JPH02218904A - Two-dimensional micropattern measuring apparatus - Google Patents
Two-dimensional micropattern measuring apparatusInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はレーザ光を用いた一2次元マイクロパターン計
測装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a one-two-dimensional micropattern measuring device using laser light.
近年の精密加工技術の進歩により、半導体集積回路、磁
気ヘッド等の分野において微細加工が進み、微小領域に
サブミクロンメートルから数ミクロンメートルオーダの
2次元形状を有するマイクロパターンが加工されるよう
になり、その形状や寸法等の精密計測の必要性が高まっ
ている。With recent advances in precision processing technology, microfabrication has progressed in the fields of semiconductor integrated circuits, magnetic heads, etc., and micropatterns with two-dimensional shapes on the order of submicrometers to several micrometers can now be fabricated in minute areas. There is an increasing need for precise measurement of their shapes and dimensions.
従来のマイクロパターンの形状や寸法の計測手段として
TV右カメラよる画像処理法が良く用いられる。これは
被測定物を白色光源で照明し、その反射光をTVカメラ
の受光素子であるイメージ・センサーで受光してビデオ
信号に変換する。このビデオ信号をA/D変換してディ
ジタル信号に変換し、予め設定したスライスレベルによ
り2値化処理を行ない、2値化レベルにふくまれている
画素数をカウントし、画素数から寸法や形状の判定を行
なうものである。As a conventional means for measuring the shape and dimensions of a micropattern, an image processing method using a TV right camera is often used. In this method, an object to be measured is illuminated with a white light source, and the reflected light is received by an image sensor, which is a light receiving element of a TV camera, and converted into a video signal. This video signal is A/D converted into a digital signal, binarized using a preset slice level, the number of pixels included in the binarized level is counted, and the size and shape are calculated from the number of pixels. This is to make a judgment.
他の従来の計測手段としては、2次元マイクロパターン
の計測を行なうために最近ではレーザ顕微鏡が実現され
ている。これはレーザ光源から放射されたレーザ光をガ
ルバノミラ−と音響光学素子の組み合せによりスポット
状に集光″したレーザ光を2次元スキャンさせ、その反
射光強度を検出し、前者の計測手段で述べた2値化処理
を行なってマイクロパターンの寸法や形状の計測を行な
うものである。As another conventional measuring means, a laser microscope has recently been realized for measuring two-dimensional micropatterns. In this method, the laser light emitted from a laser light source is focused into a spot using a combination of a galvanomirror and an acousto-optic element, and the laser light is focused in a two-dimensional manner, and the intensity of the reflected light is detected. This method performs binarization processing to measure the dimensions and shape of the micropattern.
前者の計測手段の方法ではイメージセンサ−の空間分解
能が低いためサブミクロン領域でのパターン検出分解能
が低下し、更に白色党派を用いるために照明光強度の変
動により2値化を行なうスライスレベルが変動し、安定
したパターン計測が困難である。後者の計測手段の方法
ではレーザ光の一方の偏向にガルバノミラ−を用いてい
るために微小な偏向制御が困難で空間分解能が低下して
しまう。また前者の計測手段と同様な2値化処理を行な
っているために、パターン部にゴミ、汚れがある場合に
反射光強度が変調されてしまい、スライスレベルが変化
して誤ま−った2値化処理を行なってしまい正確なパタ
ーン計測が困難である。In the former measurement method, the spatial resolution of the image sensor is low, so the pattern detection resolution in the sub-micron region is reduced, and the slice level for binarization fluctuates due to fluctuations in illumination light intensity because it uses white color. However, stable pattern measurement is difficult. In the latter measurement method, a galvano mirror is used for one side of the deflection of the laser beam, making minute deflection control difficult and resulting in a decrease in spatial resolution. In addition, since the same binarization process as the former measurement method is performed, if there is dust or dirt on the pattern area, the intensity of the reflected light will be modulated, and the slice level will change, resulting in erroneous 2nd measurements. Accurate pattern measurement is difficult because value conversion processing is performed.
本発明の目的は上述した問題点を解消し、空間分解能の
高い2次元スキャン光学系を用いて、反射光強度の変動
に左右されることなく、マイクロパターンのエッヂを正
確に検出して安定な2次元マイクロパターンの寸法、形
状の計測装置を実現することにある。The purpose of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to use a two-dimensional scanning optical system with high spatial resolution to accurately detect the edge of a micropattern without being affected by fluctuations in reflected light intensity. The object of this invention is to realize a device for measuring the dimensions and shapes of two-dimensional micropatterns.
上記の目的を達成するために、本発明は次の様な構成を
している。In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.
レーザ光源から放射されるレーザ光を、2次元スキャン
ドライバーからの第1の電気信号により駆動される第1
の光偏向素子により第1の光偏向を行なわせ、前記2次
元スキャンドライバーからの第2の電気信号により駆動
される第2の光偏向素子により、前記第1の光偏向の方
向と直交する方向に第2の光偏向を行なわせ、前記第1
と第2の光偏向されたレーザ光を集光して2次元マイク
ロパターンが形成されている被測定物に照射せしめ、該
被測定物からの反射光強度を検出して、前記第1及び第
2の光偏向の周期に同期した反射光強度パターン及び該
反射光強度パターンが微分された微分強度パターンを作
成せしめ、該微分強度パターンの微分最大強度と微分最
小強度を検出せしめ、該微分最大強度と微分最小強度に
なるときの前記第1と第2の電気信号の電圧値から前記
被測定物のエッヂ電圧を検出せしめ、該エッヂ電圧のパ
ターンから前記被測定物の2次元マイクロパターンを計
測するものである。A first scan driver driven by a first electric signal from a two-dimensional scan driver transmits a laser beam emitted from a laser light source.
A second optical deflection element driven by a second electric signal from the two-dimensional scan driver performs a first optical deflection in a direction perpendicular to the direction of the first optical deflection. to perform a second optical deflection, and the first
The first and second polarized laser beams are focused and irradiated onto an object to be measured on which a two-dimensional micropattern is formed, and the intensity of reflected light from the object is detected. A reflected light intensity pattern synchronized with the period of light deflection in step 2 and a differential intensity pattern obtained by differentiating the reflected light intensity pattern are created, a differential maximum intensity and a differential minimum intensity of the differential intensity pattern are detected, and the differential maximum intensity is detected. detecting an edge voltage of the object to be measured from the voltage values of the first and second electric signals when the differential minimum intensity is reached, and measuring a two-dimensional micropattern of the object to be measured from the pattern of the edge voltage; It is something.
電気信号で制御される2種類の光偏向素子を用いて、互
いに直交する方向に高い空間分解能で2次元スキャンを
行なわせる。マイクロパターンの寸法や形状の計測には
パターンのエッヂを高精度に検出する必要があり、一般
にはU型形状となる反射光強度パターンの強度変化の立
ち下がり部、立ち上がり部に着目して、その強度変化率
の最大となる位置をエッヂ位置として反射光強度パター
ンの微分された微分強度パターンから決定する。Using two types of optical deflection elements controlled by electrical signals, two-dimensional scanning is performed with high spatial resolution in mutually orthogonal directions. To measure the size and shape of a micropattern, it is necessary to detect the edge of the pattern with high precision.In general, the edge of the pattern is detected by focusing on the falling and rising parts of the intensity change of the U-shaped reflected light intensity pattern. The position where the intensity change rate is maximum is determined as the edge position from the differential intensity pattern obtained by differentiating the reflected light intensity pattern.
このエッヂ位置に対応するエーツヂ電圧のパターンを解
析することによりマイクロパターンの計測を行なうもの
である。The micropattern is measured by analyzing the edge voltage pattern corresponding to this edge position.
以下に本発明の実施例を図面を用いて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図に本発明の詳細な説明するシステムブロンク図を
示す。FIG. 1 shows a system block diagram for explaining the present invention in detail.
1はレーザ光源、100はレーザ光源1から放射される
レー”ザ光で、レーザ光源1は例えばHe−Neレーザ
、半導体レーザなどが用いられる。1 is a laser light source, and 100 is a laser beam emitted from the laser light source 1. As the laser light source 1, for example, a He-Ne laser, a semiconductor laser, or the like is used.
2は2次元スキャンを行なわせる2次元スキャン光学系
で、第1の光偏向素子110と第2の光偏画素子120
及び他のレンズ等から構成される。2 is a two-dimensional scanning optical system that performs two-dimensional scanning, and includes a first light deflection element 110 and a second light polarization pixel element 120.
and other lenses.
本実施例においては第1の光偏向素子110は音響光学
素子(以下にA−0と略記する)、第2の光偏向素子と
しては特殊形状の特殊プリズム120から構成されるも
のとする。3は2次元スキャンドライバーで、第1の電
気信号130と第2の電気信号140を発生する。第1
の電気信号160はA・0ドライバー165に印加され
て、A−0110による第1の光偏向動作を制御する。In this embodiment, the first optical deflection element 110 is an acousto-optic element (hereinafter abbreviated as A-0), and the second optical deflection element is composed of a special prism 120 with a special shape. 3 is a two-dimensional scan driver that generates a first electrical signal 130 and a second electrical signal 140. 1st
electrical signal 160 is applied to A-0 driver 165 to control the first optical deflection operation by A-0110.
第2の電気信号140はピエゾドライバー145に印加
されてピエゾトランスレータ(以下にPZTと略記する
)150を駆動させ、特殊プリズム120による第2の
光偏向動作を制御する。The second electric signal 140 is applied to a piezo driver 145 to drive a piezo translator (hereinafter abbreviated as PZT) 150 to control the second light deflection operation by the special prism 120.
ここでA・0110による第1の光偏向と特殊プリズム
120による第2の光偏向は互いに直父した方向の偏向
を行なう。4は2次元マイクロパターンが形成されてい
る被測定物である。2次元スキャンされるレーザ光10
5は対物レンズ108で微小なスポット径に集光されて
被測定物4に照射され、その反射光を反射光検出部5で
検出する。6は反射光強°度パターン作成部で、第1の
光偏向、第2の光偏向の偏向周期に同期して反射光強度
パターンを作成する。乙は微分強度パターン作成部で、
反射光強度パターンの微分された微分強度パターンを作
成する。8はエッヂ検出部で、微分強度パターンの微分
最大強度、微分最小強度を検出し、その強度になるとき
の前述の第1の電気信号130、第2の電気信号140
の電圧値をエッヂ電圧値として検出−する。このとき求
められたエッヂ電圧値がマイクロパターンのエッヂ部に
相当する。9はマイクロパターン判定部で、エッヂ検出
部8で検出されたエッヂ電圧のパターンから実際のパタ
ーンの形状、寸法等を判定するもので、第1の電気信号
160、第2の電気信号140の電圧変化に対する寸法
変化の対応から電圧−寸法変換係数を予め求めておいて
、その電圧−寸法変換係数からエッヂ電圧パターンを実
際の寸法に対応したパターンに変換してマイクロパター
ン計測を行なう。Here, the first optical deflection by A.0110 and the second optical deflection by the special prism 120 are performed in directions directly opposite to each other. 4 is an object to be measured on which a two-dimensional micropattern is formed. Laser beam 10 scanned two-dimensionally
5, the objective lens 108 condenses the light into a minute spot diameter and irradiates the object 4 to be measured, and the reflected light detection section 5 detects the reflected light. Reference numeral 6 denotes a reflected light intensity pattern creation unit that creates a reflected light intensity pattern in synchronization with the polarization cycles of the first light deflection and the second light deflection. Part B is the differential intensity pattern creation department,
A differential intensity pattern is created by differentiating the reflected light intensity pattern. Reference numeral 8 denotes an edge detection unit that detects the maximum differential intensity and minimum differential intensity of the differential intensity pattern, and detects the above-mentioned first electric signal 130 and second electric signal 140 when these intensities are reached.
The voltage value of is detected as the edge voltage value. The edge voltage value determined at this time corresponds to the edge portion of the micropattern. Reference numeral 9 denotes a micropattern determination unit that determines the shape, dimensions, etc. of the actual pattern from the edge voltage pattern detected by the edge detection unit 8. A voltage-dimension conversion coefficient is determined in advance from the correspondence of the dimensional change to the change, and the edge voltage pattern is converted into a pattern corresponding to the actual dimension from the voltage-dimension conversion coefficient to perform micropattern measurement.
第2図に第1図に示した2次元スキャン光学系2による
2次元スキャン動作を説明する。In FIG. 2, a two-dimensional scanning operation by the two-dimensional scanning optical system 2 shown in FIG. 1 will be explained.
第2図(a)はA−0110による光偏向の光路図、第
2図(b)は特殊プリズム120による光偏向の光路図
、第2図(C)及び第2図(d)は特殊プリズム120
単体の光偏向動作を説明する光路図である。Figure 2 (a) is an optical path diagram of light deflection by A-0110, Figure 2 (b) is an optical path diagram of light deflection by special prism 120, and Figures 2 (C) and 2 (d) are special prisms. 120
FIG. 3 is an optical path diagram illustrating a single optical deflection operation.
第2図(a)、(b)において102.104.106
.108は焦点距離が各々f、 f2、f8、f。102.104.106 in Figure 2 (a) and (b)
.. 108 has focal lengths f, f2, f8, and f, respectively.
のレンズで、レンズ108が対物レンズである。The lens 108 is the objective lens.
第2図(a)は第1図において紙面に平行な面内のX方
向の光偏向、第2図(b)は第1図における紙面に垂直
な面の2方向の光偏向を行なう。A−0110はX方向
のみの偏向に寄与し、特殊プリズム120は2方向のみ
の偏向に寄与する。第2図(a)のX方向の光偏向につ
いてはA−0110にて回折角θで回折されたレーザ光
はレンズ102により平行な光路に変換されるが、レン
ズ104はシリンドリカルレンズで構成されX方向には
屈折作用を持たないため直進し、特殊プリズム120で
もX方向には屈折されず直進し、レンズ106で屈折さ
れ、更に対物レンズ108で平行に且つ光軸よりDxだ
け離れた位置を進行させられる。2(a) shows the optical deflection in the X direction in a plane parallel to the paper plane in FIG. 1, and FIG. 2(b) shows the optical deflection in two directions in the plane perpendicular to the paper plane in FIG. 1. A-0110 contributes to deflection only in the X direction, and special prism 120 contributes to deflection only in two directions. Regarding the optical deflection in the X direction in FIG. Since it has no refracting effect in the direction, it travels straight, is not refracted in the X direction by the special prism 120, and travels straight, is refracted by the lens 106, and further travels parallel to the objective lens 108 and at a position distanced by Dx from the optical axis. I am made to do so.
第2図(b)の2方向の光偏向については、人・011
0は2方向の偏向作用を持たないためレンズ102.1
04に対しては屈折されずに直進するので、レンズ10
4を通過したときの2方向の光軸はレンズ1040通過
前後において一定である。For the light deflection in two directions in Figure 2(b),
0 has no deflection effect in two directions, so the lens 102.1
04, it goes straight without being refracted, so the lens 10
The optical axes in the two directions when passing through lens 1040 are constant before and after passing through lens 1040.
特殊プリズム120は2方向にhだけ位置の変化を与え
られて光軸高さを変化させることにより光偏向を行なわ
せる。特殊プリーズム120を通過後は第2図(a)の
場合と同様に光軸に平行に進行し、レンズ106.10
8を通過後は光軸からD2だけ離れた位置の光路を進行
する。第2図(C)、(d)に特殊プリズム120の具
体的な構成例を示して偏向動作を説明する。200は頂
角が60°の正三角形プリズム、210は頂角が30°
60’90°の直角プリズムで、図のように重ね合わ
せて用いる。220は正三角形プリズム200の垂直面
に垂直に入射される入射光で、プリズム媒質内でV型の
反射経路を経て直角プリズム210の垂直面から垂直に
出射する。出射光230は入射光220と同一方向であ
る。第2図(C)は特殊プリズム120の底面が基準位
置に設置された場合で、本例は入射光220と出射光2
30が同一の光軸高さである。第2図(d)は直角プリ
ズム210の底面位置が2方向にhだげ移動させられた
場合で、この移動はピエゾトランスレータ150によっ
て行なう。入射光240の光軸高さ位置は入射光220
と同じである。直角プリズム210の底面位置がhだげ
シフトされているため、正三角形プリズム200に対す
る入射位置が変化する。プリズム媒質内部では(C)と
同様にV型の反射経路を持つが、直角プリズム210の
底面での反射位置がシフトされるため(シフト量は2
h /y/’:である)、出射光250の光軸高さ位置
は入射光240に対して変化するが、変化量は底面位置
変化の2倍である。このように特殊プリズム120を移
動させることによって効率の良い偏向が可能である。The special prism 120 is changed in position by h in two directions to change the height of the optical axis, thereby deflecting light. After passing through the special prism 120, it proceeds parallel to the optical axis as in the case of FIG. 2(a), and the lens 106.10
After passing through point 8, the light beam travels along the optical path at a distance of D2 from the optical axis. The deflection operation will be described with reference to FIGS. 2(C) and 2(d) showing specific configuration examples of the special prism 120. 200 is an equilateral triangular prism with an apex angle of 60°, 210 is an equilateral triangular prism with an apex angle of 30°
They are 60'90° right angle prisms and are used by stacking them as shown in the figure. Reference numeral 220 denotes incident light that is perpendicularly incident on the vertical surface of the equilateral triangular prism 200, and exits perpendicularly from the vertical surface of the right-angle prism 210 after passing through a V-shaped reflection path within the prism medium. Outgoing light 230 is in the same direction as incoming light 220. FIG. 2(C) shows a case where the bottom surface of the special prism 120 is installed at the reference position, and this example shows the incident light 220 and the output light 2.
30 is the same optical axis height. FIG. 2(d) shows a case where the bottom surface position of the rectangular prism 210 is moved by h in two directions, and this movement is performed by the piezo translator 150. The optical axis height position of the incident light 240 is the incident light 220
is the same as Since the bottom surface position of the right angle prism 210 is shifted by h, the incident position with respect to the equilateral triangular prism 200 changes. Inside the prism medium, there is a V-shaped reflection path as in (C), but since the reflection position at the bottom of the right-angle prism 210 is shifted (the amount of shift is 2).
h /y/'), the optical axis height position of the emitted light 250 changes with respect to the incident light 240, but the amount of change is twice the change in the bottom surface position. By moving the special prism 120 in this manner, efficient deflection is possible.
以上の構成による2次元スキャン光学系の偏向量Dx、
D2は次の式で表わされる。Deflection amount Dx of the two-dimensional scanning optical system with the above configuration,
D2 is expressed by the following formula.
Dx=(fo/f、)・f、・θ D、=(fo/f、)−2h 第3図に2次元マイクロパターン例を示す。Dx=(fo/f,)・f,・θ D, = (fo/f,)-2h FIG. 3 shows an example of a two-dimensional micropattern.
ウィンチエスタ−型磁気ヘッドのトラック部分に形成さ
れているポールノ・イトと呼ばれるパターンの例である
。60はトラック部で、その寸法W、は〜15μmであ
る。61はギャップ部で、その寸法W2は〜0.7μm
である。62がポールハイド部で、ギャップ部61の延
長上に形成されていて、ポール!・イト寸法L゛の計測
が必要とされている。ポールハイド寸法りを測定するに
は、トラックエッヂ304及びギャップ延長部300の
エッヂ、ポールハイド部62のエッヂ60、302を計
測し、ボールノ・イトパターンのキンク位置606を決
定することが必要である。This is an example of a pattern called a pole no-ite formed in a track portion of a Wintier-type magnetic head. 60 is a track portion, the dimension W of which is ~15 μm. 61 is a gap portion, the dimension W2 of which is ~0.7 μm
It is. 62 is a pole hide part, which is formed on an extension of the gap part 61, and is a pole!・Measurement of the light dimension L is required. To measure the pole hide dimensions, it is necessary to measure the track edge 304, the edge of the gap extension 300, and the edges 60 and 302 of the pole hide section 62 to determine the kink position 606 of the ball knot pattern. .
2方向のスキャンは第2の電気信号140で駆動される
第2の光偏向素子(特殊プリズム)120で行ない、X
方向のスキャンは第1の電気信号130で駆動される第
1の光偏向素子(A・0)110で行なり。本例の如き
2次元のラスタースキャンを行なうときは、第1の電気
信号160はランプ波電圧、第2の電気信号140はス
テップ波電圧とすればよい。Scanning in two directions is performed by a second optical deflection element (special prism) 120 driven by a second electric signal 140,
Scanning in the direction is performed by the first optical deflection element (A.0) 110 driven by the first electric signal 130. When performing a two-dimensional raster scan as in this example, the first electrical signal 160 may be a ramp wave voltage, and the second electrical signal 140 may be a step wave voltage.
第4図にボールハイド部を2次元スキャンしたとき検出
される反射光強度パターン及び微分強度パターン例を示
す。第4図(イ)、←→、(ホ)は反射光強度パターン
波形で各々グラフの横軸は光偏向量、縦軸は反射光強度
である。第4図(イ)はA−0110によってギャップ
延長部600をスキャンしたとき、第4図(ハ)はA・
0110によってボールハイド部32をスキャンしたと
きの波形である。FIG. 4 shows examples of reflected light intensity patterns and differential intensity patterns detected when a ball hide part is two-dimensionally scanned. 4(A), ←→, and (E) are reflected light intensity pattern waveforms, and the horizontal axis of each graph is the amount of light deflection, and the vertical axis is the reflected light intensity. FIG. 4(a) shows when the gap extension part 600 is scanned by A-0110, and FIG.
This is a waveform when the ball hide part 32 is scanned by 0110.
第4図(ホ)はPZT150によって特殊プリズム12
0を移動させてトラックエッヂ部604を2方向にスキ
ャンさせたときの波形である。ポールハイド部62はガ
ラスで形パされているから、基材となるフェライトより
は反射率が低いため一般にはU型の反射光強度パターン
となる。第4図(ロ)、に)、(へ)は微分強度パター
ン波形で、グラフの横軸は光偏向量、縦軸は微分強度で
ある。第4図(ロ)は第4図(イ)の微分強度パターン
、第4図(に)は第4図(ハ)の微分強度パターン、第
4図(へ)は第4図(ホ)の微分強度パターンである。Figure 4 (E) shows the special prism 12 made of PZT150.
This is a waveform obtained when the track edge portion 604 is scanned in two directions by moving 0. Since the pole hide portion 62 is made of glass, its reflectance is lower than that of the ferrite base material, so that it generally has a U-shaped reflected light intensity pattern. FIGS. 4(b), 4(b), and 4(f) are differential intensity pattern waveforms, the horizontal axis of the graph is the amount of light deflection, and the vertical axis is the differential intensity. Figure 4 (b) is the differential intensity pattern of Figure 4 (a), Figure 4 (ni) is the differential intensity pattern of Figure 4 (c), and Figure 4 (f) is the differential intensity pattern of Figure 4 (e). It is a differential intensity pattern.
第4図(ロ)の微分強度パターンの場合は微分強度の最
小値・最大値は実際のエッヂに対応しないため、最小値
と最大値となるときの第1の電気信号の電圧値の中間電
圧のV、をパターンの中心部に対応する電圧値として検
出する。これは照射されるレーザ光のビームスポット径
に対して半分程度以下のパターン幅の場合に生じる。In the case of the differential intensity pattern shown in Figure 4 (b), the minimum and maximum values of the differential intensity do not correspond to the actual edges, so the intermediate voltage between the voltage values of the first electrical signal when the minimum and maximum values occur. , is detected as a voltage value corresponding to the center of the pattern. This occurs when the pattern width is about half or less of the beam spot diameter of the irradiated laser light.
第4図に)の場合はパターン幅がレーザ光のビームスポ
ット径に対して大きいため、微分最小強度404になる
ときの第1の電気信号の電圧値v2、微分最大強度40
6になるときの第1の電気信号の電圧値■、が直接にパ
ターンのエッヂに対応して検出できる。この様にしてギ
ャップ延長部600のエッヂの中心位置、ポールハイド
部62のエッヂ60、302が決定できる。第4図(へ
)の場合は微分最大強度408が得られ、そのときの第
2の電気信号の電圧V4がトラックエッヂ304の位置
として検出できる。4), the pattern width is larger than the beam spot diameter of the laser beam, so the voltage value v2 of the first electrical signal when the minimum differential intensity is 404, the maximum differential intensity 40
6, the voltage value (2) of the first electrical signal can be detected directly corresponding to the edge of the pattern. In this way, the center position of the edge of the gap extension part 600 and the edges 60 and 302 of the pole hide part 62 can be determined. In the case of FIG. 4(f), the maximum differential intensity 408 is obtained, and the voltage V4 of the second electric signal at that time can be detected as the position of the track edge 304.
第5図に第4図で説明した反射光強度パターン及び微分
強度パターンから得られた電圧値によるエッヂ位置のパ
ターン例を示す。グラフの横軸は第2の電気信号による
電圧値、縦軸は第1の電気信号による電圧値である。X
印が測定値で、線51はギャップ延長部600の中心線
、エッヂライン52はポールハイド部32の一方のエッ
ヂ601を結ぶ線、エッヂライン53は同じく他方のエ
ッヂ602を結ぶ線である。このときエッヂを結ぶとき
の直線は最小二乗法を用いればよい。FIG. 5 shows an example of a pattern of edge positions based on voltage values obtained from the reflected light intensity pattern and differential intensity pattern explained in FIG. 4. The horizontal axis of the graph is the voltage value due to the second electric signal, and the vertical axis is the voltage value due to the first electric signal. X
The marks are measured values, the line 51 is the center line of the gap extension part 600, the edge line 52 is a line connecting one edge 601 of the pole hide part 32, and the edge line 53 is a line connecting the other edge 602. At this time, the least squares method may be used to connect the edges.
線54は2つのエッヂライン52及び53の中点のライ
ンである。Line 54 is a midpoint line between two edge lines 52 and 53.
線51と線54の交点位置55が第3図に示したポール
ハイドキンク点303に対応する。このときの位置に対
応する第2の電気信号の電圧値をV、とすれば電圧差V
=V、−V、がポールハイド寸法りに対応するから、第
2の電気信号による特殊プリズム120の偏向量の関係
からポールハイド寸法りが求められる。An intersection point 55 between the lines 51 and 54 corresponds to the pole-hyde kink point 303 shown in FIG. If the voltage value of the second electrical signal corresponding to the position at this time is V, then the voltage difference V
Since =V and -V correspond to the pole-hide dimensions, the pole-hide dimensions can be determined from the relationship between the amount of deflection of the special prism 120 by the second electric signal.
第6図に第5図に示した測定を行なうときのフローチャ
ート図を示す。FIG. 6 shows a flowchart for carrying out the measurements shown in FIG. 5.
第1図に示した反射°光強度パターン作成部6は半導体
メモリー回路で行ない、微分強度パターン作成部7はシ
フトレジスターとフリップフロップ回路の組み合わせで
ハード的に行なうこともできるし、又、マイクロコンピ
ュータ−の演算処理でソフト的に行なうこともできる。The reflected light intensity pattern creation section 6 shown in FIG. 1 can be implemented by a semiconductor memory circuit, and the differential intensity pattern creation section 7 can be implemented by hardware using a combination of a shift register and a flip-flop circuit, or by a microcomputer. This can also be done in software by calculating -.
ハード的に行なう場合は差分で行なうと回路構成が簡単
にできる。If you want to do it in terms of hardware, you can easily configure the circuit by using differences.
エッヂ検出部8、マイクロパターン判定部9はいスレモ
マイクロコンピューターのソフト演算で行なうものであ
る。The edge detection section 8 and micropattern determination section 9 are performed by software calculations of a slim microcomputer.
ステップ600はPZTスキャンセットを行な5もので
、ステップ電圧で変化する第2の電気信号140のステ
ップ電圧幅、ステップスタート電圧を設定して、PZT
150を駆動する電気信号を設定する。ステップ602
は反射光強度パターン作成を行ない、PZT150を駆
動してトラックエッヂ部604を2方向にスキャンした
ときの反射光強度パターンを作成するもので、第4図(
ホ)に示した波形を得る。ステップ604は微分強度パ
ターン作成を行な5もので、反射光強度パターンを微分
した第4図(へ)に示した波形を得る。ステップ606
はトラックエッヂ決定を行なうもので、微分強度パター
ンの微分最大強度となるときの第2の電気信号の電圧値
を決定するもので、第4図(へ)に示した電圧値v4を
決定する。ステップ608はギャップ延長部スキャンセ
ットを行なうもので、ステップ600と同じ(第2の電
気信号140でPZT150を駆動するときのステップ
電圧幅、ステップスタート電圧及びA−0110をスキ
ャンする第1の電気信号160を設定する。In step 600, a PZT scan set is performed, and the step voltage width and step start voltage of the second electric signal 140 that changes with the step voltage are set, and the PZT scan set is performed.
150 is set. Step 602
4 creates a reflected light intensity pattern when the track edge portion 604 is scanned in two directions by driving the PZT 150.
Obtain the waveform shown in e). In step 604, a differential intensity pattern is created, and the waveform shown in FIG. 4 is obtained by differentiating the reflected light intensity pattern. Step 606
is for determining the track edge, and is for determining the voltage value of the second electrical signal when the differential intensity of the differential intensity pattern reaches the maximum differential intensity, and determines the voltage value v4 shown in FIG. 4(f). Step 608 is to perform gap extension scan set, which is the same as step 600 (step voltage width when driving PZT 150 with second electrical signal 140, step start voltage, and first electrical signal for scanning A-0110). Set 160.
ステップ610は反射光強度パターン作成部、ステップ
612は微分強度パターン作成部、ステップ614はパ
ターン中心部決定である。ステップ612で得られる微
分強度パターンは第4図(ロ)に示した如きの波形で、
微分最小、最大強度となるときの第1の電気信号の電圧
値から、その中点の電圧値■1を求めて、パターンの中
心位置を決定する。ステップ616はギャップ延長部3
00のパターンの終りかどうかを判定するもので、パタ
ーンが続いている場合はループ618によりステップ6
10に戻り前述の動作を(り返して行なう。Step 610 is a reflected light intensity pattern creation section, step 612 is a differential intensity pattern creation section, and step 614 is pattern center determination. The differential intensity pattern obtained in step 612 has a waveform as shown in FIG. 4 (b),
From the voltage value of the first electric signal when the differential intensity is minimum and maximum, the voltage value (1) at the midpoint is determined, and the center position of the pattern is determined. Step 616 is the gap extension 3
This is to determine whether or not the 00 pattern ends. If the pattern continues, loop 618 returns to step 6.
Return to step 10 and repeat the above operation.
パターンが終りの場合はステップ620に移りパターン
中心部電圧を記憶する。ギャップ延長部300のパター
ンの終りの判断はステップ614で求めたパターン中心
部の電圧値の変化から判断することができる。ステップ
622はポールハイド部スキャンセットで、ステップ6
00.608と同様で、第3図に示したポールハイド部
3202つのエッヂ部60、302をはさんでスキャン
を行なわせるときのA−0110を駆動する第1の電気
信号160を設定する。ステップ624.626はポー
ルハイド部をスキャンしたときの反射光強度パターン作
成及び微分強度パターン作成を行なうもので、微分強度
パターンは第4図に)に示した如きの波形である。ステ
ップ628はポールハイド部エッヂ決定を行なうもので
、微分強度パターンの微分最小・最大強度となるときの
第1の電気信号160の電圧値により求める。このボー
ルハイド部エッヂ決定動作をループ630により一定回
数くり返して行なわせる。ステップ632はエッヂ電圧
のメモリーを行なう。ステップ634は異常データ判定
を行なり。ステップ614、ステップ628で求められ
た第1の電気信号130及び第2の電気信号140によ
る電圧値によるパターン(第5図のパターン)から異常
データの有無を判定するもので、異常があればそのデー
タは測定値として採用せずにスキップする。If the pattern has ended, the process moves to step 620 and the voltage at the center of the pattern is stored. The end of the pattern of the gap extension portion 300 can be determined from the change in the voltage value at the center of the pattern determined in step 614. Step 622 is the pole hide part scan set, Step 6
Similarly to 00.608, the first electric signal 160 is set to drive A-0110 when scanning is performed across the two edge portions 60 and 302 of the pole-hide portion 320 shown in FIG. Steps 624 and 626 are for creating a reflected light intensity pattern and a differential intensity pattern when scanning the pole-hide portion, and the differential intensity pattern has a waveform as shown in FIG. 4). Step 628 is for determining the pole-hide part edge, which is determined based on the voltage value of the first electric signal 160 when the differential intensity pattern has the minimum and maximum differential intensity. This ball hide portion edge determining operation is repeated a certain number of times using a loop 630. Step 632 performs memory of edge voltages. Step 634 performs abnormal data determination. The presence or absence of abnormal data is determined from the pattern (pattern in Fig. 5) of the voltage values of the first electric signal 130 and the second electric signal 140 obtained in steps 614 and 628, and if there is an abnormality, it is determined. The data is skipped without being adopted as a measurement value.
ステップ636は直線近似を行なうもので、例えば最小
二乗法によって測定値を直線近似して、第5図に示した
3本の直線である線51、エッヂライン52,53を求
める。ステップ668はポールハイド交点演算を行なう
もので、第5図で説明した如きのポールハイド部32の
中点となる線54とギャップ延長部の中点となる線51
との交点位置55を決定する。ステップ640はポール
ハイド寸法算出を行なうもので、トラックエッヂとなる
第2の電気信号の電圧値v4とステップ668で求めた
ポールハイドキンク点となる第2の電気信号の電圧値V
、との電圧差から寸法変換係数を用いて実際の寸法を算
出する。Step 636 performs linear approximation, for example, by linearly approximating the measured values using the least squares method to obtain the three straight lines 51 and edge lines 52 and 53 shown in FIG. Step 668 is to perform a pole-hide intersection calculation, in which the line 54 which is the midpoint of the pole-hide part 32 and the line 51 which is the midpoint of the gap extension part as explained in FIG.
Determine the intersection position 55 with . Step 640 is to calculate the pole-hide dimension, and the voltage value v4 of the second electric signal that becomes the track edge and the voltage value V of the second electric signal that becomes the pole-hide kink point obtained in step 668 are calculated.
, the actual dimensions are calculated using a dimension conversion coefficient from the voltage difference between.
以上の説明から明らかな如(、本発明によれば高空間分
解で安定した2次元スキャン光学系を用いて、安定した
エッヂ検出を行なうことによって高精度な2次元マイク
ロパターンの計測が可能となる。As is clear from the above explanation (according to the present invention, it is possible to measure two-dimensional micropatterns with high precision by performing stable edge detection using a stable two-dimensional scanning optical system with high spatial resolution. .
第1図は本発明の詳細な説明するシステムブロック図、
第292次元スキーヤンを行なうときの光学系の構成及
びスキャン光路を説明する光路図、第3図は2次元マイ
クロパターンの形成例である磁気ヘッドのポールハイド
部の形状を示す斜視図、(イ)〜(へ)
第4首ボール・・イト部を2次元スキャンさせたときに
検出される反射光強度パターン及び微分強度パターン波
形例を示す波形図、第5図はポールハイド部を2次元ス
キャンしたときに検出されるエッヂのパターンを示すグ
ラフ、第6図はポールハイド部の寸法を算出するときの
動作を説明するフローチャート図である。
1・・・・・・レーザ光源、
2・・・・・・2次元スキャン光学系、6・・・・・・
2次元スキャンドライバー4・・・・・・被測定物、
6・・・・・・反射光強度パターン作成部、7・・・・
・・微分強度パターン作成部、8・・・・・・エッヂ検
出部、
9・・・・・・マイクロパターン判定部、110・・・
・・・音響光学素子、
120・・・・・・特殊プリズム。
(A)
館4図
(ロ)
(PZT’)
(PXT)
第
図FIG. 1 is a system block diagram explaining the present invention in detail;
29. Optical path diagram illustrating the configuration of the optical system and the scanning optical path when performing a 2-dimensional ski scan; FIG. 3 is a perspective view showing the shape of a pole-hide part of a magnetic head, which is an example of forming a two-dimensional micro pattern; (a) ~(f) 4th neck ball... A waveform diagram showing an example of the reflected light intensity pattern and differential intensity pattern waveform detected when the light part was scanned two-dimensionally. FIG. 6 is a graph showing a pattern of edges that are sometimes detected. FIG. 6 is a flowchart explaining the operation when calculating the dimensions of the pole hide part. 1... Laser light source, 2... Two-dimensional scanning optical system, 6...
Two-dimensional scan driver 4...Object to be measured, 6...Reflected light intensity pattern creation unit, 7...
... Differential intensity pattern creation section, 8 ... Edge detection section, 9 ... Micro pattern judgment section, 110 ...
...Acousto-optic element, 120...Special prism. (A) Figure 4 (B) (PZT') (PXT) Figure 4
Claims (1)
ドライバーからの第1の電気信号により駆動される第1
の光偏向素子により第1の光偏向を行なわせ、前記2次
元スキャンドライバーからの第2の電気信号により駆動
される第2の光偏向素子により、前記第1の光偏向の方
向と直交する方向に第2の光偏向を行なわせ、前記第1
の光偏向素子と前記第2の光偏向素子により2次元スキ
ャンされるレーザ光を集光して2次元パターンが形成さ
れている被測定物に照射せしめ、該被測定物からの反射
光を検出して、前記第1の光偏向及び前記第2の光偏向
の偏向周期に同期して、前記反射光による反射光強度パ
ターン及び該反射光強度パターンが微分された微分強度
パターンを作成せしめ、該微分強度パターンの微分最大
強度と微分最小強度を検出せしめ、該微分最大強度と微
分最小強度になるときの前記第1の電気信号と前記第2
の電気信号の電圧値から前記被測定物のエッヂ電圧を検
出せしめ、該エッヂ電圧のパターンから前記被測定物の
2次元マイクロパターンを計測することを特徴とする2
次元マイクロパターン計測装置。A first scan driver driven by a first electric signal from a two-dimensional scan driver transmits a laser beam emitted from a laser light source.
A second optical deflection element driven by a second electric signal from the two-dimensional scan driver performs a first optical deflection in a direction perpendicular to the direction of the first optical deflection. to perform a second optical deflection, and the first
A laser beam that is two-dimensionally scanned by the optical deflection element and the second optical deflection element is focused and irradiated onto an object to be measured on which a two-dimensional pattern is formed, and the reflected light from the object to be measured is detected. A reflected light intensity pattern of the reflected light and a differential intensity pattern obtained by differentiating the reflected light intensity pattern are created in synchronization with the deflection cycles of the first light deflection and the second light deflection, and A differential maximum intensity and a differential minimum intensity of the differential intensity pattern are detected, and the first electric signal and the second electric signal are detected when the differential maximum intensity and the differential minimum intensity are reached.
An edge voltage of the object to be measured is detected from the voltage value of the electric signal, and a two-dimensional micropattern of the object to be measured is measured from a pattern of the edge voltage.
Dimensional micropattern measurement device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4054389A JPH02218904A (en) | 1989-02-21 | 1989-02-21 | Two-dimensional micropattern measuring apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4054389A JPH02218904A (en) | 1989-02-21 | 1989-02-21 | Two-dimensional micropattern measuring apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02218904A true JPH02218904A (en) | 1990-08-31 |
Family
ID=12583363
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4054389A Pending JPH02218904A (en) | 1989-02-21 | 1989-02-21 | Two-dimensional micropattern measuring apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02218904A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6324035B2 (en) | 1998-08-20 | 2001-11-27 | Hitachi, Ltd. | Magnetic recording and reading device |
-
1989
- 1989-02-21 JP JP4054389A patent/JPH02218904A/en active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6324035B2 (en) | 1998-08-20 | 2001-11-27 | Hitachi, Ltd. | Magnetic recording and reading device |
US6819531B2 (en) | 1998-08-20 | 2004-11-16 | Hitachi, Ltd. | Magnetic recording and reading device having 50 mb/s transfer rate |
US7177115B2 (en) | 1998-08-20 | 2007-02-13 | Hitachi Global Storage Technologies Japan, Ltd. | Magnetic recording and reading device |
US7339762B2 (en) | 1998-08-20 | 2008-03-04 | Hitachi Global Storage Technologies Japan, Ltd. | Magnetic recording and reading device |
US7782566B2 (en) | 1998-08-20 | 2010-08-24 | Hitachi Global Storage Technologies Japan, Ltd. | Magnetic recording and reading device |
US7903374B2 (en) | 1998-08-20 | 2011-03-08 | Hitachi Global Storage Technologies Japan, Ltd. | Magnetic recording and reading device |
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