JP2002039721A - 膜厚測定装置、膜厚測定方法および膜厚測定のためのプログラムを記憶した記録媒体 - Google Patents
膜厚測定装置、膜厚測定方法および膜厚測定のためのプログラムを記憶した記録媒体Info
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- JP2002039721A JP2002039721A JP2000219308A JP2000219308A JP2002039721A JP 2002039721 A JP2002039721 A JP 2002039721A JP 2000219308 A JP2000219308 A JP 2000219308A JP 2000219308 A JP2000219308 A JP 2000219308A JP 2002039721 A JP2002039721 A JP 2002039721A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低反射率の膜面についてもピーク値の検出を
確実に行うことができる膜厚測定装置、膜厚測定方法お
よび膜厚測定のためのプログラムを記憶した記録媒体を
提供する。 【解決手段】 薄膜を形成した試料６と対物レンズ５と
を相対的に移動させるとともに、試料６に対物レンズ５
を介してレーザ光を照射し、薄膜からの反射光に応じた
輝度データの変化から薄膜面を検出するもので、試料６
と対物レンズ５の相対的移動位置と輝度データの関係に
対してフィッティング処理プログラム４６ａによりフィ
ッティング処理を実行し、このフィッティング処理され
た試料６と対物レンズ５の相対的移動位置と輝度データ
の関係から該輝度データのピーク位置を特定する。
確実に行うことができる膜厚測定装置、膜厚測定方法お
よび膜厚測定のためのプログラムを記憶した記録媒体を
提供する。 【解決手段】 薄膜を形成した試料６と対物レンズ５と
を相対的に移動させるとともに、試料６に対物レンズ５
を介してレーザ光を照射し、薄膜からの反射光に応じた
輝度データの変化から薄膜面を検出するもので、試料６
と対物レンズ５の相対的移動位置と輝度データの関係に
対してフィッティング処理プログラム４６ａによりフィ
ッティング処理を実行し、このフィッティング処理され
た試料６と対物レンズ５の相対的移動位置と輝度データ
の関係から該輝度データのピーク位置を特定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、共焦点顕微鏡を利
用した膜厚測定装置、膜厚測定方法及び膜厚測定のため
のプログラムを記録した記録媒体に関する。
用した膜厚測定装置、膜厚測定方法及び膜厚測定のため
のプログラムを記録した記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウェハなどの基板表面には、透明
または半透明の薄膜が形成されることがあるが、これら
薄膜の厚さ寸法にバラツキがあると、製品として所定の
特性を得られないことがある。
または半透明の薄膜が形成されることがあるが、これら
薄膜の厚さ寸法にバラツキがあると、製品として所定の
特性を得られないことがある。
【０００３】このため、従来では、上述したような試料
の薄膜の厚さ寸法を測定する膜厚測定装置として、走査
型レーザ顕微鏡が多く用いられている。
の薄膜の厚さ寸法を測定する膜厚測定装置として、走査
型レーザ顕微鏡が多く用いられている。
【０００４】走査型レーザ顕微鏡を用いた膜厚測定装置
によると、薄膜を形成した試料と対物レンズとを光軸方
向で相対的に移動させると共に、対物レンズを介して試
料にレーザ光を照射し、試料からの反射光に応じた輝度
データを検出し、この輝度データの変化に基づいて測定
対象面（例えば、薄膜表面、基板表面）を検出し、検出
された各測定対象面間の寸法を求めることで薄膜の厚さ
寸法を測定するのにしている。
によると、薄膜を形成した試料と対物レンズとを光軸方
向で相対的に移動させると共に、対物レンズを介して試
料にレーザ光を照射し、試料からの反射光に応じた輝度
データを検出し、この輝度データの変化に基づいて測定
対象面（例えば、薄膜表面、基板表面）を検出し、検出
された各測定対象面間の寸法を求めることで薄膜の厚さ
寸法を測定するのにしている。
【０００５】ところで、試料の中には、基板上に薄膜を
複数層形成（積層）したものがある。
複数層形成（積層）したものがある。
【０００６】このような試料について各層の測定対象面
（例えば、薄膜表面、異なる薄膜間の境界面、基板表
面）を検出するには、レーザ光をポイントもしくは一方
向にラインスキャンさせながら、対物レンズの位置を光
軸（Ｚ）方向で所定距離ずつ（所定間隔）移動させて、
試料側からの反射光に応じた輝度データを連続的に検出
し、その連続した輝度データ中で輝度データが最大とな
るピーク位置から各測定対象面を検出するようにしてい
る。
（例えば、薄膜表面、異なる薄膜間の境界面、基板表
面）を検出するには、レーザ光をポイントもしくは一方
向にラインスキャンさせながら、対物レンズの位置を光
軸（Ｚ）方向で所定距離ずつ（所定間隔）移動させて、
試料側からの反射光に応じた輝度データを連続的に検出
し、その連続した輝度データ中で輝度データが最大とな
るピーク位置から各測定対象面を検出するようにしてい
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
複数の薄膜を形成したものでは、各測定対象面で反射率
が異なり、これら薄膜の各測定対象面中には、ピーク値
のＳ／Ｎが反射光の暗さに応じて劣化するため、ピーク
値に対応する測定対象面の特定精度が悪化し、膜厚測定
が不能に陥るという問題があった。
複数の薄膜を形成したものでは、各測定対象面で反射率
が異なり、これら薄膜の各測定対象面中には、ピーク値
のＳ／Ｎが反射光の暗さに応じて劣化するため、ピーク
値に対応する測定対象面の特定精度が悪化し、膜厚測定
が不能に陥るという問題があった。
【０００８】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
で、低反射率の測定対象面についてもピーク位置の検出
を確実に行なうことができる膜厚測定装置、方法及び膜
厚測定のためのプログラムを記録した記録媒体を提供す
ることを目的とする。
で、低反射率の測定対象面についてもピーク位置の検出
を確実に行なうことができる膜厚測定装置、方法及び膜
厚測定のためのプログラムを記録した記録媒体を提供す
ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
薄膜が形成され、測定対象面を少なくとも２つ有してい
る試料に対して対物レンズを介したスポット光を照射さ
せると共に、前記試料と対物レンズとを光軸上で相対的
に移動させつつ、前記試料からの反射光を光検出手段で
検出し、前記光検出手段の検出出力の変化から測定対象
面を検出することで、前記試料上に形成された薄膜の厚
さを測定する膜厚測定装置において、前記試料と対物レ
ンズの相対的移動位置と前記検出出力との関係に対し
て、測定条件より導き出せる位置と出力との理想の関係
を用いてフィッティング処理を実行するフィッティング
処理手段と、このフィッティング処理手段によりフィッ
ティング処理された前記試料と対物レンズの相対的移動
位置と前記検出出力との関係から該検出出力のピーク位
置を特定するピーク位置特定手段とを具備したことを特
徴としている。
薄膜が形成され、測定対象面を少なくとも２つ有してい
る試料に対して対物レンズを介したスポット光を照射さ
せると共に、前記試料と対物レンズとを光軸上で相対的
に移動させつつ、前記試料からの反射光を光検出手段で
検出し、前記光検出手段の検出出力の変化から測定対象
面を検出することで、前記試料上に形成された薄膜の厚
さを測定する膜厚測定装置において、前記試料と対物レ
ンズの相対的移動位置と前記検出出力との関係に対し
て、測定条件より導き出せる位置と出力との理想の関係
を用いてフィッティング処理を実行するフィッティング
処理手段と、このフィッティング処理手段によりフィッ
ティング処理された前記試料と対物レンズの相対的移動
位置と前記検出出力との関係から該検出出力のピーク位
置を特定するピーク位置特定手段とを具備したことを特
徴としている。
【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記フィッティング処理手段は、測定条件
として前記対物レンズの倍率に応じた試料と対物レンズ
の相対的移動位置と検出出力により導き出した理想曲線
に基づいてフィッティング処理を実行することを特徴と
している。
明において、前記フィッティング処理手段は、測定条件
として前記対物レンズの倍率に応じた試料と対物レンズ
の相対的移動位置と検出出力により導き出した理想曲線
に基づいてフィッティング処理を実行することを特徴と
している。
【００１１】請求項３記載の発明は、薄膜が形成され、
測定対象面を少なくとも２つ有している試料に対して対
物レンズを介したスポット光を照射させると共に、前記
試料と対物レンズとを光軸上で相対的に移動させつつ、
前記試料からの反射光を光検出手段で検出し、前記光検
出手段の検出出力の変化から測定対象面を検出すること
で、前記試料上に形成された薄膜の厚さを測定する膜厚
測定方法において、前記試料と対物レンズの相対的移動
位置と前記検出出力との関係に対して、測定条件より導
き出せる位置と出力との理想の関係を用いてフィッティ
ング処理を実行し、このフィッティング処理された前記
試料と対物レンズの相対的移動位置と前記検出出力との
関係から該検出出力のピーク位置を特定することを特徴
としている。
測定対象面を少なくとも２つ有している試料に対して対
物レンズを介したスポット光を照射させると共に、前記
試料と対物レンズとを光軸上で相対的に移動させつつ、
前記試料からの反射光を光検出手段で検出し、前記光検
出手段の検出出力の変化から測定対象面を検出すること
で、前記試料上に形成された薄膜の厚さを測定する膜厚
測定方法において、前記試料と対物レンズの相対的移動
位置と前記検出出力との関係に対して、測定条件より導
き出せる位置と出力との理想の関係を用いてフィッティ
ング処理を実行し、このフィッティング処理された前記
試料と対物レンズの相対的移動位置と前記検出出力との
関係から該検出出力のピーク位置を特定することを特徴
としている。
【００１２】請求項４記載の発明は、請求項３記載の発
明において、前記フィッティング処理は、測定条件とし
て前記対物レンズの倍率に応じた試料と対物レンズの相
対的移動位置と検出出力により導き出した理想曲線に基
づいて実行することを特徴としている。
明において、前記フィッティング処理は、測定条件とし
て前記対物レンズの倍率に応じた試料と対物レンズの相
対的移動位置と検出出力により導き出した理想曲線に基
づいて実行することを特徴としている。
【００１３】請求項５記載の発明は、薄膜が形成され、
測定対象面を少なくとも２つ有している試料に対して対
物レンズを介したスポット光を照射させると共に、前記
試料と対物レンズとを光軸上で相対的に移動させつつ、
前記試料からの反射光を光検出手段で検出し、前記光検
出手段の検出出力の変化から測定対象面を検出すること
で、前記試料上に形成された薄膜の厚さを測定するよう
にした膜厚測定のためのプログラムを記録した膜厚測定
方法において、前記試料と対物レンズの相対的移動位置
と前記検出出力との関係に対して、測定条件より導き出
せる位置と出力との理想の関係を用いてフィッティング
処理を実行し、このフィッティング処理された前記試料
と対物レンズの相対的移動位置と前記検出出力との関係
から該検出出力のピーク位置を特定することを特徴とし
ている。
測定対象面を少なくとも２つ有している試料に対して対
物レンズを介したスポット光を照射させると共に、前記
試料と対物レンズとを光軸上で相対的に移動させつつ、
前記試料からの反射光を光検出手段で検出し、前記光検
出手段の検出出力の変化から測定対象面を検出すること
で、前記試料上に形成された薄膜の厚さを測定するよう
にした膜厚測定のためのプログラムを記録した膜厚測定
方法において、前記試料と対物レンズの相対的移動位置
と前記検出出力との関係に対して、測定条件より導き出
せる位置と出力との理想の関係を用いてフィッティング
処理を実行し、このフィッティング処理された前記試料
と対物レンズの相対的移動位置と前記検出出力との関係
から該検出出力のピーク位置を特定することを特徴とし
ている。
【００１４】請求項６記載の発明は、請求項５記載の発
明において、前記フィッティング処理は、測定条件とし
て前記対物レンズの倍率に応じた試料と対物レンズの相
対的移動位置と検出出力により導き出した理想曲線に基
づいて実行することを特徴としている。
明において、前記フィッティング処理は、測定条件とし
て前記対物レンズの倍率に応じた試料と対物レンズの相
対的移動位置と検出出力により導き出した理想曲線に基
づいて実行することを特徴としている。
【００１５】この結果、本発明によれば、試料に形成さ
れた薄膜の膜面が低反射率などのため輝度データの分布
が不均一でピークの特定が難しいような場合、フィッテ
ィング処理を実行してピーク位置を特定することで、低
反射率の膜面についても輝度データのピーク位置の検出
を確実に行うことができる。
れた薄膜の膜面が低反射率などのため輝度データの分布
が不均一でピークの特定が難しいような場合、フィッテ
ィング処理を実行してピーク位置を特定することで、低
反射率の膜面についても輝度データのピーク位置の検出
を確実に行うことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面に従い説明する。
面に従い説明する。
【００１７】図１は、本発明の膜厚測定装置に適用され
る走査型レーザ顕微鏡の概略構成を示している。
る走査型レーザ顕微鏡の概略構成を示している。
【００１８】この場合、レーザ光源１から出射されたレ
ーザ光は、ミラー２で反射し、ハーフミラー３を透過し
て２次元走査機構１４に入射される。
ーザ光は、ミラー２で反射し、ハーフミラー３を透過し
て２次元走査機構１４に入射される。
【００１９】２次元走査機構１４は、コンピュータ４の
制御部４１の制御によりレーザ光を２次元走査するもの
で、このレーザ光は、対物レンズ５を介してステージ１
２に載置された試料６の測定対象面の領域全体にわたっ
て２次元走査される。
制御部４１の制御によりレーザ光を２次元走査するもの
で、このレーザ光は、対物レンズ５を介してステージ１
２に載置された試料６の測定対象面の領域全体にわたっ
て２次元走査される。
【００２０】また、この試料６からの反射光は、対物レ
ンズ５を透過し、２次元走査機構１４を介してハーフミ
ラー３で反射され、結像レンズ７、ピンホール８を介し
て光検出器９により検出される。
ンズ５を透過し、２次元走査機構１４を介してハーフミ
ラー３で反射され、結像レンズ７、ピンホール８を介し
て光検出器９により検出される。
【００２１】そして、光検出器９からの信号は、コンピ
ュータ４の画像入力部４２に２次元走査機構１４での２
次元走査に同期して取り込まれ、画像データとして主メ
モリ４３に記憶される。
ュータ４の画像入力部４２に２次元走査機構１４での２
次元走査に同期して取り込まれ、画像データとして主メ
モリ４３に記憶される。
【００２２】主メモリ４３に記憶された画像データは、
ＣＰＵバス４７、ビデオカード４４を介して２次元画像
としてモニタ１０に表示される。
ＣＰＵバス４７、ビデオカード４４を介して２次元画像
としてモニタ１０に表示される。
【００２３】なお、画像入力部４２は、光検出器９から
のアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換機
能を備えている。
のアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換機
能を備えている。
【００２４】ここで、光検出器９では、対物レンズ５の
焦点位置からの試料６の反射光以外は、ピンホール８を
通過することができないため、試料６の画像は、対物レ
ンズ５の合焦位置からの画像しか得られない。
焦点位置からの試料６の反射光以外は、ピンホール８を
通過することができないため、試料６の画像は、対物レ
ンズ５の合焦位置からの画像しか得られない。
【００２５】そこで、この性質を利用してコンピュータ
４の制御部４１の制御により、レーザ光の２次元走査と
光軸方向でＺ軸移動機構１１による対物レンズ５の位置
を所定距離ずつ（所定間隔で）移動（Ｚ軸走査）させる
のとを行なわせて、光検出器９の検出信号（輝度デー
タ）が最大になった位置（ピーク位置）を試料６の測定
対象面（ここでは、薄膜６１の表面６１ａ、薄膜６１と
薄膜６２との境界面６２ａ、薄膜６２と基板６３との境
界面（基板表面）６３ａ（図２参照））と認識するよう
にしている。
４の制御部４１の制御により、レーザ光の２次元走査と
光軸方向でＺ軸移動機構１１による対物レンズ５の位置
を所定距離ずつ（所定間隔で）移動（Ｚ軸走査）させる
のとを行なわせて、光検出器９の検出信号（輝度デー
タ）が最大になった位置（ピーク位置）を試料６の測定
対象面（ここでは、薄膜６１の表面６１ａ、薄膜６１と
薄膜６２との境界面６２ａ、薄膜６２と基板６３との境
界面（基板表面）６３ａ（図２参照））と認識するよう
にしている。
【００２６】なお、上述した実施の形態では、対物レン
ズ５を光軸方向で上下動するものを例として説明した
が、これに限られるものではなく、光軸方向（Ｚ軸方
向）で試料６と対物レンズ５とが相対的に移動できるよ
うに構成されていればどのような構成であってもよく、
例えばステージ１２を上下動させる構成であってもよ
い。
ズ５を光軸方向で上下動するものを例として説明した
が、これに限られるものではなく、光軸方向（Ｚ軸方
向）で試料６と対物レンズ５とが相対的に移動できるよ
うに構成されていればどのような構成であってもよく、
例えばステージ１２を上下動させる構成であってもよ
い。
【００２７】これら一連の動きは、コンピュータ４の制
御部４１及び画像入力部４２を統合して制御することで
実現される。
御部４１及び画像入力部４２を統合して制御することで
実現される。
【００２８】また、モニタ１０上には、試料６の２次元
画像と共に、走査型レーザ顕微鏡の操作を制御するため
の画面も表示されており、オペレータは、この画面を通
じて顕微鏡を取り扱うようになっている。
画像と共に、走査型レーザ顕微鏡の操作を制御するため
の画面も表示されており、オペレータは、この画面を通
じて顕微鏡を取り扱うようになっている。
【００２９】以上のような制御は、コンピュータ４の記
録媒体４６（磁気記録媒体、ハードディスク、ＣＤ−Ｒ
ＯＭ等）に記録されている制御プログラムにより実現さ
れる。
録媒体４６（磁気記録媒体、ハードディスク、ＣＤ−Ｒ
ＯＭ等）に記録されている制御プログラムにより実現さ
れる。
【００３０】制御プログラムは、主メモリ４３に記憶さ
れ、ＣＰＵ４５から実行される。
れ、ＣＰＵ４５から実行される。
【００３１】また、制御プログラムは、記録媒体４６に
記録されている必要はなく、例えばコンピュータ４に接
続されている不図示のネットワークを介して遠隔地にあ
るサーバコンピュータからダウンロードして実行するよ
うにしてもよい。
記録されている必要はなく、例えばコンピュータ４に接
続されている不図示のネットワークを介して遠隔地にあ
るサーバコンピュータからダウンロードして実行するよ
うにしてもよい。
【００３２】図２は、膜厚測定が行われる試料６の具体
例を示すもので、透明又は半透明の薄膜６１、６２が基
板６３上に形成されている。
例を示すもので、透明又は半透明の薄膜６１、６２が基
板６３上に形成されている。
【００３３】このような試料６は、走査型レーザ顕微鏡
のステージ１２に載置される。
のステージ１２に載置される。
【００３４】この状態で、記録媒体４６に記録されてい
るプログラムが実行され、図３に示すフローチャートに
沿った処理が実行される。
るプログラムが実行され、図３に示すフローチャートに
沿った処理が実行される。
【００３５】先ず、ステップ３０１で、最上層の薄膜６
１の表面６１ａ上で輝度データを取得するための直線状
ラインＸの位置指定入力待ち状態となる。
１の表面６１ａ上で輝度データを取得するための直線状
ラインＸの位置指定入力待ち状態となる。
【００３６】オペレータによって、最上層の薄膜６１の
表面６１ａ上で輝度データを取得するための直線状ライ
ンＸの位置指定入力が行われると、ステップ３０２に進
む。
表面６１ａ上で輝度データを取得するための直線状ライ
ンＸの位置指定入力が行われると、ステップ３０２に進
む。
【００３７】次に、ステップ３０２で、ステージ１２に
対する対物レンズ５のＺ軸方向の位置が最大か否かが判
断され、最大位置でなければ、ステップ３０３でＺ軸移
動機構１１により対物レンズ５を光軸方向の所定の高さ
ｋに位置させると共に、レーザ光源１からのレーザ光を
直線状ラインＸ方向にスキャンさせる。
対する対物レンズ５のＺ軸方向の位置が最大か否かが判
断され、最大位置でなければ、ステップ３０３でＺ軸移
動機構１１により対物レンズ５を光軸方向の所定の高さ
ｋに位置させると共に、レーザ光源１からのレーザ光を
直線状ラインＸ方向にスキャンさせる。
【００３８】そして、この状態で、試料６側からの反射
光を光検出器９で検出すると共に、この検出信号に応じ
た輝度データを取り込む。
光を光検出器９で検出すると共に、この検出信号に応じ
た輝度データを取り込む。
【００３９】次いで、ステップ３０４で、対物レンズ５
の光軸方向の高さｋを更新し、ステップ３０２に戻っ
て、上述したのと同様な動作を実行する。
の光軸方向の高さｋを更新し、ステップ３０２に戻っ
て、上述したのと同様な動作を実行する。
【００４０】その後、ステップ３０２で、ステージ１２
に対する対物レンズ５のＺ軸方向の位置が最大と判断さ
れると、ステップ３０５に進み、図４（ａ）に示すよう
な直線状ラインＸ方向（Ｘ軸方向）に沿った１ラインの
輝度データを直角座標のＸＺ画像としてモニタ１０に表
示させる。
に対する対物レンズ５のＺ軸方向の位置が最大と判断さ
れると、ステップ３０５に進み、図４（ａ）に示すよう
な直線状ラインＸ方向（Ｘ軸方向）に沿った１ラインの
輝度データを直角座標のＸＺ画像としてモニタ１０に表
示させる。
【００４１】次に、ステップ３０６で、モニタ１０に表
示されたＸＺ画像（図４（ａ））に対して垂直方向の断
面を指定する入力待ち状態となる。
示されたＸＺ画像（図４（ａ））に対して垂直方向の断
面を指定する入力待ち状態となる。
【００４２】オペレータによって、モニタ１０に表示さ
れたＸＺ画像（図４（ａ））に対して垂直方向の断面と
して、例えば、Ｌを指定する入力が行われると、ステッ
プ３０７に進む。
れたＸＺ画像（図４（ａ））に対して垂直方向の断面と
して、例えば、Ｌを指定する入力が行われると、ステッ
プ３０７に進む。
【００４３】すると、同図（ｂ）に示すようにＺ軸に対
応して薄膜６１、６２及び基板６３の各測定対象面（薄
膜表面６１ａ、薄膜６１と薄膜６２との境界面６２ａ、
薄膜６２と基板６３との境界面（基板表面）６３ａ）で
の反射率に対応した大きさのピークＰ１、Ｐ２、Ｐ３を
有するＩ−Ｚカーブが得られる。
応して薄膜６１、６２及び基板６３の各測定対象面（薄
膜表面６１ａ、薄膜６１と薄膜６２との境界面６２ａ、
薄膜６２と基板６３との境界面（基板表面）６３ａ）で
の反射率に対応した大きさのピークＰ１、Ｐ２、Ｐ３を
有するＩ−Ｚカーブが得られる。
【００４４】次に、ステップ３０７で、各ピークＰ１、
Ｐ２、Ｐ３を有するＩ−Ｚカーブを区分けするための境
界ｄ１、ｄ２を指定する入力待ち状態となる。
Ｐ２、Ｐ３を有するＩ−Ｚカーブを区分けするための境
界ｄ１、ｄ２を指定する入力待ち状態となる。
【００４５】オペレータによって、各ピークＰ１、Ｐ
２、Ｐ３を有するＩ−Ｚカーブを区分けするための境界
ｄ１、ｄ２を指定する入力が行われると、ステップ３０
８に進む。
２、Ｐ３を有するＩ−Ｚカーブを区分けするための境界
ｄ１、ｄ２を指定する入力が行われると、ステップ３０
８に進む。
【００４６】ここで、薄膜６２での境界面６２ａが低反
射率のため輝度データの分布が不均一でピークＰ２の特
定が困難であるとすると、ステップ３０８で、フィッテ
ィング処理プログラム４６ａによりフィッティング処理
が実行される。
射率のため輝度データの分布が不均一でピークＰ２の特
定が困難であるとすると、ステップ３０８で、フィッテ
ィング処理プログラム４６ａによりフィッティング処理
が実行される。
【００４７】フィッティング処理としては、不均一の輝
度データとレンズ特性に近いガウス曲線とのフィッティ
ングで説明する。
度データとレンズ特性に近いガウス曲線とのフィッティ
ングで説明する。
【００４８】この場合、各点の測定データ間にガウス曲
線（理想曲線）を描き、この曲線と測定した輝度データ
との誤差距離が最小になるように曲線近似を行ない、そ
の曲線を表わす関数を数学的に求めるようにしている。
線（理想曲線）を描き、この曲線と測定した輝度データ
との誤差距離が最小になるように曲線近似を行ない、そ
の曲線を表わす関数を数学的に求めるようにしている。
【００４９】そして、ステップ３０９で、フィッティン
グ処理されたＩ−Ｚカーブ（図４（ｄ））からピークＰ
２を特定し、ステップ３１０で、各ピークＰ１、Ｐ２、
Ｐ３の夫々の間の距離を求めることで膜厚測定が行われ
る。
グ処理されたＩ−Ｚカーブ（図４（ｄ））からピークＰ
２を特定し、ステップ３１０で、各ピークＰ１、Ｐ２、
Ｐ３の夫々の間の距離を求めることで膜厚測定が行われ
る。
【００５０】従って、このようにすれば、試料６に形成
された薄膜の測定対象面が低反射率などのため輝度デー
タの分布が不均一でピークの特定が困難な場合、フィッ
ティング処理を実行してピーク位置を特定するようにし
たので、低反射率の測定対象面についてもピーク位置の
検出を確実に行なうことができ、正確な膜厚測定を行な
うことができる。
された薄膜の測定対象面が低反射率などのため輝度デー
タの分布が不均一でピークの特定が困難な場合、フィッ
ティング処理を実行してピーク位置を特定するようにし
たので、低反射率の測定対象面についてもピーク位置の
検出を確実に行なうことができ、正確な膜厚測定を行な
うことができる。
【００５１】また、フィッティング処理の別の方法とし
ては、対物レンズ倍率とズーム倍率とに基づいて理想曲
線を変えるようにすることもできる。
ては、対物レンズ倍率とズーム倍率とに基づいて理想曲
線を変えるようにすることもできる。
【００５２】この場合、図４（ｃ）に示すようにフィッ
ティング処理の対象となる範囲を特定した後、フィッテ
ィング処理を実行してピーク位置を特定するようにす
る。
ティング処理の対象となる範囲を特定した後、フィッテ
ィング処理を実行してピーク位置を特定するようにす
る。
【００５３】詳述すると、このフィッティング処理とし
ては、例えば、図５のフローチャートに示すように、先
ず、ステップ５０１で、対物レンズ５の倍率を取得し、
ステップ５０２でズーム倍率を取得する。
ては、例えば、図５のフローチャートに示すように、先
ず、ステップ５０１で、対物レンズ５の倍率を取得し、
ステップ５０２でズーム倍率を取得する。
【００５４】そして、ステップ５０３で、対物レンズ倍
率とズーム倍率からＩ−Ｚカーブの理想曲線を示す関数
を求めることで、ステップ５０４で、フィッティング処
理を実行するようにすることができる。
率とズーム倍率からＩ−Ｚカーブの理想曲線を示す関数
を求めることで、ステップ５０４で、フィッティング処
理を実行するようにすることができる。
【００５５】また、測定を始める前段階として予めオプ
ティカルフラット等を用いて装置固有のデータとしての
Ｉ−Ｚカーブを取得しておき、この状態から図６に示す
フローチャートに示すように、ステップ６０１で、予め
用意された装置固有データを読み出し、ステップ６０２
でフィッティング処理を実行する。
ティカルフラット等を用いて装置固有のデータとしての
Ｉ−Ｚカーブを取得しておき、この状態から図６に示す
フローチャートに示すように、ステップ６０１で、予め
用意された装置固有データを読み出し、ステップ６０２
でフィッティング処理を実行する。
【００５６】この場合、装置固有のデータと測定データ
との相互相関をとり、その相互相関によりピークになる
ところをＩ−Ｚカーブのピーク位置とするようにしてい
る。
との相互相関をとり、その相互相関によりピークになる
ところをＩ−Ｚカーブのピーク位置とするようにしてい
る。
【００５７】このような方法によっても、上述した実施
の形態と同様な効果が期待できる。
の形態と同様な効果が期待できる。
【００５８】以上のようにして精度のよい測定対象面の
検出を行なうことで、例えば積層された複数の薄膜の反
射率が異なっていたとしても、高精度の膜厚測定を行な
うことができる。
検出を行なうことで、例えば積層された複数の薄膜の反
射率が異なっていたとしても、高精度の膜厚測定を行な
うことができる。
【００５９】なお、上述した実施の形態では、試料６と
して、第１乃至第３の薄膜６１、６２、６３の３層の薄
膜が形成された場合について述べたが、３層以外の複数
の薄膜を形成した試料６についても、同様に適用でき
る。
して、第１乃至第３の薄膜６１、６２、６３の３層の薄
膜が形成された場合について述べたが、３層以外の複数
の薄膜を形成した試料６についても、同様に適用でき
る。
【００６０】また、上述した実施形態では、走査型レー
ザ顕微鏡を例に説明したが、本発明が適用される顕微鏡
はこれに限られるものではなく、例えばNikpow Diskの
ようなDiskスキャン形式の共焦点顕微鏡であってもよい
し、またガルバノミラーの代わりに音響光学素子を用い
てＸ方向の走査を高速に行なうようにして試料からの光
をピンホールを介することなくラインセンサで受光する
構成の顕微鏡であっても使用することができる。
ザ顕微鏡を例に説明したが、本発明が適用される顕微鏡
はこれに限られるものではなく、例えばNikpow Diskの
ようなDiskスキャン形式の共焦点顕微鏡であってもよい
し、またガルバノミラーの代わりに音響光学素子を用い
てＸ方向の走査を高速に行なうようにして試料からの光
をピンホールを介することなくラインセンサで受光する
構成の顕微鏡であっても使用することができる。
【００６１】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、低反
射率の膜面についてもピーク位置の検出を確実に行うこ
とができる膜厚測定装置、膜厚測定方法および膜厚測定
のためのプログラムを記憶した記録媒体を提供できる。
射率の膜面についてもピーク位置の検出を確実に行うこ
とができる膜厚測定装置、膜厚測定方法および膜厚測定
のためのプログラムを記憶した記録媒体を提供できる。
【図１】本発明の一実施の形態が適用される走査型レー
ザ顕微鏡の概略構成を示す図。
ザ顕微鏡の概略構成を示す図。
【図２】一実施の形態に用いられる試料を説明するため
の図。
の図。
【図３】一実施の形態の動作を説明するためのフローチ
ャート。
ャート。
【図４】一実施の形態の動作を説明するための図。
【図５】一実施の形態のフィッティング処理を説明する
ためのフローチャート。
ためのフローチャート。
【図６】フィッティング処理の他の例を説明するための
フローチャート。
フローチャート。
１…レーザ光源 ２…ミラー ３…ハーフミラー ４…コンピュータ ４１…制御部 ４２…画像入力部 ４３…主メモリ ４４…ビデオカード ４５…ＣＰＵ ４６…記録媒体 ４６ａ…フィッティング処理プログラム ４７…ＣＰＵバス ５…対物レンズ ６…試料 ６１、６２…薄膜 ６３…基板 ７…結像レンズ ８…ピンホール ９…光検出器 １０…モニタ １１…Ｚ軸移動機構 １２…ステージ １４…２次元走査機構
Claims (6)
- 【請求項１】 薄膜が形成され、測定対象面を少なくと
も２つ有している試料に対して対物レンズを介したスポ
ット光を照射させると共に、前記試料と対物レンズとを
光軸上で相対的に移動させつつ、前記試料からの反射光
を光検出手段で検出し、 前記光検出手段の検出出力の変化から測定対象面を検出
することで、前記試料上に形成された薄膜の厚さを測定
する膜厚測定装置において、 前記試料と対物レンズの相対的移動位置と前記検出出力
との関係に対して、測定条件より導き出せる位置と出力
との理想の関係を用いてフィッティング処理を実行する
フィッティング処理手段と、 このフィッティング処理手段によりフィッティング処理
された前記試料と対物レンズの相対的移動位置と前記検
出出力との関係から該検出出力のピーク位置を特定する
ピーク位置特定手段とを具備したことを特徴とする膜厚
測定装置。 - 【請求項２】 前記フィッティング処理手段は、 測定条件として前記対物レンズの倍率に応じた試料と対
物レンズの相対的移動位置と検出出力により導き出した
理想曲線に基づいてフィッティング処理を実行すること
を特徴とする請求項１記載の膜厚測定装置。 - 【請求項３】 薄膜が形成され、測定対象面を少なくと
も２つ有している試料に対して対物レンズを介したスポ
ット光を照射させると共に、前記試料と対物レンズとを
光軸上で相対的に移動させつつ、前記試料からの反射光
を光検出手段で検出し、 前記光検出手段の検出出力の変化から測定対象面を検出
することで、前記試料上に形成された薄膜の厚さを測定
する膜厚測定方法において、 前記試料と対物レンズの相対的移動位置と前記検出出力
との関係に対して、測定条件より導き出せる位置と出力
との理想の関係を用いてフィッティング処理を実行し、 このフィッティング処理された前記試料と対物レンズの
相対的移動位置と前記検出出力との関係から該検出出力
のピーク位置を特定することを特徴とする膜厚測定方
法。 - 【請求項４】 前記フィッティング処理は、 測定条件として前記対物レンズの倍率に応じた試料と対
物レンズの相対的移動位置と検出出力により導き出した
理想曲線に基づいて実行することを特徴とする請求項３
記載の膜厚測定方法。 - 【請求項５】 薄膜が形成され、測定対象面を少なくと
も２つ有している試料に対して対物レンズを介したスポ
ット光を照射させると共に、前記試料と対物レンズとを
光軸上で相対的に移動させつつ、前記試料からの反射光
を光検出手段で検出し、 前記光検出手段の検出出力の変化から測定対象面を検出
することで、前記試料上に形成された薄膜の厚さを測定
するようにした膜厚測定のためのプログラムを記録した
膜厚測定方法において、 前記試料と対物レンズの相対的移動位置と前記検出出力
との関係に対して、測定条件より導き出せる位置と出力
との理想の関係を用いてフィッティング処理を実行し、 このフィッティング処理された前記試料と対物レンズの
相対的移動位置と前記検出出力との関係から該検出出力
のピーク位置を特定することを特徴とする膜厚測定のた
めのプログラムを記録した記録媒体。 - 【請求項６】 前記フィッティング処理は、 測定条件として前記対物レンズの倍率に応じた試料と対
物レンズの相対的移動位置と検出出力により導き出した
理想曲線に基づいて実行することを特徴とする請求項５
記載の膜厚測定のためのプログラムを記録した記録媒
体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000219308A JP2002039721A (ja) | 2000-07-19 | 2000-07-19 | 膜厚測定装置、膜厚測定方法および膜厚測定のためのプログラムを記憶した記録媒体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000219308A JP2002039721A (ja) | 2000-07-19 | 2000-07-19 | 膜厚測定装置、膜厚測定方法および膜厚測定のためのプログラムを記憶した記録媒体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002039721A true JP2002039721A (ja) | 2002-02-06 |
| JP2002039721A5 JP2002039721A5 (ja) | 2007-08-02 |
Family
ID=18714112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000219308A Pending JP2002039721A (ja) | 2000-07-19 | 2000-07-19 | 膜厚測定装置、膜厚測定方法および膜厚測定のためのプログラムを記憶した記録媒体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002039721A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006337033A (ja) * | 2005-05-31 | 2006-12-14 | Nikon Corp | 共焦点光学系を有した測定装置 |
| JP2008292391A (ja) * | 2007-05-28 | 2008-12-04 | Mitsutoyo Corp | 共焦点光学装置 |
| JP2009133744A (ja) * | 2007-11-30 | 2009-06-18 | Olympus Corp | 膜厚測定装置 |
| JP2010237219A (ja) * | 2010-06-09 | 2010-10-21 | Lasertec Corp | 膜厚測定装置、及び膜厚測定方法 |
| CN104422394A (zh) * | 2013-08-22 | 2015-03-18 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种表征聚电解质水凝胶平板膜厚度的改进方法 |
-
2000
- 2000-07-19 JP JP2000219308A patent/JP2002039721A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006337033A (ja) * | 2005-05-31 | 2006-12-14 | Nikon Corp | 共焦点光学系を有した測定装置 |
| JP4650107B2 (ja) * | 2005-05-31 | 2011-03-16 | 株式会社ニコン | 共焦点光学系を有した測定装置 |
| JP2008292391A (ja) * | 2007-05-28 | 2008-12-04 | Mitsutoyo Corp | 共焦点光学装置 |
| JP2009133744A (ja) * | 2007-11-30 | 2009-06-18 | Olympus Corp | 膜厚測定装置 |
| JP2010237219A (ja) * | 2010-06-09 | 2010-10-21 | Lasertec Corp | 膜厚測定装置、及び膜厚測定方法 |
| CN104422394A (zh) * | 2013-08-22 | 2015-03-18 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种表征聚电解质水凝胶平板膜厚度的改进方法 |
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