JP2533514B2 - 凹部深さ・膜厚測定装置 - Google Patents
凹部深さ・膜厚測定装置Info
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- JP2533514B2 JP2533514B2 JP62026002A JP2600287A JP2533514B2 JP 2533514 B2 JP2533514 B2 JP 2533514B2 JP 62026002 A JP62026002 A JP 62026002A JP 2600287 A JP2600287 A JP 2600287A JP 2533514 B2 JP2533514 B2 JP 2533514B2
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- interferometer
- beam splitter
- light
- measuring device
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、物体表面に規則的に形成されたトレンチも
しくは孔等の凹部深さ、または物体表面に形成された透
明膜もしくは半透明膜の膜厚を測定する凹部深さ・膜厚
測定装置に関する。
しくは孔等の凹部深さ、または物体表面に形成された透
明膜もしくは半透明膜の膜厚を測定する凹部深さ・膜厚
測定装置に関する。
［従来技術およびその問題点］ 数メガビットの記憶容量を有するDRAMでは、チップ上
の単位メモリーセルの静電容量を減少させることなしに
集積密度を向上させる必要があるため、種々のタイプの
縦型容量セルが案出されている。第４図にはその一例が
示されており、トレンチ（trench）10の深さは１〜10μ
ｍ程度であり、トレンチ10により分画された単位セル12
の一辺の長さは数μｍ程度である。
の単位メモリーセルの静電容量を減少させることなしに
集積密度を向上させる必要があるため、種々のタイプの
縦型容量セルが案出されている。第４図にはその一例が
示されており、トレンチ（trench）10の深さは１〜10μ
ｍ程度であり、トレンチ10により分画された単位セル12
の一辺の長さは数μｍ程度である。
このトレンチ深さの厳密な測定装置としては、走査型
電子顕微鏡（SEM）を用いたものがある。SEMによれば、
高精度測定ができるばかりでなく、トレンチ内部の局所
的形状に関する情報も得られる。
電子顕微鏡（SEM）を用いたものがある。SEMによれば、
高精度測定ができるばかりでなく、トレンチ内部の局所
的形状に関する情報も得られる。
しかし、SEMは高価であり、取り扱いが煩雑であり、
そのうえ、抜き取り検査が主で、生産ラインにおいてリ
アルタイム測定を行うことは不可能である。
そのうえ、抜き取り検査が主で、生産ラインにおいてリ
アルタイム測定を行うことは不可能である。
そこで、第７図に示すような走査型マイケルソン干渉
計Ｗを用いた測定装置が案出されている。
計Ｗを用いた測定装置が案出されている。
この測定装置では、連続スペクトルを放射するハロゲ
ンランプ16等が光源として用いられ、コリメータレンズ
18により平行化された光束はその１部がビームスプリッ
ター20を透過し、表面にトレンチが形成されたシリコン
ウエハー24に垂直照射され、その反射光の１部がビーム
スプリッター20により反射され、次いで平面鏡26により
反射されてマイケルソン干渉計Ｗへ入射される。そし
て、マイケルソン干渉計Ｗの出射光強度が光センサ28に
より検出され、アンプ30、フィルタ32を介してストレー
ジオシロスコープ34へ供給され、移動鏡36の走査に同期
してストレージオシロスコープ34が動作する。
ンランプ16等が光源として用いられ、コリメータレンズ
18により平行化された光束はその１部がビームスプリッ
ター20を透過し、表面にトレンチが形成されたシリコン
ウエハー24に垂直照射され、その反射光の１部がビーム
スプリッター20により反射され、次いで平面鏡26により
反射されてマイケルソン干渉計Ｗへ入射される。そし
て、マイケルソン干渉計Ｗの出射光強度が光センサ28に
より検出され、アンプ30、フィルタ32を介してストレー
ジオシロスコープ34へ供給され、移動鏡36の走査に同期
してストレージオシロスコープ34が動作する。
次に、測定原理を説明する。もし、シリコンウエハー
24の表面が、トレンチが存在しない研磨された面だとす
ると、ストレージオシロスコープ34の画面上には、フー
リエ分光法の原理により、第２図（Ａ）に示すような白
色光インタフェログラムが得られる。シリコンウエハー
24をトレンチが形成されたものと取り替えると、表面及
びトレンチ底面からの反射により、第２図（Ｂ）に示す
ような波形が得られ、図中のメインピークＭとサブピー
クＳとの間の距離ａを用いてトレンチ深さｄが求められ
る。
24の表面が、トレンチが存在しない研磨された面だとす
ると、ストレージオシロスコープ34の画面上には、フー
リエ分光法の原理により、第２図（Ａ）に示すような白
色光インタフェログラムが得られる。シリコンウエハー
24をトレンチが形成されたものと取り替えると、表面及
びトレンチ底面からの反射により、第２図（Ｂ）に示す
ような波形が得られ、図中のメインピークＭとサブピー
クＳとの間の距離ａを用いてトレンチ深さｄが求められ
る。
この装置によれば、シリコンウエハーを非破壊で測定
できる。
できる。
しかし、市販の走査型フーリエ分光器では全データ点
数と波数分解能（移動鏡36の最大走査距離）が固定され
ているため、第２図（Ｂ）に示すメインピークＭとサブ
ピークＳとの間のサンプリング点数ｎが極端に少なく、
測定精度が低い。
数と波数分解能（移動鏡36の最大走査距離）が固定され
ているため、第２図（Ｂ）に示すメインピークＭとサブ
ピークＳとの間のサンプリング点数ｎが極端に少なく、
測定精度が低い。
すなわち、固定鏡35に対する移動鏡36の最大移動量を
L/2、全データ点数をＮとすると、トレンチ深さｄにつ
いて ｄ＝Ln/N （１） が成立し、Ｌ＝1cm、Ｎ＝8192のとき、ｄ＝１μｍに対
してｎ＝0.8、ｄ＝10μｍに対してｎ＝８となり、測定
精度が低い。
L/2、全データ点数をＮとすると、トレンチ深さｄにつ
いて ｄ＝Ln/N （１） が成立し、Ｌ＝1cm、Ｎ＝8192のとき、ｄ＝１μｍに対
してｎ＝0.8、ｄ＝10μｍに対してｎ＝８となり、測定
精度が低い。
このため、第７図に示すように、ストレージオシロス
コープ34を用いて測定するシステムが必要となり、測定
データを自動処理しようとすればその構成が複雑とな
る。また、移動鏡36を用いているので、駆動部などを設
ける必要があり、装置の複雑化は避けられず、しかも瞬
時測定ができない。加えて、測定試料周辺の光学系の正
確なアライメントが要求される。
コープ34を用いて測定するシステムが必要となり、測定
データを自動処理しようとすればその構成が複雑とな
る。また、移動鏡36を用いているので、駆動部などを設
ける必要があり、装置の複雑化は避けられず、しかも瞬
時測定ができない。加えて、測定試料周辺の光学系の正
確なアライメントが要求される。
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、構成が簡単で、
しかも瞬時に高精度測定を行うことが可能な凹部深さ・
膜厚測定装置を提供することにある。
しかも瞬時に高精度測定を行うことが可能な凹部深さ・
膜厚測定装置を提供することにある。
［問題点を解決するための手段］ 本発明に係る凹部深さ・膜厚測定装置では、 連続スペクトルを放射する光源と、 入射光束を分岐させるビームスプリッターと、該分岐
された各光束を反射させる平面鏡と、該ビームスプリッ
ターの光束分岐面に対し光軸が45度をなして配設された
レンズとを備え、該反射された光束の一方が該ビームス
プリッターで反射され他方が該ビームスプリッターを透
過し、両光束が該レンズを透過して該レンズの焦点面に
インターフェログラムが空間的に得られるように、該ビ
ームスプリッター、該平面鏡及び該レンズを配置した干
渉計と、 表面に凹部が規則的に形成され又は表面に被膜が形成
された被測定物体に該光源からの光束を照射して、その
反射光束を該干渉計に入射させる照射手段と、 該焦点面に配設されたイメージセンサと、 該イメージセンサを駆動するドライバと、 該イメージセンサの出力値を受けて、主ピークとサブ
ピーク間の距離を求め、該距離より該凹部深さ又は該被
膜の厚さを演算・出力する演算手段と、を有することを
特徴としている。
された各光束を反射させる平面鏡と、該ビームスプリッ
ターの光束分岐面に対し光軸が45度をなして配設された
レンズとを備え、該反射された光束の一方が該ビームス
プリッターで反射され他方が該ビームスプリッターを透
過し、両光束が該レンズを透過して該レンズの焦点面に
インターフェログラムが空間的に得られるように、該ビ
ームスプリッター、該平面鏡及び該レンズを配置した干
渉計と、 表面に凹部が規則的に形成され又は表面に被膜が形成
された被測定物体に該光源からの光束を照射して、その
反射光束を該干渉計に入射させる照射手段と、 該焦点面に配設されたイメージセンサと、 該イメージセンサを駆動するドライバと、 該イメージセンサの出力値を受けて、主ピークとサブ
ピーク間の距離を求め、該距離より該凹部深さ又は該被
膜の厚さを演算・出力する演算手段と、を有することを
特徴としている。
［実施例］ 図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明する。
第１図には凹部深さ・膜厚測定装置の全体構成が示さ
れている。
れている。
二股光ファイバ38は基部ファイバ38aの一端が分岐フ
ァイバ38bと分岐ファイバ38cとに分岐されて構成されて
いる。この基部ファイバ38aの端面はシリコンウエハー2
4へ向けて配置され、分岐ファイバ38bの端面は光結合レ
ンズ37へ向けて配置され、分岐ファイバ38cの端面は三
角光路型干渉計Ｘの光束入射部へ向けて配置されてい
る。
ァイバ38bと分岐ファイバ38cとに分岐されて構成されて
いる。この基部ファイバ38aの端面はシリコンウエハー2
4へ向けて配置され、分岐ファイバ38bの端面は光結合レ
ンズ37へ向けて配置され、分岐ファイバ38cの端面は三
角光路型干渉計Ｘの光束入射部へ向けて配置されてい
る。
ハロゲンランプ16から放射された連続スペクトル光
は、光結合レンズ37を透過して分岐ファイバ38b内へ導
入され、基部ファイバ38aを通ってシリコンウエハー24
上へ垂直照射され、シリコンウエハー24の表面及びトレ
ンチ底面で反射され、両光束が再度基部ファイバ38aを
通り、次いで分岐ファイバ38cを通って光束B0が放射さ
れ、三角光路型干渉計Ｘのビームスプリッター40へ入射
される。
は、光結合レンズ37を透過して分岐ファイバ38b内へ導
入され、基部ファイバ38aを通ってシリコンウエハー24
上へ垂直照射され、シリコンウエハー24の表面及びトレ
ンチ底面で反射され、両光束が再度基部ファイバ38aを
通り、次いで分岐ファイバ38cを通って光束B0が放射さ
れ、三角光路型干渉計Ｘのビームスプリッター40へ入射
される。
三角光路型干渉計Ｘは、ビームスプリッター40と、ビ
ームスプリッター40に対し互いに反対側へ配設された平
面鏡42、44と、ビームスプリッター40に対し平面鏡44と
反対側に配設されたフーリエ変換レンズ46とからなる。
この平面鏡42、44の反射面は、ビームスプリッター40の
面に対し22.5度傾斜している。また、平面鏡42は、ビー
ムスプリッター40に対し平面鏡44と対称な共役位置44A
から、入射光束B0の方向へ微小距離ｌだけ平行移動され
た位置に配設されている。フーリエ変換レンズ46は、ビ
ームスプリッター40に対し45度をなして配設されてい
る。
ームスプリッター40に対し互いに反対側へ配設された平
面鏡42、44と、ビームスプリッター40に対し平面鏡44と
反対側に配設されたフーリエ変換レンズ46とからなる。
この平面鏡42、44の反射面は、ビームスプリッター40の
面に対し22.5度傾斜している。また、平面鏡42は、ビー
ムスプリッター40に対し平面鏡44と対称な共役位置44A
から、入射光束B0の方向へ微小距離ｌだけ平行移動され
た位置に配設されている。フーリエ変換レンズ46は、ビ
ームスプリッター40に対し45度をなして配設されてい
る。
入射光束B0の一部はビームスプリッター40を透過して
平面鏡42で反射され、次いで平面鏡44で反射された後、
その一部がビームスプリッター40を透過して、光束B1と
してフーリエ変換レンズ46へ入射される。一方、入射光
束B0の一部はビームスプリッター40、平面鏡44、平面鏡
42、ビームスプリッター40で順次反射され、光束B2とし
てフーリエ変換レンズ46へ入射される。光束B1及び光束
B2はフーリエ変換レンズ46を透過し、フーリエ変換レン
ズ46の焦点面に配設された一次元イメージセンサ48の受
光素子面に結像される。
平面鏡42で反射され、次いで平面鏡44で反射された後、
その一部がビームスプリッター40を透過して、光束B1と
してフーリエ変換レンズ46へ入射される。一方、入射光
束B0の一部はビームスプリッター40、平面鏡44、平面鏡
42、ビームスプリッター40で順次反射され、光束B2とし
てフーリエ変換レンズ46へ入射される。光束B1及び光束
B2はフーリエ変換レンズ46を透過し、フーリエ変換レン
ズ46の焦点面に配設された一次元イメージセンサ48の受
光素子面に結像される。
この一次元イメージセンサ48はドライバ50により駆動
され、各受光素子の受光量に応じた電圧が順次信号処理
装置52へ供給される。信号処理装置52は、この電圧信号
から第２図（Ｂ）に示すメインピークＭとサブピークＳ
を検出し、両者間の距離ａを求め、これを用いてトレン
チ深さｄを算出し、このｄが所定範囲内に有るかどうか
によりシリコンウエハー24の表面に形成された集積回路
の品質管理を行う。
され、各受光素子の受光量に応じた電圧が順次信号処理
装置52へ供給される。信号処理装置52は、この電圧信号
から第２図（Ｂ）に示すメインピークＭとサブピークＳ
を検出し、両者間の距離ａを求め、これを用いてトレン
チ深さｄを算出し、このｄが所定範囲内に有るかどうか
によりシリコンウエハー24の表面に形成された集積回路
の品質管理を行う。
次に、トレンチ深さｄの算出方法を説明する。
時刻ｔにおけるシリコンウエハー24への入射光の電界
強度をＥ（ｔ）とすると、三角光路型干渉計Ｘへの入射
光束B0の電界強度ER（ｔ）は次式のようになる。
強度をＥ（ｔ）とすると、三角光路型干渉計Ｘへの入射
光束B0の電界強度ER（ｔ）は次式のようになる。
ER（ｔ）＝aE（ｔ）＋bE（ｔ−α） （２） ここで、α＝2d/cであり、ｃは光束であり、ａはシリ
コンウエハー24の表面での反射率と照射面積に比例する
量であり、ｂはトレンチ底面での反射率と照射面積に比
例する量である。
コンウエハー24の表面での反射率と照射面積に比例する
量であり、ｂはトレンチ底面での反射率と照射面積に比
例する量である。
さて、フーリカ分光器は入射電界強度の一次相関をと
るものであるから、１次元イメージセンサ48上には次式
に示す波形が得られる。
るものであるから、１次元イメージセンサ48上には次式
に示す波形が得られる。
Ｉ＝∫｜ER（ｔ）＋ER（ｔ−τ）｜2dt （３） （２）式を（３）式に代入すると次式が得られる。
Ｉ＝D C component＋２（a2＋b2）Ｒ（τ）＋2ab｛Ｒ
（τ−α）＋Ｒ（τ＋α）｝ （４） ここで、Ｒ（τ）＝∫Ｅ（ｔ）E*（ｔ−τ）dt （５） であり、また、E*（ｔ）はＥ（ｔ）の複素共役を表す。
（τ−α）＋Ｒ（τ＋α）｝ （４） ここで、Ｒ（τ）＝∫Ｅ（ｔ）E*（ｔ−τ）dt （５） であり、また、E*（ｔ）はＥ（ｔ）の複素共役を表す。
（４）式のAC成分だけをとると次式が得られる。
IAC＝２（a2＋b2）Ｒ（τ）＋2ab｛Ｒ（τ−α）＋Ｒ
（τ＋α）｝ （６） このＲ（τ）はシリコンウエハ24への入射光のインタ
フェログラムであり、白色光の場合には第２図（Ａ）に
示すようになるので、（６）式より、第２図（Ｂ）に示
す如く、τ＝０にメインピークＭが生じ、τ＝±αに同
強度のサブピークＳ、Ｓが生じる。
（τ＋α）｝ （６） このＲ（τ）はシリコンウエハ24への入射光のインタ
フェログラムであり、白色光の場合には第２図（Ａ）に
示すようになるので、（６）式より、第２図（Ｂ）に示
す如く、τ＝０にメインピークＭが生じ、τ＝±αに同
強度のサブピークＳ、Ｓが生じる。
したがって、トレンチ深さｄは、α＝2d/cを測定する
ことにより求められる。
ことにより求められる。
ここで、メインピークＭとサブピークＳ間のサンプリ
ング点数（メインピークＭとサブピークＳ間に存在する
１次元イメージセンサ48の受光素子数）ｎは、フーリエ
変換レンズ46の焦点距離をｆ、１次元イメージセンサ48
の受光素子間のピッチをｐ（ｐ＝a/n）、共役位置44Aか
らの平面鏡42のずれ量をｌとすると次式が成立する。
ング点数（メインピークＭとサブピークＳ間に存在する
１次元イメージセンサ48の受光素子数）ｎは、フーリエ
変換レンズ46の焦点距離をｆ、１次元イメージセンサ48
の受光素子間のピッチをｐ（ｐ＝a/n）、共役位置44Aか
らの平面鏡42のずれ量をｌとすると次式が成立する。
ｎ＝4fd/lp （７） したがって、例えばｆ＝45cm、ｐ＝25μｍ、ｌ＝2mm
とすると、ｄ＝１μｍのときｎ＝36、ｄ＝10μｍのとき
ｎ＝360となり、一次元イメージセンサ48の１エレメン
ト当たりの読取誤差は従来例よりも充分低減され、高精
度測定を行うことができる。
とすると、ｄ＝１μｍのときｎ＝36、ｄ＝10μｍのとき
ｎ＝360となり、一次元イメージセンサ48の１エレメン
ト当たりの読取誤差は従来例よりも充分低減され、高精
度測定を行うことができる。
しかも、ハロゲンランプ16とシリコンウエハー24との
間及びシリコンウエハー24と三角光路型干渉計Ｘとの間
に、二股光ファイバ38を用いているので、シリコンウエ
ハー24に対する二股光ファイバ38の光軸のアライメント
は全く不要になり、生産ライン上に本装置を組み込め
る。
間及びシリコンウエハー24と三角光路型干渉計Ｘとの間
に、二股光ファイバ38を用いているので、シリコンウエ
ハー24に対する二股光ファイバ38の光軸のアライメント
は全く不要になり、生産ライン上に本装置を組み込め
る。
また、一次元イメージセンサ48としては分光測定用の
フォトダイオードアレイなどが望ましいが、受光強度に
対する一次元イメージセンサ48の出力電圧のリニアリィ
ティは全く要求されないので、例えば安価なファクシミ
リ用CCDなどを用いることができる。
フォトダイオードアレイなどが望ましいが、受光強度に
対する一次元イメージセンサ48の出力電圧のリニアリィ
ティは全く要求されないので、例えば安価なファクシミ
リ用CCDなどを用いることができる。
そのうえ、（７）式における距離ｌを微調整すること
によりより、広範囲なトレンチ深さｄの測定に対処でき
る。
によりより、広範囲なトレンチ深さｄの測定に対処でき
る。
さらにもう１つ重要なことは、三角光路型干渉計Ｘを
一般のフーリエ分光器として使用する場合には、フォト
ダイオードアレイの全素子数が固定されているとき、波
数分解能を向上させるためにｌの値を大きくする必要が
あり、したがって干渉縞の濃淡間隔が狭くなりすぎ、使
用するイメージセンサのMTF（modulation transfer fun
ction）によって距離ｌの上限値が制限されるという欠
点があるが、本測定装置では、高精度測定を行うために
は逆にｌをなるべく小さくしてピーク間距離ａを大きく
とる必要があるため、このような欠点が生じないという
点にある。
一般のフーリエ分光器として使用する場合には、フォト
ダイオードアレイの全素子数が固定されているとき、波
数分解能を向上させるためにｌの値を大きくする必要が
あり、したがって干渉縞の濃淡間隔が狭くなりすぎ、使
用するイメージセンサのMTF（modulation transfer fun
ction）によって距離ｌの上限値が制限されるという欠
点があるが、本測定装置では、高精度測定を行うために
は逆にｌをなるべく小さくしてピーク間距離ａを大きく
とる必要があるため、このような欠点が生じないという
点にある。
次に、第３図に基づいて本発明の第２実施例を説明す
る。
る。
この実施例では、第１実施例の三角光路型干渉計Ｘの
代わりに傾斜型マイケルソン干渉計Ｙが用いられてい
る。すなわち、三角光路型干渉計Ｘの平面鏡42、44に対
応して平面鏡56、58が配設されており、平面鏡56の法線
が入射光束B0と一致し、平面鏡58の法線が結像レンズ60
の光軸に対し微小角θ度傾いている。また、傾斜型マイ
ケルソン干渉計Ｙの光束入射部にはコリメータレンズ62
が配設されている。
代わりに傾斜型マイケルソン干渉計Ｙが用いられてい
る。すなわち、三角光路型干渉計Ｘの平面鏡42、44に対
応して平面鏡56、58が配設されており、平面鏡56の法線
が入射光束B0と一致し、平面鏡58の法線が結像レンズ60
の光軸に対し微小角θ度傾いている。また、傾斜型マイ
ケルソン干渉計Ｙの光束入射部にはコリメータレンズ62
が配設されている。
したがって、コリメータレンズ62を透過した入射光束
B0の一部がビームスプリッター40を透過して平面鏡56に
より反射され、その反射光束の一部がビームスプリッタ
ー40により反射されて結像レンズ60を透過し、他方、入
射光束B0の一部がビームスプリッター40、平面鏡58によ
り順次反射され、その反射光束の一部がビームスプリッ
ター40を透過して結像レンズ60を透過する。これら両光
束は、結像レンズ60により一次元イメージセンサ48上に
結像され、インターフェログラムが検出される。
B0の一部がビームスプリッター40を透過して平面鏡56に
より反射され、その反射光束の一部がビームスプリッタ
ー40により反射されて結像レンズ60を透過し、他方、入
射光束B0の一部がビームスプリッター40、平面鏡58によ
り順次反射され、その反射光束の一部がビームスプリッ
ター40を透過して結像レンズ60を透過する。これら両光
束は、結像レンズ60により一次元イメージセンサ48上に
結像され、インターフェログラムが検出される。
この場合、上記（７）式に対応して次式が成立する。
ｎ＝2d/pθ （８） この第２実施例においても、前記第１実施例と同様の
効果が得られ、（８）式に於けるθを微調整することに
より広範囲なトレンチ深さｄの測定に対処できる。
効果が得られ、（８）式に於けるθを微調整することに
より広範囲なトレンチ深さｄの測定に対処できる。
次に、第４図に基づいて本発明の第３実施例を説明す
る。
る。
この実施例では、第２実施例の傾斜型マイケルソン干
渉計Ｙの代わりに四角行路型干渉計Ｚが用いられてい
る。すなわち、傾斜型マイケルソン干渉計Ｙの平面鏡5
6、58に対応して平面鏡64、66かビームスプリッター40
に対し互いに対称に、かつ平行に配設され、さらに平面
鏡68が平面鏡64、66の面間に配設されており、平面鏡68
の法線がビームスプリッター40の光束分岐面に対し微小
角θ度傾いている。他の構成については第２実施例と同
一になっている。
渉計Ｙの代わりに四角行路型干渉計Ｚが用いられてい
る。すなわち、傾斜型マイケルソン干渉計Ｙの平面鏡5
6、58に対応して平面鏡64、66かビームスプリッター40
に対し互いに対称に、かつ平行に配設され、さらに平面
鏡68が平面鏡64、66の面間に配設されており、平面鏡68
の法線がビームスプリッター40の光束分岐面に対し微小
角θ度傾いている。他の構成については第２実施例と同
一になっている。
したがって、コリメータレンズ62を透過した入射光束
B0の一部がビームスプリッター40を透過して平面鏡64、
68、66により順次反射され、次にその反射光束の一部が
ビームスプリッター40、結像レンズ60を順次透過し、他
方、入射光束B0の一部がビームスプリッター40、平面鏡
66、68、64により順次反射され、次にその反射光束の一
部がビームスプリッター40に反射され、結像レンズ60を
透過する。これら両光束は、結像レンズ60により一次元
イメージセンサ48上に結像され、インターフェログラム
が検出される。
B0の一部がビームスプリッター40を透過して平面鏡64、
68、66により順次反射され、次にその反射光束の一部が
ビームスプリッター40、結像レンズ60を順次透過し、他
方、入射光束B0の一部がビームスプリッター40、平面鏡
66、68、64により順次反射され、次にその反射光束の一
部がビームスプリッター40に反射され、結像レンズ60を
透過する。これら両光束は、結像レンズ60により一次元
イメージセンサ48上に結像され、インターフェログラム
が検出される。
この第２実施例においても上記（８）式が成立し、前
記第２実施例と同様の効果が得られ、（８）式に於ける
θを微調整することにより広範囲なトレンチ深さｄの測
定に対処できる。
記第２実施例と同様の効果が得られ、（８）式に於ける
θを微調整することにより広範囲なトレンチ深さｄの測
定に対処できる。
なお、照射手段としての光結合レンズ37及び二股光フ
ァイバ38は、第５図に示す如く、光結合レンズ37、ビー
ムスプリッター20及び平面鏡26により構成してもよい。
ァイバ38は、第５図に示す如く、光結合レンズ37、ビー
ムスプリッター20及び平面鏡26により構成してもよい。
また、２本の光ファイバを用いること等により、被測
定物体からの反射光束を干渉計の光束入射部へ導く代わ
りに、第５図に示す如く、該物体表面からの回折光と、
トレンチ底面での反射後該底面上方かつ該表面と同一面
（相補的な面）からの回折光とを、上記干渉計へ入射す
る構成であってもよい。
定物体からの反射光束を干渉計の光束入射部へ導く代わ
りに、第５図に示す如く、該物体表面からの回折光と、
トレンチ底面での反射後該底面上方かつ該表面と同一面
（相補的な面）からの回折光とを、上記干渉計へ入射す
る構成であってもよい。
また、被測定物体表面には、トレンチ10の代わりに、
多数の孔が規則的に形成されている場合であってもよ
い。
多数の孔が規則的に形成されている場合であってもよ
い。
さらに、第３図において、平面鏡56の代わりに平面鏡
58を該位置から微少角傾斜させ、または平面鏡56、58の
両方を傾斜させた構成であってもよい。同様に、第４図
において、平面鏡68の代わりに平面鏡64もしくは66を該
位置から微少角傾斜させ、または平面鏡64、66、68のう
ち２枚以上を傾斜させた構成であってもよい。
58を該位置から微少角傾斜させ、または平面鏡56、58の
両方を傾斜させた構成であってもよい。同様に、第４図
において、平面鏡68の代わりに平面鏡64もしくは66を該
位置から微少角傾斜させ、または平面鏡64、66、68のう
ち２枚以上を傾斜させた構成であってもよい。
［発明の効果］ 本発明に係る凹部深さ・膜厚測定装置では、表面に凹
部が規則的に形成され又は表面に被膜が形成された被測
定物体に、連続スペクトルを放射する光源からの光束を
照射して、その反射光束または回折光束を、空間的にイ
ンタフェログラムを生成させる干渉計に入射させ、その
結果生じたインタフェログラムをイメージセンサ上に作
成し、このインターフェログラムのメインピークとサブ
ピーク間の距離を求め、この距離より凹部深さ又は膜厚
を演算・出力するようになっており、従来のように平面
鏡を移動させる必要がないので、構成が簡単となり、し
かも瞬時に測定可能であるという優れた効果がある。
部が規則的に形成され又は表面に被膜が形成された被測
定物体に、連続スペクトルを放射する光源からの光束を
照射して、その反射光束または回折光束を、空間的にイ
ンタフェログラムを生成させる干渉計に入射させ、その
結果生じたインタフェログラムをイメージセンサ上に作
成し、このインターフェログラムのメインピークとサブ
ピーク間の距離を求め、この距離より凹部深さ又は膜厚
を演算・出力するようになっており、従来のように平面
鏡を移動させる必要がないので、構成が簡単となり、し
かも瞬時に測定可能であるという優れた効果がある。
そのうえ、インターフェログラムのメインピークとサ
ブピーク間の距離を長くすることができるので、高精度
測定を行うことが可能であるという優れた効果もある。
ブピーク間の距離を長くすることができるので、高精度
測定を行うことが可能であるという優れた効果もある。
第１図乃至第５図は本発明の実施例に係り、第１図は第
１実施例の凹部深さ・膜厚測定装置の全体構成図、第２
図はインターフェログラムを示す波形図、第３図及び第
４図はそれぞれ第２実施例及び第３実施例の凹部深さ・
膜厚測定装置の１部構成図、第５図は被測定物体からの
回折光を干渉計へ導く場合の説明図である。第６図はシ
リコンウエハーの表面に形成されたトレンチの形状を示
す斜視図である。第７図は従来例のトレンチ深さ測定装
置を示す全体構成図である。 10:トレンチ、12:単位セル 16:ハロゲンランプ 18、62:コリメータレンズ 24:シリコンウエハー 38:二股光ファイバ 40:ビームスプリッター 42、44、56、58、64、66、68:平面鏡 44A:共役位置 46:フーリエ変換レンズ 48:一次元イメージセンサ 60:結像レンズ X:三角光路型干渉計 Y:傾斜型マイケルソン干渉計 Z:四角行路型干渉計
１実施例の凹部深さ・膜厚測定装置の全体構成図、第２
図はインターフェログラムを示す波形図、第３図及び第
４図はそれぞれ第２実施例及び第３実施例の凹部深さ・
膜厚測定装置の１部構成図、第５図は被測定物体からの
回折光を干渉計へ導く場合の説明図である。第６図はシ
リコンウエハーの表面に形成されたトレンチの形状を示
す斜視図である。第７図は従来例のトレンチ深さ測定装
置を示す全体構成図である。 10:トレンチ、12:単位セル 16:ハロゲンランプ 18、62:コリメータレンズ 24:シリコンウエハー 38:二股光ファイバ 40:ビームスプリッター 42、44、56、58、64、66、68:平面鏡 44A:共役位置 46:フーリエ変換レンズ 48:一次元イメージセンサ 60:結像レンズ X:三角光路型干渉計 Y:傾斜型マイケルソン干渉計 Z:四角行路型干渉計
Claims (5)
- 【請求項１】連続スペクトルを放射する光源と、 入射光束を分岐させるビームスプリッターと、該分岐さ
れた各光束を反射させる平面鏡と、該ビームスプリッタ
ーの光束分岐面に対し光軸が45度をなして配設されたレ
ンズとを備え、該反射された光束の一方が該ビームスプ
リッターで反射され他方が該ビームスプリッターを透過
し、両光束が該レンズを透過して該レンズの焦点面にイ
ンターフェログラムが空間的に得られるように、該ビー
ムスプリッター、該平面鏡及び該レンズを配置した干渉
計と、 表面に凹部が規則的に形成され又は表面に被膜が形成さ
れた被測定物体に該光源からの光束を照射して、その反
射光束または回折光束を該干渉計に入射させる照射手段
と、 該焦点面に配設されたイメージセンサと、 該イメージセンサを駆動するドライバと、 該イメージセンサの出力値を受けて、主ピークとサブピ
ーク間の距離を求め、該距離より該凹部深さ又は該被膜
の厚さを演算・出力する演算手段と、を有することを特
徴とする凹部深さ・膜厚測定装置。 - 【請求項２】前記照明手段は、基部ファイバの一端が第
１分岐ファイバと第２分岐ファイバに分岐した二股光フ
ァイバであり、該基部ファイバの端面を前記被測定物体
に対面させ、該第１分岐ファイバの端面を光結合レンズ
を介し前記光源へ向け、該第２分岐ファイバの端面を前
記干渉計の光束入射部へ向けて該二股分岐ファイバを配
置したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の凹
部深さ・膜厚測定装置。 - 【請求項３】前記干渉計は、前記平面鏡が２枚であり、
前記レンズがフーリエ変換レンズであり、該各平面鏡が
前記ビームスプリッターの光束分岐面に対し略対称な位
置に、該分岐面に対し22.5度をなして配設された三角光
路型干渉計Ｘであることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の凹部深さ・膜厚測定装置。 - 【請求項４】前記干渉計は、前記平面鏡が２枚であり、
前記レンズが結像レンズであり、該各平面鏡が前記ビー
ムスプリッターの光束分岐面に対し互いに反対側へ配設
され、該各平面鏡が該光束分岐面に対し略45°をなして
配設された傾斜型マイケルソン干渉計Ｙであることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の凹部深さ・膜厚測
定装置。 - 【請求項５】前記干渉計は、前記平面鏡が３枚であり、
前記レンズが結像レンズであり、該平面鏡の２枚が前記
ビームスプリッターの光束分岐面に対し互いに略対称な
位置に該分岐面に略平行に配設され、残り１枚の該平面
鏡が該２枚の平面鏡の面間に該分岐面に略直行して配設
された四角光路型干渉計Ｚであることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の凹部深さ・膜厚測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62026002A JP2533514B2 (ja) | 1987-02-06 | 1987-02-06 | 凹部深さ・膜厚測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62026002A JP2533514B2 (ja) | 1987-02-06 | 1987-02-06 | 凹部深さ・膜厚測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63193003A JPS63193003A (ja) | 1988-08-10 |
| JP2533514B2 true JP2533514B2 (ja) | 1996-09-11 |
Family
ID=12181500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62026002A Expired - Lifetime JP2533514B2 (ja) | 1987-02-06 | 1987-02-06 | 凹部深さ・膜厚測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2533514B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007114206A (ja) * | 2006-11-30 | 2007-05-10 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 光学材料の群屈折率精密計測方法 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02167411A (ja) * | 1988-12-21 | 1990-06-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 平行平面間距離の測定方法 |
| US5341205A (en) * | 1991-01-15 | 1994-08-23 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Method for characterization of optical waveguide devices using partial coherence interferometry |
| JP4665290B2 (ja) * | 2000-05-15 | 2011-04-06 | 株式会社ニコン | 間隔測定装置及び面形状測定装置 |
| JP4864360B2 (ja) * | 2005-06-29 | 2012-02-01 | 日本ケーブル株式会社 | 握索機の握索力測定装置 |
| JP4918679B2 (ja) * | 2006-12-26 | 2012-04-18 | 国立大学法人金沢大学 | 透明層の厚さ測定方法及び測定装置 |
| JP5080196B2 (ja) | 2007-10-09 | 2012-11-21 | 任天堂株式会社 | プログラム、情報処理装置、情報処理システムおよび情報処理方法 |
| KR100939538B1 (ko) * | 2007-12-14 | 2010-02-03 | (주) 인텍플러스 | 입체 형상 측정 장치 |
| JP2010002328A (ja) * | 2008-06-20 | 2010-01-07 | Otsuka Denshi Co Ltd | 膜厚測定装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60196612A (ja) * | 1984-03-19 | 1985-10-05 | Ricoh Co Ltd | 表面形状測定装置 |
| JPS6176902A (ja) * | 1984-09-25 | 1986-04-19 | Yamazaki Mazak Corp | 非接触形プロ−ブ |
| JPS62293107A (ja) * | 1986-06-13 | 1987-12-19 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 微小溝深さ測定装置 |
-
1987
- 1987-02-06 JP JP62026002A patent/JP2533514B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007114206A (ja) * | 2006-11-30 | 2007-05-10 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 光学材料の群屈折率精密計測方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63193003A (ja) | 1988-08-10 |
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