JP7221472B2 - 光測定装置および光測定方法 - Google Patents

Description

本開示は、光測定装置および光測定方法に関する。

測定対象物の厚み方向の距離を測定する光測定方法として、光の干渉現象を用いる干渉方式の光測定方法が知られている。干渉方式の光測定方法は、光源が出射した光を参照光と測定光とに分岐し、分岐した参照光と、測定光が測定対象物で反射した反射光とを干渉させることにより、参照光と反射光とが強め合う条件に基づいて測定対象物の厚み方向の距離を測定するものである。

例えば、非特許文献１には、干渉方式の光測定方法のうち、波長走査干渉方式の光測定方法が記載されている。波長走査干渉方式の光測定方法は、光源が出射した光の波長を掃引し、波長掃引した光を測定光と参照光とに分岐して、分岐した参照光と、測定対象物で反射した測定光とを干渉させるものである。

春名正光、"光コヒーレンストモグラフィー（ＯＣＴ）"、平成２２年、ＭＥＤＩＣＡＬ ＰＨＯＴＯＮＩＣＳ、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｅｄｉｃａｌｐｈｏｔｏｎｉｃｓ．ｊｐ／ｐｄｆ／ｍｐ０００１／０００１＿０２９．ｐｄｆ＞

非特許文献１に記載される従来の光測定方法において、測定対象物の厚み方向における測定分解能は、光源が出射した光の波長掃引幅の逆数に比例する。このため、測定対象物の厚み方向における測定分解能を高めるためには、光源が出射した光の波長掃引幅を拡大する必要があるという課題があった。

本開示は上記課題を解決するものであり、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光測定装置および光測定方法を得ることを目的とする。

本開示に係る光測定装置は、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、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、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測定対象物に照射される測定光とに分岐する分岐部と、参照光と測定対象物に照射されて反射した測定光とを合波する合波部と、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、変換した電気信号を用いて、第１の測定モードにおいて、参照光と測定光との差周波数に基づいて測定対象物を測定し、第２の測定モードにおいて、２つの偏光の位相差および振幅比に基づいて測定対象物を測定する受信部とを備える。

本開示によれば、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、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し、分岐部が、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測定対象物に照射される測定光に分岐し、合波部が、参照光と測定対象物に照射されて反射した測定光とを合波し、受信部が、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、変換した電気信号を用いて、第１の測定モードにおいて、参照光と測定光との差周波数に基づいて測定対象物を測定し、第２の測定モードにおいて、２つの偏光の位相差および振幅比に基づいて測定対象物を測定する。
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。

実施の形態１に係る光測定装置の構成を示すブロック図である。 送信部の構成例を示すブロック図である。 図３Ａは、時間に対する光の周波数掃引の概要を示すグラフであり、図３Ｂは、時間に対する２つの偏光の位相変調の概要を示すグラフである。 送信部における周波数掃引と２つの偏光の位相変調との時分割処理の概要を示すグラフである。 測定対象物の一例を示す斜視図である。 受信部の構成例を示すブロック図である。 図７Ａは、参照光と測定光との差周波数成分をフーリエ変換して得られる干渉光スペクトルを示すグラフであり、図７Ｂは、２つの偏光の位相差と振幅比との関係を示すグラフである。 実施の形態１に係る光測定方法を示すフローチャートである。 送信部における周波数掃引と２つの偏光の位相変調との同時処理の概要を示すグラフである。

実施の形態１．
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。

送信部２は、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、光源から出射された光から分離した２つの偏光の位相差を変調して出力する。２つの偏光は、ｐ偏光とｓ偏光であるものとする。第１の測定モードは、広い測定レンジでかつ測定対象物１００の厚み方向における測定分解能が低い測定モードである。第２の測定モードは、第１の測定モードよりも狭い測定レンジで、かつ第１の測定モードよりも上記測定分解能が高い測定モードである。

第１の測定モードと第２の測定モードとは、送信部２において、例えば、時分割に切り替えられる。すなわち、送信部２から出力される光Ａ０は、第１の測定モードにおける周波数掃引された光信号と、第２の測定モードにおける２つの偏光が位相変調された光信号である。送信部２から出力された光Ａ０は、分岐部３によって参照光Ａ１と測定光Ａ２に分岐される。参照光Ａ１は、測定対象物１００に照射されない光であり、測定光Ａ２は、測定対象物１００に照射される光である。

分岐部３は、送信部２からのスイッチング信号に応じて光Ａ０を分岐することにより、送信部２に第１の測定モードが設定されていると、光Ａ０を参照光Ａ１と測定光Ａ２とに分岐する。また、分岐部３は、送信部２に第２の測定モードである場合、分岐による光の損失に起因した受信感度の低下を回避するために、光Ａ０を、参照光Ａ１に分岐させず、測定光Ａ２のみに分岐させることが望ましい。

照射部４は、レンズなどの光学部材を用いて、測定光Ａ２を測定対象物１００に照射する。照射部４から測定対象物１００への測定光Ａ２の入射角は、９０度よりも小さいことが望ましい。第２の測定モードが設定された送信部２から出力された光Ａ０には、ｐ偏光とｓ偏光が含まれる。ｐ偏光とｓ偏光との物性値の変化には角度依存性がある。例えば、測定対象物１００が空気中のガラス材料である場合、光Ａ０の入射角が５６度であるときに、ｐ偏光とｓ偏光との物性値が最も大きく変化する。この角度は、ブリュースター角と呼ばれ、測定対象物１００と空気との反射率の差分に依存する。

集光部５は、レンズなどの光学部材を用いて、測定対象物１００で反射した測定光Ａ２を集光して合波部６に出力する。合波部６は、分岐部３によって光Ａ０から分岐した参照光Ａ１と集光部５から出力された測定光Ａ２を合波し、合波した光Ａ３を受信部７に出力する。光Ａ３は、参照光Ａ１と測定光Ａ２との差周波数の光信号である。

受信部７は、集光部５を介して、合波部６によって合波された光Ａ３を受光し、受光した光Ａ３を電気信号に変換する。第１の測定モードにおいて、受信部７は、送信部２から出力された光Ａ０が分岐された参照光Ａ１と測定光Ａ２との差周波数に基づく、いわゆる波長走査干渉方式の光測定方法を用いて測定対象物１００を測定する。第２の測定モードにおいて、受信部７は、光Ａ３を変換した電気信号を用いることで、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。

第１の測定モードにおいて、測定対象物１００の厚み方向における測定分解能は、受信部７によって光Ａ３を変換した電気信号をフーリエ変換して得られる干渉光スペクトルのピークの半値半幅で表される。すなわち、測定分解能ｌ_ＦＷＨＭは、下記式（１）に示すように、光源が出射した光の波長掃引幅Δλの逆数に比例する。下記式（１）において、光源から照射される光の中心周波数がλ_ｃである。
ｌ_ＦＷＨＭ＝（２Ｌｎ（２）／π）×（λ_ｃ ^２／Δλ） ・・・（１）

例えば、光源から照射される光の中心周波数λ_ｃが１０６０（ｎｍ）であり、波長掃引幅Δλが２００（ｎｍ）である場合、上記式（１）を用いることで、測定分解能ｌ_ＦＷＨＭが５（μｍ）と算出される。このため、測定対象物１００の厚みが５（μｍ）を下回ると、第１の測定モードによる測定対象物１００の厚さの測定は困難になる。第１の測定モードの測定レンジは、下記式（２）で表されるコヒーレンス長ｌ_ｃによって決定され、第２の測定モードより広い測定レンジである。下記式（２）において、δλは瞬時線幅である。
ｌ_ｃ＝（２Ｌｎ（２）／π）×（λ_ｃ ^２／δλ） ・・・（２）

第２の測定モードにおいて、受信部７は、光Ａ３に含まれるｐ偏光とｓ偏光との位相差Δおよび振幅比Ψに基づくエリプソメトリの原理を用いることで、測定対象物１００の厚み方向の距離を測定する。エリプソメトリは、測定対象物１００への入射光と測定対象物１００からの反射光との偏光状態の差分を測定し、測定した偏光状態の差分を示す情報に基づいて、測定対象物１００の構造を解析する分析方法である。

送信部２は、第２の測定モードにおいて、光源から出射された光から分離したｐ偏光とｓ偏光との位相差を、例えば、光弾性変調器（ＰＥＭ；ＰｈｏｔｏＥｌａｓｔｉｃ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）を用いて高速で変調する。送信部２によって位相差が変調された光Ａ０のうち、測定光Ａ２は、測定対象物１００に入射される。受信部７は、測定対象物１００で反射した測定光Ａ２を受光して電気信号に変換し、変換した電気信号をフーリエ変換とＭｕｌｌｅｒ行列といった偏光を記述する方法を用いることにより、ｐ偏光とｓ偏光との位相差Δおよび振幅比Ψを算出する。

例えば、受信部７は、ｐ偏光とｓ偏光との位相差Δおよび振幅比Ψを、フィッティングパラメータとして用いることで、測定対象物１００の構造を推定することが可能である。ただし、エリプソメトリの実質的な測定レンジは、第１の測定モードより狭い範囲に限定されている。

図２は、送信部２の構成例を示すブロック図である。送信部２は、図２に示すように、レーザ光源２１、掃引部２２、偏光子２３、位相変調部２４、および切り替え回路２５を備える。レーザ光源２１は、連続した波長のレーザ光を出射する光源である。掃引部２２は、切り替え回路２５から出力された切替信号（図２において破線の矢印で示す）に対応して、レーザ光源２１が照射した光の周波数を掃引し、周波数掃引した光を偏光子２３に出力する。

偏光子２３は、測定対象物１００に入射する光の偏光状態を一定の状態に設定するものであり、例えば、ｐ偏光およびｓ偏光を含む直線偏光に設定する。なお、偏光子２３は、通過した光の偏光状態が保持されるのであれば、掃引部２２の直前に配置されてもよい。

位相変調部２４は、ｐ偏光およびｓ偏光を含む直線偏光を入力し、切り替え回路２５から出力された切替信号に対応して上記直線偏光に含まれているｐ偏光とｓ偏光との位相差Δを変調する。ｐ偏光とｓ偏光との位相差Δは、下記式（３）で表される。下記式（３）において、δ_０は、ｐ偏光とｓ偏光との最大位相差である。位相変調部２４は、時間ｔに対して、周波数ωで位相差Δを高速に変調する。
Δ＝δ_０ｓｉｎ（ωｔ） ・・・（３）

図３Ａは、時間に対する光の周波数掃引の概要を示すグラフである。例えば、図３Ａに示すように、掃引部２２は、同一の時刻における周波数差がΔｆになるように、レーザ光源２１から出射されたレーザ光の周波数を時間に対して掃引し、周波数掃引したレーザ光を偏光子２３へ出力する。周波数が異なる掃引光は、参照光Ａ１が伝搬する経路と測定光Ａ２が伝搬する経路との距離差分に比例した遅延時間に対応して生じる。
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。

図３Ｂは、時間に対する２つの偏光の位相変調の概要を示すグラフである。例えば、図３Ｂに示すように、位相変調部２４は、偏光子２３によって直線偏光に変換されたレーザ光に含まれるｐ偏光ｐｐとｓ偏光ｐｓとの位相差を変調する。掃引部２２および位相変調部２４は、例えば、同一のＬＮ（ニオブ酸リチウム）光変調器によって実現される。この場合、ＬＮ光変調器は、レーザ光の周波数掃引と２つの偏光の位相変調との両方を行う。
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４は、送信部２における周波数掃引と２つの偏光の位相変調との時分割処理の概要を示すグラフである。切り替え回路２５は、切替信号を掃引部２２および位相変調部２４へ出力することにより、掃引部２２による周波数掃引と位相変調部２４による位相変調とを時分割に切り替える。図４においては、時間区間（１）から時間区間（４）へ時間が経過し、時間区間（１）および（３）において、掃引部２２によってレーザ光の周波数の掃引が行われ、時間区間（２）および（４）において、位相変調部２４によってｐ偏光ｐｐとｓ偏光ｐｓとの位相差の位相変調が行われる。

既存の波長掃引光源の掃引周期に基づくと、切り替え回路２５は、例えば、ｋＨｚからＭＨｚのオーダーで周波数掃引と位相変調との時分割な切り替えが可能である。これは、測定対象物１００の特性が秒オーダーで変化する場合であっても、特性の変化前に測定が行える時間分解能を有していることを意味する。

ＬＮ光変調器は、電気光学効果を用いて導波路の屈折率を電気によって変調するものである。このため、ＬＮ光変調器で実現される掃引部２２および位相変調部２４は、ＧＨｚオーダーの高速な位相変調が可能である。また、ＬＮ光変調器は、光源から照射された光を２つの偏光に分岐し、分岐したそれぞれの光の位相を変調することが可能である。さらに、ＬＮ光変調器は、電気光学効果を用いて、光源から照射された光の波長を時間に対して線形に変化させる波長掃引も可能である。

図５は、測定対象物１００の一例を示す斜視図である。測定対象物１００は、例えば、半導体のシリコンウェハであり、光測定装置１は、シリコンウェハの厚みｄを測定する。光測定装置１は、測定対象物１００において測定光Ａ２が伝搬した距離と測定対象物１００の屈折率との積である光路長を測定する。このため、測定光Ａ２が伝搬した距離が既知であれば、屈折率の測定も可能である。また、光測定装置１は、吸収ガス濃度に起因した測定対象物１００の屈折率の変化も測定することができる。さらに、光測定装置１は、既存のエリプソメトリ装置と同様に、ラフネス層の構造の解析と電気二重層の構造の解析に利用可能である。

図６は、受信部７の構成例を示すブロック図である。受信部７は、図６に示すように、検光子７１、受光部７２、ＡＤ変換部７３、スイッチ７４、ＦＦＴ処理部７５、第１の測定部７６、ΔΨ算出部７７および第２の測定部７８を備える。検光子７１は、合波部６によって合波された光Ａ３のうち、特定の位相状態の光のみを透過させる光学素子である。受光部７２は、検光子７１を透過した光を受光して電気信号に変換する。例えば、受光部７２はフォトディテクタである。ＡＤ変換部７３は、受光部７２から出力されるアナログの電気信号を一定周期でサンプリングすることにより、デジタル信号に変換する。

スイッチ７４は、切り替え回路２５から出力された切替信号に対応して、ＡＤ変換部７３から出力された信号の出力先を、ＦＦＴ処理部７５またはΔΨ算出部７７のいずれかに切り替える。例えば、切替信号が第１の測定モードを示している場合、スイッチ７４は、ＡＤ変換部７３から出力された信号の出力先をＦＦＴ処理部７５に切り替える。切替信号が第２の測定モードを示している場合、スイッチ７４は、ＡＤ変換部７３から出力された信号の出力先をΔΨ算出部７７に切り替える。なお、図６において、切替信号は、受信部７の外部からスイッチ７４につながる破線の矢印で示している。

ＦＦＴ処理部７５は、ＡＤ変換部７３から出力された信号に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を施すことにより干渉光スペクトルを算出する。参照光Ａ１と測定光Ａ２との差周波数成分は、参照光Ａ１と測定光Ａ２とを合波することで生じる。分岐部３によって分岐された光の経路のうち、一方の経路を測定光Ａ２が伝搬し、当該経路を伝搬した測定光Ａ２が測定対象物１００で反射するので、参照光Ａ１と測定光Ａ２との差周波数成分は測定対象物１００までの距離に比例する。

第１の測定部７６は、ＦＦＴ処理部７５によって算出された干渉光スペクトルを用い、参照光Ａ１と測定光Ａ２との差周波数成分に基づいて、測定対象物１００を測定する。
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。

図７Ａにおいて、干渉光スペクトルのピークは、測定対象物１００の上面に対応する距離ＤＰ１と測定対象物１００の下面に対応する距離ＤＰ２とに生じる。距離ＤＰ１と距離ＤＰ２との差分は、測定対象物１００の上面と下面との間の距離に対応する。すなわち、測定対象物１００の上面と下面との距離は光学厚みｎｄである。ｎは測定対象物１００の屈折率であり、ｄは測定対象物１００の厚みである。例えば、第１の測定部７６は、干渉光スペクトルを用いて、ピーク間の距離である光学厚みｎｄを算出し、光学厚みｎｄと測定対象物１００の既知の屈折率ｎとを用いて、測定対象物１００の厚みｄを算出する。

ΔΨ算出部７７は、ＡＤ変換部７３から出力されたデジタル信号を用いて、ｐ偏光とｓ偏光との位相差Δおよび振幅比Ψを算出する。例えば、測定対象物１００が透明体である場合、ΔΨ算出部７７は、ＡＤ変換部７３から出力された信号を用いて、測定対象物１００の上面からの反射光の偏光密度と測定対象物１００の下面からの反射光の偏光密度との比を算出する。そして、ΔΨ算出部７７は、偏光密度の比の実数部である位相差Δを算出し、偏光密度の比の虚数部である振幅比Ψを算出する。

第２の測定部７８は、ΔΨ算出部７７によって算出された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、測定対象物を算出する。ｐ偏光とｓ偏光との位相差Δおよび振幅比Ψは、測定対象物１００における特定の膜厚ごとに不確実性を有する。特定の膜厚は、膜厚周期と呼ばれる。

図７Ｂは、測定光Ａ２に含まれるｐ偏光およびｓ偏光の位相差Δと振幅比Ψとの関係を示すグラフである。測定対象物１００の光学厚みｎｄに対して決定された位相差Δおよび振幅比Ψは、図７Ｂに示すように、膜厚周期ごとに同じ点で重なる閉曲線を描く。第２の測定部７８は、位相差Δと振幅比Ψとが同じ点で重なる膜厚周期に基づいて、測定対象物１００の厚みｄを算出する。つまり、位相差Δと振幅比Ψは、ある厚みｄ＋Ｎ×膜厚周期（Ｎは整数）に依存するため、閉曲線上のある一点が厚みに対応する。ただし、膜厚周期ごとの不確実性を持つ。

図８は、実施の形態１に係る光測定方法を示すフローチャートである。
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）。

図９は、送信部２における周波数掃引と、ｐ偏光とｓ偏光との位相変調との同時処理の概要を示すグラフである。送信部２は、第１の測定モードと第２の測定モードを切り替えず、第１の測定モードと第２の測定モードとが同時に設定されてもよい。この場合、図９に示すように、掃引部２２による周波数掃引と位相変調部２４によるｐ偏光およびｓ偏光の位相変調とが同時に実行される。また、送信部２は、切り替え回路２５を備えていなくてもよく、受信部７は、スイッチ７４を備えていなくてもよい。

以上のように、実施の形態１に係る光測定装置１は、送信部２が、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偏光との位相差を変調して出力し、分岐部３が、送信部２から出力された光を、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とに分岐し、合波部６が、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とを合波し、受信部７が、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。
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。

実施の形態１に係る光測定装置１において、送信部２は、第１の測定モードと第２の測定モードとを時分割で切り替える。光測定装置１は、第１の測定モードによる測定と第２の測定モードによる測定を、同一の光学系を用いて時分割に実施する。これにより、広い測定レンジおよび高い測定分解能で測定対象物１００の同一箇所を時分割に測定することが可能である。

実施の形態１に係る光測定装置１において、送信部２は、第１の測定モードと第２の測定モードとを同時に設定し、レーザ光源２１から出射された光の周波数の掃引と、ｐ偏光とｓ偏光との位相差の変調とを並行して行う。光測定装置１は、第１の測定モードによる測定と第２の測定モードによる測定とを、同一の光学系を用いて同時に実施する。これにより、広い測定レンジおよび高い測定分解能で測定対象物１００の同一箇所を同時に測定することが可能である。

実施の形態１に係る光測定装置１において、分岐部３は、第２の測定モードにおいて、送信部２から出力された光Ａ０を、測定光Ａ２のみに分岐させて参照光Ａ１へ分岐させない。測定対象物１００に照射されない参照光Ａ１への分岐による受信感度の低下が回避されるので、第２の測定モードにおける測定の精度が高められる。

なお、実施の形態の任意の構成要素の変形もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

本開示に係る光測定装置は、例えば、半導体であるシリコンウェハの厚みの測定に利用可能である。

１ 光測定装置、２ 送信部、３ 分岐部、４ 照射部、５ 集光部、６ 合波部、７ 受信部、２１ レーザ光源、２２ 掃引部、２３ 偏光子、２４ 位相変調部、２５ 切り替え回路、７１ 検光子、７２ 受光部、７３ ＡＤ変換部、７４ スイッチ、７５ ＦＦＴ処理部、７６ 第１の測定部、７７ ΔΨ算出部、７８ 第２の測定部、１００ 測定対象物。

Claims (5)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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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