JPH0444202B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0444202B2 JPH0444202B2 JP31349486A JP31349486A JPH0444202B2 JP H0444202 B2 JPH0444202 B2 JP H0444202B2 JP 31349486 A JP31349486 A JP 31349486A JP 31349486 A JP31349486 A JP 31349486A JP H0444202 B2 JPH0444202 B2 JP H0444202B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- measured
- image sensor
- film thickness
- light
- reset
- Prior art date
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
この発明は、光の干渉を利用して膜厚を測定す
る装置に関するものである。
る装置に関するものである。
［従来の技術］
光の干渉を利用して被測定対象の膜厚を測定す
るには、被測定対象に光源よりも光を投入し、そ
の透過光または反射光を分光して干渉縞を検出器
で検出し、被測定対象の膜厚を測定している。
るには、被測定対象に光源よりも光を投入し、そ
の透過光または反射光を分光して干渉縞を検出器
で検出し、被測定対象の膜厚を測定している。
［この発明が解決しようとする問題点］
しかしながら、被測定対象の測定スポツト内で
屈折率、膜厚等にわずかのバラツキ等があると、
膜厚等の相違に応じて干渉縞のパターンが異な
り、これが同時に重なり合つて合成されると、第
４図で示すように、うなりを生じたり、コントラ
ストが弱くなり、測定が困難となることがある。
屈折率、膜厚等にわずかのバラツキ等があると、
膜厚等の相違に応じて干渉縞のパターンが異な
り、これが同時に重なり合つて合成されると、第
４図で示すように、うなりを生じたり、コントラ
ストが弱くなり、測定が困難となることがある。
また、検出器に、電荷蓄積型撮像装置CCDの
ようなイメージセンサを用いて、高分子フイルム
等の連続して流れている被測定対象を測定する場
合、電荷蓄積の一走査周期内に長い距離の部分を
測定すると、分光してイメージセンサに投影され
る干渉縞パターンは、被測定対象の膜厚の相違に
応じて異るものとなり、これが合成されて、第３
図で示すようなうなりを生じたり、平均化されて
コントラストが弱くなり、測定が困難になること
がある。
ようなイメージセンサを用いて、高分子フイルム
等の連続して流れている被測定対象を測定する場
合、電荷蓄積の一走査周期内に長い距離の部分を
測定すると、分光してイメージセンサに投影され
る干渉縞パターンは、被測定対象の膜厚の相違に
応じて異るものとなり、これが合成されて、第３
図で示すようなうなりを生じたり、平均化されて
コントラストが弱くなり、測定が困難になること
がある。
この発明の目的は、以上の点に鑑み、連続的な
測定であつても、十分高精度な測定を可能とした
膜厚測定装置を提供することである。
測定であつても、十分高精度な測定を可能とした
膜厚測定装置を提供することである。
［問題点を解決するための手段］
この発明は、光源からの光を被測定対象に投光
し、その透過光または反射光を分光して干渉縞を
イメージセンサで検出し、被測定対象の膜厚を測
定する装置において、イメージセンサのリセツト
時間を変化させるリセツト手段を設けるようにし
た膜厚測定装置である。
し、その透過光または反射光を分光して干渉縞を
イメージセンサで検出し、被測定対象の膜厚を測
定する装置において、イメージセンサのリセツト
時間を変化させるリセツト手段を設けるようにし
た膜厚測定装置である。
［実施例］
第１図は、この発明の一実施例を示す構成説明
図である。
図である。
図において、１は光源で、光源１からの光は、
レンズ２によりハーフミラー３を介してフイルム
のような被測定対象４に投光され、被測定対象４
を透過または反射した光は、この図ではハーフミ
ラー３、レンズ５、しぼり７、レンズ８を介して
回析格子等の分光手段９で分光され、レンズ１０
を介して一次元CCDのようなリセツト機能を有
するイメージセンサ１１に入射する。このイメー
ジセンサ１１の各素子には分光手段９で分光され
た各波長に対応した光が入射し、干渉縞パターン
の強度が検出される。イメージセンサ１１の出力
は増幅器１２で増幅され、メモリ等を含む演算手
段１３で所定の演算がなされ、被測定対象４の膜
厚ｄが演算される。また、イメージセンサ１１に
リセツトパルスを発生してリセツトを行うリセツ
ト手段６が設けられている。
レンズ２によりハーフミラー３を介してフイルム
のような被測定対象４に投光され、被測定対象４
を透過または反射した光は、この図ではハーフミ
ラー３、レンズ５、しぼり７、レンズ８を介して
回析格子等の分光手段９で分光され、レンズ１０
を介して一次元CCDのようなリセツト機能を有
するイメージセンサ１１に入射する。このイメー
ジセンサ１１の各素子には分光手段９で分光され
た各波長に対応した光が入射し、干渉縞パターン
の強度が検出される。イメージセンサ１１の出力
は増幅器１２で増幅され、メモリ等を含む演算手
段１３で所定の演算がなされ、被測定対象４の膜
厚ｄが演算される。また、イメージセンサ１１に
リセツトパルスを発生してリセツトを行うリセツ
ト手段６が設けられている。
第２図で示すように、光源からの平行光線L1，
L2は、膜厚（厚さ）ｄ、屈折率ｎの被測定対象
４の表面および裏面で反射し、両光線L1，L2は、
光学的光路差2nd／cosθ′をもち、この光路差が光
の波長の整数倍のとき干渉して第４図のような干
渉縞を形成する。
L2は、膜厚（厚さ）ｄ、屈折率ｎの被測定対象
４の表面および裏面で反射し、両光線L1，L2は、
光学的光路差2nd／cosθ′をもち、この光路差が光
の波長の整数倍のとき干渉して第４図のような干
渉縞を形成する。
第４図で示すような干渉縞パターンが得られた
とし、測定領域の極値を与える最小波長λ1、最大
波長λ2について、干渉の各次数をｍ＋Ｎ、ｍと
し、次式が成り立つ。
とし、測定領域の極値を与える最小波長λ1、最大
波長λ2について、干渉の各次数をｍ＋Ｎ、ｍと
し、次式が成り立つ。
（ｍ＋Ｎ）λ1＝2nd／cosθ′ (1)
mλ2＝2nd／cosθ′ (2)
(2)式よりｍを求め(1)式に代入して整理すると
ｄ＝Ncosθ′／2n λ1λ2／λ2−λ1 (3)
となる。被測定対象４に垂直に投光するθ′＝０の
ときはcosθ′＝１で(3)式は ｄ＝Ｎ／2n λ1λ2／λ2−λ1 (4) となる。このように、波長λ1、λ2、極値の次数差
Ｎ、既知の屈折率ｎから、被測定対象４の膜厚が
(3)、(4)式より求まる。
ときはcosθ′＝１で(3)式は ｄ＝Ｎ／2n λ1λ2／λ2−λ1 (4) となる。このように、波長λ1、λ2、極値の次数差
Ｎ、既知の屈折率ｎから、被測定対象４の膜厚が
(3)、(4)式より求まる。
つまり、あらかじめ、分光手段９によりイメー
ジセンサ１１の各素子に入射する波長は決まつて
いるので、イメージセンサ１１の各素子番号と波
長との関係を演算手段１３のメモリに記憶してお
く。
ジセンサ１１の各素子に入射する波長は決まつて
いるので、イメージセンサ１１の各素子番号と波
長との関係を演算手段１３のメモリに記憶してお
く。
そして、測定時、イメージセンサ１１の各素子
の出力を順次読み出し、第４図で示すように、測
定範囲内で極値を与えうる素子番号からメモリを
利用して波長λ1，λ2を求め、極値の数の差から次
数差Ｎを求め、メモリ等に格納された屈折率ｎを
用い、(3)、(4)式のような演算を行つて被測定対象
４の膜厚ｄを求める。
の出力を順次読み出し、第４図で示すように、測
定範囲内で極値を与えうる素子番号からメモリを
利用して波長λ1，λ2を求め、極値の数の差から次
数差Ｎを求め、メモリ等に格納された屈折率ｎを
用い、(3)、(4)式のような演算を行つて被測定対象
４の膜厚ｄを求める。
ところで、第４図Ａ，Ｂで示すように、被測定
対象４の膜厚のバラツキにより干渉縞パターンが
ずれて重なり、弱い部分が生じることがある。こ
れを避けるため、極大値と極小値との差が所定の
値以上のときの極値についての出力から上記のよ
うに膜厚を測定するようにする。このことによ
り、不確実で、弱い干渉縞を拾うことなく、強い
確実な干渉縞から被測定対象４の膜厚ｄを測定で
きる。
対象４の膜厚のバラツキにより干渉縞パターンが
ずれて重なり、弱い部分が生じることがある。こ
れを避けるため、極大値と極小値との差が所定の
値以上のときの極値についての出力から上記のよ
うに膜厚を測定するようにする。このことによ
り、不確実で、弱い干渉縞を拾うことなく、強い
確実な干渉縞から被測定対象４の膜厚ｄを測定で
きる。
また、イメージセンサ１１に電荷蓄積型撮像素
子CCDを用いると、被測定対象４が移動してい
て、その厚さ等がずれると、やや異つた干渉縞パ
ターンがイメージセンサ１１の各素子に一走査周
期内に入射して合成され、全体としてコントラス
トが悪くなる。
子CCDを用いると、被測定対象４が移動してい
て、その厚さ等がずれると、やや異つた干渉縞パ
ターンがイメージセンサ１１の各素子に一走査周
期内に入射して合成され、全体としてコントラス
トが悪くなる。
このため、リセツト手段６によりリセツトをか
けるようにしてイメージセンサ１１の蓄積時間を
制限し、つまり一走査内の測定時間を制限し、イ
メージセンサ１１への入射光の変動の影響を少く
し、干渉縞のコントラストが悪くなるのを防止
し、測定を確実なものとする。第３図で示すよう
に、イメージセンサ１１の各画素出力は、所定時
間Ｔごとに転送され、その間各画素に電荷が蓄積
されるのであるが、リセツト手段６により時間t1
だけリセツトすると、その間各画素には電荷は蓄
積されず、リセツト解除後の蓄積時間t2分だけの
電荷が各画素に蓄積されることになる。このリセ
ツト時間t1は最適な値と任意になるよう変化させ
て設定できる。
けるようにしてイメージセンサ１１の蓄積時間を
制限し、つまり一走査内の測定時間を制限し、イ
メージセンサ１１への入射光の変動の影響を少く
し、干渉縞のコントラストが悪くなるのを防止
し、測定を確実なものとする。第３図で示すよう
に、イメージセンサ１１の各画素出力は、所定時
間Ｔごとに転送され、その間各画素に電荷が蓄積
されるのであるが、リセツト手段６により時間t1
だけリセツトすると、その間各画素には電荷は蓄
積されず、リセツト解除後の蓄積時間t2分だけの
電荷が各画素に蓄積されることになる。このリセ
ツト時間t1は最適な値と任意になるよう変化させ
て設定できる。
［発明の効果］
以上述べたように、この発明は、リセツト手段
によりイメージセンサの電荷蓄積時間を制限し、
所定時間毎に測定しているので、十分な干渉縞の
コントラストが得られ、安定した高精度の膜厚測
定が可能となる。
によりイメージセンサの電荷蓄積時間を制限し、
所定時間毎に測定しているので、十分な干渉縞の
コントラストが得られ、安定した高精度の膜厚測
定が可能となる。
第１図、第２図は、この発明の一実施例を示す
構成説明図、第３図は、信号の説明図、第４図
は、干渉縞の説明図である。 １…光源、２，５，８，１０…レンズ、３…ハ
ーフミラー、４…被測定対象、６…リセツト手
段、７…しぼり、９…分光手段、１１…イメージ
センサ、１２…増幅器、１３…演算手段。
構成説明図、第３図は、信号の説明図、第４図
は、干渉縞の説明図である。 １…光源、２，５，８，１０…レンズ、３…ハ
ーフミラー、４…被測定対象、６…リセツト手
段、７…しぼり、９…分光手段、１１…イメージ
センサ、１２…増幅器、１３…演算手段。
Claims (1)
- １ 光源からの光を被測定対象に投光し、その透
過光または反射光を分光して干渉縞をイメージセ
ンサで検出し、被測定対象の膜厚を測定する装置
において、前記イメージセンサのリセツト時間を
変化させるリセツト手段を設けたことを特徴とす
る膜厚測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31349486A JPS63163104A (ja) | 1986-12-25 | 1986-12-25 | 膜厚測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31349486A JPS63163104A (ja) | 1986-12-25 | 1986-12-25 | 膜厚測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63163104A JPS63163104A (ja) | 1988-07-06 |
| JPH0444202B2 true JPH0444202B2 (ja) | 1992-07-21 |
Family
ID=18041985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31349486A Granted JPS63163104A (ja) | 1986-12-25 | 1986-12-25 | 膜厚測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63163104A (ja) |
-
1986
- 1986-12-25 JP JP31349486A patent/JPS63163104A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63163104A (ja) | 1988-07-06 |
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