JPS622104A - 膜厚測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明は、光の干渉の原理に基づいて、薄膜の厚みを測
定する膜厚測定装置に関する。

〔従来の技術〕

光の干渉を利用して膜厚を測定する装置は、本出願人が
先に出願した実願昭５９−１４２３９８号公報に　　　
　　　：よって開示されている。この従来の装置は被測
定　　　　　Ｉ試料を載せるべき固有の試料台を有し、
この試料台を前後、左右及び上下方向に移動させて試料
の測定すべき位置を顕微鏡対物レンズの下に位置決めし
、焦点調節を行った上で、膜厚を測定するものであった
。また、これらの測定操作の自動化も実施されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来の膜厚測定装置においては、試料は１個づつ人
手によって試料台の上に載せる必要かあった。すなわち
測定操作自体は自動化されるのにもかかわらず、試料を
試料台に載せるという操作は人手を必要としていた。

しかしながら、製造工程においては生産性の向上が要求
されるので、検査のために膜厚を測定する場合にも、で
きるだけ多くの工程が搬送コンベヤ等で進行するように
自動化乃至は能率化され、また装置の遊休時間を無くし
て有効利用を図ることが望まれており、上記従来の膜厚
測定装置のように試料台に逐一試料を載置するものでは
、前記自動化や能率化の要求に応えることができなかっ
た。

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、
被測定試料を搬送コンベヤ等の上に載せたままで、膜厚
を測定することを可能ならしめ、更には１台の膜厚測定
装置本体で、多数の搬送コンペ等の上の被測定試料の測
定をも可能ならしめることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の上記問題解決の手段は、波長を一定の領域で変
化させることができる単色光を薄膜に照射し、反射され
た戻りの光の干渉の原理に基づいて薄膜の厚みを測定す
る膜厚測定装置において、導光手段として前記膜厚測定
装置の本体から前記の単色光を被測定試料の薄膜面に照
射する顕微鏡対物レンズを分離し、両者を屈曲自在なる
光ファイバーで結合して前記照射光と戻りの光を導光す
る膜厚測定装置である。

さらに一層能率化を計るために、各々の末端に顕微鏡対
物レンズを設けた屈曲自在な上記光ファイバーから成る
導光手段を多数設け、前記膜厚測定装置の本体との光学
的接続部に、例えばターレット型切換機構などの光ファ
イバー切換機構を設けるものとする。

〔作用〕

本発明は膜厚測定における照射光と試料の薄膜の表面、
裏面からの戻りの光を光ファイバーを用いて屈曲自在に
導光するので、膜厚測定装置本体から離れた位置に単色
光を照射する顕微鏡対物レンズを分離して設置すること
が可能となり、たとえば搬送コンベヤの上に試料を載せ
た状態で膜厚の測定ができるようになって試料の検査工
程の自動化や能率化が可能となる。

多数の光ファイバー、及びその末端に接続した対物レン
ズを用い、ターレット型切換機構などの光ファイバー切
換機構によって光学的に前記光ファイバーを切換えて連
結することは、１台の膜厚測定装置本体を用いて、多数
の搬送コンベヤ上の試料の測定を切換えて行うことがで
き、装置の遊休時間を減らしてさらに能率向上を計るこ
とが可能になる。

〔実施例〕

以下に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は、本発明の好適な一実施例の膜厚測定装置の斜
視図で、第２図は、本発明の光学系の骨子を示す説明図
である。第１図及び第２図において、ｌは単色光を発生
し被測定試料からの反射された戻りの光を検出測定する
膜厚測定装置本体である。被測定試料（以下試料と記す
）２は、製造検査工程における搬送コンベヤないしはそ
の途中に挿入された試料搬送台３の上に載せられ、測定
時には一時停止される。一時停止された前記試料２の直
上には、顕微鏡対物レンズ（以下対物レンズと記す）４
が、調節可能な支持台５によって支持される。すなわち
支持台５は、対物レンズ４を試料２に対して前後、左右
並びに上下方向に移動せしめる機能を有し、試料２の水
平位置を対物レンズ４に対して所要位置に合わせるため
に前後左右の移動を、また試料２に対して焦点を合わせ
るために上下位置の調節を行うことができる。これらの
支持台５の移動並びに調節は図示しないｉｉ！ｉｉ像判
定手段や、駆動手段等によって全自動式に行うことがで
きる。前記の膜厚測定装置本体ｌと対物レンズ４とは、
屈曲自在の光ファイバー６によって光学的に連結される
。これによって、膜厚測定装置本体ｌから離れた位置に
置かれた試料も動がさず、そのままの状態で測定するこ
とが可能となる。

次に本発明の光学系について説明する。第２図において
、光源７はタングステンランプ等の一定の波長領域をも
つものが用いられ、その光は単色計８によって所要の波
長の光のみが単色光とじて出射される。この単色計８は
、回折格子９の回転角に対応する特定の波長の光のみを
出射スリット１０から出射するようにしてあり、この回
転角を連続的に変えることにより、出射される光すなわ
ち単色光の波長もまた連続的に変えることができる。回
折格子９には、反射型のエシェレッ１−格子が用いられ
る。単色計８を出た単色光は、レンズ１１を経て、ハー
フミラ−１２を透過し、レンズ１３に到る。以上の光学
系は膜厚測定装置本体ｌに実装される。該レンズ１３を
経た単色光は光ファイバー６の一端から入射されて他端
から出射され、レンズ１４及び対物レンズ４を経て、測
定されるべき試料２０表面に形成された薄膜１５の上に
照射される。この照射光は前記の如く単色光であって、
一定の波長のみをもつ光である。該単色光が膜の表面で
直接反射して戻る光と、膜の表面を一旦通過し裏面で反
射して戻り再び表面を透過して戻る光とが、膜の厚みの
２倍だけの行路差があるために、一定の波長の光に対し
て干渉を生じ、それらを合わせた戻りの光には明暗を生
じる。この明暗の数は、膜の厚みと波長に対して一定の
関係があるので、このときの単色光の波長を知れば明暗
の数を計測することによって、膜厚を求めることができ
る。前記の戻りの光は、再び対物レンズ４１　レンズ１
４．光ファイバー６、及びレンズ１３を経て４５°の入
射角で置かれたハーフミラ−１２に到り、ここで反射し
て膜厚測定装置本体１内の光電子増倍管１６に受けられ
る。光電子増倍管１６は、入射した前記戻りの光の明暗
の数を読みとり、その明暗の数を受けて信号処理装置１
７により、前記の方法に従って膜厚を計算し、表示装置
１８によりその結果を表示する。表示装置１８には、ブ
ラウン管などのディスプレイ又はプリンターなどの記録
装置を使用することができる。

次に、他の実施例として多数の光ファイバー及び対物レ
ンズを使用する場合について説明する。

第３図はこの場合の膜厚測定装置の斜視図を示す。

膜°厚測定装置本体１にはターレット型切換機構１９が
取付けられ、これに多数の光ファイバー６゜６ａ、６ｂ
等が接続され、その中の１本が後述する如く光ファイバ
ー切換機構により、光学的に膜厚測定装置本体１の光学
系に連結される。各光ファイバーの先端には、それぞれ
対物レンズ４．４ａ。

４ｂ等が接続され、これらは調節可能な支持台５゜５ａ
、５ｂ等に支えられてそれぞれのＩＭ送送コンベヤ上試
料２について前記同様に測定操作を行うことができる。

第４図は、光ファイバー切換機構の一例であるターレッ
ト型切換機構を示す。第４図において、ターレット台２
０は、ねじ２１によって膜厚測定装置本体１に取付けら
れる。ターレット回転板２２は、軸２３を介してターレ
ット台２０に回転可能に取付けられる。光ファイバー６
．６ａ、等は、ターレット回転板２２の軸２３のまわり
の円周上に配置され、ナツト２４．２４ａ等、ボールベ
アリング２５．２５ａ等を介して、ターレット回転板２
２に回転可能に取付けられる。ナツト２４等は、光ファ
イバー６等をレンズ１３に対して焦点関節を行うための
ものであり、ボールベアリング２５等は、ターレット回
転板２２を回転した場合に光ファイバー６等のねじれを
防ぐためのものである。止め具２６は、光ファイバー６
．６８等の１つが光学的に連結された位置において回転
板２２の位置を固定する。

この構成による膜厚測定装置を使用する場合、第４図の
状態のときは、本体１と光学的に連結された１つの光フ
ァイバー６に接続した対物レンズ４の下に置かれた試料
２が測定される。ここで、ターレット回転板２２を回転
して、他の光ファイバー６ａを本体と光学的に連結させ
たときは、これに接続した対物レンズ４ａの下に置かれ
た試料が測定される。この方法で他の光ファイバー６ｂ
等に対応する試料も、順次に測定される。このようにし
て一つの製造検査ラインの遊休時間に他のラインの試料
の測定をすることができ、膜厚測定装置の効率的な運用
ができるのでさらに製造能率が向上する。

なお、ターレット型切換機構を使用せず、単一の光ファ
イバーを使用し、ロボットなどの移動手段により該光フ
ァイバーないしは支持台を順次各試料搬送台間を移動さ
せる光ファイバー切換機構を用いることも勿論可能であ
る。

〔発明の効果〕

本発明による光ファイバーを用いた膜厚測定装置を使用
するとき、被測定試料は搬送コンベヤ上に載せたままで
測定することができるので、被測定試料の製造能率が向
上する効果が得られる。

また多数の光ファイバー及び対物レンズを使用し、ター
レット型切換機構などの光ファイバー切換機構により逐
次切換えて多数の製造ラインの試料を測定することがで
きるので、測定装置本体の効率的な使用が可能になり、
製造能率がさらに向上すると共に、設備資金が節約でき
るなどの効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の膜厚測定装置の斜視図、第２図は本発
明の光学系の骨子を示す説明図、第３図は多数の光ファ
イバーを使用する場合の膜厚測定装置の斜視図、第４図
は光ファイバー切換え用のターレット型切換機構を示す
図である。 １・・・膜厚測定装置本体　２・・・被測定試料４・・
・顕微鏡対物レンズ　５・・・支持台６．６ａ、６ｂ・
・・光ファイバー ７・・・光源　　　　　　　８・・・単色針９・・・回
折格子　　　　　１２・・・ハーフミラ−１６・・・光
電子増倍管

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）波長を一定の領域で変化させることができる単色
   光を薄膜に照射し、薄膜における光の干渉の原理に基づ
   いて前記薄膜の厚みを測定する膜厚測定装置において、
   導光手段として前記膜厚測定装置の本体と前記の単色光
   を被測定試料の薄膜面に照射する顕微鏡対物レンズとの
   間に屈曲自在なる光ファイバーを設けたことを特徴とす
   る膜厚測定装置。
2. （２）前記導光手段は末端に顕微鏡対物レンズを設けた
   多数の屈曲自在なる光ファイバーから成ることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の膜厚測定装置。
3. （３）前記膜厚測定装置の本体は前記導光手段との光学
   的接続部として光ファイバー切換機構を設けて成ること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項のいず
   れかに記載の膜厚測定装置。