JPH0712525A

JPH0712525A - 共焦点走査方式レーザ顕微鏡を用いた厚さ計測装置

Info

Publication number: JPH0712525A
Application number: JP14963093A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Iwasaki; 幸弘岩崎; Shigeru Tachikawa; 茂立川
Original assignee: Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1993-06-21
Filing date: 1993-06-21
Publication date: 1995-01-17
Anticipated expiration: 2017-09-09
Also published as: JP3321908B2

Abstract

(57)【要約】【目的】反射率が大きく異なる２つの表面間の厚さを
データの再現精度を低下させることなく計測することの
できる厚さ計測装置を提供する。【構成】従来の共焦点走査方式レーザ顕微鏡本体７０
に加えて、本体用ビームスプリッタ５０からの反射光２
ｂの光路内外に出し入れ自在に１／４波長板５３が設置
され、その後段には分離用ビームスプリッタ５４が設置
されている。そして、前記１／４波長板５３、および分
離用ビームスプリッタ５４によって分離された２つのレ
ーザ光２ｃ、２ｄがそれぞれ第１の光電子増倍管５５、
第２の光電子増倍管５６に入射されるようになってい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、共焦点走査方式レーザ
顕微鏡を用いて対象物、たとえば半導体製造工程に用い
られる薄膜等の厚さを測定する厚さ計測装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】共焦点走査方式レーザ顕微鏡は、従来よ
り主として半導体集積回路の製造に際してウェハーやマ
スク上に形成されたパターンの幅等の寸法を計測するの
に利用されている。

【０００３】共焦点走査方式レーザ顕微鏡の原理図を図
６に示す。レーザ発振器１から出射されたレーザ光２ａ
はミラー３で反射され、レンズ４で絞ってピンホール５
に通される。ピンホール５を通過したレーザ光２ａは、
ビームスプリッタ６を透過して対物レンズ７で収束され
て、試料（ウェハーやマスクあるいはレチクル）８に照
射される。試料８の表面で反射された反射光２ｂは、前
記ビームスプリッタ６で反射されて、ピンホール９を通
過して光電子増倍管１０で受光および増幅される。

【０００４】このようなレーザ顕微鏡で寸法測定を行な
う時は、レーザ光２ａの焦点Ｆの位置を図６（ａ）のよ
うにパターン１１の下（またはパターン１１の上）の位
置に合わせて固定する。そして、スキャンコントローラ
１２により試料８を高周波でＸ軸方向にスキャンさせな
がら、図示しないＸＹステージでＹ軸方向にゆっくりと
移動させる。このとき、図６（ａ）のようにビームスポ
ットがパターン１１の下を通過している時は反射光２ｂ
はすべてピンホール９を通過するので、光電子増倍管１
０の出力は高くなる。これに対し、図６（ｂ）のように
ビームスポットがパターン１１の上を通過している時
は、反射光２ｂはピンホール９の位置でフォーカスせ
ず、その大部分がそのピンホール９により遮られるので
光電子増倍管１０の出力は小さくなる。したがって、ス
キャンコントローラ１２によるスキャンに同期して光電
子増倍管１０の出力に応じた輝度をテレビモニタ１３上
に順次描いていくことにより、パターンの拡大画像１４
がテレビモニタ１３に映し出され、その拡大画像１４に
基づいてパターン１１の線幅の自動計測等を高精度で行
なうことが可能となる。

【０００５】以上の原理を用いた共焦点走査方式レーザ
顕微鏡の具体例を図７を参照して説明する。図７は、米
国Ｓｉｓｃａｎ−Ｓｙｓｔｅｍｓ社の製品である共焦点
走査方式レーザ顕微鏡（商品名Ｓｉｓｃａｎ−IIＡ）の
装置構成図であって、これは、信号ケーブル１５で相互
に接続された光学モジュール１６とワークステーション
１７により構成されている。

【０００６】光学モジュール１６は、エアサスペンショ
ン１８で支持された基台１９上にＸＹステージ２０が取
り付けられ、さらにその上部にスキャナー２１が設置さ
れている。試料はスキャナー２１上に真空吸着によりチ
ャックされて保持されるようになっている。スキャナー
２１の上方にはフォーカス装置２２が配置され、レーザ
ーヘッド２３から出射されるレーザ光を対物レンズ７で
収束してスキャナー２１上の試料に照射する。そして、
レーザーヘッド２３内には前記図６に示した光学系が収
容されている。また、レーザヘッド２３に隣接して、試
料のレーザ照射位置付近の画像を撮影するためのズーム
レンズ付テレビカメラ２４が下方に向けて配設されてい
る。さらに、基台１９の下方には、電気回路シャーシ２
５、試料をチャックするための真空機器等の各種インジ
ケータ２６、レーザ用電源２７や、試料をハンドリング
してスキャナー２１上にセットするとともに、そこから
取り外すためのロボットの制御装置等が設けられてい
る。

【０００７】一方、ワークステーション１７には、操作
盤（キーボード）２８、テレビモニタ１３、プリンタ２
９、ＣＰＵを含む制御装置３０が備えられ、前記光学モ
ジュール１６を全てこのワークステーション１７から操
作できるようになっているとともに、テレビモニタ１３
には、レーザ光による観測画像とテレビカメラ２４によ
る撮影画像、および操作に必要なメニューなどが表示さ
れるようになっている。

【０００８】つぎに、図７の共焦点走査方式レーザ顕微
鏡のシステム構成を図８に示す。試料８は、ウェハー・
ハンドリング・ロボット３１によりスキャナー２１上に
搬送されてチャックされている。レーザ発振器１からの
レーザ光２ａは前記光学モジュール１６を介して対物レ
ンズ７から出射され、試料８に照射される。そして、そ
の反射光２ｂは光電子増倍管１０で受光される。

【０００９】ワークステーション１７のコンピュータ・
システム３０はバス３２を介して各部を制御する。すな
わち、ウェハーハンドラー制御部３３はウェハー・ハン
ドリング・ロボット３１を駆動して、試料８の搬出、搬
入を行なう。また、ＸＹステージモータ制御部３４は、
ＸＹステージ２０を駆動して、試料８の所望の被検査箇
所をレーザ光２ａのスキャン範囲として位置決めを行な
う。また、Ｚ軸フォーカス制御部３５は、対物レンズ７
を上下方向に動かすことにより、試料８上のパターンの
下または上に焦点を合わせる。そして、焦点があったら
対物レンズ７の高さをそこに固定する。

【００１０】スキャン制御および同期回路３６は、スキ
ャン制御としてスキャン用波形の読み出しや同期制御を
行なうものである。ライン・スキャン波形メモリ３７
は、サイン波等のスキャン用波形を記憶しており、スキ
ャン制御および同期回路３６からの指令により、記憶し
ているスキャン波形を高速（たとえば２ｋＨｚ）で読み
出す。読み出されたスキャン波形は、Ｄ／Ａコンバータ
３８でアナログ波形に変換され、アンプ３９ａを介して
スキャナー２１のアクチュエータ（ボイス・コイル・モ
ータ、圧電素子等）をＸ軸方向に駆動し、レーザ光２ａ
照射位置をスキャニングする。スキャニング速度は速度
フィードバックにより規定速度に保持されている。

【００１１】前記光電子増倍管１０の出力は、アンプ３
９ｂを介してＡ／Ｄコンバータ４０でディジタル信号に
変換される。ピクセルタイミングおよび同期回路４１
は、各走査で連続して得られる光電子増倍管１０の検出
情報とＸ軸上の位置との対応関係を取るものであって、
Ａ／Ｄコンバータ４０から順次出力されるデータに対
し、１走査ライン上のアドレスを与えてライン・スキャ
ン・ピクセル・メモリ４２に取り込む。なお、ライン・
スキャン歪みメモリ４３は、スキャン用波形と実際のス
キャナー２１の動きのずれ等を補正して、正確なパター
ンがライン・スキャン・ピクセル・メモリ４２に取り込
まれるようにするものである。

【００１２】試料８のスキャニングは、ＸＹステージ２
０のＹ軸を一定速度でゆっくり動かしながら行なわれ、
このとき、各スキャン毎にライン・スキャン・ピクセル
・メモリ４２の内容がビデオ・ディスプレイ・メモリ４
４に順次取り込まれていき、これによってＸＹ平面上の
所望の範囲のパターン画像がテレビモニタ１３上のイメ
ージモニタ４５の表示領域に表示される。また、テレビ
モニタ１３上のグラフィックモニタ４６の表示領域に
は、イメージモニタ４５上においてカーソルで指示した
Ｙ軸位置のＸ軸方向の光電子増倍管１０の検出波形が表
示される。パターン幅の計測では、イメージモニタ４５
上においてカーソルで指示した範囲について、ビデオ・
ディスプレイ・メモリ４４に記憶されているパターンの
ピクセル数をカウントし、カーソル内のＹ軸方向各位置
のカウント値を平均した値を自動演算し、その結果が数
値としてテレビモニタ１３上に表示されるようになって
いる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体製造
工程においては、ウェハーやマスクに形成されたパター
ンの線幅を計測するというような平面的な寸法の測定が
要求されるとともに、ウェハーやマスクに形成された膜
の厚さの測定が要求される場合が多くある。しかしなが
ら、従来のレーザ顕微鏡は、前述したように平面的な寸
法の測定に用いることはできても、厚さ方向の寸法を測
定することはできなかった。

【００１４】そこで、本願発明者らは、前記レーザ顕微
鏡を用いて厚さを計測する方法を考案した。前述したよ
うに、平面的な寸法の計測においては、Ｚ軸のフォーカ
ス位置を固定してレーザ光をＸ、Ｙ軸方向にスキャンさ
せていたのに対して、その厚さ計測方法は、厚さを構成
する計測対象物の上面および下面の２つの表面を通過す
るようにフォーカス軸を動作させて、レーザ光の反射強
度が最大となる位置、いわゆるピーク位置を各表面につ
いて求め、その差から前記計測対象物の厚さを求めよう
とするものである。

【００１５】ところが、たとえばマスクのガラス基板上
に形成されたクロムパターンの厚さを計測する場合、前
記２つの表面は上面側がクロム面、下面側がガラス面と
なり、レーザ光に対して高反射率を有するクロムと、高
透過率を有するガラスとでは、レーザ光の反射率が大き
く異なるために、反射強度を検出する光電子増倍管をど
ちらの面からの反射光にも適切な感度に設定することは
困難であった。

【００１６】したがって、計測の手順としては、光電子
増倍管の感度を一方の表面からの反射光に対して適正に
なるように調整を行なった後に１度フォーカス軸の動作
を行ない、さらに、他方の表面からの反射光に対して適
正になるように調整をやり直した後にもう１度フォーカ
ス軸の動作を行なわなければならなかった。

【００１７】しかしながら、このように２度のフォーカ
ス軸の動作によって各表面の反射強度のピーク位置を求
めようとした場合、フォーカス軸を動作させるためのメ
カニズムの位置再現精度がばらつく影響を受けて、計測
データの再現精度が低下するという問題があった。

【００１８】本発明は、前記の課題を解決するためにな
されたものであって、計測対象物の厚さを構成する２つ
の表面の反射率が大きく異なる場合であっても、計測デ
ータの再現精度を低下させることなく測定することので
きる共焦点走査方式レーザ顕微鏡を用いた厚さ計測装置
を提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明の共焦点走査方式レーザ顕微鏡を用いた厚
さ計測装置は、厚さ計測を行なう対象物に対して厚さ計
測測定点となる２点にフォーカス軸を動作させてレーザ
光を照射する共焦点走査方式レーザ顕微鏡本体と、前記
対象物の２点で反射された前記レーザ光の反射光を分離
する分離器と、この分離器を通して得られた２つの反射
光の反射強度をそれぞれ測定する第１、第２の光電子増
倍管とを具備してなり、前記第１、第２の光電子増倍管
は、前記対象物の２点の反射率に応じてその感度が異な
るように設定されていることを特徴とするものである。

【００２０】

【作用】本発明の共焦点走査方式レーザ顕微鏡を用いた
厚み計測装置によれば、レーザ光の反射光が分離器によ
って分離され第１、第２の光電子増倍管に入射されると
ともに、前記各光電子増倍管が、前記対象物の２点の反
射率に応じてその感度が異なるように設定されているの
で、フォーカス軸を１度移動させるだけで、前記２つの
反射光それぞれの反射強度のピーク位置を的確に検出す
ることができる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図５を参照
して説明する。なお、本実施例の厚さ計測装置は、前述
した従来の共焦点走査方式レーザ顕微鏡を基本として、
その本体に後述する１／４波長板、およびビームスプリ
ッタを付加し、２つの光電子増倍管を備えた構成のもの
である。図１は、本実施例の厚さ計測装置における光学
系を示す図であって、図中の符号１はレーザ発振器、４
７、４８、４９はターニングミラー、５０は本体用ビー
ムスプリッタ、５１はビームエキスパンダ、５２はコリ
メータレンズ、７は対物レンズである。

【００２２】以上の各機器の構成は、従来の共焦点走査
方式レーザ顕微鏡におけるものと同様であるが、本実施
例においては前記各機器が備えられた共焦点走査方式レ
ーザ顕微鏡本体７０に加えて、１／４波長板（分離器）
５３、分離用ビームスプリッタ（分離器）５４、および
第１、第２の光電子増倍管５５、５６が設置されてい
る。前記１／４波長板５３は、本体用ビームスプリッタ
５０からの反射光２ｂの光路上に設置されており、１／
４波長板移動機構５７と接続されて光路内外への出し入
れが自在とされている。また、この１／４波長板５３の
後段には分離用ビームスプリッタ５４が設置されてい
る。そして、前記分離用ビームスプリッタ５４の反射光
２ｃの光路上には第１の光電子増倍管（以下、ＰＭＴ１
という）５５が設置され、分離用ビームスプリッタ５４
の透過光２ｄの光路上にはターニングミラー５８を介し
て第２の光電子増倍管（以下、ＰＭＴ２という）５６が
設置されている。

【００２３】前記１／４波長板５３は、人工水晶製の複
数の板体が貼り合わされたものであって、その内部にレ
ーザ光を透過させてレーザ光の偏光状態を直線偏光から
円偏光（互いに直交する偏光成分を等しく持つ偏光状
態）に変換させる偏光素子である。なお、１／４波長板
５３は、人工水晶製の１枚の板体からなるものでもよ
い。一方、前記分離用ビームスプリッタ５４は、直線偏
光のレーザ光に対してはこの全部を反射、または透過
（偏光方向による）させるが、円偏光のレーザ光に対し
てはこの１／２を反射させ残りの１／２を透過させると
いった作用を持つ偏光プリズムである。なお、本実施例
の光学系においては、レーザ発振器１から出射されたレ
ーザ光２ａが試料８で反射されて前記１／４波長板５３
に入射されるまでの間に、図示しない他の偏光素子を透
過することによって偏光状態が調整され、１／４波長板
５３に入射される時点では反射光２ｂは直線偏光になっ
ている。

【００２４】したがって、本実施例を従来のレーザ顕微
鏡として使用するときには、前記１／４波長板５３を光
路外に出しておけば反射光２ｂは直線偏光のまま分離用
ビームスプリッタ５４に入射され、ここでレーザ光の全
部がＰＭＴ１、５５に向けて反射されてパターン画像を
作り出し、パターン幅の計測を行なうことができる。ま
た、本実施例を厚さ計測装置として使用するときには、
１／４波長板５３を光路内に入れておけば反射光２ｂは
直線偏光から円偏光に変換されて分離用ビームスプリッ
タ５４に入射されるので、レーザ光の１／２は分離用ビ
ームスプリッタ５４によってＰＭＴ１、５５に向けて反
射され、残りの１／２は分離用ビームスプリッタ５４を
透過してＰＭＴ２、５６に入射されて、反射光の反射強
度がそれぞれ検出されるようになっている。

【００２５】ここで、図２を用いて厚さ計測を行なう際
の原理を説明する。ここでは、基板（たとえばマスクや
ウェハー）５９上に形成された対象物（たとえばパター
ン）６０の厚さｄを測定するものとする。図２（ａ）に
示したように、対象物６０上のＡ位置と対象物６０を外
れたＢ位置とで、対物レンズ７をフォーカス軸方向（Ｚ
軸方向）にそれぞれ移動させる。このとき得られるレー
ザ光の反射強度は図２（ｂ）に示すようになり、Ｚ軸上
のピーク位置がＡ位置とＢ位置とで異なる。Ａ位置での
ピーク６１は対象物６０の表面によるものであり、Ｂ位
置でのピーク６２は基板５９の表面によるものである。
そこで、このピーク位置の差が対象物６０の厚さｄとし
て求められることになる。

【００２６】しかしながら、マスクを試料としてガラス
基板上に形成されたクロムパターンの厚さを測定する場
合などでは、前記Ａ位置、すなわちクロム面上と、前記
Ｂ位置、すなわちガラス面上とではレーザ光の反射率が
大きく異なり、クロム面の反射率の方が非常に高いの
で、実際の計測においては、前述した図２（ｂ）のよう
に２つのピーク６１、６２が同程度の高さで検出できる
わけではなく、たとえば、図２（ｃ）あるいは図２
（ｄ）のようになり、片方のピークしか検出できないこ
とになる。そこで、各計測位置毎の反射率に応じた感度
で検出できるように２つの光電子増倍管が必要となるわ
けである。

【００２７】つぎに、前記の計測原理を利用して、厚さ
計測を行なう際の具体的な手法の一例について説明す
る。この例における測定対象物は、前記と同様にマスク
のガラス基板６３上に形成されたクロムパターン６４と
する。図３は、厚さ計測を行なう手順の流れを示したも
のであるが、以下、これに基づいて説明する。

【００２８】（１）試料８における厚さ計測箇所を含
む所定範囲のＸ、Ｙ２次元の画像を通常のパターン幅測
定時と同様の方法で作成する。この際には、Ｘ軸方向に
レーザ光をスキャニングさせつつ、Ｙ軸方向にＸＹステ
ージ２０を定速移動させて１０００〜１６０００倍の倍
率のＸ、Ｙ２次元の画像を得るようにする。なお、この
時点ではＺ軸（フォーカス軸）は一定の位置に固定した
ままにしておくとともに、１／４波長板５３は光路外へ
出しておく。

【００２９】（２）図４に示したように、前記Ｘ、Ｙ
２次元の画像上に２つのカーソル６５、６６を表示させ
て、厚さ計測を行なう箇所、すなわちクロムパターン６
４上の所定の箇所（Ａ位置）およびガラス基板６３上の
所定の箇所（Ｂ位置）をオペレータが指定する。

【００３０】（３）ＸＹステージ２０を前記指定箇所
に移動させる。この際には、ＸＹステージ制御回路がＹ
軸を制御して、カーソル６５、６６で指示されたＹ軸位
置でレーザ光のＸ軸方向のスキャンが行なわれるように
ＸＹステージ２０の位置決めを行なう。

【００３１】（４）１／４波長板５３を光路内に移動
させ、ＰＭＴ１、５５、ＰＭＴ２、５６それぞれにレー
ザ光が入射されるようにする。

【００３２】（５）ＰＭＴ１、５５においてＡ位置に
対するコントラスト調整、すなわちクロムパターン６４
からの反射光に対する感度調整を行ない、Ａ位置からの
信号を飽和しない程度に大きくして感度よく検出できる
ようにする。この感度調整は、具体的にはＰＭＴ１、５
５の入力電圧を調整することにより行なわれるものであ
って、たとえば入力電圧を７００Ｖと設定する。なお、
このとき、Ｂ位置からの信号に対しては感度が低くなり
すぎて検出が困難になってもよい。

【００３３】（６）（５）と同様に、ＰＭＴ２、５６
においてＢ位置に対するコントラスト調整、すなわちガ
ラス基板６３からの反射光に対する感度調整を行ない、
Ｂ位置からの信号を飽和しない程度に大きくする。ここ
では、ＰＭＴ２、５６の入力電圧をたとえば１０００Ｖ
と設定する。なお、このとき、Ａ位置からの信号に対し
ては感度が高くなりすぎて飽和してしまってもよい。

【００３４】（７）Ｚ軸のフォーカス位置をクロム面
の上方の、反射強度のデータ収集を行なう最も高い位置
Ｚmax まで移動させる。ただし、この説明に用いるフォ
ーカス位置を表わす記号Ｚは、フォーカスの位置の高さ
を表わすのではなく、フォーカスを移動させるステップ
数を表わすものとする。

【００３５】（８）Ｘ軸方向のスキャニングを行な
い、ＰＭＴ１、５５の出力信号のうちＡ位置に対応する
データをサンプリングして、Ａ位置近傍の一定領域内の
データを平均処理し、その値をＺmax におけるＡ位置の
反射強度とする。またそれと同時に、ＰＭＴ２、５６の
出力信号のうちＢ位置に対応するデータをサンプリング
して、Ｂ位置近傍の一定領域内のデータを平均処理し、
その値をＺmax におけるＢ位置の反射強度とする。

【００３６】（９）Ｚ軸を移動させてフォーカスの位
置を前回より１０ｎｍだけ低い位置に設定し直す。な
お、この移動距離は測定の再現性が良い４〜１６ｎｍの
範囲で設定するのが望ましい。

【００３７】（１０）前記フォーカスの位置が、デー
タ収集を行なう最も低い位置Ｚmin に達するまで
（８）、（９）の手順を繰り返す。

【００３８】（１１）フォーカスの位置がＺmin に達
したらスキャニングを終了する。そこで、この時点にお
いては、各データによって図５（ａ）に示したような反
射強度のピークをもつ２つの曲線６７、６８を得ること
ができる。

【００３９】（１２）前記２つの曲線６７、６８のそ
れぞれのピークの頂点、すなわち反射強度の最大点のフ
ォーカス位置を求め、それぞれＺ₁ 、Ｚ₂ とする。

【００４０】（１３）（１２）で求めたＺ₁ 、Ｚ₂ は
１０ｎｍ間隔の離散的なデータであるので、精度を向上
させるために補間処理を行なう。すなわち、図５（ｂ）
に示したように、ピーク位置Ｚ₁ とその前後の位置Ｚ₁
−１、Ｚ₁ ＋１におけるデータの３点から２次曲線６９
を求め、その２次曲線６９のピーク位置を改めてＺ₁´
として求める。また同様にして、Ｚ₂´ を求める。

【００４１】（１４）Ｚ₁´、Ｚ₂´の位置の差を求め
る。ただし、前述したように、Ｚ₁´、Ｚ₂´自体はステ
ップ数を示しているので、距離を算出する際にはＺ
₁´、Ｚ₂´の差にステップサイズΔＺ、この場合は１０
ｎｍを掛ける必要がある。すなわち、Ｚ₁´、Ｚ₂´間の
距離Ｗは、Ｗ＝ΔＺ×（Ｚ₁´−Ｚ₂´）として求めることができる。

【００４２】（１５）測定対象物の材料の違いや構造
による補正係数ｃ、ｄを用いて最終的な計測結果を求め
る。すなわち、厚さ計測値Ｗ₁ は、Ｗ₁ ＝ｃ×Ｗ＋ｄとなる。なお、ｃ、ｄの値は各測定対象物に応じてオペ
レータが入力するが、この例の場合を含めて通常はｃ＝
１．０、ｄ＝０である。

【００４３】（１６）以上のようにして求められた計
測結果Ｗ₁ をクロムパターン６４の厚さとしてテレビモ
ニタ１３上のグラフィックモニタ４６領域に表示する。

【００４４】前述したように、本実施例の厚さ計測装置
によれば、ＰＭＴ１、５５、ＰＭＴ２、５６がそれぞれ
クロム面、およびガラス面の反射率に応じて反射強度の
ピークが適度に大きくなるように感度調整されているの
で、双方のＰＭＴ５５、５６からのデータを合わせれば
２つのピーク位置を確実に検出することができる。した
がって、データ収集の際にフォーカス軸の移動を１回だ
け行なえばよいので、従来の厚さ計測方法の欠点であ
る、フォーカス軸の動作を２回行なうためにフォーカス
軸を動作させるメカニズムの位置再現性がばらつく影響
を受けて、計測データの再現精度が低下するという問題
点を解決することができる。

【００４５】また、厚さ計測装置の構成が、従来の共焦
点走査方式レーザ顕微鏡本体に、１／４波長板（１／４
波長板移動機構５７を含む）５３、分離用ビームスプリ
ッタ５４、ＰＭＴを追加するのみで実現できるものであ
るので、装置自体を容易に製作することができる。さら
に、１／４波長板５３を移動させるだけで従来通りのパ
ターン幅計測装置としての使用と、厚さ計測装置として
の使用の変更が可能であるので、非常にコンパクトなシ
ステム構成が可能となる。

【００４６】以上に本発明の一実施例を説明したが、本
発明は前記実施例に限定されるものではなく、各部の具
体的な構成において種々の設計的な変更を行ない得るこ
とは勿論である。

【００４７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の厚
さ計測装置によれば、レーザ光の反射光が分離器によっ
て分離され第１、第２の光電子増倍管に入射されるとと
もに、各光電子増倍管は、前記対象物の２点の反射率に
応じてその感度が異なるように設定されているので、フ
ォーカス軸を１度移動させるだけで、前記２つの反射光
それぞれの反射強度のピーク位置を的確に検出すること
ができる。したがって、従来の厚さ計測方法の場合のよ
うに、２回のフォーカス軸の動作における位置再現性が
ばらつく影響を受けることもなく、測定データの高い再
現精度を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の厚さ計測装置の光学系の一実施例を示
す図である。

【図２】本発明における厚さ計測の原理を示す図であ
る。

【図３】前記実施例を用いた厚さ計測の手順を示すフロ
ー図である。

【図４】厚さ計測における計測位置を設定するテレビモ
ニタ画面を示す正面図である。

【図５】レーザ光の反射強度曲線の一例を示す図であ
る。

【図６】共焦点走査方式レーザ顕微鏡の原理を示す図で
ある。

【図７】共焦点走査方式レーザ顕微鏡の具体例を示す正
面図である。

【図８】同例におけるシステム構成を示す図である。

【符号の説明】

８試料５３１／４波長板（分離器）５４分離用ビームスプリッタ（分離器）５５第１の光電子増倍管（ＰＭＴ１）５６第２の光電子増倍管（ＰＭＴ２）６３ガラス基板６４クロムパターン７０共焦点走査方式レーザ顕微鏡本体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】厚さ計測を行なう対象物に対して厚さ計
測測定点となる２点にフォーカス軸を動作させてレーザ
光を照射する共焦点走査方式レーザ顕微鏡本体と、前記
対象物の２点で反射された前記レーザ光の反射光を分離
する分離器と、この分離器を通して得られた２つの反射
光の反射強度をそれぞれ測定する第１、第２の光電子増
倍管とを具備してなり、前記第１、第２の光電子増倍管
は、前記対象物の２点の反射率に応じてその感度が異な
るように設定されていることを特徴とする共焦点走査方
式レーザ顕微鏡を用いた厚さ計測装置。