(57)【要約】      （修正有）【課題】モード別独立測定で多層構造の測定対象に対する厚さ情報及び形状情報の独立的な抽出ができる。【解決手段】光源１０から照射される白色光が反射及び透過されてそれぞれ基準面３３と測定部８０とに分離照射されるようにするための第２のビームスプリッター３２と、基準面に対する白色光の照射を選択的に遮断するブロッキングプレート３４とからなるマイケルソン干渉モジュール３０と、基準面から選択的に反射される白色光及び測定部から反射される白色光のうち、一定波長帯域の白色光を選別する音響光学変調フィルター４０と、光源、第２のビームスプリッター及び音響光学変調フィルターの間の白色光反射及び透過が順次的になされ得るように、第１のビームスプリッター２０及び音響光学変調フィルターに対して順次的に設けられ、分光イメージとして結像されるＣＣＤセンサー７０とを含む。【選択図】図１
2005164556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
白色光を出射する光源１０；
前記光源１０から照射される白色光が反射及び透過されてそれぞれ基準面３３と測定部８０とに分離照射されるようにするための第２のビームスプリッター３２と、
前記第２のビームスプリッター３２の反射角に対応する位置に前記第２のビームスプリッター３２及び基準面３３の間に設けられ、前記基準面３３に対する白色光の照射を選択的に遮断するブロッキングプレート３４とを含んでからなるマイケルソン干渉モジュール３０；
前記白色光の遮断可否によって前記基準面３３から選択的に反射される白色光及び前記測定部８０から反射される白色光の進行方向に設けられて表面に照射される白色光のうち、一定波長帯域の白色光を選別する音響光学変調フィルター４０；
前記光源１０、第２のビームスプリッター３２及び音響光学変調フィルター４０の間の白色光反射及び透過が順次的になされ得るように、前記光源１０からの白色光出射方向及び前記第２のビームスプリッター３２からの白色光出射方向に対して対応して設けられる無偏光キューブ形態の第１のビームスプリッター２０；及び
前記音響光学変調フィルター４０に対して順次的に設けられ、選別された白色光が照射されて分光イメージとして結像されるＣＣＤセンサー７０；を含んでなされることを特徴とする音響光学変調フィルターを用いた透明薄膜の３次元形状測定装置。
【請求項２】
前記測定部８０は、ウエーハ８１の上部に不規則的に形成される金属層８２と、前記金属層８２の上部に不規則的に塗布されて形成される微細薄膜層８３とからなることを特徴とする請求項１に記載の音響光学変調フィルターを用いた透明薄膜の３次元形状測定装置。
【請求項３】
前記白色光出射方向に、一側が前記光源１０に対応連結され、他側は前記第１のビームスプリッター２０の反射角に対応固定されるシングルモード光ファイバー１１が更に設けられることを特徴とする請求項１に記載の音響光学変調フィルターを用いた透明薄膜の３次元形状測定装置。
【請求項４】
前記シングルモード光ファイバー１１から出射される白色光の進行方向に応じた光幅が、前記第１のビームスプリッター２０に対する照射以前に透過されて整列され得るように、前記シングルモード光ファイバー１１及び前記第１のビームスプリッター２０の間に第１の凸レンズ１３が更に設けられることを特徴とする請求項３に記載の音響光学変調フィルターを用いた透明薄膜の３次元形状測定装置。
【請求項５】
前記第２のビームスプリッター３２に対して前記白色光の焦点が合わせられ得るように、前記マイケルソン干渉モジュール３０には前記第１のビームスプリッター２０及び第２のビームスプリッター３２の間に設けられる第２の凸レンズ３１が更に含まれることを特徴とする請求項１に記載の音響光学変調フィルターを用いた透明薄膜の３次元形状測定装置。
【請求項６】
前記ＣＣＤセンサー７０に対して選別された白色光の焦点が合わせられ得るように、前記ＣＣＤセンサー７０及び音響光学変調フィルター４０の間には第３の凸レンズ５０が更に設けられることを特徴とする請求項１に記載の音響光学変調フィルターを用いた透明薄膜の３次元形状測定装置。
【請求項７】
前記基準面３３は白色光の照射方向に対応設置される平面反射鏡であることを特徴とする請求項１に記載の音響光学変調フィルターを用いた透明薄膜の３次元形状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響光学変調フィルター（Acoustic Optics Tunable Filter  以下、ＡＯＴＦとする）を用いて半導体製造工程で使用される微細薄膜層に対する３次元形状情報を測定する装置に関し、もっと詳しくは、ブロッキングプレート（Blocking Plate）が内蔵されたマイケルソン干渉計モジュールと、可視光線分光領域範囲の注射が可能なＡＯＴＦが結合された構造を取ることにより、形状情報である薄膜厚さ情報をＡＯＴＦを使用して独立的に測定し出すことができる音響光学変調フィルターを用いた透明薄膜の３次元形状測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、半導体製造工程中では、不透明な金属層の表面上に透明な薄膜層を塗布する工程が存在するが、この時、上記透明な薄膜層の厚さとか形状に対する情報を測定する技術として開発されたものが、従来の白色光注射干渉計である。
【０００３】
従来、光学的な形状測定システムのうちの一つである白色光注射干渉計は、単色光が出射される光源と、上記単色光が照射された後、分離され得るように単色光の出射方向に設けられるビームスプリッター（Beam Splitter）及び上記ビームスプリッターから照射される白色光を分光イメージとして得ることができるＣＣＤセンサーなどとからなる。
【０００４】
光源から照射される単色光（以下、白色光とする）はビームスプリッターにより基準面と測定部とに分離されて進行することになる。
【０００５】
更に、基準面と測定部とから反射された白色光はビームスプリッターを通過後、ＣＣＤセンサーに照射されて結像を結ぶことになる。基準面に付着された圧電素子は直線方向に注射することになり、センサーアレイの一点は測定部の一点に対応することになる。
【０００６】
圧電素子を注射することになると、基準面と測定部との間の距離がほとんど同じ位置に到達した時、センサーアレイ対応点に白色光干渉模様が生成され、この時、基準面の正確な位置を距離センサーを使用して測定することにより、測定部の形状情報を得ることができる。
【０００７】
このような白色光注射干渉計は白色光の短い仮干渉性の原理を用いた注射型干渉計の原理を採択しており、不透明測定部の３次元形状測定に使用される。
【０００８】
しかし、極めて薄い透明薄膜がこのような不透明測定部上に塗布されていた場合、不透明測定部から反射されて出る波面以外に、透明薄膜の表面から反射されて出る光が干渉に影響を及ぼすため、これを分離することが実際的なシステムの限界点として存在している。
【０００９】
これを解決するために、薄膜の厚さ情報と形状情報とに関する複数個の未知数を数値解釈的なリーストスクウェアフィッティング（Least Square Fitting）方式を用いて求めようとする試みがなされた。しかし、この方式は既存の白色光注射干渉計をそのまま使用し、非常に長い測定時間が所要される短所を有している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って、本発明は上記のような従来の問題点に鑑みて案出されたものであって、本発明の第１の目的は、基準面に照射される白色光に対するブロッキングプレートの選択的な遮断可否によるモード別独立測定で多層構造の測定対象に対する厚さ情報及び形状情報の独立的な抽出が可能な音響光学変調フィルターを用いた透明薄膜の３次元形状測定装置を提供することである。
【００１１】
そして、本発明の第２の目的は、可視光線分光領域までの注射が可能な音響光学変調フィルターが設けられ、その駆動される部位無しに測定が可能な、音響光学変調フィルターを用いた透明薄膜の３次元形状測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような本発明の目的などは、白色光を出射する光源１０；
前記光源１０から照射される白色光が反射及び透過されてそれぞれ基準面３３と測定部８０とに分離照射されるようにするための第２のビームスプリッター３２と、
前記第２のビームスプリッター３２の反射角に対応する位置に前記第２のビームスプリッター３２及び基準面３３の間に設けられ、前記基準面３３に対する白色光の照射を選択的に遮断するブロッキングプレート３４とを含んでからなるマイケルソン干渉モジュール３０；
前記白色光の遮断可否によって前記基準面３３から選択的に反射される白色光及び前記測定部８０から反射される白色光の進行方向に設けられて表面に照射される白色光のうち、所定の条件を満たす一定波長帯域の白色光を選別する音響光学変調フィルター４０；
前記光源１０、第２のビームスプリッター３２及び音響光学変調フィルター４０の間の白色光反射及び透過が順次的になされ得るように、前記光源１０からの白色光出射方向及び前記第２のビームスプリッター３２からの白色光出射方向に対して対応して設けられる無偏光キューブ形態の第１のビームスプリッター２０；及び
前記音響光学変調フィルター４０に対して順次的に設けられ、選別された白色光が照射されて分光イメージとして結像されるＣＣＤセンサー７０；を含んでなされることを特徴とする音響光学変調フィルターを用いた透明薄膜の３次元形状測定装置によって達成される。
【００１３】
このような前記測定部８０はウエーハ８１の上部に不規則的に形成される一定パターンの金属層８２と、前記金属層８２の上部に不規則的に塗布されて形成される微細薄膜層８３とからなるのが望ましい。
【００１４】
ここで、前記白色光出射方向に、一側が前記光源１０に対応連結され、他側は前記第１のビームスプリッター２０の反射角に対応固定されるシングルモード光ファイバー１１が更に設けられるのが望ましい。
【００１５】
合わせて、前記シングルモード光ファイバー１１から出射される白色光の進行方向に応じた光幅が、前記第１のビームスプリッター２０に対する照射以前に透過されて整列され得るように、前記シングルモード光ファイバー１１及び前記第１のビームスプリッター２０の間に第１の凸レンズ１３が更に設けられるのが望ましい。
【００１６】
また、前記第２のビームスプリッター３２に対して前記白色光の焦点が合わせられ得るように、前記マイケルソン干渉モジュール３０には前記第１のビームスプリッター２０及び第２のビームスプリッター３２の間に設けられる第２の凸レンズ３１が更に含まれるのが望ましい。
【００１７】
そして、前記ＣＣＤセンサー７０に対して選別された白色光の焦点が合わせられ得るように、前記ＣＣＤセンサー７０及び音響光学変調フィルター４０の間には第３の凸レンズ５０が更に設けられるのが望ましい。
【００１８】
この時、前記基準面３３は白色光の照射方向に対応設置される平面反射鏡であるのが望ましい。
【００１９】
本発明のその他の目的、特定の長所など及び新規な特徴などは添付された図面などと連関される以下の詳細な説明と望ましい実施例などからもっと明らかになるだろう。
【発明の効果】
【００２０】
以上のような本発明による音響光学変調フィルターを用いた透明薄膜の３次元形状測定装置によると、微細薄膜層を含む測定部に対して厚さ情報と形状情報とをブロッキングプレートの白色光遮断可否によって測定モードを異にし、独立的に抽出することができるので、より高速で３次元形状情報を獲得できる特徴がある。
【００２１】
そして、音響光学変調フィルターの使用で、その駆動される部位無しに実施間測定が可能であって、特に、半導体製造工程においての透明薄膜の厚さ及び形状に対する非破壊測定に適用して使用することができる長所がある。
【００２２】
例え、本発明が実施形態で言及される望ましい実施例と関連して説明されるが、発明の要旨と範囲から外れることなく、多様な修正とか変形をすることが可能である。従って、添付された特許請求の範囲は本発明の要旨に属する、このような修正とか変形を含むであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
次には、本発明による音響光学変調フィルターを用いた透明薄膜の３次元形状測定装置に関して添付された図面と共に説明する。
【００２４】
図１は、本発明による音響光学変調フィルターを用いた透明薄膜の３次元形状測定装置の構成図である。なお、本発明による音響光学変調フィルターを用いた透明薄膜の３次元形状測定装置は、測定装置として説明する。
【００２５】
図１に示すように、上記測定装置１００は音響光学変調フィルター（以下、ＡＯＴＦと略する）４０を白色光干渉システムに適用される。上記測定装置１００は、不透明金属層（以下、金属層とも称する）８２（図２、図３、図４に図示）のパターン上に塗布された透明な微細薄膜層８３（図２、図３、図４に図示）からなった多層構造の測定部８０を単色光の干渉現象を用いて厚さに関する情報と形状に関する情報とを独立的に測定できる。
【００２６】
この時、上記ＡＯＴＦ４０は工学用バンドパスフィルター（Band-Pass Filter）の一種であり、音響光学結晶面に入射された単色光（本発明では一実施例であって、以下、白色光と指称）に対して回折格子の役割をすると共に、条件を満たす特定の波長のみを選別するかなり狭い帯域幅を有した光学フィルターである。
【００２７】
白色光が出射される光源１０は約７０Ｗくらいのタングステン−ハロゲンランプであり、出射方向にシングルモード光ファイバー（以下、光ファイバーとも称する）１１の一側が連結されており、出射される白色光を光ファイバー１１の他側に伝送する。
【００２８】
上記光ファイバー１１の他側には固定部材１２が位置するが、中央のピンホールに上記光ファイバー１１の他側が対応連結されている。上記ピンホールを介して出射される白色光はピンホールを中心として広がっていくことになる。
【００２９】
この時、固定部材１２の前面である白色光の出射方向に所定の距離をおいて第１の凸レンズ１３が位置する。上記白色光は上記第１の凸レンズ１３を透過しながら一定の幅で整列される。
【００３０】
このように、上記第１の凸レンズ１３を透過した白色光は上記第１の凸レンズ１３に所定の距離をおいて位置する第１のビームスプリッター２０に入射される。上記第１のビームスプリッター２０は入射される白色光を５０：５０の比率で分離させることができる無偏光キューブ（Non Polarized Cube）形態であって、分離は同時に進行されることでない、測定過程に従って順次的になされる。
【００３１】
このような上記第１のビームスプリッター２０の反射角は白色光の入射方向に対して約４５°くらいであるため、反射される白色光は入射方向に垂直に反射される。
【００３２】
上記第１のビームスプリッター２０の反射角に対応して第２の凸レンズ３１が位置する。上記第２の凸レンズ３１は上記第１の凸レンズ１３に比べて相反された姿勢を有する。
【００３３】
即ち、上記第１の凸レンズ１３が透過される白色光を一定の幅を有するように整列することとは異なり、透過される白色光の幅を進行方向に従って一地点に集められるように焦点合わせが実施される。
【００３４】
このような上記第２の凸レンズ３１を透過した白色光が一地点に集められる、即ち、焦点が合わせられるところが第２のビームスプリッター３２である。この時、上記第２のビームスプリッター３２に到達した白色光の一部は基準面３３に向かって反射され、他の一部はそのまま透過して測定部８０に照射される。
【００３５】
この時、上記基準面３３の前面には所定の間隔をおいてブロッキングプレート３４が位置する。上記ブロッキングプレート３４は基準面３３と近接した位置で互いに平行であるが、上記基準面３３に入射される白色光を選択的に遮断する。
【００３６】
このように、第２の凸レンズ３１及び第２のビームスプリッター３２並びに基準面３３からなったシステムがマイケルソン干渉モジュール３０であり、ここにブロッキングプレート３４が含まれることにより、上記ブロッキングプレート３４の選択的な白色光遮断によって二つのモードで動作することになる。
【００３７】
合わせて、上記第２のビームスプリッター３２により分離されて基準面３３と測定部８０とにそれぞれ入射された白色光は、特に、測定部８０に照射されながら波長の変化を起こすことになる。
【００３８】
このような変化は、形状情報と厚さ情報とを有することにより発生することであり、このような各情報を上記ブロッキングプレート３４の動作可否による各モードに従い、分離して測定することができる。
【００３９】
このように照射された白色光は更に反射され、上記第２のビームスプリッター３２を透過した後、第２の凸レンズ３１を透過しながら進行幅が更に整列される。そして、上記第１のビームスプリッター２０を透過して上記第１のビームスプリッター２０を隔てて第２の凸レンズ３１と対面するＡＯＴＦ４０に入射される。
【００４０】
上記ＡＯＴＦ４０は前述したように、特定帯域の短波長のみを選択的に注射することになるが、本発明に使用されているＡＯＴＦ４０は非共線タイプ（Non-collinear Type）であり、フィルタリング範囲が約４００ｎｍ〜６５０ｎｍくらいであり、分解能が約１ｎｍ〜５．１ｎｍくらいである。
【００４１】
このような上記ＡＯＴＦ４０は音響光学的な特性を有した白色光、即ち、厚さ情報または形状情報を入れてある帯域の白色光（または短波光）のみを、そうでない帯域の白色光と分離して得ることができるようにフィルタリングする。
【００４２】
このようなＡＯＴＦ４０は音響光学的な吸収体と、駆動素子及び白色光が照射される音響光学的な結晶面とからなっているが、上記結晶面はクリスタル結晶からなっており、白色光が照射される場合、上記駆動素子によって発生する音響学的なウェーブによって屈折率変化が起こる。
【００４３】
この時、上記結晶面の表面には動いている３次元の回折格子が形成されており、照射される白色光がぶつけられながら回折現象が起こる。
【００４４】
そうしたら、並列分離されて波長別スペクトルイメージ、即ち、分光イメージを得ることができるが、この時、上記ＡＯＴＦ４０を介して分離された白色光は＋１次と−１次とに区分した時、このうち、−１次を選択し、＋１次は設けられた遮断部材６０にぶつけて吸収されることにより消滅される。
【００４５】
ＣＣＤセンサー７０はピクセル数が約７５２×５８２個くらいであり、一つのピクセルの大きさが約１１．１μｍ×１１．２μｍくらいである仕様を有している。
【００４６】
このように選択された白色光の進行方向には第３の凸レンズ５０が設けられている。上記第３の凸レンズ５０を透過した白色光はＣＣＤセンサー７０に焦点が合わせられて集中照射されることにより結像される。
【００４７】
そして、ＣＣＤセンサー７０に結像された白色光は分光イメージとして得ることができ、これをスキャンして各情報の抽出が可能である。そして、各抽出された情報から得られた最大点情報を用いて測定部８０での微細薄膜層８３の表面に対する形状情報を最終的に獲得できる。
【００４８】
図２は、本発明によって厚さ測定モードで動作するマイケルソン干渉モジュールの構成図であり、図３は、本発明によって形状測定モードで動作するマイケルソン干渉モジュールの構成図である。
【００４９】
図２及び図３に示すように、上記マイケルソン干渉モジュール３０は内臓されたブロッキングプレート３４の選択的な動作による測定部８０に対する白色光入射の遮断可否によって二つの測定モードで動作されながら測定部８０の厚さに関する情報と、測定部８０の表面に塗布された一定パターンの形状に関する情報とを独立的に獲得できる。
【００５０】
上記ブロッキングプレート３４によって白色光が遮断されたまま、測定がなされる場合がブロッキングＯＮモードであり、その反対の場合がブロッキングＯＦＦモードである。
【００５１】
上記微細薄膜層８３の厚さに関する情報獲得は、基準面３３に入射される白色光の進行をブロッキングプレート３４が遮断するＯＮモードでマイケルソン干渉モジュール３０が動作しながらなされる。
【００５２】
このために、マイケルソン干渉モジュール３０にはブロッキングプレート３４が内臓される。上記ブロッキングプレート３４は基準面３３に入射される白色光の進行方向に対して垂直に位置すると共に、基準面３３に対しては所定の距離をおいて平行な共線の位置を有する。
【００５３】
マイケルソン干渉モジュール３０がＯＮモードで動作することは、上記ブロッキングプレート３４が長さ方向に沿って移動しながら基準面３３に入射される白色光を遮断するためである。これに先立って、上記マイケルソン干渉モジュール３０内に第２の凸レンズ３１を介して入射した白色光は第２のビームスプリッター３２を介して一部は透過され、他の一部は反射される。
【００５４】
上記第２のビームスプリッター３２の反射角に対応して上記ブロッキングプレート３４及び基準面３３が順次的に位置し、基準面３３はその位置が固定されているが、ブロッキングプレート３４は移動が可能である。
【００５５】
上記ブロッキングプレート３４が白色光を遮断すると、上記第２のビームスプリッター３２を透過した白色光だけがマイケルソン干渉モジュール３０の外部に位置し、透過した白色光の進行方向に位置する測定部８０に照射される。
【００５６】
上記測定部８０はウエーハ８１上に一定パターンの金属層８２が形成され、上記金属層８２の上部には微細薄膜層８３が塗布されてなされる。ＯＮモードで上記測定部８０に照射された白色光は反射され、第１のビームスプリッター２０を透過した後、ＡＯＴＦ４０で波長別注射がなされる。
【００５７】
そして、ＣＣＤセンサー７０に照射されることにより、分光イメージとして表れ、これを通じて厚さ情報を獲得することができる。
【００５８】
一方、上記ブロッキングプレート３４が第２のビームスプリッター３２によって反射された白色光を遮断しなかったら、即ち、ブロッキングＯＦＦモードで動作することになると、基準面３３に上記白色光が照射される。上記基準面３３は一種の反射鏡で照射された白色光をそのまま反射する。
【００５９】
また、第２のビームスプリッター３２を透過した白色光は測定部８０に照射され、更に反射されるが、測定部８０から反射された白色光は上記基準面３３から反射された白色光と共にそれぞれ第２のビームスプリッター３２による透過及び反射を通じてＡＯＴＦ４０に到達され、波長別注射がなされる。
【００６０】
そして、各波長別にフィルタリングされた短波長の光はＣＣＤセンサー７０に結像され、分光イメージとして表れる。
【００６１】
この時、上記各白色光の波長別相互干渉性により測定部８０の表面、即ち、金属層８２の表面情報を抽出することができる。
【００６２】
図４は、本発明による厚さ情報と形状情報とを示す概念図であり、図５は、本発明により測定された波長別光量測定結果を図示したグラフ図であり、図６は、本発明による透明薄膜パターンに対する測定結果を図示した分布図である。
【００６３】
図４、図５及び図６に示すように、図４において点線として表示された仮想基準面９０（Imaginary Ref. Plane）に対して微細薄膜層８３の上位面までが２次元的な表面形状情報ｈ（ｘ，ｙ）であり、上記微細薄膜層８３の下部面から金属層８２の上部に位置するウエーハ８１の上部までが厚さ情報ｄ（ｘ，ｙ）である。
【００６４】
このように定義された厚さ情報ｄ及び形状情報ｈは各最大点情報を抽出することにより、微細薄膜層８３の３次元立体形状情報を獲得できる。
【００６５】
本発明では、ブロッキングプレート３４の白色光遮断可否によりＯＮモードとＯＦＦモードとに分離して測定を行うが、このように分離し、測定して得られた形状情報ｈ（ｘ、ｙ）と厚さ情報ｄ（ｘ、ｙ）とを組み合わせて立体形状情報を抽出することができる。
【００６６】
図４では測定部８０が中央に位置し、両側に厚さ情報及び形状情報の測定過程が図示され、下部にはこれを組み合わせた立体的な形状情報測定過程が図示されている。
【００６７】
このために、微細薄膜層８３の位相変化量Ψを求めなければならないが、微細薄膜層８３に対する位相変化量は上記厚さ情報ｄ及び形状情報ｈの獲得のために必要であり、全体位相変化に及ぼす影響がかなり大きいため、下記のような数学式などによって位相補償が先になされなければならない。
【００６８】
まず、基準面３３と測定部８０とから反射される白色光の干渉強さＩを数学式［数１］を通じて計算する。
【００６９】
【数１】
2005164556.tif 000003
ここで、ＥｒとＥｔは それぞれ基準面３３と測定部８０とから反射されて出る光の波面関数を表す。そして、ｋは電波常数を表し、単位は図５で図示されたように、ｒａｄ／μｍを使用する。
【００７０】
下記の数学式[数２]は微細薄膜層８３による多重反射光（Multi Reflected Beam）の総反射係数（Total Reflection Coefficient）であるＲを表す。これは、複素数で表れ、この複素数を通じて求められる角度が微細薄膜層８３による位相変化を表す。
【００７１】
【数２】
2005164556.tif 000004
ここで、Ａは実数部を表し、Ｂは虚数部を表す。
【００７２】
従って、位相変化量Ψは下記の数学式[数３]によって計算される。
【００７３】
【数３】
2005164556.tif 000005
このような位相変化量は各モード別に得られる白色光の光量測定結果を図５のグラフで表すことができる。ｘ軸に該当するのが電波常数ｋ（ｒａｄ／μｍ）であり、ｙ軸に該当するのが数学式[数１]で言及された白色光の干渉強さである。
【００７４】
そして、点線で図示されたものがＯＮモード、即ち、厚さ測定モードでの白色光の波長別光量測定結果であり、実線で図示されたものがＯＦＦモード、即ち、形状モードでの白色光の波長別光量測定結果である。
【００７５】
特に、ＯＦＦモードで測定された電波常数ｋによる光干渉結果をみると、隣り合う最大点などが２π以上を超過しない。
【００７６】
本発明では、微細薄膜層８３の位相変化量Ψによる位相周期性で総位相関数の数値が周期性を有するということを導出することにより、微細薄膜層８３の位相変化量Ψの一周期に該当するＯＮモードで測定された、隣り合う二つの最大点において、該当する総位相関数の位相差を単純に最大点などの電波常数ｋ値などから算出することができる。
【００７７】
これを通じて形状情報ｈ（ｘ、ｙ）をかなり近似的に求めることができるようになる。
【００７８】
一方、上記厚さ情報を表すｄと形状情報とを表すｈは下記のような数学式[数４]及び数学式[数５]としてそれぞれ計算され得るが、前述したように、最大点のｋ（２π／λ）を基準として計算される。
【００７９】
これは、各測定モードで測定された厚さ情報と形状情報とには各最大点に対する情報が含まれていることにより可能である。前述された厚さ情報ｄは下記のような数学式[数４]によって最終的に計算される。
【００８０】
【数４】
2005164556.tif 000006
上記数学式[数４]において、ｋ１ＯＮとｋ２ＯＮとはＯＮモードで得られた、隣り合う二つの最大点であり、これを得ることにより、厚さ情報ｄが算出される。
【００８１】
そして、形状情報ｈは下記の数学式[数５]として計算される。
【００８２】
【数５】
2005164556.tif 000007
ここで、上記Ｎはｋ１ＯＮとｋ２ＯＮとの間にあるＯＦＦモードで測定された最大点の個数を表し、δ１とδ２とは下記の数学式[数６]で表す位相補償項として表れる。
【００８３】
【数６】
2005164556.tif 000008
ここで、ｋ１ＯＦＦとｋ２ＯＦＦ及びｋ３ＯＦＦと ｋ４ＯＦＦはＯＦＦモードで測定された最大点の個数である。
【００８４】
計算された厚さ情報ｄ及び形状情報ｈとに基づいて測定結果が図６では分布図として図示されているが、最終的に獲得された３次元形状情報を視覚的にわかることができる。即ち、測定部８０に対する全般的な３次元形状情報で相対的に一番重要な因子である厚さ情報ｄの抽出が可能となったことがわかる。
【００８５】
ｘ軸方向とｙ軸方向とには２次元的な形状の認知が可能であり、ｚ軸方向には厚さの認知が可能であるが、特に、高さによって変化する各金属層８２の形状をより確然にわかることができる。
【００８６】
このように、上記のような測定及びその計算アルゴリズムで厚さ情報及び形状情報は抽出されることができ、ブロッキングプレート３４の白色光遮断可否による二つの測定モードに従って各情報の抽出過程が独立的になされることができ、これにより、進行される測定アルゴリズムは本発明による測定装置１００の構成によって裏付けられる。
【００８７】
以上のような本発明による音響光学変調フィルターを用いた透明薄膜の３次元形状測定装置１００において、前提された第１のビームスプリッター２０及びＣＣＤセンサー７０などのような構成要素の仕様は一実施例として言及されただけであり、その他の多様な仕様のうち、択一して使用することができる。
【００８８】
また、白色光であると表現されたものは、特定波長に近接した光の一種であり、視覚的に表示される色感を援用して明記された端的な表現であるばかりである。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明による形状測定装置の構成図である。
【図２】本発明によって厚さ測定モードで動作するマイケルソン干渉モジュールの構成図である。
【図３】本発明によって形状測定モードで動作するマイケルソン干渉モジュールの構成図である。
【図４】本発明による厚さ情報と形状情報とを示す概念図である。
【図５】本発明によって測定された波長別光量測定結果を図示したグラフ図である。
【図６】本発明による透明薄膜パターンに対する測定結果を図示した分布図である。
【符号の説明】
【００９０】
１０：光源
１１：光ファイバー
１２：固定部材
１３：第１の凸レンズ
２０：第１のビームスプリッター
３０：マイケルソン干渉モジュール
３１：第２の凸レンズ
３２：第２のビームスプリッター
３３：基準面
３４：ブロッキングプレート
４０：音響光学変調フィルター（ＡＯＴＦ）
５０：第３の凸レンズ
６０：遮断部材
７０：ＣＣＤセンサー
８０：測定部
８１：ウエーハ
８２：金属層
８３：微細薄膜層
９０：仮想基準面
１００：測定装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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