JP2012141134A - Method for monitoring thin-film formation using dynamic interferometer - Google Patents

Method for monitoring thin-film formation using dynamic interferometer Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of monitoring thin-film formation using a dynamic interferometer.SOLUTION: A method of realtime monitoring of thin-film growth that uses a dynamic interferometer is disclosed. A temporal phase change of a reflection coefficient of a growth thin-film stack is extracted through optical monitoring. The dynamic interferometer eliminates effects of vibration and air turbulence, and is used with a method for directly detecting a variable phase of the growth thin-film stack. The realtime reflection coefficient under vertical incidence of monitoring light can be obtained in the same manner as optical admittance, in conjunction with measurement of reflectance or transmittance, so that the coefficient is applicable to enhancement of error compensation on thin-film growth.

Description

本発明は、薄膜形成の光学監視方法に係り、特に、動的干渉計(dynamic interferometer)を使用した薄膜形成監視方法に関する。   The present invention relates to an optical monitoring method for thin film formation, and more particularly to a thin film formation monitoring method using a dynamic interferometer.

光学監視方法は一般に光学フィルター製造の優れた方法であると考えられており、高価な光学フィルター製造のために、より精密な光学モニターが必要とされている。   The optical monitoring method is generally considered to be an excellent method for manufacturing an optical filter, and a more precise optical monitor is required for manufacturing an expensive optical filter.

薄膜積層において、材料の屈折率は通常変化し、それにより各層の好適な厚さは当初設計において期待されていたものと同じにはならない。このため、各薄膜層の終点は修正される必要がある。   In thin film stacking, the refractive index of the material usually changes, so that the preferred thickness of each layer is not the same as expected in the original design. For this reason, the end point of each thin film layer needs to be corrected.

しかしながら、周知の監視方法は、分析的にこの問題を解決していない。ほとんどの周知の被覆堆積物のための監視システムでは、透過率と反射率のみが測定される。透過率或いは反射率は、現在の層が監視波長の1/4厚さまで成長すると、局部極値に到達しうる。   However, known monitoring methods do not solve this problem analytically. In most known monitoring systems for coating deposits, only transmittance and reflectance are measured. Transmittance or reflectance can reach local extremes when the current layer is grown to a quarter thickness of the monitoring wavelength.

ほとんどの方法で、極値の折り返し点が、各層の堆積の終点を推定するのに用いられる。偏光解析及びブロードバンドスペクトル監視のような、他の監視方法では、コンピュータアルゴリズムを使用し測定値を調整することで光学定数を得るが、これは測定値は多すぎるパラメータを含み、それらは分析的に解決することが難しいためである。これらのモニターにより堆積を終結させるより明確な規則はない。   In most methods, extreme fold points are used to estimate the endpoint of each layer deposition. Other monitoring methods, such as ellipsometry and broadband spectrum monitoring, use computer algorithms to adjust the measured values to obtain the optical constant, which includes too many parameters, which are analytically This is because it is difficult to solve. There are no clearer rules to terminate deposition by these monitors.

本発明の目的は、薄膜堆積の監視方法を提供することにある。新型の偏光干渉計を使用することで、通常堆積薄膜より反射される監視光の位相と等級がリアルタイムで得られ、薄膜の物理特性変化もまた分析的に見いだされる。   It is an object of the present invention to provide a method for monitoring thin film deposition. By using a new type of polarization interferometer, the phase and magnitude of the monitoring light normally reflected from the deposited thin film is obtained in real time, and the physical property changes of the thin film are also found analytically.

本発明は、薄膜成長の監視処理のために動的干渉計(dynamic interferometer)を採用する。それは監視と応答誤り補償を行うために、反射係数軌跡或いは等価光学アドミタンス軌跡を提供する。厚さと屈折率の変化もまた、非吸収薄膜に関して知られている。実軸の左交点に近い終点に関しては、piの位相シフトが測定位相に加えられ得て、監視感度を増すために光学アドミタンスが再計算される。   The present invention employs a dynamic interferometer for thin film growth monitoring. It provides a reflection coefficient trajectory or equivalent optical admittance trajectory for monitoring and response error compensation. Changes in thickness and refractive index are also known for non-absorbing thin films. For endpoints near the left intersection of the real axes, a pi phase shift can be added to the measured phase and the optical admittance is recalculated to increase monitoring sensitivity.

請求項1の発明は、薄膜監視方法において、
薄膜を具えた基板を提供し、
低コヒーレンス長(low coherence length)の光源を具えた動的干渉計(dynamic interferometer)を使用して画素化位相マスク画像検出ユニットを通して該薄膜の反射位相を測定し、
偏光干渉計を利用して該光源からの低コヒーレンス光を分割して直交する第1線形偏光と第2線形偏光となし、
これら二つの線形偏光を基板及び該薄膜に対して垂直方向に入射させ、これら二つの線形偏光を該基板の両面上の二つのインターフェイスで反射させ、
該画素化位相マスク画像検出ユニットにより全ての反射光を受け取り、これらの反射光束間の経路長の差が該低コヒーレンス長(low coherence length)より小さい間、該反射光束が互いに干渉し、
該動的干渉計(dynamic interferometer)に該干渉光を発生させて、干渉強度に対応する反射位相を得、
該薄膜の透過率を測定し、該薄膜の非吸収反射率を計算し、或いは直接に画素化位相マスク画像検出ユニットを使用して該薄膜の反射率を測定し、
異なる時間における該反射位相と該反射率に一致する反射係数を得、
該反射係数に一致する該薄膜の等価アドミタンス(equivalent admittance)を計算し、該等価アドミタンス(equivalent admittance)により該薄膜の厚さと屈折率を計算し、以上のステップを包含することを特徴とする、薄膜監視方法としている。
請求項2の発明は、請求項1記載の薄膜監視方法において、画素化位相マスク画像検出ユニットは、偏光板が結合された画素アレイにアラインされた複屈折結晶アレイを含む光検出器を包含することを特徴とする、薄膜監視方法としている。
請求項3の発明は、請求項1記載の薄膜監視方法において、画素化位相マスク画像検出ユニットは、4分の1波長板が結合された画素アレイにアラインされた偏光板アレイを含む光検出器を包含することを特徴とする、薄膜監視方法としている。
請求項4の発明は、請求項1記載の薄膜監視方法において、該動的干渉計(dynamic interferometer)に該干渉光を発生させて、干渉強度に対応する反射位相を得るステップは、画素化位相マスク画像検出ユニットが全ての反射光を受け取り、異なる位相シフトインターフェログラム(phase shift inteferogram)を生成し、それから該動的干渉計(dynamic interferometer)が該位相シフトインターフェログラム(phase shift inteferogram)により該反射位相を得ることを特徴とする、薄膜監視方法としている。
請求項5の発明は、請求項1記載の薄膜監視方法において、該低コヒーレンス光のコヒーレンス長は該薄膜の総光学厚さより大きく該基板の光学厚さより小さいことを特徴とする、薄膜監視方法としている。
請求項6の発明は、請求項1記載の薄膜監視方法において、該動的干渉計(dynamic interferometer)に該干渉光を発生させて、干渉強度に対応する反射位相を得るステップは、位相シフトアルゴリズムを使用することで該干渉光に一致する反射位相を獲得するために提供されることを特徴とする、薄膜監視方法としている。
請求項7の発明は、請求項1記載の薄膜監視方法において、該動的干渉計(dynamic interferometer)に該干渉光を発生させて、干渉強度に対応する反射位相を得るステップでは、該動的干渉計(dynamic interferometer)が該画素化位相マスク画像検出ユニットを通して該干渉光を検出することを特徴とする、薄膜監視方法としている。
請求項8の発明は、請求項7記載の薄膜監視方法において、該画素化位相マスク画像検出ユニットの画像検出結果は、複数の画素を包含し、該画素は4つの画素が1ユニットと設定され、各ユニットは位相として記録されることを特徴とする、薄膜監視方法としている。
請求項9の発明は、請求項1記載の薄膜監視方法において、基板を通過する反射された該第1線形偏光と反射された該第2線形偏光は、複数の反射光束を形成し、各対の二つの光束が互いに干渉する反射光束対の間の経路差は、二つのミラーの偏光ビームスプリッタまでの経路長の差が基板の光学厚さに等しいとき、コヒーレンス長よりも小さいことを特徴とする、薄膜監視方法としている。
請求項11の発明は、請求項10記載の薄膜監視方法において、各光束対は、偏光板を通過した後に互いに干渉することを特徴とする、薄膜監視方法としている。
請求項12の発明は、請求項10記載の薄膜監視方法において、該基板上に参考反射表面が挿入されて、経路差が、参考表面と基板の背面の間の距離に等しくされ、反射位相、薄膜形成変化を具えた表面輪郭が全ての光束対の干渉により測定及び監視されることを特徴とする、薄膜監視方法としている。
請求項13の発明は、請求項1記載の薄膜監視方法において、薄膜反射係数の監視図を得るために薄膜形成変化の軌跡を形成するために各時間の薄膜係数が記録されることを特徴とする、薄膜監視方法としている。
請求項14の発明は、請求項1記載の薄膜監視方法において、薄膜の等価アドミタンス(equivalent admittance)の監視図を得るために薄膜形成変化の軌跡を形成するために各時間の等価アドミタンス(equivalent admittance)が記録されることを特徴とする、薄膜監視方法としている。
請求項15の発明は、請求項14記載の薄膜監視方法において、該軌跡の左側の成長の終点で監視感度を加えるステップで、反射位相上にpiの位相シフトを加え、対応光学アドミタンスを再計算して監視感度を監視することを特徴とする、薄膜監視方法としている。
The invention of claim 1 is the thin film monitoring method,
Providing a substrate with a thin film,
Measuring the reflected phase of the film through a pixelated phase mask image detection unit using a dynamic interferometer with a light source of low coherence length;
Using a polarization interferometer to split the low-coherence light from the light source into orthogonal orthogonal first and second linear polarizations;
These two linear polarizations are incident perpendicular to the substrate and the film, and the two linear polarizations are reflected by two interfaces on both sides of the substrate,
All reflected light is received by the pixelated phase mask image detection unit, and the reflected light beams interfere with each other while the difference in path length between these reflected light beams is less than the low coherence length,
Generating the interference light in the dynamic interferometer to obtain a reflection phase corresponding to the interference intensity;
Measure the transmittance of the thin film, calculate the non-absorbing reflectance of the thin film, or directly measure the reflectance of the thin film using a pixelated phase mask image detection unit,
Obtaining a reflection coefficient that matches the reflection phase and the reflectance at different times;
Calculating an equivalent admittance of the thin film corresponding to the reflection coefficient, calculating a thickness and a refractive index of the thin film by the equivalent admittance, and including the above steps, It is a thin film monitoring method.
According to a second aspect of the present invention, in the thin film monitoring method according to the first aspect, the pixelated phase mask image detection unit includes a photodetector including a birefringent crystal array aligned with a pixel array to which a polarizing plate is coupled. The thin film monitoring method is characterized by this.
The invention according to claim 3 is the thin film monitoring method according to claim 1, wherein the pixelated phase mask image detection unit includes a polarizing plate array aligned with a pixel array to which a quarter-wave plate is coupled. It is the thin film monitoring method characterized by including.
According to a fourth aspect of the present invention, in the thin film monitoring method according to the first aspect, the step of generating the interference light in the dynamic interferometer to obtain a reflection phase corresponding to the interference intensity is a pixel phase. A mask image detection unit receives all the reflected light and generates different phase shift inteferograms from which the dynamic interferometer The thin film monitoring method is characterized in that the reflection phase is obtained.
The thin film monitoring method according to claim 5, wherein the coherence length of the low coherence light is larger than the total optical thickness of the thin film and smaller than the optical thickness of the substrate. Yes.
According to a sixth aspect of the present invention, in the thin film monitoring method according to the first aspect, the step of generating the interference light in the dynamic interferometer to obtain a reflection phase corresponding to the interference intensity includes a phase shift algorithm. The thin film monitoring method is provided in order to obtain a reflection phase that matches the interference light by using.
According to a seventh aspect of the present invention, in the thin film monitoring method according to the first aspect, in the step of generating the interference light in the dynamic interferometer to obtain the reflection phase corresponding to the interference intensity, A thin film monitoring method is characterized in that a dynamic interferometer detects the interference light through the pixelated phase mask image detection unit.
The invention according to claim 8 is the thin film monitoring method according to claim 7, wherein the image detection result of the pixelated phase mask image detection unit includes a plurality of pixels, and four pixels are set as one unit. The thin film monitoring method is characterized in that each unit is recorded as a phase.
According to a ninth aspect of the present invention, in the thin film monitoring method according to the first aspect, the reflected first linearly polarized light passing through the substrate and the reflected second linearly polarized light form a plurality of reflected light beams, The path difference between the pair of reflected light beams where the two light beams interfere with each other is smaller than the coherence length when the path length difference between the two mirrors to the polarizing beam splitter is equal to the optical thickness of the substrate. It is a thin film monitoring method.
An eleventh aspect of the invention is the thin film monitoring method according to the tenth aspect, wherein each pair of light beams interferes with each other after passing through the polarizing plate.
The invention of claim 12 is the thin film monitoring method of claim 10, wherein a reference reflective surface is inserted on the substrate, the path difference is made equal to the distance between the reference surface and the back surface of the substrate, the reflection phase, A thin film monitoring method is characterized in that a surface contour having a thin film formation change is measured and monitored by interference of all light beam pairs.
A thirteenth aspect of the invention is the thin film monitoring method according to the first aspect, wherein the thin film coefficient at each time is recorded in order to form a trajectory of a thin film formation change in order to obtain a monitoring chart of the thin film reflection coefficient. It is a thin film monitoring method.
According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided a thin film monitoring method according to the first aspect, wherein an equivalent admittance at each time is formed to form a trajectory of a thin film formation change in order to obtain a monitoring chart of an equivalent admittance of the thin film. ) Is recorded, it is a thin film monitoring method.
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the thin film monitoring method according to the fourteenth aspect, in the step of adding monitoring sensitivity at the growth end point on the left side of the locus, a phase shift of pi is added to the reflection phase, and the corresponding optical admittance is recalculated The thin film monitoring method is characterized by monitoring the monitoring sensitivity.

本発明は、数値調整を適用するかわりに新規の光学監視システムを提供し、分析的に反射係数、等価光学アドミタンス、屈折率、及び薄膜スタックの厚さを得る。   The present invention provides a novel optical monitoring system instead of applying numerical adjustment and analytically obtains reflection coefficient, equivalent optical admittance, refractive index, and thin film stack thickness.

それは監視における、より高い精密度とより正確な誤り補償を提供する。それは、操作者が堆積をより明確に制御するのを助け、堆積の終点の誤判断を減らし、歩留りを改善する。   It provides higher precision and more accurate error compensation in monitoring. It helps the operator to control the deposition more clearly, reduces the misjudgment of the deposition endpoint, and improves the yield.

本発明の好ましい実施例による監視装置を示す模式図である。1 is a schematic diagram illustrating a monitoring device according to a preferred embodiment of the present invention. 本発明の好ましい実施例による画素化位相マスクカメラ上の偏光板分布の模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram of a polarizing plate distribution on a pixelated phase mask camera according to a preferred embodiment of the present invention. 本発明の好ましい実施例による基板内の垂直入射光反射を示す図である。FIG. 6 illustrates normal incidence light reflection in a substrate according to a preferred embodiment of the present invention. 本発明の好ましい実施例によるフローチャートである。3 is a flowchart according to a preferred embodiment of the present invention. piの位相シフトを反射位相に加え、対応光学アドミタンスを再計算することで、感度が改善されるのを示す参考図である。FIG. 6 is a reference diagram showing that the sensitivity is improved by adding the phase shift of pi to the reflection phase and recalculating the corresponding optical admittance.

本発明は添付の図面に対する詳しい説明により、さらに理解されるが、それは本発明を限定するものではない。   The present invention will be further understood by the detailed description of the accompanying drawings, which do not limit the invention.

本発明は添付の図面を参照してなされる以下の詳しい説明により、明確となるが、そのうち、同じ参照番号は同じ素子に関係する。   The present invention will become apparent from the following detailed description, taken in conjunction with the accompanying drawings, in which like reference numerals refer to like elements.

図1を参照されたい。薄膜監視装置1はコーティング装置12外部に設置され、それはコーティング装置12のコーティングチャンバ100に接続されている。該薄膜監視装置1は光源103、コリメータ104、動的干渉計(dynamic interferometer)10、撮像レンズ115、画素化位相マスクカメラ116、光検出器120、及び処理ユニット122を包含する。   Please refer to FIG. The thin film monitoring apparatus 1 is installed outside the coating apparatus 12, which is connected to the coating chamber 100 of the coating apparatus 12. The thin film monitoring apparatus 1 includes a light source 103, a collimator 104, a dynamic interferometer 10, an imaging lens 115, a pixelated phase mask camera 116, a photodetector 120, and a processing unit 122.

該光検出器120はコーティングチャンバ100に配置され、基板14もまたコーティングチャンバ100に配置される。   The photodetector 120 is disposed in the coating chamber 100 and the substrate 14 is also disposed in the coating chamber 100.

該動的干渉計(dynamic interferometer)10は、好ましくは、Fizeau偏光干渉計101とトワイマン−グリーン干渉計102が結合されたものとされるが、本発明はこの実施例に限定されるわけではない。Fizeau偏光干渉計101はビームスプリッタ113、4分の1波長板114を包含する。該トワイマン−グリーン干渉計102は、偏光板105、偏光ビームスプリッタ(PBS)106、二つの4分の1波長板107、108、二つのミラー109、110を包含する。   The dynamic interferometer 10 is preferably a combination of a Fizeau polarization interferometer 101 and a Twyman-Green interferometer 102, but the invention is not limited to this embodiment. . Fizeau polarization interferometer 101 includes a beam splitter 113 and a quarter wave plate 114. The Twiman-Green interferometer 102 includes a polarizing plate 105, a polarizing beam splitter (PBS) 106, two quarter-wave plates 107 and 108, and two mirrors 109 and 110.

監視システムはコーティングチャンバ100の外部に設置される。図1に示されるように、画素化位相マスクカメラ116が結合されたFizeau偏光干渉計101が光学位相を抽出するのに用いられる。   The monitoring system is installed outside the coating chamber 100. As shown in FIG. 1, a Fizeau polarization interferometer 101 to which a pixelated phase mask camera 116 is coupled is used to extract the optical phase.

光は光源103より発射された後、コリメータ104により平行にされる。平行にされた光は偏光板105を通過することができ、それは二つの直交する偏光間の強度比を調整するのに用いられる。   The light is emitted from the light source 103 and then collimated by the collimator 104. The collimated light can pass through the polarizing plate 105, which is used to adjust the intensity ratio between two orthogonal polarizations.

該偏光ビームスプリッタ(PBS)106は二つの直交する偏光をトワイマン−グリーン干渉計102の異なるアームに分離する。該二つの4分の1波長板107、108は該偏光ビームスプリッタ(PBS)106の周囲に配置されて、一つのミラー109より反射されたS偏光をP偏光に変換し、もう一つのミラー110から反射されたP偏光をS偏光に、それぞれ変換するように配向される。二つのアームから来る光は、再び結合され、Fizeauキャビティーに至り、それは我々の基板である。   The polarizing beam splitter (PBS) 106 separates two orthogonal polarizations into different arms of the Twiman-Green interferometer 102. The two quarter-wave plates 107 and 108 are arranged around the polarizing beam splitter (PBS) 106 to convert S-polarized light reflected from one mirror 109 into P-polarized light, and another mirror 110. The P-polarized light reflected from the light is oriented to be converted to S-polarized light. The light coming from the two arms is recombined and leads to the Fizeau cavity, which is our substrate.

我我の場合、試験表面111は薄膜が成長する側に位置し、基板の別側は参考表面112とされる。反射光はビームスプリッタ113により4分の1波長板へと向かう。   In our case, the test surface 111 is located on the side on which the thin film is grown, and the other side of the substrate is the reference surface 112. The reflected light is directed to the quarter wave plate by the beam splitter 113.

該カメラの前方の該4分の1波長板114は、干渉計の二つのアームから来る二つの偏光ビームを、二つの直交円偏光状態へと変換する。該4分の1波長板114は薄膜の反射係数位相を、逆余弦形式よりも、むしろ、測定強度の逆正接関数から得られるものとする。それは4分の1波長板のない場合よりも高い感度を提供する。   The quarter wave plate 114 in front of the camera converts the two polarized beams coming from the two arms of the interferometer into two orthogonal circular polarization states. The quarter-wave plate 114 assumes that the reflection coefficient phase of the thin film is obtained from the arc tangent function of the measured intensity rather than the inverse cosine form. It provides higher sensitivity than without a quarter wave plate.

該撮像レンズ115を通った後に、光線はカメラに向かう。該カメラ116はCCDアレイを有し、各画素はその上に偏光板を有しており、図2に示されるようである。試験ビームをφLの位相で左旋円偏光し、参考ビームはφRの位相で右旋円偏光する。さらに、両ビームはx軸に対してα角の方向に配された線形偏光板に入射させられる。   After passing through the imaging lens 115, the light beam goes to the camera. The camera 116 has a CCD array, and each pixel has a polarizing plate thereon, as shown in FIG. The test beam is left-handed circularly polarized with a phase of φL and the reference beam is right-handed circularly polarized with a phase of φR. Further, both beams are made incident on a linear polarizing plate arranged in an α angle direction with respect to the x axis.

該偏光板を通過した後、試験ビームと参考ビームのいずれも、α角に線形偏光され、+αの位相オフセットが試験ビームに加えられ、−αの位相オフセットが参考ビームに加えられる。二つのビームはこうして共線関係となり、以下の一般式(1)に示される強度パターンを与える干渉を形成する。

Figure 2012141134
そのうち、Φ(x,y)=φL−φR、IL 及びIR は左旋及び右旋円偏光ビームの強度である。 After passing through the polarizer, both the test beam and the reference beam are linearly polarized at an α angle, a phase offset of + α is added to the test beam, and a phase offset of −α is added to the reference beam. The two beams are thus collinear and form interference giving the intensity pattern shown in the following general formula (1).
Figure 2012141134
Among them, Φ (x, y) = φL−φR, IL and IR are the intensities of the left-handed and right-handed circularly polarized beams.

線形偏光板は二つのビームの間の位相シフト装置として働き、位相シフト2αは偏光板の配向角の2倍に等しい。   The linear polarizer acts as a phase shift device between the two beams and the phase shift 2α is equal to twice the orientation angle of the polarizer.

図2に示されるように、該カメラの隣り合う画素は異なる配向偏光板を有する。一つのユニット内に、四つの異なる偏光板201、202、203、204を有し得て、該ユニットはCCDアレイ中に周期的に分布される。該カメラ上に、0°、45°、−45°、90°に四つの異なる偏光板があり、それらは位相シフトアルゴリズムのために、位相シフトされた四つの異なるインターフェログラムを一度に生成する。これらの位相はこれにより位相シフトアルゴリズムにより同時に計算され得る。   As shown in FIG. 2, adjacent pixels of the camera have different alignment polarizers. There can be four different polarizers 201, 202, 203, 204 in one unit, which units are periodically distributed in the CCD array. There are four different polarizers on the camera at 0 °, 45 °, -45 °, 90 °, which generate four different phase-shifted interferograms at once for the phase-shift algorithm. . These phases can thereby be calculated simultaneously by a phase shift algorithm.

図3において、光線は空間的に分離され、且つ僅かな傾斜を以て描かれているが、それらは表面に対して垂直であり、監視システムにおいて共線関係にある。キャビティー内の数字は、キャビティーを出る前に各ビームが通過する試験表面反射の数を指す。   In FIG. 3, the rays are spatially separated and depicted with a slight tilt, but they are perpendicular to the surface and are collinear in the surveillance system. The number in the cavity refers to the number of test surface reflections that each beam passes before exiting the cavity.

経路が一致し同タイプの線で描かれた対をなすビームのみが、互いに干渉し、なぜならその光は短いコヒーレンス長を有するためである。もし、我々がトワイマン−グリーン干渉計の一つのアームの翻訳段階を注意深く調整すれば、二つのミラー109、110のPBS106の距離が基板の光学厚さの違いを有するようにできる。試験表面からのS偏光ビームの各連続反射は、追加の試験表面反射を受けたP偏光ビームとコヒーレントである。ほとんど同じ経路長のビーム対のみが観察可能な干渉縞を有し、そのほかは低コヒーレンスゆえに抑制される。   Only paired beams whose paths match and are drawn with the same type of line interfere with each other because the light has a short coherence length. If we carefully adjust the translation stage of one arm of the Twiman-Green interferometer, the distance between the PBS 106 of the two mirrors 109, 110 can have a difference in the optical thickness of the substrate. Each successive reflection of the S-polarized beam from the test surface is coherent with the P-polarized beam that has undergone additional test surface reflections. Only beam pairs with almost the same path length have observable interference fringes, others are suppressed due to low coherence.

S0とP1、及びS1とP2に一致する経路は、同タイプの線で描かれる(たとえば、S0とP1は破線で、S1とP2は点線で描かれる)。測定強度は以下の一般式2で示される。

Figure 2012141134
そのうちRrとRtはそれぞれ参考表面と試験表面からの反射率である。φは各干渉ビーム対における二つのビームの間の位相差である。 Paths that match S0 and P1, and S1 and P2 are drawn with the same type of lines (eg, S0 and P1 are drawn with broken lines, and S1 and P2 are drawn with dotted lines). The measured intensity is represented by the following general formula 2.
Figure 2012141134
Of these, Rr and Rt are the reflectances from the reference surface and the test surface, respectively. φ is the phase difference between the two beams in each interference beam pair.

成長薄膜の試験表面からの反射位相は、振動効果を凍結するために、シングルカメラフレームにおける4ステップ位相シフトアルゴリズムにより得られる。

Figure 2012141134
そのうち、Φは期待位相である。 The reflected phase from the test surface of the grown thin film is obtained by a four-step phase shift algorithm in a single camera frame to freeze the vibration effect.
Figure 2012141134
Of these, Φ is the expected phase.

いくつかのフレームで得られたデータは、乱気流の影響を排除するために平均化されなければならない。   Data obtained in several frames must be averaged to eliminate turbulence effects.

光学位相はリアルタイムで計算可能であり、参考表面と試験表面の間の距離、すなわち基板厚さはコーティングプロセス中に同じに維持されるべきであっても、トワイマン−グリーン干渉計の二つのミラーの機械的振動は時間の経過に伴い、異なる傾斜とシフトをもたらし得て、それは参考ビームと試験ビームの間の経路差を変更し、計算された位相結果の正確性に影響を与え得る。   The optical phase can be calculated in real time and the distance between the reference and test surfaces, i.e. the substrate thickness, should remain the same during the coating process, even though the two mirrors of the Twiman-Green interferometer Mechanical vibration can result in different tilts and shifts over time, which can change the path difference between the reference beam and the test beam and affect the accuracy of the calculated phase result.

基板の試験表面の一部はブロックされ、参考エリアとしてコーティングされずに維持されなければならない。参考エリアと試験薄膜エリアから来る光線は共通経路を通過するため、振動効果は、薄膜形成前の参考エリアと監視エリアの間の位相差を、薄膜形成後のそれから減じることにより、取り消され得る。こうして、薄膜の順反射位相が獲得され得る。   A portion of the test surface of the substrate must be blocked and kept uncoated as a reference area. Since light rays coming from the reference area and the test thin film area pass through a common path, the vibration effect can be canceled by subtracting the phase difference between the reference area and the monitoring area before film formation from that after film formation. In this way, the forward reflection phase of the thin film can be obtained.

伝送される光線の強度変化を受け取る光検出器がコーティング装置の下に配置されている。反射係数の大きさ、反射率の平方根が、さらに得られる。反射率はカメラ及びEq.(2)により測定される。   A photodetector for receiving a change in the intensity of the transmitted light is disposed below the coating apparatus. The magnitude of the reflection coefficient and the square root of the reflectance are further obtained. The reflectance is determined by the camera and Eq. It is measured by (2).

反射の大きさと位相が得られた後、垂直入射光の反射係数がわかり、光学アドミタンスが以下の関係式により計算され得る。

Figure 2012141134
そのうち、φ及びθは反射係数の大きさと位相であり、n0は発生手段の屈折率である。 After the magnitude and phase of reflection are obtained, the reflection coefficient of normal incidence light is known and the optical admittance can be calculated by the following relational expression.
Figure 2012141134
Of these, φ and θ are the magnitude and phase of the reflection coefficient, and n0 is the refractive index of the generating means.

他の場合では、発生手段は基板である。ゆえに、n0は基板の屈折率nSと等しい。αとβは以下により与えられる。

Figure 2012141134
In other cases, the generating means is a substrate. Therefore, n0 is equal to the refractive index nS of the substrate. α and β are given by:
Figure 2012141134

非吸収薄膜では、各瞬間の屈折率及び厚さの変化もまた計算され得る。   For non-absorbing films, the change in refractive index and thickness at each instant can also be calculated.

光学アドミタンスは以下のように記載され得る。

Figure 2012141134
αE及びβEは、以前に形成された薄膜の等価光学アドミタンスの実及び虚の部分である。δは新たに形成された薄膜の光学位相厚さであり、nは対応する屈折率である。
Figure 2012141134
Figure 2012141134
Optical admittance can be described as follows.
Figure 2012141134
αE and βE are the real and imaginary parts of the equivalent optical admittance of the previously formed thin film. δ is the optical phase thickness of the newly formed thin film, and n is the corresponding refractive index.
Figure 2012141134
Figure 2012141134

我我はn及びδが正である解のセットを選択しなければならない。ゆえに、成長薄膜スタックの各瞬間の反射係数、光学アドミタンス、屈折率、及び正確な厚さに関する完全な情報が、この光学監視システムを通して観察される。   We must choose a set of solutions where n and δ are positive. Thus, complete information regarding the instantaneous reflection coefficient, optical admittance, refractive index, and exact thickness of the growing thin film stack is observed through this optical monitoring system.

反射係数或いは光学アドミタンス軌跡の監視感度は、光学位相厚さの単位ごとに変化し、二部分において分析されるべきであり、なぜなら軌跡は薄膜成長時に二つの直交する方向の両方において移動し、方向は実軸と虚軸に沿った方向である。   The monitoring sensitivity of the reflection coefficient or optical admittance trajectory varies for each unit of optical phase thickness and should be analyzed in two parts, because the trajectory moves in both two orthogonal directions during film growth, Is the direction along the real and imaginary axes.

以下の方程式は光学アドミタンス軌跡の感度を示す。感度X及び感度Yは光学アドミタンスの実と虚の部分をそれぞれ示す。

Figure 2012141134
Figure 2012141134
そのうちα及びβはそれぞれ以前の薄膜スタックの等価光学アドミタンスの実と虚の部分である。δは光学位相厚さであり、nは薄膜の屈折率である。 The following equation shows the sensitivity of the optical admittance trajectory. Sensitivity X and sensitivity Y indicate the real and imaginary parts of the optical admittance, respectively.
Figure 2012141134
Figure 2012141134
Α and β are the real and imaginary parts of the equivalent optical admittance of the previous thin film stack, respectively. δ is the optical phase thickness, and n is the refractive index of the thin film.

感度は軌跡の円の左側の成長終点において低い。しかし、図5に示されるように、もし我々が単にpiの位相シフトを反射位相に加え、対応光学アドミタンスを再計算すると、感度は大きく改善され得る。   Sensitivity is low at the growth endpoint on the left side of the locus circle. However, as shown in FIG. 5, if we simply add the phase shift of pi to the reflected phase and recalculate the corresponding optical admittance, the sensitivity can be greatly improved.

Figure 2012141134
Figure 2012141134

表1は監視システムとエリプソメータによる測定結果の比較を示す。それらの結果は互いに非常に近い。   Table 1 shows a comparison of the measurement results with the monitoring system and the ellipsometer. Their results are very close to each other.

図4を参照されたい。本発明の監視方法は、リアルタイムで薄膜形成を監視するのに用いられ、薄膜コーティングが終結したか否かは、リアルタイム監視により判断される。   Please refer to FIG. The monitoring method of the present invention is used to monitor thin film formation in real time, and it is determined by real time monitoring whether or not the thin film coating is terminated.

ステップS100において、光源103の低コヒーレンス光が偽の干渉縞を抑制するために基板14への照射に用いられる。トワイマン−グリーン干渉計102のミラー109、110が調整されて、二つのアーム間の長さの違いが、基板の光学厚さとなるようされ、特定の光束対のみが位相一致させられ、相互に干渉するものとされる。これにより、薄膜の反射位相計算が容易となる。干渉光をより明確に得るための干渉計の調整方法は周知であるため、ここではこれ以上の説明は行わない。   In step S100, the low-coherence light from the light source 103 is used to irradiate the substrate 14 in order to suppress false interference fringes. The mirrors 109 and 110 of the Twiman-Green interferometer 102 are adjusted so that the difference in length between the two arms is the optical thickness of the substrate, and only a specific beam pair is phase-matched to interfere with each other. It is supposed to be. This facilitates calculation of the reflection phase of the thin film. Since the adjustment method of the interferometer for obtaining the interference light more clearly is well known, no further explanation will be given here.

ステップS102において、画素化位相マスクカメラ116からの強度測定に一致する位相計算を行ない、強度測定の位相を解いて、強度測定の傾斜因子と収差を除去し、画素化位相マスクカメラ116よりキャプチャされた15フレーム以上の位相を平均する。いいかえると、干渉ビーム対の間の位相差を解き、位相の傾斜因子と収差を除去し、位相に対する乱気流の影響を除去するために複数のフレームのデータを平均する。   In step S102, a phase calculation that matches the intensity measurement from the pixelated phase mask camera 116 is performed, the phase of the intensity measurement is solved, the inclination factor and the aberration of the intensity measurement are removed, and the image is captured by the pixelated phase mask camera 116. Average over 15 frames. In other words, the phase difference between the pair of interfering beams is solved, the phase tilt factor and aberrations are removed, and the data of multiple frames is averaged to remove the effect of turbulence on the phase.

ステップS104において、それぞれ開始位相差と開始強度として、コーティングエリアとブロックエリアの強度と位相差を記録する。   In step S104, the intensity and phase difference of the coating area and block area are recorded as the start phase difference and start intensity, respectively.

ステップS106において、薄膜形成を開始する。   In step S106, thin film formation is started.

そして、ステップS108が実行され、ステップS108において、画素化位相マスクカメラ116からの測定の位相を解き、測定の傾斜と収差を除去し、画素化位相マスクカメラ116からの15個以上のフレームを平均する。   Then, step S108 is executed, and in step S108, the phase of the measurement from the pixelated phase mask camera 116 is solved, the measurement inclination and aberration are removed, and 15 or more frames from the pixelated phase mask camera 116 are averaged. To do.

それから、ステップS110において、薄膜の反射位相を得るために基板のコーティングエリアとブロックエリアの間の透過率と測定位相差を得る。   Then, in step S110, the transmittance and measurement phase difference between the coating area and the block area of the substrate are obtained in order to obtain the reflection phase of the thin film.

ステップS112では、開始位相差を測定位相差と比較して反射位相変化を得て、測定強度を開始強度と比較する。いいかえると、測定位相差から開始位相差を減じて、成長薄膜の反射位相変化を得る。薄膜の透過率は、測定強度を開始強度と較べることで得られる。   In step S112, the start phase difference is compared with the measurement phase difference to obtain a reflection phase change, and the measurement intensity is compared with the start intensity. In other words, the reflected phase change of the grown thin film is obtained by subtracting the starting phase difference from the measured phase difference. The transmittance of the thin film is obtained by comparing the measured intensity with the starting intensity.

それから、ステップS114として、成長薄膜の反射係数或いは光学アドミタンスを計算し、薄膜成長として軌跡を記録する。   Then, in step S114, the reflection coefficient or optical admittance of the grown thin film is calculated, and the locus is recorded as the thin film growth.

ステップS116として、軌跡が薄膜形成の終点に至ったか否かをステップS114の結果により判断する。結果がイエスであれば、次にステップS118を実行する。判断結果がノーであれば、次にステップS108を実行して薄膜形成の監視を続ける。   In step S116, it is determined from the result of step S114 whether or not the trajectory has reached the end point of thin film formation. If the result is yes, next step S118 is executed. If the determination result is no, next step S108 is executed to continue monitoring the thin film formation.

最後に、ステップS118として、薄膜形成を終了する。   Finally, as step S118, the thin film formation is terminated.

さらに、形成薄膜のリアルタイム屈折率及び厚さが分析的に得られる。それは薄膜素子形成のためのグローバルで精密なモニターを提供する。   Furthermore, the real-time refractive index and thickness of the formed thin film can be obtained analytically. It provides a global and precise monitor for thin film device formation.

薄膜が成長するときの反射係数軌跡及び光学アドミタンス軌跡がこうしてこのシステムにおいて監視される。これらの軌跡から、操作者は直接、薄膜形成の透過率或いは反射率軌跡よりも、より良好な誤り補償を見つけることができ、なぜなら、それらは薄膜の強度と位相の両方の情報を含むためである。   The reflection coefficient trajectory and optical admittance trajectory as the film grows are thus monitored in this system. From these trajectories, the operator can directly find better error compensation than the transmission or reflectance trajectories of the thin film formation because they contain information on both the strength and phase of the thin film. is there.

さらに、光学アドミタンス軌跡監視の感度を増す方法も、本発明において提出されている。   In addition, a method for increasing the sensitivity of optical admittance trajectory monitoring is also presented in the present invention.

以上述べたことは、本発明の実施例にすぎず、本発明の実施の範囲を限定するものではなく、本発明の特許請求の範囲に基づきなし得る同等の変化と修飾は、いずれも本発明の権利のカバーする範囲内に属するものとする。   The above description is only an example of the present invention, and does not limit the scope of the present invention. Any equivalent changes and modifications that can be made based on the scope of the claims of the present invention are all described in the present invention. Shall belong to the scope covered by the rights.

1 薄膜監視装置
10 動的干渉計
100 コーティングチャンバ
101 Fizeau偏光干渉計
102 トワイマン−グリーン干渉計
103 光源
104 コリメータ
105 偏光板
106 偏光ビームスプリッタ(PBS)
107、108 4分の1波長板
109、110 ミラー
115 撮像レンズ
116 画素化位相マスクカメラ
120 光検出器
122 処理ユニット
113 ビームスプリッタ
114 4分の1波長板
12 コーティング装置
14 基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Thin film monitoring apparatus 10 Dynamic interferometer 100 Coating chamber 101 Fizeau polarization interferometer 102 Twiman-Green interferometer 103 Light source 104 Collimator 105 Polarizing plate 106 Polarizing beam splitter (PBS)
107, 108 Quarter-wave plate 109, 110 Mirror 115 Imaging lens 116 Pixelated phase mask camera 120 Photo detector 122 Processing unit 113 Beam splitter 114 Quarter-wave plate 12 Coating device 14 Substrate

請求項1の発明は、薄膜監視方法において、
薄膜を具えた基板を提供し、
低コヒーレンス長(low coherence length)の光源を具えた動的干渉計(dynamic interferometer)を使用して画素化位相マスク画像検出ユニットを通して該薄膜の反射位相を測定し、
偏光干渉計を利用して該光源からの低コヒーレンス光を分割して直交する第1線形偏光と第2線形偏光となし、
これら二つの線形偏光を基板及び該薄膜に対して垂直方向に入射させ、これら二つの線形偏光を該基板の両面上の二つのインターフェイスで反射させ、
該画素化位相マスク画像検出ユニットにより全ての反射光を受け取り、これらの反射光束間の経路長の差が該低コヒーレンス長(low coherence length)より小さい間、該反射光束が互いに干渉し、
該動的干渉計(dynamic interferometer)に該干渉光を発生させて、干渉強度に対応する反射位相を得、
該薄膜の透過率を測定し、該薄膜の非吸収反射率を計算し、或いは直接に画素化位相マスク画像検出ユニットを使用して該薄膜の反射率を測定し、
異なる時間における該反射位相と該反射率に一致する反射係数を得、
該反射係数に一致する該薄膜の等価アドミタンス(equivalent admittance)を計算し、 該等価アドミタンス(equivalent admittance)により該薄膜の厚さと屈折率を計算し、以上のステップを包含することを特徴とする、薄膜監視方法としている。
請求項2の発明は、請求項1記載の薄膜監視方法において、画素化位相マスク画像検出ユニットは、偏光板が結合された画素アレイにアラインされた複屈折結晶アレイを含む光検出器を包含することを特徴とする、薄膜監視方法としている。
請求項3の発明は、請求項1記載の薄膜監視方法において、画素化位相マスク画像検出ユニットは、4分の1波長板が結合された画素アレイにアラインされた偏光板アレイを含む光検出器を包含することを特徴とする、薄膜監視方法としている。
請求項4の発明は、請求項1記載の薄膜監視方法において、該動的干渉計(dynamic interferometer)に該干渉光を発生させて、干渉強度に対応する反射位相を得るステップは、画素化位相マスク画像検出ユニットが全ての反射光を受け取り、異なる位相シフトインターフェログラム(phase shift inteferogram)を生成し、それから該動的干渉計(dynamic interferometer)が該位相シフトインターフェログラム(phase shift inteferogram)により該反射位相を得ることを特徴とする、薄膜監視方法としている。
請求項5の発明は、請求項1記載の薄膜監視方法において、該低コヒーレンス光のコヒーレンス長は該薄膜の総光学厚さより大きく該基板の光学厚さより小さいことを特徴とする、薄膜監視方法としている。
請求項6の発明は、請求項1記載の薄膜監視方法において、該動的干渉計(dynamic interferometer)に該干渉光を発生させて、干渉強度に対応する反射位相を得るステップは、位相シフトアルゴリズムを使用することで該干渉光に一致する反射位相を獲得するために提供されることを特徴とする、薄膜監視方法としている。
請求項7の発明は、請求項1記載の薄膜監視方法において、該動的干渉計(dynamic interferometer)に該干渉光を発生させて、干渉強度に対応する反射位相を得るステップでは、該動的干渉計(dynamic interferometer)が該画素化位相マスク画像検出ユニットを通して該干渉光を検出することを特徴とする、薄膜監視方法としている。
請求項8の発明は、請求項7記載の薄膜監視方法において、該画素化位相マスク画像検出ユニットの画像検出結果は、複数の画素を包含し、該画素は4つの画素が1ユニットと設定され、各ユニットは位相として記録されることを特徴とする、薄膜監視方法としている。
請求項9の発明は、請求項1記載の薄膜監視方法において、基板を通過する反射された該第1線形偏光と反射された該第2線形偏光は、複数の反射光束を形成し、各対の二つの光束が互いに干渉する反射光束対の間の経路差は、二つのミラーの偏光ビームスプリッタまでの経路長の差が基板の光学厚さに等しいとき、コヒーレンス長よりも小さいことを特徴とする、薄膜監視方法としている。
請求項10の発明は、請求項9記載の薄膜監視方法において、各光束対は、偏光板を通過した後に互いに干渉することを特徴とする、薄膜監視方法としている。
請求項11の発明は、請求項10記載の薄膜監視方法において、該基板上に参考反射表面が挿入されて、経路差が、参考表面と基板の背面の間の距離に等しくされ、反射位相、薄膜形成変化を具えた表面輪郭が全ての光束対の干渉により測定及び監視されることを特徴とする、薄膜監視方法としている。
請求項12の発明は、請求項1記載の薄膜監視方法において、薄膜反射係数の監視図を得るために薄膜形成変化の軌跡を形成するために各時間の薄膜係数が記録されることを特徴とする、薄膜監視方法としている。
請求項13の発明は、請求項1記載の薄膜監視方法において、薄膜の等価アドミタンス(equivalent admittance)の監視図を得るために薄膜形成変化の軌跡を形成するために各時間の等価アドミタンス(equivalent admittance)が記録されることを特徴とする、薄膜監視方法としている。
請求項14の発明は、請求項13記載の薄膜監視方法において、該軌跡の左側の成長の終点で監視感度を加えるステップで、反射位相上にpiの位相シフトを加え、対応光学アドミタンスを再計算して監視感度を監視することを特徴とする、薄膜監視方法としている。
The invention of claim 1 is the thin film monitoring method,
Providing a substrate with a thin film,
Measuring the reflected phase of the film through a pixelated phase mask image detection unit using a dynamic interferometer with a light source of low coherence length;
Using a polarization interferometer to split the low-coherence light from the light source into orthogonal orthogonal first and second linear polarizations;
These two linear polarizations are incident perpendicular to the substrate and the film, and the two linear polarizations are reflected by two interfaces on both sides of the substrate,
All reflected light is received by the pixelated phase mask image detection unit, and the reflected light beams interfere with each other while the difference in path length between these reflected light beams is less than the low coherence length,
Generating the interference light in the dynamic interferometer to obtain a reflection phase corresponding to the interference intensity;
Measure the transmittance of the thin film, calculate the non-absorbing reflectance of the thin film, or directly measure the reflectance of the thin film using a pixelated phase mask image detection unit,
Obtaining a reflection coefficient that matches the reflection phase and the reflectance at different times;
Calculating an equivalent admittance of the thin film corresponding to the reflection coefficient, calculating a thickness and a refractive index of the thin film by the equivalent admittance, and including the above steps, It is a thin film monitoring method.
According to a second aspect of the present invention, in the thin film monitoring method according to the first aspect, the pixelated phase mask image detection unit includes a photodetector including a birefringent crystal array aligned with a pixel array to which a polarizing plate is coupled. The thin film monitoring method is characterized by this.
The invention according to claim 3 is the thin film monitoring method according to claim 1, wherein the pixelated phase mask image detection unit includes a polarizing plate array aligned with a pixel array to which a quarter-wave plate is coupled. It is the thin film monitoring method characterized by including.
According to a fourth aspect of the present invention, in the thin film monitoring method according to the first aspect, the step of generating the interference light in the dynamic interferometer to obtain a reflection phase corresponding to the interference intensity is a pixel phase. A mask image detection unit receives all the reflected light and generates different phase shift inteferograms from which the dynamic interferometer can then generate a phase shift inteferogram. The thin film monitoring method is characterized in that the reflection phase is obtained.
The thin film monitoring method according to claim 5, wherein the coherence length of the low coherence light is larger than the total optical thickness of the thin film and smaller than the optical thickness of the substrate. Yes.
According to a sixth aspect of the present invention, in the thin film monitoring method according to the first aspect, the step of generating the interference light in the dynamic interferometer to obtain a reflection phase corresponding to the interference intensity includes a phase shift algorithm. The thin film monitoring method is provided in order to obtain a reflection phase that matches the interference light by using.
According to a seventh aspect of the present invention, in the thin film monitoring method according to the first aspect, in the step of generating the interference light in the dynamic interferometer to obtain the reflection phase corresponding to the interference intensity, A thin film monitoring method is characterized in that a dynamic interferometer detects the interference light through the pixelated phase mask image detection unit.
The invention according to claim 8 is the thin film monitoring method according to claim 7, wherein the image detection result of the pixelated phase mask image detection unit includes a plurality of pixels, and four pixels are set as one unit. The thin film monitoring method is characterized in that each unit is recorded as a phase.
According to a ninth aspect of the present invention, in the thin film monitoring method according to the first aspect, the reflected first linearly polarized light passing through the substrate and the reflected second linearly polarized light form a plurality of reflected light beams, The path difference between the pair of reflected light beams where the two light beams interfere with each other is smaller than the coherence length when the path length difference between the two mirrors to the polarizing beam splitter is equal to the optical thickness of the substrate. It is a thin film monitoring method.
The tenth aspect of the present invention is the thin film monitoring method according to the ninth aspect, wherein each light beam pair interferes with each other after passing through the polarizing plate.
The invention of claim 11 is the thin film monitoring method of claim 10, wherein a reference reflective surface is inserted on the substrate, the path difference is made equal to the distance between the reference surface and the back surface of the substrate, the reflection phase, A thin film monitoring method is characterized in that a surface contour having a thin film formation change is measured and monitored by interference of all light beam pairs.
The invention of claim 12 is characterized in that, in the thin film monitoring method according to claim 1, the thin film coefficient at each time is recorded in order to form a trajectory of the thin film formation change in order to obtain a monitoring chart of the thin film reflection coefficient. It is a thin film monitoring method.
According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided a thin film monitoring method according to the first aspect, wherein an equivalent admittance at each time is formed in order to form a trajectory of a thin film formation change in order to obtain a monitoring chart of an equivalent admittance of the thin film. ) Is recorded, it is a thin film monitoring method.
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the thin film monitoring method according to the thirteenth aspect, in the step of adding the monitoring sensitivity at the growth end point on the left side of the locus, a phase shift of pi is added to the reflection phase, and the corresponding optical admittance is recalculated. The thin film monitoring method is characterized by monitoring the monitoring sensitivity.

Claims (14)

薄膜監視方法において、
薄膜を具えた基板を提供し、
低コヒーレンス長の光源を具えた動的干渉計を使用して画素化位相マスク画像検出ユニットを通して該薄膜の反射位相を測定し、
偏光干渉計を利用して該光源からの低コヒーレンス光を分割して直交する第1線形偏光と第2線形偏光となし、
これら二つの線形偏光を基板及び該薄膜に対して垂直方向に入射させ、これら二つの線形偏光を該基板の両面上の二つのインターフェイスで反射させ、
該画素化位相マスク画像検出ユニットにより全ての反射光を受け取り、これらの反射光束間の経路長の差が該低コヒーレンス長より小さい間、該反射光束が互いに干渉し、
該動的干渉計に該干渉光を発生させて、干渉強度に対応する反射位相を得、
該薄膜の透過率を測定し、該薄膜の非吸収反射率を計算し、或いは直接に画素化位相マスク画像検出ユニットを使用して該薄膜の反射率を測定し、
異なる時間における該反射位相と該反射率に一致する反射係数を得、
該反射係数に一致する該薄膜の等価アドミタンスを計算し、
該等価アドミタンスにより該薄膜の厚さと屈折率を計算し、
以上のステップを包含することを特徴とする、薄膜監視方法。
In the thin film monitoring method,
Providing a substrate with a thin film,
Measuring the reflected phase of the thin film through a pixelated phase mask image detection unit using a dynamic interferometer with a light source of low coherence length;
Using a polarization interferometer to split the low-coherence light from the light source into orthogonal orthogonal first and second linear polarizations;
These two linear polarizations are incident perpendicular to the substrate and the film, and the two linear polarizations are reflected by two interfaces on both sides of the substrate,
All reflected light is received by the pixelated phase mask image detection unit, and the reflected light beams interfere with each other while the path length difference between these reflected light beams is less than the low coherence length,
Generating the interference light in the dynamic interferometer to obtain a reflection phase corresponding to the interference intensity;
Measure the transmittance of the thin film, calculate the non-absorbing reflectance of the thin film, or directly measure the reflectance of the thin film using a pixelated phase mask image detection unit,
Obtaining a reflection coefficient that matches the reflection phase and the reflectance at different times;
Calculating the equivalent admittance of the film that matches the reflection coefficient;
Calculate the thickness and refractive index of the thin film by the equivalent admittance,
A thin film monitoring method comprising the above steps.
請求項1記載の薄膜監視方法において、画素化位相マスク画像検出ユニットは、偏光板が結合された画素アレイにアラインされた複屈折結晶アレイを含む光検出器を包含することを特徴とする、薄膜監視方法。   2. The thin film monitoring method according to claim 1, wherein the pixelated phase mask image detection unit includes a photodetector including a birefringent crystal array aligned with a pixel array to which a polarizing plate is coupled. Monitoring method. 請求項1記載の薄膜監視方法において、画素化位相マスク画像検出ユニットは、4分の1波長板が結合された画素アレイにアラインされた偏光板アレイを含む光検出器を包含することを特徴とする、薄膜監視方法。   2. The thin film monitoring method according to claim 1, wherein the pixelated phase mask image detection unit includes a photodetector including a polarizing plate array aligned with a pixel array to which a quarter wave plate is coupled. A thin film monitoring method. 請求項1記載の薄膜監視方法において、該動的干渉計に該干渉光を発生させて、干渉強度に対応する反射位相を得るステップは、画素化位相マスク画像検出ユニットが全ての反射光を受け取り、異なる位相シフトインターフェログラムを生成し、それから該動的干渉計が該位相シフトインターフェログラムにより該反射位相を得ることを特徴とする、薄膜監視方法。   2. The thin film monitoring method according to claim 1, wherein the step of generating the interference light in the dynamic interferometer to obtain a reflection phase corresponding to the interference intensity is received by the pixelated phase mask image detection unit. A thin film monitoring method, characterized in that: a different phase shift interferogram is generated, and then the dynamic interferometer obtains the reflected phase by the phase shift interferogram. 請求項1記載の薄膜監視方法において、該低コヒーレンス光のコヒーレンス長は該薄膜の総光学厚さより大きく該基板の光学厚さより小さいことを特徴とする、薄膜監視方法。   2. The thin film monitoring method according to claim 1, wherein a coherence length of the low coherence light is larger than a total optical thickness of the thin film and smaller than an optical thickness of the substrate. 請求項1記載の薄膜監視方法において、該動的干渉計に該干渉光を発生させて、干渉強度に対応する反射位相を得るステップは、位相シフトアルゴリズムを使用することで該干渉光に一致する反射位相を獲得するために提供されることを特徴とする、薄膜監視方法。   2. The thin film monitoring method according to claim 1, wherein the step of causing the dynamic interferometer to generate the interference light and obtaining a reflection phase corresponding to the interference intensity matches the interference light by using a phase shift algorithm. A thin film monitoring method, characterized in that it is provided for obtaining a reflection phase. 請求項1記載の薄膜監視方法において、該動的干渉計に該干渉光を発生させて、干渉強度に対応する反射位相を得るステップでは、該動的干渉計が該画素化位相マスク画像検出ユニットを通して該干渉光を検出することを特徴とする、薄膜監視方法。   2. The thin film monitoring method according to claim 1, wherein in the step of causing the dynamic interferometer to generate the interference light and obtaining a reflection phase corresponding to interference intensity, the dynamic interferometer includes the pixelated phase mask image detection unit. A method of monitoring a thin film, comprising: detecting the interference light through the thin film. 請求項7記載の薄膜監視方法において、該画素化位相マスク画像検出ユニットの画像検出結果は、複数の画素を包含し、該画素は4つの画素が1ユニットと設定され、各ユニットは位相として記録されることを特徴とする、薄膜監視方法。   8. The thin film monitoring method according to claim 7, wherein the image detection result of the pixelated phase mask image detection unit includes a plurality of pixels, and four pixels are set as one unit, and each unit is recorded as a phase. A thin film monitoring method. 請求項1記載の薄膜監視方法において、基板を通過する反射された該第1線形偏光と反射された該第2線形偏光は、複数の反射光束を形成し、各対の二つの光束が互いに干渉する反射光束対の間の経路差は、二つのミラーの偏光ビームスプリッタまでの経路長の差が基板の光学厚さに等しいとき、コヒーレンス長よりも小さいことを特徴とする、薄膜監視方法。   2. The thin film monitoring method according to claim 1, wherein the reflected first linearly polarized light passing through the substrate and the reflected second linearly polarized light form a plurality of reflected light beams, and the two light beams of each pair interfere with each other. A method for monitoring a thin film, wherein a path difference between a pair of reflected light beams is smaller than a coherence length when a path length difference between two mirrors to a polarizing beam splitter is equal to an optical thickness of a substrate. 請求項10記載の薄膜監視方法において、各光束対は、偏光板を通過した後に互いに干渉することを特徴とする、薄膜監視方法。   11. The thin film monitoring method according to claim 10, wherein each pair of light beams interferes with each other after passing through the polarizing plate. 請求項10記載の薄膜監視方法において、該基板上に参考反射表面が挿入されて、経路差が、参考表面と基板の背面の間の距離に等しくされ、反射位相、薄膜形成変化を具えた表面輪郭が全ての光束対の干渉により測定及び監視されることを特徴とする、薄膜監視方法。   11. A thin film monitoring method according to claim 10, wherein a reference reflective surface is inserted on the substrate, the path difference is made equal to the distance between the reference surface and the back surface of the substrate, and the surface has a reflection phase and a thin film formation change. A thin film monitoring method, characterized in that the contour is measured and monitored by the interference of all pairs of light fluxes. 請求項1記載の薄膜監視方法において、薄膜反射係数の監視図を得るために薄膜形成変化の軌跡を形成するために各時間の薄膜係数が記録されることを特徴とする、薄膜監視方法。   2. The thin film monitoring method according to claim 1, wherein a thin film coefficient at each time is recorded to form a trajectory of a thin film formation change in order to obtain a monitoring chart of a thin film reflection coefficient. 請求項1記載の薄膜監視方法において、薄膜の等価アドミタンスの監視図を得るために薄膜形成変化の軌跡を形成するために各時間の等価アドミタンスが記録されることを特徴とする、薄膜監視方法。   2. The thin film monitoring method according to claim 1, wherein the equivalent admittance at each time is recorded in order to form a trajectory of a thin film formation change in order to obtain a monitoring chart of an equivalent admittance of the thin film. 請求項14記載の薄膜監視方法において、該軌跡の左側の成長の終点で監視感度を加えるステップで、反射位相上にpiの位相シフトを加え、対応光学アドミタンスを再計算して監視感度を監視することを特徴とする、薄膜監視方法。   15. The thin film monitoring method according to claim 14, wherein in the step of adding the monitoring sensitivity at the growth end point on the left side of the locus, a phase shift of pi is added on the reflection phase, and the corresponding optical admittance is recalculated to monitor the monitoring sensitivity. A thin film monitoring method characterized by the above.
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