JPH0634525A - 高速分光測光装置 - Google Patents
高速分光測光装置Info
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- JPH0634525A JPH0634525A JP19419392A JP19419392A JPH0634525A JP H0634525 A JPH0634525 A JP H0634525A JP 19419392 A JP19419392 A JP 19419392A JP 19419392 A JP19419392 A JP 19419392A JP H0634525 A JPH0634525 A JP H0634525A
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Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】標本全面に亘る分光測光を高速に実行できる分
光測光装置を提供する。 【構成】棒状の光源２からの光は、標本４の面上の線状
の測定領域６を均一に照明する。測定領域６はＹ軸方向
に延在し、標本４はＹ軸方向に直交するＸ軸方向へ移動
可能である。測定領域６からの反射光は、二次元光カッ
トフィルター１２を通過して二次元光が除去される。こ
の結果、凹面回折格子１４には、測定領域６の一次元像
が導かれる。回折格子１４で分光された光は、二次元フ
ォトセンサー１８上に分光結像される。フォトセンサー
１８の出力は、演算処理装置２０へ与えられる。演算処
理装置２０が、フォトセンサ出力に基づいて各分光波長
の分光強度を解析することにより、一次元像上の分光分
布が一度に測定される。更に、標本４をＸ軸方向へ移動
させることにより、標本の全面に亘る分光分布が測定さ
れる。
光測光装置を提供する。 【構成】棒状の光源２からの光は、標本４の面上の線状
の測定領域６を均一に照明する。測定領域６はＹ軸方向
に延在し、標本４はＹ軸方向に直交するＸ軸方向へ移動
可能である。測定領域６からの反射光は、二次元光カッ
トフィルター１２を通過して二次元光が除去される。こ
の結果、凹面回折格子１４には、測定領域６の一次元像
が導かれる。回折格子１４で分光された光は、二次元フ
ォトセンサー１８上に分光結像される。フォトセンサー
１８の出力は、演算処理装置２０へ与えられる。演算処
理装置２０が、フォトセンサ出力に基づいて各分光波長
の分光強度を解析することにより、一次元像上の分光分
布が一度に測定される。更に、標本４をＸ軸方向へ移動
させることにより、標本の全面に亘る分光分布が測定さ
れる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば液晶ディスプ
レィ用カラーフィルターや液晶素子の分光透過率測定、
半導体の残留レジストや塵埃の蛍光分析解析、膜厚測定
などのための分光測定を高速に実行するための高速分光
測光装置に関する。
レィ用カラーフィルターや液晶素子の分光透過率測定、
半導体の残留レジストや塵埃の蛍光分析解析、膜厚測定
などのための分光測定を高速に実行するための高速分光
測光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶基板等の製造工程では、液晶ディス
プレィ用カラーフィルターや液晶素子の分光透過率測定
がなされている。また、ＩＣウェハなどの半導体デバイ
スの製造工程では、手垢、化粧品、繊維などの塵埃や残
留レジストの検査のための蛍光分析解析、或いは分光測
光による酸化シリコン等の膜厚測定がなされている。
プレィ用カラーフィルターや液晶素子の分光透過率測定
がなされている。また、ＩＣウェハなどの半導体デバイ
スの製造工程では、手垢、化粧品、繊維などの塵埃や残
留レジストの検査のための蛍光分析解析、或いは分光測
光による酸化シリコン等の膜厚測定がなされている。
【０００３】このような測定検査に使用される一般的な
分光測光装置では、光導入部として光学顕微鏡または光
ファイバーが用いられ、受光素子としてフォトマルチプ
ライヤーまたはラインセンサーが用いられている。
分光測光装置では、光導入部として光学顕微鏡または光
ファイバーが用いられ、受光素子としてフォトマルチプ
ライヤーまたはラインセンサーが用いられている。
【０００４】図５に一般的な分光測光装置の光学系を示
す。超高圧水銀灯などの照明ランプ３２より出射された
光は、絞り３６を含む照明レンズ系３４により適宜な径
にされ、ハーフミラー３８で反射し、対物レンズ４０に
より標本４２の面上の測光ポイント、即ち点状の領域を
落射照明する。
す。超高圧水銀灯などの照明ランプ３２より出射された
光は、絞り３６を含む照明レンズ系３４により適宜な径
にされ、ハーフミラー３８で反射し、対物レンズ４０に
より標本４２の面上の測光ポイント、即ち点状の領域を
落射照明する。
【０００５】測光ポイントからの反射光は、測光ポイン
トの様々な情報を含んだ干渉反射光であり、この反射光
は、対物レンズ４０、ハーフミラー３８、レンズ４２、
測光鏡筒部４４及び測光絞り４６を順次に透過して、二
次光カットフィルタ４８により二次元光が除去され、レ
ンズ５０を透過して凹面回折格子５２に導かれる。回折
格子５２で分光された光は、ミラー５４で反射してライ
ンセンサー５６に検出される。ラインセンサー５６は、
検出光の分光強度に応じた信号を演算処理装置（図示せ
ず）へ出力する。演算処理装置が、ラインセンサー５６
の出力信号に基づいて、各分光波長の分光強度を解析す
る結果、測光ポイントについての膜厚、塵埃情報等が測
定される。
トの様々な情報を含んだ干渉反射光であり、この反射光
は、対物レンズ４０、ハーフミラー３８、レンズ４２、
測光鏡筒部４４及び測光絞り４６を順次に透過して、二
次光カットフィルタ４８により二次元光が除去され、レ
ンズ５０を透過して凹面回折格子５２に導かれる。回折
格子５２で分光された光は、ミラー５４で反射してライ
ンセンサー５６に検出される。ラインセンサー５６は、
検出光の分光強度に応じた信号を演算処理装置（図示せ
ず）へ出力する。演算処理装置が、ラインセンサー５６
の出力信号に基づいて、各分光波長の分光強度を解析す
る結果、測光ポイントについての膜厚、塵埃情報等が測
定される。
【０００６】尚、図５において、シャッタ６０を含むア
イピース系は、測光範囲を眼視観察するための系であ
り、投影光学系６２は、指標を投影するための系であ
り、測光絞り照明系６４は、測光絞り４６を照明するた
めに照明ランプ６６及び回転ミラー６８を含む系であ
る。
イピース系は、測光範囲を眼視観察するための系であ
り、投影光学系６２は、指標を投影するための系であ
り、測光絞り照明系６４は、測光絞り４６を照明するた
めに照明ランプ６６及び回転ミラー６８を含む系であ
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような分光測光装置では、一度に一ポイントの分光測光
しかできないため、一次元的な長さを持った領域につい
て分光測光を実行するためには、数多くのポイントにつ
いての分光測光を繰り返し実行せねばならない。更に、
二次元的な拡がりを持った領域、例えば標本面全面に亘
る分光測光を実行するためには、例えば数百ポイントも
の分光測光を繰り返す必要がある。その結果、一次元的
または二次元的な領域についての分光測光には、非常に
長い測定時間と膨大な測定労力が要求される。
ような分光測光装置では、一度に一ポイントの分光測光
しかできないため、一次元的な長さを持った領域につい
て分光測光を実行するためには、数多くのポイントにつ
いての分光測光を繰り返し実行せねばならない。更に、
二次元的な拡がりを持った領域、例えば標本面全面に亘
る分光測光を実行するためには、例えば数百ポイントも
の分光測光を繰り返す必要がある。その結果、一次元的
または二次元的な領域についての分光測光には、非常に
長い測定時間と膨大な測定労力が要求される。
【０００８】また、分光測光に基づく膜厚測定において
は、膜厚の点測定に基づいて膜厚の二次元分布を推定し
ているため、必ずしも正確な膜厚分布測定がなされてい
ない。
は、膜厚の点測定に基づいて膜厚の二次元分布を推定し
ているため、必ずしも正確な膜厚分布測定がなされてい
ない。
【０００９】従って、この発明の目的は、一次元的に長
さを持った一次元領域に亘る分光測光を一度に実行で
き、更に、二次元領域に亘る高速な分光測光にも適用可
能な高速分光測光装置を提供することである。
さを持った一次元領域に亘る分光測光を一度に実行で
き、更に、二次元領域に亘る高速な分光測光にも適用可
能な高速分光測光装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の高速分光測光装置は、標本の一面の一次
元領域に向けて光を出射する光源と、一次元領域からの
光から一次元像を分離する分離手段と、分離された一次
元像を分光する分光手段と、分光された一次元像の分光
強度を検出する検出手段と、検出された分光強度に基づ
いて、一次元像上の分光分布を解析する解析手段と、を
備える。
に、この発明の高速分光測光装置は、標本の一面の一次
元領域に向けて光を出射する光源と、一次元領域からの
光から一次元像を分離する分離手段と、分離された一次
元像を分光する分光手段と、分光された一次元像の分光
強度を検出する検出手段と、検出された分光強度に基づ
いて、一次元像上の分光分布を解析する解析手段と、を
備える。
【００１１】この発明の更なる発展では、標本面の二次
元領域に亘る分光測光を高速に実行するために、標本が
載置されるべき移動ステージを備え得る。このステージ
は、標本の表面内で一次元領域に直交する方向に沿って
標本を移動可能である。或いは、光源と分離手段と分光
手段と検出手段とが、標本の表面内で一次元領域に直交
する方向に沿って移動可能であってもよい。
元領域に亘る分光測光を高速に実行するために、標本が
載置されるべき移動ステージを備え得る。このステージ
は、標本の表面内で一次元領域に直交する方向に沿って
標本を移動可能である。或いは、光源と分離手段と分光
手段と検出手段とが、標本の表面内で一次元領域に直交
する方向に沿って移動可能であってもよい。
【００１２】
【作用】この発明の高速分光測光装置によれば、標本上
の点状の領域ではなく、一次元的な長さを持った一次元
領域からの光に対して分光測光を実行するので、点状の
領域について分光測光を実行する場合に比較して、広い
範囲の分光測光を高速に実行できる。
の点状の領域ではなく、一次元的な長さを持った一次元
領域からの光に対して分光測光を実行するので、点状の
領域について分光測光を実行する場合に比較して、広い
範囲の分光測光を高速に実行できる。
【００１３】
【実施例】図１は、この発明に係る高速分光測光装置を
示す。棒状の光源、例えば水銀ランプ２は、標本４を落
射照明するために、標本４の上方において、標本４から
の反射光を検出するための光路を遮蔽しない位置に配置
されている。この光源２からの光は、標本４の一面上の
線状の測定領域６を均一に照明する。ここで、図１にお
いて、測定領域６の延在方向をＹ軸方向、標本４の面上
でＹ軸方向に直交する方向をＸ軸方向とする。
示す。棒状の光源、例えば水銀ランプ２は、標本４を落
射照明するために、標本４の上方において、標本４から
の反射光を検出するための光路を遮蔽しない位置に配置
されている。この光源２からの光は、標本４の一面上の
線状の測定領域６を均一に照明する。ここで、図１にお
いて、測定領域６の延在方向をＹ軸方向、標本４の面上
でＹ軸方向に直交する方向をＸ軸方向とする。
【００１４】測定領域６からの反射光は、レンズ８によ
りスリット１０上に集光され、二次元光カットフィルタ
ー１２を通過して二次元光が除去される。この結果、フ
ィルター１２の上方に配置された凹面回折格子１４に
は、測定領域６の一次元像が導かれる。回折格子１４で
分光された光は、ミラー１６で反射して、分光データと
してフォトセンサー、好ましくは二次元フォトセンサー
１８上に分光結像される。この分光データは図２に示す
ような強度分布として表される。図２において、Ｘ軸は
光の波長、Ｙ軸は一次元像の方向、Ｚ軸は光の強度を表
す。
りスリット１０上に集光され、二次元光カットフィルタ
ー１２を通過して二次元光が除去される。この結果、フ
ィルター１２の上方に配置された凹面回折格子１４に
は、測定領域６の一次元像が導かれる。回折格子１４で
分光された光は、ミラー１６で反射して、分光データと
してフォトセンサー、好ましくは二次元フォトセンサー
１８上に分光結像される。この分光データは図２に示す
ような強度分布として表される。図２において、Ｘ軸は
光の波長、Ｙ軸は一次元像の方向、Ｚ軸は光の強度を表
す。
【００１５】二次元フォトセンサー１８は、この分光デ
ータをＣＰＵを含む演算処理装置２０へ与える。演算処
理装置２０が、分光データから各分光波長の分光強度を
解析することにより、一次元像上の分光分布が一度に測
定される。演算処理装置２０は、この分光分布に基づい
て、例えば液晶ディスプレィ用カラーフィルターや液晶
素子の分光特性、透過率などを測定することができる。
ータをＣＰＵを含む演算処理装置２０へ与える。演算処
理装置２０が、分光データから各分光波長の分光強度を
解析することにより、一次元像上の分光分布が一度に測
定される。演算処理装置２０は、この分光分布に基づい
て、例えば液晶ディスプレィ用カラーフィルターや液晶
素子の分光特性、透過率などを測定することができる。
【００１６】また、上記の分光分布に基づいて、演算処
理装置２０に薄厚の膜厚ｄを算出させることも可能であ
る。この場合、演算処理装置２０のメモリー（図示せ
ず）には、膜厚ｄを求めるための式が与えられているも
のとする。
理装置２０に薄厚の膜厚ｄを算出させることも可能であ
る。この場合、演算処理装置２０のメモリー（図示せ
ず）には、膜厚ｄを求めるための式が与えられているも
のとする。
【００１７】この膜厚ｄを求めるための式について説明
する。空気中から薄膜に入射した光は、その一部が膜の
表面で反射するが、その他、膜を一回通って試料面で反
射して空気中に放出されるものや、または二回、三回と
膜内を通るものなど、様々な光路をたどる反射光が存在
する。実際に観測される反射光は、これらの光が全て足
し合わされたものになる。そして、入射光の波長λを変
化させると、反射光の強度は図３に示すように周期的な
片かを示し、膜厚ｄに応じてその周期が変化する。一般
に、膜厚ｄが厚くなるほど周期が短くなる。この場合、
膜厚ｄは次式で与えられる。
する。空気中から薄膜に入射した光は、その一部が膜の
表面で反射するが、その他、膜を一回通って試料面で反
射して空気中に放出されるものや、または二回、三回と
膜内を通るものなど、様々な光路をたどる反射光が存在
する。実際に観測される反射光は、これらの光が全て足
し合わされたものになる。そして、入射光の波長λを変
化させると、反射光の強度は図３に示すように周期的な
片かを示し、膜厚ｄに応じてその周期が変化する。一般
に、膜厚ｄが厚くなるほど周期が短くなる。この場合、
膜厚ｄは次式で与えられる。
【００１８】ｄ＝４Ｎ／４・［（λ1 ・λ2 ）／｛ｎ
（λ1 ）・λ2 −ｎ（λ2 ）λ1 ｝］ ここで、λ1 、λ2 は二つの極大または極小値の波長、
ｎは各波長において予め与えられた膜の屈折率、ｎ（λ
1 ）はλ1 での屈折率、ｎ（λ2 ）はλ2 での屈折率、
Ｎはλ1 とλ2 との間に存在する極大極小の数である。
（λ1 ）・λ2 −ｎ（λ2 ）λ1 ｝］ ここで、λ1 、λ2 は二つの極大または極小値の波長、
ｎは各波長において予め与えられた膜の屈折率、ｎ（λ
1 ）はλ1 での屈折率、ｎ（λ2 ）はλ2 での屈折率、
Ｎはλ1 とλ2 との間に存在する極大極小の数である。
【００１９】尚、例えば酸化シリコン、窒化シリコン、
レジスト、ポリシリコンなどの半導体製造プロセスで扱
われる標準的な物質については、その屈折率データを演
算処理装置２０のメモリーに記憶させておくことも可能
である。
レジスト、ポリシリコンなどの半導体製造プロセスで扱
われる標準的な物質については、その屈折率データを演
算処理装置２０のメモリーに記憶させておくことも可能
である。
【００２０】或いは、光源２として紫外線ランプを用
い、標本上の蛍光測光を行うことにより、標本面上に存
在する有機物質等の有無の検出及びその物質の同定が行
える。これは、ＩＣウェハなどの半導体デバイスに対す
る手垢、化粧品、繊維などの塵埃や残留レジストの検査
のために有益である。
い、標本上の蛍光測光を行うことにより、標本面上に存
在する有機物質等の有無の検出及びその物質の同定が行
える。これは、ＩＣウェハなどの半導体デバイスに対す
る手垢、化粧品、繊維などの塵埃や残留レジストの検査
のために有益である。
【００２１】図１の構成において、標本４が載置される
べき移動ステージ（図示せず）を備えてもよい。この移
動ステージは、標本面内で測定領域６に対して直交する
Ｘ軸方向に沿って移動可能である。この場合、標本４面
上の二次元的な領域についての分光測光を高速に実行で
きる。
べき移動ステージ（図示せず）を備えてもよい。この移
動ステージは、標本面内で測定領域６に対して直交する
Ｘ軸方向に沿って移動可能である。この場合、標本４面
上の二次元的な領域についての分光測光を高速に実行で
きる。
【００２２】図１における二次元フォトセンサー１８
は、測定領域が二次元の場合を示しており、矢印２０は
測定領域の走査方向を示す。このように測定領域を二次
元とする際は、線状測定領域６のＹ軸方向長さが、標本
４の面のＹ軸方向の長さ全体に亘ることが好ましい。こ
の場合、標本面全面に亘る分光測光が極めて高速に実行
できる。
は、測定領域が二次元の場合を示しており、矢印２０は
測定領域の走査方向を示す。このように測定領域を二次
元とする際は、線状測定領域６のＹ軸方向長さが、標本
４の面のＹ軸方向の長さ全体に亘ることが好ましい。こ
の場合、標本面全面に亘る分光測光が極めて高速に実行
できる。
【００２３】標本６の面が、蒸着や塗布等による薄膜を
有する場合、上述のような二次元測定に対応した高速分
光測光装置を膜厚測定に応用することにより、標本面全
面の面膜厚測定、または面膜厚のむらの測定を高速に実
行可能である。また同様に、標本面全面に亘る塵埃測定
も高速に実行可能である。
有する場合、上述のような二次元測定に対応した高速分
光測光装置を膜厚測定に応用することにより、標本面全
面の面膜厚測定、または面膜厚のむらの測定を高速に実
行可能である。また同様に、標本面全面に亘る塵埃測定
も高速に実行可能である。
【００２４】図４は、二次元測定に対応した高速分光測
光装置により面膜厚の分布を測定した結果の一例を示
す。図４において、Ｘ軸、Ｙ軸は、それぞれ標本のＸ座
標、Ｙ座標（図１参照）を示し、Ｚ軸は標本の膜厚分布
を示す。
光装置により面膜厚の分布を測定した結果の一例を示
す。図４において、Ｘ軸、Ｙ軸は、それぞれ標本のＸ座
標、Ｙ座標（図１参照）を示し、Ｚ軸は標本の膜厚分布
を示す。
【００２５】上記実施例では、落射照明型の高速分光測
光装置を示したが、光源２を標本４の直下に配置するこ
とにより、透過照明型の高速分光測光装置を構成しても
よい。
光装置を示したが、光源２を標本４の直下に配置するこ
とにより、透過照明型の高速分光測光装置を構成しても
よい。
【００２６】また、測定領域を二次元とする場合、移動
ステージを備えるに代えて、高速分光測光装置の光学系
を標本４に対してＸ軸方向に移動可能としても、同様な
効果が達成される。
ステージを備えるに代えて、高速分光測光装置の光学系
を標本４に対してＸ軸方向に移動可能としても、同様な
効果が達成される。
【００２７】
【発明の効果】請求第１項に記載の高速分光測光装置に
よれば、一次元的な長さを持った一次元領域についての
分光測光を実行可能なため、膜厚、塵埃、透過率、分光
特性の一次元的な分布を瞬時に測定できる。
よれば、一次元的な長さを持った一次元領域についての
分光測光を実行可能なため、膜厚、塵埃、透過率、分光
特性の一次元的な分布を瞬時に測定できる。
【００２８】請求第２項及び第３項に記載の高速分光測
光装置によれば、従来のように多数のポイントの分光測
光を繰り返すことなく、標本面内で一次元領域に直交す
る一方向への移動のみで二次元領域についての分光測光
が可能である。従って、上述の分布測定の測定対象は、
二次元方向の分布についても極めて高速に測定可能であ
る。
光装置によれば、従来のように多数のポイントの分光測
光を繰り返すことなく、標本面内で一次元領域に直交す
る一方向への移動のみで二次元領域についての分光測光
が可能である。従って、上述の分布測定の測定対象は、
二次元方向の分布についても極めて高速に測定可能であ
る。
【図１】この発明の高速分光測光装置を示す斜視図であ
る。
る。
【図２】図１の装置のフォトセンサーの入力データを示
す線図である。
す線図である。
【図３】図１の装置による膜厚の計算のための強度分布
を示す線図である。
を示す線図である。
【図４】図１の装置による膜厚分布測定の一測定例を示
す線図である。
す線図である。
【図５】従来の分光測光装置を示す模式図である。
２…光源、４…標本、６…線状測定領域（一次元領
域）、１２…二次光カットフィルタ（分離手段）、１４
…凹面回折格子、１８…フォトセンサー（検出手段）、
演算処理装置（解析手段）。
域）、１２…二次光カットフィルタ（分離手段）、１４
…凹面回折格子、１８…フォトセンサー（検出手段）、
演算処理装置（解析手段）。
Claims (3)
- 【請求項１】 標本の一面上の領域を分光測光するため
の高速分光測光装置であって、 標本の一面の一次元領域に向けて光を出射する光源と、 一次元領域からの光から一次元像を分離する分離手段
と、 分離された一次元像を分光する分光手段と、 分光された一次元像の分光強度を検出する検出手段と、 検出された分光強度に基づいて、一次元像上の分光分布
を解析する解析手段と、を備える高速分光測光装置。 - 【請求項２】 標本が載置されるべき移動ステージを更
に備え、このステージは、標本の表面内で一次元領域に
直交する方向に沿って移動可能である請求項１記載の高
速分光測光装置。 - 【請求項３】 前記光源と分離手段と分光手段と検出手
段とが、標本の表面内で一次元領域に直交する方向に沿
って移動可能である請求項１または２記載の高速分光測
光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19419392A JPH0634525A (ja) | 1992-07-21 | 1992-07-21 | 高速分光測光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19419392A JPH0634525A (ja) | 1992-07-21 | 1992-07-21 | 高速分光測光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0634525A true JPH0634525A (ja) | 1994-02-08 |
Family
ID=16320501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19419392A Pending JPH0634525A (ja) | 1992-07-21 | 1992-07-21 | 高速分光測光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0634525A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0744600A1 (en) * | 1995-05-23 | 1996-11-27 | Shimadzu Corporation | Spectrophotometer |
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-
1992
- 1992-07-21 JP JP19419392A patent/JPH0634525A/ja active Pending
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| WO2022224917A1 (ja) * | 2021-04-19 | 2022-10-27 | のりこ 安間 | ３次元撮像装置 |
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