JP2010230515A - 膜厚測定装置及び測定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 第1波長λ1の測定光成分、及び第2波長λ2の測定光成分を含む測定光を測定対象物15へと供給する測定光源28と、測定対象物15の上面からの反射光及び下面からの反射光の干渉光について、第1波長λ1の干渉光成分、及び第2波長λ2の干渉光成分に分解する分光光学系30と、第1、第2干渉光成分のそれぞれの各時点での強度を検出する光検出器31、32と、膜厚解析部40とを有して膜厚測定装置1Aを構成する。膜厚解析部40は、第1干渉光成分の検出強度の時間変化での第1位相と、第2干渉光成分の検出強度の時間変化での第2位相との位相差に基づいて、測定対象物15の膜厚の時間変化を求める。
【選択図】 図3
Description
による時間変化を示す。すなわち、波長λの測定光L0を用いた場合、得られる反射光の干渉強度I(t)は、エッチング処理等による膜厚dの時間変化に伴って余弦波的に変化する。ここで、Aは干渉強度の変動の振幅、Bはオフセットである。
となる。ここで、n1は波長λ1での半導体膜15の屈折率である。この時間変化において、その1周期Δt1は、膜厚dがΔd=λ1/2n1だけ変化する時間に相当する。
となる。ここで、n2は波長λ2での半導体膜15の屈折率である。この時間変化において、その1周期Δt2は、膜厚dがΔd=λ2/2n2だけ変化する時間に相当する。
となる。すなわち、第1位相φ1と第2位相φ2との位相差Δφ12は、測定対象物の膜厚dに比例して変化する。したがって、図2のグラフ(c)に示すように、第1、第2干渉光成分の検出強度の時間変化に伴う位相差Δφ12の変化により、半導体層15の膜厚dの絶対値、及びその時間変化を精度良く求めることが可能である。
によって表される。したがって、このような関係を利用し、例えば測定された位相差Δφから半導体膜15の膜厚dが所望の膜厚Dまで減少したと判断された時点をエッチング処理の終点とするなどの方法によって、図2のグラフ(c)に示すように、エッチング処理の終点検出を行うことができる。このようなプロセス制御は、例えば半導体膜15の膜厚dが時間とともに増加する薄膜形成処理の制御等においても同様に実行可能である。
となる。
と求められる。すなわち、本測定例では、測定対象物の膜厚dが264.99nm以下であれば、上記方法によって膜厚dの絶対値を測定することが可能である。
と求められる。
Claims (10)
- 第1面及び第2面を有する膜状の測定対象物の膜厚の時間変化を測定する膜厚測定装置であって、
第1波長を有する第1測定光成分、及び前記第1波長とは異なる第2波長を有する第2測定光成分を少なくとも含む測定光を前記測定対象物へと供給する測定光源と、
前記測定光の前記測定対象物の前記第1面からの反射光、及び前記第2面からの反射光が干渉した干渉光について、前記第1波長の第1干渉光成分、及び前記第2波長の第2干渉光成分に分解する分光手段と、
前記第1干渉光成分、及び前記第2干渉光成分のそれぞれの各時点での強度を検出する検出手段と、
前記第1干渉光成分の検出強度の時間変化における第1位相と、前記第2干渉光成分の検出強度の時間変化における第2位相との位相差に基づいて、前記測定対象物の膜厚の時間変化を求める膜厚解析手段と
を備えることを特徴とする膜厚測定装置。 - 前記測定対象物は基板上の半導体膜であり、所定の処理の実行中における前記半導体膜の膜厚の時間変化を測定することを特徴とする請求項1記載の膜厚測定装置。
- 前記測定光源は、前記測定光の成分として互いに波長が異なる3成分以上の測定光成分を供給可能に構成され、前記分光手段及び前記検出手段は、膜厚の時間変化の測定に用いられる前記第1波長及び前記第2波長を変更可能に構成されていることを特徴とする請求項1または2記載の膜厚測定装置。
- 前記測定対象物について膜厚が減少する時間変化を測定する場合に、2波長の波長間隔を段階的に広げるように前記第1波長及び前記第2波長を変更することを特徴とする請求項3記載の膜厚測定装置。
- 前記測定光源は、前記第1波長及び前記第2波長を含む波長域の白色光を前記測定光として供給する白色光源であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項記載の膜厚測定装置。
- 前記分光手段は、前記干渉光を各波長の干渉光成分へと分解する分光光学系を有し、
前記検出手段は、前記分光光学系によって分解された各干渉光成分の強度を検出する複数の光検出素子が配列されたマルチチャンネル光検出器を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項記載の膜厚測定装置。 - 第1面及び第2面を有する膜状の測定対象物の膜厚の時間変化を測定する膜厚測定方法であって、
第1波長を有する第1測定光成分、及び前記第1波長とは異なる第2波長を有する第2測定光成分を少なくとも含む測定光を測定光源から前記測定対象物へと供給する測定光供給ステップと、
前記測定光の前記測定対象物の前記第1面からの反射光、及び前記第2面からの反射光が干渉した干渉光について、前記第1波長の第1干渉光成分、及び前記第2波長の第2干渉光成分に分解する分光ステップと、
前記第1干渉光成分、及び前記第2干渉光成分のそれぞれの各時点での強度を検出する検出ステップと、
前記第1干渉光成分の検出強度の時間変化における第1位相と、前記第2干渉光成分の検出強度の時間変化における第2位相との位相差に基づいて、前記測定対象物の膜厚の時間変化を求める膜厚解析ステップと
を備えることを特徴とする膜厚測定方法。 - 前記測定対象物は基板上の半導体膜であり、所定の処理の実行中における前記半導体膜の膜厚の時間変化を測定することを特徴とする請求項7記載の膜厚測定方法。
- 前記測定光源は、前記測定光の成分として互いに波長が異なる3成分以上の測定光成分を供給可能に構成され、前記分光ステップ及び前記検出ステップにおいて、膜厚の時間変化の測定に用いられる前記第1波長及び前記第2波長を変更することを特徴とする請求項7または8記載の膜厚測定方法。
- 前記測定対象物について膜厚が減少する時間変化を測定する場合に、2波長の波長間隔を段階的に広げるように前記第1波長及び前記第2波長を変更することを特徴とする請求項9記載の膜厚測定方法。
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