JPH08122026A - 微小段差測定方法 - Google Patents
微小段差測定方法Info
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- JPH08122026A JPH08122026A JP6255159A JP25515994A JPH08122026A JP H08122026 A JPH08122026 A JP H08122026A JP 6255159 A JP6255159 A JP 6255159A JP 25515994 A JP25515994 A JP 25515994A JP H08122026 A JPH08122026 A JP H08122026A
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- Japan
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
- G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
- G01B11/0608—Height gauges
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y15/00—Nanotechnology for interacting, sensing or actuating, e.g. quantum dots as markers in protein assays or molecular motors
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- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 測定可能な段差の大きさを広げ、かつ、測定
する段差の前後で光の反射率が変化する被検物体の段差
も精度良く測定する。 【構成】 レーザ光源１からの光を集光して被検物体４
上にレーザスポット５を形成し、被検物体４からの光束
をダブルモード導波路７の端面８に集光し、ダブルモー
ド導波路７を伝播する光を２つのチャネル導波路１０、
１１に分岐し、２つのチャネル導波路１０、１１から出
射するそれぞれの光を検出し、検出された２つの光に応
じた２つの信号の差の信号及び和の信号を用いて被検物
体上に存在する微小な段差を測定する微小段差測定方法
において、レーザスポット５が段差の前後に存在する平
坦部の一方に存在しているときの和の信号Ｗaと、他方
の平坦部に存在しているときの和の信号Ｗbと、を測定
し、信号Ｗa及びＷbを用いて微小な段差の測定における
段差の前後に存在する２つの平坦部の反射率の違いを補
正することにより段差を測定する。
する段差の前後で光の反射率が変化する被検物体の段差
も精度良く測定する。 【構成】 レーザ光源１からの光を集光して被検物体４
上にレーザスポット５を形成し、被検物体４からの光束
をダブルモード導波路７の端面８に集光し、ダブルモー
ド導波路７を伝播する光を２つのチャネル導波路１０、
１１に分岐し、２つのチャネル導波路１０、１１から出
射するそれぞれの光を検出し、検出された２つの光に応
じた２つの信号の差の信号及び和の信号を用いて被検物
体上に存在する微小な段差を測定する微小段差測定方法
において、レーザスポット５が段差の前後に存在する平
坦部の一方に存在しているときの和の信号Ｗaと、他方
の平坦部に存在しているときの和の信号Ｗbと、を測定
し、信号Ｗa及びＷbを用いて微小な段差の測定における
段差の前後に存在する２つの平坦部の反射率の違いを補
正することにより段差を測定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は被検物体の微小な段差を
測定する微小段差測定方法に関する。
測定する微小段差測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】物体上に存在するナノメートルオーダー
の微小な段差の測定には、一般に走査型電子顕微鏡や触
針式の測定装置が用いられている。また、最近では原子
間力顕微鏡なども用いられつつある。しかし、走査型電
子顕微鏡や原子間力顕微鏡は高価で取り扱いも難しく、
触針式のものについては被検物体を破壊するという問題
もあった。そこで本発明者らはレーザ走査モード干渉顕
微鏡を応用した微小段差測定方法および測定装置につい
て特開平６―２４１７３６号公報において開示してい
る。
の微小な段差の測定には、一般に走査型電子顕微鏡や触
針式の測定装置が用いられている。また、最近では原子
間力顕微鏡なども用いられつつある。しかし、走査型電
子顕微鏡や原子間力顕微鏡は高価で取り扱いも難しく、
触針式のものについては被検物体を破壊するという問題
もあった。そこで本発明者らはレーザ走査モード干渉顕
微鏡を応用した微小段差測定方法および測定装置につい
て特開平６―２４１７３６号公報において開示してい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法は被
検物体の段差が光の波長より十分小さいこと、及び被検
物体の光反射率が段差前後で変わらないこと、などを仮
定しており測定可能な段差に制約があった。本発明は上
記問題点を鑑みて成されたものであり、測定可能な段差
の大きさを広げ、かつ、測定する段差の前後で光の反射
率が変化する被検物体の段差も精度良く測定することが
可能な微小段差測定方法を提供することを目的とする。
検物体の段差が光の波長より十分小さいこと、及び被検
物体の光反射率が段差前後で変わらないこと、などを仮
定しており測定可能な段差に制約があった。本発明は上
記問題点を鑑みて成されたものであり、測定可能な段差
の大きさを広げ、かつ、測定する段差の前後で光の反射
率が変化する被検物体の段差も精度良く測定することが
可能な微小段差測定方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そのため、本発明は第１
に、「レーザ光源からの光を集光して被検物体上にレー
ザスポットを形成し、被検物体からの光束をダブルモー
ド導波路の端面に集光し、ダブルモード導波路を伝播す
る光を２つのチャネル導波路に分岐し、２つのチャネル
導波路から出射するそれぞれの光を検出し、検出された
２つの光に応じた２つの信号の差の信号及び和の信号を
用いて被検物体上に存在する微小な段差を測定する微小
段差測定方法において、レーザスポットが段差の前後に
存在する平坦部の一方に存在しているときの和の信号Ｗ
aと、他方の平坦部に存在しているときの和の信号Ｗ
bと、を測定し、信号Ｗa及びＷbを用いて微小な段差の
測定における段差の前後に存在する２つの平坦部の反射
率の違いを補正することにより段差を測定する微小段差
測定方法（請求項１）」を提供する。
に、「レーザ光源からの光を集光して被検物体上にレー
ザスポットを形成し、被検物体からの光束をダブルモー
ド導波路の端面に集光し、ダブルモード導波路を伝播す
る光を２つのチャネル導波路に分岐し、２つのチャネル
導波路から出射するそれぞれの光を検出し、検出された
２つの光に応じた２つの信号の差の信号及び和の信号を
用いて被検物体上に存在する微小な段差を測定する微小
段差測定方法において、レーザスポットが段差の前後に
存在する平坦部の一方に存在しているときの和の信号Ｗ
aと、他方の平坦部に存在しているときの和の信号Ｗ
bと、を測定し、信号Ｗa及びＷbを用いて微小な段差の
測定における段差の前後に存在する２つの平坦部の反射
率の違いを補正することにより段差を測定する微小段差
測定方法（請求項１）」を提供する。
【０００５】また、第２に、「レーザ光源からの光を集
光して被検物体上にレーザスポットを形成し、被検物体
からの光束をダブルモード導波路の端面に集光し、ダブ
ルモード導波路を伝播する光を２つのチャネル導波路に
分岐し、２つのチャネル導波路から出射するそれぞれの
光を検出し、検出された２つの光に応じた２つの信号の
差の信号及び和の信号を用いて被検物体上に存在する微
小な段差を測定する微小段差測定方法において、レーザ
スポットが段差の前後に存在する平坦部の一方に存在し
ているときの和の信号をＷa、他方の平坦部に存在して
いるときの和の信号をＷb、レーザスポットの中心が段
差の中央に一致したときの和の信号をＷ、差の信号をＳ
とし、さらに装置によってきまる定数をＲとしたとき、
光して被検物体上にレーザスポットを形成し、被検物体
からの光束をダブルモード導波路の端面に集光し、ダブ
ルモード導波路を伝播する光を２つのチャネル導波路に
分岐し、２つのチャネル導波路から出射するそれぞれの
光を検出し、検出された２つの光に応じた２つの信号の
差の信号及び和の信号を用いて被検物体上に存在する微
小な段差を測定する微小段差測定方法において、レーザ
スポットが段差の前後に存在する平坦部の一方に存在し
ているときの和の信号をＷa、他方の平坦部に存在して
いるときの和の信号をＷb、レーザスポットの中心が段
差の中央に一致したときの和の信号をＷ、差の信号をＳ
とし、さらに装置によってきまる定数をＲとしたとき、
【０００６】
【数５】
【０００７】によって求まる位相差φに基づいて段差を
測定することを特徴とする微小段差測定方法（請求項
２）」を提供する。また、第３に、「レーザ光源からの
光を集光して被検物体上にレーザスポットを形成し、被
検物体からの光束をダブルモード導波路の端面に集光
し、ダブルモード導波路を伝播する光を２つのチャネル
導波路に分岐し、２つのチャネル導波路から出射するそ
れぞれの光を検出し、検出された２つの光に応じた２つ
の信号の差の信号及び和の信号を用いて被検物体上に存
在する微小な段差を測定する微小段差測定方法におい
て、レーザスポットが段差の前後に存在する平坦部の一
方に存在しているときの和の信号をＷa、他方の平坦部
に存在しているときの和の信号をＷb、レーザスポット
の中心が段差の中央に一致したときの和の信号をＷ、差
の信号をＳとし、さらに装置によってきまる定数をＲと
したとき、
測定することを特徴とする微小段差測定方法（請求項
２）」を提供する。また、第３に、「レーザ光源からの
光を集光して被検物体上にレーザスポットを形成し、被
検物体からの光束をダブルモード導波路の端面に集光
し、ダブルモード導波路を伝播する光を２つのチャネル
導波路に分岐し、２つのチャネル導波路から出射するそ
れぞれの光を検出し、検出された２つの光に応じた２つ
の信号の差の信号及び和の信号を用いて被検物体上に存
在する微小な段差を測定する微小段差測定方法におい
て、レーザスポットが段差の前後に存在する平坦部の一
方に存在しているときの和の信号をＷa、他方の平坦部
に存在しているときの和の信号をＷb、レーザスポット
の中心が段差の中央に一致したときの和の信号をＷ、差
の信号をＳとし、さらに装置によってきまる定数をＲと
したとき、
【０００８】
【数６】
【０００９】によって求まる位相差φに基づいて段差を
測定することを特徴とする微小段差測定方法（請求項
３）」を提供する。また、第４に、「レーザ光源からの
光を集光して被検物体上にレーザスポットを形成し、被
検物体からの光束をダブルモード導波路の端面に集光
し、ダブルモード導波路を伝播する光を２つのチャネル
導波路に分岐し、２つのチャネル導波路から出射するそ
れぞれの光を検出し、検出された２つの光に応じた２つ
の信号の差の信号及び和の信号を用いて被検物体上に存
在する微小な段差を測定する微小段差測定方法におい
て、レーザスポットが段差の前後に存在する平坦部の一
方に存在しているときの和の信号をＷa、他方の平坦部
に存在しているときの和の信号をＷb、レーザスポット
の中心が段差の中央に一致したときの和の信号をＷ、差
の信号をＳとし、さらに装置によってきまる定数をＲと
したとき、
測定することを特徴とする微小段差測定方法（請求項
３）」を提供する。また、第４に、「レーザ光源からの
光を集光して被検物体上にレーザスポットを形成し、被
検物体からの光束をダブルモード導波路の端面に集光
し、ダブルモード導波路を伝播する光を２つのチャネル
導波路に分岐し、２つのチャネル導波路から出射するそ
れぞれの光を検出し、検出された２つの光に応じた２つ
の信号の差の信号及び和の信号を用いて被検物体上に存
在する微小な段差を測定する微小段差測定方法におい
て、レーザスポットが段差の前後に存在する平坦部の一
方に存在しているときの和の信号をＷa、他方の平坦部
に存在しているときの和の信号をＷb、レーザスポット
の中心が段差の中央に一致したときの和の信号をＷ、差
の信号をＳとし、さらに装置によってきまる定数をＲと
したとき、
【００１０】
【数７】
【００１１】及び
【００１２】
【数８】
【００１３】によって求まる位相差φに基づいて段差を
測定することを特徴とする微小段差測定方法（請求項
４）」を提供する。また、第５に、「レーザ光源からの
光を集光して被検物体上にレーザスポットを形成し、被
検物体からの光束をダブルモード導波路の端面に集光
し、ダブルモード導波路を伝播する光を２つのチャネル
導波路に分岐し、２つのチャネル導波路から出射するそ
れぞれの光を検出し、検出された２つの光に応じた２つ
の信号の差の信号及び和の信号を用いて被検物体上に存
在する微小な段差を測定する微小段差測定方法におい
て、レーザスポットの中心が段差の中央に位置するよう
にレーザスポットを被検物体上に形成し、ダブルモード
導波路で励振する偶モードと奇モードとの位相差を変化
させ、差の信号の出力が最大となるときの偶モードと奇
モードとの位相差の変化量に基づいて段差を測定するこ
とを特徴とする微小段差測定方法（請求項５）」を提供
する。
測定することを特徴とする微小段差測定方法（請求項
４）」を提供する。また、第５に、「レーザ光源からの
光を集光して被検物体上にレーザスポットを形成し、被
検物体からの光束をダブルモード導波路の端面に集光
し、ダブルモード導波路を伝播する光を２つのチャネル
導波路に分岐し、２つのチャネル導波路から出射するそ
れぞれの光を検出し、検出された２つの光に応じた２つ
の信号の差の信号及び和の信号を用いて被検物体上に存
在する微小な段差を測定する微小段差測定方法におい
て、レーザスポットの中心が段差の中央に位置するよう
にレーザスポットを被検物体上に形成し、ダブルモード
導波路で励振する偶モードと奇モードとの位相差を変化
させ、差の信号の出力が最大となるときの偶モードと奇
モードとの位相差の変化量に基づいて段差を測定するこ
とを特徴とする微小段差測定方法（請求項５）」を提供
する。
【００１４】また、第６に、「レーザ光源からの光を集
光して被検物体上にレーザスポットを形成し、被検物体
からの光束をダブルモード導波路の端面に集光し、ダブ
ルモード導波路を伝播する光を２つのチャネル導波路に
分岐し、２つのチャネル導波路から出射するそれぞれの
光を検出し、検出された２つの光に応じた２つの信号の
差の信号及び和の信号を用いて被検物体上に存在する微
小な段差を測定する微小段差測定方法において、ダブル
モード導波路は電気光学効果を有しており、レーザスポ
ットの中心が段差の中央に位置するようにレーザスポッ
トを被検物体上に形成し、差の信号の出力が最大となる
ようにダブルモード導波路に電界を印加し、差の信号の
出力が最大となる電界の値に基づいて段差を測定するこ
とを特徴とする微小段差測定方法（請求項６）」を提供
する。
光して被検物体上にレーザスポットを形成し、被検物体
からの光束をダブルモード導波路の端面に集光し、ダブ
ルモード導波路を伝播する光を２つのチャネル導波路に
分岐し、２つのチャネル導波路から出射するそれぞれの
光を検出し、検出された２つの光に応じた２つの信号の
差の信号及び和の信号を用いて被検物体上に存在する微
小な段差を測定する微小段差測定方法において、ダブル
モード導波路は電気光学効果を有しており、レーザスポ
ットの中心が段差の中央に位置するようにレーザスポッ
トを被検物体上に形成し、差の信号の出力が最大となる
ようにダブルモード導波路に電界を印加し、差の信号の
出力が最大となる電界の値に基づいて段差を測定するこ
とを特徴とする微小段差測定方法（請求項６）」を提供
する。
【００１５】これらの場合（請求項１〜６）に、「ダブ
ルモード導波路の実効的な長さをＬとし、ダブルモード
導波路で励振される偶モードと奇モードの位相差がπと
なる長さをＬｃとし、ｍを正の整数とした場合、ダブル
モード導波路の実効的な長さＬは、Ｌ＝Ｌｃ（ｍ＋１／
２）で表される長さで定義する（請求項７）」ことは好
ましい。
ルモード導波路の実効的な長さをＬとし、ダブルモード
導波路で励振される偶モードと奇モードの位相差がπと
なる長さをＬｃとし、ｍを正の整数とした場合、ダブル
モード導波路の実効的な長さＬは、Ｌ＝Ｌｃ（ｍ＋１／
２）で表される長さで定義する（請求項７）」ことは好
ましい。
【００１６】
【作用】導波路を応用したレーザ走査モード干渉顕微鏡
についてはすでに本発明者らがその検出原理を発表して
いる（Optics Communications 85 (1991) 177、Japanes
e Journal of Applied Physics 32 (1993) 4998）が、
ここで被検物体上の段差と画像信号の定量的な関係につ
いて説明する。この関係については、簡単のため１次元
で扱うが、２次元化は式の上で直交する座標軸を導入す
れば良いだけであり、しかも後述する式の最終結果であ
る（２７）〜（２９）式に影響しないので、１次元の解
析で充分である。この定量的関係を見出し、その定量的
関係を用いて被検物体上の段差を測定することが本発明
の主旨である。
についてはすでに本発明者らがその検出原理を発表して
いる（Optics Communications 85 (1991) 177、Japanes
e Journal of Applied Physics 32 (1993) 4998）が、
ここで被検物体上の段差と画像信号の定量的な関係につ
いて説明する。この関係については、簡単のため１次元
で扱うが、２次元化は式の上で直交する座標軸を導入す
れば良いだけであり、しかも後述する式の最終結果であ
る（２７）〜（２９）式に影響しないので、１次元の解
析で充分である。この定量的関係を見出し、その定量的
関係を用いて被検物体上の段差を測定することが本発明
の主旨である。
【００１７】いま被検物体面上に座標ｓをとり、物体の
振幅分布ｏ（ｓ）を次式で定義する。尚、座標ｓの原点
は測定する段差部分である。
振幅分布ｏ（ｓ）を次式で定義する。尚、座標ｓの原点
は測定する段差部分である。
【００１８】
【数９】
【００１９】ここで、被検物体で反射した光スポット
の、チャネル導波路の入射端面における振幅分布をｖ
（ｘ，ｔ）とすると、ｖ（ｘ，ｔ）は次式で与えられ
る。
の、チャネル導波路の入射端面における振幅分布をｖ
（ｘ，ｔ）とすると、ｖ（ｘ，ｔ）は次式で与えられ
る。
【００２０】
【数１０】
【００２１】ただし、ｕ（ｘ）は被検物体を照明するレ
ーザスポットの振幅分布であり、Ｋ（ｔ）は被検物体か
らチャネル導波路入射端面までの結像光学系の点像振幅
分布であり、ｘは被検物体面上の座標ｓの原点から被検
物体上に形成されるレーザスポット中心までの距離であ
り、ｔはチャネル導波路入射端面上の座標である。尚、
ｔの座標軸はｓの座標軸と平行であり、座標ｔの原点は
ダブルモード導波路の中心である。ここで導波路端面に
形成されるレーザスポットとダブルモード導波路の偶、
および奇モードとの結合係数をそれぞれＣ0（ｘ）、Ｃ1
（ｘ）とするとこれらは
ーザスポットの振幅分布であり、Ｋ（ｔ）は被検物体か
らチャネル導波路入射端面までの結像光学系の点像振幅
分布であり、ｘは被検物体面上の座標ｓの原点から被検
物体上に形成されるレーザスポット中心までの距離であ
り、ｔはチャネル導波路入射端面上の座標である。尚、
ｔの座標軸はｓの座標軸と平行であり、座標ｔの原点は
ダブルモード導波路の中心である。ここで導波路端面に
形成されるレーザスポットとダブルモード導波路の偶、
および奇モードとの結合係数をそれぞれＣ0（ｘ）、Ｃ1
（ｘ）とするとこれらは
【００２２】
【数１１】
【００２３】で与えられる。但し、ダブルモード導波路
の偶、奇モードの界分布関数をそれぞれｆ0（ｔ）、ｆ1
（ｔ）とした。（１１）式に（９）、（１０）式、およ
びｘ＝０を代入すると
の偶、奇モードの界分布関数をそれぞれｆ0（ｔ）、ｆ1
（ｔ）とした。（１１）式に（９）、（１０）式、およ
びｘ＝０を代入すると
【００２４】
【数１２】
【００２５】
【数１３】
【００２６】が得られる。ここでＡとＢは、
【００２７】
【数１４】
【００２８】
【数１５】
【００２９】である。ｘ＝０の場合にダブルモード導波
路内に生じる光強度分布Ｉ（０，ｔ）は、偶奇モード間
の位相差をθとすると
路内に生じる光強度分布Ｉ（０，ｔ）は、偶奇モード間
の位相差をθとすると
【００３０】
【数１６】
【００３１】で与えられる。ここでダブルモード導波路
は導波路分岐によって２つに分かれ、平行する２本のチ
ャネル導波路となるが、分岐点における導波路の曲がり
が十分小さければモード変換損失は無視できる。そのた
め、ダブルモード導波路内に励振された偶、奇両モード
ｆ0（ｔ）、ｆ1（ｔ）はそのまま分岐後の２本のチャネ
ル導波路からなる合成導波路の偶、奇両モードと結合す
る。合成導波路の偶、奇両モードの界分布関数をｇ
0（ｔ）、ｇ1（ｔ）とすると導波路基板の検出素子側端
面では２本の導波路が十分離れているので
は導波路分岐によって２つに分かれ、平行する２本のチ
ャネル導波路となるが、分岐点における導波路の曲がり
が十分小さければモード変換損失は無視できる。そのた
め、ダブルモード導波路内に励振された偶、奇両モード
ｆ0（ｔ）、ｆ1（ｔ）はそのまま分岐後の２本のチャネ
ル導波路からなる合成導波路の偶、奇両モードと結合す
る。合成導波路の偶、奇両モードの界分布関数をｇ
0（ｔ）、ｇ1（ｔ）とすると導波路基板の検出素子側端
面では２本の導波路が十分離れているので
【００３２】
【数１７】
【００３３】が成り立つ。ところで、ダブルモード導波
路に入射する光の空間的な位相情報を測定する際には、
偶奇両モードの位相差がθ＝π／２＋ｍπ（ｍ＝０、
１、２、・・・）となるときが最適となることはすでに
前述の文献に開示してある。従って、（１６）式でθを
９０°とおき、（１７）式および上述した内容を考慮す
るとＩ（０，ｔ）は
路に入射する光の空間的な位相情報を測定する際には、
偶奇両モードの位相差がθ＝π／２＋ｍπ（ｍ＝０、
１、２、・・・）となるときが最適となることはすでに
前述の文献に開示してある。従って、（１６）式でθを
９０°とおき、（１７）式および上述した内容を考慮す
るとＩ（０，ｔ）は
【００３４】
【数１８】
【００３５】となる。このとき、（１８）式の光強度分
布Ｉ（０，ｔ）は、それぞれダブルモード導波路に接続
されている２本のチャネル導波路から出射される光強度
分布を示す。従って、２本のチャネル導波路からの出射
光を各々の受光素子で検出し、それらの差をＳ、和をＷ
とすると
布Ｉ（０，ｔ）は、それぞれダブルモード導波路に接続
されている２本のチャネル導波路から出射される光強度
分布を示す。従って、２本のチャネル導波路からの出射
光を各々の受光素子で検出し、それらの差をＳ、和をＷ
とすると
【００３６】
【数１９】
【００３７】
【数２０】
【００３８】となる。ただし
【００３９】
【数２１】
【００４０】である。Ｓ、Ｗは被検物体上に形成される
レーザスポットの中心が段差の中央にあるときの信号で
あるが、つぎに被検物体の段差の前後によって変化する
反射率を考慮するために被検物体の段差の前後の平坦部
における信号を考える。この場合は被検物体の振幅分布
ｏ（ｓ）をつぎのように定義しなおせばよい。
レーザスポットの中心が段差の中央にあるときの信号で
あるが、つぎに被検物体の段差の前後によって変化する
反射率を考慮するために被検物体の段差の前後の平坦部
における信号を考える。この場合は被検物体の振幅分布
ｏ（ｓ）をつぎのように定義しなおせばよい。
【００４１】
【数２２】
【００４２】ただし、（２２）式のｐの値は（９）式に
対応して段差の手前でａ、その反対側でｂである。（１
９）、（２０）式を導いた場合と同様にしてこの場合の
和信号Ｗpを求めると
対応して段差の手前でａ、その反対側でｂである。（１
９）、（２０）式を導いた場合と同様にしてこの場合の
和信号Ｗpを求めると
【００４３】
【数２３】
【００４４】となる。したがって段差手前での和信号Ｗ
a、およびその反対側での和信号Ｗbは
a、およびその反対側での和信号Ｗbは
【００４５】
【数２４】
【００４６】
【数２５】
【００４７】である。（１９）、（２０）、（２４）、
（２５）式より
（２５）式より
【００４８】
【数２６】
【００４９】とおくと
【００５０】
【数２７】
【００５１】
【数２８】
【００５２】が得られる。すなわち、（２７）式または
（２８）式と信号Ｓ、Ｗ、Ｗa、Ｗbから段差による光の
位相差φを直接求めることができる。ここでＲは装置定
数であり、１次元の考察では装置定数Ｒは（１４）、
（１５）、（２６）式から求められるが、あらかじめ既
知の段差、および既知の反射率を有する被検物体を測定
することで装置定数Ｒを実験的に求めれば、一般的な２
次元の場合に適合する値が得られる。この位相差φは被
検物体の段差に応じた値であるため、位相差φが求まれ
ば被検物体の微小な段差を求めることができる。尚、位
相差φの変化に応じて変化するｓｉｎφとｃｏｓφの値
はφの値が０に近い場合（被検物体の段差が小さい場
合）には、ｓｉｎφの値の変化の方が大きいため、測定
精度を良くするためには（２７）式を用いることが好ま
しい。また、ｓｉｎφの値〔（２７）式〕のみでは正確
な位相差φの値を決めることができない場合には（２
８）式も併用することが好ましい。
（２８）式と信号Ｓ、Ｗ、Ｗa、Ｗbから段差による光の
位相差φを直接求めることができる。ここでＲは装置定
数であり、１次元の考察では装置定数Ｒは（１４）、
（１５）、（２６）式から求められるが、あらかじめ既
知の段差、および既知の反射率を有する被検物体を測定
することで装置定数Ｒを実験的に求めれば、一般的な２
次元の場合に適合する値が得られる。この位相差φは被
検物体の段差に応じた値であるため、位相差φが求まれ
ば被検物体の微小な段差を求めることができる。尚、位
相差φの変化に応じて変化するｓｉｎφとｃｏｓφの値
はφの値が０に近い場合（被検物体の段差が小さい場
合）には、ｓｉｎφの値の変化の方が大きいため、測定
精度を良くするためには（２７）式を用いることが好ま
しい。また、ｓｉｎφの値〔（２７）式〕のみでは正確
な位相差φの値を決めることができない場合には（２
８）式も併用することが好ましい。
【００５３】次に、本発明による微小段差測定における
別の方法について考る。段差中央にレーザスポットがあ
るとき、ダブルモード導波路内に励振される偶、奇モー
ドの振幅は（１２）、（１３）式で与えられる。従っ
て、このときの両モードの位相差αは複素数Ｃ0（０）
／Ｃ1（０）の偏角で与えられるから、結局
別の方法について考る。段差中央にレーザスポットがあ
るとき、ダブルモード導波路内に励振される偶、奇モー
ドの振幅は（１２）、（１３）式で与えられる。従っ
て、このときの両モードの位相差αは複素数Ｃ0（０）
／Ｃ1（０）の偏角で与えられるから、結局
【００５４】
【数２９】
【００５５】となる。すなわちαは段差による光の位相
差の正弦であるｓｉｎφに比例する。一方２本のチャネ
ル導波路出口における偶奇両モードの位相差がｍπ（ｍ
は整数）となったとき、差信号、すなわちモード干渉像
のコントラストは最大になる。従って、ダブルモード導
波路の長さを位相物体を検出するのに適した長さにして
おき、モード干渉像（２本のチャネル導波路からの出射
光の差を取った光の強度）のコントラストが最大になる
ように偶奇両モード間の位相差を調節すれば、そのとき
の調節量によって段差による光の位相差φを求めること
ができる。上記したように、この位相差φは被検物体の
段差に応じた値であるため、位相差φが求まれば被検物
体の微小な段差を求めることができる。この際、偶奇両
モードの位相差を調節するには、例えばダブルモード領
域に電極を装荷し、この電極に印加する電圧を変化させ
ればよい。もちろん、この場合チャネル導波路基板は電
気光学効果を有していなければならない。また、偶奇両
モードの位相差を調節するためには磁気光学効果や熱光
学効果を用いても良い。
差の正弦であるｓｉｎφに比例する。一方２本のチャネ
ル導波路出口における偶奇両モードの位相差がｍπ（ｍ
は整数）となったとき、差信号、すなわちモード干渉像
のコントラストは最大になる。従って、ダブルモード導
波路の長さを位相物体を検出するのに適した長さにして
おき、モード干渉像（２本のチャネル導波路からの出射
光の差を取った光の強度）のコントラストが最大になる
ように偶奇両モード間の位相差を調節すれば、そのとき
の調節量によって段差による光の位相差φを求めること
ができる。上記したように、この位相差φは被検物体の
段差に応じた値であるため、位相差φが求まれば被検物
体の微小な段差を求めることができる。この際、偶奇両
モードの位相差を調節するには、例えばダブルモード領
域に電極を装荷し、この電極に印加する電圧を変化させ
ればよい。もちろん、この場合チャネル導波路基板は電
気光学効果を有していなければならない。また、偶奇両
モードの位相差を調節するためには磁気光学効果や熱光
学効果を用いても良い。
【００５６】
【実施例】以下、実施例により本発明をより具体的に説
明するが、本発明はこれに限るものではない。図１は、
本発明の第１実施例による微小段差測定装置を示す概略
構成図である。
明するが、本発明はこれに限るものではない。図１は、
本発明の第１実施例による微小段差測定装置を示す概略
構成図である。
【００５７】レーザ光源１から出射したレーザ光は、ハ
ーフミラー２、対物レンズ３を通って被検物体４上にレ
ーザスポット５を形成する。被検物体４からの戻り光は
再び対物レンズ３、ハーフミラー２を通って基板６上に
形成されたダブルモードチャネル導波路７の入射端面８
（検出面）に入射する。入射端面８に入射した光はダブ
ルモードチャネル導波路７内を伝播し、導波路分岐領域
９で２つのチャネル導波路１０、１１に分配される。２
つのチャネル導波路１０、１１に分配された光は、それ
ぞれ光検出素子１２、１３でその強度が検出される。光
検出素子１２、１３の出力は加算回路１４および減算回
路１５に入力され、両者の和信号および差信号が得られ
る。被検物体４はＸＹ可動ステージ１６上に固定されて
おり、ＸＹ可動ステージ１６は、コントローラ１７から
の制御信号によって光スポット５に対して被検物体４を
相対的に既知量動かすことができる構造になっている。
計算機１８は、コントローラ１７から得られるＸＹ可動
ステージ１６の位置信号に対応する加算回路１４及び減
算回路１５の出力と、あらかじめ求めた装置定数と、か
ら（２７）式及び（２８）式を用いて位相差φを求める
演算処理を行い、その演算結果であるφの値に基づいて
被検物体の段差を演算し、その結果を尺度と共にグラフ
化して表示装置１９に出力する。表示装置１９は計算機
１８からの出力信号を基に被検物体の段差を２次元的に
表示する。第１実施例における被検物体４は、Ｓｉ基板
２０上に金パタン２１をパタニングしたものである。第
１実施例で用いているレーザ光源１の波長０．６３２８
μｍでは、Ｓｉ基板２０と金パタン２１の垂直入射の反
射率はそれぞれおよそ３３％と８７％であった。第１実
施例において、ダブルモードチャネル導波路７、２つの
チャネル導波路１０、１１は、ニオブ酸リチウム製の基
板６上に金属チタンを周知の方法でパタニング、熱拡散
する事によって作製した。この時、ダブルモードチャネ
ル導波路７の長さはダブルモードチャネル導波路７に位
相及び振幅が等しい光が入射した場合に、２つのチャネ
ル導波路１０、１１から出射する光の偶モードと奇モー
ドとの位相差が９０°となるように作製した。上述の段
差測定装置を用いて、被検物体４の段差構造を光スポッ
ト５が横切るようにＸＹ可動ステージ１６を動かした時
に得られた加算回路１４および減算回路１５からの出力
信号をそれぞれ図２（ａ）、（ｂ）に示す。縦軸は出力
信号の大きさを表し、横軸は被検物体４の段差構造の位
置と光スポット５の位置との相対的な距離を表してい
る。計算機１８は、図２（ａ）の曲線から数式（２
７）、（２８）のパラメータＷ a、ＷbおよびＷを決定
し、図２（ｂ）の曲線から数式（２７）式のＳを決定す
る。更に、あらかじめ既知の複数の段差の試料を用いて
求めた装置定数Ｒと、先に求めたＷa、Ｗb、ＷおよびＳ
を使って段差構造の高さｈを求めた。その結果ｈは、１
５７ｎｍと求められた。
ーフミラー２、対物レンズ３を通って被検物体４上にレ
ーザスポット５を形成する。被検物体４からの戻り光は
再び対物レンズ３、ハーフミラー２を通って基板６上に
形成されたダブルモードチャネル導波路７の入射端面８
（検出面）に入射する。入射端面８に入射した光はダブ
ルモードチャネル導波路７内を伝播し、導波路分岐領域
９で２つのチャネル導波路１０、１１に分配される。２
つのチャネル導波路１０、１１に分配された光は、それ
ぞれ光検出素子１２、１３でその強度が検出される。光
検出素子１２、１３の出力は加算回路１４および減算回
路１５に入力され、両者の和信号および差信号が得られ
る。被検物体４はＸＹ可動ステージ１６上に固定されて
おり、ＸＹ可動ステージ１６は、コントローラ１７から
の制御信号によって光スポット５に対して被検物体４を
相対的に既知量動かすことができる構造になっている。
計算機１８は、コントローラ１７から得られるＸＹ可動
ステージ１６の位置信号に対応する加算回路１４及び減
算回路１５の出力と、あらかじめ求めた装置定数と、か
ら（２７）式及び（２８）式を用いて位相差φを求める
演算処理を行い、その演算結果であるφの値に基づいて
被検物体の段差を演算し、その結果を尺度と共にグラフ
化して表示装置１９に出力する。表示装置１９は計算機
１８からの出力信号を基に被検物体の段差を２次元的に
表示する。第１実施例における被検物体４は、Ｓｉ基板
２０上に金パタン２１をパタニングしたものである。第
１実施例で用いているレーザ光源１の波長０．６３２８
μｍでは、Ｓｉ基板２０と金パタン２１の垂直入射の反
射率はそれぞれおよそ３３％と８７％であった。第１実
施例において、ダブルモードチャネル導波路７、２つの
チャネル導波路１０、１１は、ニオブ酸リチウム製の基
板６上に金属チタンを周知の方法でパタニング、熱拡散
する事によって作製した。この時、ダブルモードチャネ
ル導波路７の長さはダブルモードチャネル導波路７に位
相及び振幅が等しい光が入射した場合に、２つのチャネ
ル導波路１０、１１から出射する光の偶モードと奇モー
ドとの位相差が９０°となるように作製した。上述の段
差測定装置を用いて、被検物体４の段差構造を光スポッ
ト５が横切るようにＸＹ可動ステージ１６を動かした時
に得られた加算回路１４および減算回路１５からの出力
信号をそれぞれ図２（ａ）、（ｂ）に示す。縦軸は出力
信号の大きさを表し、横軸は被検物体４の段差構造の位
置と光スポット５の位置との相対的な距離を表してい
る。計算機１８は、図２（ａ）の曲線から数式（２
７）、（２８）のパラメータＷ a、ＷbおよびＷを決定
し、図２（ｂ）の曲線から数式（２７）式のＳを決定す
る。更に、あらかじめ既知の複数の段差の試料を用いて
求めた装置定数Ｒと、先に求めたＷa、Ｗb、ＷおよびＳ
を使って段差構造の高さｈを求めた。その結果ｈは、１
５７ｎｍと求められた。
【００５８】尚、第１実施例では位相差φから段差を測
定したが、光の位相差を検出しているため、被検物体が
２種類の物質からなる平面であったとしても光の位相差
が生じる。従って、第１実施例による段差測定装置は物
質の種類を測定することもできる。また、第１実施例で
は、被検物体の段差の前後で物質の位相差はないものと
して被検物体の段差を測定したが、段差の前後の複素屈
折率の違いによる位相とび量の違い等がある場合は、そ
の段差の前後の位相とび量等を考慮して被検物体の段差
を測定することが好ましい。
定したが、光の位相差を検出しているため、被検物体が
２種類の物質からなる平面であったとしても光の位相差
が生じる。従って、第１実施例による段差測定装置は物
質の種類を測定することもできる。また、第１実施例で
は、被検物体の段差の前後で物質の位相差はないものと
して被検物体の段差を測定したが、段差の前後の複素屈
折率の違いによる位相とび量の違い等がある場合は、そ
の段差の前後の位相とび量等を考慮して被検物体の段差
を測定することが好ましい。
【００５９】第１実施例の全体構成は、特開平４−２０
８９１３号公報に開示されているレーザ走査モード干渉
顕微鏡とほぼ同じ構成であるが、微小段差測定装置とし
て使用する場合には、顕微鏡の構成を有している必要は
なく、その場合例えば２次元画像を表示する装置や２次
元可動ステージは無くても構わない。この場合に、可動
ステージは１次元のみ可動するものであれば良い。ま
た、第１実施例では被検物体に形成するレーザスポット
と被検物体とを相対的に動かすためにＸＹ可動ステージ
を用いたが、被検物体を動かすのではなく、レーザスポ
ットを例えばポリゴンミラー等を用いて動かしても良い
ことは言うまでもない。
８９１３号公報に開示されているレーザ走査モード干渉
顕微鏡とほぼ同じ構成であるが、微小段差測定装置とし
て使用する場合には、顕微鏡の構成を有している必要は
なく、その場合例えば２次元画像を表示する装置や２次
元可動ステージは無くても構わない。この場合に、可動
ステージは１次元のみ可動するものであれば良い。ま
た、第１実施例では被検物体に形成するレーザスポット
と被検物体とを相対的に動かすためにＸＹ可動ステージ
を用いたが、被検物体を動かすのではなく、レーザスポ
ットを例えばポリゴンミラー等を用いて動かしても良い
ことは言うまでもない。
【００６０】尚、ダブルモードチャネル導波路７の長さ
をダブルモードチャネル導波路７の出口で偶モードと奇
モードとの位相差が９０°となるようにするためには、
ダブルモード領域（導波路内を伝播する光がダブルモー
ドで伝播している領域）の長さＬが完全結合長（偶モー
ドの光と奇モードの光との位相差がπとなる長さ）をＬ
ｃとしたとき、Ｌ＝Ｌｃ（ｍ＋１／２）（ｍ＝０、１、
２、・・・）で表される長さであればどの様な長さでも
良い。また、第１実施例では図２（ａ）のように加算回
路１４の出力を求めてＷa、Ｗb、Ｗを求めたが、少なく
とも光スポットの中心が段差の前後に位置する領域と段
差に位置する領域の３点の加算回路の出力を求めれば良
く、例えば、図２（ａ）のＡ、Ｂ、Ｏ点の３点の加算回
路の出力を求めればＷa、Ｗb、Ｗを求めることができ
る。このように、段差領域の信号と段差の前後の信号の
少なくとも３点の信号を測定することにより、段差の前
後の反射率の変化による影響を取り除くことは例えば特
開平６−２４１７６３号公報に開示されているような従
来の微小段差測定装置にもそのまま適用することができ
ることは言うまでも無い。
をダブルモードチャネル導波路７の出口で偶モードと奇
モードとの位相差が９０°となるようにするためには、
ダブルモード領域（導波路内を伝播する光がダブルモー
ドで伝播している領域）の長さＬが完全結合長（偶モー
ドの光と奇モードの光との位相差がπとなる長さ）をＬ
ｃとしたとき、Ｌ＝Ｌｃ（ｍ＋１／２）（ｍ＝０、１、
２、・・・）で表される長さであればどの様な長さでも
良い。また、第１実施例では図２（ａ）のように加算回
路１４の出力を求めてＷa、Ｗb、Ｗを求めたが、少なく
とも光スポットの中心が段差の前後に位置する領域と段
差に位置する領域の３点の加算回路の出力を求めれば良
く、例えば、図２（ａ）のＡ、Ｂ、Ｏ点の３点の加算回
路の出力を求めればＷa、Ｗb、Ｗを求めることができ
る。このように、段差領域の信号と段差の前後の信号の
少なくとも３点の信号を測定することにより、段差の前
後の反射率の変化による影響を取り除くことは例えば特
開平６−２４１７６３号公報に開示されているような従
来の微小段差測定装置にもそのまま適用することができ
ることは言うまでも無い。
【００６１】尚、第１実施例では、被検物体の高さを求
めたが、被検物体の相対的な段差を測定する場合には、
段差の高さに応じた値であるφの大きさをモニタすれば
良い。図３は、本発明の第２実施例による微小段差測定
装置を示す概略構成図である。
めたが、被検物体の相対的な段差を測定する場合には、
段差の高さに応じた値であるφの大きさをモニタすれば
良い。図３は、本発明の第２実施例による微小段差測定
装置を示す概略構成図である。
【００６２】レーザ光源２２から出射したレーザ光は、
ハーフミラー２３、対物レンズ２４を通って被検物体２
５上に光スポット２６を形成する。被検物体２５からの
戻り光（反射光）は再び対物レンズ２４、ハーフミラー
２３を通って基板２７上に形成されたダブルモードチャ
ネル導波路２８の入射端面２９（検出面）に入射する。
入射端面２９に入射した光はダブルモードチャネル導波
路２８内を励振し、導波路分岐領域３０で２つのチャネ
ル導波路３１、３２に分配される。２つのチャネル導波
路３１、３２に分配された光は、それぞれ光検出素子３
３、３４でその強度が検出される。光検出素子３３、３
４の出力は減算回路３５に入力され、両者の差信号が得
られる。
ハーフミラー２３、対物レンズ２４を通って被検物体２
５上に光スポット２６を形成する。被検物体２５からの
戻り光（反射光）は再び対物レンズ２４、ハーフミラー
２３を通って基板２７上に形成されたダブルモードチャ
ネル導波路２８の入射端面２９（検出面）に入射する。
入射端面２９に入射した光はダブルモードチャネル導波
路２８内を励振し、導波路分岐領域３０で２つのチャネ
ル導波路３１、３２に分配される。２つのチャネル導波
路３１、３２に分配された光は、それぞれ光検出素子３
３、３４でその強度が検出される。光検出素子３３、３
４の出力は減算回路３５に入力され、両者の差信号が得
られる。
【００６３】第２実施例において、ダブルモードチャネ
ル導波路２８、２つのチャネル導波路３１、３２は、ニ
オブ酸リチウム基板２４上に金属チタンを周知の方法で
パタニング、熱拡散する事によって作製した。ダブルモ
ードチャネル導波路２８のダブルモード領域には、酸化
珪素の薄膜からなるバッファ層を介して、金属アルミを
ストライプ上にパタニングした電極３６、３７が設けら
れており可変電圧源３８の出力が接続されている。ま
た、ダブルモードチャネル導波路２８の長さは第１実施
例と同じ長さとしてある。電極３６、３７の間に印加さ
れる電圧によってダブルモードチャネル導波路２８の実
効的なダブルモード長を変化させることができ、偶モー
ドと奇モードの位相差が少なくとも０から９０°の範囲
で変化させることができる。被検物体２５はＸＹ可動ス
テージ３９上に固定されており、ＸＹ可動ステージ３９
は、コントローラ４０からの制御信号によって光スポッ
ト２６に対して被検物体２５を相対的に動かすことがで
きる構造になっている。計算機４１は、可変電圧源３８
の出力電圧を変化させていったときの減算回路３５の出
力をモニタし、減算回路３５で得られるモード干渉信号
のコントラストが最大になった時の可変電圧源３８の電
圧値から（２９）式を用いて被検物体２５の段差構造の
高さを計算する。尚、可変電圧源３８の出力電圧と偶、
奇モード間の位相差αとの関係は予め実験あるいは、計
算によって求められた関係を用いた。第２実施例におい
て用いた被検物体２５は、第１実施例で用いた被検物体
４と同じものである。第２実施例においても、被検物体
２５の段差構造の高さをｈとして１５７ｎｍが得られ
た。
ル導波路２８、２つのチャネル導波路３１、３２は、ニ
オブ酸リチウム基板２４上に金属チタンを周知の方法で
パタニング、熱拡散する事によって作製した。ダブルモ
ードチャネル導波路２８のダブルモード領域には、酸化
珪素の薄膜からなるバッファ層を介して、金属アルミを
ストライプ上にパタニングした電極３６、３７が設けら
れており可変電圧源３８の出力が接続されている。ま
た、ダブルモードチャネル導波路２８の長さは第１実施
例と同じ長さとしてある。電極３６、３７の間に印加さ
れる電圧によってダブルモードチャネル導波路２８の実
効的なダブルモード長を変化させることができ、偶モー
ドと奇モードの位相差が少なくとも０から９０°の範囲
で変化させることができる。被検物体２５はＸＹ可動ス
テージ３９上に固定されており、ＸＹ可動ステージ３９
は、コントローラ４０からの制御信号によって光スポッ
ト２６に対して被検物体２５を相対的に動かすことがで
きる構造になっている。計算機４１は、可変電圧源３８
の出力電圧を変化させていったときの減算回路３５の出
力をモニタし、減算回路３５で得られるモード干渉信号
のコントラストが最大になった時の可変電圧源３８の電
圧値から（２９）式を用いて被検物体２５の段差構造の
高さを計算する。尚、可変電圧源３８の出力電圧と偶、
奇モード間の位相差αとの関係は予め実験あるいは、計
算によって求められた関係を用いた。第２実施例におい
て用いた被検物体２５は、第１実施例で用いた被検物体
４と同じものである。第２実施例においても、被検物体
２５の段差構造の高さをｈとして１５７ｎｍが得られ
た。
【００６４】第２実施例においては、段差計測に先だっ
て、被検物体２５の段差構造が光スポット２６の中心に
位置するようにＸＹ可動ステージ３９を動かして減算回
路３５から得られるモード干渉信号の絶対値が最大にな
るようにしている。尚、第２実施例では、被検物体の高
さを求めたが、第１実施例と同様に被検物体の相対的な
段差を測定する場合には、段差の高さに応じた値である
電極３６、３７に印加する電圧値をモニタすれば良い。
て、被検物体２５の段差構造が光スポット２６の中心に
位置するようにＸＹ可動ステージ３９を動かして減算回
路３５から得られるモード干渉信号の絶対値が最大にな
るようにしている。尚、第２実施例では、被検物体の高
さを求めたが、第１実施例と同様に被検物体の相対的な
段差を測定する場合には、段差の高さに応じた値である
電極３６、３７に印加する電圧値をモニタすれば良い。
【００６５】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、段差を波
長より十分小さく限定することなく、また段差前後で被
検物体の反射率が変わる試料であっても段差測定が可能
になった。
長より十分小さく限定することなく、また段差前後で被
検物体の反射率が変わる試料であっても段差測定が可能
になった。
【図１】本発明の第１実施例による段差測定装置を示す
概略構成図である。
概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施例による段差測定装置で得ら
れる出力信号を示す説明図であり、図２（ａ）は和信号
の出力であり、図２（ｂ）は差信号の出力である。
れる出力信号を示す説明図であり、図２（ａ）は和信号
の出力であり、図２（ｂ）は差信号の出力である。
【図３】本発明の第２実施例による段差測定装置を示す
概略構成図である。
概略構成図である。
１、２７・・・レーザ光源 ４、２５・・・被検物体 ７、２８・・・ダブルモードチャネル導波路 １２、１３、３３、３４・・・光検出器 １４・・・加算回路 １５、３５・・・減算回路 １８、４１・・・計算機 ３６、３７・・・電極 ３８・・・可変電圧源
Claims (7)
- 【請求項１】 レーザ光源からの光を集光して被検物体
上にレーザスポットを形成し、前記被検物体からの光束
をダブルモード導波路の端面に集光し、前記ダブルモー
ド導波路を伝播する光を２つのチャネル導波路に分岐
し、前記２つのチャネル導波路から出射するそれぞれの
光を検出し、前記検出された２つの光に応じた２つの信
号の差の信号及び和の信号を用いて前記被検物体上に存
在する微小な段差を測定する微小段差測定方法におい
て、 前記レーザスポットが前記段差の前後に存在する平坦部
の一方に存在しているときの前記和の信号Ｗaと、他方
の平坦部に存在しているときの前記和の信号Ｗbと、を
測定し、前記信号Ｗa及びＷbを用いて前記微小な段差の
測定における該段差の前後に存在する２つの平坦部の反
射率の違いを補正することにより前記段差を測定する微
小段差測定方法。 - 【請求項２】 レーザ光源からの光を集光して被検物体
上にレーザスポットを形成し、前記被検物体からの光束
をダブルモード導波路の端面に集光し、前記ダブルモー
ド導波路を伝播する光を２つのチャネル導波路に分岐
し、前記２つのチャネル導波路から出射するそれぞれの
光を検出し、前記検出された２つの光に応じた２つの信
号の差の信号及び和の信号を用いて前記被検物体上に存
在する微小な段差を測定する微小段差測定方法におい
て、 前記レーザスポットが前記段差の前後に存在する平坦部
の一方に存在しているときの前記和の信号をＷa、他方
の平坦部に存在しているときの前記和の信号をＷb、前
記レーザスポットの中心が前記段差の中央に一致したと
きの前記和の信号をＷ、前記差の信号をＳとし、さらに
装置によってきまる定数をＲとしたとき、 【数１】 によって求まる位相差φに基づいて前記段差を測定する
ことを特徴とする微小段差測定方法。 - 【請求項３】 レーザ光源からの光を集光して被検物体
上にレーザスポットを形成し、前記被検物体からの光束
をダブルモード導波路の端面に集光し、前記ダブルモー
ド導波路を伝播する光を２つのチャネル導波路に分岐
し、前記２つのチャネル導波路から出射するそれぞれの
光を検出し、前記検出された２つの光に応じた２つの信
号の差の信号及び和の信号を用いて前記被検物体上に存
在する微小な段差を測定する微小段差測定方法におい
て、 前記レーザスポットが前記段差の前後に存在する平坦部
の一方に存在しているときの前記和の信号をＷa、他方
の平坦部に存在しているときの前記和の信号をＷb、前
記レーザスポットの中心が前記段差の中央に一致したと
きの前記和の信号をＷ、前記差の信号をＳとし、さらに
装置によってきまる定数をＲとしたとき、 【数２】 によって求まる位相差φに基づいて前記段差を測定する
ことを特徴とする微小段差測定方法。 - 【請求項４】 レーザ光源からの光を集光して被検物体
上にレーザスポットを形成し、前記被検物体からの光束
をダブルモード導波路の端面に集光し、前記ダブルモー
ド導波路を伝播する光を２つのチャネル導波路に分岐
し、前記２つのチャネル導波路から出射するそれぞれの
光を検出し、前記検出された２つの光に応じた２つの信
号の差の信号及び和の信号を用いて前記被検物体上に存
在する微小な段差を測定する微小段差測定方法におい
て、 前記レーザスポットが前記段差の前後に存在する平坦部
の一方に存在しているときの前記和の信号をＷa、他方
の平坦部に存在しているときの前記和の信号をＷb、前
記レーザスポットの中心が前記段差の中央に一致したと
きの前記和の信号をＷ、前記差の信号をＳとし、さらに
装置によってきまる定数をＲとしたとき、 【数３】 及び 【数４】 によって求まる位相差φに基づいて前記段差を測定する
ことを特徴とする微小段差測定方法。 - 【請求項５】 レーザ光源からの光を集光して被検物体
上にレーザスポットを形成し、前記被検物体からの光束
をダブルモード導波路の端面に集光し、前記ダブルモー
ド導波路を伝播する光を２つのチャネル導波路に分岐
し、前記２つのチャネル導波路から出射するそれぞれの
光を検出し、前記検出された２つの光に応じた２つの信
号の差の信号及び和の信号を用いて前記被検物体上に存
在する微小な段差を測定する微小段差測定方法におい
て、 前記レーザスポットの中心が前記段差の中央に位置する
ように前記レーザスポットを前記被検物体上に形成し、
前記ダブルモード導波路で励振する偶モードと奇モード
との位相差を変化させ、前記差の信号の出力が最大とな
るときの前記偶モードと奇モードとの位相差の変化量に
基づいて前記段差を測定することを特徴とする微小段差
測定方法。 - 【請求項６】 レーザ光源からの光を集光して被検物体
上にレーザスポットを形成し、前記被検物体からの光束
をダブルモード導波路の端面に集光し、前記ダブルモー
ド導波路を伝播する光を２つのチャネル導波路に分岐
し、前記２つのチャネル導波路から出射するそれぞれの
光を検出し、前記検出された２つの光に応じた２つの信
号の差の信号及び和の信号を用いて前記被検物体上に存
在する微小な段差を測定する微小段差測定方法におい
て、 前記ダブルモード導波路は電気光学効果を有しており、 前記レーザスポットの中心が前記段差の中央に位置する
ように前記レーザスポットを前記被検物体上に形成し、
前記差の信号の出力が最大となるように前記ダブルモー
ド導波路に電界を印加し、前記差の信号の出力が最大と
なる前記電界の値に基づいて前記段差を測定することを
特徴とする微小段差測定方法。 - 【請求項７】 前記ダブルモード導波路の実効的な長さ
をＬとし、前記ダブルモード導波路で励振される偶モー
ドと奇モードの位相差がπとなる長さをＬｃとし、ｍを
正の整数とした場合、前記ダブルモード導波路の実効的
な長さＬは、Ｌ＝Ｌｃ（ｍ＋１／２）で表される長さで
定義されていることを特徴とする請求項１乃至６に記載
の微小段差測定方法。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP6255159A JPH08122026A (ja) | 1994-10-20 | 1994-10-20 | 微小段差測定方法 |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6255159A JPH08122026A (ja) | 1994-10-20 | 1994-10-20 | 微小段差測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08122026A true JPH08122026A (ja) | 1996-05-17 |
Family
ID=17274888
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6255159A Pending JPH08122026A (ja) | 1994-10-20 | 1994-10-20 | 微小段差測定方法 |
Country Status (3)
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| JP (1) | JPH08122026A (ja) |
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- 1995-10-10 US US08/540,455 patent/US5694220A/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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|---|---|
| EP0708307A2 (en) | 1996-04-24 |
| EP0708307A3 (en) | 1997-06-04 |
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