計測装置及び計測方法
【課題】微小構造の計測精度向上
【解決手段】計測対象物１０に対し直線偏光の第１計測光８０を照射する第１照射部５２と、計測対象物１０により反射された第１計測光８０の第１反射光８２を検出する第１検出部５４と、計測対象物１０を回転させる回転部５５と、計測対象物１０の回転に伴う第１反射光８２の変化に基づき、計測対象物１０の方向を判定する第１判定部６０と、を具備することを特徴とする計測装置５０。計測対象物１０の方向を判定する機構を備えることにより、計測精度を向上させることができる。
【解決手段】計測対象物１０に対し直線偏光の第１計測光８０を照射する第１照射部５２と、計測対象物１０により反射された第１計測光８０の第１反射光８２を検出する第１検出部５４と、計測対象物１０を回転させる回転部５５と、計測対象物１０の回転に伴う第１反射光８２の変化に基づき、計測対象物１０の方向を判定する第１判定部６０と、を具備することを特徴とする計測装置５０。計測対象物１０の方向を判定する機構を備えることにより、計測精度を向上させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は計測装置及び計測方法に関し、特に光学的手段を用いた計測装置及び計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光の回折限界より小さな微小構造を計測するための技術として、例えば走査型電子顕微鏡（SEM: Scanning Electron Microscope）、原子間力顕微鏡（AFM: Atomic Force Microscope）、スキャトロメトリー法（Scatterometry）などが知られている。特に、スキャトロメトリー法は計測を非破壊かつ高精度で行うことができ、単位時間当たりの処理能力も高いことから、半導体分野におけるプロセス管理に広く用いられている。
【０００３】
スキャトロメトリー法は、サンプルに対し計測光を照射して得た反射光の光学特性と、あらかじめシミュレーションにより求めた計算結果とを比較することにより、微小構造の形状を判定する計測方法である。スキャトロメトリー法は、サンプルの微小構造が対称性を有する場合（例えば、ライン＆スペース等の周期的な微小構造が形成されている場合）に特に有効な計測方法である。
【０００４】
電子ビーム露光・ナノインプリント法等により作成される光学素子や次世代ディスク媒体の表面には、ナノレベルの微小構造が形成されており、上記のスキャトロメトリー法はこれらの表面形状を計測・検査するためにも用いられる。例えば特許文献１には、溝構造を有する磁気記録ディスクの表面を、スキャトロメトリー法により検査する検査装置が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１３３９８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
スキャトロメトリー法は、光学特性の実測値をシミュレーションにおける計算結果と比較するものであるため、計算モデルと実測における光学条件を一致させる必要がある。半導体分野においては、サンプルに設けられたアライメントマークをもとに、計測光に対するサンプルの方向を調整することが行われている。しかし、次世代の記録媒体や光学素子においては、計測対象となる表面上にアライメントマークを設けることができない場合がある。
【０００７】
このように、アライメントマークが設けられていないサンプルをスキャトロメトリー法により計測する場合、計算モデルと実測における光学条件を一致させることが困難であるため計測制度が低下するおそれがあった。また、ナノレベルの微小構造は顕微鏡で判別することが不可能であり、スキャトロメトリー法による計測の場合に限らず、サンプルの方向を知ることは困難であった。
【０００８】
以下に説明する計測装置及び計測方法は、上記の課題に鑑みなされたものであり、計測対象物（サンプル）の方向を判定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本明細書に記載の計測方法は、計測対象物を回転させながら、前記計測対象物に対し直線偏光の第１計測光を照射するステップと、前記計測対象物により反射された第１反射光の、前記計測対称物の回転に伴う変化を検出するステップと、前記第１反射光の変化に基づき、前記計測対象物の方向を判定するステップと、を有する。また、この計測方法を実現するための機構として、本計測装置は計測対象物に対し直線偏光の第１計測光を照射する第１照射部と、前記計測対象物により反射された前記第１計測光の第１反射光を検出する第１検出部と、前記計測対象物を回転させる回転部と、前記計測対象物の回転に伴う前記第１反射光の変化の対称性に基づき、前記計測対象物の方向を判定する第１判定部とを具備する。上記の計測方法及び計測装置によれば、計測対象物の方向を容易に判定することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本計測装置及び本計測方法によれば、計測対象物の方向を容易に判定することができる。また、判定結果に基づき計測対象物の方向を調整して計測を行うことができるため、計測精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
初めに、図面を用い従来技術における課題について詳細に説明する。
【００１２】
図１（ａ）は、スキャトロメトリー法により計測されるサンプルの斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の一部を拡大した図である。図１（ｂ）を参照に、計測対象物であるサンプル１０の表面には、ライン１２とスペース１４によるラインアンドスペース構造１６が形成されている。
【００１３】
図２は従来例に係るスキャトロメトリー装置の構成を示した図である。スキャトロメトリー装置２０は、ステージ２２、照射部２４、検出部２６、記憶部２８、判定部３０、及びオートコリメーター３４を備えている。ステージ２２には、計測されるサンプル１０が搭載されている。照射部２４は、計測光４０をサンプル１０に照射する。検出部２６は、サンプル１０により反射された計測光４０の反射光４２を検出し、検出結果を判定部３０へと出力する。
【００１４】
スキャトロメトリー法では、形状が既知の微小構造に対して計測光４０を照射したと仮定した場合の反射光４２の光学特性を、シミュレーションによりあらかじめ求めておく。図２を参照に、記憶部２８には、複数の様々な形状パターンに対応して、上記のシミュレーションによる計算結果が記憶されている。判定部３０は、検出部２６により得られた計測結果と記憶部２８に記憶された計算結果とを比較して、サンプル１０の表面形状を判定する。例えば、計測結果に対し最も近い計算結果に対応した形状を、サンプル１０の表面形状として決定する。以上のように、スキャトロメトリー装置２０によりサンプル１０の表面に形成された微小構造を計測することができる。
【００１５】
図３は、図１と同じサンプル１０に計測光４０を照射した様子を示した図である。スキャトロメトリー法による計測では、シミュレーション時に仮定した光学条件と実際の計測時の光学条件とを一致させる必要がある。図３を参照に、光学条件としては、計測光４０の偏光状態、計測光４０の入射角度θ、サンプル１０のあおり角θx及びθy、並びに計測光４０の入射面４６に対してサンプル１０の成す角φ（以下、サンプル角φ）がある。図３では、ラインアンドスペース構造１６がＸ軸の方向に形成されているため、入射面４６とＸ軸の間の角をサンプル角φと定義する。
【００１６】
図２及び図３を参照に、計測光４０の偏光状態及び入射角度θは、照射部２４を調整することによりシミュレーション時の光学条件と合わせることができる。また、サンプル１０のあおり角θx及びθyは、オートコリメーター３４から照射される調整光４４により検出が可能であり、シミュレーション時の光学条件と容易に合わせることができる。
【００１７】
これに対しサンプル角φの場合は、例えばサンプル１０の表面に調整用のアライメントマークを形成し、そのアライメントマークに基づいて調整を行う方法がある。このような方法は、特に半導体分野において多く用いられる。しかし、サンプル１０にアライメントマークを形成しない場合や、アライメントマークの形成が不可能な場合は、上記の方法による調整は不可能である。また、サンプル１０に形成される微小構造のスケールが光の回折限界以下の場合、顕微鏡を用いた調整を行うことも不可能である。このように、サンプル１０のサンプル角φをシミュレーション時の光学条件に合わせて正確に調整することが難しく、スキャトロメトリー法による計測の精度が低下するおそれがある。
【００１８】
以下に開示の実施例は上記の課題を解決し、計測対象物の方向を容易に判定することができる計測装置及び計測方法を提供するものである。以下、図面をもとに詳細に説明する。
【実施例】
【００１９】
図４は本実施例に係る計測装置の構成を示した図である。計測装置５０の構成は、サンプル方向の計測を行うための第１の光学系と、サンプル形状の計測を行うための第２の光学系に大別される。第１の光学系は、第１照射部５２及び第１検出部５４を含む。第２の光学系は、第２照射部２４及び第２検出部２６を含む。第２の光学系の構成要素は、図２で説明したスキャトロメトリー装置２０の構成要素と共通であるため同一の符号を使用するが、第１の光学系の構成要素と区別するために、各構成要素に「第２」の接頭語を付している。計測装置５０はさらに、回転ステージ５５、Ｘ−Ｙ−Ｚステージ５６、ΘＸ−ΘＹステージ５７、ステージコントローラー５８、演算装置６０、及びビームスプリッター７２〜７６を備えている。
【００２０】
本実施例で使用する計測対象物であるサンプル１０は、図１（ａ）に示したものと同じである。本実施例では、上記のサンプル１０のように対称性を有する微小構造が形成された物体を計測対象とすることができる。対称性を有する微小構造としては、例えば図１（ａ）のラインアンドスペース構造１６のように、所定の形状パターンが周期的に形成されたものが挙げられるが、対称性を有する構造はこれらに限定されるものではない。また、サンプル１０に形成された微小構造の対称性をもとに、サンプル１０のサンプル方向を定めることができる。サンプル方向としては、例えば微小構造の対称軸の方向や、周期的な微小構造の形成方向を採用することができる。本実施例の場合は、ラインアンドスペース構造１６が形成されたＸ軸方向をサンプル方向とすることができる。
【００２１】
第１照射部５２は、サンプル１０に対し直線偏光の第１計測光８０を照射する。第１照射部５２は光源６２及び第１偏光板６４を含む。光源６２から射出された光は、第１偏光板６４により直線偏光の第１計測光８０に変換され、ビームスプリッター７２〜７６を経てサンプル１０へと照射される。本実施例において使用するサンプル１０は、従来例（図１）にて説明したものと同一である。なお、図示するように光源６２と第１偏光板６４との間に波長フィルタ６３を設けてもよい。例えば、サンプル１０が特定の波長に対し感度が高い場合に、その波長成分のみをもつ第１計測光８０を照射することにより、計測精度を向上させることができる。
【００２２】
第１検出部５４は、サンプル１０により反射された第１計測光８０の反射光である第１反射光８２を検出する。第１検出部５４は、第１反射光８２の光強度を検出する第１センサ６６と、第１反射光８２の偏光状態を検出する第２センサ６８を含む。第１センサ６６に入射される第１反射光８２の第１光束８４は、第１ビームスプリッター７２及び第２ビームスプリッター７４を通過したのち、第１センサ６６へと導かれる。これにより、第１センサ６６は第１反射光８２の光強度を検出する。第２センサ６８に入射される第１反射光８２の第２光束８６は、第１ビームスプリッター７２、第２ビームスプリッター７４、及び第３ビームスプリッター７６を通過したのち、第２偏光板７０を透過して第２センサ６８へと導かれる。これにより、光強度検出部である第２センサ６８は、第１反射光８２の偏光状態を第２光束８６の光強度として検出する。
【００２３】
回転ステージ５５は、サンプル１０を回転させる回転部であり、調整部であるステージコントローラー５８の制御により水平方向に回転する。回転ステージ５５にはステージ２２に設置されたサンプル１０が搭載されており、サンプル１０は回転ステージ５５の回転に伴って水平方向に回転する。また、Ｘ−Ｙ−Ｚステージ５６及びΘＸ−ΘＹステージ５７は、それぞれサンプル１０の位置及びあおり角を調整するためのものであり、回転ステージ５５と同様にステージコントローラー５８により制御される。
【００２４】
演算装置６０は、サンプル１０の方向を判定する第１判定部と、サンプル１０に形成された微小構造の形状を判定する第２判定部を含む。演算装置６０には、第１センサ６６及び第２センサ６８から検出結果が入力され、ステージコントローラー５８からステージ２２の水平方向の回転角（以下、ステージ角）が入力される。また、演算装置６０は記憶部２８に接続されている。記憶部２８には、第２計測光４０を複数の既知の形状に対し照射した際の、第２反射光４２の光学特性の計算結果が記憶されている。
【００２５】
図５及び図６は実施例に係る計測装置５０の制御の流れを示したフローチャートである。サンプル１０は、計測開始時においてステージ２２に設置されている。図４及び図５を参照に、はじめにＸ−Ｙ−Ｚステージ５６がサンプル１０の位置を調整する（ステップＳ１２）。次に、ΘＸ−ΘＹステージ５７がサンプル１０のあおり角を調整する（ステップＳ１４）。サンプル１０のあおり角は、オートコリメーター３４からの調整光により検出することができる。
【００２６】
次に、第１照射部５２がステージ２２に設置されたサンプル１０に対し第１計測光８０を照射する（ステップＳ１６）。次に、第１検出部５４における第１センサ６６及び第２センサ６８が、第１反射光８２を検出する（ステップＳ１８）。次に、演算装置６０が、第１センサ６６及び第２センサ６８から検出結果を取得し、ステージ２２のステージ角と共に不図示のメモリに一時的に記憶する（ステップＳ２０）。
【００２７】
次に、演算装置６０が、計測開始前に予め設定したステージの角度の全てに対して計測が終了したか否かの判定を行う（ステップＳ２２）。計測が完了していない場合は、演算装置６０の出力を受けたステージコントローラー５８が、回転ステージ５５を所定の角度だけ回転させ（ステップＳ２４）、再び計測を行う（ステップＳ１６〜Ｓ２２）。以上のステップＳ１６〜Ｓ２４を繰り返すことにより、異なる複数のステージ角に対し、第１反射光８２の光強度及び偏光状態のデータを計測する。これにより、サンプル１０を回転させながらサンプル１０に第１計測光８０を照射し、サンプル１０の回転に伴う第１反射光８２の変化を検出することができる。
【００２８】
ステップＳ２２において全ての計測が終了している場合は、演算装置６０がステップＳ１６〜Ｓ２４において収集されたデータをもとに、データ角の変化が対称となるステージ角を求め（ステップＳ２６）、求められたステージ角からサンプル１０の方向を判定する（ステップＳ２８）。ステップＳ２６及びＳ２８におけるサンプル方向の判定方法については後段で詳述する。以上のステップにより、計測対象物であるサンプル１０のサンプル方向が判定される。
【００２９】
次に、図４及び図６を参照に、ステージコントローラー５８が、演算装置６０により判定されたサンプル方向をもとにステージ角の調整を行う（ステップＳ３０）。図３を参照に、サンプル角φがシミュレーション時に仮定したサンプル角と等しくなるように調整を行う。調整が終了したら、以下のステップＳ３２〜Ｓ３８の手順でスキャトロメトリー計測を行う。
【００３０】
まず、第２照射部２４が、サンプル１０に対し第２計測光４０を照射する（ステップＳ３２）。次に、第２検出部２６が第２計測光の反射光である第２反射光を検出する（ステップＳ３４）。次に、演算装置６０が、記憶部２８に記憶されたシミュレーション時のデータと、第２検出部２６による検出結果とを比較する（ステップＳ３６）。演算装置６０は、比較結果をもとにサンプル１０の形状を判定する（ステップＳ３８）。以上のステップにより、サンプル１０の表面に形成された微小構造の形状を計測することができる。
【００３１】
図７（ａ）〜（ｄ）及び図８を参照に、図５のステップＳ２６及びＳ２８におけるサンプル方向の判定方法について説明する。図７（ａ）〜（ｄ）はサンプル１０に対し、直線偏光の第１計測光８０を照射した状態を示した上面図である。図中の点線９０はサンプル１０の方向を、図中の一点差線９２は基準とする平面（例えば図３を参照に、第２計測光４０の入射面４６を基準面とすることができる）を示し、φは両者の成す角を示す。また、図７はサンプル１０により反射された第１反射光８２の検出値を、ステージ角と対応させて示したグラフである。図８中の点（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ図７（ａ）〜（ｄ）に対応する。
【００３２】
図７（ａ）〜（ｄ）及び図８を参照に、初期状態φ＝φａにおいてセンサ検出値はピーク付近にあり、ステージ角はｔａとなっている。φ＝φｂ及びφ＝φｃにおいては、センサ検出値はピークから少し落ちたところにあり、ステージ角はそれぞれｔｂ及びｔｃとなっている。φ＝φｄにおいては、基準面とサンプル方向とが一致し、センサ検出値はピーク値を記録し、ステージ角はｔｄとなっている。
【００３３】
サンプル１０の表面には対称性を有する微小構造が形成されているため、ある特定のサンプル角φを境に、センサ検出値の変化（第１反射光８２の光強度及び偏光状態の変化）が対称となる。図７を参照に、本実施例ではセンサ検出値のピークである点（ｄ）がこのような変化の中心点となる。このとき図７（ｄ）を参照に、サンプル１０のラインアンドスペース構造１６の形成される方向が基準面と一致する。サンプル角φは直接測定することはできないが、図８のグラフの対称性からセンサ検出値の変化の中心（ｄ）を特定し、対応するステージ角ｔｄを求めることで、サンプル１０に形成された微小構造の方向を求めることができる。
【００３４】
なお、図８に示されるように、中心となるステージ角ｔｄの付近ではセンサ検出値の変化が小さい場合あるため、中心値から離れた部分（図８の（ｂ）及び（ｃ））のデータを取得できるようにステージ角ｔを調整して計測を行うことが好ましい。また、図７では上に凸のピークをもつグラフを例に説明したが、計測条件やサンプルの性質によっては、グラフが下に凸のピークを持つ場合もある。その場合も本実施例と同様に、検出値の変化が対称となる点に対応するステージ角ｔから、微小構造の方向を求めることができる。
【００３５】
以上のように、本実施例に係る計測装置５０は、サンプル１０の回転に伴う第１反射光８２の変化に基づき、サンプル１０の方向を判定する。これにより、アライメントマークに頼らずとも、サンプル１０の方向を容易に判定することができる。また、計測装置５０が具備するステージコントローラー５８は、演算装置６０により判定されたサンプル方向に基づき、第２計測光４０に対するサンプル１０の方向を調整する。これにより、スキャトロメトリーの計測精度を向上させることができる。
【００３６】
本実施例において、第１計測光８０の直線偏光の方向は、第２計測光４０の入射面に対し平行または垂直とすることが好ましい。これにより、第２計測光４０に対するサンプル１０の方向の調整を容易に行うことができる。また、第１検出部５４における第２偏光板７０の偏光方向は、第１計測光４０の偏光方向に対して平行または垂直とすることが好ましい。これにより、第２センサ６８における偏光状態の検出をより正確に行うことができるため、計測精度を向上させることができる。
【００３７】
本実施例において、第１検出部５４は第１反射光８２の光強度と偏光状態の両方を検出する機構を備えていたが、このうち片方のみを備えた構成とすることも可能である。例えば、サンプル１０が偏光板に近い特性を持つ場合には、第１反射光８２の偏光状態はあまり変化せずに、光強度が大きく変化する。このような場合、第１検出部５４は光強度を検出する第１センサ６６のみを備える構成とすることができる。演算装置６０は、サンプル１０の回転に伴う第１反射光８２の光強度の変化に基づき、サンプル１０の方向を判定する。これにより、偏光板としての性質をもつ計測対象物に対してより正確に計測を行うことができる。
【００３８】
一方、サンプル１０が波長板（偏光子）に近い特性を持つ場合には、第１反射光８２の光強度はあまり変化せずに、偏光状態が大きく変化する。このような場合、第１検出部５４は、偏光状態を検出するための第２センサ６８及び第２偏光板７０のみを備える構成とすることができる。演算装置６０は、サンプル１０の回転に伴う第１反射光８２の偏光状態の変化に基づき、サンプル１０の方向を判定する。これにより、波長板としての性質をもつ計測対象物に対してより正確に計測を行うことができる。
【００３９】
本実施例のように、光強度と偏光状態の両方を検知する構成とする場合、性質が未知の計測対象物に対してより正確に計測を行うことができる。このとき例えば、光強度の変化と偏光状態の変化のうち変化が大きい方のデータを使用して判定を行う構成とすることができる。これにより、計測精度をより向上させることができる。
【００４０】
また、光強度の変化と偏光状態の変化において、変化量が所定の閾値を超えたデータに基づき判定を行う構成とすることができる。以下、これについて説明する。
【００４１】
図９は、図５のステップＳ２８におけるサンプル方向の判定動作の詳細を示したフローチャートである。なお、以下の動作は全て第１判定部である演算装置６０により行われる。最初に、第１センサ６６から出力される検出値の変化を、あらかじめ設定した所定の閾値と比較する（ステップＳ５０）。検出値の変化が閾値以上である場合にはステップＳ５２へ進み、第１センサ６６の出力からサンプル方向の判定を行う。
【００４２】
次に、第２センサ６８から出力される検出値の変化を、あらかじめ設定した閾値と比較する（ステップＳ５４）。検出値の変化が閾値以上である場合にはステップＳ５６へ進み、第２センサ６８の出力からサンプル方向の判定を行う。さらに、第１センサ６６の出力をもとに求めたサンプル方向と、第２センサ６８の出力を求めたサンプル方向を平均して、最終的なサンプル方向を判定する（ステップＳ５８）。ステップＳ５４において、第２センサ６８の検出値の変化が閾値未満の場合は、第１センサ６６の出力から求めたサンプル方向を最終的なサンプル方向とする。
【００４３】
ステップＳ５０において、第１センサ６６の検出値の変化が閾値未満の場合も、ステップＳ５４と同様に、第２センサ６８から出力される検出値の変化をあらかじめ設定した閾値と比較する（ステップＳ６０）。検出値の変化が閾値以上である場合には、第２センサ６８の出力から求めたサンプル方向を最終的なサンプル方向とする。検出値の変化が閾値未満の場合は、サンプル方向の判定を行わない。
【００４４】
上記の方法によれば、第１反射光８２の光強度または偏光状態の変化のうち、変化量が所定の閾値を超えた少なくとも一方のデータに基づきサンプル方向を判定する。これにより、計測精度をより向上させることができる。また、光強度及び偏光状態の変化の両方が閾値を上回った場合には、光強度及び偏光状態のそれぞれに基づき求められたサンプル方向を平均してサンプル方向を判定する。すなわち、光強度の変化に基づき求められた第１の方向と、偏光状態の変化に基づき求められた第２の方向との中間の方向をサンプル方向として判定する。これにより、計測精度をさらに向上させることができる。
【００４５】
図４を参照に、本実施例に係る計測装置５０は、サンプル方向を計測するための第１光学系及びサンプル形状を計測するための第２光学系の両方を備えているが、第２光学系（第２照射部２４及び第２検出部２６）を備えない構成としてもよい。この場合、例えば計測装置５０によりサンプル方向の計測及びステージ角の調整のみを行い、スキャトロメトリー計測は別の計測装置を使用して行ってもよい。また、計測装置５０によりサンプル方向の計測のみを行い、判定されたサンプル方向をスキャトロメトリー計測以外に利用してもよい。
【００４６】
上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】図１（ａ）は従来のスキャトロメトリー装置により計測されるサンプルの斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の一部を拡大した断面図である。
【図２】図２は従来のスキャトロメトリー装置の構成を示した模式図である。
【図３】図３はサンプルに計測光を照射した状態を示す斜視図である。
【図４】図４は本実施例に係る計測装置の構成を示した模式図である。
【図５】図５は本実施例に係る計測装置の動作を示したフローチャート（その１）である。
【図６】図６は本実施例に係る計測装置の動作を示したフローチャート（その２）である。
【図７】図７（ａ）〜（ｄ）はサンプルに計測光を照射した状態を示す上面図である。
【図８】図８は本実施例に係る計測装置による計測結果を示すグラフである。
【図９】図９は本実施例の変形例に係る計測装置の動作を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００４８】
１０ サンプル
２０ スキャトロメトリー装置
２４ 第２照射部
２６ 第２検出部
２８ 記憶部
５０ 計測装置
５２ 第１照射部
５４ 第１検出部
５５ 回転ステージ
５８ ステージコントローラー
６０ 演算装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は計測装置及び計測方法に関し、特に光学的手段を用いた計測装置及び計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光の回折限界より小さな微小構造を計測するための技術として、例えば走査型電子顕微鏡（SEM: Scanning Electron Microscope）、原子間力顕微鏡（AFM: Atomic Force Microscope）、スキャトロメトリー法（Scatterometry）などが知られている。特に、スキャトロメトリー法は計測を非破壊かつ高精度で行うことができ、単位時間当たりの処理能力も高いことから、半導体分野におけるプロセス管理に広く用いられている。
【０００３】
スキャトロメトリー法は、サンプルに対し計測光を照射して得た反射光の光学特性と、あらかじめシミュレーションにより求めた計算結果とを比較することにより、微小構造の形状を判定する計測方法である。スキャトロメトリー法は、サンプルの微小構造が対称性を有する場合（例えば、ライン＆スペース等の周期的な微小構造が形成されている場合）に特に有効な計測方法である。
【０００４】
電子ビーム露光・ナノインプリント法等により作成される光学素子や次世代ディスク媒体の表面には、ナノレベルの微小構造が形成されており、上記のスキャトロメトリー法はこれらの表面形状を計測・検査するためにも用いられる。例えば特許文献１には、溝構造を有する磁気記録ディスクの表面を、スキャトロメトリー法により検査する検査装置が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１３３９８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
スキャトロメトリー法は、光学特性の実測値をシミュレーションにおける計算結果と比較するものであるため、計算モデルと実測における光学条件を一致させる必要がある。半導体分野においては、サンプルに設けられたアライメントマークをもとに、計測光に対するサンプルの方向を調整することが行われている。しかし、次世代の記録媒体や光学素子においては、計測対象となる表面上にアライメントマークを設けることができない場合がある。
【０００７】
このように、アライメントマークが設けられていないサンプルをスキャトロメトリー法により計測する場合、計算モデルと実測における光学条件を一致させることが困難であるため計測制度が低下するおそれがあった。また、ナノレベルの微小構造は顕微鏡で判別することが不可能であり、スキャトロメトリー法による計測の場合に限らず、サンプルの方向を知ることは困難であった。
【０００８】
以下に説明する計測装置及び計測方法は、上記の課題に鑑みなされたものであり、計測対象物（サンプル）の方向を判定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本明細書に記載の計測方法は、計測対象物を回転させながら、前記計測対象物に対し直線偏光の第１計測光を照射するステップと、前記計測対象物により反射された第１反射光の、前記計測対称物の回転に伴う変化を検出するステップと、前記第１反射光の変化に基づき、前記計測対象物の方向を判定するステップと、を有する。また、この計測方法を実現するための機構として、本計測装置は計測対象物に対し直線偏光の第１計測光を照射する第１照射部と、前記計測対象物により反射された前記第１計測光の第１反射光を検出する第１検出部と、前記計測対象物を回転させる回転部と、前記計測対象物の回転に伴う前記第１反射光の変化の対称性に基づき、前記計測対象物の方向を判定する第１判定部とを具備する。上記の計測方法及び計測装置によれば、計測対象物の方向を容易に判定することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本計測装置及び本計測方法によれば、計測対象物の方向を容易に判定することができる。また、判定結果に基づき計測対象物の方向を調整して計測を行うことができるため、計測精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
初めに、図面を用い従来技術における課題について詳細に説明する。
【００１２】
図１（ａ）は、スキャトロメトリー法により計測されるサンプルの斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の一部を拡大した図である。図１（ｂ）を参照に、計測対象物であるサンプル１０の表面には、ライン１２とスペース１４によるラインアンドスペース構造１６が形成されている。
【００１３】
図２は従来例に係るスキャトロメトリー装置の構成を示した図である。スキャトロメトリー装置２０は、ステージ２２、照射部２４、検出部２６、記憶部２８、判定部３０、及びオートコリメーター３４を備えている。ステージ２２には、計測されるサンプル１０が搭載されている。照射部２４は、計測光４０をサンプル１０に照射する。検出部２６は、サンプル１０により反射された計測光４０の反射光４２を検出し、検出結果を判定部３０へと出力する。
【００１４】
スキャトロメトリー法では、形状が既知の微小構造に対して計測光４０を照射したと仮定した場合の反射光４２の光学特性を、シミュレーションによりあらかじめ求めておく。図２を参照に、記憶部２８には、複数の様々な形状パターンに対応して、上記のシミュレーションによる計算結果が記憶されている。判定部３０は、検出部２６により得られた計測結果と記憶部２８に記憶された計算結果とを比較して、サンプル１０の表面形状を判定する。例えば、計測結果に対し最も近い計算結果に対応した形状を、サンプル１０の表面形状として決定する。以上のように、スキャトロメトリー装置２０によりサンプル１０の表面に形成された微小構造を計測することができる。
【００１５】
図３は、図１と同じサンプル１０に計測光４０を照射した様子を示した図である。スキャトロメトリー法による計測では、シミュレーション時に仮定した光学条件と実際の計測時の光学条件とを一致させる必要がある。図３を参照に、光学条件としては、計測光４０の偏光状態、計測光４０の入射角度θ、サンプル１０のあおり角θx及びθy、並びに計測光４０の入射面４６に対してサンプル１０の成す角φ（以下、サンプル角φ）がある。図３では、ラインアンドスペース構造１６がＸ軸の方向に形成されているため、入射面４６とＸ軸の間の角をサンプル角φと定義する。
【００１６】
図２及び図３を参照に、計測光４０の偏光状態及び入射角度θは、照射部２４を調整することによりシミュレーション時の光学条件と合わせることができる。また、サンプル１０のあおり角θx及びθyは、オートコリメーター３４から照射される調整光４４により検出が可能であり、シミュレーション時の光学条件と容易に合わせることができる。
【００１７】
これに対しサンプル角φの場合は、例えばサンプル１０の表面に調整用のアライメントマークを形成し、そのアライメントマークに基づいて調整を行う方法がある。このような方法は、特に半導体分野において多く用いられる。しかし、サンプル１０にアライメントマークを形成しない場合や、アライメントマークの形成が不可能な場合は、上記の方法による調整は不可能である。また、サンプル１０に形成される微小構造のスケールが光の回折限界以下の場合、顕微鏡を用いた調整を行うことも不可能である。このように、サンプル１０のサンプル角φをシミュレーション時の光学条件に合わせて正確に調整することが難しく、スキャトロメトリー法による計測の精度が低下するおそれがある。
【００１８】
以下に開示の実施例は上記の課題を解決し、計測対象物の方向を容易に判定することができる計測装置及び計測方法を提供するものである。以下、図面をもとに詳細に説明する。
【実施例】
【００１９】
図４は本実施例に係る計測装置の構成を示した図である。計測装置５０の構成は、サンプル方向の計測を行うための第１の光学系と、サンプル形状の計測を行うための第２の光学系に大別される。第１の光学系は、第１照射部５２及び第１検出部５４を含む。第２の光学系は、第２照射部２４及び第２検出部２６を含む。第２の光学系の構成要素は、図２で説明したスキャトロメトリー装置２０の構成要素と共通であるため同一の符号を使用するが、第１の光学系の構成要素と区別するために、各構成要素に「第２」の接頭語を付している。計測装置５０はさらに、回転ステージ５５、Ｘ−Ｙ−Ｚステージ５６、ΘＸ−ΘＹステージ５７、ステージコントローラー５８、演算装置６０、及びビームスプリッター７２〜７６を備えている。
【００２０】
本実施例で使用する計測対象物であるサンプル１０は、図１（ａ）に示したものと同じである。本実施例では、上記のサンプル１０のように対称性を有する微小構造が形成された物体を計測対象とすることができる。対称性を有する微小構造としては、例えば図１（ａ）のラインアンドスペース構造１６のように、所定の形状パターンが周期的に形成されたものが挙げられるが、対称性を有する構造はこれらに限定されるものではない。また、サンプル１０に形成された微小構造の対称性をもとに、サンプル１０のサンプル方向を定めることができる。サンプル方向としては、例えば微小構造の対称軸の方向や、周期的な微小構造の形成方向を採用することができる。本実施例の場合は、ラインアンドスペース構造１６が形成されたＸ軸方向をサンプル方向とすることができる。
【００２１】
第１照射部５２は、サンプル１０に対し直線偏光の第１計測光８０を照射する。第１照射部５２は光源６２及び第１偏光板６４を含む。光源６２から射出された光は、第１偏光板６４により直線偏光の第１計測光８０に変換され、ビームスプリッター７２〜７６を経てサンプル１０へと照射される。本実施例において使用するサンプル１０は、従来例（図１）にて説明したものと同一である。なお、図示するように光源６２と第１偏光板６４との間に波長フィルタ６３を設けてもよい。例えば、サンプル１０が特定の波長に対し感度が高い場合に、その波長成分のみをもつ第１計測光８０を照射することにより、計測精度を向上させることができる。
【００２２】
第１検出部５４は、サンプル１０により反射された第１計測光８０の反射光である第１反射光８２を検出する。第１検出部５４は、第１反射光８２の光強度を検出する第１センサ６６と、第１反射光８２の偏光状態を検出する第２センサ６８を含む。第１センサ６６に入射される第１反射光８２の第１光束８４は、第１ビームスプリッター７２及び第２ビームスプリッター７４を通過したのち、第１センサ６６へと導かれる。これにより、第１センサ６６は第１反射光８２の光強度を検出する。第２センサ６８に入射される第１反射光８２の第２光束８６は、第１ビームスプリッター７２、第２ビームスプリッター７４、及び第３ビームスプリッター７６を通過したのち、第２偏光板７０を透過して第２センサ６８へと導かれる。これにより、光強度検出部である第２センサ６８は、第１反射光８２の偏光状態を第２光束８６の光強度として検出する。
【００２３】
回転ステージ５５は、サンプル１０を回転させる回転部であり、調整部であるステージコントローラー５８の制御により水平方向に回転する。回転ステージ５５にはステージ２２に設置されたサンプル１０が搭載されており、サンプル１０は回転ステージ５５の回転に伴って水平方向に回転する。また、Ｘ−Ｙ−Ｚステージ５６及びΘＸ−ΘＹステージ５７は、それぞれサンプル１０の位置及びあおり角を調整するためのものであり、回転ステージ５５と同様にステージコントローラー５８により制御される。
【００２４】
演算装置６０は、サンプル１０の方向を判定する第１判定部と、サンプル１０に形成された微小構造の形状を判定する第２判定部を含む。演算装置６０には、第１センサ６６及び第２センサ６８から検出結果が入力され、ステージコントローラー５８からステージ２２の水平方向の回転角（以下、ステージ角）が入力される。また、演算装置６０は記憶部２８に接続されている。記憶部２８には、第２計測光４０を複数の既知の形状に対し照射した際の、第２反射光４２の光学特性の計算結果が記憶されている。
【００２５】
図５及び図６は実施例に係る計測装置５０の制御の流れを示したフローチャートである。サンプル１０は、計測開始時においてステージ２２に設置されている。図４及び図５を参照に、はじめにＸ−Ｙ−Ｚステージ５６がサンプル１０の位置を調整する（ステップＳ１２）。次に、ΘＸ−ΘＹステージ５７がサンプル１０のあおり角を調整する（ステップＳ１４）。サンプル１０のあおり角は、オートコリメーター３４からの調整光により検出することができる。
【００２６】
次に、第１照射部５２がステージ２２に設置されたサンプル１０に対し第１計測光８０を照射する（ステップＳ１６）。次に、第１検出部５４における第１センサ６６及び第２センサ６８が、第１反射光８２を検出する（ステップＳ１８）。次に、演算装置６０が、第１センサ６６及び第２センサ６８から検出結果を取得し、ステージ２２のステージ角と共に不図示のメモリに一時的に記憶する（ステップＳ２０）。
【００２７】
次に、演算装置６０が、計測開始前に予め設定したステージの角度の全てに対して計測が終了したか否かの判定を行う（ステップＳ２２）。計測が完了していない場合は、演算装置６０の出力を受けたステージコントローラー５８が、回転ステージ５５を所定の角度だけ回転させ（ステップＳ２４）、再び計測を行う（ステップＳ１６〜Ｓ２２）。以上のステップＳ１６〜Ｓ２４を繰り返すことにより、異なる複数のステージ角に対し、第１反射光８２の光強度及び偏光状態のデータを計測する。これにより、サンプル１０を回転させながらサンプル１０に第１計測光８０を照射し、サンプル１０の回転に伴う第１反射光８２の変化を検出することができる。
【００２８】
ステップＳ２２において全ての計測が終了している場合は、演算装置６０がステップＳ１６〜Ｓ２４において収集されたデータをもとに、データ角の変化が対称となるステージ角を求め（ステップＳ２６）、求められたステージ角からサンプル１０の方向を判定する（ステップＳ２８）。ステップＳ２６及びＳ２８におけるサンプル方向の判定方法については後段で詳述する。以上のステップにより、計測対象物であるサンプル１０のサンプル方向が判定される。
【００２９】
次に、図４及び図６を参照に、ステージコントローラー５８が、演算装置６０により判定されたサンプル方向をもとにステージ角の調整を行う（ステップＳ３０）。図３を参照に、サンプル角φがシミュレーション時に仮定したサンプル角と等しくなるように調整を行う。調整が終了したら、以下のステップＳ３２〜Ｓ３８の手順でスキャトロメトリー計測を行う。
【００３０】
まず、第２照射部２４が、サンプル１０に対し第２計測光４０を照射する（ステップＳ３２）。次に、第２検出部２６が第２計測光の反射光である第２反射光を検出する（ステップＳ３４）。次に、演算装置６０が、記憶部２８に記憶されたシミュレーション時のデータと、第２検出部２６による検出結果とを比較する（ステップＳ３６）。演算装置６０は、比較結果をもとにサンプル１０の形状を判定する（ステップＳ３８）。以上のステップにより、サンプル１０の表面に形成された微小構造の形状を計測することができる。
【００３１】
図７（ａ）〜（ｄ）及び図８を参照に、図５のステップＳ２６及びＳ２８におけるサンプル方向の判定方法について説明する。図７（ａ）〜（ｄ）はサンプル１０に対し、直線偏光の第１計測光８０を照射した状態を示した上面図である。図中の点線９０はサンプル１０の方向を、図中の一点差線９２は基準とする平面（例えば図３を参照に、第２計測光４０の入射面４６を基準面とすることができる）を示し、φは両者の成す角を示す。また、図７はサンプル１０により反射された第１反射光８２の検出値を、ステージ角と対応させて示したグラフである。図８中の点（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ図７（ａ）〜（ｄ）に対応する。
【００３２】
図７（ａ）〜（ｄ）及び図８を参照に、初期状態φ＝φａにおいてセンサ検出値はピーク付近にあり、ステージ角はｔａとなっている。φ＝φｂ及びφ＝φｃにおいては、センサ検出値はピークから少し落ちたところにあり、ステージ角はそれぞれｔｂ及びｔｃとなっている。φ＝φｄにおいては、基準面とサンプル方向とが一致し、センサ検出値はピーク値を記録し、ステージ角はｔｄとなっている。
【００３３】
サンプル１０の表面には対称性を有する微小構造が形成されているため、ある特定のサンプル角φを境に、センサ検出値の変化（第１反射光８２の光強度及び偏光状態の変化）が対称となる。図７を参照に、本実施例ではセンサ検出値のピークである点（ｄ）がこのような変化の中心点となる。このとき図７（ｄ）を参照に、サンプル１０のラインアンドスペース構造１６の形成される方向が基準面と一致する。サンプル角φは直接測定することはできないが、図８のグラフの対称性からセンサ検出値の変化の中心（ｄ）を特定し、対応するステージ角ｔｄを求めることで、サンプル１０に形成された微小構造の方向を求めることができる。
【００３４】
なお、図８に示されるように、中心となるステージ角ｔｄの付近ではセンサ検出値の変化が小さい場合あるため、中心値から離れた部分（図８の（ｂ）及び（ｃ））のデータを取得できるようにステージ角ｔを調整して計測を行うことが好ましい。また、図７では上に凸のピークをもつグラフを例に説明したが、計測条件やサンプルの性質によっては、グラフが下に凸のピークを持つ場合もある。その場合も本実施例と同様に、検出値の変化が対称となる点に対応するステージ角ｔから、微小構造の方向を求めることができる。
【００３５】
以上のように、本実施例に係る計測装置５０は、サンプル１０の回転に伴う第１反射光８２の変化に基づき、サンプル１０の方向を判定する。これにより、アライメントマークに頼らずとも、サンプル１０の方向を容易に判定することができる。また、計測装置５０が具備するステージコントローラー５８は、演算装置６０により判定されたサンプル方向に基づき、第２計測光４０に対するサンプル１０の方向を調整する。これにより、スキャトロメトリーの計測精度を向上させることができる。
【００３６】
本実施例において、第１計測光８０の直線偏光の方向は、第２計測光４０の入射面に対し平行または垂直とすることが好ましい。これにより、第２計測光４０に対するサンプル１０の方向の調整を容易に行うことができる。また、第１検出部５４における第２偏光板７０の偏光方向は、第１計測光４０の偏光方向に対して平行または垂直とすることが好ましい。これにより、第２センサ６８における偏光状態の検出をより正確に行うことができるため、計測精度を向上させることができる。
【００３７】
本実施例において、第１検出部５４は第１反射光８２の光強度と偏光状態の両方を検出する機構を備えていたが、このうち片方のみを備えた構成とすることも可能である。例えば、サンプル１０が偏光板に近い特性を持つ場合には、第１反射光８２の偏光状態はあまり変化せずに、光強度が大きく変化する。このような場合、第１検出部５４は光強度を検出する第１センサ６６のみを備える構成とすることができる。演算装置６０は、サンプル１０の回転に伴う第１反射光８２の光強度の変化に基づき、サンプル１０の方向を判定する。これにより、偏光板としての性質をもつ計測対象物に対してより正確に計測を行うことができる。
【００３８】
一方、サンプル１０が波長板（偏光子）に近い特性を持つ場合には、第１反射光８２の光強度はあまり変化せずに、偏光状態が大きく変化する。このような場合、第１検出部５４は、偏光状態を検出するための第２センサ６８及び第２偏光板７０のみを備える構成とすることができる。演算装置６０は、サンプル１０の回転に伴う第１反射光８２の偏光状態の変化に基づき、サンプル１０の方向を判定する。これにより、波長板としての性質をもつ計測対象物に対してより正確に計測を行うことができる。
【００３９】
本実施例のように、光強度と偏光状態の両方を検知する構成とする場合、性質が未知の計測対象物に対してより正確に計測を行うことができる。このとき例えば、光強度の変化と偏光状態の変化のうち変化が大きい方のデータを使用して判定を行う構成とすることができる。これにより、計測精度をより向上させることができる。
【００４０】
また、光強度の変化と偏光状態の変化において、変化量が所定の閾値を超えたデータに基づき判定を行う構成とすることができる。以下、これについて説明する。
【００４１】
図９は、図５のステップＳ２８におけるサンプル方向の判定動作の詳細を示したフローチャートである。なお、以下の動作は全て第１判定部である演算装置６０により行われる。最初に、第１センサ６６から出力される検出値の変化を、あらかじめ設定した所定の閾値と比較する（ステップＳ５０）。検出値の変化が閾値以上である場合にはステップＳ５２へ進み、第１センサ６６の出力からサンプル方向の判定を行う。
【００４２】
次に、第２センサ６８から出力される検出値の変化を、あらかじめ設定した閾値と比較する（ステップＳ５４）。検出値の変化が閾値以上である場合にはステップＳ５６へ進み、第２センサ６８の出力からサンプル方向の判定を行う。さらに、第１センサ６６の出力をもとに求めたサンプル方向と、第２センサ６８の出力を求めたサンプル方向を平均して、最終的なサンプル方向を判定する（ステップＳ５８）。ステップＳ５４において、第２センサ６８の検出値の変化が閾値未満の場合は、第１センサ６６の出力から求めたサンプル方向を最終的なサンプル方向とする。
【００４３】
ステップＳ５０において、第１センサ６６の検出値の変化が閾値未満の場合も、ステップＳ５４と同様に、第２センサ６８から出力される検出値の変化をあらかじめ設定した閾値と比較する（ステップＳ６０）。検出値の変化が閾値以上である場合には、第２センサ６８の出力から求めたサンプル方向を最終的なサンプル方向とする。検出値の変化が閾値未満の場合は、サンプル方向の判定を行わない。
【００４４】
上記の方法によれば、第１反射光８２の光強度または偏光状態の変化のうち、変化量が所定の閾値を超えた少なくとも一方のデータに基づきサンプル方向を判定する。これにより、計測精度をより向上させることができる。また、光強度及び偏光状態の変化の両方が閾値を上回った場合には、光強度及び偏光状態のそれぞれに基づき求められたサンプル方向を平均してサンプル方向を判定する。すなわち、光強度の変化に基づき求められた第１の方向と、偏光状態の変化に基づき求められた第２の方向との中間の方向をサンプル方向として判定する。これにより、計測精度をさらに向上させることができる。
【００４５】
図４を参照に、本実施例に係る計測装置５０は、サンプル方向を計測するための第１光学系及びサンプル形状を計測するための第２光学系の両方を備えているが、第２光学系（第２照射部２４及び第２検出部２６）を備えない構成としてもよい。この場合、例えば計測装置５０によりサンプル方向の計測及びステージ角の調整のみを行い、スキャトロメトリー計測は別の計測装置を使用して行ってもよい。また、計測装置５０によりサンプル方向の計測のみを行い、判定されたサンプル方向をスキャトロメトリー計測以外に利用してもよい。
【００４６】
上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】図１（ａ）は従来のスキャトロメトリー装置により計測されるサンプルの斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の一部を拡大した断面図である。
【図２】図２は従来のスキャトロメトリー装置の構成を示した模式図である。
【図３】図３はサンプルに計測光を照射した状態を示す斜視図である。
【図４】図４は本実施例に係る計測装置の構成を示した模式図である。
【図５】図５は本実施例に係る計測装置の動作を示したフローチャート（その１）である。
【図６】図６は本実施例に係る計測装置の動作を示したフローチャート（その２）である。
【図７】図７（ａ）〜（ｄ）はサンプルに計測光を照射した状態を示す上面図である。
【図８】図８は本実施例に係る計測装置による計測結果を示すグラフである。
【図９】図９は本実施例の変形例に係る計測装置の動作を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００４８】
１０ サンプル
２０ スキャトロメトリー装置
２４ 第２照射部
２６ 第２検出部
２８ 記憶部
５０ 計測装置
５２ 第１照射部
５４ 第１検出部
５５ 回転ステージ
５８ ステージコントローラー
６０ 演算装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測対象物に対し直線偏光の第１計測光を照射する第１照射部と、
前記計測対象物により反射された前記第１計測光の第１反射光を検出する第１検出部と、
前記計測対象物を回転させる回転部と、
前記計測対象物の回転に伴う前記第１反射光の変化の対称性に基づき、前記計測対象物の方向を判定する第１判定部と、
を具備することを特徴とする計測装置。
【請求項２】
前記計測対象物に対し、第２計測光を照射する第２照射部と、
前記計測対象物により反射された前記第２計測光の第２反射光を検出する第２検出部と、
前記第２計測光を複数の既知の形状に対し照射した際の反射光の光学特性に関する計算結果を記憶した記憶部と、
前記第２検出部により検出された前記第２反射光と、前記記憶部に記憶された前記計算結果とを比較することにより、前記計測対象物の形状を判定する第２判定部と、
前記第１判定部により判定された前記計測対象物の方向に基づいて、前記第２計測光の入射方向に対する前記計測対象物の方向を調整する調整部と、
をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記第１計測光の直線偏光の方向は、前記第２計測光の入射面に対し平行または垂直であることを特徴とする請求項２に記載の計測装置。
【請求項４】
前記第１検出部は、前記第１反射光の光強度を検出し、
前記第１判定部は、前記計測対象物の回転に伴う前記第１反射光の光強度の変化に基づき、前記計測対象物の方向を判定することを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項５】
前記第１検出部は、前記第１反射光の偏光状態を検出し、
前記第１判定部は、前記計測対象物の回転に伴う前記第１反射光の偏光状態の変化に基づき、前記計測対象物の方向を判定することを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項６】
前記第１検出部は、前記第１反射光の光強度及び偏光状態を検出し、
前記第１判定部は、前記計測対象物の回転に伴う前記第１反射光の光強度の変化及び偏光状態の変化のうち少なくとも一方に基づき、前記計測対象物の方向を判定することを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項７】
前記判定部は、前記計測対象物の回転に伴う前記第１反射光の光強度の変化及び偏光状態の変化のうち変化量が所定の閾値を超えた少なくとも一方に基づき、前記計測対象物の方向を判定することを特徴とする請求項６に記載の計測装置。
【請求項８】
前記第１判定部は、前記計測対象物の回転に伴う前記第１反射光の光強度の変化及び偏光状態の変化のそれぞれに基づき前記計測対象物の方向を判定し、前記光強度の変化に基づき求められた第１方向と、前記偏光状態の変化に基づき求められた第２方向との中間の方向を、前記計測対象物の方向として判定することを特徴とする請求項６または７に記載の計測装置。
【請求項９】
前記第１検出部は、前記第１反射光を偏光させる偏光板と、前記偏光板を通過した前記第１反射光の光強度を検出する光強度検出部とを含み、
前記偏光板の偏光の方向は、前記第１計測光の偏光の方向に対し平行または垂直であることを特徴とする請求項５から８のうちいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項１０】
計測対象物を回転させながら、前記計測対象物に対し直線偏光の第１計測光を照射するステップと、
前記計測対象物により反射された第１反射光の、前記計測対象物の回転に伴う変化を検出するステップと、
前記第１反射光の変化に基づき、前記計測対象物の方向を判定するステップと、
を有することを特徴とする計測方法。
【請求項１】
計測対象物に対し直線偏光の第１計測光を照射する第１照射部と、
前記計測対象物により反射された前記第１計測光の第１反射光を検出する第１検出部と、
前記計測対象物を回転させる回転部と、
前記計測対象物の回転に伴う前記第１反射光の変化の対称性に基づき、前記計測対象物の方向を判定する第１判定部と、
を具備することを特徴とする計測装置。
【請求項２】
前記計測対象物に対し、第２計測光を照射する第２照射部と、
前記計測対象物により反射された前記第２計測光の第２反射光を検出する第２検出部と、
前記第２計測光を複数の既知の形状に対し照射した際の反射光の光学特性に関する計算結果を記憶した記憶部と、
前記第２検出部により検出された前記第２反射光と、前記記憶部に記憶された前記計算結果とを比較することにより、前記計測対象物の形状を判定する第２判定部と、
前記第１判定部により判定された前記計測対象物の方向に基づいて、前記第２計測光の入射方向に対する前記計測対象物の方向を調整する調整部と、
をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記第１計測光の直線偏光の方向は、前記第２計測光の入射面に対し平行または垂直であることを特徴とする請求項２に記載の計測装置。
【請求項４】
前記第１検出部は、前記第１反射光の光強度を検出し、
前記第１判定部は、前記計測対象物の回転に伴う前記第１反射光の光強度の変化に基づき、前記計測対象物の方向を判定することを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項５】
前記第１検出部は、前記第１反射光の偏光状態を検出し、
前記第１判定部は、前記計測対象物の回転に伴う前記第１反射光の偏光状態の変化に基づき、前記計測対象物の方向を判定することを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項６】
前記第１検出部は、前記第１反射光の光強度及び偏光状態を検出し、
前記第１判定部は、前記計測対象物の回転に伴う前記第１反射光の光強度の変化及び偏光状態の変化のうち少なくとも一方に基づき、前記計測対象物の方向を判定することを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項７】
前記判定部は、前記計測対象物の回転に伴う前記第１反射光の光強度の変化及び偏光状態の変化のうち変化量が所定の閾値を超えた少なくとも一方に基づき、前記計測対象物の方向を判定することを特徴とする請求項６に記載の計測装置。
【請求項８】
前記第１判定部は、前記計測対象物の回転に伴う前記第１反射光の光強度の変化及び偏光状態の変化のそれぞれに基づき前記計測対象物の方向を判定し、前記光強度の変化に基づき求められた第１方向と、前記偏光状態の変化に基づき求められた第２方向との中間の方向を、前記計測対象物の方向として判定することを特徴とする請求項６または７に記載の計測装置。
【請求項９】
前記第１検出部は、前記第１反射光を偏光させる偏光板と、前記偏光板を通過した前記第１反射光の光強度を検出する光強度検出部とを含み、
前記偏光板の偏光の方向は、前記第１計測光の偏光の方向に対し平行または垂直であることを特徴とする請求項５から８のうちいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項１０】
計測対象物を回転させながら、前記計測対象物に対し直線偏光の第１計測光を照射するステップと、
前記計測対象物により反射された第１反射光の、前記計測対象物の回転に伴う変化を検出するステップと、
前記第１反射光の変化に基づき、前記計測対象物の方向を判定するステップと、
を有することを特徴とする計測方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−２２２６４０（Ｐ２００９−２２２６４０Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−６９１６１（Ｐ２００８−６９１６１）
【出願日】平成２０年３月１８日（２００８．３．１８）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１８日（２００８．３．１８）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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