JPH1054793A - 分光反射光量測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 分光反射光量に対する測定性能を変えること
無く、被測定物の性状のいかんにかかわらず、分光反射
光量を精度良く測定する。 【解決手段】 第１のランプ１３からの計測光をピンホ
ール２０ａを通し、光学系６を介して基板１２の外面Ｆ
に計測光の照射範囲を制限する状態で照射する。基板１
２の外面Ｆからの反射光を光学系６を介して分光ユニッ
ト９に取り込み、反射光の光量を測定する。光学系６
と、その下方の基板１２の外面Ｆとの間に保護ガラス２
５を設け、基板１２の外面Ｆに塵埃が落下することを防
止するとともに、基板１２側からの熱、ガスや蒸気が光
学系に影響を与えることを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、物質の特定や膜厚
測定などのために、基板の外面などの被測定物の測定試
料面の分光反射光量を測定する分光反射光量測定装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】上述のような、表面処理が施された被測
定物の測定試料面の分光反射光量を測定するものとし
て、従来、特公平７−３３６５号公報に示されるような
顕微分光装置があった。

【０００３】このような従来の顕微分光装置によれば、
測定試料面の上方において、測定試料面の所望箇所を測
定するように顕微鏡光学系を移動し、その顕微鏡光学系
を構成する顕微鏡対物レンズを測定試料面に対向させて
分光反射光量を測定するように構成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような装置では、例えば、対物レンズを切り替えるレボ
ルバーやピント合わせ機構など、更には、光学系を移動
するＸ−Ｙステージといったように多くの可動部分があ
る。

【０００５】これらの可動部分を測定試料面の上方で動
作させたときに塵埃が発生する場合があり、その塵埃が
測定試料面上に落下すると、計測光の反射に乱れを生
じ、分光反射光量の測定精度が低下する欠点があった。
また、被測定物側の汚染を招く欠点があった。

【０００６】更に、被測定物の温度が高かったり、被測
定物上の処理液からガス成分や蒸気成分が揮発発生した
ときなど、被測定物の性状に起因して光学系に歪みや汚
れを発生し、分光反射光量の測定精度が低下する欠点が
あった。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、請求項１に係る発明の分光反射光量測
定装置は、分光反射光量に対する測定性能を変えること
無く、被測定物の性状のいかんにかかわらず、分光反射
光量を精度良く測定できるようにすることを目的とし、
また、請求項２に係る発明の分光反射光量測定装置は、
装置の動作によって発生した塵埃に起因する測定精度の
低下をも回避できるようにすることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
上述のような目的を達成するために、計測光を発する光
源と、その光源からの計測光を測定試料面に到達させる
とともに測定試料面からの反射光を取り込む光学系と、
その光学系に取り込まれる測定試料面からの特定波長ご
との反射光の光量を測定する分光反射光量測定手段とを
備えた分光反射光量測定装置において、測定試料面に対
して光学系側を仕切る保護透明体と、測定試料面におけ
る光源からの計測光の照射範囲を制限する照射範囲制限
手段とを備えて構成する。

【０００９】また、請求項２に係る発明の分光反射光量
測定装置は、上述のような目的を達成するために、請求
項１に係る発明の分光反射光量測定装置における光学系
を水平方向に移動する移動手段を備え、光学系と、その
下方の測定試料面との間に保護透明体を設けて構成す
る。

【００１０】

【作用】請求項１に係る発明の分光反射光量測定装置の
構成によれば、保護透明体を通じて、測定試料面に対す
る計測光、および、測定試料面からの反射光を透過させ
ながら、その測定試料面を備える被測定物が高温であっ
たり、被測定物上の処理液からガス成分や蒸気成分が揮
発発生したりしても、その影響を保護透明体によって遮
断することができる。しかも、照射範囲制限手段によっ
て、測定試料面における光源からの計測光の照射範囲を
制限し、いわゆるKoana-Naora 型光学系に構成し、Ｓ−
Ｖ効果による影響を低減し、保護透明体に起因する境界
部分での乱反射による影響を抑制することができる。

【００１１】また、請求項２に係る発明の分光反射光量
測定装置の構成によれば、光学系などの装置側の可動部
分の動作によって塵埃が発生しても、その塵埃が測定試
料面に落下することを保護透明体によって防止できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例を図面を用
いて詳細に説明する。図１は、本発明に係る実施例の分
光反射光量測定装置の全体側面図、図２は、分光反射光
量測定用光学系を示す全体構成図である。図１に示すよ
うに、基台１に立設された支柱２に、第１のステージ３
ａと第２のステージ３ｂとから成る移動手段としてのＸ
−Ｙステージ３を介して、分光反射光量測定用光学系４
（図２参照）を内装したケーシング５が水平方向に移動
可能に支持されている。

【００１３】分光反射光量測定用光学系４は、図２に示
すように、光学系６と、照明系７と、モニタ系８と、分
光ユニット９とから構成されている。

【００１４】光学系６は、対物レンズ１０と第１の凸レ
ンズ１１とから構成され、照明系７からの計測光を測定
試料面としての基板１２の外面Ｆに到達させるとともに
基板１２の外面Ｆからの反射光を取り込み、基板１２の
外面Ｆの像を分光ユニット９上に結ぶようになってい
る。なお、対物レンズ１０、第１の凸レンズ１１は、そ
れぞれ１枚のレンズで示されているが、複数枚のレンズ
で構成されることもあり、以下同様である。

【００１５】照明系７は、計測光を発する光源としての
第１のランプ１３と、第２および第３の凸レンズ１４，
１５と、対物レンズ１０と第１の凸レンズ１１との間に
設けられた第１のビームスプリッタ（ハーフミラーでも
よい）１６とから構成されている。また、照明系７に
は、モニタ用光源としての第２のランプ１７と、シャッ
ター１８と、第４の凸レンズ１９と、第２の凸レンズ１
４と第３の凸レンズ１５との間に設けられたピンホール
ミラー２０が備えられている。

【００１６】モニタ系８は、ＣＣＤカメラ２１と、第５
の凸レンズ２２と、第１の凸レンズ１１と分光ユニット
９との間に設けられた第２のビームスプリッタ（ハーフ
ミラーでもよい）２３とから構成されている。このモニ
タ系８としては、ＣＣＤカメラ２１に代えて接眼レンズ
を設け、目視によるように構成するものでもよい。

【００１７】分光ユニット９の結像面にはピンホール２
４が設けられ、基板１２の外面Ｆで測定される領域を制
限するように構成されている。そして、図示しないが、
ピンホール２４を通った反射光を平坦結像型回折格子と
フォトディテクタアレイとを組み合わせた分光器などの
各種の分光反射光量測定手段に取り込み、光学系６に取
り込まれる前記測定試料面としての基板１２の外面Ｆか
らの特定波長ごとの反射光の光量を測定して反射光の分
光情報を得るようになっている。

【００１８】対物レンズ１０の下方に、Ｘ−Ｙステージ
３および光学系６の水平方向で移動可能な全領域の鉛直
方向下方部分にわたるとともに支柱２に支持させた状態
で、基板１２の外面Ｆに対して光学系６側を仕切る保護
透明体としての保護ガラス２５が設けられている。

【００１９】ピンホールミラー２０には、照射範囲制限
手段としてのピンホール２０ａが設けられ、第１のラン
プ１３からの計測光が基板１２の外面Ｆを照射する照射
範囲を制限するように構成されている。すなわち、ピン
ホール２０ａを通過した計測光のみが基板１２の外面Ｆ
の所望の測定箇所に照射されるように、いわゆるKoana-
Naora 型光学系に構成され、Ｓ−Ｖ効果による影響を低
減できるように構成されている。これにより、照明系７
および光学系６それぞれでのレンズや保護ガラス２５の
空気境界面や微小な傷、汚れ、更にはそれらの光学部品
を支持している金物などによって発生するフレアー光と
か保護ガラス２５からの反射光に起因する測定誤差を抑
えることができる。なお、ピンホールミラー２０のピン
ホール２０ａと基板１２の外面Ｆとは、ＣＣＤカメラ２
１でピントを合わせた時に、光学的に共役になるように
配置している。

【００２０】次に、反射光量の測定について説明する。
先ず、保護ガラス２５の下方の対物レンズ１０に対向す
る箇所に基板１２を移動させて固定する。

【００２１】次いで、シャッター１８を開き、第２のラ
ンプ１７からの光を基板１２の外面Ｆに広い範囲で照射
する。その状態で、ＣＣＤカメラ２１からの画像を用い
てピントを合わせるとともに、Ｘ−Ｙステージ３を駆動
して所望の測定箇所に移動する。この所望の測定箇所へ
の移動は、基板１２を移動させることによって行っても
良い。

【００２２】所望の測定箇所まで移動させて停止した後
にシャッター１８を閉じる。これにより、第１のランプ
１３からの計測光を基板１２の外面Ｆの所望の測定箇所
にのみ照射し、そこからの反射光を取り込み、分光ユニ
ット９において反射光量を測定する。

【００２３】以上の構成により、ピント合わせに伴う光
学系６の移動やＸ−Ｙステージ３の駆動により塵埃が発
生して落下しても、その塵埃を保護ガラス２５で受け止
め、基板１２の外面Ｆに塵埃が落下して付着することを
防止できる。また、基板１２が加熱処理後で高温状態に
あったとしても、その高温の熱が光学系６に伝わること
を保護ガラス２５で防止できる。更に、基板１２の外面
Ｆに塗布された処理液に起因してガスや蒸気が揮発発生
する可能性がある場合でも、それらのガスや蒸気が光学
系に付着したりすることを保護ガラス２５で防止でき
る。保護ガラス２５は、定期的あるいは適宜交換され
る。

【００２４】モニタ系８を構成するのに、図３の変形例
の要部の構成図に示すように、分光ユニット９に反射光
が入射されるピンホール２４の部分をピンホールミラー
２６に構成し、そのピンホールミラー２６によって、分
光測定に使う以外の光を反射させてＣＣＤカメラ２１ａ
（目視の場合は接眼レンズ）に導くように構成しても良
い。

【００２５】本発明としては、上記実施例のように、基
板１２の外面Ｆの上方に光学系６を位置させて分光反射
光量を測定するものに限らず、前述したように、熱的影
響やガスや蒸気による悪影響を保護ガラス２５で防止で
きるため、例えば、基板１２の外面Ｆの下方に光学系６
を位置させて分光反射光量を測定するように構成するも
のでも良い。また、基板１２の外面Ｆの水平方向横側方
に光学系６を位置させて分光反射光量を測定するように
構成するものでも良い。

【００２６】保護透明体としては、保護ガラス２５に限
らず、アクリル樹脂などの耐熱性プラスチックなども適
用できる。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１に係る発明の分光反射光量測定装置によれば、保護透
明体を通じて計測光および反射光を透過させながら、被
測定物が高温であるとか、被測定物上の処理液からガス
成分や蒸気成分が揮発発生するといった被測定物の性状
のいかんにかかわらず、その影響を光学系が受けないか
ら、被測定物の性状に起因して測定精度を低下すること
が無い。

【００２８】しかも、計測光および反射光が保護透明体
を透過するときに、その境界部分で乱反射するが、本発
明では、照射範囲制限手段によって、測定試料面におけ
る光源からの計測光の照射範囲を制限し、いわゆるKoan
a-Naora 型光学系に構成してＳ−Ｖ効果による影響を低
減するから、保護透明体に起因する測定精度の低下を良
好に回避でき、分光反射光量の測定性能を変えること無
く、被測定物の性状のいかんにかかわらず、分光反射光
量を精度良く測定できるようになった。

【００２９】また、請求項２に係る発明の分光反射光量
測定装置によれば、光学系などの装置側の可動部分を測
定試料面の上方に配置した場合に、可動部分の動作によ
って塵埃が発生しても、その塵埃が測定試料面に落下す
ることを保護透明体によって防止するから、測定試料面
に落下した塵埃に起因する乱反射の発生を無くすことが
でき、測定試料面の上方に光学系を配置するような場合
でも、分光反射光量を精度良く測定できるようになっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施例の分光反射光量測定装置を
示す全体側面図である。

【図２】分光反射光量測定用光学系を示す全体構成図で
ある。

【図３】変形例の要部の構成図である。

【符号の説明】

３…Ｘ−Ｙステージ（移動手段） ６…光学系 ９…分光ユニット（分光反射光量測定手段） １３…光源としての第１のランプ ２０ａ…ピンホール（照射範囲制限手段） ２５…保護ガラス（保護透明体） Ｆ…基板の外面（測定試料面）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 計測光を発する光源と、 前記光源からの計測光を測定試料面に到達させるととも
   に前記測定試料面からの反射光を取り込む光学系と、 前記光学系に取り込まれる前記測定試料面からの特定波
   長ごとの反射光の光量を測定する分光反射光量測定手段
   と、 を備えた分光反射光量測定装置において、 前記測定試料面に対して前記光学系側を仕切る保護透明
   体と、 前記測定試料面における前記光源からの計測光の照射範
   囲を制限する照射範囲制限手段と、 を備えたことを特徴とする分光反射光量測定装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の光学系を水平方向に移
   動する移動手段を備え、前記光学系と、その下方の測定
   試料面との間に保護透明体を設けた分光反射光量測定装
   置。