JPH04236307A - Detecting device of three-dimensional shape of pattern - Google Patents
Detecting device of three-dimensional shape of patternInfo
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- JPH04236307A JPH04236307A JP488391A JP488391A JPH04236307A JP H04236307 A JPH04236307 A JP H04236307A JP 488391 A JP488391 A JP 488391A JP 488391 A JP488391 A JP 488391A JP H04236307 A JPH04236307 A JP H04236307A
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- pattern
- laser light
- objective lens
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は、基板上の微細パターン
の検査装置に関わり、特に透明な微細パターンの立体形
状を効率的にかつ正確に測定するパターン立体形状検知
装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for inspecting fine patterns on a substrate, and more particularly to a pattern three-dimensional shape detecting apparatus for efficiently and accurately measuring the three-dimensional shape of a transparent fine pattern.
【0002】0002
【従来の技術】従来の立体パターン形状測定方法として
は例えば特開平2−31103がある。2. Description of the Related Art A conventional method for measuring the shape of a three-dimensional pattern is, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-31103.
【0003】図4は従来の透明な微細パターンの立体形
状の検知方法の原理図である。図4で101が基板10
2上に形成されている厚さ数μm程度の透明なパターン
であり、基板102はX−Yテーブル109上に載置さ
れている。110は光軸Sに沿って図示A方向(紙面で
は上下方向)に微動できる対物レンズであり、111は
検知側の収束レンズ、112はピンホール、113はフ
ォトディテクタである。また、点線で示す114は偏光
ビームスプリッタであり、115は投光レンズである。FIG. 4 is a diagram showing the principle of a conventional method for detecting the three-dimensional shape of a transparent fine pattern. In FIG. 4, 101 is the substrate 10
The substrate 102 is a transparent pattern with a thickness of about several μm formed on the substrate 102, and the substrate 102 is placed on the XY table 109. Reference numeral 110 designates an objective lens that can be moved slightly along the optical axis S in the direction A in the figure (in the vertical direction on the paper), 111 designates a converging lens on the detection side, 112 designates a pinhole, and 113 designates a photodetector. Further, 114 indicated by a dotted line is a polarizing beam splitter, and 115 is a light projecting lens.
【0004】ここで投光レンズ115からそれぞれ波長
がλ1,λ2であり、かつ平行光であるレーザ光201
とレーザ光202を同時に出射し偏光ビームスプリッタ
114で両方ともパターン101の方向に反射させる。
この反射したレーザ光201、レーザ光202は対物レ
ンズ110を透過後波長λ1のレーザ光1はパターン1
01に進入してパターン下面すなわち基板102の面の
所定位置Fで焦点を結び反射してレーザ光201′とな
る。その後対物レンズ110と偏光ビームスプリッタ1
14を透過し更に収束レンズ111で収束されてピンホ
ール112部分の位置F1で焦点を結びフォトディテク
タ113に強力な光信号として入射するように各光学系
を配置してある。Here, laser beams 201 having wavelengths of λ1 and λ2 and parallel light are emitted from the light projection lens 115.
and laser beam 202 are simultaneously emitted and both are reflected in the direction of pattern 101 by polarizing beam splitter 114. After the reflected laser beams 201 and 202 pass through the objective lens 110, the laser beam 1 with a wavelength λ1 becomes pattern 1.
01, focuses at a predetermined position F on the lower surface of the pattern, that is, the surface of the substrate 102, and is reflected to become a laser beam 201'. After that, the objective lens 110 and the polarizing beam splitter 1
Each optical system is arranged so that the light passes through the light beam 14, is further converged by the converging lens 111, focuses at the position F1 of the pinhole 112, and enters the photodetector 113 as a strong light signal.
【0005】一方、波長λ2のレーザ光202は上記レ
ーザ光201と同様に透明パターン101に進入するが
、波長が異なっているためパターン101内での屈折率
に差が生じレーザ光201とは異なった光路をたどる。
すなわち、レーザ光202は図4ではパターン101内
の位置Fに焦点を結ぶようになっている。On the other hand, a laser beam 202 with a wavelength λ2 enters the transparent pattern 101 in the same way as the laser beam 201, but since the wavelength is different, there is a difference in the refractive index within the pattern 101, and the laser beam 202 is different from the laser beam 201. Follow the light path. That is, the laser beam 202 is focused at a position F within the pattern 101 in FIG.
【0006】従ってパターン下面すなわち基板102の
面で反射したレーザ光202′は対物レンズ110及び
偏光ビームスプリッタ114と透過し更に収束レンズ1
11で収束されてもピンホール112の位置に収束せず
例えば位置F1′に収束するのでフォトディテクタ11
3には微弱な光信号しか到達しない。Therefore, the laser beam 202' reflected from the lower surface of the pattern, that is, the surface of the substrate 102, passes through the objective lens 110 and the polarizing beam splitter 114, and then passes through the converging lens 1.
11, the photodetector 11 does not converge at the position of the pinhole 112 but, for example, at the position F1'.
Only a weak optical signal reaches 3.
【0007】ここで、対物レンズ110を光軸方向に微
動させてレーザ光202のパターン101内部における
焦点位置F′を基板102上のF点に合わせると、レー
ザ光202の反射光であるレーザ光202′は上記のレ
ーザ光201′とほぼ同じ光路をたどることからピンホ
ール112部分の位置F1で収束することとなり、フォ
トディテクタ113に強力な光信号を入射させることが
できる。[0007] Here, when the objective lens 110 is slightly moved in the optical axis direction to align the focal position F' of the laser beam 202 inside the pattern 101 with the point F on the substrate 102, the laser beam that is the reflected light of the laser beam 202 is Since the laser beam 202' follows almost the same optical path as the laser beam 201', it converges at the position F1 of the pinhole 112, allowing a strong optical signal to be incident on the photodetector 113.
【0008】このことは、対物レンズ110を移動する
ことによってレーザ光201の場合とレーザ光202の
場合それぞれについてフォトディテクタ113に強力な
光信号が到達することとなり、この時の対物レンズ11
0の移動距離から透明パターン101の厚さを算出でき
ることとなる。This means that by moving the objective lens 110, strong optical signals reach the photodetector 113 for both the laser beam 201 and the laser beam 202, and the objective lens 11 at this time reaches the photodetector 113.
The thickness of the transparent pattern 101 can be calculated from the movement distance of 0.
【0009】ここで、上述の対物レンズ110の移動距
離をuとし、レーザ光201,レーザ光202のパター
ン101に対する入射各をθ、レーザ光201のパター
ン101における屈折角をα、屈折率をn1とし、レー
ザ光202のパターン101における屈折角をβ、屈折
率をn2とすると、透明パターン101の厚みはhはHere, the moving distance of the objective lens 110 mentioned above is u, the incidence of each of the laser beams 201 and 202 on the pattern 101 is θ, the refraction angle of the laser beam 201 in the pattern 101 is α, and the refractive index is n1. If the refraction angle of the laser beam 202 in the pattern 101 is β and the refractive index is n2, then the thickness of the transparent pattern 101 is h.
【
0010】[
0010
【0011】となる。ここで
sinα=n1・sinθ 式5sinβ=n2
・sinθ 式6である。式4から、対物レンズ
110の移動距離uを求めることによりパターン101
の厚さhと断面形状を検知することができる。[0011] Here, sinα=n1・sinθ Equation 5 sinβ=n2
・sin θ Equation 6. By determining the moving distance u of the objective lens 110 from Equation 4, the pattern 101 is
The thickness h and cross-sectional shape of the can be detected.
【0012】図5は従来のパターン立体形状検知装置の
構成図である。XYテーブル109上に透明パターン1
01が形成された基板102が載せられている。120
,121はそれぞれ波長λ1,λ2のレーザ光源であり
、122a,122bはフィルタ、123は上記2つの
レーザ光を同軸化し特定の偏光成分として送出する偏光
ビームスプリッタ、124は特定の偏光成分のみを反射
し他の偏光成分を透過させる偏光ビームスプリッタ、1
25は光軸方向に微動可能な対物レンズ、126は反射
ミラ、127は収束レンズ、128はピンホール、12
9はフォトディテクタ、130はフォトディテクタ12
9の信号を演算処理して表示するモニタ画像を示してい
る。FIG. 5 is a block diagram of a conventional pattern three-dimensional shape detection device. Transparent pattern 1 on the XY table 109
A substrate 102 on which 01 is formed is mounted. 120
, 121 are laser light sources with wavelengths λ1 and λ2, respectively, 122a and 122b are filters, 123 is a polarizing beam splitter that makes the two laser beams coaxial and sends them out as a specific polarized component, and 124 reflects only a specific polarized component. a polarizing beam splitter that transmits other polarized light components;
25 is an objective lens that can be moved slightly in the optical axis direction, 126 is a reflection mirror, 127 is a converging lens, 128 is a pinhole, 12
9 is a photodetector, 130 is a photodetector 12
9 shows a monitor image that is displayed after processing the signal of No. 9.
【0013】図5において対物レンズ125を図示され
ない移動機構で図示A′方向に微動させることによって
フォトディテクタ129は、レーザ光源120からのレ
ーザ光201,レーザ光源202からのレーザ光202
のそれぞれについて光信号としてのピークを検知するこ
とができる。図6は図5のモニタ画像30における検知
信号の例を示したものであり、横軸Xには対物レンズ1
25の移動距離、縦軸Yはフォトディテクタ129の受
光光量を表している。このとき、上記対物レンズ125
の移動で得られるカーブは図6の様に2つのピークを示
し、この2つのピーク値の間の移動距離uより式4,式
5,式6よりパターン101の厚みを算出する。In FIG. 5, by slightly moving the objective lens 125 in the direction A' in the drawing using a moving mechanism (not shown), the photodetector 129 detects the laser beam 201 from the laser light source 120 and the laser beam 202 from the laser light source 202.
It is possible to detect the peak as an optical signal for each of the following. FIG. 6 shows an example of a detection signal in the monitor image 30 of FIG.
The moving distance of 25 and the vertical axis Y represent the amount of light received by the photodetector 129. At this time, the objective lens 125
The curve obtained by the movement shows two peaks as shown in FIG. 6, and the thickness of the pattern 101 is calculated from Equation 4, Equation 5, and Equation 6 from the movement distance u between these two peak values.
【0014】[0014]
【発明が解決しようとする課題】上述した、従来の透明
な微細パターンの立体形状検知方法では、以下のような
理由により、高精度な検知が行えないという欠点がある
。The above-described conventional method for detecting the three-dimensional shape of a transparent fine pattern has the disadvantage that highly accurate detection cannot be performed for the following reasons.
【0015】対物レンズ110の移動距離uは、フォト
ディテクタ113での受光光量の2つのピーク値から求
める。その時の対物レンズの移動距離と、受光光量との
関係は図6のようになる。The moving distance u of the objective lens 110 is determined from two peak values of the amount of light received by the photodetector 113. The relationship between the moving distance of the objective lens and the amount of received light at this time is as shown in FIG.
【0016】しかし、パターン101の厚みが薄くなる
と図7のように、2つのピークが近づき波形が重なりあ
ってしまい、2つのピークの位置の差から移動距離uを
求めることが困難となり、パターン101の厚さhの測
定精度が低下してしまう。However, as the thickness of the pattern 101 becomes thinner, the two peaks approach each other and the waveforms overlap, as shown in FIG. The measurement accuracy of the thickness h of the film is reduced.
【0017】[0017]
【課題を解決するための手段】本発明のパターン立体形
状検知装置は、異なる波長光を発振する2つのレーザ光
源と、この2つのレーザ光源からの2つの出射レーザ光
を試料に対向して配置された1つの対物レンズに導くた
めの少なくとも2つの偏光ビームスプリッタを含む同軸
光学系と、前記同軸光学系中の1つの偏光ビームスプリ
ッタで前記出射レーザ光の光路から分離された前記出射
レーザ光が前記試料で反射し前記対物レンズを逆行して
くる2つの反射レーザ光を分離するためのダイクロイッ
クミラーと、このダイクロイックミラーで分離された前
記2つの反射レーザ光それぞれについて収束レンズで収
束させてからピンホールに通したものをフォトディテク
タで検出する2つの共焦点光学系とを含み、前記対物レ
ンズを光軸に沿って微動可能としたことを特徴とする。[Means for Solving the Problems] The pattern three-dimensional shape detection device of the present invention includes two laser light sources that emit light of different wavelengths, and two laser beams emitted from these two laser light sources that are arranged facing the sample. a coaxial optical system including at least two polarizing beam splitters for guiding the emitted laser beam to one objective lens; the emitted laser beam is separated from the optical path of the emitted laser beam by one polarizing beam splitter in the coaxial optical system A dichroic mirror separates the two reflected laser beams that are reflected by the sample and travel backward through the objective lens, and each of the two reflected laser beams separated by the dichroic mirror is converged by a converging lens and then focused. It is characterized in that it includes two confocal optical systems that detect what passes through the hole with a photodetector, and that the objective lens can be moved slightly along the optical axis.
【0018】[0018]
【作用】図1は本発明を説明する原理図である。[Operation] FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of the present invention.
【0019】図1で1が基板2上に形成されている厚さ
数μm程度の透明なパターンであり、基板2はX−Yテ
ーブル9上に載置されている。投光レンズ15から波長
がλ1,λ2であり、かつ平行光であるレーザ光51と
レーザ光52が出射される。10は光軸Sに沿って図示
A方向(紙面では上下方向)に微動でき、かつ波長λ1
,λ2に対して波長補正が施されている対物レンズであ
り、11はレーザ光51側の収束レンズ、12はピンホ
ール、13はフォトディテクタであり、収束レンズ11
とピンホール12との距離は収束レンズ11の波長λ1
での焦点距離に等しくしておく。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a transparent pattern with a thickness of about several μm formed on a substrate 2, which is placed on an XY table 9. As shown in FIG. Laser light 51 and laser light 52 having wavelengths of λ1 and λ2 and which are parallel lights are emitted from the projection lens 15. 10 can be slightly moved along the optical axis S in the direction A shown in the figure (in the vertical direction on the paper), and has a wavelength λ1.
, λ2, 11 is a converging lens on the laser beam 51 side, 12 is a pinhole, and 13 is a photodetector.
The distance between and the pinhole 12 is the wavelength λ1 of the converging lens 11.
Make it equal to the focal length.
【0020】21はレーザ光52側の収束レンズ、22
はピンホール、23はフォトディテクタであり、レーザ
光1側と同様に、収束レンズ21とピンホール22との
距離は収束レンズ21の波長λ2での焦点距離に等しく
しておく。21 is a converging lens on the laser beam 52 side; 22
23 is a pinhole, and 23 is a photodetector. Similarly to the laser beam 1 side, the distance between the converging lens 21 and the pinhole 22 is set equal to the focal length of the converging lens 21 at wavelength λ2.
【0021】また、14は偏光ビームスプリッタであり
、15は投光レンズであり、16はレーザ光51とレー
ザ光52を分離するためのダイクロイックミラーである
。Further, 14 is a polarizing beam splitter, 15 is a projecting lens, and 16 is a dichroic mirror for separating the laser beam 51 and the laser beam 52.
【0022】投光レンズ15からそれぞれ波長がλ1,
λ2であり、かつ平行光であるレーザ光51とレーザ光
52を同時に出射し偏光ビームスプリッタ14で両方と
もパターン1の方向に反射させる。この反射したレーザ
光51,レーザ光52は対物レンズ10を通過後波長λ
1のレーザ光51はパターン1に進入してパターン下面
すなわち基板2の面の所定位置Fで焦点を結び反射して
レーザ光51′となる。その後対物レンズ10と偏光ビ
ームスプリッタ14を透過しダイクロイックミラー16
を透過する。更に収束レンズ11で収束されてピンホー
ル12の位置F1で焦点を結びフォトディテクタ13に
強力な光信号として入射するように各光学系を配置して
ある。The wavelengths λ1 and λ1 are emitted from the light projection lens 15, respectively.
Laser light 51 and laser light 52, which have a wavelength of λ2 and are parallel lights, are simultaneously emitted and both are reflected in the direction of pattern 1 by polarizing beam splitter 14. The reflected laser beams 51 and 52 have wavelengths λ after passing through the objective lens 10.
One laser beam 51 enters the pattern 1, focuses at a predetermined position F on the lower surface of the pattern, that is, the surface of the substrate 2, and is reflected to become a laser beam 51'. After that, it passes through an objective lens 10 and a polarizing beam splitter 14, and then passes through a dichroic mirror 16.
Transmit. Furthermore, each optical system is arranged so that the light is converged by the converging lens 11, focused at the position F1 of the pinhole 12, and is incident on the photodetector 13 as a strong optical signal.
【0023】一方、波長λ2のレーザ光52は上記レー
ザ光51と同様に透明パターン1に進入するが、波長が
異なっているためパターン1内での屈折率に差が生じレ
ーザ光1とは異なった光路をたどる。すなわち、レーザ
光52は第1図ではパターン1内の位置F′に焦点を結
ぶ。On the other hand, the laser beam 52 with the wavelength λ2 enters the transparent pattern 1 in the same way as the laser beam 51, but since the wavelength is different, there is a difference in the refractive index within the pattern 1, and the laser beam 52 is different from the laser beam 1. Follow the light path. That is, the laser beam 52 is focused at a position F' within the pattern 1 in FIG.
【0024】従ってパターン下面すなわち基板2の面で
反射したレーザ光52′は対物レンズ10及び偏光ビー
ムスプリッタ14と透過しダイクロイックミラー16で
反射され、更に収束レンズ21で収束されてもピンホー
ル22の位置に収束せず例えば位置F1′に収束するの
でフォトディテクタ23には微弱な光信号しか到達しな
い。Therefore, the laser beam 52' reflected from the lower surface of the pattern, that is, the surface of the substrate 2, passes through the objective lens 10 and the polarizing beam splitter 14, is reflected by the dichroic mirror 16, and is further converged by the converging lens 21. Since the light does not converge at the position F1', for example, only a weak optical signal reaches the photodetector 23.
【0025】ここで、対物レンズ10を光軸方向に微動
させてレーザ光52のパターン1内部における焦点位置
F′を基板2上のF点に合わせると、レーザ光2の反射
光、レーザ光2′はピンホール22の位置F2で収束す
ることとなり、フォトディテクタ23に強力な光信号を
入射させることができる。Here, when the objective lens 10 is slightly moved in the optical axis direction to align the focal position F' of the laser beam 52 inside the pattern 1 with the point F on the substrate 2, the reflected light of the laser beam 2, the laser beam 2 ' will converge at the position F2 of the pinhole 22, allowing a strong optical signal to be incident on the photodetector 23.
【0026】このことは、対物レンズ10を移動するこ
とによってレーザ光51の場合とレーザ光52の場合そ
れぞれについてフォトディテクタ13とフォトディテク
タ23に強力な光信号がそれぞれ到達することとなり、
対物レンズ10の移動距離から透明パターン1の厚さを
算出することができる。This means that by moving the objective lens 10, strong optical signals reach the photodetector 13 and the photodetector 23 for the laser beam 51 and the laser beam 52, respectively.
The thickness of the transparent pattern 1 can be calculated from the moving distance of the objective lens 10.
【0027】ここで、例えば対物レンズ10の移動距離
をuとし、レーザ光51,レーザ光52のパターン1に
対する入射角をそれぞれθ、レーザ光51のパターン1
における屈折角をα、屈折率をn1とし、レーザ光52
のパターン1における屈折角をβ、屈折率をn2とする
と、透明パターン1の厚みhはHere, for example, the moving distance of the objective lens 10 is u, the incident angle of the laser beam 51 and the laser beam 52 with respect to the pattern 1 is θ, and the pattern 1 of the laser beam 51 is
The refraction angle at is α, the refractive index is n1, and the laser beam 52
When the refraction angle in pattern 1 is β and the refractive index is n2, the thickness h of transparent pattern 1 is
【0028】[0028]
【0029】となる。ここで
sinα=n1・sinθ 式2sinβ=n2
・sinθ 式3であり、θ,n1,n2は既知
であり、uは測定値であるから、対物レンズ10の移動
距離uを求めることによりパターン1の厚さhと断面形
状を検知することができる。[0029] Here, sinα=n1・sinθ Equation 2 sinβ=n2
- sin θ Equation 3, θ, n1, n2 are known, and u is a measured value, so the thickness h and cross-sectional shape of the pattern 1 can be detected by finding the moving distance u of the objective lens 10. can.
【0030】[0030]
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the present invention will be explained with reference to the drawings.
【0031】図2は本発明の一実施例の構成図である。FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of the present invention.
【0032】図3(1)、図3(2)は図2のフォトデ
ィテクタ13,フォトディテクタ23の検知信号例であ
る。FIGS. 3(1) and 3(2) are examples of detection signals from the photodetector 13 and photodetector 23 in FIG. 2.
【0033】図2でX−Yテーブル9上には透明なパタ
ーン1が形成された基板2が載っている。27,29は
それぞれλ1,λ2の波長のレーザ光を出射するレーザ
光源であり、例えばレーザ光源27は波長632.8n
mのHe−Neレーザ光源、レーザ光源29は波長51
4.5nmのArレーザ光源である。In FIG. 2, a substrate 2 on which a transparent pattern 1 is formed is placed on an X-Y table 9. 27 and 29 are laser light sources that emit laser light with wavelengths λ1 and λ2, respectively; for example, the laser light source 27 has a wavelength of 632.8n.
m He-Ne laser light source, the laser light source 29 has a wavelength of 51
This is a 4.5 nm Ar laser light source.
【0034】26,28はフィルタ、25はレーザ光源
27,29からの2つのレーザ光を同軸化し特定の偏光
成分のみを送出する偏光ビームスプリッタ、24は特定
の偏光成分のみを反射し他の偏光成分は通過する偏光ビ
ームスプリッタ、10は光軸方向に微動可能な対物レン
ズ、16はダイクロイックミラー、11は収束レンズ、
12はピンホール、13はフォトディテクタ、21は収
束レンズ、22はピンホール、23はフォトディテクタ
、30はフォトディテクタ13とフォトディテクタ23
の信号を処理してパターン1の厚みhを算出する演算部
である。ここで収束レンズ11とピンホール12、収束
レンズ21とピンホール22との距離は図1の場合と同
様である。26 and 28 are filters; 25 is a polarizing beam splitter that coaxializes the two laser beams from the laser light sources 27 and 29 and sends out only a specific polarized component; and 24 is a polarizing beam splitter that reflects only a specific polarized component and transmits other polarized components. 10 is an objective lens that can be moved slightly in the optical axis direction, 16 is a dichroic mirror, 11 is a converging lens,
12 is a pinhole, 13 is a photodetector, 21 is a converging lens, 22 is a pinhole, 23 is a photodetector, 30 is a photodetector 13 and a photodetector 23
This is an arithmetic unit that calculates the thickness h of pattern 1 by processing the signal. Here, the distances between the converging lens 11 and the pinhole 12 and between the converging lens 21 and the pinhole 22 are the same as in the case of FIG.
【0035】レーザ光源27とレーザ光源29から出射
した2つのレーザ光はビームスプリッタ25で特定の偏
光成分を持つ同軸二光線となり、更に偏光ビームスプリ
ッタ24で反射し対物レンズ10で収束されて透明パタ
ーン1に入射する。このときレーザ光源27からのレー
ザ光61がパターン1の下面すなわち基板2の上面で焦
点を結び、反射すると反射したレーザ光61′は対物レ
ンズ10を通り平行光となり、ダイクロイックミラー1
6を透過し、収束レンズ11によりピンホール12の位
置に焦点を結びフォトディテクタ13に入射する。この
とき対物レンズ10を図示しない移動機構で図示A方向
に微動させるとそのときの対物レンズ10の移動距離と
、フォトディテクタ13の受光光量との関係は例えば図
3(1)のようになる。The two laser beams emitted from the laser light source 27 and the laser light source 29 are turned into two coaxial beams having a specific polarization component by the beam splitter 25, further reflected by the polarizing beam splitter 24, and converged by the objective lens 10 to form a transparent pattern. 1. At this time, the laser beam 61 from the laser light source 27 focuses on the lower surface of the pattern 1, that is, the upper surface of the substrate 2, and when reflected, the reflected laser beam 61' passes through the objective lens 10 and becomes parallel light, and the dichroic mirror 1
6 , is focused at the pinhole 12 position by the converging lens 11 , and enters the photodetector 13 . At this time, when the objective lens 10 is slightly moved in the direction A in the figure by a moving mechanism (not shown), the relationship between the moving distance of the objective lens 10 at that time and the amount of light received by the photodetector 13 becomes, for example, as shown in FIG. 3(1).
【0036】またその時の対物レンズ10の移動距離と
フォトディテクタ23の受光光量との関係は例えば図3
(2)のようになり、レーザ光2が基板2の上面で焦点
を結び対物レンズ10で平行光となり、ピンホール22
で焦点を結ぶときにピーク値となる。この場合、図3(
1)と図3(2)のピーク位置の差の分の対物レンズ1
0の移動距離uより式1,式2,式3をもちいてパター
ン1の厚さを算出する。Further, the relationship between the moving distance of the objective lens 10 and the amount of light received by the photodetector 23 at that time is shown in FIG. 3, for example.
As shown in (2), the laser beam 2 is focused on the upper surface of the substrate 2 and becomes parallel light at the objective lens 10, and the pinhole 22
The peak value is reached when the image is brought into focus. In this case, Figure 3 (
Objective lens 1 corresponding to the difference in peak position between 1) and Fig. 3 (2)
From the movement distance u of 0, the thickness of pattern 1 is calculated using equations 1, 2, and 3.
【0037】[0037]
【発明の効果】本発明のパターン立体形状検知装置は、
試料面で反射したレーザ光を、ダイクロイックミラーを
設けることで、異なる波長のレーザ光を分離するととも
に、受光する収束レンズ,ピンホール,フォトディテク
タから構成される共焦点光学系を1つでなく、2つ設け
ているために、異なる波長の2つのレーザ光の反射光量
の受光光量のピークを個別に測定できるようになり、透
明な微細パターンの形状を高精度で測定することができ
る。[Effects of the Invention] The pattern three-dimensional shape detection device of the present invention has the following features:
By installing a dichroic mirror to separate the laser beam reflected from the sample surface, we can separate the laser beams of different wavelengths and use two confocal optical systems instead of one, consisting of a converging lens, a pinhole, and a photodetector to receive the light. Since two laser beams are provided, the peaks of the amount of reflected light and the amount of received light of two laser beams of different wavelengths can be individually measured, and the shape of a transparent fine pattern can be measured with high precision.
【図1】本発明を説明する原理図である。FIG. 1 is a principle diagram explaining the present invention.
【図2】本発明の一実施例を示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention.
【図3】図3(1)は図2のフォトディテクタ13での
対物レンズ10の移動距離と受光光量との関係図、図3
(2)はフォトディテクタ23での対物レンズ10の移
動距離と受光光量との関係図である。3(1) is a diagram showing the relationship between the moving distance of the objective lens 10 and the amount of received light in the photodetector 13 of FIG. 2, FIG.
(2) is a diagram showing the relationship between the moving distance of the objective lens 10 in the photodetector 23 and the amount of light received.
【図4】従来のパターン立体形状検知方法の原理図であ
る。FIG. 4 is a principle diagram of a conventional pattern three-dimensional shape detection method.
【図5】従来のパターン立体形状検知装置の構成図であ
る。FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional pattern three-dimensional shape detection device.
【図6】図5におけるモニタ画像130の検知信号を示
す図である。6 is a diagram showing detection signals of the monitor image 130 in FIG. 5. FIG.
【図7】透明パターン101の厚みが薄い場合のモニタ
画像130の検知信号を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a detection signal of the monitor image 130 when the transparent pattern 101 is thin.
1 パターン 2 基板 9 XYテーブル 10 対物レンズ 11 収束レンズ 12 ピンホール 13 フォトディテクタ 14 偏光ビームスプリッタ 16 ダイクロイックミラー 21 収束レンズ 22 ピンホール 23 フォトディテクタ 24 偏光ビームスプリッタ 25 偏光ビームスプリッタ 26 フィルタ 27 レーザ光源 28 フィルタ 29 レーザ光源 30 演算部 101 透明パターン 102 基板 110 対物レンズ 112 ピンホール 113 フォトディテクタ 114 偏光ビームスプリッタ 120 レーザ光源 121 レーザ光源 122a フィルタ 122b フィルタ 123 偏光ビームスプリッタ 124 偏光ビームスプリッタ 125 対物レンズ 126 反射ミラー 127 収束レンズ 128 ピンホール 129 フォトディテクタ 130 モニタ画像 1 Pattern 2 Substrate 9 XY table 10 Objective lens 11 Convergent lens 12 Pinhole 13 Photo detector 14 Polarizing beam splitter 16 Dichroic mirror 21 Convergent lens 22 Pinhole 23 Photodetector 24 Polarizing beam splitter 25 Polarizing beam splitter 26 Filter 27 Laser light source 28 Filter 29 Laser light source 30 Arithmetic unit 101 Transparent pattern 102 Board 110 Objective lens 112 Pinhole 113 Photodetector 114 Polarizing beam splitter 120 Laser light source 121 Laser light source 122a Filter 122b filter 123 Polarizing beam splitter 124 Polarizing beam splitter 125 Objective lens 126 Reflection mirror 127 Convergent lens 128 Pinhole 129 Photodetector 130 Monitor image
Claims (1)
光源と、この2つのレーザ光源からの2つの出射レーザ
光を試料に対向して配置された1つの対物レンズに導く
ための少なくとも2つの偏光ビームスプリッタを含む同
軸光学系と、前記同軸光学系中の1つの偏光ビームスプ
リッタで前記出射レーザ光の光路から分離された前記出
射レーザ光が前記試料で反射し前記対物レンズを逆行し
てくる2つの反射レーザ光を分離するためのダイクロイ
ックミラーと、このダイクロイックミラーで分離された
前記2つの反射レーザ光それぞれについて収束レンズで
収束させてからピンホールに通したものをフォトディテ
クタで検出する2つの共焦点光学系とを含み、前記対物
レンズを光軸に沿って微動可能としたことを特徴とする
パターン立体形状検知装置。1. Two laser light sources that emit light of different wavelengths, and at least two polarized beams for guiding two emitted laser beams from the two laser light sources to one objective lens placed facing a sample. a coaxial optical system including a beam splitter; and one polarizing beam splitter in the coaxial optical system, where the emitted laser light is separated from the optical path of the emitted laser light, is reflected by the sample, and travels backward through the objective lens. A dichroic mirror for separating two reflected laser beams, and two confocal points for each of the two reflected laser beams separated by this dichroic mirror to be converged by a converging lens and then passed through a pinhole and detected by a photodetector. 1. A pattern three-dimensional shape detection device, comprising: an optical system, and the objective lens can be moved slightly along an optical axis.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP488391A JPH04236307A (en) | 1991-01-21 | 1991-01-21 | Detecting device of three-dimensional shape of pattern |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP488391A JPH04236307A (en) | 1991-01-21 | 1991-01-21 | Detecting device of three-dimensional shape of pattern |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04236307A true JPH04236307A (en) | 1992-08-25 |
Family
ID=11596081
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP488391A Pending JPH04236307A (en) | 1991-01-21 | 1991-01-21 | Detecting device of three-dimensional shape of pattern |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04236307A (en) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1991
- 1991-01-21 JP JP488391A patent/JPH04236307A/en active Pending
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