JP2703529B2

JP2703529B2 - 厚さ測定装置並びに方法

Info

Publication number: JP2703529B2
Application number: JP7333833A
Authority: JP
Inventors: アンソニー・エム・レジャー
Original assignee: Raytheon Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1994-12-21
Filing date: 1995-12-21
Publication date: 1998-01-26
Anticipated expiration: 2015-12-21
Also published as: EP0718595B1; EP0718595A3; KR960024260A; KR0165726B1; US5555474A; JPH08261727A; DE69523128T2; DE69523128D1; EP0718595A2

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学測定方法並び
に装置に関し、特に、本発明は、支持基板の面上もしく
は上方に配置された１もしくは複数の薄層もしくはフイ
ルムの厚さを測定するための方法並びに装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】共通の譲り受け人の米国特許Ｎｏ．５，
２９１，２６９（３／１／９４）、５，２９３，２１４
（３／８／９４）並びに５，３３３，０４９（７／２６
／９４）において、発明者は、所定の材料の層の厚さを
決定するための方法並びに装置を開示している。例え
ば、´０４９の特許において、発明者は基板の上に配置
された層の厚さを決定するための全開口（ｆｕｌｌａ
ｐｅｒｔｕｒｅ）測定装置を開示して居る。この基板は
半導体ウエハで良い。そして、光源が層の面を照射する
ために使用され、また、ＣＣＤカメラが照射された面の
像を得るために使用されている。カメラから得られた像
は、測定された反射データのマップに変換されて、基準
反射データと比較される。この結果、層の厚さプロフィ
ールを表すマップが形成される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これら共通の権利者の
米国特許に開示されている技術は、意図した適用には非
常に適しているが、代表的には、半導体ウエハが集積回
路を形成するように処理される場合のように、ウエハの
下側の面にパターンが形成されているときには問題が生
じる。この場合、化学的／機械的ポリシュング（ＣＭ
Ｐ）層として使用されるＳｉＯ₂層である層の面を通る
照明が生じて、下側の回路形態により回折される。この
ような状態は、小さなサイズと狭い間隔とにより、波長
選択性の回折格子として機能することのできる短い反復
性の線形構造体をしばしば生じる。このような照射の散
乱と回折とにより、下側の基板もしくはウエハが平滑で
パターンガ形成されていない場合と比較すると、カメラ
に達する照射量が、度々３０％ないし５０％にも達する
ように非常に減じる。さらに、全開口測定システムのた
めの光学系は、ミクロンもしくはサブミクロンのサイズ
の回路形態を代表的には解析することは不可能である。
そして、ウエハの面のパターンは、どの形式の集積回路
の構造体が所定の領域内に形成されるのかに依存して広
く変化する。結果として、ウエハ／層システムの光学的
振る舞いを精度良くモデル化することは非常に困難であ
り、このために、得られたデータとの比較に使用するた
めの精度の良い基準反射データを形成することが非常に
複雑になる。

【０００４】パターンが形成されたウエハ上のフイルム
の厚さを測定するために使用できる装置は、ウエハ上の
単一の小領域のみを見る顕微鏡の対物レンズを使用して
いる。この既存の装置は他の多くの欠点を有する。

【０００５】第１の欠点は、大拡大率であるが、小ｆナ
ンバーであり、かくして、これに従って広い光収集角で
ある顕微鏡を使用しなければならないことである。

【０００６】このような広い光収集角により、回折され
かつ散乱された照射が光学系に入射し、測定されるフイ
ルム層からの鏡面反射光と干渉してしまう。そして、こ
れら２つの光分布を分離することは、これら両者が同じ
光学ディテクターにより検出されるので、極めて困難で
あるか不可能である。

【０００７】第２の欠点は、解析領域を避けるように視
野内の正確な点に対物レンズを位置させなければならな
いことである。この要求は、精度の良いｘ−ｙウエハ位
置付けステージが必要であり、さらに、回路形態の空間
的配置の詳細を正確に知ることが必要となる。

【０００８】さらに、一般に使用され得るシステムは、
薄層もしくはフイルムの測定精度を高めるために、像収
集もしくは画像処理から生じる効果を利用することはで
きない。

【０００９】上記ＣＭＰ層は、処理されるようなウエハ
の面を平滑にするように代表的に適用される。回路構造
体が、ウエハ処理の間に順次形成されるのに従って、ウ
エハの面の高さは非常に変化する。ウエハの面上での高
さの変化は、さらなる回路形態の続く正確な位置付けを
複雑にする。また、収束はより難しくなって、製造歩留
りが低下する。これらの問題を解決するために、ＳｉＯ
₂のＣＶ沈積層のような誘電体層を沈積し、この誘電体
層を化学的並びに機械的にポリッシングして円滑で均一
な電気絶縁層（即ち、ＣＭＰ層）を形成することが知ら
れている。この絶縁層の上にはさらなる回路構造体が形
成され続ける。この場合、既に形成された回路構造体と
接触することが要求されるので、ＣＭＰ層に開口が形成
される。このＣＭＰ層を精度良く平滑にするために、こ
れ以上ＣＭＰ層を除去しないようにして、複数の箇所で
ＣＭＰ層の厚さを正確に知ることが必要である。これを
すると、下側の回路の破壊が生じてしまう。また、例
え、下側の回路が損傷されなくても、ＣＭＰ層を非常に
薄く形成した場合には、ＣＭＰ層の誘電特性が悪くな
り、ＣＭＰ層の下側の回路と上側との回路との間で短絡
が生じる。

【００１０】処理の中間工程での半導体ウエハは、処理
時間と資金との両者での非常に重要な投資を表すことが
評価され得る。このために、ＣＭＰ層の厚さの形態を精
度良く決定することが重要な要求であることが評価され
得る。また、例えば、品質管理や分析目的のために既存
のパターン上に沈積され得る他の形式の中間層の厚さの
形態を精度良く決定することも重要である。

【００１１】かくして、本発明の第１の目的は、半導体
製造ライン全体を通して不必要な衝撃を与えないよう
に、迅速な方法で１もしくは複数の層もしくはフイルム
の厚さの形態の決定を果たすことである。

【００１２】本発明の他の目的は、下側の層での散乱や
回折等が生じないようにして、また精度の良い位置付け
テーブル等を使用することなしに、１もしくは複数の層
もしくはフイルムの厚さの形態の決定を果たすことであ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】パターンが形成されたウ
エハを異なる光学散乱特性を有する面に光学的に分類し
て、厚さの算定もしくは一定のマップのエラーを減じる
方法により、前記並びに他の欠点は解決され、また本発
明の目的は果たされる。除去する第１のレベルは、散乱
並びに回折形態を含む領域から純粋に平滑なフイルムシ
ステム領域を分離する。さらに、ウエハ上の異なる場所
での異なる平滑なフイルムのデザイン間の相違は、異な
る多数のスペクトルライブラリーを使用し、どのスペク
トルライブラリーが最良に一致（最低のメリット関数）
するかを所定の領域全体に渡って決定することにより達
成される。代表的には、測定は、どの個々の領域が位置
もしくはどれが配設されているかは必ずしも必要ではな
いが、フイルムシステムの形式の事前の認識でなされる
ことが期待される。

【００１４】異なる回折と散乱とを果たす形態（異なる
回路パターン、ライン方向等）を有する領域間の相違付
けは、フイルム面と、回折並びに散乱構造との間のコヒ
ーレントなカップリングを含む複合ライブラリーを使用
することにより達成され得る。この場合、ライブラリー
の算定は、材料の光学的性質（例えば、種々の波長での
屈折率）と同様に、回路の３次元的形状やその指向性の
認識を必要とする。

【００１５】本発明によれば、迅速な方法で平滑な層を
処理することができ、光学測定システムのもとでのウエ
ハの精度の良い位置付けを必要としない。

【００１６】本発明は、ウエハ上のどの領域が平滑な領
域を含むか、またどの領域が散乱並びに回折領域を含む
かを決定するために、自動システムを組み入れた、高解
像度で、狭い視野のマルチスペクトル全開口像システム
を使用している。例えば、直交方向に対して傾斜した照
射で生じる２つの白色光像が、いかなる形式の回路形態
（例えば、エッジ、矩形、サブミクロンの形態、、ダイ
エッジライン等）を含む領域での実施からの厚さの算定
を避けるために使用されるバイナリー像マスクを作るよ
うに使用される。この技術は測定処理を早くし、これら
領域は自動的にさけられるので、散乱、解析、欠陥によ
る種々の値を減少する。

【００１７】本発明に係わる層の厚さ測定システムは、
回路並びに他の形態により特徴付けられた１もしくは複
数の第１の領域と、回路並びに他の形態が無いことによ
り特徴付けられた第２の領域とを有するウエハの面上に
設けられた少なくとも１つの層の厚さを測定するために
使用される。このシステムは、前記少なくとも１つの層
と前記ウエハの面から反射する光を集める光学系を具備
する。この光学系は、好ましくは、テレセントリック光
学系により構成され、光軸とこの光軸の周りに位置する
狭い許容角度のコーンとを有する。このシステムは、前
記光学系と組み合わされて、集められた光から像を得る
ためのカメラと、フイルターを有し、前記光軸に沿って
前記許容角度のコーン内に導かれる単色光を前記層に照
射する第１の光源と、前記光軸からそれて前記許容角度
のコーンの外に導かれる光を前記層に照射する少なくと
も１つの第２の光源とを具備する。データプロセッサー
は、前記第１の光源からの光で得られる少なくとも１つ
の第１の像に対応する第１の画素データと、前記少なく
とも１つの第２の光源からの光で得られる少なくとも１
つの第２の像に対応する第２の画素データとを前記カメ
ラから得るためにカメラの出力に接続される入力を有す
る。このデータプロセッサーは、前記第２のウエハ領域
から前記第１のウエハ領域を識別するために、前記第２
の画素データから像マスクを生じさせ、前記第１の画素
データと所定の基準画素データとに従って前記第２の領
域内の前記少なくとも１つの層の厚さを検出する。第１
のマルチスペクトル光源は、前記層を第１の入射角で照
射し、この第１の入射角は光学系の前記許容角度のコー
ン中に入るように光を鏡面反射させるような角度であ
る。また、前記第２の光源（第１の光源の一部でも良
い）は、前記層を第２の入射角で照射し、この第２の入
射角は光学系の前記許容角度のコーン中に入らないよう
にひかり鏡面反射させるような角度である。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の説明が、パターンが形成
されたウエハ、液晶ディスプレイもしくは生物学上のサ
ンプル等であるいかなる構成の光学パターンに一般的に
適用可能である。本発明は、ここでは半導体ウエハの製
造分野についての説明であるが、半導体ウエハでのフイ
ルム厚さの測定のみに本発明は限定されることはない。
“フイルム”並びに“層”という用語は、ここでは交換
可能に使用されており、また、両者は、第２の材料（例
えばＳｉ）の上もしくは上方に配置された第１の材料
（例えばＳｉＯ₂）からなる領域を含むことを意味して
いる。ここで、第１の材料は、第１の材料とは異なる少
なくとも１つの光学的特性（例えば、屈折率）を有す
る。

【００１９】パターンが形成されたウエハは、一目見た
だけで、サブミクロンから数百ミクロンのサイズの範囲
のディメンションを有する無数の形態、パターン並びに
サブパターンを含む。しかし、サブパターンのほとんど
は、反復性があり、制限された数のラインセグメント角
度を含む。この発明者は、ウエハの領域が２つの広いカ
テゴリーに属すると考えられることを認識している。

【００２０】第１のカテゴリーは、平滑な層のみで形成
されたフイルム構造を含む領域を有する。これら領域
は、代表的には、サブミクロンの形態のブロック間の領
域とダイとの間の描写アレイである。回路構成が無い領
域は、ダイ形成方法の各工程で生じるかも知れない。こ
の形式の領域の測定は、ここでは全てが参照に使用され
ている前述した同権利者の米国特許Ｎｏ．５，２９１，
２６９，と、５，２９３，２１４と、５，３３３，０４
９とに開示されているような事前にコンピュータ化され
た（ｐｒｅ−ｃｏｍｐｕｔｅｄ）ライブラリーと組合わ
されたマルチスペクトラル反射鏡を使用することにより
達成され得る。

【００２１】ウエハ領域の第２のカテゴリーは、サブミ
クロンの集積回路構成、金属トレース、ダイライン、キ
ャパシター、並びにまた処理により生じる部分的欠陥等
の回路詳細部を含む。この第２のカテゴリーのウエハ領
域は、微視的パターンに本来結合される（コヒーレント
・カップリング）１もしくは複数の薄膜層の組合わせが
反射光の位相と振幅とを変えるので、特徴付けるのがよ
り難しい。さらに、これらの空間的変化は、非スペクト
ル方向に光を散乱並びに回折する傾向がある。この形式
の領域のための予めコンピュータ化された数式のライプ
ラリーは、製造の各工程で使用されるマスクパターンの
認識と同様に、材料の光学的特性の認識が必要である。

【００２２】ここで使用している“コヒーレント・カッ
プリング”という用語は、次のことを意味している。２
つつの光学面が、Ｔ１並びにＴ２の強度遷移（インテン
ジティ・トランスミッション）を有する場合に、組合わ
された遷移は、単にＴ１ｘＴ２である。しかし、両方の
面が互いにコヒーレント・カップリングされていると、
遷移は単に両者の積ではなくなり、代わりに、両方の面
間の距離と同様に、各面での遷移係数の振幅と位相に依
存する。

【００２３】本発明の基本原理は、図１に示す光学系１
０に示されている。ここで、測定される面１２は、大き
なＦナンバーを有する光学系１４を使用した直交入射で
描かれている。この結果、複合画素ＣＣＤカメラ１６に
達することのできる唯一の光は、光学系１４の光軸１４
ａに対して２〜３度以内の面１２から反射したものであ
る。即ち、この光は、光学系１４の許容コーン内の角度
を有する。カメラ１６の像面が傾斜され、また照明源が
正しく位置されていれば、非直交入射も使用され得る。

【００２４】前記光学系１４は、好ましくは、許容角度
の狭いコーンを有する全開口のテレセントリック（望
遠）系である。主に図１２（ａ）には、カメラ焦点面と
使用される既知の結像系が示されている。レンズがカメ
ラ焦点面で、結像される面の上方に配置されている。既
知の結像系において、中心光束（ＣＲ）は、結像面に垂
直ではない。この結果、カメラの視野（ＦＯＶ）内の異
なる点は、同じ方法で結像されない。この既知の結像系
は、ミリメートルでの測定されるワーキング距離（Ｗ
Ｄ）と、数１０度で測定されるＦＯＶ（Ｆ／１）と、ミ
クロンで測定される視野深さとにより特徴付けられてい
る。

【００２５】これに対して、図１２（ｂ）に示すよう
に、テレセントリック結像系は、２つのレンズ（Ｌ１並
びにＬ２）と、一方のレンズＬ２の焦点に配置された開
口（ＡＰ）とにより特徴付けられている。このテレセン
トリック結像系において、主中心光束（ＣＲ）は、全て
平行であり、結像面に直交している。このテレセントリ
ック結像系はセンチメータで測定されるワーキング距離
（ＷＤ）と、約１度（即ち、許容角度の狭いコーン）の
ＦＯＶと、ミリメータで測定される視野深さとにより特
徴付けられている。

【００２６】図１において、白色（広い帯域）の光源１
８とコンデンサーレンズ２０とは、測定時に面１２を照
明する。測定時に面１２が、光学系１４の許容角度の１
／２以上の角度の入射光で照明され、また、面１２が平
滑な層のみを有すると、鏡面反射された光は光学系には
入射せず、像の強度はＣＣＤカメラ１６のブラックレベ
ルに相当する。即ち、像は検出されない。この鏡面反射
光は、符号１８ａで示されている。

【００２７】一方、測定面が、いかなる形式のミクロン
並びにサブミクロンのサイズのパターンを有している
と、一部の光（符号１８ｂで示す）は、回折並びに散乱
されて、光学系１４の狭い許容コーン中へと、かくして
カメラ１６へと外れる。このようにして検出された画素
像は、パターンが形成された領域に入っているエッジの
ような散乱並びに回折形態に対応する明るい領域を有す
る。

【００２８】実用上は、図１に示す光学系１４は、ま
た、１軸フイルター付き光源２２と、測定面１２とカメ
ラ１６との間に配置されたビームスプリッター（図示せ
ず）とを具備する。この結果、後で詳述するように、各
画素位置で光学スペクトルを測定するのに使用されるマ
ルチスペクトル像の記録とデジタル化とが可能になる。

【００２９】複合屈折率が面上で急激に変化する面を光
が照射するときに、回折は生じる。光学系で回折される
光量は、光の波長と光束の強度（ｗａｔｔｓ／ｃｍ）と
の両者の積である照射エッジの全長にほぼ比例する。既
知の光学系では、これは、２〜３の開口のみが照明され
るので、極めて少ない。しかし、回折光を生じることの
できるライン（回路形態に相当する）の全長が非常に長
い、パターンが形成されたウエハの場合には、反対とな
る。多数のエッジ形態により、非スペクトル方向に再指
向される入射光量が多くなる。

【００３０】パターンが形成されたウエハ面の像が、少
なくとも１つの特定の入射角、波長並びに偏光の、可能
ならば広い範囲のこれらを使用して、少なくとも１つ、
好ましくは複数の異なる方向から照射されながら記録さ
れると、マスクはこれらデジタル化された像から形成さ
れ得る。そして、このマスクは、存在しない領域からの
散乱と回折の形態がないウエハ面のこれら領域を識別す
るために使用される。本発明に係われば、このマスクの
適用は、前記米国特許Ｎｏ．５，３３３，０４９に開示
されているように、平滑な層の厚さを検出するために鏡
面反射が使用できるこれら領域を識別する。最も簡単な
場合、このマスクは、２状態（バイナリー）のマスクで
あるが、一般的には、複合（３つ以上）のレベルのマス
クが、マスクされる光学的影響に応じて得ることができ
る。

【００３１】２状態（即ち、バイナリー）のマスクの場
合、平滑な層のために予めコンピュータ化されたスペク
トルライブラリーを使用する厚さの算定は、回折光のレ
ベルがゼロであるマスクの領域、即ち、ブラック領域で
のみ有効である。前記米国特許Ｎｏ．５，２９１，２６
９，と、５，２９３，２１４と、５，３３３，０４９で
使用されている形式の平滑スペクトルライブラリーは、
明るい領域では一般的に有効ではない。これは、このよ
うな領域は回折ロスに非常に影響を受けるためである。

【００３２】続いて、単純な像マスク、例えば、バイナ
リーマスクが、ウエハ１３のパターンが形成された面を
覆う、ＣＭＰ層１２ａのような、少なくとも１つの層の
厚さ形態を決定するために、算定される点の数を減じる
ように使用される。この結果、回折領域が自動的に除去
されて、フイルムの厚さ決定から取除かれるので、処理
速度が早くなり、また、得られた厚さマップのエラーが
減少する。

【００３３】図１３（ａ）は、本発明の一実施の形態を
詳細に示す。主白色光源（ＬＳ１）は、夫々が異なる波
長の光を通す複数のフイルター２４ａを有するフイルタ
ーホイール２４上に光束をフォーカスするコンデンサー
レンズ（Ｌｌ）へと光束を射出する。フイルターホイー
ル２４から射出されるフイルターがかけられた光は、第
２のレンズ（Ｌ２）によりコリメートされて５０／５０
ビームスプリッター２６にへと指向される。そして、こ
のビームスプリッター２６により反射された光は、スエ
ハ１３の面に直交する光軸１４ａに沿って導かれる。ウ
エハ１３の面で鏡面反射された光は、テレスコピック１
４により収集されて、図１２（ｂ）を参照して説明した
ように、ＣＣＤカメラ１６の像面にフォーカスされる。
このＣＣＤカメラ１６からの出力は、既知のフレームグ
ラバー（ｇｒａｂｂｅｒ）１６ａに供給され、このグラ
バーは、フイルターホイール２４の角位置に対して、得
られた像、即ち、光記号をストアする。画素の強度値か
らなる完全なフレームは、メモリー２８ｂにフレームを
ストアしているプロセッサー２８ａにより読み出され
る。このプロセッサー２８ａは、ウエハのＮ個の像を得
るようにフイルターホイール２４の位置を制御する。こ
こで、これら像は、光源ＬＳ１からの白色光の光路に設
けられた特別なフイルターにより選定されるような所定
の波長の光によるウエハの照射に、夫々対応する。少な
くとも１つの所定のスペクトルライブラリーはメモリー
２８ｃにストアされ、また、これは続いてアクセスされ
て、メモリー２８ｂに記憶されている画素値と比較され
る。

【００３４】前記メモリー２８ｃのスペクトルライブラ
リーは、フイルム厚さのようなパラメータ値の範囲のた
めの１セットの反射曲線の描画を含んでいる。例えば、
そして図４（ａ）に示すように、シリコンウエハ上に２
つのフイルムもしくは層が配置されていると、フイルム
は光学的パラメータ（ｎ₁，ｋ₁，ｔ₁）並びに
（ｎ₂，ｋ₂，ｔ₂）を有する。ここで、ｔ₁とｔ₂と
はフイルム１並びに２の厚さであり、ｎ₁とｎ₂とはフ
イルム１並びに２の屈折率であり、そしてｋ₁とｋ₂と
はフイルム１並びに２の吸収定数である。また、基板
は、屈折率ｎ_sと吸収定数ｋ_sとを有する。屈折率と吸
収値は波長に依存し、全てのフイルムと基板とに対して
ｎ（λ）とｋ（λ）とで実際には与えられる。

【００３５】２つの材料のフイルムの厚さｔ₁とｔ₂に
対する波長λの光の反射率（Ｒ）は以下のように規定さ
れる。

【００３６】Ｒ（λ₁，ｔ₁，ｔ₂）＝Ｆ（λ，ｎ_s（λ），ｋ_s（λ），ｔ₁，ｎ₁（λ），ｋ₁（λ），ｔ₂，ｎ₂（λ），ｋ₂（λ））もし、第２のフイルムの厚さｔ₂を測定することが望ま
れるのであれば、１連の反射率Ｒ₁……Ｒ_mが、知られ
ていない厚さのパラメータｔ₂の各値に対して波長λ₁
……λ_mで予めコンピュータにより算定され得る。

【００３７】これら全てのスペクトルが値を含むサンプ
ルされたデータのセットである。かくして、ライブラリ
ー２８ｃは、単一の測定の間に得られる全ての可能な反
射（もしくは透過）スペクトラル（もしくは、これのあ
る程度ノーマライズされた形態）を含む。

【００３８】ウエハが測定されると、波長λ₁，λ₂…
…λ_mに対する１セットの反射値（Ｐ）が得られる。ラ
イブラリー２８ｃ中の同じｍの波長でのこれら反射率の
値に対して、プロセッサー２８ａは、ライブラリー２８
ｃ中のどのスペクトルパターンが測定された反射値と最
も密接に一致（マッチング）するかを決定する。かくし
て、選定されたスペクトルパターンに関連した厚さは、
測定されたフイルムの厚さで矯正される。

【００３９】最も簡単な算定において、メリットの関数
Ｍ（ｔ₂）は導かれ、これは、測定されたスペクトル
と、ライブラリースペクトルの１つとから形成される最
小の平方関数である。

【００４０】Ｍ（ｔ₂）＝（Ｐ₁−Ｒ₁（ｔ₂））²＋（Ｐ₂−Ｒ₂（ｔ₂））² ＋（Ｐ_m−Ｒ_m（ｔ₂））² 明らかに、測定された反射率の値Ｐ₁……Ｐ_mが、幾つ
かの知られていないｔ₂に対する事前にコンピュータで
算定された反射率Ｒ₁（ｔ₂）……Ｒ_m（ｔ₂）と全て
が正確に等しい場合には、Ｍはゼロとなり、完全なマッ
チングとなる。しかし、実際には、測定システムにおけ
るノイズによりＭはめったにゼロとはならない。この結
果、最終目標は最小値を有するメリット関数Ｍ（ｔ₂）
を決定することである。これは、ｔ₂の全ての値に対す
る前記数式の合計を見付けて、最小のメリット関数Ｍ
（ｔ₂）を与えるｔ₂値を選定することにより達成され
る。選定されたｔ₂値は図６（ｂ）に示す層２の厚さと
なる。

【００４１】図１３（ａ）に示すように、本発明に係わ
れば、少なくとも２つの付加の光源ＬＳ２，ＬＳ３が、
ウエハを光軸（ＯＡ）からそれる角度で照射するために
設けられている。これら２つの光源により得られるウエ
ハ像は、非スペクトル反射となるウエハの面の領域、即
ち、照射を散乱並びに回折する領域を決定するために使
用される。散乱並びに回折像は、メモリ２８ｂにストア
され、ウエハのこれら領域を規定するバイナリーマスク
を後で説明するように生じさせるように処理される。こ
れら領域では、スペクトルライブラリー２８ｃにストア
されているデータは正しくない厚さの結果を与えるであ
ろう。

【００４２】前記２つの傾斜した光源ＬＳ２，ＬＳ３
は、ウエハ１３の周りの単一の光源に交換され得る。代
わって、図１３（ｂ）に示すように、フイルターホイー
ル２４は２つの部分２５ａ，２５ｂを有する。これら部
分で、中心に位置する不透明領域のような形態２５ｃ
は、フイルターホイール２４の面に直交する軸から入射
光を回折させる。これは、回折光線Ｂと非異常光線Ａと
を比べることにより見ることができる。光線Ｂが、光軸
１４ａから発散する角度でウエハ１３の表面に入射する
結果となり、好ましい結果となる。光を２つの異なる方
向に曲げる２つの領域２５ａ，２５ｂを設けることによ
り、図４（ｂ），（ｃ）並びに図５（ａ）を参照して以
下に説明するように、２つの異なる方向からウエハ１３
を照明することを可能にする。示されたディメンション
は、これら領域２５ａ，２５ｂが１インチ（２．５４ｃ
ｍ）の直径であり、中心に位置する不透明領域２５ｃの
幅は０．７５インチ（１．９０５ｃｍ）である。図２
は、既知のマルチスペクトルの場合の算定のフローチャ
ートを示す。ブロックＡにおいて、Ｎ個の像がＮ種の異
なる波長で得られている。ブロックＢにおいて、算定の
矩形はＮ個の像により規定されている。ブロックＣにお
いて、算定の矩形内で各画素に対してスペクトル曲線が
得られる。このスペクトル曲線はＮ種の波長の夫々に対
してカメラに達する光量を示す。ブロックＤにおいて、
予め算定されたスペクトルライブラリー（ブロックＥ）
が、最も一致したフイルム厚さを得るようにアクセスさ
れる。これは、最も一致した曲線が算定の矩形内の全て
の画素に対して得られるまで、ブロックＣに戻る制御流
れにより再び続く処理である。ブロックＦにおいて、厚
さ（ｔ）は、算定された矩形内で各（ｘ，ｙ）画素位置
に対してプロセッサー２８ａから出力される。

【００４３】図３は、本発明に係わる算定の流れを示
す。ここでは、マスクされて特定された平滑な層の領域
で単一の画素のみが処理される。ブロックＢにおいて、
Ｎ個の像がＮ種類の波長で得られる。ブロックＢにおい
て、少なくとも２つの散乱／回折像が得られる。そし
て、ブロックＣにおいて、プロセッサー２８ａは、ブロ
ックＢで得られた散乱／回折像を基にしてバイナリーマ
スクを生じさせる。ブロックＤにおいて、算定の矩形は
ブロックＣで得られたマスクを基礎として規定される。
ブロックＥにおいて、算定の矩形内の各画素に対して、
メリット関数（Ｍ）がゼロもしくは１に等しいか否かが
決定される。Ｍ＝０の場合には、画素は拒否され、そし
て、Ｍ＝１の場合には、画素は選定される。この方法は
ブロックＦに続き、このブロックＦで、算定の矩形内の
各選定された画素に対してスペクトル曲線が得られる。
前述したように、スペクトル曲線は、Ｎ種の波長の夫々
に対して、カメノに達する光の量を示す。ブロックＧ
で、予め算定されたスペクトルライブラリー（ブロック
Ｉ）が、最も一致したフイルム厚さを得るようにアクセ
スされる。ブロックＦで、算定の矩形内の各（ｘ，ｙ）
選定された画素位置に対して出力される。本発明に係わ
れば、選定された画素は、下側での散乱並びに回折形態
がないテストのもとで面の平滑な層領域に対応するもの
である。

【００４４】図４（ａ）ないし（ｃ）並びに図５
（ａ），（ｂ）は、平滑化処理の一部として、二酸化シ
リコン（ＳｉＯ₂）の少なくとも１つの層がコーテング
され、パターンが形成されたウエハのためのマスク形成
方法の原理を示す。これら図に示す像は、図１に示すＣ
ＣＤカメラ１６と関連したフレームグラバー１６ａによ
り集められた全部の像の約１／８である。

【００４５】図４（ａ）に示す実質的に単色の像（測定
の間に撮られた複数のうちの１つ）は、ウエハの領域が
散乱／回折領域を含み、これら領域が平滑な（スペクト
ル反射する）層のみを含むことに係わる以下なる表示も
与えない。図４（ｂ），（ｃ）に示す像は、２つの異な
る照射方向（前と横）で光軸からそれた光源１８を使用
して撮った散乱像である。本質的に、これら２つの像
は、画素相互を組み合わせて、図５（ａ）に示す複合散
乱並びに回折像を形成する“暗い視野”の像である。こ
の場合の２つの散乱像は、ほぼ直交する方向に光源１８
を使用して撮った。これは、図４（ｂ），（ｃ）に示す
像の左側のライン対像の異なる指向から明らかである。

【００４６】図６（ｂ）に示すように、これらライン対
像は、全ウエハがＳｉＯ₂の第２の層でコーテングされ
る前に、ＳｉＯ₂のＣＭＰ層をエッチングした形成した
矩形の開口の水平並びに垂直エッジに対応している。こ
れらエッジにあたる光軸からそれた照明は、散乱並びに
回折されて光学系１４の許容コーン内に入り、カメラ１
６により検出される光線Ｃ並びにＤで示されている。下
側の基板回路形態がなくて、平滑なフイルム領域のみに
あたる光線は、スペクトル的に反射され（光線Ａ並びに
Ｂ）て、光学系１４の許容コーン中には入らない。即
ち、スペクトル的に反射された光線Ａ並びにＢにとっ
て、反射角は入射角にほぼ等しく、そしてこの入射角
は、反射光線が光学系１４の許容コーン中に入らないよ
うに予め設定されている。例えば、もし光学系１４の許
容コーンが、光軸から１°まで発散した光線のみを含む
のであれば、光軸から２°（ウエハの面に対して８８
°）の入射角は、酢かなるスペクトル的反射光線もＣＣ
Ｄカメラ１６の焦点面に達しないようにさせることは充
分である。

【００４７】この結果、光線Ｃ並びにＤが入射したエッ
ジは、ＣＣＤカメラ像で“明るい”領域の形成に貢献
し、一方、光線Ａ並びにＢが入射した平滑な領域は像の
形成には貢献せず、従って“暗”となる。

【００４８】図４（ｂ），（ｃ）のライン対は、図５
（ａ）の複合像の反転した島を描くように組み合あわさ
る。そして、これは、これら矩形内で回路表示がない、
暗い中央領域の存在により示される。

【００４９】一般的に、この技術はウエハに対して移動
される単一の光源を使用することができるか、異なる位
置に配置された複数の光源を使用することができるか、
ウエハを全ての方向から軸からそれた照射を同時にする
リングもしくは環状の光源を使用することができる。こ
れもしくはこれらの光源は、光認識記録処置をするよう
に、種々の波長、偏光、入射角を与えることができ、ま
た、ウエハの面上の種々の像領域のコード化に使用され
得る。一例として、そして図１に示すように、偏光板１
９が、軸からそれた光源１８の光線内に配置され得る。
この偏光板１９を回転させることにより、種々の偏光状
態が軸からそれた光線に導入され得る。

【００５０】図６（ａ）に示されるように、カメラの視
野は、また、をブラックレベル”の平滑な基準面を与え
る平滑なシリコン反射面３０を含む。このようなシリコ
ン構造は、シリコンウエハの像を囲む“ピクチャーフレ
ーム”として考えられ得る。この基準面ＲＳに入射する
軸からそれた照射は、シリコンウエハのパターンが形成
されていない領域に入射する光線Ｂと同様に鏡面反射
（光線Ａ）され、かくして、カメラ１６に検出されな
い。これに反して、ウエハのパターンが形成された領域
に入射する軸からそれた照射は散乱並びに回折され（光
線Ｃ）、そして、散乱並びに回折された光の一部はコメ
ラ１８に検出可能となる。Ｓｉ基準面ＲＳは、図４
（ａ）ないし図５（ｂ）に示す全ての像で左側の大部分
の領域で見ることができる。

【００５１】本発明の態様に係われば、基準面ＲＳに対
応する領域での電気的強度レベルは、図４（ｂ），
（ｃ）の像の閾値をとるレベルを決定するのに使用され
る。即ち、シリコン基準面の上方のいかなる画素も０．
０（ブラック）に設定され、そして、シリコン基準面の
下では１．０（ホワイト）に設定される。像の閾値は、
図５（ｂ）に示されているバイナリーマスク３２を生じ
る。この図５（ｂ）において、ブラックと見える領域
は、散乱並びに回折形態を含み、一方、ホワイトと見え
る領域は、このような形態はなく、平滑フイルムシステ
ムにのみ関連している。このシステムにおいては、正確
なフイルムの厚さ決定が、予めコンピュータで算定され
たライブラリー函数を使用してなされる。ある場合に
は、得られたマスクのエッジが不規則となるかも知れな
い。しかし、この不規則性は、分離された画素を除去す
るように、フイルターのような既知の画像処理技術を使
用することにより除去することができる。

【００５２】図４（ｂ），（ｃ）の像の収集は、好まし
くは、マルチスペクトル像を得る間でいかなる厚さ算定
がなされる前に行われる。

【００５３】上述した技術は、どこにマップが記録保管
の目的のために測定されるかを決定するのに要求される
以外に、特別なウエハ位置付けもしくは回転機構は必要
としない。

【００５４】サブミクロンのラインの解像度を有する高
倍率の顕微鏡により図４（ａ）に示すウエハ像の種々の
領域の検査は、散乱並びに回折を示す全ての領域が回路
形態を含むということを示した。矩形領域の大部分は、
垂直ラインパターンを含んでいる。左側の空の矩形（図
６（ｂ））は、これら形態を含まないで、周囲のエッジ
領域を除いては、これら矩形は、図５（ｂ）のマスクの
対応する明るい部分により示されるように平滑なフイル
ムのみを含む。

【００５５】シリコン上の単一のＳｉＯ₂層（０ないし
４．０ミクロン）のスペクトルを含んだ数的スペクトル
ライブラリー２８ｃを使用して、図４（ａ）の全部で６
００ｘ６４画素の像に対して厚さマップが形成された。
これは、ウエハが上記層でコーテングされていることが
知られていたためである。図７は、図５（ｂ）のマスク
を使用した場合（図７（ｂ））と、使用しない場合（図
７（ａ））とで得られた厚さマップ（３２ｘ３００点）
の比較を示す。この場合、厚さは３８，４００画素の各
々に対して決定され、かくして、マスクはマルチプライ
ヤーとして使用された。図７（ａ）に示すマスクされな
いマップは、幾つかがシリコン基準面ＲＳのエッジによ
るものであり、大部分がパターンが形成されたウエハ面
での刃かである多くの不正確な値を含んでいることがわ
かる。図７（ｂ）に示すマスクがされたマップは、考慮
される領域が厚さの決定から除外された回路形態を有す
る大きな領域を含んでいるので、はるかに少ないポイン
トを有する。

【００５６】しかし、図７（ｂ）の厚さの値は、図８
（ａ）のヒストグラムを図８（ｂ）のヒストグラムｓ比
較したときに示されるように、２つの主バンドになるよ
うに示され得る。図８（ａ）に示すマスクがされていな
い場合には、画素の５％ないし６％が不正確な回答をし
たのに対して、図５（ｂ）のマスク３２を使用すること
により、不正確な画素値の数を０．１％以下に減少す
る。ヒストグラムのピークの幅は、また、使用された視
野（５ｍｍｘ０．５ｍｍ）全体にに渡るフイルムの
厚さの不均一な割合を示す。

【００５７】２つのフイルム厚さの値が顕著であるが、
これら値は３次元プロットから識別するのが困難である
ということがヒストグラムデータから明らかである。図
９（ａ），（ｂ）は、データを２つの範囲（０．０ない
し１．９ミクロンと１．９ないし２．５ミクロン）に閾
値化することにより得られた、マスクされた厚さマップ
の２つの主成分を示し、さらに、マスク技術が使用され
たときに導入される明確性を示す。図９（ａ）におい
て、左側の矩形の領域は、図６（ｂ）に示す開口の上部
に相当し、一方、図９（ｂ）において、左側の矩形の領
域は、図６（ｂ）に示す開口の夫々下部内のフイルム層
に相当する。

【００５８】上記マスク技術は、パターンが形成された
ウエハ面を平滑な領域と回折する領域とに効果的に分け
ることができるが、さらに、これはウエハの所定の領域
にある幾つかの異なる薄膜の積層に対しても可能であ
る。前述した測定により示される２つの異なるフイルム
厚が、２つの構造体（一方の場合には裸のシリコンであ
り、他方の場合には裸のシリコン上の窒化チタニウムフ
イルムである）の上にＳｉＯ₂のフイルムを沈着するこ
とにより生じると仮定すると、厚さの決定のアルゴリズ
ムは、両セットの画素（一方のセットは正確であり、他
方のセットは不正確である）に対する、算定された厚さ
の値を有する。このような場合には、一致の良否を描
き、また厚さの決定の間に自動的に算定されるメリット
関数は、別のフイルム積層デザインに対する決定におい
て非常に有用で有る。正確な厚さは、“完全な一致”が
ゼロのメリット関数値を与えるので、最低の平均メリッ
ト関数に相当する。

【００５９】前述した測定に対応するメリット関数は図
１０（ａ）並びに（ｂ）に示されている。ここで、垂直
のスケールは、測定に使用された全波長に渡っての測定
されたスペクトルと予め算定されたスペクトルとの間の
反射率における最小の二乗差を表すパーセンテージであ
る。図１０（ａ）は、１％までの範囲の、マスクされて
いないメリットマップを示し、これは、アウハ上の異な
る場所での差平均メリット関数の値を明らかに示す。こ
れに反して、図１０（ｂ）は、マスクされた領域のみの
メリット関数を示し、これは、メリット関数のための平
均値が、算定されたフイルムの厚さが２つのバンド内に
入る領域ではほぼ同じであることを明確に示している。
これは、フイルムの材料とフイルムの積層とが、２つの
領域で厚さが変化していることを除いて、同じであるこ
とを確実に示している。

【００６０】さらに、本発明に係われば、パターンが形
成されたウエハ、もしくは、例えば、ＬＣＤフラットス
クリーンディスプレイ、で見出だされる夫々異なる領域
に対する分類分けをするための方法は、図１１に示され
ている。平滑な領域とさんらん／回折領域との間の主な
相違は、それぞれ異なる平滑な積層もしくはパターン／
フイルム積層集合体間を識別するように、一致したマッ
プの良否を使用することにより増長される。２つのライ
ブラリー（平滑と回折）は互いに独立はしていないし、
また、平滑な層の領域から得られる測定データは回折領
域の完全な解析に使用される。平滑な領域のための多数
のライブラリーの算定における主なエラーは、異なる層
に対する光学的内容の不確実さによる。所定の材料、即
ち、シリコン、湿式成長ＳｉＯ₂、空気、水、の良く知
られたリストを除いては、半導体製造に使用される材料
は、使用される沈着処理に依存する光学的特性を呈す
る。

【００６１】ウエハ上で見られる種々の回折領域のため
の多くのライブラリーを算定することは、パターンが形
成された層間の特有の結合干渉を含むことが必要であ
る。また、これは、パターンの成分形状（“シエイプレ
ット”）の事前の認識を必要どする。これは、これら形
状が反復性があり、算定でシエイプレットのアレイとし
て取り扱われ得るからである。

【００６２】上述（ブロックＡ）したような、所定のウ
エハもしくはウエハ部分のためのマスクの形成を示す図
１１において、平滑な領域として認識されている領域
は、種々の形式のフイルム積層のための確率された平滑
ライブラリーで処理される。一方、回折として認識され
ている領域（即ち、回路形態を含む領域）は、別個のパ
ターンが形成されたウエハ領域のための確率された回折
ライブラリーで処理される。この方法で、平滑と、パタ
ーンが形成されたウエハ領域との両方を含む厚さ形態が
得られる。

【００６３】ここで述べている厚さ測定は、良く知られ
ていないウエハに関してである。即ち、事前の認識が、
全面がＳｉＯ₂の平滑な層でコーテングされている事実
以外の回路パターンについて利用できなかった。実用上
は、種々のフイルム構造、可能ならば回路構造の幾何学
的パターン、の事前の認識は、厚さの決定がなされる前
に正確に決定され得る。

【００６４】本発明を好ましい実施の形態に付いて説明
したが、幾つかの変更が実施の形態になされ得、またこ
れら偏向が本発明の範囲内であろうことが理解され得よ
う。例えば、ＧａＡｓウエハが想定された場合には、画
素閾値動作のための基準面ＲＳの材料としてＧａＡｓを
使用することが望ましい。また、例えば、フイルターホ
イール２４は、複合波長の照明を果たすために移動可能
な回折格子もしくはプリズムに交換され得る。

【００６５】かくして、本発明は、特に好ましい実施の
形態について示し、また説明したけれど、形態や説明の
変更は、本発明の範囲並びに精神から逸脱しないで可能
であることは当業者が容易に理解され得よう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるフイルム厚さ測定システムを説
明するための概略的なブロック図である。

【図２】平滑でパターンが形成されていない基板上に配
置されたフイルムのためのフイルム厚さを測定するため
の従来の方法に係わる処理工程を説明するための図であ
る。

【図３】パターンが形成された基板上に配置されたフイ
ルムのためのフイルム厚さを測定するための本発明に係
わる処理工程を説明するための図である。

【図４】（ａ）ないし（ｃ）はフイルム層を有するパタ
ーンが形成された基板の像を示し、散乱と回折パターン
を避ける領域を選定するためのマスクを導くための方法
を説明するための図である。

【図５】（ａ）並びに（ｂ）は図４に続くフイルム層を
有するパターンが形成された基板の像を示し、散乱と回
折パターンを避ける領域を選定するためのマスクを導く
ための方法を説明するための図である。

【図６】（ａ）は、図１のカメラの視野内の平滑な基準
面の使用を説明する、スケールの無い拡大断面図であ
り、（ｂ）は、ウエハと２つのＳｉＯ_２フイルムの一部
を示す拡大断面図である。

【図７】（ａ）は、本発明に従って発生されたマスクを
使用していない、パターンが形成された基板上のＳｉＯ
₂層の一部のための厚さマップを示し、（ｂ）は、本発
明に従って発生されたマスクを使用した、パターンが形
成された基板上のＳｉＯ₂層の一部のための厚さマップ
を示す。

【図８】（ａ）は、図７（ａ）のマスクされていない厚
さマップに対応するヒストグラフであり、（ｂ）は、図
７（ｂ）のマスクされた厚さマップに対応するヒストグ
ラフである。

【図９】（ａ）は、本発明に係わるマスキング並びに閾
値化により得られた２．０６ミクロン層の厚さマップを
例示的に示す図であり、（ｂ）は、本発明に係わるマス
キング並びに閾値化により得られた１．３３ミクロン層
の厚さマップを例示的に示す図である。

【図１０】（ａ）は、図７（ａ）のマスクされていない
厚さマップに対応するメリット機能マップを示す図であ
り、（ｂ）は、図７（ｂ）のマスクされた厚さマップに
対応するメリット機能マップを示す図である。

【図１１】本発明の態様に係わる複数の平滑で回折する
ライブラリーの使用を説明するためのロジックなフロー
チャートである。

【図１２】（ａ）は、従来の像形成系を説明するための
図であり、（ｂ）は、本発明で使用される像形成系の好
ましい実施の形態である望遠鏡光学系を説明するための
図である。

【図１３】（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係わ
る厚さ測定装置のブロック図であり、（ｂ）は、本発明
の第２の実施の形態で使用するフイルターホイールを示
す図である。

【符号の説明】

１０，１４光学系１２面１２ａＣＭＰ層１３ウエハ４１４ａ光軸１６ＣＣＤカメラ２２光源２８ａプロセッサー２８ｂ，２８ｃメモリー

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】回路並びに他の形態により特徴付けられ
た１もしくは複数の第１の領域と、回路並びに他の形態
が無いことにより特徴付けられた第２の領域とを有する
ウエハ（１３）の面上に設けられた少なくとも１つの層
（１２ａ）の厚さを測定するための装置であり、光軸（１４ａ）とこの光軸の周りに位置する許容角度の
コーンとを有し、前記少なくとも１つの層と前記ウエハ
の面から反射する光を集める光学系（１４）と、前記光学系と組み合わされて、集められた光から像を得
るためのカメラ（１６）と、前記光軸に沿って前記許容角度のコーン内に導かれる光
を前記層に照射する第１の光源（２２）と、前記光軸からそれて前記許容角度のコーンの外に導かれ
る光を前記層に照射する少なくとも１つの第２の光源
（１８）と、前記第１の光源からの光で得られる少なくとも１つの第
１の像に対応する第１の画素データと、前記少なくとも
１つの第２の光源からの光で得られる少なくとも１つの
第２の像に対応する第２の画素データとを前記カメラか
ら得るためにカメラの出力に接続される入力を有するデ
ータプロセッサー（２８ａ）とを具備し、このデータプ
ロセッサーは前記第２のウエハ領域から前記第１のウエ
ハ領域を識別するために、前記第２の画素データから像
マスクを生じさせるための手段（２８ｂ，２８ｃ）と、
前記第１の画素データと所定の基準画素データとに従っ
て前記第２の領域内の前記少なくとも１つの層の厚さを
検出するための手段とを有する厚さ測定装置。
【請求項２】前記光学系はテレセントリック光学系に
より構成されている請求項１の厚さ測定装置。
【請求項３】前記第１の光源は、前記層を第１の入射
角で照射し、この第１の入射角は光学系の前記許容角度
のコーン中に入るように光を鏡面反射させるような角度
であり、また、前記第２の光源は、前記層を第２の入射
角で照射し、この第２の入射角は光学系の前記許容角度
のコーン中に入らないように光を鏡面反射させるような
角度である請求項１の厚さ測定装置。
【請求項４】前記第１の光源は、互いに異なる波長の
光を前記層に照射し、また、前記カメラは複数の第１の
像を得、これら第１の像の各々は、所定の波長の光から
得られ、また、前記データプロセッサーは前記複数の第
１の像の各々に応答し、異なる層の厚さに対応した複数
のセットの所定の像画素値の各々と、１もしくは複数の
前記第２の領域に対応する関連した第１の画素データ値
とを比較する手段を有し、さらに、このデータプロセッ
サーは、第１の画素データ値との最良の一致を果たすセ
ットと関連した厚さを層の厚さの値として選定するため
の手段を有する請求項１の厚さ測定装置。
【請求項５】少なくとも１つの第２の光源は、２つの
異なる位置から前記層を照射するように配置された第１
並びに第２の光源（ＬＳ２，ＬＳ１）を有する請求項１
の厚さ測定装置。
【請求項６】前記第２の光源の偏光状態を変えるため
の手段（１９）をさらに具備する請求項１の厚さ測定装
置。
【請求項７】前記カメラの視野内に配置され、前記第
２の光源からの鏡面反射光に対してウエハの面に関連し
て指向された基準面（３０）をさらに具備し、そして、
前記像マスクを生じさせる手段は、前記基準面の像に対
応したた第２の画素データに応答して、前記第１のウエ
ハ領域に対応する第１の像マスク領域と、第２のウエハ
領域に対応する第２の像マスク領域とに前記第２の画素
データを閾値化する手段を有する請求項１の厚さ測定装
置。
【請求項８】基板（１３）の面上に配置された層（１
２ａ）の厚さを測定するための方法であり、第１の入射角を有する光を層に照射する工程と、前記層と基板から反射する光で層の少なくとも１つの第
１の像を得る工程と、第２の入射角を有する光を層に照射する工程と、第２の入射角を有し、主として層もしくは基板内の形態
の存在に主として基づいて発生される光の散乱並びに／
もしくは回折によって、層もしくは基板から反射する光
で前記層の少なくとも１つの第２の像を得る工程と、前記少なくとも１つの第２の像から、形態を有する層も
しくは基板の１以上の領域の場所と、形態を有さない層
もしくは基板の１以上の領域の場所とを決定する工程
と、少なくとも１つの第１の像から、形態を有さない１以上
の領域内のみの層の厚さを決定する工程とを具備する厚
さ測定方法。
【請求項９】前記第１の入射角は、第１の像を得るの
に使用される光学系の前記許容角度のコーン中に入るよ
うに光を鏡面反射させるような角度であり、また、前記
第２の入射角は、第２の像を得るのに使用される光学系
の前記許容角度のコーン中に入らないようにひかり鏡面
反射させるような角度である請求項８の厚さ測定方法。
【請求項１０】前記第１の入射角を有する光を層に照
射する工程は、異なる所定の波長の光で層を連続的に照
射し、また前記層の少なくとも１つの第１の像を得る工
程は、複数の第１の像を得、第１の像の夫々は夫々の波
長の光で得、そして前記決定する工程は、第１の像の夫々に対して、形態を有さない１以上の領域
に対応する像画素値と、異なる層の厚さに対応する複数
のセットの所定の像画素値画像とを比較し、そして、像
画素データ値との最良の一致を果たすセットと関連した
厚さを層の厚さの値として選定する、請求項８の厚さ測
定方法。