JP2014119290A

JP2014119290A - 膜厚測定装置

Info

Publication number: JP2014119290A
Application number: JP2012272976A
Authority: JP
Inventors: Takuyo Nakamura; 卓誉中村; Kenichi Hamano; 健一浜野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-12-14
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2014-06-30

Abstract

【課題】本発明は、半導体積層膜の膜厚を確実に測定することが可能な膜厚測定装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明による膜厚測定装置は、半導体基板ウエハ４上に形成された半導体積層膜の膜厚をＦＴ−ＩＲ法を用いて測定する膜厚測定装置であって、第１の設置角度で設けられ、半導体基板ウエハ４を載置するステージ１と、第２の設置角度で設けられ、半導体基板ウエハ４の表面に対して赤外光を照射する赤外光発光部２と、第３の設置角度で設けられ、赤外光発光部２から照射され半導体基板ウエハ４の表面を反射した赤外光を受光する赤外光受光部３とを備え、半導体基板ウエハ４の測定に際し、第１ないし第３の設置角度のうち少なくとも１以上の設置角度を調整することが可能であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体基板ウエハ上に形成された半導体積層膜の膜厚を測定する膜厚測定装置に関する。

従来、半導体基板ウエハ上に形成された半導体積層膜の膜厚等を測定する種々の測定装置がある（例えば、特許文献１，２参照）。

特開２００１−４５３４号公報特開平０４−３２９３３３号公報

半導体基板ウエハ上に半導体積層膜を形成する場合において、半導体基板ウエハ自体に歪み、傾き、あるいは表面形状の変形があると、半導体基板ウエハの底面に対する半導体積層膜の表面の角度が、半導体基板ウエハの中心部と周辺部とで異なる状態が頻発する。このような状態で、ＦＴ−ＩＲ法（Fourier Transform Infrared Spectroscopy）を用いて半導体積層膜の膜厚の測定を行うと、半導体基板ウエハを反射した膜厚測定用の赤外光を受光する受光部が当該赤外光を受光することができない半導体基板ウエハの箇所が生じるという問題がある。

本発明は、これらの問題を解決するためになされたものであり、半導体積層膜の膜厚を確実に測定することが可能な膜厚測定装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明による膜厚測定装置は、半導体基板ウエハ上に形成された半導体積層膜の膜厚をＦＴ−ＩＲ法を用いて測定する膜厚測定装置であって、第１の設置角度で設けられ、半導体基板ウエハを載置するステージと、第２の設置角度で設けられ、半導体基板ウエハの表面に対して赤外光を照射する赤外光発光部と、第３の設置角度で設けられ、赤外光発光部から照射され半導体基板ウエハの表面を反射した赤外光を受光する赤外光受光部とを備え、半導体基板ウエハの測定に際し、第１ないし第３の設置角度のうち少なくとも１以上の設置角度を調整することが可能であることを特徴とする。

本発明によると、第１の設置角度で設けられ、半導体基板ウエハを載置するステージと、第２の設置角度で設けられ、半導体基板ウエハの表面に対して赤外光を照射する赤外光発光部と、第３の設置角度で設けられ、赤外光発光部から照射され半導体基板ウエハの表面を反射した赤外光を受光する赤外光受光部とを備え、半導体基板ウエハの測定に際し、第１ないし第３の設置角度のうち少なくとも１以上の設置角度を調整することが可能であるため、半導体積層膜の膜厚を確実に測定することが可能となる。

本発明の実施の形態１による膜厚測定装置の構成の一例を示す図である。本発明の実施の形態１による膜厚測定装置の構成の一例を示す図である。本発明の実施の形態１による膜厚測定装置の構成の一例を示す図である。本発明の実施の形態１による膜厚測定装置の構成の一例を示す図である。本発明の実施の形態２による膜厚測定装置の構成の一例を示す図である。本発明の実施の形態２による膜厚測定装置の構成の一例を示す図である。本発明の実施の形態２による膜厚測定装置の構成の一例を示す図である。本発明の実施の形態２による膜厚測定装置の構成の一例を示す図である。本発明の実施の形態２による膜厚測定装置の構成の一例を示す図である。前提技術による膜厚測定装置の構成の一例を示す図である。前提技術による膜厚測定装置の構成の一例を示す図である。

本発明の実施の形態について、図面に基づいて以下に説明する。

＜前提技術＞
まず、本発明の前提となる技術（前提技術）について説明する。

図１０，１１は、前提技術による膜厚測定装置の構成の一例を示す図である。

図１０，１１に示すように、前提技術による膜厚測定装置は、半導体基板ウエハ４上に形成された半導体積層膜の膜厚をＦＴ−ＩＲ法（Fourier Transform Infrared Spectroscopy）を用いて測定するものであり、ステージ１と、膜厚測定用赤外光発光部２と、膜厚測定用赤外光受光部３とを備えている。

ステージ１上には半導体基板ウエハ４が載置されており、半導体基板ウエハ４上には半導体積層膜（図示せず）が形成されている。

膜厚測定用赤外光発光部２は、半導体基板ウエハ４の表面に対して、出射光５として赤外光を照射する。

膜厚測定用赤外光受光部３は、膜厚測定用赤外光発光部２から照射され半導体基板ウエハ４の表面を反射した反射光６（赤外光）を受光する。

図１０では、膜厚測定用赤外光受光部３が反射光６を受光する場合を示している。図１０に示すように、膜厚測定用赤外光発光部２から出射された赤外光である出射光５を半導体基板ウエハ４の中心部上に照射し、半導体基板ウエハ４を反射した反射光６を膜厚測定用赤外光受光部３が受光することによって、半導体基板ウエハ４上に形成された半導体積層膜の膜厚を測定することができる。

一方、図１１では、膜厚測定用赤外光受光部３が反射光６を受光することができない場合を示している。例えば半導体基板ウエハ４自体に歪み、傾き、あるいは表面形状の変形があると、半導体基板ウエハ４の底面に対する半導体積層膜の表面の角度が、半導体基板ウエハ４の中心部と周辺部とで異なる状態が生じる。このような状態において、図１０と同じステージ１、膜厚測定用赤外光発光部２、膜厚測定用赤外光受光部３の設置角度を維持したまま半導体基板ウエハ４の周辺部で半導体積層膜の膜厚の測定を行うと、図１１に示すように、膜厚測定用赤外光受光部３が反射光６を受光することができず、半導体積層膜の膜厚を測定することができないという問題が生じる。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、以下にその詳細を説明する。

＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１による膜厚測定装置の構成の一例を示す図である。

図１に示すように、膜厚測定装置は、半導体基板ウエハ４上に形成された半導体積層膜の膜厚の測定に際し、ステージ１の設置角度（第１の設置角度）を調整することを特徴としている。その他の構成は、図１０に示す膜厚測定装置と同様であるため、ここでは説明を省略する。

ステージ１は、膜厚測定用赤外光発光部２（赤外光発光部）から出射された出射光５が半導体基板ウエハ４を照射する位置からステージ１の厚さ方向であって、かつ当該厚さの中点を中心として回動可能となるように設けられている。すなわち、ステージ１は、所定の設置角度（第１の設置角度）で設けられている。

上記より、図１に示す膜厚測定装置によれば、例えば図１０の測定後に図１１の測定に先立って、ステージ１を回動させて設置角度（第１の設置角度）を調整することによって、図１１の測定においても膜厚測定用赤外光受光部３（赤外光受光部）が反射光６（赤外光）を受光可能とすることができる。従って、半導体積層膜の膜厚を確実に測定することが可能となる。

図２は、本実施の形態１による膜厚測定装置の構成の他の一例を示す図である。

図２に示すように、膜厚測定装置は、半導体基板ウエハ４上に形成された半導体積層膜の膜厚の測定に際し、膜厚測定用赤外光受光部３の設置角度（第３の設置角度）を調整することを特徴としている。その他の構成は、図１０に示す膜厚測定装置と同様であるため、ここでは説明を省略する。

なお、図２において、破線で示される膜厚測定用赤外光受光部３は移動前の状態を示し、実線で示される膜厚測定用赤外光受光部３は移動後の状態を示している。

膜厚測定用赤外光受光部３は、膜厚測定用赤外光発光部２から出射された出射光５が半導体積層膜の表面を照射する位置を中心として円弧状に移動可能となるように設けられている。すなわち、膜厚測定用赤外光受光部３は、所定の設置角度（第３の設置角度）で設けられている。

上記より、図２に示す膜厚測定装置によれば、例えば図１０の測定後に図１１の測定に先立って、膜厚測定用赤外光受光部３を移動させて設置角度（第３の設置角度）を調整することによって、図１１の測定においても膜厚測定用赤外光受光部３が反射光６を受光可能とすることができる。従って、半導体積層膜の膜厚を確実に測定することが可能となる。

図３は、本実施の形態１による膜厚測定装置の構成の他の一例を示す図である。

図３に示すように、膜厚測定装置は、半導体基板ウエハ４上に形成された半導体積層膜の測定に際し、膜厚測定用赤外光発光部２の設置角度（第２の設置角度）を調整することを特徴としている。その他の構成は、図１０に示す膜厚測定装置と同様であるため、ここでは説明を省略する。

なお、図３において、破線で示される膜厚測定用赤外光発光部２は移動前の状態を示し、実線で示される膜厚測定用赤外光発光部２は移動後の状態を示している。

膜厚測定用赤外光発光部２は、当該膜厚測定用赤外光発光部２から出射された出射光５が半導体積層膜の表面を照射する位置を中心として円弧状に移動可能となるように設けられている。すなわち、膜厚測定用赤外光発光部２は、所定の設置角度（第２の設置角度）で設けられている。

上記より、図３に示す膜厚測定装置によれば、例えば図１０の測定後に図１１の測定に先立って、膜厚測定用赤外光発光部２を移動させて設置角度（第２の設置角度）を調整することによって、図１１の測定においても膜厚測定用赤外光受光部３が反射光６を受光可能とすることができる。従って、半導体積層膜の膜厚を確実に測定することが可能となる。

図４は、本実施の形態１による膜厚測定装置の構成の他の一例を示す図である。

図４に示すように、膜厚測定装置は、半導体基板ウエハ４上に形成された半導体積層膜の膜厚の測定に際し、ステージ１、膜厚測定用赤外光発光部２、および膜厚測定用赤外光受光部３の設置角度（第１ないし第３の設置角度）を調整することを特徴としている。その他の構成は、図１０に示す膜厚測定装置と同様であるため、ここでは説明を省略する。

なお、図４において、破線で示される膜厚測定用赤外光発光部２および膜厚測定用赤外光受光部３は移動前の状態を示し、実線で示される膜厚測定用赤外光発光部２および膜厚測定用赤外光受光部３は移動後の状態を示している。

ステージ１は、膜厚測定用赤外光発光部２から出射された出射光５が半導体基板ウエハ４を照射する位置からステージ１の厚さ方向であって、かつ当該厚さの半分の位置を中心として回動可能となるように設けられている。すなわち、ステージ１は、所定の設置角度（第１の設置角度）で設けられている。

上記より、図４に示す膜厚測定装置によれば、例えば図１０の測定後に図１１の測定に先立って、ステージ１、膜厚測定用赤外光発光部２、および膜厚測定用赤外光受光部３を移動（あるいは回動）させて設置角度（第１ないし第３の設置角度）を調整することによって、図１１の測定においても膜厚測定用赤外光受光部３が反射光６を受光可能とすることができる。従って、半導体積層膜の膜厚を確実に測定することが可能となる。

なお、膜厚測定用赤外光発光部２と膜厚測定用赤外光受光部３とは、同一の円弧状に移動するように設けてもよく、同心円状に移動するように設けてもよい。

以上のことから、本実施の形態１によれば、例えば図１１に示すように膜厚測定用赤外光受光部３が反射光６を受光することができない状態（例えば半導体基板ウエハ４自体に歪み、傾き、あるいは表面形状の変形がある場合）であっても、ステージ１、膜厚測定用赤外光発光部２、および膜厚測定用赤外光受光部３の各設置角度（第１ないし第３の設置角度）のうちのいずれか、あるいはすべてを移動（あるいは回動）させて設置角度を調整することによって、膜厚測定用赤外光受光部３が反射光６を受光可能とすることができる。従って、半導体積層膜の膜厚を確実に測定することが可能となる。

なお、本実施の形態１では、ステージ１、膜厚測定用赤外光発光部２、および膜厚測定用赤外光受光部３の各設置角度（第１ないし第３の設置角度）のうちのいずれか、あるいはすべてを移動（あるいは回動）させることについて説明したが、ステージ１、膜厚測定用赤外光発光部２、および膜厚測定用赤外光受光部３の各設置角度（第１ないし第３の設置角度）のうちの少なくとも１以上を移動（あるいは回動）させて調整するようにすればよい。

＜実施の形態２＞
図５は、本発明の実施の形態２による膜厚測定装置の構成の一例を示す図である。

図５に示すように、膜厚測定装置は、位置補正用レーザー光発光部７（レーザー光発光部）および位置補正用レーザー光受光部８（レーザー光受光部）をさらに備えることを特徴としている。その他の構成は、図１０に示す膜厚測定装置と同様であるため、ここでは説明を省略する。

なお、図５において、出射光５ａおよび反射光６ａは、実施の形態１（図１〜４）における出射光５および反射光６に対応している。

また、図５では、説明の便宜上、出射光５ａと出射光５ｂとが半導体基板ウエハ４の同一位置を照射している状態を示しているが、実際には上記の通りに出射光５ａと出射光５ｂとは平行して半導体基板ウエハ４に照射されているものとする。反射光６ａおよび反射光６ｂについても同様である。

位置補正用レーザー光発光部７は、膜厚測定用赤外光発光部２の設置位置（設置角度）を補正するために設けられている。また、位置補正用レーザー光発光部７は、半導体基板ウエハ４に対して、出射光５ｂとしてレーザー光を照射する。位置補正用レーザー光発光部７から出射される出射光５ｂと、膜厚測定用赤外光発光部２から出射される出射光５ａとは、それぞれの光路が略同一長で略平行しており、互いの照射位置の間隔が１μｍ以下となる精度で半導体基板ウエハ４の略同一位置を照射している。すなわち、位置補正用レーザー光発光部７は、膜厚測定用赤外光発光部２の発光軌跡を模擬して出射光５ｂ（レーザー光）を照射しており、位置補正用レーザー光発光部７と膜厚測定用赤外光発光部２との設置角度は略同一であり（本実施の形態２では同一であるとして説明する）、かつそれらは一体として調整される。

位置補正用レーザー光受光部８は、膜厚測定用赤外光受光部３の設置位置（設置角度）を補正するために設けられている。また、位置補正用レーザー光受光部８は、半導体基板ウエハ４で反射された反射光６ｂを受光する。すなわち、位置補正用レーザー光受光部８は、膜厚測定用赤外光受光部３の受光軌跡を模擬して反射光６ｂ（レーザー光）を受光しており、位置補正用レーザー光受光部８と膜厚測定用赤外光受光部３との設置角度は略同一であり（本実施の形態２では同一であるとして説明する）、かつそれらは一体として調整される。

上記より、図５に示す膜厚測定装置によれば、膜厚測定用赤外光発光部２と膜厚測定用赤外光受光部３との間における赤外光の投受光に先立って、位置補正用レーザー光発光部７および位置補正用レーザー光受光部８を、位置補正用レーザー光受光部８が反射光６ｂを受光可能とする位置に配置することによって、それに応じてステージ１、膜厚測定用赤外光発光部２、および膜厚測定用赤外光受光部３を、半導体積層膜の膜厚の測定が可能な位置に配置することができる。従って、半導体積層膜の膜厚を確実に測定することが可能となる。

図６は、本実施の形態２による膜厚測定装置の構成の他の一例を示す図である。

図６に示すように、膜厚測定装置は、膜厚測定用赤外光発光部２と膜厚測定用赤外光受光部３との間における赤外光の投受光に先立って、位置補正用レーザー光受光部８がレーザー光を受光可能となるように、ステージ１の設置角度（第１の設置角度）を調整することを特徴としている。その他の構成は、図５に示す膜厚測定装置と同様であるため、ここでは説明を省略する。

ステージ１は、位置補正用レーザー光発光部７から出射された出射光５ｂが半導体基板ウエハ４を照射する位置からステージ１の厚さ方向であって、かつ当該厚さの中点を中心として回動可能となるように設けられている。すなわち、ステージ１は、所定の設置角度（第１の設置角度）で設けられている。

上記より、図６に示す膜厚測定装置によれば、例えば図１０の測定後に図１１の測定に先立って、ステージ１を回動させて設置角度（第１の設置角度）を調整することによって、位置補正用レーザー光受光部８が反射光６ｂを受光可能とすることができる。すなわち、膜厚測定用赤外光発光部２と膜厚測定用赤外光受光部３との間における赤外光の投受光に先立って、位置補正用レーザー光受光部８が反射光６ｂを受光可能とすることができるようステージ１の設置角度を調整することによって、ステージ１、膜厚測定用赤外光発光部２、および膜厚測定用赤外光受光部３を、半導体積層膜の膜厚の測定が可能な位置に配置することができる。従って、半導体積層膜の膜厚を確実に測定することが可能となる。

図７は、本実施の形態２による膜厚測定装置の構成の他の一例を示す図である。

図７に示すように、膜厚測定装置は、膜厚測定用赤外光発光部２と膜厚測定用赤外光受光部３との間における赤外光の投受光に先立って、位置補正用レーザー光受光部８がレーザー光を受光可能となるように、赤外光発光部２の設置角度を調整することを特徴としている。その他の構成は、図５に示す膜厚測定装置と同様であるため、ここでは説明を省略する。

なお、図７において、破線で示される膜厚測定用赤外光発光部２および位置補正用レーザー光発光部７は移動前の状態を示し、実線で示される膜厚測定用赤外光発光部２および位置補正用レーザー光発光部７は移動後の状態を示している。

位置補正用レーザー光発光部７は、当該位置補正用レーザー光発光部７から出射された出射光５ｂが半導体積層膜の表面を照射する位置を中心として円弧状に移動可能となるように設けられている。すなわち、位置補正用レーザー光発光部７は、所定の設置角度（第２の設置角度）で設けられている。

また、上述の通り、位置補正用レーザー光発光部７と膜厚測定用赤外光発光部２とは同一の設置角度で設けられていることから、位置補正用レーザー光発光部７が移動すると、それに追従して膜厚測定用赤外光発光部２も移動する。

上記より、図７に示す膜厚測定装置によれば、例えば図１０の測定後に図１１の測定に先立って、膜厚測定用赤外光発光部２を移動させて設置角度（第２の設置角度）を調整することによって、位置補正用レーザー光受光部８が反射光６ｂを受光可能とすることができる。すなわち、膜厚測定用赤外光発光部２と膜厚測定用赤外光受光部３との間における赤外光の投受光に先立って、位置補正用レーザー光受光部８が反射光６ｂを受光可能とすることができるよう膜厚測定用赤外光発光部２の設置角度（第２の設置角度）を調整することによって、ステージ１、膜厚測定用赤外光発光部２、および膜厚測定用赤外光受光部３を、半導体積層膜の膜厚の測定が可能な位置に配置することができる。従って、半導体積層膜の膜厚を確実に測定することが可能となる。

図８は、本実施の形態２による膜厚測定装置の構成の他の一例を示す図である。

図８に示すように、膜厚測定装置は、膜厚測定用赤外光発光部２と膜厚測定用赤外光受光部３との間における赤外光の投受光に先立って、位置補正用レーザー光受光部８がレーザー光を受光可能となるように、膜厚測定用赤外光受光部３の設置角度（第３の設置角度）を調整することを特徴としている。その他の構成は、図５に示す膜厚測定装置と同様であるため、ここでは説明を省略する。

なお、図８において、破線で示される膜厚測定用赤外光受光部３および位置補正用レーザー光受光部８は移動前の状態を示し、実線で示される膜厚測定用赤外光受光部３および位置補正用レーザー光受光部８は移動後の状態を示している。

位置補正用レーザー光受光部８は、位置補正用レーザー光発光部７から出射された出射光５ｂが半導体積層膜の表面を照射する位置を中心として円弧状に移動可能となるように設けられている。すなわち、位置補正用レーザー光受光部８は、所定の設置角度（第３の設置角度）で設けられている。

また、上述の通り、位置補正用レーザー光受光部８と膜厚測定用赤外光受光部３とは同一の設置角度で設けられていることから、位置補正用レーザー光受光部８が移動すると、それに追従して膜厚測定用赤外光受光部３も移動する。

上記より、図８に示す膜厚測定装置によれば、例えば図１０の測定後に図１１の測定に先立って、膜厚測定用赤外光受光部３を移動させて設置角度（第３の設置角度）を調整することによって、位置補正用レーザー光受光部８が反射光６ｂを受光可能とすることができる。すなわち、膜厚測定用赤外光発光部２と膜厚測定用赤外光受光部３との間における赤外光の投受光に先立って、位置補正用レーザー光受光部８が反射光６ｂを受光可能とすることができるよう膜厚測定用赤外光受光部３の設置角度を調整することによって、ステージ１、膜厚測定用赤外光発光部２、および膜厚測定用赤外光受光部３を、半導体積層膜の膜厚の測定が可能な位置に配置することができる。従って、半導体積層膜の膜厚を確実に測定することができる。

図９は、本実施の形態２による膜厚測定装置の構成の他の一例を示す図である。

図９に示すように、膜厚測定装置は、膜厚測定用赤外光発光部２と膜厚測定用赤外光受光部３との間における赤外光の投受光に先立って、位置補正用レーザー光受光部８がレーザー光を受光可能となるように、ステージ１、膜厚測定用赤外光発光部２、および膜厚測定用赤外光受光部３の設置角度（第１ないし第３の設置角度）を調整することを特徴としている。その他の構成は、図５に示す膜厚測定装置と同様であるため、ここでは説明を省略する。

なお、図９において、破線で示される膜厚測定用赤外光発光部２、膜厚測定用赤外光受光部３、位置補正用レーザー光発光部７、および位置補正用レーザー光受光部８は移動前の状態を示し、実線で示される膜厚測定用赤外光発光部２、膜厚測定用赤外光受光部３、位置補正用レーザー光発光部７、および位置補正用レーザー光受光部８は移動後の状態を示している。

位置補正用レーザー光発光部７は、当該位置補正用レーザー光発光部７から出射された出射光５ｂが半導体積層膜の表面を照射する位置を中心として円弧状に移動可能となるように設けられている。すなわち、位置補正用レーザー光発光部７は、所定の設置角度（第２の設置角度）で設けられている。また、上述の通り、位置補正用レーザー光発光部７と膜厚測定用赤外光発光部２とは同一の設置角度で設けられていることから、位置補正用レーザー光発光部７が移動すると、それに追従して膜厚測定用赤外光発光部２も移動する。

位置補正用レーザー光受光部８は、位置補正用レーザー光発光部７から出射された出射光５ｂが半導体積層膜の表面を照射する位置を中心として円弧状に移動可能となるように設けられている。すなわち、位置補正用レーザー光受光部８は、所定の設置角度（第３の設置角度）で設けられている。また、上述の通り、位置補正用レーザー光受光部８と膜厚測定用赤外光受光部３とは同一の設置角度で設けられていることから、位置補正用レーザー光受光部８が移動すると、それに追従して膜厚測定用赤外光受光部３も移動する。

上記より、図９に示す膜厚測定装置によれば、例えば図１０の測定後に図１１の測定に先立って、ステージ１、膜厚測定用赤外光発光部２、および膜厚測定用赤外光受光部３を移動（あるいは回動）させて設置角度（第１ないし第３の設置角度）を調整することによって、位置補正用レーザー光受光部８が反射光６ｂを受光可能とすることができる。すなわち、膜厚測定用赤外光発光部２と膜厚測定用赤外光受光部３との間における赤外光の投受光に先立って、位置補正用レーザー光受光部８が反射光６ｂを受光可能とすることができるようステージ１、膜厚測定用赤外光発光部２、および膜厚測定用赤外光受光部３の設置角度を調整することによって、ステージ１、膜厚測定用赤外光発光部２、および膜厚測定用赤外光受光部３を、半導体積層膜の膜厚の測定が可能な位置に配置することができる。従って、半導体積層膜の膜厚を確実に測定することができる。

なお、膜厚測定用赤外光発光部２および位置補正用レーザー光発光部７と、膜厚測定用赤外光受光部３および位置補正用レーザー光受光部８とは、同一の円弧状に移動するように設けてもよく、同心円状に移動するように設けてもよい。

以上のことから、本実施の形態２によれば、例えば半導体基板ウエハ４自体に歪み、傾き、あるいは表面形状の変形がある場合であっても、位置補正用レーザー光受光部８が反射光６ｂを受光可能とすることができるようステージ１、膜厚測定用赤外光発光部２、および膜厚測定用赤外光受光部３の各設置角度（第１ないし第３の設置角度）のうちのいずれか、あるいはすべてを移動（あるいは回動）させて設置角度を調整することによって、ステージ１、膜厚測定用赤外光発光部２、および膜厚測定用赤外光受光部３を、半導体積層膜の膜厚の測定が可能な位置に配置することができる。従って、半導体積層膜の膜厚を確実に測定することができる。

なお、本実施の形態２では、ステージ１、膜厚測定用赤外光発光部２、および膜厚測定用赤外光受光部３の各設置角度（第１ないし第３の設置角度）のうちのいずれか、あるいはすべてを移動（あるいは回動）させることについて説明したが、ステージ１、膜厚測定用赤外光発光部２、および膜厚測定用赤外光受光部３のうちの少なくとも１以上を移動（あるいは回動）させて調整するようにすればよい。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ステージ、２膜厚測定用赤外光発光部、３膜厚測定用赤外光受光部、４半導体基板ウエハ、５出射光、６反射光、７位置補正用レーザー光発光部、８位置補正用レーザー光受光部。

Claims

半導体基板ウエハ上に形成された半導体積層膜の膜厚をＦＴ−ＩＲ法を用いて測定する膜厚測定装置であって、
第１の設置角度で設けられ、前記半導体基板ウエハを載置するステージと、
第２の設置角度で設けられ、前記半導体基板ウエハの表面に対して赤外光を照射する赤外光発光部と、
第３の設置角度で設けられ、前記赤外光発光部から照射され前記半導体基板ウエハの表面を反射した前記赤外光を受光する赤外光受光部と、
を備え、
前記半導体基板ウエハの測定に際し、前記第１ないし第３の設置角度のうち少なくとも１以上の設置角度を調整することが可能であることを特徴とする、膜厚測定装置。
前記測定に先立って、前記赤外光受光部が前記赤外光を受光可能となるように、前記ステージの前記第１の設置角度を調整することを特徴とする、請求項１に記載の膜厚測定装置。
前記測定に先立って、前記赤外光受光部が前記赤外光を受光可能となるように、前記赤外光発光部の前記第２の設置角度を調整することを特徴とする、請求項１に記載の膜厚測定装置。
前記測定に先立って、前記赤外光受光部が前記赤外光を受光可能となるように、前記赤外光受光部の前記第３の設置角度を調整することを特徴とする、請求項１に記載の膜厚測定装置。
前記測定に先立って、前記赤外光受光部が前記赤外光を受光可能となるように、前記ステージ、前記赤外光発光部、および前記赤外光受光部の前記第１ないし第３の設置角度を調整することを特徴とする、請求項１に記載の膜厚測定装置。
前記赤外光発光部の発光軌跡を模擬してレーザー光を照射するレーザー光発光部と、
前記赤外光受光部の受光軌跡を模擬して前記レーザー光を受光するレーザー光受光部と、
をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の膜厚測定装置。
前記赤外光の投受光に先立って、前記レーザー光受光部が前記レーザー光を受光可能となるように、前記ステージの前記第１の設置角度を調整することを特徴とする、請求項６に記載の膜厚測定装置。
前記赤外光の投受光に先立って、前記レーザー光受光部が前記レーザー光を受光可能となるように、前記赤外光発光部の前記第２の設置角度を調整することを特徴とする、請求項６に記載の膜厚測定装置。
前記赤外光の投受光に先立って、前記レーザー光受光部が前記レーザー光を受光可能となるように、前記赤外光受光部の前記第３の設置角度を調整することを特徴とする、請求項６に記載の膜厚測定装置。
前記赤外光の投受光に先立って、前記レーザー光受光部が前記レーザー光を受光可能となるように、前記ステージ、前記赤外光発光部、および前記赤外光受光部の前記第１ないし第３の設置角度を調整することを特徴とする、請求項６に記載の膜厚測定装置。