제1 거리 d1, 제2 거리 d2 및 제3 거리 d3을 산출한다. 그 결과로서, 원하는 면 상에 있어서의 시료(151)의 휨에 관한 정보를 취득할 수 있다.
또한 제3 스텝 S003에 있어서, 프로브(10)가, 제4 반사 광의 수광 위치와 대응하는 복수의 위치에 있어서 제2 반사 광, 제3 반사 광을 수광하기 위하여, 연산부(6)가 제1 스텝 S001에 있어서 제4 반사 광의 수광 위치를 기억하는 구성으로 해도 된다.
또한 제3 스텝 S003을 제1 스텝 S001보다도 먼저 행해도 된다. 그 경우에는, 연산부(6)가 제3 스텝 S003에 있어서 제2 반사 광, 제3 반사 광의 수광 위치를 기억하는 구성으로 해도 된다.
이와 같은 구성으로 함으로써 제1 스텝 S001에 있어서의 수광 위치와 제3 스텝 S003에 있어서의 수광 위치를 대응시킬 수 있다. 즉, 제3 스텝 S003에 있어서, 제4 반사 광의 수광 위치와 대응하는 복수의 위치에 있어서 제2 반사 광, 제3 반사 광을 수광하는 것이 가능해진다.
1: 투과 광학 부재
1A: 참조면
1B: 반대측의 면
10: 프로브
11: 콜리메이트 렌즈
12: 집광 렌즈
2: 광원
3: 광학계
31: 광 파이버
33: 광 파이버
34: 광 파이버
35: 파이버 정션
4: 분광기
41: 셔터
42: 커트 필터
43: 회절 격자
44: 검출부
6: 연산부
7: 스테이지
101: 광학 측정 장치
151: 시료
tx: 두께
tt: 두께
d1: 제1 거리
d2: 제2 거리
d3: 제3 거리
p1: 제1 피크
p2: 제2 피크
p3: 제3 피크

Claims (16)

  1. 참조면을 갖는 투과 광학 부재를 포함하고, 상기 참조면을 통하여 시료에 광을 조사하여, 상기 참조면으로부터의 제1 반사 광, 상기 시료의 표면으로부터의 제2 반사 광, 및 상기 시료의 이면으로부터의 제3 반사 광을 수광하는 프로브와,
    상기 제1 반사 광과 상기 제2 반사 광에 의하여 생기는 제1 반사 간섭 광, 및 상기 제2 반사 광과 상기 제3 반사 광에 의하여 생기는 제2 반사 간섭 광을 포함하는 측정 반사 광의 스펙트럼을 측정하는 분광기와,
    상기 제1 반사 간섭 광을 이용하여 상기 참조면으로부터 상기 시료의 표면까지의 제1 거리를 산출하고, 상기 제2 반사 간섭 광을 이용하여 상기 시료의 두께를 산출하는 연산부를 포함하고,
    상기 투과 광학 부재의 광학 두께가, 상기 분광기의 측정 파장 범위의 상한값과 파장 분해능에 의하여 규정되는 가간섭 광학 두께의 상한값보다도 큰,
    광학 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광은, 상기 시료를 투과하는 파장을 갖는,
    광학 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 시료가 배치된 스테이지와 상기 프로브 중 적어도 한쪽을 제1 방향으로 이동시킴과 함께,
    상기 프로브가 상기 시료에 상기 광을 조사함으로써, 상기 제1 방향에 있어서의 복수의 위치에 있어서 상기 제1 반사 광, 상기 제2 반사 광 및 상기 제3 반사 광을 수광하고,
    상기 연산부가, 상기 제1 방향에 있어서의 상기 복수의 위치에 있어서 상기 제1 거리와 상기 시료의 두께를 산출하는,
    광학 측정 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 스테이지와 상기 프로브 중 적어도 한쪽을, 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 이동시킴과 함께,
    상기 프로브가 상기 시료에 상기 광을 조사함으로써, 상기 제2 방향에 있어서의 복수의 위치에 있어서 상기 제1 반사 광, 상기 제2 반사 광 및 상기 제3 반사 광을 수광하고,
    상기 연산부가, 상기 제2 방향에 있어서의 상기 복수의 위치에 있어서 상기 제1 거리와 상기 시료의 두께를 산출하는,
    광학 측정 장치.
  5. 참조면을 갖는 투과 광학 부재를 포함하고, 상기 참조면을 통하여 시료에 광을 조사하여, 상기 참조면으로부터의 제1 반사 광, 상기 시료의 표면으로부터의 제2 반사 광, 및 상기 시료의 이면으로부터의 제3 반사 광을 수광하는 프로브와,
    상기 제1 반사 광과 상기 제2 반사 광에 의하여 생기는 제1 반사 간섭 광을 이용하여 상기 참조면으로부터 상기 시료의 표면까지의 제1 거리를 산출하고, 상기 제2 반사 광과 상기 제3 반사 광에 의하여 생기는 제2 반사 간섭 광을 이용하여 상기 시료의 두께를 산출하는 연산부
    를 포함하고,
    상기 시료가 스테이지에 설치되어 있지 않은 상태에 있어서,
    상기 프로브가,
    상기 참조면을 통하여 상기 스테이지에 광을 조사하여, 상기 제1 반사 광 및 상기 스테이지의 표면으로부터의 제4 반사 광을 수광하고,
    상기 연산부가,
    상기 제1 반사 광과 상기 제4 반사 광에 의하여 생기는 제3 반사 간섭 광을 이용하여 상기 참조면으로부터 상기 스테이지까지의 제2 거리를 산출하고,
    상기 제2 거리를 가산 요소로 하고, 상기 제1 거리 및 상기 시료의 두께를 감산 요소로 하여, 상기 시료의 이면과 상기 스테이지 사이의 제3 거리를 산출하는,
    광학 측정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 시료가 상기 스테이지에 설치되어 있지 않은 상태에 있어서,
    상기 스테이지와 상기 프로브 중 적어도 한쪽을 제1 방향으로 이동시킴과 함께,
    상기 프로브가 상기 스테이지에 상기 광을 조사함으로써, 상기 제1 방향에 있어서의 복수의 위치에 있어서 상기 제1 반사 광 및 상기 제4 반사 광을 수광하고,
    상기 시료가 상기 스테이지에 설치된 상태에 있어서,
    상기 스테이지와 상기 프로브 중 적어도 한쪽을 제1 방향으로 이동시킴과 함께,
    상기 프로브가 상기 시료에 상기 광을 조사함으로써, 상기 제4 반사 광의 수광 위치와 대응하는 복수의 위치에 있어서 상기 제1 반사 광, 상기 제2 반사 광 및 상기 제3 반사 광을 수광하고,
    상기 연산부가,
    상기 제1 방향에 있어서의 상기 복수의 위치에 있어서 상기 시료의 두께, 상기 제1 거리, 상기 제2 거리 및 상기 제3 거리를 산출하는,
    광학 측정 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 시료가 상기 스테이지에 설치되어 있지 않은 상태에 있어서,
    상기 스테이지와 상기 프로브 중 적어도 한쪽을, 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 이동시킴과 함께,
    상기 프로브가 상기 스테이지에 상기 광을 조사함으로써, 상기 제2 방향에 있어서의 복수의 위치에 있어서 상기 제1 반사 광 및 상기 제4 반사 광을 수광하고,
    상기 시료가 상기 스테이지에 설치된 상태에 있어서,
    상기 스테이지와 상기 프로브 중 적어도 한쪽을 상기 제2 방향으로 이동시킴과 함께,
    상기 프로브가 상기 시료에 상기 광을 조사함으로써, 상기 제4 반사 광의 수광 위치와 대응하는 복수의 위치에 있어서 상기 제1 반사 광, 상기 제2 반사 광 및 상기 제3 반사 광을 수광하고,
    상기 연산부가,
    상기 제2 방향에 있어서의 상기 복수의 위치에 있어서 상기 시료의 두께, 상기 제1 거리, 상기 제2 거리 및 상기 제3 거리를 산출하는,
    광학 측정 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제1 반사 간섭 광 및 상기 제2 반사 간섭 광을 포함하는 측정 반사 광의 스펙트럼을 측정하고 그 측정 결과를 상기 연산부에 출력하는 분광기를 더 포함하고,
    상기 투과 광학 부재의 광학 두께가, 상기 분광기의 측정 파장 범위의 상한값과 파장 분해능에 의하여 규정되는 가간섭 광학 두께의 상한값보다도 큰,
    광학 측정 장치.
  9. 참조면을 갖는 투과 광학 부재를 포함하는 프로브와, 분광기를 이용한 광학 측정 방법이며,
    상기 프로브를 이용하여 상기 참조면을 통하여 시료에 광을 조사하고,
    상기 프로브에, 상기 참조면으로부터의 제1 반사 광, 상기 시료의 표면으로부터의 제2 반사 광, 및 상기 시료의 이면으로부터의 제3 반사 광을 수광시키고,
    상기 분광기를 이용하여, 상기 제1 반사 광과 상기 제2 반사 광에 의하여 생기는 제1 반사 간섭 광, 및 상기 제2 반사 광과 상기 제3 반사 광에 의하여 생기는 제2 반사 간섭 광을 포함하는 측정 반사 광의 스펙트럼을 측정하고,
    상기 제1 반사 간섭 광을 이용하여 상기 참조면으로부터 상기 시료의 표면까지의 제1 거리를 산출하고, 상기 제2 반사 간섭 광을 이용하여 상기 시료의 두께를 산출하고,
    상기 투과 광학 부재의 광학 두께가, 상기 분광기의 측정 파장 범위의 상한값과 파장 분해능에 의하여 규정되는 가간섭 광학 두께의 상한값보다도 큰,
    광학 측정 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 광은, 상기 시료를 투과하는 파장을 갖는,
    광학 측정 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 시료가 배치된 스테이지와 상기 프로브 중 적어도 한쪽을 제1 방향으로 이동시킴과 함께,
    상기 프로브로부터 상기 시료에 상기 광을 조사함으로써 상기 프로브에, 상기 제1 방향에 있어서의 복수의 위치에 있어서 상기 제1 반사 광, 상기 제2 반사 광 및 상기 제3 반사 광을 수광시키고,
    상기 제1 방향에 있어서의 상기 복수의 위치에 있어서 상기 제1 거리와 상기 시료의 두께를 산출하는,
    광학 측정 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 스테이지와 상기 프로브 중 적어도 한쪽을, 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 이동시킴과 함께,
    상기 프로브로부터 상기 시료에 상기 광을 조사함으로써 상기 프로브에, 상기 제2 방향에 있어서의 복수의 위치에 있어서 상기 제1 반사 광, 상기 제2 반사 광 및 상기 제3 반사 광을 수광시키고,
    상기 제2 방향에 있어서의 상기 복수의 위치에 있어서 상기 제1 거리와 상기 시료의 두께를 산출하는,
    광학 측정 방법.
  13. 참조면을 갖는 투과 광학 부재를 포함하는 프로브를 이용한 광학 측정 방법이며,
    상기 프로브를 이용하여 상기 참조면을 통하여 시료에 광을 조사하고,
    상기 프로브에, 상기 참조면으로부터의 제1 반사 광, 상기 시료의 표면으로부터의 제2 반사 광, 및 상기 시료의 이면으로부터의 제3 반사 광을 수광시키고,
    상기 제1 반사 광과 상기 제2 반사 광에 의하여 생기는 제1 반사 간섭 광을 이용하여 상기 참조면으로부터 상기 시료까지의 제1 거리를 산출하고, 상기 제2 반사 광과 상기 제3 반사 광에 의하여 생기는 제2 반사 간섭 광을 이용하여 상기 시료의 두께를 산출하고,
    상기 시료가 스테이지에 설치되어 있지 않은 상태에 있어서,
    상기 프로브를 이용하여 상기 참조면을 통하여 상기 스테이지에 광을 조사하여 상기 프로브에, 상기 제1 반사 광 및 상기 스테이지의 표면으로부터의 제4 반사 광을 수광시키고,
    상기 제1 반사 광과 상기 제4 반사 광에 의하여 생기는 제3 반사 간섭 광을 이용하여 상기 참조면으로부터 상기 스테이지까지의 제2 거리를 산출하고,
    상기 제2 거리를 가산 요소로 하고, 상기 제1 거리 및 상기 시료의 두께를 감산 요소로 하여, 상기 시료의 이면과 상기 스테이지 사이의 제3 거리를 산출하는,
    광학 측정 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 시료가 상기 스테이지에 설치되어 있지 않은 상태에 있어서,
    상기 스테이지와 상기 프로브 중 적어도 한쪽을 제1 방향으로 이동시킴과 함께,
    상기 프로브로부터 상기 스테이지에 상기 광을 조사함으로써 상기 프로브에, 상기 제1 방향에 있어서의 복수의 위치에 있어서 상기 제1 반사 광 및 상기 제4 반사 광을 수광시키고,
    상기 시료가 상기 스테이지에 설치된 상태에 있어서,
    상기 스테이지와 상기 프로브 중 적어도 한쪽을 제1 방향으로 이동시킴과 함께,
    상기 프로브로부터 상기 시료에 상기 광을 조사함으로써 상기 프로브에, 상기 제4 반사 광의 수광 위치와 대응하는 복수의 위치에 있어서 상기 제1 반사 광, 상기 제2 반사 광 및 상기 제3 반사 광을 수광시키고,
    상기 제1 방향에 있어서의 상기 복수의 위치에 있어서 상기 시료의 두께, 상기 제1 거리, 상기 제2 거리 및 상기 제3 거리를 산출하는,
    광학 측정 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 시료가 상기 스테이지에 설치되어 있지 않은 상태에 있어서,
    상기 스테이지와 상기 프로브 중 적어도 한쪽을, 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 이동시킴과 함께,
    상기 프로브로부터 상기 스테이지에 상기 광을 조사함으로써 상기 프로브에, 상기 제2 방향에 있어서의 복수의 위치에 있어서 상기 제1 반사 광 및 상기 제4 반사 광을 수광시키고,
    상기 시료가 상기 스테이지에 설치된 상태에 있어서,
    상기 스테이지와 상기 프로브 중 적어도 한쪽을 상기 제2 방향으로 이동시킴과 함께,
    상기 프로브로부터 상기 시료에 상기 광을 조사함으로써 상기 프로브에, 상기 제4 반사 광의 수광 위치와 대응하는 복수의 위치에 있어서 상기 제1 반사 광, 상기 제2 반사 광 및 상기 제3 반사 광을 수광시키고,
    상기 제2 방향에 있어서의 상기 복수의 위치에 있어서 상기 시료의 두께, 상기 제1 거리, 상기 제2 거리 및 상기 제3 거리를 산출하는,
    광학 측정 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    분광기를 이용하여, 상기 제1 반사 간섭 광 및 상기 제2 반사 간섭 광을 포함하는 측정 반사 광의 스펙트럼을 측정하고,
    상기 투과 광학 부재의 광학 두께가, 상기 분광기의 측정 파장 범위의 상한값과 파장 분해능에 의하여 규정되는 가간섭 광학 두께의 상한값보다도 큰,
    광학 측정 방법.
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