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干渉測定装置および測定方法 外国出願あり

国内特許コード P100000668
整理番号 NU-0315
掲載日 2010年5月14日
出願番号 特願2010-024491
公開番号 特開2011-163824
登録番号 特許第5397817号
出願日 平成22年2月5日(2010.2.5)
公開日 平成23年8月25日(2011.8.25)
登録日 平成25年11月1日(2013.11.1)
発明者
  • 堀 勝
  • 伊藤 昌文
  • 東島 康裕
  • 太田 貴之
出願人
  • 国立大学法人名古屋大学
  • 学校法人 名城大学
  • NUシステム株式会社
発明の名称 干渉測定装置および測定方法 外国出願あり
発明の概要

【課題】光の干渉を利用した干渉測定装置において、測定精度を向上させること。
【解決手段】干渉測定装置は、スーパーコンティニューム光(SC光)を放射する光源10と、SC光を測定光と参照光とに分割する光ファイバカプラ11と、分散補償素子12と、分散補償素子12を移動させる駆動装置13と、測定光と参照光との干渉波形を測定する受光手段14と、によって構成されている。測定対象である測定物15は、厚さ800μmのSi基板である。分散補償素子12は、厚さ780μmのSi基板である。つまり、分散補償素子12は、測定物15と同一の材料であり、測定物15よりも20μm薄い。測定物15裏面と分散補償素子12裏面での反射による干渉は、波長分散がほぼ打ち消されるためピーク幅が狭く、ピーク位置の測定精度が向上する。その結果、温度等の測定精度が向上する。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


半導体プロセスなどのように、薄膜成長や微細加工を行うプロセスでは、基板の温度が薄膜の膜質や加工精度に大きく影響するため、基板の温度制御が非常に重要であり、高精度に温度を測定することが求められる。基板の温度測定には従来、熱電対や蛍光温度計などが用いられている。しかし、熱電対や蛍光温度計は、基板の裏面に接触させて計測するため、接触のさせ方などによって測定誤差が生じる場合がある。また、基板表面側で熱流入があるプラズマ加工プロセスでは、基板そのものの温度を測定することができない。



そこで、非接触での温度測定方法が望まれており、たとえば特許文献1などのような、光による干渉を利用した方法が提案されている。これは、以下のような方法である。まず、低コヒーレンス光をスプリッタによって参照光と測定光とに分割し、測定光は測定物に照射して反射させ、参照光はミラーによって反射させる。ミラーは駆動装置によって移動させて参照光の光路長を変化させる。測定物により反射された測定光と、ミラーにより反射された参照光とを干渉させ、干渉波形を測定する。そして、屈折率の温度変化や熱膨張による干渉ピーク位置の温度変化から、温度を測定する。また、測定物表面での反射による干渉ピークと、測定物裏面での反射による干渉ピークが得られるため、測定物の厚さの測定も可能である。光源としては、SLD(スーパールミネッセントダイオード)、LED、スーパーコンティニューム光源などが挙げられる。特にスーパーコンティニューム光(SC光)は、帯域が広くて平坦なスペクトルを有した光であり、コヒーレンス長が短いことから、分解能を向上させて測定精度の向上を図ることができると考えられる。

産業上の利用分野


本発明は、光の干渉波形から測定物の温度を測定する干渉測定装置、および測定方法に関するものであり、特に干渉に基づく温度等の測定精度が向上されたものに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
測定物に照射した測定光と、参照光との干渉を測定する干渉測定装置において、
スーパーコンティニューム光を放射する光源と、
前記スーパーコンティニューム光を、前記測定物に照射する前記測定光と、前記参照光とに分割する分割手段と、
前記測定物と同一の分散特性を有した材料からなり、前記測定物との厚さの差が、前記スーパーコンティニューム光のコヒーレンス長以上である分散補償素子と、
前記測定光または前記参照光の一方の光路長を変化させる光路長変化手段と、
前記分散補償素子により反射された前記参照光と、前記測定物によって反射された前記測定光との干渉を測定する受光手段と、
を備えていることを特徴とする干渉測定装置。
【請求項2】
前記分散補償素子は、前記測定物と同一の材料からなることを特徴とする請求項1に記載の干渉測定装置。
【請求項3】
前記分散補償素子と前記測定物との厚さの差は、前記スーパーコンティニューム光のコヒーレンス長の1~100倍であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の干渉測定装置。
【請求項4】
前記スーパーコンティニューム光のコヒーレンス長は、0.5~10μmであることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の干渉測定装置。
【請求項5】
前記測定物は、Si基板であることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の干渉測定装置。
【請求項6】
前記受光手段は、前記測定物表面と前記分散補償素子表面での反射による干渉と、前記測定物裏面と前記分散補償素子裏面での反射による干渉と、を測定することによって前記測定物の温度または厚さを測定する手段である、ことを特徴とする請求項1または請求項5のいずれか1項に記載の干渉測定装置。
【請求項7】
測定物に照射した測定光と、参照光との干渉を測定する干渉測定方法において、
スーパーコンティニューム光を測定光と参照光に分割し、
前記測定光を前記測定物に照射し、
前記参照光を、前記測定物と同一の分散特性を有した材料からなり、前記測定物との厚さの差が、前記スーパーコンティニューム光のコヒーレンス長以上である分散補償素子に照射し、
前記測定光または前記参照光の一方の光路長を変化させ、
前記分散補償素子により反射された前記参照光と、前記測定物によって反射された前記測定光との干渉を測定する、
ことを特徴とする干渉測定方法。
産業区分
  • 測定
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2010024491thum.jpg
出願権利状態 登録
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