JP2003130615A - 厚さ／成分計測方法及び装置 - Google Patents
厚さ／成分計測方法及び装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】反射体上に形成された薄膜の膜厚計測だけでな
く、成分の計測を同時に、薄膜にダメージを与えること
なく行うことができる計測装置を提供する。 【解決手段】 白色光を反射体上に形成された薄膜に
照射し、前記反射体と薄膜からの反射光を分光し、該分
光した光のうちの近赤外分光スペクトルを検出し、該検
出した近赤外分光スペクトルに基づいて、前記反射体上
に形成された薄膜の膜厚と成分値を計測する。
く、成分の計測を同時に、薄膜にダメージを与えること
なく行うことができる計測装置を提供する。 【解決手段】 白色光を反射体上に形成された薄膜に
照射し、前記反射体と薄膜からの反射光を分光し、該分
光した光のうちの近赤外分光スペクトルを検出し、該検
出した近赤外分光スペクトルに基づいて、前記反射体上
に形成された薄膜の膜厚と成分値を計測する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、厚さ／成分計測方
法及び装置に関し、詳しくは反射体（例えば半導体基
板，液晶基板等）上に形成された膜（例えばレジスト）
の膜厚計測及び成分（例えば水分）計測を同時に行って
高速に計測ができる厚さ／成分計測方法及び装置に関す
る。
法及び装置に関し、詳しくは反射体（例えば半導体基
板，液晶基板等）上に形成された膜（例えばレジスト）
の膜厚計測及び成分（例えば水分）計測を同時に行って
高速に計測ができる厚さ／成分計測方法及び装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の、反射体（例えば半導体基板）上
に形成されたレジストの膜厚計測を行う手法について、
図７を参照して説明する。図７は、従来の反射体（例え
ば半導体基板）上に形成された薄膜の膜厚計測を行う計
測装置の構成およびその原理を概略的に示す説明図であ
る。
に形成されたレジストの膜厚計測を行う手法について、
図７を参照して説明する。図７は、従来の反射体（例え
ば半導体基板）上に形成された薄膜の膜厚計測を行う計
測装置の構成およびその原理を概略的に示す説明図であ
る。
【０００３】同図において、計測装置１００は、計測用
の例えば白色、青色及び赤色の３つのレーザ光が入力さ
れる入光モジュール１１０と、この入光モジュール１１
０から出光した光線を薄膜基板１５０に照射し、その照
射した光線が薄膜基板１５０上の薄膜（例えばレジス
ト）１６０を透過し、基板（反射体）１６１で反射さ
れ、再び薄膜１６０で反射した反射光及び薄膜を透過し
て反射体で反射した反射光を分光受光モジュール１４０
に伝達する２分枝ファイバ１２０と、２分枝ファイバ１
２０からの光線を受光する分光受光モジュール１４０と
から、主に構成されている。
の例えば白色、青色及び赤色の３つのレーザ光が入力さ
れる入光モジュール１１０と、この入光モジュール１１
０から出光した光線を薄膜基板１５０に照射し、その照
射した光線が薄膜基板１５０上の薄膜（例えばレジス
ト）１６０を透過し、基板（反射体）１６１で反射さ
れ、再び薄膜１６０で反射した反射光及び薄膜を透過し
て反射体で反射した反射光を分光受光モジュール１４０
に伝達する２分枝ファイバ１２０と、２分枝ファイバ１
２０からの光線を受光する分光受光モジュール１４０と
から、主に構成されている。
【０００４】入光モジュール１１０は、青色、白色及び
赤色のレーザ光を発生する発光ＬＥＤである青色ＬＥＤ
λ１、白色ＬＥＤλ２及び赤色ＬＥＤλ３を有し、フィ
ルタ１１１、１１２を介して合成光にして出力する。
赤色のレーザ光を発生する発光ＬＥＤである青色ＬＥＤ
λ１、白色ＬＥＤλ２及び赤色ＬＥＤλ３を有し、フィ
ルタ１１１、１１２を介して合成光にして出力する。
【０００５】２分枝モジュール１２０は、入光モジュー
ル１１０からの光線を受光するレンズ１２１及び、この
レンズ１２１を介した光線を薄膜基板１５０に導光する
第１のファイバ１２２と、薄膜基板１５０からの光線を
分光受光モジュール１４０側に導光するレンズ１２４を
備えた第２のファイバ１２３と、この第１及び第２のフ
ァイバ１２２に接続され、薄膜基板１５０上に焦点させ
るレンズ１３０を備えた入出光先端部１３１とからな
る。
ル１１０からの光線を受光するレンズ１２１及び、この
レンズ１２１を介した光線を薄膜基板１５０に導光する
第１のファイバ１２２と、薄膜基板１５０からの光線を
分光受光モジュール１４０側に導光するレンズ１２４を
備えた第２のファイバ１２３と、この第１及び第２のフ
ァイバ１２２に接続され、薄膜基板１５０上に焦点させ
るレンズ１３０を備えた入出光先端部１３１とからな
る。
【０００６】分光受光モジュール１４０は、入光された
光を波長毎のスペクトルに分光するリニアバリアブルフ
ィルタ（ＬＶＦ）である分光光学素子１４１と、分光さ
れた光をその波長毎に検出するラインＣＣＤ１４２とを
有する。
光を波長毎のスペクトルに分光するリニアバリアブルフ
ィルタ（ＬＶＦ）である分光光学素子１４１と、分光さ
れた光をその波長毎に検出するラインＣＣＤ１４２とを
有する。
【０００７】上述したように、薄膜基板１５０に形成さ
れた１６０の膜厚（実施例において、１０μｍ〜１ｎ
ｍ）計測を行うために、白色、青色及び赤色の3種類の
レーザ光が使用される。これらの３つのレーザ光は、フ
ィルタ１１１、１１２を用いて、波長が４００〜８００
ｎｍの合成光とされ、この合成光は、レンズ１２１を用
いて２分枝ファイバ１２０の一方の第１のファイバ１２
２へ導入される。この導入された合成光は、２分枝ファ
イバ１２０の先端に取り付けられたレンズ１３０を通し
て薄膜基板１５０に照射される。そして、薄膜基板１５
０のうち薄膜１６０のみを透過、反射した反射光は、再
度レンズ１３０を通過して２分枝ファイバ１２０の他方
の第２のファイバ１２３へ導入され、分光受光モジュー
ル１４０の分光光学素子１４１へ導かれてスペクトル分
光される。スペクトル分光された光は、ラインＣＣＤ１
４２へ導かれ、薄膜からの反射光に含まれていた光の波
長が検出され、Ａ／Ｄ変換され、デジタルデータとして
出力される。
れた１６０の膜厚（実施例において、１０μｍ〜１ｎ
ｍ）計測を行うために、白色、青色及び赤色の3種類の
レーザ光が使用される。これらの３つのレーザ光は、フ
ィルタ１１１、１１２を用いて、波長が４００〜８００
ｎｍの合成光とされ、この合成光は、レンズ１２１を用
いて２分枝ファイバ１２０の一方の第１のファイバ１２
２へ導入される。この導入された合成光は、２分枝ファ
イバ１２０の先端に取り付けられたレンズ１３０を通し
て薄膜基板１５０に照射される。そして、薄膜基板１５
０のうち薄膜１６０のみを透過、反射した反射光は、再
度レンズ１３０を通過して２分枝ファイバ１２０の他方
の第２のファイバ１２３へ導入され、分光受光モジュー
ル１４０の分光光学素子１４１へ導かれてスペクトル分
光される。スペクトル分光された光は、ラインＣＣＤ１
４２へ導かれ、薄膜からの反射光に含まれていた光の波
長が検出され、Ａ／Ｄ変換され、デジタルデータとして
出力される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の計測装置では、反射体上に形成された膜の計測
を行なう場合、膜厚のみにしか使用できないという問題
がある。
た従来の計測装置では、反射体上に形成された膜の計測
を行なう場合、膜厚のみにしか使用できないという問題
がある。
【０００９】又、従来の計測装置は反射体上に形成され
た膜厚の管理をする場合に、多数ある反射体の中から任
意の枚数の反射体のみをサンプリングして計測するもの
である。従って、例えばレジストがリフトオフのために
利用され、或いはレジストが反射体（半導体ウエハ）の
構造膜として積極的に利用される場合において、レジス
ト内の成分（水分）計測を行いたい場合、又は反射体の
全数の厚さ及び水分を高速に計測したい場合に、そのよ
うな要求には応えられないという問題もある。
た膜厚の管理をする場合に、多数ある反射体の中から任
意の枚数の反射体のみをサンプリングして計測するもの
である。従って、例えばレジストがリフトオフのために
利用され、或いはレジストが反射体（半導体ウエハ）の
構造膜として積極的に利用される場合において、レジス
ト内の成分（水分）計測を行いたい場合、又は反射体の
全数の厚さ及び水分を高速に計測したい場合に、そのよ
うな要求には応えられないという問題もある。
【００１０】更に、従来の膜厚計測は可視光を用いてい
たので、半導体ウエハ上のレジストの膜厚を計測するよ
うな場合は、計測の際にレジストが露光されてダメージ
を受けてしまうという問題点もある。
たので、半導体ウエハ上のレジストの膜厚を計測するよ
うな場合は、計測の際にレジストが露光されてダメージ
を受けてしまうという問題点もある。
【００１１】また、近年、反射体（半導体ウエハ）の大
面積化に伴い、例えば、３００ｍｍ大口径ウエハー上の
任意の位置におけるレジストの膜厚を高速で管理した
い、という需要もあり、これに対応できないという問題
もある。
面積化に伴い、例えば、３００ｍｍ大口径ウエハー上の
任意の位置におけるレジストの膜厚を高速で管理した
い、という需要もあり、これに対応できないという問題
もある。
【００１２】従って、本発明は反射体上に形成された薄
膜の膜厚計測だけでなく、成分（例えば水分）の計測も
同時に行うとともに、薄膜にダメージを与えることなく
計測できるようにすること、及び、反射体上に形成され
た薄膜の膜厚及び成分を同時に計測するとともに、全数
をインラインで高速に行うことができる厚さ／成分計測
装置を提供することを目的とする。
膜の膜厚計測だけでなく、成分（例えば水分）の計測も
同時に行うとともに、薄膜にダメージを与えることなく
計測できるようにすること、及び、反射体上に形成され
た薄膜の膜厚及び成分を同時に計測するとともに、全数
をインラインで高速に行うことができる厚さ／成分計測
装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に本発明は、次に示す構成としたことを特徴とする。
に本発明は、次に示す構成としたことを特徴とする。
【００１４】（１） 白色光を反射体上に形成された薄
膜に照射し、前記反射体と薄膜からの反射光を分光し、
該分光した光のうちの近赤外分光スペクトルを検出し、
該検出した近赤外分光スペクトルに基づいて、前記反射
体上に形成された薄膜の膜厚と成分値を計測することを
特徴とする厚さ／成分計測方法。
膜に照射し、前記反射体と薄膜からの反射光を分光し、
該分光した光のうちの近赤外分光スペクトルを検出し、
該検出した近赤外分光スペクトルに基づいて、前記反射
体上に形成された薄膜の膜厚と成分値を計測することを
特徴とする厚さ／成分計測方法。
【００１５】（２） 前記膜厚の算出は、前記検出され
た近赤外分光スペクトルに対してフーリェ変換を行い、
該得られたフーリェ変換スペクトルから膜厚を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の厚さ計測方法。
た近赤外分光スペクトルに対してフーリェ変換を行い、
該得られたフーリェ変換スペクトルから膜厚を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の厚さ計測方法。
【００１６】（３） 前記成分値の計測は、回帰モデル
を用いて成分値を推定することを特徴とする請求項１に
記載の成分計測方法。 （４） 前記回帰モデルはフーリェ変換回帰であること
を特徴とする請求項３に記載の成分計測方法。
を用いて成分値を推定することを特徴とする請求項１に
記載の成分計測方法。 （４） 前記回帰モデルはフーリェ変換回帰であること
を特徴とする請求項３に記載の成分計測方法。
【００１７】（５） 白色光を反射体上に形成された薄
膜に照射する近赤外光照射手段と、該反射体と薄膜から
の反射光を分光する分光手段と、該分光した光のうち近
赤外分光スペクトルを検出するスペクトル検出手段と、
前記検出した近赤外分光スペクトルに基づいて、反射体
に形成された膜厚と成分値を計測する厚さ／成分計測手
段とを備えてなる厚さ／成分計測装置。
膜に照射する近赤外光照射手段と、該反射体と薄膜から
の反射光を分光する分光手段と、該分光した光のうち近
赤外分光スペクトルを検出するスペクトル検出手段と、
前記検出した近赤外分光スペクトルに基づいて、反射体
に形成された膜厚と成分値を計測する厚さ／成分計測手
段とを備えてなる厚さ／成分計測装置。
【００１８】（６） 前記膜厚の算出は、前記検出され
た近赤外分光スペクトルに対してフーリェ変換を行い、
該得られたフーリェ変換スペクトルから膜厚を算出する
ことを特徴とする請求項５に記載の厚さ計測装置。
た近赤外分光スペクトルに対してフーリェ変換を行い、
該得られたフーリェ変換スペクトルから膜厚を算出する
ことを特徴とする請求項５に記載の厚さ計測装置。
【００１９】（７） 前記成分値の計測は、回帰モデル
を用いて成分値を推定することを特徴とする請求項５に
記載の成分計測装置。
を用いて成分値を推定することを特徴とする請求項５に
記載の成分計測装置。
【請求項２５】 前記回帰モデルはフーリェ変換回帰で
あることを特徴とする請求項７に記載の成分計測装置。
あることを特徴とする請求項７に記載の成分計測装置。
【００２０】（９）光源と、前記光源から出射した白色
光を反射体に形成された膜に照射し、該反射体と膜から
反射された光を分光する分光手段と、前記分光手段によ
り分光された光のうち近赤外分光スペクトルを検出する
検出手段と、前記検出手段により検出された近赤外分光
スペクトルを用いて前記反射体に形成された膜の膜厚計
測及び成分計測を行う計測手段とを備えることを特徴と
する厚さ／成分計測装置。
光を反射体に形成された膜に照射し、該反射体と膜から
反射された光を分光する分光手段と、前記分光手段によ
り分光された光のうち近赤外分光スペクトルを検出する
検出手段と、前記検出手段により検出された近赤外分光
スペクトルを用いて前記反射体に形成された膜の膜厚計
測及び成分計測を行う計測手段とを備えることを特徴と
する厚さ／成分計測装置。
【００２１】（１０） 前記検出手段は、ＩｎＧａＡｓ
アレイ検出器で形成されていることを特徴とする請求項
９に記載の厚さ／成分計測装置。 （１１） 前記計測手段は、前記近赤外分光スペクトル
をフーリェ変換することにより前記膜の膜厚を計測する
ことを特徴とする請求項９に記載の厚さ計測装置。
アレイ検出器で形成されていることを特徴とする請求項
９に記載の厚さ／成分計測装置。 （１１） 前記計測手段は、前記近赤外分光スペクトル
をフーリェ変換することにより前記膜の膜厚を計測する
ことを特徴とする請求項９に記載の厚さ計測装置。
【００２２】（１２） 前記計測手段は、前記検出手段
上に形成された前記近赤外分光スペクトルのピッチに基
づいて前記反射体に形成された膜の膜厚を計測すること
を特徴とする請求項９に記載の厚さ／成分計測装置。 （１３） 前記計測手段は、前記近赤外分光スペクトル
をフーリェ変換した後に当該近赤外分光スペクトルに含
まれている干渉成分を除去し、更に逆フーリェ変換を行
うことにより前記反射体に形成された膜の成分計測を行
うことを特徴とする請求項９に記載の成分計測装置。
上に形成された前記近赤外分光スペクトルのピッチに基
づいて前記反射体に形成された膜の膜厚を計測すること
を特徴とする請求項９に記載の厚さ／成分計測装置。 （１３） 前記計測手段は、前記近赤外分光スペクトル
をフーリェ変換した後に当該近赤外分光スペクトルに含
まれている干渉成分を除去し、更に逆フーリェ変換を行
うことにより前記反射体に形成された膜の成分計測を行
うことを特徴とする請求項９に記載の成分計測装置。
【００２３】（１４） 反射体を搬送する搬送装置と、
前記搬送する反射体に形成された膜厚計測及び成分計測
を同時に行う厚さ／成分計測装置であって、前記厚さ／
成分計測装置は、光源と、前記光源から出射した光を反
射体に形成された膜に照射し、該膜で反射した光を通過
させるスリットと、前記スリットを通過した光を分光す
る分光手段と、前記分光手段により分光されたスペクト
ルを検出する検出手段と、前記検出手段により検出され
た近赤外分光スペクトルを用いて前記膜厚計測及び成分
計測を行う計測手段とからなり、前記搬送する反射体の
全て又は任意の反射体に形成された膜厚の計測及び成分
計測を行うことを特徴とする厚さ／成分計測装置。
前記搬送する反射体に形成された膜厚計測及び成分計測
を同時に行う厚さ／成分計測装置であって、前記厚さ／
成分計測装置は、光源と、前記光源から出射した光を反
射体に形成された膜に照射し、該膜で反射した光を通過
させるスリットと、前記スリットを通過した光を分光す
る分光手段と、前記分光手段により分光されたスペクト
ルを検出する検出手段と、前記検出手段により検出され
た近赤外分光スペクトルを用いて前記膜厚計測及び成分
計測を行う計測手段とからなり、前記搬送する反射体の
全て又は任意の反射体に形成された膜厚の計測及び成分
計測を行うことを特徴とする厚さ／成分計測装置。
【００２４】（１５） 前記検出手段は、ＩｎＧａＡｓ
アレイ検出器で形成されていることを特徴とする請求項
１４に記載に形成された厚さ／成分計測装置。 （１６） 前記計測手段は、前記近赤外分光スペクトル
をフーリェ変換することにより前記反射体に形成された
膜の膜厚を計測することを特徴とする請求項１４に記載
に形成された厚さ計測装置。
アレイ検出器で形成されていることを特徴とする請求項
１４に記載に形成された厚さ／成分計測装置。 （１６） 前記計測手段は、前記近赤外分光スペクトル
をフーリェ変換することにより前記反射体に形成された
膜の膜厚を計測することを特徴とする請求項１４に記載
に形成された厚さ計測装置。
【００２５】（１７） 前記計測手段は、前記検出手段
上に形成された前記近赤外分光スペクトルのピッチに基
づいて前記膜の膜厚を計測することを特徴とする請求項
１４に記載の厚さ計測装置。
上に形成された前記近赤外分光スペクトルのピッチに基
づいて前記膜の膜厚を計測することを特徴とする請求項
１４に記載の厚さ計測装置。
【００２６】（１８） 前記計測手段は、前記近赤外分
光スペクトルをフーリェ変換した後に当該近赤外分光ス
ペクトルに含まれている干渉成分を除去し、更に逆フー
リェ変換を行うことにより前記反射体に形成された膜の
成分計測を行うことを特徴とする請求項１４に記載に形
成された成分計測装置。
光スペクトルをフーリェ変換した後に当該近赤外分光ス
ペクトルに含まれている干渉成分を除去し、更に逆フー
リェ変換を行うことにより前記反射体に形成された膜の
成分計測を行うことを特徴とする請求項１４に記載に形
成された成分計測装置。
【００２７】（１９） 大口径反射体をＸＹステージを
利用して搬送する搬送装置と、前記搬送する大口径反射
体に形成された膜厚計測及び成分計測を同時に行う計測
装置とを備えてなる膜の厚さ／成分計測装置であって、
前記厚さ／成分計測装置は、光源と、前記光源から発生
された光を大口径反射体に形成された膜に照射し、該膜
から反射された光を分光する分光手段と、前記分光手段
により分光された近赤外分光スペクトルを検出する検出
手段と、前記検出手段により検出された近赤外分光スペ
クトルを用いて前記反射体に形成された膜の膜厚計測及
び成分計測を行う計測手段とからなり、前記搬送する大
口径反射体の全て又は任意の大口径反射体に形成された
膜厚計測及び成分計測を行うことを特徴とする厚さ／成
分計測装置。
利用して搬送する搬送装置と、前記搬送する大口径反射
体に形成された膜厚計測及び成分計測を同時に行う計測
装置とを備えてなる膜の厚さ／成分計測装置であって、
前記厚さ／成分計測装置は、光源と、前記光源から発生
された光を大口径反射体に形成された膜に照射し、該膜
から反射された光を分光する分光手段と、前記分光手段
により分光された近赤外分光スペクトルを検出する検出
手段と、前記検出手段により検出された近赤外分光スペ
クトルを用いて前記反射体に形成された膜の膜厚計測及
び成分計測を行う計測手段とからなり、前記搬送する大
口径反射体の全て又は任意の大口径反射体に形成された
膜厚計測及び成分計測を行うことを特徴とする厚さ／成
分計測装置。
【００２８】（２０） 前記検出手段は、ＩｎＧａＡｓ
アレイ検出器で形成されていることを特徴とする請求項
１９に記載に形成された厚さ／成分計測装置。（２１）
前記大口径反射体は、３００ｍｍ大口径反射体である
ことを特徴とする請求項１９に記載の厚さ／成分計測装
置。
アレイ検出器で形成されていることを特徴とする請求項
１９に記載に形成された厚さ／成分計測装置。（２１）
前記大口径反射体は、３００ｍｍ大口径反射体である
ことを特徴とする請求項１９に記載の厚さ／成分計測装
置。
【００２９】（２２） 前記計測手段は、前記近赤外分
光スペクトルをフーリェ変換することにより前記反射体
に形成された膜の膜厚を計測することを特徴とする請求
項１９に記載に形成された厚さ／成分計測装置。
光スペクトルをフーリェ変換することにより前記反射体
に形成された膜の膜厚を計測することを特徴とする請求
項１９に記載に形成された厚さ／成分計測装置。
【００３０】（２３） 前記計測手段は、前記検出手段
上に形成された前記近赤外分光スペクトルのピッチに基
づいて前記反射体に形成された膜の膜厚を計測すること
を特徴とする請求項１９に記載の厚さ計測装置。
上に形成された前記近赤外分光スペクトルのピッチに基
づいて前記反射体に形成された膜の膜厚を計測すること
を特徴とする請求項１９に記載の厚さ計測装置。
【００３１】（２４） 前記計測手段は、前記近赤外分
光スペクトルをフーリェ変換した後に当該近赤外分光ス
ペクトルに含まれている干渉成分を除去し、更に逆フー
リェ変換を行うことにより前記反射体に形成された膜の
成分計測を行うことを特徴とする請求項１９に記載に形
成された成分計測装置。
光スペクトルをフーリェ変換した後に当該近赤外分光ス
ペクトルに含まれている干渉成分を除去し、更に逆フー
リェ変換を行うことにより前記反射体に形成された膜の
成分計測を行うことを特徴とする請求項１９に記載に形
成された成分計測装置。
【００３２】このように構成することにより、反射体上
の薄膜の膜厚だけでなく、成分の計測も可能とし、同時
に、近赤外光を使用することにより薄膜にダメージ（計
測時の露光）を与えることなく計測を行うことができ
る。
の薄膜の膜厚だけでなく、成分の計測も可能とし、同時
に、近赤外光を使用することにより薄膜にダメージ（計
測時の露光）を与えることなく計測を行うことができ
る。
【００３３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の厚さ／成分計測方
法及び装置の実施形態について、図面を参照して説明す
る。
法及び装置の実施形態について、図面を参照して説明す
る。
【００３４】本発明に係る厚さ／成分計測方法および装
置の第１の実施形態は、図１に示すように、光源からの
白色光（以下単に光と言う）を反射体２上に形成された
薄膜６に照射する光照射部１と、反射体２および薄膜６
からの反射光を回折格子で分光する分光部３と、この分
光した光のうち近赤外分光スペクトルを検出するアレイ
検出器からなるスペクトル検出部４と、スペクトル検出
部４で検出した近赤外分光スペクトルに基づいて、反射
体２上に形成された薄膜（例えばレジスト）６の厚さを
算出すると共に当該薄膜の成分値を計測する厚さ／成分
計測手段である厚さ／水分（成分）計測部５とから構成
されている。
置の第１の実施形態は、図１に示すように、光源からの
白色光（以下単に光と言う）を反射体２上に形成された
薄膜６に照射する光照射部１と、反射体２および薄膜６
からの反射光を回折格子で分光する分光部３と、この分
光した光のうち近赤外分光スペクトルを検出するアレイ
検出器からなるスペクトル検出部４と、スペクトル検出
部４で検出した近赤外分光スペクトルに基づいて、反射
体２上に形成された薄膜（例えばレジスト）６の厚さを
算出すると共に当該薄膜の成分値を計測する厚さ／成分
計測手段である厚さ／水分（成分）計測部５とから構成
されている。
【００３５】厚さ／成分計測部５による（レジスト）膜
厚の算出は、スペクトル検出部で検出された近赤外分光
スペクトルのフーリェ変換を行い、この得られたフーリ
ェ変換スペクトルからレジスト膜厚を算出する。
厚の算出は、スペクトル検出部で検出された近赤外分光
スペクトルのフーリェ変換を行い、この得られたフーリ
ェ変換スペクトルからレジスト膜厚を算出する。
【００３６】又、厚さ／成分計測部５による成分値の計
測は、回帰モデルを用いて成分値を推定する。この回帰
モデルはフーリェ変換回帰である。ここで回帰モデル
は、計測スペクトルと成分値との対応関係を数値化した
ものであり、近赤外分光スペクトルから成分値を推定す
るためのベクトル（回帰ベクトル）を、計測したベクト
ルに乗じることにより成分の推定値が算出できる。
測は、回帰モデルを用いて成分値を推定する。この回帰
モデルはフーリェ変換回帰である。ここで回帰モデル
は、計測スペクトルと成分値との対応関係を数値化した
ものであり、近赤外分光スペクトルから成分値を推定す
るためのベクトル（回帰ベクトル）を、計測したベクト
ルに乗じることにより成分の推定値が算出できる。
【００３７】このような構成からなる厚さ／成分計測装
置においては、例えば半導体ウエハ上に形成された薄膜
（レジスト）に光を照射し、その反射光を回折格子を用
いて分光し、分光した光のうち近赤外分光スペクトルを
検出するアレイ検出器からなるスペクトル検出部４で近
赤外分光スペクトルを得て、同時に厚さと成分値を得る
ことができるため、半導体ウエハを製造中において、製
造されているすべての半導体ウエハに対して、その上に
形成されたレジストの状態を計測することが可能にな
る。
置においては、例えば半導体ウエハ上に形成された薄膜
（レジスト）に光を照射し、その反射光を回折格子を用
いて分光し、分光した光のうち近赤外分光スペクトルを
検出するアレイ検出器からなるスペクトル検出部４で近
赤外分光スペクトルを得て、同時に厚さと成分値を得る
ことができるため、半導体ウエハを製造中において、製
造されているすべての半導体ウエハに対して、その上に
形成されたレジストの状態を計測することが可能にな
る。
【００３８】次に、本発明の実施形態の詳細について、
図２を参照して説明する。
図２を参照して説明する。
【００３９】厚さ／成分（水分）計測装置１０は、図２
に示すように、計測用の光を発光する光源ランプ１１及
びこの光源ランプ１１から出射される光を集光するレン
ズＬ１からなる結像系１２と、この結像系１２からの光
及び反射体（図ではSiウエハ）１４からの反射光を導光
して出光する２分枝バンドルファイバ１３と、この２分
枝バンドルファイバ１３を介して導光された反射光をス
ペクトル分光する分光器系１５と、近赤外分光スペクト
ルを用いてレジスト２５の膜厚計測及び成分計測を行う
計測手段である厚さ／水分計測部３０とからなる。
に示すように、計測用の光を発光する光源ランプ１１及
びこの光源ランプ１１から出射される光を集光するレン
ズＬ１からなる結像系１２と、この結像系１２からの光
及び反射体（図ではSiウエハ）１４からの反射光を導光
して出光する２分枝バンドルファイバ１３と、この２分
枝バンドルファイバ１３を介して導光された反射光をス
ペクトル分光する分光器系１５と、近赤外分光スペクト
ルを用いてレジスト２５の膜厚計測及び成分計測を行う
計測手段である厚さ／水分計測部３０とからなる。
【００４０】２分枝バンドルファイバ１４は、結像系１
２からの光線を入光するレンズ１６と、このレンズを介
して入光された光線を反射体１４方向に導光する第１の
光ファイバ１７と、反射体１４に照射された光線の反射
光を分光器系１５に入光するレンズ１８を備えた第２の
光ファイバ１９と、この第１及び第２の光ファイバ１
７、１９に接続され反射体１４上に焦点させるレンズ２
１を備えた入出光先端部２０とからなる。
２からの光線を入光するレンズ１６と、このレンズを介
して入光された光線を反射体１４方向に導光する第１の
光ファイバ１７と、反射体１４に照射された光線の反射
光を分光器系１５に入光するレンズ１８を備えた第２の
光ファイバ１９と、この第１及び第２の光ファイバ１
７、１９に接続され反射体１４上に焦点させるレンズ２
１を備えた入出光先端部２０とからなる。
【００４１】分光器系１５は、２分枝バンドルファイバ
１３を介して送られてくる反射光を通すスリット２２
と、スリット２２を通過した光を平行光線にするレンズ
Ｌ２と、平行光線とされた反射光を分光する回折格子２
３と、回折格子２３により分光された光をアレイ検出器
２４上に集光する結像レンズＬ３と、ＰＤＡであるＩｎ
ＧａＡｓアレイ検出器２４とから構成される。
１３を介して送られてくる反射光を通すスリット２２
と、スリット２２を通過した光を平行光線にするレンズ
Ｌ２と、平行光線とされた反射光を分光する回折格子２
３と、回折格子２３により分光された光をアレイ検出器
２４上に集光する結像レンズＬ３と、ＰＤＡであるＩｎ
ＧａＡｓアレイ検出器２４とから構成される。
【００４２】光源ランプ１１としては、例えば、光（白
色）を出射するタングステンハロゲンランプが使用され
る。図２に示した一例では、光源ランプは２．６ｍｍ×
０．９ｍｍの大きさである。また、光源ランプ１１から
の光を集光するレンズＬ１として、例えば焦点距離が２
５ｍｍであるものが使用される。また、レンズＬ２とし
ては、例えば直径２５ｍｍのものが使用される。
色）を出射するタングステンハロゲンランプが使用され
る。図２に示した一例では、光源ランプは２．６ｍｍ×
０．９ｍｍの大きさである。また、光源ランプ１１から
の光を集光するレンズＬ１として、例えば焦点距離が２
５ｍｍであるものが使用される。また、レンズＬ２とし
ては、例えば直径２５ｍｍのものが使用される。
【００４３】また、図２に示した実施形態において、光
源ランプ１１からレンズＬ１までの距離、スリット２２
からレンズＬ２までの距離は、それぞれ４０ｍｍ、５０
ｍｍと設定されており、また、回折格子２３の格子数は
略３００本／ｍｍと設定されているが、これらの設定値
は一例であり、本発明の範囲をこれに限定するものでは
ないことは言うまでもない。
源ランプ１１からレンズＬ１までの距離、スリット２２
からレンズＬ２までの距離は、それぞれ４０ｍｍ、５０
ｍｍと設定されており、また、回折格子２３の格子数は
略３００本／ｍｍと設定されているが、これらの設定値
は一例であり、本発明の範囲をこれに限定するものでは
ないことは言うまでもない。
【００４４】上記構成において、光源ランプ１１からの
光は、光源に対して１：１で対応して設けられる結像系
１２であるレンズＬ１によって集光され、そのフィラメ
ント像が２極バンドルファイバ１３上のレンズ１６を介
して入光される。２極バンドルファイバ１３へ入射され
た光は入出光先端部２０のレンズ２１を介して反射体で
ある半導体基板（Ｓｉウエハー）１４へ照射される。Ｓ
ｉウエハー１４に照射された光線は、Ｓｉウエハー基板
１４の基板２６上のレジスト２５部分を透過し、基板２
６で反射され、その反射光は再びレンズ２１を介して第
２の光ファイバ１９により導光され、レンズ１８を介し
て分光器系１５のスリット２２に送られる。
光は、光源に対して１：１で対応して設けられる結像系
１２であるレンズＬ１によって集光され、そのフィラメ
ント像が２極バンドルファイバ１３上のレンズ１６を介
して入光される。２極バンドルファイバ１３へ入射され
た光は入出光先端部２０のレンズ２１を介して反射体で
ある半導体基板（Ｓｉウエハー）１４へ照射される。Ｓ
ｉウエハー１４に照射された光線は、Ｓｉウエハー基板
１４の基板２６上のレジスト２５部分を透過し、基板２
６で反射され、その反射光は再びレンズ２１を介して第
２の光ファイバ１９により導光され、レンズ１８を介し
て分光器系１５のスリット２２に送られる。
【００４５】分光器系１５において、反射光はスリット
２２を通過して、回折格子２３で分光される。そして、
分光された光は、結像レンズＬ３によってアレイ検出器
２４上に集光され、近赤外分光スペクトルを形成する。
２２を通過して、回折格子２３で分光される。そして、
分光された光は、結像レンズＬ３によってアレイ検出器
２４上に集光され、近赤外分光スペクトルを形成する。
【００４６】厚さ／成分計測部３０は、分光器系１５で
作成された近赤外分光スペクトルを用いて、膜厚の１４
の厚さ及び成分を計測する。即ち、アレイ検出器２４に
より検出される近赤外分光スペクトルを用いてフーリェ
変換することにより、レジスト（薄膜）２５の膜厚が算
出される。また、アレイ検出器２４上に形成された近赤
外分光スペクトルのピッチを計測することにより、レジ
スト２５の膜厚を算出することができる。
作成された近赤外分光スペクトルを用いて、膜厚の１４
の厚さ及び成分を計測する。即ち、アレイ検出器２４に
より検出される近赤外分光スペクトルを用いてフーリェ
変換することにより、レジスト（薄膜）２５の膜厚が算
出される。また、アレイ検出器２４上に形成された近赤
外分光スペクトルのピッチを計測することにより、レジ
スト２５の膜厚を算出することができる。
【００４７】一方、厚さ／成分計測部３０による成分計
測において、アレイ検出器２４により検出された近赤外
分光スペクトルには干渉信号が含まれているので、例え
ば、近赤外分光スペクトルのフーリェ変換、所定のアル
ゴリズムによる干渉成分の除去、及び逆フーリェ変換を
行うことにより、成分（水分）が計測される。
測において、アレイ検出器２４により検出された近赤外
分光スペクトルには干渉信号が含まれているので、例え
ば、近赤外分光スペクトルのフーリェ変換、所定のアル
ゴリズムによる干渉成分の除去、及び逆フーリェ変換を
行うことにより、成分（水分）が計測される。
【００４８】次に、本発明の厚さ／成分計測装置にカセ
ットローダーを付加して反射体（Ｓｉウエハ）を搬送す
る第２の実施形態について、図３を参照して説明する。
ットローダーを付加して反射体（Ｓｉウエハ）を搬送す
る第２の実施形態について、図３を参照して説明する。
【００４９】図３に示すように、厚さ／成分計測装置１
０は、光源１１と、光源１１から出射された光を反射体
（Ｓｉウエハ）１４の薄膜（レジスト）に照射し、この
レジストから反射された光をスリット２２に導く２分枝
バンドルファイバ１３と、スリット２２を通過した光を
分光する回折格子２３と、回折格子２３により分光され
た近赤外分光スペクトルを検出する検出手段であるＩｎ
ＧａＡｓアレイ検出器２４と、アレイ検出器２４により
検出された近赤外分光スペクトルを用いて薄膜の膜厚計
測及び成分（水分）計測を行う計測手段である厚さ／成
分計測部３０とからなる。
０は、光源１１と、光源１１から出射された光を反射体
（Ｓｉウエハ）１４の薄膜（レジスト）に照射し、この
レジストから反射された光をスリット２２に導く２分枝
バンドルファイバ１３と、スリット２２を通過した光を
分光する回折格子２３と、回折格子２３により分光され
た近赤外分光スペクトルを検出する検出手段であるＩｎ
ＧａＡｓアレイ検出器２４と、アレイ検出器２４により
検出された近赤外分光スペクトルを用いて薄膜の膜厚計
測及び成分（水分）計測を行う計測手段である厚さ／成
分計測部３０とからなる。
【００５０】厚さ／成分計測部３０は、近赤外分光スペ
クトルをフーリエ変換して薄膜（レジスト）の膜厚を計
測し、近赤外分光スペクトルをフーリェ変換した後に当
該近赤外分光スペクトルに含まれている干渉成分を除去
し、更に逆フーリェ変換を行うことによりレジストの成
分計測を行う。又、レジストの膜厚は、アレイ検出器２
４を構成するＩｎＧａＡｓのピッチに基づいてレジスト
の膜厚を計測するようにしてもよい。
クトルをフーリエ変換して薄膜（レジスト）の膜厚を計
測し、近赤外分光スペクトルをフーリェ変換した後に当
該近赤外分光スペクトルに含まれている干渉成分を除去
し、更に逆フーリェ変換を行うことによりレジストの成
分計測を行う。又、レジストの膜厚は、アレイ検出器２
４を構成するＩｎＧａＡｓのピッチに基づいてレジスト
の膜厚を計測するようにしてもよい。
【００５１】このように、厚さ／成分計測装置１０は所
定の位置に固定され、２極バンドル光フイバ１３の下方
位置に反射体（Ｓｉウエハ）１４が、連続的に、１枚づ
つ搬送される。従って、1枚毎の厚み／成分をインライ
ンで高速に計測し、管理することが可能となる。
定の位置に固定され、２極バンドル光フイバ１３の下方
位置に反射体（Ｓｉウエハ）１４が、連続的に、１枚づ
つ搬送される。従って、1枚毎の厚み／成分をインライ
ンで高速に計測し、管理することが可能となる。
【００５２】次に、本発明の厚さ／成分計測装置に回転
ロール６０ａを付加して反射体（Ｓｉウエハ）を搬送す
る第３の実施形態について、図４を参照して説明する。
ロール６０ａを付加して反射体（Ｓｉウエハ）を搬送す
る第３の実施形態について、図４を参照して説明する。
【００５３】図４に示すように、この実施例においても
厚さ／成分計測装置１０は、光を発生する光源１１と、
光源１１から出射された光を反射体（Ｓｉウエハ）１４
に形成された薄膜（レジスト）に照射し、このレジスト
から反射した光をスリット２２に導く２分枝バンドル光
ファイバ１３と、スリット２２を通過した光を分光する
回折格子２３と、回折格子２３により分光された近赤外
分光スペクトルを検出する検出手段であるＩｎＧａＡｓ
アレイ検出器２４と、アレイ検出器２４により検出され
た近赤外分光スペクトルを用いて薄膜の膜厚計測及び成
分計測を行う計測手段である厚さ／成分計測部３０とか
らなる。
厚さ／成分計測装置１０は、光を発生する光源１１と、
光源１１から出射された光を反射体（Ｓｉウエハ）１４
に形成された薄膜（レジスト）に照射し、このレジスト
から反射した光をスリット２２に導く２分枝バンドル光
ファイバ１３と、スリット２２を通過した光を分光する
回折格子２３と、回折格子２３により分光された近赤外
分光スペクトルを検出する検出手段であるＩｎＧａＡｓ
アレイ検出器２４と、アレイ検出器２４により検出され
た近赤外分光スペクトルを用いて薄膜の膜厚計測及び成
分計測を行う計測手段である厚さ／成分計測部３０とか
らなる。
【００５４】厚さ／成分計測部３０は、近赤外分光スペ
クトルをフーリエ変換してレジストの膜厚を計測し、近
赤外分光スペクトルをフーリェ変換した後に当該近赤外
分光スペクトルに含まれている干渉成分を除去し、更に
逆フーリェ変換を行うことによりレジストの成分計測を
行う。又、レジストの膜厚は、ＩｎＧａＡｓアレイ検出
器２４のピッチに基づいて計測するようにしてもよい。
クトルをフーリエ変換してレジストの膜厚を計測し、近
赤外分光スペクトルをフーリェ変換した後に当該近赤外
分光スペクトルに含まれている干渉成分を除去し、更に
逆フーリェ変換を行うことによりレジストの成分計測を
行う。又、レジストの膜厚は、ＩｎＧａＡｓアレイ検出
器２４のピッチに基づいて計測するようにしてもよい。
【００５５】このように、計測装置１０は所定の位置に
固定され、２極バンドル光フイバ１３の下方位置に反射
体（Ｓｉウエハ）１４が、連続的に、１枚づつ搬送され
る。従って、1枚毎の厚み・成分をインラインで高速に
計測し、管理することが可能となる。
固定され、２極バンドル光フイバ１３の下方位置に反射
体（Ｓｉウエハ）１４が、連続的に、１枚づつ搬送され
る。従って、1枚毎の厚み・成分をインラインで高速に
計測し、管理することが可能となる。
【００５６】次に、本発明の厚さ／成分計測装置にＸ−
Ｙステージ７２を付加して大口径反射体（Ｓｉウエハ）
７０を搬送する第４の実施形態について、図５を参照し
て説明する。
Ｙステージ７２を付加して大口径反射体（Ｓｉウエハ）
７０を搬送する第４の実施形態について、図５を参照し
て説明する。
【００５７】図５に示すように、この実施例においても
厚さ／成分計測装置１０は、光源１１と、光源１１から
発生された光を反射体（Ｓｉウエハ）１４に形成された
薄膜（レジスト）に照射し、このレジストから反射され
た光をスリット２２に導く２分枝バンドル光ファイバ１
３と、スリット２２を通過した光を分光する回折格子２
３と、回折格子２３により分光されたスペクトルを検出
する検出手段であるＩｎＧａＡｓアレイ検出器２４と、
アレイ検出器２４により検出された近赤外分光スペクト
ルを用いてレジストの膜厚計測及び成分（水分）計測を
行う計測手段である厚さ／成分計測部３０とからなる。
厚さ／成分計測装置１０は、光源１１と、光源１１から
発生された光を反射体（Ｓｉウエハ）１４に形成された
薄膜（レジスト）に照射し、このレジストから反射され
た光をスリット２２に導く２分枝バンドル光ファイバ１
３と、スリット２２を通過した光を分光する回折格子２
３と、回折格子２３により分光されたスペクトルを検出
する検出手段であるＩｎＧａＡｓアレイ検出器２４と、
アレイ検出器２４により検出された近赤外分光スペクト
ルを用いてレジストの膜厚計測及び成分（水分）計測を
行う計測手段である厚さ／成分計測部３０とからなる。
【００５８】厚さ／成分計測部３０は、近赤外分光スペ
クトルをフーリエ変換してレジストの膜厚を計測し、近
赤外分光スペクトルをフーリェ変換した後に当該近赤外
分光スペクトルに含まれている干渉成分を除去し、更に
逆フーリェ変換を行うことによりレジストの成分計測を
行う。又、レジストの膜厚は、ＩｎＧａＡｓアレイ検出
器２４のピッチに基づいて計測するようにしてもよい。
クトルをフーリエ変換してレジストの膜厚を計測し、近
赤外分光スペクトルをフーリェ変換した後に当該近赤外
分光スペクトルに含まれている干渉成分を除去し、更に
逆フーリェ変換を行うことによりレジストの成分計測を
行う。又、レジストの膜厚は、ＩｎＧａＡｓアレイ検出
器２４のピッチに基づいて計測するようにしてもよい。
【００５９】このように、厚さ／成分計測装置１０は所
定の位置に固定され、２極バンドル光ファイバ１３の下
方位置に反射体１４が、連続的に、１枚づつ搬送され
る。従って、1枚毎の厚み／成分をインラインで高速に
計測し、管理することが可能となる。
定の位置に固定され、２極バンドル光ファイバ１３の下
方位置に反射体１４が、連続的に、１枚づつ搬送され
る。従って、1枚毎の厚み／成分をインラインで高速に
計測し、管理することが可能となる。
【００６０】このように、厚さ／成分計測装置１０は、
反射体（Ｓｉウエハ）７０をＸ方向及びＹ方向に移動さ
せることが可能なＸ−Ｙステージ７２に組み込まれ、Ｘ
−Ｙステージ７２を高速にＸＹ方向に移動させることに
より、大口径反射体（Ｓｉウエハ）７０の任意の位置の
厚み・成分同時計測が行われる。従って、大面積反射体
（Ｓｉウエハ）７０上の厚み／成分計測を、高速に行う
ことが出来るのである。
反射体（Ｓｉウエハ）７０をＸ方向及びＹ方向に移動さ
せることが可能なＸ−Ｙステージ７２に組み込まれ、Ｘ
−Ｙステージ７２を高速にＸＹ方向に移動させることに
より、大口径反射体（Ｓｉウエハ）７０の任意の位置の
厚み・成分同時計測が行われる。従って、大面積反射体
（Ｓｉウエハ）７０上の厚み／成分計測を、高速に行う
ことが出来るのである。
【００６１】図６に、実際に反射体（半導体ウエハ）上
に形成された薄膜（レジスト）の管理に要求されるノイ
ズの低減とアレイ検出器２４（図２参照）の吸光度との
関係を示す。同図において、縦軸は計測されるＳＮの大
きさ（ｄＢ）を示し、横軸は薄膜（レジスト）の吸光度
（ａｂｓ）を示している。実際の半導体ウエハの取扱い
において、例えば、１枚あたりのスキャン時間を２０ミ
リ秒から２秒へ長くすると、光学系のノイズは約２０ｄ
Ｂ増加する。一方、半導体ウエハの取扱いにおいて求め
られる薄膜（レジスト）の湿度管理の要求精度を２％と
すると、ノイズは約２０ｄＢ減少する。従って、スキャ
ン時間を２秒とした場合でも、湿度の要求精度を２％と
すれば、反射体の管理が可能となると考えられる。従っ
て、スキャン時間を延ばすことにより、薄膜（レジス
ト）へ与えるダメージを少なくすることができる。
に形成された薄膜（レジスト）の管理に要求されるノイ
ズの低減とアレイ検出器２４（図２参照）の吸光度との
関係を示す。同図において、縦軸は計測されるＳＮの大
きさ（ｄＢ）を示し、横軸は薄膜（レジスト）の吸光度
（ａｂｓ）を示している。実際の半導体ウエハの取扱い
において、例えば、１枚あたりのスキャン時間を２０ミ
リ秒から２秒へ長くすると、光学系のノイズは約２０ｄ
Ｂ増加する。一方、半導体ウエハの取扱いにおいて求め
られる薄膜（レジスト）の湿度管理の要求精度を２％と
すると、ノイズは約２０ｄＢ減少する。従って、スキャ
ン時間を２秒とした場合でも、湿度の要求精度を２％と
すれば、反射体の管理が可能となると考えられる。従っ
て、スキャン時間を延ばすことにより、薄膜（レジス
ト）へ与えるダメージを少なくすることができる。
【００６２】このように、本実施形態によれば、反射体
上に形成された薄膜の膜厚計測だけでなく、成分（水
分）の計測を同時に、反射体にダメージを与えることな
く行うことができる。また、膜厚及び成分の同時計測
を、１枚毎に、インラインで比較的高速に行うことが可
能となる。更に、例えば３００ｍｍの大口径反射体上の
任意の位置におけるレジストの膜厚及び成分の同時計測
を高速に行うことができる。
上に形成された薄膜の膜厚計測だけでなく、成分（水
分）の計測を同時に、反射体にダメージを与えることな
く行うことができる。また、膜厚及び成分の同時計測
を、１枚毎に、インラインで比較的高速に行うことが可
能となる。更に、例えば３００ｍｍの大口径反射体上の
任意の位置におけるレジストの膜厚及び成分の同時計測
を高速に行うことができる。
【００６３】尚、上記実施形態では、反射体上のレジス
トの膜厚及び成分（水分）計測を行う計測装置について
説明したが、大きな反射率を得られるように光学系を構
成することにより、半導体ウエハ上のレジストのみなら
ず、様々な厚み・成分同時計測が可能となる。また、上
述した実施形態では、厚み及び水分の同時計測を行うよ
うに構成したが、水分計測以外にも、０．９〜２．５μ
ｍに吸収帯を有する成分を同時に計測することが可能で
あり、厚みとともに複数の成分の同時計測が可能であ
る。
トの膜厚及び成分（水分）計測を行う計測装置について
説明したが、大きな反射率を得られるように光学系を構
成することにより、半導体ウエハ上のレジストのみなら
ず、様々な厚み・成分同時計測が可能となる。また、上
述した実施形態では、厚み及び水分の同時計測を行うよ
うに構成したが、水分計測以外にも、０．９〜２．５μ
ｍに吸収帯を有する成分を同時に計測することが可能で
あり、厚みとともに複数の成分の同時計測が可能であ
る。
【００６４】又、分光器としてＬＶＦを採用した場合、
計測装置の小型化が可能となるが、ＬＶＦの特性は多層
薄膜作成技術に依存するため、分光効率の低下が生じ、
多くの素子数を有する検出器を採用した場合に必ずしも
検出範囲を大きく増加させることはできなかった。本実
施形態では回折格子２３を採用していることから、ＬＶ
Ｆと比較して全体的な装置の小型化の点についてはデメ
リットとなる。しかしながら、計測の対象物の最大レン
ジは検出器素子数に直接影響されること、即ち、分光効
率の無駄がないため、上述したように装置を構成すれ
ば、近赤外領域では、素子数が非常に多いアレイ検出器
（例えばＩｎＧａＡｓアレイ検出器等：最大約６４０万
素子程度）を採用することにより、計測可能な膜厚スパ
ンの最大レンジを上げることが可能となる。
計測装置の小型化が可能となるが、ＬＶＦの特性は多層
薄膜作成技術に依存するため、分光効率の低下が生じ、
多くの素子数を有する検出器を採用した場合に必ずしも
検出範囲を大きく増加させることはできなかった。本実
施形態では回折格子２３を採用していることから、ＬＶ
Ｆと比較して全体的な装置の小型化の点についてはデメ
リットとなる。しかしながら、計測の対象物の最大レン
ジは検出器素子数に直接影響されること、即ち、分光効
率の無駄がないため、上述したように装置を構成すれ
ば、近赤外領域では、素子数が非常に多いアレイ検出器
（例えばＩｎＧａＡｓアレイ検出器等：最大約６４０万
素子程度）を採用することにより、計測可能な膜厚スパ
ンの最大レンジを上げることが可能となる。
【００６５】また、図では省略するが、例えば図２に示
す入出光先端部２０と反射体（半導体ウエハ）１４の間
に近赤外光のみを通過させるフィルターを設ければ薄膜
（レジスト）が白色光にさらされることによるダメージ
を減少させることができる。
す入出光先端部２０と反射体（半導体ウエハ）１４の間
に近赤外光のみを通過させるフィルターを設ければ薄膜
（レジスト）が白色光にさらされることによるダメージ
を減少させることができる。
【００６６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
反射体上に形成されたの膜厚計測だけでなく、成分の計
測を同時に、反射体にダメージを与えることなく計測す
ることができるという効果がある。
反射体上に形成されたの膜厚計測だけでなく、成分の計
測を同時に、反射体にダメージを与えることなく計測す
ることができるという効果がある。
【００６７】又、膜厚及び成分の同時計測を、１枚毎
に、インラインで高速に行うことが可能となる。更に、
大口径反射体上の任意の位置における薄膜の膜厚及び成
分の同時計測を高速に行うことができる。
に、インラインで高速に行うことが可能となる。更に、
大口径反射体上の任意の位置における薄膜の膜厚及び成
分の同時計測を高速に行うことができる。
【図１】本発明の第１の実施形態の厚さ／成分計測装置
の概略構成を示す説明図である。
の概略構成を示す説明図である。
【図２】図1に示す厚さ／成分計測装置の実施形態の詳
細を示す説明図である。
細を示す説明図である。
【図３】本発明の厚さ／成分計測装置の第２の実施形態
に係り、反射体搬送装置を付加した説明図である。
に係り、反射体搬送装置を付加した説明図である。
【図４】本発明の厚さ／成分計測装置の第３の実施形態
に係り、反射体搬送装置を付加した具体例を示す説明図
である。
に係り、反射体搬送装置を付加した具体例を示す説明図
である。
【図５】本発明の厚さ／成分計測装置の第４の実施形態
に係り、反射体搬送装置を付加した具体例を示す説明図
である。
に係り、反射体搬送装置を付加した具体例を示す説明図
である。
【図６】実際に、反射体上に形成された膜厚計測に要求
されるノイズの低減とアレイ検出器２２の吸光度との関
係を示す説明図である。
されるノイズの低減とアレイ検出器２２の吸光度との関
係を示す説明図である。
【図７】従来のレジスト膜厚計測装置の構成およびその
原理を概略的に示す説明図である。
原理を概略的に示す説明図である。
１ 光照射部
２ 被計測部
３ 分光部
４ 近赤外スペクトル検出部
５ 厚さ／成分計測部
６ レジスト
１０ 厚さ／成分計測装置
１１ 光源ランプ
１２ 結像系
１３ ２分枝バンドルファイバ
１４ 薄膜基板
１５ 分光器系
１６ レンズ
１７ 第１の光ファイバ
１８ レンズ
１９ 第２の光ファイバ
２０ 入出光先端部
２１ レンズ
２２ スリット
２３ 回折格子
２４ 近赤外アレイ検出器
２５ レジスト
２６ 基板
３０ 厚さ／成分計測部
Ｌ１〜Ｌ３ レンズ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2F065 AA30 BB01 CC19 FF41 GG02
GG24 HH04 HH13 JJ02 JJ25
LL03 LL04 LL28 LL42 LL67
QQ16 QQ17 UU05
2G059 AA01 AA03 BB16 CC09 DD13
EE02 EE10 EE12 GG01 GG03
HH01 HH02 HH06 JJ02 JJ05
JJ11 JJ17 JJ22 JJ30 KK04
MM01
Claims (24)
- 【請求項１】 白色光を反射体上に形成された薄膜に照
射し、前記反射体と薄膜からの反射光を分光し、該分光
した光のうちの近赤外分光スペクトルを検出し、該検出
した近赤外分光スペクトルに基づいて、前記反射体上に
形成された薄膜の膜厚と成分値を計測することを特徴と
する厚さ／成分計測方法。 - 【請求項２】 前記膜厚の算出は、前記検出された近赤
外分光スペクトルに対してフーリェ変換を行い、該得ら
れたフーリェ変換スペクトルから膜厚を算出することを
特徴とする請求項１に記載の厚さ計測方法。 - 【請求項３】 前記成分値の計測は、回帰モデルを用い
て成分値を推定することを特徴とする請求項１に記載の
成分計測方法。 - 【請求項４】 前記回帰モデルはフーリェ変換回帰であ
ることを特徴とする請求項３に記載の成分計測方法。 - 【請求項５】 白色光を反射体上に形成された薄膜に照
射する近赤外光照射手段と、該反射体と薄膜からの反射
光を分光する分光手段と、該分光した光のうち近赤外分
光スペクトルを検出するスペクトル検出手段と、前記検
出した近赤外分光スペクトルに基づいて、反射体に形成
された膜厚と成分値を計測する厚さ／成分計測手段とを
備えてなる厚さ／成分計測装置。 - 【請求項６】 前記膜厚の算出は、前記検出された近赤
外分光スペクトルに対してフーリェ変換を行い、該得ら
れたフーリェ変換スペクトルから膜厚を算出することを
特徴とする請求項５に記載の厚さ計測装置。 - 【請求項７】 前記成分値の計測は、回帰モデルを用い
て成分値を推定することを特徴とする請求項５に記載の
成分計測装置。 - 【請求項８】 前記回帰モデルはフーリェ変換回帰であ
ることを特徴とする請求項７に記載の成分計測装置。 - 【請求項９】光源と、 前記光源から出射した白色光を反射体に形成された膜に
照射し、該反射体と膜から反射された光を分光する分光
手段と、 前記分光手段により分光された光のうち近赤外分光スペ
クトルを検出する検出手段と、 前記検出手段により検出された近赤外分光スペクトルを
用いて前記反射体に形成された膜の膜厚計測及び成分計
測を行う計測手段とを備えることを特徴とする厚さ／成
分計測装置。 - 【請求項１０】 前記検出手段は、ＩｎＧａＡｓアレイ
検出器で形成されていることを特徴とする請求項９に記
載の厚さ／成分計測装置。 - 【請求項１１】 前記計測手段は、前記近赤外分光スペ
クトルをフーリェ変換することにより前記膜の膜厚を計
測することを特徴とする請求項９に記載の厚さ計測装
置。 - 【請求項１２】 前記計測手段は、前記検出手段上に形
成された前記近赤外分光スペクトルのピッチに基づいて
前記反射体に形成された膜の膜厚を計測することを特徴
とする請求項９に記載の厚さ／成分計測装置。 - 【請求項１３】 前記計測手段は、前記近赤外分光スペ
クトルをフーリェ変換した後に当該近赤外分光スペクト
ルに含まれている干渉成分を除去し、更に逆フーリェ変
換を行うことにより前記反射体に形成された膜の成分計
測を行うことを特徴とする請求項９に記載の成分計測装
置。 - 【請求項１４】 反射体を搬送する搬送装置と、前記搬
送する反射体に形成された膜厚計測及び成分計測を同時
に行う厚さ／成分計測装置であって、前記厚さ／成分計
測装置は、 光源と、 前記光源から出射した光を反射体に形成された膜に照射
し、該膜で反射した光を通過させるスリットと、 前記スリットを通過した光を分光する分光手段と、 前記分光手段により分光されたスペクトルを検出する検
出手段と、 前記検出手段により検出された近赤外分光スペクトルを
用いて前記膜厚計測及び成分計測を行う計測手段とから
なり、前記搬送する反射体の全て又は任意の反射体に形
成された膜厚の計測及び成分計測を行うことを特徴とす
る厚さ／成分計測装置。 - 【請求項１５】 前記検出手段は、ＩｎＧａＡｓアレイ
検出器で形成されていることを特徴とする請求項１４に
記載に形成された厚さ／成分計測装置。 - 【請求項１６】 前記計測手段は、前記近赤外分光スペ
クトルをフーリェ変換することにより前記反射体に形成
された膜の膜厚を計測することを特徴とする請求項１４
に記載に形成された厚さ計測装置。 - 【請求項１７】 前記計測手段は、前記検出手段上に形
成された前記近赤外分光スペクトルのピッチに基づいて
前記膜の膜厚を計測することを特徴とする請求項１４に
記載の厚さ計測装置。 - 【請求項１８】 前記計測手段は、前記近赤外分光スペ
クトルをフーリェ変換した後に当該近赤外分光スペクト
ルに含まれている干渉成分を除去し、更に逆フーリェ変
換を行うことにより前記反射体に形成された膜の成分計
測を行うことを特徴とする請求項１４に記載に形成され
た成分計測装置。 - 【請求項１９】 大口径反射体をＸＹステージを利用し
て搬送する搬送装置と、前記搬送する大口径反射体に形
成された膜厚計測及び成分計測を同時に行う計測装置と
を備えてなる膜の厚さ／成分計測装置であって、前記厚
さ／成分計測装置は、 光源と、 前記光源から発生された光を大口径反射体に形成された
膜に照射し、該膜から反射された光を分光する分光手段
と、 前記分光手段により分光された近赤外分光スペクトルを
検出する検出手段と、 前記検出手段により検出された近赤外分光スペクトルを
用いて前記反射体に形成された膜の膜厚計測及び成分計
測を行う計測手段とからなり、前記搬送する大口径反射
体の全て又は任意の大口径反射体に形成された膜厚計測
及び成分計測を行うことを特徴とする厚さ／成分計測装
置。 - 【請求項２０】 前記検出手段は、ＩｎＧａＡｓアレイ
検出器で形成されていることを特徴とする請求項１９に
記載に形成された厚さ／成分計測装置。 - 【請求項２１】 前記大口径反射体は、３００ｍｍ大口
径反射体であることを特徴とする請求項１９に記載の厚
さ／成分計測装置。 - 【請求項２２】 前記計測手段は、前記近赤外分光スペ
クトルをフーリェ変換することにより前記反射体に形成
された膜の膜厚を計測することを特徴とする請求項１９
に記載に形成された厚さ／成分計測装置。 - 【請求項２３】 前記計測手段は、前記検出手段上に形
成された前記近赤外分光スペクトルのピッチに基づいて
前記反射体に形成された膜の膜厚を計測することを特徴
とする請求項１９に記載の厚さ計測装置。 - 【請求項２４】 前記計測手段は、前記近赤外分光スペ
クトルをフーリェ変換した後に当該近赤外分光スペクト
ルに含まれている干渉成分を除去し、更に逆フーリェ変
換を行うことにより前記反射体に形成された膜の成分計
測を行うことを特徴とする請求項１９に記載に形成され
た成分計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001327708A JP3797476B2 (ja) | 2001-10-25 | 2001-10-25 | 厚さ／成分計測方法及び装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001327708A JP3797476B2 (ja) | 2001-10-25 | 2001-10-25 | 厚さ／成分計測方法及び装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003130615A true JP2003130615A (ja) | 2003-05-08 |
| JP3797476B2 JP3797476B2 (ja) | 2006-07-19 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006226709A (ja) * | 2005-02-15 | 2006-08-31 | Jfe Steel Kk | 水溶液量測定装置 |
| JP5265050B1 (ja) * | 2012-02-27 | 2013-08-14 | 株式会社シンクロン | Ｌｅｄ光源装置、膜厚測定装置及び薄膜形成装置 |
| CN103364360A (zh) * | 2013-03-14 | 2013-10-23 | 深圳先进技术研究院 | 水分测定仪 |
| JP2016070669A (ja) * | 2014-09-26 | 2016-05-09 | 倉敷紡績株式会社 | 基板上の液体成分の測定方法および基板処理装置 |
| CN106053355A (zh) * | 2016-05-11 | 2016-10-26 | 京东方科技集团股份有限公司 | 光刻胶的参数检测方法及装置 |
| JP2020118698A (ja) * | 2020-04-23 | 2020-08-06 | 倉敷紡績株式会社 | 基板上の液体成分の測定方法および基板処理装置 |
| CN116297289A (zh) * | 2022-12-29 | 2023-06-23 | 蓝冰河(常州)精密测量技术有限责任公司 | 一种基于InGaAs阵列探测器的近红外薄膜质量在线监测系统 |
-
2001
- 2001-10-25 JP JP2001327708A patent/JP3797476B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| JP2006226709A (ja) * | 2005-02-15 | 2006-08-31 | Jfe Steel Kk | 水溶液量測定装置 |
| JP4586561B2 (ja) * | 2005-02-15 | 2010-11-24 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 水溶液量測定装置 |
| JP5265050B1 (ja) * | 2012-02-27 | 2013-08-14 | 株式会社シンクロン | Ｌｅｄ光源装置、膜厚測定装置及び薄膜形成装置 |
| CN103364360A (zh) * | 2013-03-14 | 2013-10-23 | 深圳先进技术研究院 | 水分测定仪 |
| CN103364360B (zh) * | 2013-03-14 | 2015-09-30 | 深圳先进技术研究院 | 水分测定仪 |
| JP2016070669A (ja) * | 2014-09-26 | 2016-05-09 | 倉敷紡績株式会社 | 基板上の液体成分の測定方法および基板処理装置 |
| CN106053355A (zh) * | 2016-05-11 | 2016-10-26 | 京东方科技集团股份有限公司 | 光刻胶的参数检测方法及装置 |
| JP2020118698A (ja) * | 2020-04-23 | 2020-08-06 | 倉敷紡績株式会社 | 基板上の液体成分の測定方法および基板処理装置 |
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