JP2008516229A - 光学計測システムを使用した誘電体薄膜の弾性係数の測定 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図3
Description
〔式1〕
ここで、nは、誘電層310の屈折率であり、τは、干渉振動の周期であり、λは、プローブビーム325の波長であり、θは、屈折角である。
〔式2〕
同様に、誘電体膜310の体積弾性係数は、次式で計算することができる。
〔式3〕
ここで、ρは、誘電体膜310の密度であり、νは、誘電体膜310のポアソン比である。
接近したピークは、その解答をより大きく変動させる一因となるので、それらを可能な限り除外することが重要である。
〔式4〕
〔式5〕
ここで、Rは、反射係数であり、Aは、入射波振幅であり、Bは、反射波振幅であり、Zは、固有音響インピーダンスである。固有音響インピーダンスはSi基板として公知のものとする。ヤング率または体積弾性係数の計算には、公表された値のポアソン比を使用することができる。
Claims (30)
- 光学計測の方法であって、
横方向に基準サンプルを走査して前記基準サンプルの反射を生じさせるステップと、
第1の一組の反射座標(x1, y1)の位置を特定するステップと、
z方向に前記基準サンプルを移動させるステップと、
横方向に前記基準サンプルを走査して第2の一組の反射座標(x2, y2)の位置を特定するステップと、
前記位置を特定した第1および第2の一組の座標から入射角を計算するステップと、を含む、光学計測方法。 - 前記計算した入射角を用いて屈折角を計算するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記基準サンプルの少なくとも一部分における前記計算した屈折角を用いて音速vを求めるステップと、前記求めた音速vを用いて前記基準サンプルの前記部分の弾性係数を計算するステップと、を含む、請求項2に記載の方法。
- 光学計測の方法であって、
サンプル表面に第1の光パルスを導くことと、
前記第1の光パルスの反射部分を使用して、第1の一組の座標(x1, y1, z1)を求め、
z方向に前記サンプルを移動させることと、
前記サンプル表面上に第2の光パルスを導くことと、
前記第2の光パルスの反射部分を使用して、第2の一組の座標(x2, y2, z2)を求めることと、
前記第1および第2の一組の座標から入射角を計算することと、
前記計算した入射角を用いて、屈折角を計算することと、
前記計算した屈折角を用いて、前記サンプル表面の少なくとも一部分における音速vを求めることと、
前記求めた音速vを用いて、前記サンプル表面の前記部分の弾性係数を求めることと、
を含む、光学計測の方法。 - 前記屈折角は、スネル(Snell)の法則を用いて前記入射角から計算される、請求項4に記載の方法。
- 前記サンプル表面は、少なくとも2つの異なる膜を含む、請求項4に記載の方法。
- 光反射率は、前記少なくとも2つの異なる膜の間で異なる、請求項7に記載の方法。
- 前記入射角を求めるために、前記光パルスは、前記z方向の様々な位置においてx方向の曲線およびy方向の曲線を生成するように、少なくとも2つの異なる膜の周縁部をx方向およびy方向に走査する、請求項7に記載の方法。
- 前記サンプルは、その表面に少なくとも1つの誘電体膜が配置された半導体ウエハを備える、請求項4に記載の方法。
- 前記誘電体膜は、SiO2を含む、請求項10に記載の方法。
- 前記誘電体膜は、ポリマーを含む、請求項10に記載の方法。
- 前記誘電体膜は、炭素ドープ酸化物を含む、請求項10に記載の方法。
- 光学計測システムのデータ解析方法であって、
サンプルの屈折率を求めることと
レーザ光線の波長を求めることと、
前記サンプルにおける、第1の反射率を有する第1の部分の表面を第1の光パルスでマーキングすることによって、前記サンプルの屈折角を求めることと、
前記第1の光パルスの反射部分を用いて、前記システムから第1の一組の座標(x1 , y1, z1)を読み取ることと、
前記サンプルにおける、第2の反射率を有する第2の部分の表面を第2の光パルスでマーキングすることと、
前記第2の光パルスの反射部分を用いて、前記システムから第2の一組の座標(x2 , y2, z2)を読み取ることと、
前記第1および第2の一組の座標から入射角を計算することと、
前記計算した入射角を用いて、屈折角を計算することと、
前記計算した屈折角を用いて、前記サンプル表面の少なくとも一部分における音速vを求めることと、
前記求めた音速を用いて、前記サンプル表面の前記部分の弾性係数を求めることと、を含む、データ解析方法。 - 前記入射角の測定精度を向上させるために、複数のマークを取得して平均する、請求項14に記載の方法。
- 信号の周波数成分を解析して周期を求めるために離散フーリエ変換アルゴリズムが用いられ、該アルゴリズムが、
整数倍の波長が現れるように、矩形関数またはボックスカー関数を用いて記録されたデータに窓関数をかけることと、前記離散フーリエ変換を行うことと、
最大振幅が生じる周波数に等しい中心周波数を有する理想的なフィルタを適用することと、
得られたスペクトルに行われる周波数領域におけるSinc補間と、
振動の周波数の正確な値を見つけるためのピーク改善アルゴリズムと、
を含む、請求項14に記載の方法。 - 密度が、R = B/A = (Z基板-Z誘電体)/(Z基板+Z誘電体)およびρ = Z/vを用いて、誘電体における入射及び反射オシレーションの間の振幅変動を測定することによって求められ、ここでRは反射係数であり、Aは入射波の振幅であり、Bは反射波の振幅であり、Zは固有音響インピーダンスである、請求項16に記載の方法。
- 光学計測システムであって、
基準サンプルをxおよびy軸に従って横方向にビームで走査して、前記基準サンプルの反射を生じさせると共に、前記ビームに対してz軸に沿って前記基準サンプルを移動させるための光源サブシステムと、
第1のz軸および第2のz軸の位置それぞれに対応する、第1の一組の反射座標(x1, y1)および第2の一組の反射座標(x2, y2)の位置を特定するための検出器と、
内蔵プログラムの制御下で動作して前記ビームの入射角を計算するプロセッサと、を備える光学計測システム。 - 前記プロセッサは、前記基準サンプルに関連する屈折角を求めるようにさらに動作する、請求項21に記載のシステム。
- 前記プロセッサは、前記求めた屈折角を用いて前記基準サンプルの少なくとも一部分における音速vと、前記求めた音速vを用いて前記基準サンプルの少なくとも一部分における弾性係数と、をさらに求める、請求項22に記載のシステム。
- 前記基準サンプルは、パターン化された基準サンプルを含む、請求項21に記載のシステム。
- 光学計測システムであって、
複数の自由度を有するサンプルステージと、
検出器と、
レーザと、
第1の光パルスの反射部分を使用して前記システムから第1の組の座標(x1, y1, z1)を読み取り、z方向に前記サンプルを移動させて第2の光パルスで前記サンプルをマーキングすると共に前記第2の光パルスの反射部分を使用して前記システムから第2の一組の座標(x2, y2, z2)を読み取ることによって、屈折角を求めるために、前記第1の光パルスで前記サンプルをマーキングするための光パルス源を提供する、少なくとも1つの光源と、
前記第1および第2の一組の座標から入射角を計算し、前記計算した入射角から屈折角を計算し、前記計算した屈折角を用いて音速vを求め、前記求めた音速を用いて前記サンプルの弾性係数を求めるための、前記検出器に接続されたデータ解析システムと、を備える、光学計測システム。 - 前記屈折率は、偏光解析器を使用して測定される、請求項25に記載のシステム。
- 前記レーザの波長は、分光計を使用して測定される、請求項25に記載のシステム。
- 前記光パルス源を使用して、前記入射角の測定精度を向上させるために平均される複数のマークを獲得する、請求項25に記載の光学計測システム。
- 前記サンプルは、少なくとも2つの異なる膜を含む、請求項25に記載の光学計測システム。
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