JP2000180143A - 膜厚測定装置および膜厚測定方法 - Google Patents
膜厚測定装置および膜厚測定方法Info
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- JP2000180143A JP2000180143A JP35192898A JP35192898A JP2000180143A JP 2000180143 A JP2000180143 A JP 2000180143A JP 35192898 A JP35192898 A JP 35192898A JP 35192898 A JP35192898 A JP 35192898A JP 2000180143 A JP2000180143 A JP 2000180143A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 薄膜の膜厚、特に極薄薄膜の膜厚を正確に測
定でき、また、アスペクトレシオの大きなコンタクトホ
ール内部にある薄膜の膜厚も測定でき、複数の膜からな
る多層膜の最表面の膜厚も測定できる膜厚測定装置およ
び膜厚測定方法をを提供する。 【解決手段】 基板上の薄膜に電子ビームを照射する電
子ビーム照射手段と、前記薄膜を貫通して前記基板に到
達した貫通電流を捕集するための前記基板４に接触して
配置された電極と、該電極を介して前記貫通電流を検出
する電流検出手段と、前記薄膜と同一材料の標準試料に
ついての貫通電流と膜厚との相関データから前記電流検
出手段によって検出された前記貫通電流を前記薄膜の膜
厚に換算する膜厚換算手段とを備えたことを特徴とす
る。
定でき、また、アスペクトレシオの大きなコンタクトホ
ール内部にある薄膜の膜厚も測定でき、複数の膜からな
る多層膜の最表面の膜厚も測定できる膜厚測定装置およ
び膜厚測定方法をを提供する。 【解決手段】 基板上の薄膜に電子ビームを照射する電
子ビーム照射手段と、前記薄膜を貫通して前記基板に到
達した貫通電流を捕集するための前記基板４に接触して
配置された電極と、該電極を介して前記貫通電流を検出
する電流検出手段と、前記薄膜と同一材料の標準試料に
ついての貫通電流と膜厚との相関データから前記電流検
出手段によって検出された前記貫通電流を前記薄膜の膜
厚に換算する膜厚換算手段とを備えたことを特徴とす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子ビームを用い
た薄膜の膜厚測定装置および膜厚測定方法に関するもの
である。
た薄膜の膜厚測定装置および膜厚測定方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】薄膜の膜厚を知る方法として、多重反射
干渉法や偏光分光法が一般的に利用されている。多重反
射干渉法は、単色光を薄膜にあて単色光の繰り返し反射
干渉を利用して干渉縞を作り干渉縞のずれから厚さを決
定する方法である。また、偏光分光法は、偏光を薄膜に
当てて、反射光の偏光の状態を観察する事により厚さを
決定する方法である。
干渉法や偏光分光法が一般的に利用されている。多重反
射干渉法は、単色光を薄膜にあて単色光の繰り返し反射
干渉を利用して干渉縞を作り干渉縞のずれから厚さを決
定する方法である。また、偏光分光法は、偏光を薄膜に
当てて、反射光の偏光の状態を観察する事により厚さを
決定する方法である。
【０００３】しかしながら、薄膜の光学的性質を利用す
る方法では薄膜に入射する光線の径が数十ミクロンから
数百ミクロンと大きいため、被測定薄膜の領域が小さい
場合には測定が出来なかった。それを克服する手法とし
て、特開昭６３−９８０７号に開示されているように、
薄膜に電子ビームを照射して薄膜内から放出される二次
電子を捕集し、捕集された二次電子量と薄膜の厚さとの
相関関係から基板上の薄膜の厚みを測定する手法が知ら
れている。
る方法では薄膜に入射する光線の径が数十ミクロンから
数百ミクロンと大きいため、被測定薄膜の領域が小さい
場合には測定が出来なかった。それを克服する手法とし
て、特開昭６３−９８０７号に開示されているように、
薄膜に電子ビームを照射して薄膜内から放出される二次
電子を捕集し、捕集された二次電子量と薄膜の厚さとの
相関関係から基板上の薄膜の厚みを測定する手法が知ら
れている。
【０００４】第１９図に従来例の膜厚測定装置を示し
た。この膜厚測定装置では、薄膜試料１９４に電子ビー
ム１９２を照射する電子銃１９１と、基板１９３および
薄膜試料１９４から放出される二次電子１９５を捕集す
る二次電子検出器（二次電子検出手段）１９６とその信
号を増幅する増幅回路１９７、電子ビームを走査するた
めの偏向電極１９８および走査信号を発生する走査回路
１９９、前記増幅器からの信号をデジタル信号に変換す
るＡ／Ｄ変換器２００、そのデータを記憶する記憶装置
２０１、および一連の処理を自動的に行うための制御を
行うＣＰＵ２０２から成っている。
た。この膜厚測定装置では、薄膜試料１９４に電子ビー
ム１９２を照射する電子銃１９１と、基板１９３および
薄膜試料１９４から放出される二次電子１９５を捕集す
る二次電子検出器（二次電子検出手段）１９６とその信
号を増幅する増幅回路１９７、電子ビームを走査するた
めの偏向電極１９８および走査信号を発生する走査回路
１９９、前記増幅器からの信号をデジタル信号に変換す
るＡ／Ｄ変換器２００、そのデータを記憶する記憶装置
２０１、および一連の処理を自動的に行うための制御を
行うＣＰＵ２０２から成っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】近年、半導体の微細加
工技術の進歩により極薄膜が形成される場所は必ずしも
基板の平坦な面では無くなってきている。つまり、非常
にアスペクトレシオの大きなコンタクトホール内部にあ
るシリコン酸化膜とか金属膜あるいは有機膜などの膜厚
を測定する必要性が高まってきている。しかし、従来技
術では基板表面から発生する二次電子を全て捕集する必
要があるため、アスペクトレシオが大きな構造体の底で
発生した二次電子を正確に捕集することは困難であり、
測定することが不可能であるといった課題があった。
工技術の進歩により極薄膜が形成される場所は必ずしも
基板の平坦な面では無くなってきている。つまり、非常
にアスペクトレシオの大きなコンタクトホール内部にあ
るシリコン酸化膜とか金属膜あるいは有機膜などの膜厚
を測定する必要性が高まってきている。しかし、従来技
術では基板表面から発生する二次電子を全て捕集する必
要があるため、アスペクトレシオが大きな構造体の底で
発生した二次電子を正確に捕集することは困難であり、
測定することが不可能であるといった課題があった。
【０００６】本発明は、上述した事情に鑑みてなされた
もので、薄膜の膜厚、特に極薄薄膜の膜厚を正確に測定
でき、また、アスペクトレシオの大きなコンタクトホー
ル内部にある薄膜の膜厚も測定でき、複数の膜からなる
多層膜の最表面の膜厚も測定できる膜厚測定装置および
膜厚測定方法をを提供する事を目的とする。
もので、薄膜の膜厚、特に極薄薄膜の膜厚を正確に測定
でき、また、アスペクトレシオの大きなコンタクトホー
ル内部にある薄膜の膜厚も測定でき、複数の膜からなる
多層膜の最表面の膜厚も測定できる膜厚測定装置および
膜厚測定方法をを提供する事を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、以下の構成を採用した。請求項１に記載の
膜厚測定装置は、基板上の薄膜に電子ビームを照射する
電子ビーム照射手段と、前記薄膜を貫通して前記基板に
到達した貫通電流を捕集するための前記基板に接触して
配置された電極と、該電極を介して前記貫通電流を検出
する電流検出手段と、前記薄膜と同一材料の標準試料に
ついての貫通電流と膜厚との相関データから前記電流検
出手段によって検出された前記貫通電流を前記薄膜の膜
厚に換算する膜厚換算手段とを備えたことを特徴とす
る。
の本発明は、以下の構成を採用した。請求項１に記載の
膜厚測定装置は、基板上の薄膜に電子ビームを照射する
電子ビーム照射手段と、前記薄膜を貫通して前記基板に
到達した貫通電流を捕集するための前記基板に接触して
配置された電極と、該電極を介して前記貫通電流を検出
する電流検出手段と、前記薄膜と同一材料の標準試料に
ついての貫通電流と膜厚との相関データから前記電流検
出手段によって検出された前記貫通電流を前記薄膜の膜
厚に換算する膜厚換算手段とを備えたことを特徴とす
る。
【０００８】請求項２に記載の膜厚測定装置は、請求項
１に記載の膜厚測定装置において、前記電流検出手段
が、前記貫通電流を増幅する電流増幅器を備えたことを
特徴とする。
１に記載の膜厚測定装置において、前記電流検出手段
が、前記貫通電流を増幅する電流増幅器を備えたことを
特徴とする。
【０００９】請求項３に記載の膜厚測定装置は、請求項
１または請求項２に記載の膜厚測定装置において、前記
電流検出手段が、前記貫通電流以外の漏れ電流によるオ
フセット電圧を取り除くための差動増幅器を備えたこと
を特徴とする。
１または請求項２に記載の膜厚測定装置において、前記
電流検出手段が、前記貫通電流以外の漏れ電流によるオ
フセット電圧を取り除くための差動増幅器を備えたこと
を特徴とする。
【００１０】請求項４に記載の膜厚測定装置は、請求項
１から請求項３に記載の膜厚測定装置において、前記薄
膜上で前記電子ビームを走査するための電子ビーム走査
手段と、前記薄膜上での電子ビームの走査位置と該走査
位置での貫通電流を記憶する位置電流記憶手段とを備え
たことを特徴とする。
１から請求項３に記載の膜厚測定装置において、前記薄
膜上で前記電子ビームを走査するための電子ビーム走査
手段と、前記薄膜上での電子ビームの走査位置と該走査
位置での貫通電流を記憶する位置電流記憶手段とを備え
たことを特徴とする。
【００１１】請求項５に記載の膜厚測定装置は、請求項
１から請求項４に記載の膜厚測定装置において、前記電
子ビーム照射手段によって電子ビームを照射された薄膜
から放出される二次電子を検出する二次電子検出装置を
備えたことを特徴とする。
１から請求項４に記載の膜厚測定装置において、前記電
子ビーム照射手段によって電子ビームを照射された薄膜
から放出される二次電子を検出する二次電子検出装置を
備えたことを特徴とする。
【００１２】請求項６に記載の膜厚測定方法は、基板上
の薄膜に電子ビームを照射し、前記薄膜を貫通して基板
に達する電子を貫通電流として捕集し、該貫通電流を、
前記薄膜と同一材料の標準試料についての貫通電流と膜
厚との相関データから前記薄膜の膜厚に換算することを
特徴とする。
の薄膜に電子ビームを照射し、前記薄膜を貫通して基板
に達する電子を貫通電流として捕集し、該貫通電流を、
前記薄膜と同一材料の標準試料についての貫通電流と膜
厚との相関データから前記薄膜の膜厚に換算することを
特徴とする。
【００１３】請求項７に記載の膜厚測定方法は、基板に
形成された薄膜上で電子ビームを走査し、該電子ビーム
の複数の走査位置における前記薄膜を貫通して基板に達
した貫通電流をそれぞれ検出し、それぞれの貫通電流
を、前記薄膜と同一材料の標準試料についての貫通電流
と膜厚との相関データから膜厚に換算して、前記薄膜の
膜厚分布を求めることを特徴とする。
形成された薄膜上で電子ビームを走査し、該電子ビーム
の複数の走査位置における前記薄膜を貫通して基板に達
した貫通電流をそれぞれ検出し、それぞれの貫通電流
を、前記薄膜と同一材料の標準試料についての貫通電流
と膜厚との相関データから膜厚に換算して、前記薄膜の
膜厚分布を求めることを特徴とする。
【００１４】請求項８に記載の膜厚測定方法は、請求項
５または請求項６に記載の膜厚測定方法において、前記
電子ビームを前記薄膜面に対して垂直に入射させること
を特徴とする。
５または請求項６に記載の膜厚測定方法において、前記
電子ビームを前記薄膜面に対して垂直に入射させること
を特徴とする。
【００１５】本発明の膜厚測定装置および膜厚測定方法
は、基板表面から飛び出した二次電子を測定するのでは
なく、従来とは全く逆に被測定薄膜を貫通し基板に到達
する電子ビーム量を測定することに特徴がある。薄膜を
貫通して基板に達する電子量は、試料に当てた電子ビー
ム量と基板表面から飛び出た二次電子の関数であるが、
基板表面から四方に発散する二次電子を全て捕集するこ
とが困難であるのに比較して、貫通電流は測定対象物の
形状に関わらず被測定対象部を通過したすべての電子の
集合体からなるので、薄膜部の情報を定量的に捕らえる
事が出来る。
は、基板表面から飛び出した二次電子を測定するのでは
なく、従来とは全く逆に被測定薄膜を貫通し基板に到達
する電子ビーム量を測定することに特徴がある。薄膜を
貫通して基板に達する電子量は、試料に当てた電子ビー
ム量と基板表面から飛び出た二次電子の関数であるが、
基板表面から四方に発散する二次電子を全て捕集するこ
とが困難であるのに比較して、貫通電流は測定対象物の
形状に関わらず被測定対象部を通過したすべての電子の
集合体からなるので、薄膜部の情報を定量的に捕らえる
事が出来る。
【００１６】第１７図に、本発明の測定原理を示す。本
原理図では、シリコン基板１７１の上にナノメートルオ
ーダーのシリコン酸化膜１７２が形成されている場合を
用いて説明する。先ず、電子銃から一定の電子量となる
ように制御された電子ビームを被測定対象である薄膜試
料に照射する。試料から放出される二次電子の量は照射
される電子ビームの軸の傾斜の影響を受けるので、電子
ビームの軸は試料表面に対して一定傾斜を持つように調
節する。広い範囲の測定を行う場合もその範囲で電子ビ
ームが一定の傾斜角度を持つように調節する。一般に、
電子銃から真空に放出される電子ビーム１７３はインピ
ーダンスが非常に高いので、電子ビーム量は電子銃のフ
ィラメント電圧および加速電圧等の制御条件を一旦定め
ると、測定対象物の電気インピーダンスに無関係にほぼ
一定となる。電子銃から放出された電子ビームの量は既
知である必要があるが、それは予めファラデーカップ等
を用いて測定する方法、あるいはビーム近傍に発生する
電磁場の強さから測定する方法、電子銃に流れ込む電流
を直接測定するなどの方法、あるいは貫通電流と二次電
子を同時に測定してその両者の差から演算によって求め
る方法などがある。それぞれの値は加速電圧に依存する
ので、電子銃の制御パラメータを変更するたびに測定す
る。一定の電子ビーム注入電流Iinに対する二次電子放
出量Isは、二次電子の脱出深さ以内に存在するシリコン
膜から放出される２次電子Is(Si)とシリコン酸化膜から
放出される２次電子Is(O)との合計で与えられる。支持
基板上に設けられたシリコン酸化膜の膜厚をｄとして貫
通電流Ipは、式（１）で与えられる。ここでは、シリコ
ンおよびシリコン酸化膜の２次電子放出比をそれぞれSE
C(Si)とSEC(O)、２次電子の脱出深さをLとする。
原理図では、シリコン基板１７１の上にナノメートルオ
ーダーのシリコン酸化膜１７２が形成されている場合を
用いて説明する。先ず、電子銃から一定の電子量となる
ように制御された電子ビームを被測定対象である薄膜試
料に照射する。試料から放出される二次電子の量は照射
される電子ビームの軸の傾斜の影響を受けるので、電子
ビームの軸は試料表面に対して一定傾斜を持つように調
節する。広い範囲の測定を行う場合もその範囲で電子ビ
ームが一定の傾斜角度を持つように調節する。一般に、
電子銃から真空に放出される電子ビーム１７３はインピ
ーダンスが非常に高いので、電子ビーム量は電子銃のフ
ィラメント電圧および加速電圧等の制御条件を一旦定め
ると、測定対象物の電気インピーダンスに無関係にほぼ
一定となる。電子銃から放出された電子ビームの量は既
知である必要があるが、それは予めファラデーカップ等
を用いて測定する方法、あるいはビーム近傍に発生する
電磁場の強さから測定する方法、電子銃に流れ込む電流
を直接測定するなどの方法、あるいは貫通電流と二次電
子を同時に測定してその両者の差から演算によって求め
る方法などがある。それぞれの値は加速電圧に依存する
ので、電子銃の制御パラメータを変更するたびに測定す
る。一定の電子ビーム注入電流Iinに対する二次電子放
出量Isは、二次電子の脱出深さ以内に存在するシリコン
膜から放出される２次電子Is(Si)とシリコン酸化膜から
放出される２次電子Is(O)との合計で与えられる。支持
基板上に設けられたシリコン酸化膜の膜厚をｄとして貫
通電流Ipは、式（１）で与えられる。ここでは、シリコ
ンおよびシリコン酸化膜の２次電子放出比をそれぞれSE
C(Si)とSEC(O)、２次電子の脱出深さをLとする。
【数１】
【００１７】第１８図に示したように、シリコン酸化膜
１７２は二次電子放出比が大きいので、電子を照射する
と注入した以上の電子が二次電子としてシリコン酸化膜
表面から飛び出すため、試料に電子ビームを注入してい
るのも関わらず、貫通電流１７４は電子が電流アンプ
（電流増幅器）１７５からシリコン基板１７１に吸い込
まれるような実験結果を与える。第１８図では、電子が
シリコン基板裏面から電流アンプに向かって出て行く場
合を正として表示している。酸化膜の膜厚が０の時は、
シリコン基板に電子が実質的に注入される正の貫通電流
が観測される。酸化膜の膜厚が０から増加すると、二次
電子放出量が増加するので貫通電流は膜厚ｄに比例して
負の方に増加する。一方、ｄが脱出深さよりも厚い場合
は、試料貫通電流は、脱出深さ以内にあるシリコン酸化
膜１７２のニ次電子放出比のみで決定されるため、ほぼ
一定の値に観測される電流値が飽和する。また、酸化膜
が非常に厚いときは、電流が０となり、酸化膜が非常に
薄く残っている場所および抜けている場所とは異なる電
流値を示すのでそれぞれ区別される。電子ビーム加速電
圧が一定のとき、シリコン酸化膜の膜厚に対する貫通電
流の比率は一定であるので、検量線を予め作成しておい
てそのデータを記憶装置１１（図１参照）に記憶してお
き、未知の測定対象を同様の方法で測定した後に、両者
を比較換算する事により試料を貫通した電流から試料表
面にある薄膜の膜厚を定量的に求める事ができる。ま
た、一般に、二次電子放出比は元素に固有の値であり、
特定の加速電圧に対する二次電子放出比は元素ごとに異
なった値をとる。従って、加速電圧を色々変えて同一の
薄膜試料の貫通電流を測定することによって元素の種類
を推定出来る。
１７２は二次電子放出比が大きいので、電子を照射する
と注入した以上の電子が二次電子としてシリコン酸化膜
表面から飛び出すため、試料に電子ビームを注入してい
るのも関わらず、貫通電流１７４は電子が電流アンプ
（電流増幅器）１７５からシリコン基板１７１に吸い込
まれるような実験結果を与える。第１８図では、電子が
シリコン基板裏面から電流アンプに向かって出て行く場
合を正として表示している。酸化膜の膜厚が０の時は、
シリコン基板に電子が実質的に注入される正の貫通電流
が観測される。酸化膜の膜厚が０から増加すると、二次
電子放出量が増加するので貫通電流は膜厚ｄに比例して
負の方に増加する。一方、ｄが脱出深さよりも厚い場合
は、試料貫通電流は、脱出深さ以内にあるシリコン酸化
膜１７２のニ次電子放出比のみで決定されるため、ほぼ
一定の値に観測される電流値が飽和する。また、酸化膜
が非常に厚いときは、電流が０となり、酸化膜が非常に
薄く残っている場所および抜けている場所とは異なる電
流値を示すのでそれぞれ区別される。電子ビーム加速電
圧が一定のとき、シリコン酸化膜の膜厚に対する貫通電
流の比率は一定であるので、検量線を予め作成しておい
てそのデータを記憶装置１１（図１参照）に記憶してお
き、未知の測定対象を同様の方法で測定した後に、両者
を比較換算する事により試料を貫通した電流から試料表
面にある薄膜の膜厚を定量的に求める事ができる。ま
た、一般に、二次電子放出比は元素に固有の値であり、
特定の加速電圧に対する二次電子放出比は元素ごとに異
なった値をとる。従って、加速電圧を色々変えて同一の
薄膜試料の貫通電流を測定することによって元素の種類
を推定出来る。
【００１８】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して詳細に説明する。尚、図において、同等
の要素に対しては同符号を付してその説明を省略する。
第１図に、本発明の膜厚測定装置の第一の実施形態を示
す。第一の実施形態では、薄膜試料１に加速電圧と電流
量が既知の電子ビーム２を注入するための電子銃（電子
ビーム照射手段）３、薄膜試料が固定された基板４の下
部に接触配置された電極５、その電極５に集められた微
少な電流を増幅するための電流増幅器（電流検出手段）
６、および測定装置のオフセットを取り除き測定系を安
定させるための差動増幅器（電流検出手段）７、また、
その結果を途中でモニターするためのデジタルマルチメ
ーター８、差動増幅器の出力をコンピュータで扱えるよ
うにするためのＡ／Ｄ変換器（電流検出手段）９、およ
びその変換されたデジタルデータを記憶するための記憶
装置（電流検出手段）１０、既存の標準試料を用いて測
定した検量線データを記憶している記憶装置（膜厚換算
手段）１１およびそのデータと測定データを比較するた
めの比較装置（膜厚換算手段）１２、これらの作業を自
動的に行うためのＣＰＵ１３、および計算結果を表示す
るためのディスプレイ１４からなる。薄膜試料１は、10
-4mb以下の真空に置かれている。
図面を参照して詳細に説明する。尚、図において、同等
の要素に対しては同符号を付してその説明を省略する。
第１図に、本発明の膜厚測定装置の第一の実施形態を示
す。第一の実施形態では、薄膜試料１に加速電圧と電流
量が既知の電子ビーム２を注入するための電子銃（電子
ビーム照射手段）３、薄膜試料が固定された基板４の下
部に接触配置された電極５、その電極５に集められた微
少な電流を増幅するための電流増幅器（電流検出手段）
６、および測定装置のオフセットを取り除き測定系を安
定させるための差動増幅器（電流検出手段）７、また、
その結果を途中でモニターするためのデジタルマルチメ
ーター８、差動増幅器の出力をコンピュータで扱えるよ
うにするためのＡ／Ｄ変換器（電流検出手段）９、およ
びその変換されたデジタルデータを記憶するための記憶
装置（電流検出手段）１０、既存の標準試料を用いて測
定した検量線データを記憶している記憶装置（膜厚換算
手段）１１およびそのデータと測定データを比較するた
めの比較装置（膜厚換算手段）１２、これらの作業を自
動的に行うためのＣＰＵ１３、および計算結果を表示す
るためのディスプレイ１４からなる。薄膜試料１は、10
-4mb以下の真空に置かれている。
【００１９】本装置は、次のように動作する。電子銃３
から数ピコアンペアから数マイクロアンペアの電子ビー
ムが試料に向かって放出される。放出された電子ビーム
２は、薄膜試料１を貫通して基板４に達する。基板表面
にある薄膜に当ると薄膜材料特有の二次電子放出比で決
まる割合の二次電子を放出する。照射電子ビームの内、
その残りが薄膜を貫通して基板へ到達して貫通電流とな
り最終的に電極５に集められる。照射する電子ビーム電
流が例えば100pAのとき、貫通電流はそれと同じあるい
は１桁程度大きいものが得られる。集められた電流はお
よそ１０の７乗倍、電流増幅器６にて増幅される。測定
される電流は極めて小さいので、測定対象薄膜を貫通し
た電流以外の配線間漏れ電流も存在する。そのため、オ
フセット調節機能のある差動増幅器７に入力され漏れ電
流からなるオフセット電圧を取り除くとともに約10倍の
増幅を行う。オフセット電圧の補正は電子ビームを照射
していないときの電流と電子ビームを照射しているとき
の差を利用して行う。一般に、電流増幅器は速度が遅く
発振を起こしやすいので、高い倍率の増幅を行う場合に
は、電流増幅器とその出力電圧をさらに増幅する高速の
電圧増幅器の２段で増幅すると測定系が安定となる。増
幅結果は、Ａ／Ｄ変換器９によってデジタル信号に変換
され記憶装置１０に記憶される。一方、被測定対象薄膜
と同じ構成材料からなる既知膜厚の薄膜部を持つ標準試
料を用いて、薄膜の膜厚と貫通電流の関係を予め実験し
て求めておき、その対応関係を表す検量線データが記憶
装置１１に貯えられている。先ほど記憶装置１０に貯え
られたデータと比較装置１２を用いて両者の比較を行
う。この比較により電流データは薄膜の膜厚へと換算さ
れる。これら一連の動作は、ＣＰＵ１３およびそれを動
かすための一般に知られたＣ等の高級言語あるいは機械
語等による直接制御を指示する制御プログラム１５によ
って行われ、換算結果がディスプレイ１４に示される。
から数ピコアンペアから数マイクロアンペアの電子ビー
ムが試料に向かって放出される。放出された電子ビーム
２は、薄膜試料１を貫通して基板４に達する。基板表面
にある薄膜に当ると薄膜材料特有の二次電子放出比で決
まる割合の二次電子を放出する。照射電子ビームの内、
その残りが薄膜を貫通して基板へ到達して貫通電流とな
り最終的に電極５に集められる。照射する電子ビーム電
流が例えば100pAのとき、貫通電流はそれと同じあるい
は１桁程度大きいものが得られる。集められた電流はお
よそ１０の７乗倍、電流増幅器６にて増幅される。測定
される電流は極めて小さいので、測定対象薄膜を貫通し
た電流以外の配線間漏れ電流も存在する。そのため、オ
フセット調節機能のある差動増幅器７に入力され漏れ電
流からなるオフセット電圧を取り除くとともに約10倍の
増幅を行う。オフセット電圧の補正は電子ビームを照射
していないときの電流と電子ビームを照射しているとき
の差を利用して行う。一般に、電流増幅器は速度が遅く
発振を起こしやすいので、高い倍率の増幅を行う場合に
は、電流増幅器とその出力電圧をさらに増幅する高速の
電圧増幅器の２段で増幅すると測定系が安定となる。増
幅結果は、Ａ／Ｄ変換器９によってデジタル信号に変換
され記憶装置１０に記憶される。一方、被測定対象薄膜
と同じ構成材料からなる既知膜厚の薄膜部を持つ標準試
料を用いて、薄膜の膜厚と貫通電流の関係を予め実験し
て求めておき、その対応関係を表す検量線データが記憶
装置１１に貯えられている。先ほど記憶装置１０に貯え
られたデータと比較装置１２を用いて両者の比較を行
う。この比較により電流データは薄膜の膜厚へと換算さ
れる。これら一連の動作は、ＣＰＵ１３およびそれを動
かすための一般に知られたＣ等の高級言語あるいは機械
語等による直接制御を指示する制御プログラム１５によ
って行われ、換算結果がディスプレイ１４に示される。
【００２０】第２図は、実際にｐ型シリコン基板上に0.
9nmから12nmの膜厚を持つシリコン酸化膜を設けて電子
ビームを当て、その時に生じた貫通電流を測定したもの
である。シリコン酸化膜の膜厚は、予めエリプソメトリ
ーを用いて測定してある。シリコン酸化膜の膜厚が０か
ら増加していくに連れて、貫通電流は負側に増加する。
おおよそシリコン酸化膜の脱出深さといわれる10nm当た
りで飽和が見られる。加速電圧を変えると、シリコン酸
化膜厚みと貫通電流の比率が変化する。脱出深さは、二
次電子のエネルギーで決まるため加速電圧の影響は余り
うけない。実験結果では、加速電圧が0.5kVの加速電圧
よりも1.2kVの場合に、より大きな傾斜が得られ、膜厚
変化に対する電流の変化量が大きく検出感度が高くな
る。これらの測定データより、例えば、膜厚を電流量ｘ
係数＋定数のような近似式等を用いて直線部分を解析的
に扱えるようにして検量線データとする。この検量線デ
ータより、例えば未知の試料に1kVの電子ビームを当て
た際に観測された貫通電流が-3500pAである場合、その
試料の酸化膜厚みは6nmであるとわかる。
9nmから12nmの膜厚を持つシリコン酸化膜を設けて電子
ビームを当て、その時に生じた貫通電流を測定したもの
である。シリコン酸化膜の膜厚は、予めエリプソメトリ
ーを用いて測定してある。シリコン酸化膜の膜厚が０か
ら増加していくに連れて、貫通電流は負側に増加する。
おおよそシリコン酸化膜の脱出深さといわれる10nm当た
りで飽和が見られる。加速電圧を変えると、シリコン酸
化膜厚みと貫通電流の比率が変化する。脱出深さは、二
次電子のエネルギーで決まるため加速電圧の影響は余り
うけない。実験結果では、加速電圧が0.5kVの加速電圧
よりも1.2kVの場合に、より大きな傾斜が得られ、膜厚
変化に対する電流の変化量が大きく検出感度が高くな
る。これらの測定データより、例えば、膜厚を電流量ｘ
係数＋定数のような近似式等を用いて直線部分を解析的
に扱えるようにして検量線データとする。この検量線デ
ータより、例えば未知の試料に1kVの電子ビームを当て
た際に観測された貫通電流が-3500pAである場合、その
試料の酸化膜厚みは6nmであるとわかる。
【００２１】第３図から第１５図は、測定試料例を示
す。第３図は、平坦なシリコン基板３１の上に、厚みが
1nm以下のシリコン酸化膜３２が形成された試料を示し
ている。この構造は、トランジスタ上のゲート酸化膜形
成後によく見られる構造である。シリコン酸化膜３２側
から当てられた加速電圧が1kV程度の電子ビーム３３
は、シリコン酸化膜３２を貫通しシリコン基板３１に達
する。前述したように、基板表面から放出される二次電
子量は、シリコン酸化膜３２由来のものとシリコン基板
３１由来のもの両者からなるが、シリコン基板よりもシ
リコン酸化膜の方が二次電子放出比が大きいため、シリ
コン酸化膜の膜厚に比例してシリコン酸化膜表面から放
出される二次電子量が増加し、その結果として、シリコ
ン基板を貫通して電極で集められる電流量が減少する。
この関係は、常に一定であるので、貫通電流量を測定す
ることにより、シリコン基板２１上に設けられたシリコ
ン酸化膜２２の膜厚を知る事が出来る。電子ビームを小
さな径に絞れば、100nm以下の小さな領域のシリコン酸
化膜厚みの測定に向く。電界放出型の電子銃を用いれ
ば、1kV程度の加速電圧でも数nm程度まで絞る事が出来
るので、その領域の厚みを知る事が出来る。逆にビーム
を広げれば、広い範囲の平均的な膜厚を知る事が出来
る。ビームを広げた場合にも、ビームを構成するそれぞ
れの部分の電子ビームが試料面に対して為す傾斜は同一
となるようにする。
す。第３図は、平坦なシリコン基板３１の上に、厚みが
1nm以下のシリコン酸化膜３２が形成された試料を示し
ている。この構造は、トランジスタ上のゲート酸化膜形
成後によく見られる構造である。シリコン酸化膜３２側
から当てられた加速電圧が1kV程度の電子ビーム３３
は、シリコン酸化膜３２を貫通しシリコン基板３１に達
する。前述したように、基板表面から放出される二次電
子量は、シリコン酸化膜３２由来のものとシリコン基板
３１由来のもの両者からなるが、シリコン基板よりもシ
リコン酸化膜の方が二次電子放出比が大きいため、シリ
コン酸化膜の膜厚に比例してシリコン酸化膜表面から放
出される二次電子量が増加し、その結果として、シリコ
ン基板を貫通して電極で集められる電流量が減少する。
この関係は、常に一定であるので、貫通電流量を測定す
ることにより、シリコン基板２１上に設けられたシリコ
ン酸化膜２２の膜厚を知る事が出来る。電子ビームを小
さな径に絞れば、100nm以下の小さな領域のシリコン酸
化膜厚みの測定に向く。電界放出型の電子銃を用いれ
ば、1kV程度の加速電圧でも数nm程度まで絞る事が出来
るので、その領域の厚みを知る事が出来る。逆にビーム
を広げれば、広い範囲の平均的な膜厚を知る事が出来
る。ビームを広げた場合にも、ビームを構成するそれぞ
れの部分の電子ビームが試料面に対して為す傾斜は同一
となるようにする。
【００２２】第４図は、シリコン基板４１上に設けられ
たシリコン酸化膜４２に穴４３が設けられており、その
穴の底にあるシリコン酸化膜４４の膜厚を測定する場合
を示している。この構造はＤＲＡＭ等でシリコン基板上
に設けられたトランジスタからコンタクトを取るコンタ
クトホールの構造と良く似ている。コンタクトホール
は、シリコン酸化膜を表面からＲＩＥ等でエッチングし
て作製するが、エッチングが何らかの原因で不足する
と、コンタクトホール底にシリコン酸化膜が残ったまま
となることがある。本実施例は、そのような残りシリコ
ン酸化膜４４を検出する場合に相当する。ＳＥＭなど基
板表面から放出される二次電子量の変化を定性的に用い
て画像を形成する装置では、コントラストさえ得られれ
ば良いので、電子ビームの照射時の電子ビーム軸の傾斜
角度は特に一定となっておらず、試料の場所によって大
きく異なっている。そのため、試料中央部では電子ビー
ムは垂直に入射するが、試料周辺部ではかなり傾いた電
子ビームが試料に加えられている。本発明は、従来と異
なり、試料のどの部分にも垂直に電子ビームが照射され
ることに特徴がある。従来のようにビームが傾斜を持つ
と、入射電子ビームはコンタクトホールの側面に衝突し
て二次電子を発生しながら減速し、コンタクトホールの
底には直接当らない。特定加速電圧電子ビームに対する
検量線と良い一致がえられる貫通電流を得るには、照射
電子が直接コンタクトホール底のシリコン酸化膜に当る
必要がある。そこで、本実施例では電子ビーム４５はシ
リコン酸化膜４２に設けられた穴４３の中にほぼ垂直入
射される。垂直入射した電子ビームは側面にある酸化膜
には当らずに、穴の底にあるシリコン酸化膜４４に直接
当る。コンタクトホール底のシリコン酸化膜４４に当っ
た電子ビームは酸化膜厚みに比例した二次電子を放出す
る。放出された電子は穴から外に出る場合もあれば、穴
を形成している酸化膜４２に吸収される場合もある。し
かし、いずれにしろ穴の底にあるシリコン酸化膜４４を
通過した電子ビームは底にある酸化膜の膜厚に逆比例し
た量になるため、その値を測定することによって穴の底
にある酸化膜の膜厚を知る事が出来る。
たシリコン酸化膜４２に穴４３が設けられており、その
穴の底にあるシリコン酸化膜４４の膜厚を測定する場合
を示している。この構造はＤＲＡＭ等でシリコン基板上
に設けられたトランジスタからコンタクトを取るコンタ
クトホールの構造と良く似ている。コンタクトホール
は、シリコン酸化膜を表面からＲＩＥ等でエッチングし
て作製するが、エッチングが何らかの原因で不足する
と、コンタクトホール底にシリコン酸化膜が残ったまま
となることがある。本実施例は、そのような残りシリコ
ン酸化膜４４を検出する場合に相当する。ＳＥＭなど基
板表面から放出される二次電子量の変化を定性的に用い
て画像を形成する装置では、コントラストさえ得られれ
ば良いので、電子ビームの照射時の電子ビーム軸の傾斜
角度は特に一定となっておらず、試料の場所によって大
きく異なっている。そのため、試料中央部では電子ビー
ムは垂直に入射するが、試料周辺部ではかなり傾いた電
子ビームが試料に加えられている。本発明は、従来と異
なり、試料のどの部分にも垂直に電子ビームが照射され
ることに特徴がある。従来のようにビームが傾斜を持つ
と、入射電子ビームはコンタクトホールの側面に衝突し
て二次電子を発生しながら減速し、コンタクトホールの
底には直接当らない。特定加速電圧電子ビームに対する
検量線と良い一致がえられる貫通電流を得るには、照射
電子が直接コンタクトホール底のシリコン酸化膜に当る
必要がある。そこで、本実施例では電子ビーム４５はシ
リコン酸化膜４２に設けられた穴４３の中にほぼ垂直入
射される。垂直入射した電子ビームは側面にある酸化膜
には当らずに、穴の底にあるシリコン酸化膜４４に直接
当る。コンタクトホール底のシリコン酸化膜４４に当っ
た電子ビームは酸化膜厚みに比例した二次電子を放出す
る。放出された電子は穴から外に出る場合もあれば、穴
を形成している酸化膜４２に吸収される場合もある。し
かし、いずれにしろ穴の底にあるシリコン酸化膜４４を
通過した電子ビームは底にある酸化膜の膜厚に逆比例し
た量になるため、その値を測定することによって穴の底
にある酸化膜の膜厚を知る事が出来る。
【００２３】第５図は、金属配線５１の上に設けられた
シリコン酸化膜５２の厚みを測定する例を示している。
シリコン酸化膜５２を貫通した電子ビーム５３は、金属
配線５１に達する。一般に、シリコン酸化膜は、1kV程
度の加速電圧の電子ビームを照射した場合に、２から３
の二次電子放出比を有するのに対して、アルミニウム等
の金属膜は１近傍の二次電子放出比を持つ。従って、電
子ビームをシリコン酸化膜の無い試料表面に当てると、
ほとんど貫通電流量がゼロとなり、最表面にあるシリコ
ン酸化膜厚みを増加するに連れて、厚みに比例した貫通
電流が得られる。この電流を検量線を用いてシリコン酸
化膜厚みに換算すれば、金属配線上にある酸化膜の膜厚
を知る事が出来る。一般に、下地となる材料から放出さ
れる二次電子は、最表面の薄膜が全く無いときのオフセ
ット電流として検出され、その値を貫通電流から引け
ば、殆どの場合、下地材料に依存しない最表面層を構成
する材料の検量線が得られる。
シリコン酸化膜５２の厚みを測定する例を示している。
シリコン酸化膜５２を貫通した電子ビーム５３は、金属
配線５１に達する。一般に、シリコン酸化膜は、1kV程
度の加速電圧の電子ビームを照射した場合に、２から３
の二次電子放出比を有するのに対して、アルミニウム等
の金属膜は１近傍の二次電子放出比を持つ。従って、電
子ビームをシリコン酸化膜の無い試料表面に当てると、
ほとんど貫通電流量がゼロとなり、最表面にあるシリコ
ン酸化膜厚みを増加するに連れて、厚みに比例した貫通
電流が得られる。この電流を検量線を用いてシリコン酸
化膜厚みに換算すれば、金属配線上にある酸化膜の膜厚
を知る事が出来る。一般に、下地となる材料から放出さ
れる二次電子は、最表面の薄膜が全く無いときのオフセ
ット電流として検出され、その値を貫通電流から引け
ば、殆どの場合、下地材料に依存しない最表面層を構成
する材料の検量線が得られる。
【００２４】第６図は、アルミニウム等の金属薄膜６１
上にシリコン酸化膜６２が設けられ、その一部に穴６３
が開けられており、その穴の底のシリコン酸化膜６５の
厚みを測定する場合を示している。穴６３に垂直入射し
た電子ビーム６４は、穴の底にあるシリコン酸化膜６５
に当る。シリコン酸化膜に当った電子ビームは、シリコ
ン酸化膜の膜厚に比例した二次電子を放出する。放出さ
れた電子は、穴から外に出る場合もあれば、穴を形成し
ているシリコン酸化膜６２に吸収される場合もある。し
かし、いずれにしろ穴の底にあるシリコン酸化膜６５を
通過した電子ビームは、底にあるシリコン酸化膜の膜厚
に比例した量になるため、その値を測定することによっ
て穴の底にあるシリコン酸化膜の膜厚を知る事が出来
る。
上にシリコン酸化膜６２が設けられ、その一部に穴６３
が開けられており、その穴の底のシリコン酸化膜６５の
厚みを測定する場合を示している。穴６３に垂直入射し
た電子ビーム６４は、穴の底にあるシリコン酸化膜６５
に当る。シリコン酸化膜に当った電子ビームは、シリコ
ン酸化膜の膜厚に比例した二次電子を放出する。放出さ
れた電子は、穴から外に出る場合もあれば、穴を形成し
ているシリコン酸化膜６２に吸収される場合もある。し
かし、いずれにしろ穴の底にあるシリコン酸化膜６５を
通過した電子ビームは、底にあるシリコン酸化膜の膜厚
に比例した量になるため、その値を測定することによっ
て穴の底にあるシリコン酸化膜の膜厚を知る事が出来
る。
【００２５】第７図は、先ほどの実施例とは逆に、ＳＯ
Ｉ基板の上のように絶縁膜であるシリコン酸化膜７３の
上にナノメートルオーダーの厚みを持つ金属薄膜７２が
設けられた場合の測定を示している。金属薄膜７２を貫
通した電子ビームは、シリコン酸化膜７３に達する。シ
リコン酸化膜は２から３の二次電子放出比を有し、アル
ミニウム膜等の金属薄膜７２は１近傍の二次電子放出比
を持つため、両者の二次電子放出比は大きく異なる。従
って、金属膜の膜厚に比例した貫通電流が得られる。こ
の電流を金属膜の膜厚に換算する検量線を用いて換算す
れば、シリコン酸化膜の上にある極薄の金属薄膜の膜厚
を知る事が出来る。一般に、シリコン酸化膜に比べて金
属の二次電子放出比は小さいので、この検量線は、金属
薄膜の膜厚が増加するに連れて貫通電流量が正側に増え
る右肩上がりの検量線となる。
Ｉ基板の上のように絶縁膜であるシリコン酸化膜７３の
上にナノメートルオーダーの厚みを持つ金属薄膜７２が
設けられた場合の測定を示している。金属薄膜７２を貫
通した電子ビームは、シリコン酸化膜７３に達する。シ
リコン酸化膜は２から３の二次電子放出比を有し、アル
ミニウム膜等の金属薄膜７２は１近傍の二次電子放出比
を持つため、両者の二次電子放出比は大きく異なる。従
って、金属膜の膜厚に比例した貫通電流が得られる。こ
の電流を金属膜の膜厚に換算する検量線を用いて換算す
れば、シリコン酸化膜の上にある極薄の金属薄膜の膜厚
を知る事が出来る。一般に、シリコン酸化膜に比べて金
属の二次電子放出比は小さいので、この検量線は、金属
薄膜の膜厚が増加するに連れて貫通電流量が正側に増え
る右肩上がりの検量線となる。
【００２６】第８図は、シリコン酸化膜８３上に金属
（例えば、アルミニウム）薄膜８２が設けられ、その一
部に穴８５が開けられており、その穴の底の金属（例え
ば、アルミニウム）薄膜８４の膜厚を測定する場合を示
している。垂直入射した電子ビーム８１は、穴の底にあ
る金属薄膜８４に当る。金属薄膜に当った電子ビーム
は、金属膜の膜厚に比例した二次電子を放出する。放出
された電子は、穴から外に出る場合もあれば、穴を形成
している金属膜に吸収される場合もある。しかし、いず
れにしろ穴の底にある金属膜を通過した電子ビームは、
底にある金属膜の膜厚に比例した量になるため、その値
を測定することによって穴の底にある金属膜の膜厚を知
る事が出来る。
（例えば、アルミニウム）薄膜８２が設けられ、その一
部に穴８５が開けられており、その穴の底の金属（例え
ば、アルミニウム）薄膜８４の膜厚を測定する場合を示
している。垂直入射した電子ビーム８１は、穴の底にあ
る金属薄膜８４に当る。金属薄膜に当った電子ビーム
は、金属膜の膜厚に比例した二次電子を放出する。放出
された電子は、穴から外に出る場合もあれば、穴を形成
している金属膜に吸収される場合もある。しかし、いず
れにしろ穴の底にある金属膜を通過した電子ビームは、
底にある金属膜の膜厚に比例した量になるため、その値
を測定することによって穴の底にある金属膜の膜厚を知
る事が出来る。
【００２７】第９図は、シリコン基板９１上に設けられ
たシリコン酸化膜９２からなるパターンの膜厚分布を測
定する膜厚測定装置および膜厚測定方法の第二の実施形
態を示している。電子ビーム９３自身を走査あるいは基
板を可動ステージ（電子ビーム走査手段）等で移動し
て、電子ビームが照射されている測定部９４の位置を変
える。測定部の位置情報（Ｘ，Ｙ）と貫通電流９５を対
応させて記憶装置（位置電流記憶手段）１０に記憶す
る。貫通電流量は、検量線データ１１と比較器１２によ
って比較され、貫通電流からシリコン酸化膜の膜厚に変
換される。特に、検量線データは直線性が良いので、１
次式あるいは２次式程度で表して、その係数を記憶する
ようにして、必要とされる換算値を近似式より計算で求
める。本装置からは、シリコン酸化膜の膜厚分布が分か
ると同時に、シリコン酸化膜パターン幅９６も測定する
事が出来る。構成元素が一定でない薄膜や二次電子放出
比が異なる材料が、被測定対象の薄膜中に含まれている
とそれらは異なった膜厚領域として検出できる。
たシリコン酸化膜９２からなるパターンの膜厚分布を測
定する膜厚測定装置および膜厚測定方法の第二の実施形
態を示している。電子ビーム９３自身を走査あるいは基
板を可動ステージ（電子ビーム走査手段）等で移動し
て、電子ビームが照射されている測定部９４の位置を変
える。測定部の位置情報（Ｘ，Ｙ）と貫通電流９５を対
応させて記憶装置（位置電流記憶手段）１０に記憶す
る。貫通電流量は、検量線データ１１と比較器１２によ
って比較され、貫通電流からシリコン酸化膜の膜厚に変
換される。特に、検量線データは直線性が良いので、１
次式あるいは２次式程度で表して、その係数を記憶する
ようにして、必要とされる換算値を近似式より計算で求
める。本装置からは、シリコン酸化膜の膜厚分布が分か
ると同時に、シリコン酸化膜パターン幅９６も測定する
事が出来る。構成元素が一定でない薄膜や二次電子放出
比が異なる材料が、被測定対象の薄膜中に含まれている
とそれらは異なった膜厚領域として検出できる。
【００２８】第１０図は、シリコン基板１０１上に設け
られたシリコン酸化膜１０２に穴１０３が設けてあり、
その穴の中にあるシリコン酸化膜１０４の厚みプロファ
イルを測定する場合を示している。穴を通過する程度に
垂直にビーム軸を立てられた電子ビーム１０５を利用
し、穴の中に電子ビームを注入する。穴の底にあるシリ
コン酸化膜１０４に当った電子ビームは、シリコン酸化
膜厚みに比例した二次電子を放出する。放出された電子
は、穴１０３から外に出る場合もあれば、穴を形成して
いるシリコン酸化膜１０２に吸収される場合もある。し
かし、いずれにしろ穴の底にあるシリコン酸化膜１０４
を通過した電子ビームは、底にあるシリコン酸化膜の膜
厚に比例した量になるため、その値を測定することによ
って穴の底にあるシリコン酸化膜の膜厚を知る事が出来
る。貫通電流量は、検量線データと比較装置によって比
較され、貫通電流からシリコン酸化膜の膜厚に変換され
る。特に、検量線データは直線性が良いので、１次式あ
るいは２次式程度で表しておき、近似式を用いて中間の
値を計算する。本測定方法で穴や溝の中にあるシリコン
酸化膜の厚みが分かると同時にシリコン酸化膜パターン
の幅も測定する事が出来る。この場合、電子ビーム全体
が穴の中に入ってしまうほど絞られている必要は必ずし
も無く、ビームの形状が平坦であれば、ビームエッジの
移動によって生じる電流量の変化を用いて穴底の形状を
求める事が出来る。図では、酸化膜が残っている場合を
示しており、電流がマイナス側に観察されているが、シ
リコン膜が露出している領域ではプラス側に電流が観察
され、両者は分離される。具体的な応用例としては、エ
ッチング終了後のコンタクトホール底形状の測定があ
る。アスペクト比率の高いコンタクトホールでは、開口
部の大きさと底の大きさが一般的に異なっており、特に
シリコン基板が露出しているコンタクトホール底の大き
さを知る事が重要である。本手法をコンタクトホールに
適用すれば、コンタクトホール底の形状を測定したり、
底に出ているシリコン領域の幅や面積および形状を知る
事が出来る。
られたシリコン酸化膜１０２に穴１０３が設けてあり、
その穴の中にあるシリコン酸化膜１０４の厚みプロファ
イルを測定する場合を示している。穴を通過する程度に
垂直にビーム軸を立てられた電子ビーム１０５を利用
し、穴の中に電子ビームを注入する。穴の底にあるシリ
コン酸化膜１０４に当った電子ビームは、シリコン酸化
膜厚みに比例した二次電子を放出する。放出された電子
は、穴１０３から外に出る場合もあれば、穴を形成して
いるシリコン酸化膜１０２に吸収される場合もある。し
かし、いずれにしろ穴の底にあるシリコン酸化膜１０４
を通過した電子ビームは、底にあるシリコン酸化膜の膜
厚に比例した量になるため、その値を測定することによ
って穴の底にあるシリコン酸化膜の膜厚を知る事が出来
る。貫通電流量は、検量線データと比較装置によって比
較され、貫通電流からシリコン酸化膜の膜厚に変換され
る。特に、検量線データは直線性が良いので、１次式あ
るいは２次式程度で表しておき、近似式を用いて中間の
値を計算する。本測定方法で穴や溝の中にあるシリコン
酸化膜の厚みが分かると同時にシリコン酸化膜パターン
の幅も測定する事が出来る。この場合、電子ビーム全体
が穴の中に入ってしまうほど絞られている必要は必ずし
も無く、ビームの形状が平坦であれば、ビームエッジの
移動によって生じる電流量の変化を用いて穴底の形状を
求める事が出来る。図では、酸化膜が残っている場合を
示しており、電流がマイナス側に観察されているが、シ
リコン膜が露出している領域ではプラス側に電流が観察
され、両者は分離される。具体的な応用例としては、エ
ッチング終了後のコンタクトホール底形状の測定があ
る。アスペクト比率の高いコンタクトホールでは、開口
部の大きさと底の大きさが一般的に異なっており、特に
シリコン基板が露出しているコンタクトホール底の大き
さを知る事が重要である。本手法をコンタクトホールに
適用すれば、コンタクトホール底の形状を測定したり、
底に出ているシリコン領域の幅や面積および形状を知る
事が出来る。
【００２９】第１１図は、本発明の第１１の実施例を示
している。本実施例では、電子銃あるいは被測定対象を
２次元に移動させて、２次元の膜厚分布測定を行う方法
を示している。電子銃は、試料が平坦である場合には、
被測定面に対して必ずしも垂直である必要はないが、測
定範囲において、どの部分にも同じ角度で電子ビームが
照射されるようにする。穴や溝の底にある薄膜の膜厚を
測定する場合には、穴の底に電子ビームが十分に直接届
くように電子ビームを垂直に保つ。電子ビームの走査
は、電子ビーム自身に偏向電圧をかけて左右に曲げる事
は行わず、電子ビーム照射は、軸が垂直になるように二
次元に電子ビームを走査するあるいは電子ビーム軸を垂
直に保ったまま電子銃を移動させて行う。電子銃の電子
ビーム放出軸を固定して、試料を二次元に移動させても
よい。以上の状態で、電子ビーム照射場所の二次元座標
１１２と貫通電流１１３の関係を記憶しながら、順次測
定位置を移動して、試料全体の測定を行い、貫通電流か
らシリコン酸化膜の膜厚へ変換を行い、二次元座標１１
２に垂直に取った軸にシリコン酸化膜の膜厚をプロット
すれば、薄膜の二次元膜厚分布が得られる。
している。本実施例では、電子銃あるいは被測定対象を
２次元に移動させて、２次元の膜厚分布測定を行う方法
を示している。電子銃は、試料が平坦である場合には、
被測定面に対して必ずしも垂直である必要はないが、測
定範囲において、どの部分にも同じ角度で電子ビームが
照射されるようにする。穴や溝の底にある薄膜の膜厚を
測定する場合には、穴の底に電子ビームが十分に直接届
くように電子ビームを垂直に保つ。電子ビームの走査
は、電子ビーム自身に偏向電圧をかけて左右に曲げる事
は行わず、電子ビーム照射は、軸が垂直になるように二
次元に電子ビームを走査するあるいは電子ビーム軸を垂
直に保ったまま電子銃を移動させて行う。電子銃の電子
ビーム放出軸を固定して、試料を二次元に移動させても
よい。以上の状態で、電子ビーム照射場所の二次元座標
１１２と貫通電流１１３の関係を記憶しながら、順次測
定位置を移動して、試料全体の測定を行い、貫通電流か
らシリコン酸化膜の膜厚へ変換を行い、二次元座標１１
２に垂直に取った軸にシリコン酸化膜の膜厚をプロット
すれば、薄膜の二次元膜厚分布が得られる。
【００３０】第１２図は、最表面にシリコン酸化膜１２
１、２層目にアルミニウム１２２等の金属薄膜、そして
その下にシリコン基板１２３等の支持基板からなる多層
膜の測定を示している。電子ビーム１２４を試料表面か
ら1kV程度の加速電圧で加速された電子ビームを照射す
ると、表面から50nm程度までの深さに電子ビームが到達
する。しかし、前述したように、貫通電流に影響を及ぼ
すのは表面から10nm以内にある物質の二次電子放出比で
ある。表面から１層および２層を構成するシリコン酸化
膜１２１とアルミ１２２は二次電子放出比が異なるた
め、第１層の膜厚に比例した二次電子が放出され、貫通
電流もそれにしたがって変化する。しかし、表面から第
３層までの距離が10nm以上であれば、観測される貫通電
流の大きさは、第３層からの影響を受けないため、第１
層と第２層を構成するシリコン酸化膜とアルミの二次電
子放出効果を反映した検量線データを用いる事で、最表
面のシリコン酸化膜の膜厚を知る事が出来る。
１、２層目にアルミニウム１２２等の金属薄膜、そして
その下にシリコン基板１２３等の支持基板からなる多層
膜の測定を示している。電子ビーム１２４を試料表面か
ら1kV程度の加速電圧で加速された電子ビームを照射す
ると、表面から50nm程度までの深さに電子ビームが到達
する。しかし、前述したように、貫通電流に影響を及ぼ
すのは表面から10nm以内にある物質の二次電子放出比で
ある。表面から１層および２層を構成するシリコン酸化
膜１２１とアルミ１２２は二次電子放出比が異なるた
め、第１層の膜厚に比例した二次電子が放出され、貫通
電流もそれにしたがって変化する。しかし、表面から第
３層までの距離が10nm以上であれば、観測される貫通電
流の大きさは、第３層からの影響を受けないため、第１
層と第２層を構成するシリコン酸化膜とアルミの二次電
子放出効果を反映した検量線データを用いる事で、最表
面のシリコン酸化膜の膜厚を知る事が出来る。
【００３１】第１３図は、シリコン基板１３１上に設け
られたアルミ配線１３２上に、更にシリコン酸化膜１３
３が形成され、その一部分に穴１３４が設けられてお
り、その底にあるシリコン酸化膜１３５の膜厚を測定す
る場合を示している。穴１３４に電子ビーム１３６を垂
直入射する。電子ビームは穴の底のシリコン酸化膜に当
り、シリコン酸化膜の膜厚に比例した二次電子を放出す
る。その放出した電子は穴から外に出る場合もあれば、
穴を形成しているシリコン酸化膜１３３に吸収される場
合もある。しかし、いずれにしろ、穴の底にあるシリコ
ン酸化膜を通過した電流は、金属配線１３２の膜厚が10
nmよりも厚い場合は、穴の底にあるシリコン酸化膜１３
５の膜厚に比例した量になるため、その値を測定するこ
とによって、穴の底にあるシリコン酸化膜の膜厚を知る
事が出来る。金属配線の膜厚が10nmよりも薄い場合に
は、配線の下にあるシリコン基板１３１からの二次電子
放出も貫通電流に影響を与えるため、その場合には、シ
リコン基板１３１を含めた検量線を予め作る事によっ
て、穴の底のシリコン酸化膜の膜厚を精密に測定でき
る。
られたアルミ配線１３２上に、更にシリコン酸化膜１３
３が形成され、その一部分に穴１３４が設けられてお
り、その底にあるシリコン酸化膜１３５の膜厚を測定す
る場合を示している。穴１３４に電子ビーム１３６を垂
直入射する。電子ビームは穴の底のシリコン酸化膜に当
り、シリコン酸化膜の膜厚に比例した二次電子を放出す
る。その放出した電子は穴から外に出る場合もあれば、
穴を形成しているシリコン酸化膜１３３に吸収される場
合もある。しかし、いずれにしろ、穴の底にあるシリコ
ン酸化膜を通過した電流は、金属配線１３２の膜厚が10
nmよりも厚い場合は、穴の底にあるシリコン酸化膜１３
５の膜厚に比例した量になるため、その値を測定するこ
とによって、穴の底にあるシリコン酸化膜の膜厚を知る
事が出来る。金属配線の膜厚が10nmよりも薄い場合に
は、配線の下にあるシリコン基板１３１からの二次電子
放出も貫通電流に影響を与えるため、その場合には、シ
リコン基板１３１を含めた検量線を予め作る事によっ
て、穴の底のシリコン酸化膜の膜厚を精密に測定でき
る。
【００３２】第１４図は、最表面にシリコン酸化膜１４
１、２層目に窒化膜１４２そしてその下にシリコン基板
１４３等の支持基板からなる多層膜の測定を示してい
る。電子ビーム１４４を試料表面から１ｋＶ程度の加速
電圧で加速された電子ビームを照射すると、表面から50
nm程度までの深さに電子ビームが到達する。しかし、前
述したように、貫通電流に影響を及ぼすのは、表面から
10nm以内にある物質の二次電子放出比である。表面から
１層および２層を構成するシリコン酸化膜１４１と窒化
膜１４２は二次電子放出比が異なるため、第１層の膜厚
に比例した二次電子が放出され、貫通電流もそれにした
がって変化する。しかし、表面から第３層までの距離が
１０ｎｍ以上であれば、観測される貫通電流の大きさは
第３層からの影響を受けないため、第１層と第２層を構
成するシリコン酸化膜と窒化膜の二次電子放出効果を反
映した検量線データを用いる事で、最表面のシリコン酸
化膜の膜厚を知る事が出来る。
１、２層目に窒化膜１４２そしてその下にシリコン基板
１４３等の支持基板からなる多層膜の測定を示してい
る。電子ビーム１４４を試料表面から１ｋＶ程度の加速
電圧で加速された電子ビームを照射すると、表面から50
nm程度までの深さに電子ビームが到達する。しかし、前
述したように、貫通電流に影響を及ぼすのは、表面から
10nm以内にある物質の二次電子放出比である。表面から
１層および２層を構成するシリコン酸化膜１４１と窒化
膜１４２は二次電子放出比が異なるため、第１層の膜厚
に比例した二次電子が放出され、貫通電流もそれにした
がって変化する。しかし、表面から第３層までの距離が
１０ｎｍ以上であれば、観測される貫通電流の大きさは
第３層からの影響を受けないため、第１層と第２層を構
成するシリコン酸化膜と窒化膜の二次電子放出効果を反
映した検量線データを用いる事で、最表面のシリコン酸
化膜の膜厚を知る事が出来る。
【００３３】第１５図は、シリコン基板１５１上に設け
られた窒化膜１５２上に更にシリコン酸化膜１５３が形
成され、その一部分に穴１５４が設けられており、その
底にあるシリコン酸化膜１５５の厚みを測定する場合を
示している。穴１５４に電子ビーム１５６を垂直入射す
る。電子ビームは穴の底のシリコン酸化膜に当りシリコ
ン酸化膜の膜厚に比例した二次電子を放出する。その放
出した電子は穴から外に出る場合もあれば、穴を形成し
ているシリコン酸化膜１５３に吸収される場合もある。
しかし、いずれにしろ穴の底にあるシリコン酸化膜を通
過した電流は、窒化膜１５２の膜厚が10nmよりも厚い場
合は、穴の底にあるシリコン酸化膜１５５の膜厚に比例
した量になるため、その値を測定することによって穴の
底にあるシリコン酸化膜の膜厚を知る事が出来る。窒化
膜１５２の膜厚が10nmよりも薄い場合には、配線の下に
あるシリコン基板１５１からの二次電子放出も貫通電流
に影響を与えるため、その場合には、シリコン基板１５
１を含めた検量線を予め作る事によって、穴の底のシリ
コン酸化膜の膜厚を精密に測定できる。
られた窒化膜１５２上に更にシリコン酸化膜１５３が形
成され、その一部分に穴１５４が設けられており、その
底にあるシリコン酸化膜１５５の厚みを測定する場合を
示している。穴１５４に電子ビーム１５６を垂直入射す
る。電子ビームは穴の底のシリコン酸化膜に当りシリコ
ン酸化膜の膜厚に比例した二次電子を放出する。その放
出した電子は穴から外に出る場合もあれば、穴を形成し
ているシリコン酸化膜１５３に吸収される場合もある。
しかし、いずれにしろ穴の底にあるシリコン酸化膜を通
過した電流は、窒化膜１５２の膜厚が10nmよりも厚い場
合は、穴の底にあるシリコン酸化膜１５５の膜厚に比例
した量になるため、その値を測定することによって穴の
底にあるシリコン酸化膜の膜厚を知る事が出来る。窒化
膜１５２の膜厚が10nmよりも薄い場合には、配線の下に
あるシリコン基板１５１からの二次電子放出も貫通電流
に影響を与えるため、その場合には、シリコン基板１５
１を含めた検量線を予め作る事によって、穴の底のシリ
コン酸化膜の膜厚を精密に測定できる。
【００３４】第１６図は、本発明の第三の実施形態を示
している。本実施形態では、貫通電流測定と二次電子測
定を組み合わせたことに特徴がある。第１図で示した構
成に、二次電子検出器（二次電子検出手段）１６２およ
びその信号を増幅する増幅器１６１がさらに加えられた
構成となっている。前述したように、特定の物質に一定
量の電子ビームを照射した場合、照射電子は、二次電子
と貫通電流の２つに分離し、その関係は式（１）で与え
られる。その分離の程度は、測定対象の二次電子放出比
および膜厚に固有である。従って、その両者を同時に測
定した検量線を用いれば、入射電子ビーム量、二次電子
放出量および貫通電流量からなる測定パラメータが一義
的に定まり、貫通電流のみを利用するより、正確に膜厚
を測定出来る。この場合は、二次電子放出比が正確に求
まるため、材料の二次電子放出比が正確に予め分かって
いる場合には材料分析を行う事も出来る。一方、二次電
子を用いて膜厚を測定する装置では、基板表面付近の電
位の影響を大きく受けるため、同じシリコン酸化膜の膜
厚の試料でも、周りにある物質による電位の状況によっ
て、回収される二次電子の量が変化するあるいは全ての
二次電子が二次電子検出器に回収されないため、他のデ
ータと比較したり出来るような真の意味での定量的測定
は出来ない。しかし、貫通電流をある少数サンプルに対
して予め測定を行ったのちに、その値を用いて二次電子
の捕集効率を求めて真の二次電子放出量に換算する事に
より、定量的な測定が可能となる。
している。本実施形態では、貫通電流測定と二次電子測
定を組み合わせたことに特徴がある。第１図で示した構
成に、二次電子検出器（二次電子検出手段）１６２およ
びその信号を増幅する増幅器１６１がさらに加えられた
構成となっている。前述したように、特定の物質に一定
量の電子ビームを照射した場合、照射電子は、二次電子
と貫通電流の２つに分離し、その関係は式（１）で与え
られる。その分離の程度は、測定対象の二次電子放出比
および膜厚に固有である。従って、その両者を同時に測
定した検量線を用いれば、入射電子ビーム量、二次電子
放出量および貫通電流量からなる測定パラメータが一義
的に定まり、貫通電流のみを利用するより、正確に膜厚
を測定出来る。この場合は、二次電子放出比が正確に求
まるため、材料の二次電子放出比が正確に予め分かって
いる場合には材料分析を行う事も出来る。一方、二次電
子を用いて膜厚を測定する装置では、基板表面付近の電
位の影響を大きく受けるため、同じシリコン酸化膜の膜
厚の試料でも、周りにある物質による電位の状況によっ
て、回収される二次電子の量が変化するあるいは全ての
二次電子が二次電子検出器に回収されないため、他のデ
ータと比較したり出来るような真の意味での定量的測定
は出来ない。しかし、貫通電流をある少数サンプルに対
して予め測定を行ったのちに、その値を用いて二次電子
の捕集効率を求めて真の二次電子放出量に換算する事に
より、定量的な測定が可能となる。
【００３５】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る膜厚測定装置または膜厚測定方法によれば、以下のよ
うな効果を奏する。従来では不可能であったナノメート
ルオーダーの極薄膜の膜厚を定量的に再現性良く測定で
きる。平坦な面に存在する薄膜の膜厚を定量的に知る事
が出来るばかりでなく、アスペクトレシオが５を超える
ような非常に高アスペクトレシオを有するコンタクトホ
ール底のような場所に存在する極薄膜の膜厚も測定する
ことができる。複数の膜からなる多層膜でも、最表面の
膜厚のみが測定可能である。また、膜の形成前の貫通電
流を測定して、膜形成後の貫通電流と比較する事によ
り、何層の膜を形成してもそれぞれの膜厚を知る事が出
来る。測定試料例では、材料としてシリコン、シリコン
酸化膜、アルミのみを用いて説明したが、本発明はそれ
に留まることなくＷ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｔｉ、
シリサイド、窒化膜、強誘電体、ポリイミド、レジス
ト、フルオロカーボン、炭素、蛋白質、ＤＮＡ等あらゆ
る材料の厚み測定に応用する事が出来る。穴の形状も二
次電子放出に十分な加速電圧を有した電子ビームが被測
定箇所に当りさえすればどのような開口形状を有してい
ても構わない。照射する電子ビームの加速電圧は、測定
試料の最表面である第１層と第２層の二次電子放出比が
最も大きく取れる電圧を選ぶ事が望ましい。測定箇所下
部に絶縁領域が存在する場合には、より高い加速電圧を
用いてその領域を貫通しても良い。また、加速電圧を変
えて測定しても良い。微小箇所の汚染材料の同定やその
膜厚などを知る事にも利用できるため、洗浄が終了した
か否かの判定に利用できる。適当な敷居値を用いて自動
判定すれば、エッチングが良好に行われたか否かを検査
する検査装置として利用できる。薄膜の貫通電流は、基
板の裏面から取り出した例を本実施例では示している
が、基板表面に裏面に貫通した電流を取りだすための電
極を設けても構わない。また、基板の裏面に絶縁膜があ
っても、本発明の測定方法は利用できる。
る膜厚測定装置または膜厚測定方法によれば、以下のよ
うな効果を奏する。従来では不可能であったナノメート
ルオーダーの極薄膜の膜厚を定量的に再現性良く測定で
きる。平坦な面に存在する薄膜の膜厚を定量的に知る事
が出来るばかりでなく、アスペクトレシオが５を超える
ような非常に高アスペクトレシオを有するコンタクトホ
ール底のような場所に存在する極薄膜の膜厚も測定する
ことができる。複数の膜からなる多層膜でも、最表面の
膜厚のみが測定可能である。また、膜の形成前の貫通電
流を測定して、膜形成後の貫通電流と比較する事によ
り、何層の膜を形成してもそれぞれの膜厚を知る事が出
来る。測定試料例では、材料としてシリコン、シリコン
酸化膜、アルミのみを用いて説明したが、本発明はそれ
に留まることなくＷ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｔｉ、
シリサイド、窒化膜、強誘電体、ポリイミド、レジス
ト、フルオロカーボン、炭素、蛋白質、ＤＮＡ等あらゆ
る材料の厚み測定に応用する事が出来る。穴の形状も二
次電子放出に十分な加速電圧を有した電子ビームが被測
定箇所に当りさえすればどのような開口形状を有してい
ても構わない。照射する電子ビームの加速電圧は、測定
試料の最表面である第１層と第２層の二次電子放出比が
最も大きく取れる電圧を選ぶ事が望ましい。測定箇所下
部に絶縁領域が存在する場合には、より高い加速電圧を
用いてその領域を貫通しても良い。また、加速電圧を変
えて測定しても良い。微小箇所の汚染材料の同定やその
膜厚などを知る事にも利用できるため、洗浄が終了した
か否かの判定に利用できる。適当な敷居値を用いて自動
判定すれば、エッチングが良好に行われたか否かを検査
する検査装置として利用できる。薄膜の貫通電流は、基
板の裏面から取り出した例を本実施例では示している
が、基板表面に裏面に貫通した電流を取りだすための電
極を設けても構わない。また、基板の裏面に絶縁膜があ
っても、本発明の測定方法は利用できる。
【図１】 本発明に係る膜厚測定装置の第一の実施形態
を示す概略図である。
を示す概略図である。
【図２】 シリコン酸化膜の膜厚と貫通電流の関係を示
す図である。
す図である。
【図３】 本発明の膜厚測定装置で測定可能な試料の例
である。
である。
【図４】 本発明の膜厚測定装置で測定可能な試料の例
である。
である。
【図５】 本発明の膜厚測定装置で測定可能な試料の例
である。
である。
【図６】 本発明の膜厚測定装置で測定可能な試料の例
である。
である。
【図７】 本発明の膜厚測定装置で測定可能な試料の例
である。
である。
【図８】 本発明の膜厚測定装置で測定可能な試料の例
である。
である。
【図９】 本発明に係る膜厚測定装置の第二の実施形態
を説明するための概略図と、それにより測定可能な試料
の例である。
を説明するための概略図と、それにより測定可能な試料
の例である。
【図１０】 本発明に係る膜厚測定装置の第二の実施形
態を説明するための概略図と、それにより測定可能な試
料の例である。
態を説明するための概略図と、それにより測定可能な試
料の例である。
【図１１】 本発明に係る膜厚測定装置の第二の実施形
態を説明するための概略図と、それにより測定可能な試
料の例である。
態を説明するための概略図と、それにより測定可能な試
料の例である。
【図１２】 本発明の膜厚測定装置で測定する試料の例
である。
である。
【図１３】 本発明の膜厚測定装置で測定する試料の例
である。
である。
【図１４】 本発明の膜厚測定装置で測定する試料の例
である。
である。
【図１５】 本発明の膜厚測定装置で測定する試料の例
である。
である。
【図１６】 本発明に係る膜厚測定装置の第三の実施形
態を示す概略図である。
態を示す概略図である。
【図１７】 本発明の原理を説明するための図である。
【図１８】 シリコン酸化膜の膜厚と貫通電流の関係を
示す図である。
示す図である。
【図１９】 従来の膜厚測定装置を示す図である。
１ 薄膜試料（薄膜） ２ 電子ビーム ３ 電子銃（電子ビーム照射手段） ４ 基板 ５ 電極 ６ 電流増幅器（電流検出手段） ７ 差動増幅器（電流検出手段） ９ Ａ／Ｄ変換器（電流検出手段） １０ 記憶装置（電流検出手段） １１ 検量線データ記憶装置（膜厚換算手段） １２ 比較装置（膜厚換算手段） ９５ 貫通電流 １６２ 二次電子検出器（二次電子検出手段） １９５ 二次電子 １９６ 二次電子検出器（二次電子検出手段）
Claims (8)
- 【請求項１】 基板上の薄膜に電子ビームを照射する電
子ビーム照射手段と、 前記薄膜を貫通して前記基板に
到達した貫通電流を捕集するための前記基板に接触して
配置された電極と、 該電極を介して前記貫通電流を検出する電流検出手段
と、 前記薄膜と同一材料の標準試料についての貫通電流と膜
厚との相関データから前記電流検出手段によって検出さ
れた前記貫通電流を前記薄膜の膜厚に換算する膜厚換算
手段とを備えたことを特徴とする膜厚測定装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の膜厚測定装置におい
て、 前記電流検出手段が、前記貫通電流を増幅する電流増幅
器を備えたことを特徴とする膜厚測定装置。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の膜厚測
定装置において、 前記電流検出手段が、前記貫通電流以外の漏れ電流によ
るオフセット電圧を取り除くための差動増幅器を備えた
ことを特徴とする膜厚測定装置。 - 【請求項４】 請求項１から請求項３に記載の膜厚測定
装置において、 前記薄膜上で前記電子ビームを走査するための電子ビー
ム走査手段と、 前記薄膜上での電子ビームの走査位置と該走査位置での
貫通電流を記憶する位置電流記憶手段とを備えたことを
特徴とする膜厚測定装置。 - 【請求項５】 請求項１から請求項４に記載の膜厚測定
装置において、 前記電子ビーム照射手段によって電子ビームを照射され
た薄膜から放出される二次電子を検出する二次電子検出
手段を備えたことを特徴とする膜厚測定装置。 - 【請求項６】 基板上の薄膜に電子ビームを照射し、前
記薄膜を貫通して基板に達する電子を貫通電流として捕
集し、該貫通電流を、前記薄膜と同一材料の標準試料に
ついての貫通電流と膜厚との相関データから前記薄膜の
膜厚に換算することを特徴とする膜厚測定方法。 - 【請求項７】 基板に形成された薄膜上で電子ビームを
走査し、該電子ビームの複数の走査位置における前記薄
膜を貫通して基板に達した貫通電流をそれぞれ検出し、
それぞれの貫通電流を前記薄膜と同一材料の標準試料に
ついての貫通電流と膜厚との相関データから膜厚に換算
して、前記薄膜の膜厚分布を求めることを特徴とする膜
厚測定方法。 - 【請求項８】 請求項５または請求項６に記載の膜厚測
定方法において、 前記電子ビームを前記薄膜面に対して垂直に入射させる
ことを特徴とする膜厚測定方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35192898A JP3292159B2 (ja) | 1998-12-10 | 1998-12-10 | 膜厚測定装置および膜厚測定方法 |
| US09/451,440 US6897440B1 (en) | 1998-11-30 | 1999-11-30 | Contact hole standard test device |
| US10/843,158 US6940296B2 (en) | 1998-11-30 | 2004-05-11 | Contact hole standard test device, method of forming the same, method of testing contact hole, method and apparatus for measuring a thickness of a film, and method of testing a wafer |
| US10/863,139 US6967327B2 (en) | 1998-11-30 | 2004-06-08 | Contact hole standard test device, method of forming the same, method testing contact hole, method and apparatus for measuring a thickness of a film, and method of testing a wafer |
| US10/868,615 US6982418B2 (en) | 1998-11-30 | 2004-06-16 | Contact hole standard test device, method of forming the same, method of testing contact hole, method and apparatus for measuring a thickness of a film, and method of testing a wafer |
| US11/198,462 US7232994B2 (en) | 1998-11-30 | 2005-08-05 | Contact hole standard test device, method of forming the same, method of testing contact hole, method and apparatus for measuring a thickness of a film, and method of testing a wafer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35192898A JP3292159B2 (ja) | 1998-12-10 | 1998-12-10 | 膜厚測定装置および膜厚測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000180143A true JP2000180143A (ja) | 2000-06-30 |
| JP3292159B2 JP3292159B2 (ja) | 2002-06-17 |
Family
ID=18420587
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35192898A Expired - Fee Related JP3292159B2 (ja) | 1998-11-30 | 1998-12-10 | 膜厚測定装置および膜厚測定方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3292159B2 (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002216697A (ja) * | 2001-01-17 | 2002-08-02 | Horon:Kk | 検査装置 |
| US6683308B2 (en) | 2002-01-17 | 2004-01-27 | Fab Solutions, Inc. | Method and apparatus for measuring thickness of thin film |
| EP1438732A1 (en) * | 2001-10-01 | 2004-07-21 | KLA-Tencor Technologies Corporation | Methods and apparatus for defect localization |
| US6768324B1 (en) | 1999-11-05 | 2004-07-27 | Fab Solutions, Inc. | Semiconductor device tester which measures information related to a structure of a sample in a depth direction |
| US6809534B2 (en) | 2000-05-30 | 2004-10-26 | Fab Solutions, Inc. | Semiconductor device test method and semiconductor device tester |
| US6842663B2 (en) | 2001-03-01 | 2005-01-11 | Fab Solutions, Inc. | Production managing system of semiconductor device |
| US6850079B2 (en) | 2002-01-17 | 2005-02-01 | Fab Solutions, Inc. | Film thickness measuring apparatus and a method for measuring a thickness of a film |
| US6897440B1 (en) | 1998-11-30 | 2005-05-24 | Fab Solutions, Inc. | Contact hole standard test device |
| US6943043B2 (en) | 2001-03-02 | 2005-09-13 | Fab Solutions, Inc. | Surface contamination analyzer for semiconductor wafers, method used therein and process for fabricating semiconductor device |
| JP2006119133A (ja) * | 1999-11-05 | 2006-05-11 | Fab Solution Kk | 半導体デバイス検査装置 |
| JP2006258771A (ja) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | Fujitsu Ltd | 膜厚測定方法及び膜厚測定装置 |
| WO2007007372A1 (ja) * | 2005-07-07 | 2007-01-18 | Topcon Corporation | 半導体測定装置、半導体測定方法および半導体デバイス製造方法 |
| JP2008034475A (ja) * | 2006-07-26 | 2008-02-14 | Renesas Technology Corp | 半導体装置の製造方法 |
| US20140367267A1 (en) * | 2013-06-12 | 2014-12-18 | Applied Materials, Inc. | Electroplating tool with feedback of metal thickness distribution and correction |
| KR20160053615A (ko) * | 2014-11-05 | 2016-05-13 | 한국표준과학연구원 | 코팅 두께 측정 장치 및 방법 |
-
1998
- 1998-12-10 JP JP35192898A patent/JP3292159B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (36)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6940296B2 (en) | 1998-11-30 | 2005-09-06 | Fab Solutions, Inc. | Contact hole standard test device, method of forming the same, method of testing contact hole, method and apparatus for measuring a thickness of a film, and method of testing a wafer |
| US7232994B2 (en) | 1998-11-30 | 2007-06-19 | Fab Solutions, Inc. | Contact hole standard test device, method of forming the same, method of testing contact hole, method and apparatus for measuring a thickness of a film, and method of testing a wafer |
| US6982418B2 (en) | 1998-11-30 | 2006-01-03 | Fab Solutions, Inc. | Contact hole standard test device, method of forming the same, method of testing contact hole, method and apparatus for measuring a thickness of a film, and method of testing a wafer |
| US6897440B1 (en) | 1998-11-30 | 2005-05-24 | Fab Solutions, Inc. | Contact hole standard test device |
| US6967327B2 (en) | 1998-11-30 | 2005-11-22 | Fab Solutions, Inc. | Contact hole standard test device, method of forming the same, method testing contact hole, method and apparatus for measuring a thickness of a film, and method of testing a wafer |
| US7385195B2 (en) | 1999-11-05 | 2008-06-10 | Topcon Corporation | Semiconductor device tester |
| US6768324B1 (en) | 1999-11-05 | 2004-07-27 | Fab Solutions, Inc. | Semiconductor device tester which measures information related to a structure of a sample in a depth direction |
| JP2006119133A (ja) * | 1999-11-05 | 2006-05-11 | Fab Solution Kk | 半導体デバイス検査装置 |
| US6975125B2 (en) | 1999-11-05 | 2005-12-13 | Fab Solutions, Inc. | Semiconductor device tester |
| US6946857B2 (en) | 1999-11-05 | 2005-09-20 | Fab Solutions, Inc. | Semiconductor device tester |
| US7049834B2 (en) | 2000-05-30 | 2006-05-23 | Fab Solutions, Inc | Semiconductor device test method and semiconductor device tester |
| US6809534B2 (en) | 2000-05-30 | 2004-10-26 | Fab Solutions, Inc. | Semiconductor device test method and semiconductor device tester |
| US6914444B2 (en) | 2000-05-30 | 2005-07-05 | Fab Solutions, Inc. | Semiconductor device test method and semiconductor device tester |
| US6900645B2 (en) | 2000-05-30 | 2005-05-31 | Fab Solutions, Inc. | Semiconductor device test method and semiconductor device tester |
| US7550982B2 (en) | 2000-05-30 | 2009-06-23 | Topcon Corporation | Semiconductor device test method for comparing a first area with a second area |
| US7420379B2 (en) | 2000-05-30 | 2008-09-02 | Topcon Corporation | Semiconductor device test method and semiconductor device tester |
| JP2002216697A (ja) * | 2001-01-17 | 2002-08-02 | Horon:Kk | 検査装置 |
| US7321805B2 (en) | 2001-03-01 | 2008-01-22 | Fab Solutions, Inc. | Production managing system of semiconductor device |
| US6842663B2 (en) | 2001-03-01 | 2005-01-11 | Fab Solutions, Inc. | Production managing system of semiconductor device |
| US6943043B2 (en) | 2001-03-02 | 2005-09-13 | Fab Solutions, Inc. | Surface contamination analyzer for semiconductor wafers, method used therein and process for fabricating semiconductor device |
| US7795593B2 (en) | 2001-03-02 | 2010-09-14 | Topcon Corporation | Surface contamination analyzer for semiconductor wafers |
| US7700380B2 (en) | 2001-03-02 | 2010-04-20 | Topcon Corporation | Surface contamination analyzer for semiconductor wafers, method used therein and process for fabricating semiconductor device |
| EP1438732A4 (en) * | 2001-10-01 | 2007-06-20 | Kla Tencor Tech Corp | METHOD AND DEVICES FOR DEFECT LOCALIZATION |
| EP1438732A1 (en) * | 2001-10-01 | 2004-07-21 | KLA-Tencor Technologies Corporation | Methods and apparatus for defect localization |
| US6850079B2 (en) | 2002-01-17 | 2005-02-01 | Fab Solutions, Inc. | Film thickness measuring apparatus and a method for measuring a thickness of a film |
| US7002361B2 (en) | 2002-01-17 | 2006-02-21 | Fab Solutions, Inc. | Film thickness measuring apparatus and a method for measuring a thickness of a film |
| US6683308B2 (en) | 2002-01-17 | 2004-01-27 | Fab Solutions, Inc. | Method and apparatus for measuring thickness of thin film |
| JP2006258771A (ja) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | Fujitsu Ltd | 膜厚測定方法及び膜厚測定装置 |
| WO2007007372A1 (ja) * | 2005-07-07 | 2007-01-18 | Topcon Corporation | 半導体測定装置、半導体測定方法および半導体デバイス製造方法 |
| JP2008034475A (ja) * | 2006-07-26 | 2008-02-14 | Renesas Technology Corp | 半導体装置の製造方法 |
| US20140367267A1 (en) * | 2013-06-12 | 2014-12-18 | Applied Materials, Inc. | Electroplating tool with feedback of metal thickness distribution and correction |
| US9631919B2 (en) | 2013-06-12 | 2017-04-25 | Applied Materials, Inc. | Non-contact sheet resistance measurement of barrier and/or seed layers prior to electroplating |
| US10234261B2 (en) | 2013-06-12 | 2019-03-19 | Applied Materials, Inc. | Fast and continuous eddy-current metrology of a conductive film |
| US10260855B2 (en) * | 2013-06-12 | 2019-04-16 | Applied Materials, Inc. | Electroplating tool with feedback of metal thickness distribution and correction |
| KR20160053615A (ko) * | 2014-11-05 | 2016-05-13 | 한국표준과학연구원 | 코팅 두께 측정 장치 및 방법 |
| KR101630798B1 (ko) | 2014-11-05 | 2016-06-15 | 한국표준과학연구원 | 코팅 두께 측정 장치 및 방법 |
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