JP7221472B2 - 光測定装置および光測定方法 - Google Patents
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Description
光の周波数掃引、すなわち波長掃引を行う第1の測定モードと、波長掃引を行わずに、第1の測定モードの測定よりも高い測定分解能が得られる第2の測定モードとを実施するので、本開示に係る光測定装置は、光源が出射した光の波長掃引幅を拡大することなく、測定分解能を高めることができる。
図1は、実施の形態1に係る光測定装置1の構成を示すブロック図である。光測定装置1は、測定対象物100の厚み方向の距離(例えば、シリコンウェハの膜厚)を測定する装置であり、送信部2、分岐部3、照射部4、集光部5、合波部6および受信部7を備える。図1において、点線の矢印は、電気信号を示しており、実線の矢印は、光が伝搬する経路を示している。また、実線の矢印で示す経路は、伝搬する光の偏光が保持される経路である。
lFWHM=(2Ln(2)/π)×(λc 2/Δλ) ・・・(1)
lc=(2Ln(2)/π)×(λc 2/δλ) ・・・(2)
Δ=δ0sin(ωt) ・・・(3)
なお、波長は周波数の逆数に比例するので、レーザ光の周波数を掃引することにより、当該レーザ光の波長も掃引される。以下の説明では周波数掃引と波長掃引とが同義なものとする。
なお、単一波長のレーザ光に含まれるp偏光ppおよびs偏光psの位相変調を示したが、光源が複数の波長の光を出射可能である場合、位相変調部24は、ステップ的に複数の波長の光のそれぞれに含まれるp偏光ppおよびs偏光psを位相変調してもよい。
図7Aは、参照光A1と測定光A2との差周波数成分をFFTして得られる干渉光スペクトルを示すグラフである。測定対象物100が透明体である場合、測定対象物100に照射された測定光A2は、測定対象物100において、測定光A2が直接照射される上面と、測定光A2が測定対象物100の内部を伝搬して到達した下面の二箇所で得られる。
送信部2は、第1の測定モードにおいて、レーザ光源21から出射された光の周波数を掃引して出力し、第2の測定モードにおいて、レーザ光源21から出射された光に含まれるp偏光とs偏光との位相差Δを変調して出力する(ステップST1)。
分岐部3は、送信部2から出力された光A0を、測定対象物100に照射されない参照光A1と測定対象物100に照射される測定光A2とに分岐する(ステップST2)。
合波部6は、参照光A1と測定対象物100に照射されて反射した測定光A2とを合波する(ステップST3)。
受信部7は、合波部6によって合波された光A3を受光して電気信号に変換し、変換した電気信号を用いて、第1の測定モードにおいて、参照光A1と測定光A2との差周波数に基づいて測定対象物100を測定し、第2の測定モードにおいて、p偏光とs偏光との位相差Δおよび振幅比Ψに基づいて測定対象物100を測定する(ステップST4)。
光の周波数掃引、すなわち波長掃引を行う第1の測定モードと、波長掃引を行わずに、第1の測定モードの測定よりも高い測定分解能が得られる第2の測定モードとを実施するので、光測定装置1は、レーザ光源21が出射した光の波長掃引幅を拡大することなく、測定分解能を高めることができる。
Claims (5)
- 第1の測定モードにおいて、光源から出射された光の周波数を掃引して出力し、第2の測定モードにおいて、前記光源から出射された光に含まれる2つの偏光の位相差を変調して出力する送信部と、
前記送信部から出力された光を、測定対象物に照射されない参照光と、前記測定対象物に照射される測定光とに分岐する分岐部と、
前記参照光と前記測定対象物に照射されて反射した前記測定光とを合波する合波部と、
前記合波部によって合波された光を受光して電気信号に変換し、変換した前記電気信号を用いて、前記第1の測定モードにおいて、前記参照光と前記測定光との差周波数に基づいて前記測定対象物を測定し、前記第2の測定モードにおいて、前記2つの偏光の位相差および振幅比に基づいて前記測定対象物を測定する受信部と、
を備えたことを特徴とする光測定装置。 - 前記送信部は、前記第1の測定モードと前記第2の測定モードとを時分割で切り替えること
を特徴とする請求項1に記載の光測定装置。 - 前記送信部は、前記第1の測定モードと前記第2の測定モードとを同時に設定し、前記光源から出射された光の周波数の掃引と前記2つの偏光の位相差の変調とを並行して行うこと
を特徴する請求項1に記載の光測定装置。 - 前記分岐部は、前記第2の測定モードにおいて、前記送信部から出力された光を、前記測定光のみに分岐させて前記参照光へ分岐させないこと
を特徴とする請求項1に記載の光測定装置。 - 送信部が、第1の測定モードにおいて、光源から出射された光の周波数を掃引して出力し、第2の測定モードにおいて、前記光源から出射された光に含まれる2つの偏光の位相差を変調して出力するステップと、
分岐部が、前記送信部から出力された光を、測定対象物に照射されない参照光と、前記測定対象物に照射される測定光とに分岐するステップと、
合波部が、前記参照光と前記測定対象物に照射されて反射した前記測定光とを合波するステップと、
受信部が、前記合波部によって合波された光を受光して電気信号に変換し、変換した前記電気信号を用いて、前記第1の測定モードにおいて、前記参照光と前記測定光との差周波数に基づいて前記測定対象物を測定し、前記第2の測定モードにおいて、前記2つの偏光の位相差および振幅比に基づいて前記測定対象物を測定するステップと、
を備えたことを特徴とする光測定方法。
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PCT/JP2020/047258 WO2022130587A1 (ja) | 2020-12-17 | 2020-12-17 | 光測定装置および光測定方法 |
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Citations (6)
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- 2020-12-17 JP JP2022569635A patent/JP7221472B2/ja active Active
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