JP3120438B2 - 膜厚測定装置 - Google Patents
膜厚測定装置Info
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- JP3120438B2 JP3120438B2 JP02189642A JP18964290A JP3120438B2 JP 3120438 B2 JP3120438 B2 JP 3120438B2 JP 02189642 A JP02189642 A JP 02189642A JP 18964290 A JP18964290 A JP 18964290A JP 3120438 B2 JP3120438 B2 JP 3120438B2
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- light
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は膜厚測定装置に関し、特に反射干渉型膜厚測
定装置に関する。
定装置に関する。
半導体基板、あるいは金属基板上に形成されたシリコ
ン酸化膜，シリコン窒化膜等の薄膜の膜厚を測定する装
置として、光の反射干渉を用いる装置が用いられる。
ン酸化膜，シリコン窒化膜等の薄膜の膜厚を測定する装
置として、光の反射干渉を用いる装置が用いられる。
従来の膜厚測定装置を図面を用いて説明する。第３図
は従来の膜厚測定装置の原理図を示す。
は従来の膜厚測定装置の原理図を示す。
図において、半導体基板31はＸ−Ｙステージ32上に固
定され、Ｘ−Ｙステージ32により半導体基板31が移動さ
れる。膜厚測定は以下のように行われる。すなわち、白
熱灯33から放射された光は半透明鏡34で反射された後、
対物レンズ35で集束され、半導体基板31の薄膜上に達す
る。半導体基板31の表面においては、薄膜上で反射した
光と薄膜及び半導体基板の界面で反射した光との間で干
渉が生じる。この干渉した光のスペクトルは薄膜の光学
的性質と膜厚によって一義的に定まる。ところで、薄膜
の光学的性質は既知であるので、光の干渉スペクトルか
ら膜厚が算出できる。第３図において、半導体基板31か
らの干渉光は半透明鏡34を通り分光器36において干渉ス
ペクトルに分光させる。干渉スペクトルは分光器36内に
設置された電荷結合素子37で検知され、演算器38におい
て、膜厚が算出される。
定され、Ｘ−Ｙステージ32により半導体基板31が移動さ
れる。膜厚測定は以下のように行われる。すなわち、白
熱灯33から放射された光は半透明鏡34で反射された後、
対物レンズ35で集束され、半導体基板31の薄膜上に達す
る。半導体基板31の表面においては、薄膜上で反射した
光と薄膜及び半導体基板の界面で反射した光との間で干
渉が生じる。この干渉した光のスペクトルは薄膜の光学
的性質と膜厚によって一義的に定まる。ところで、薄膜
の光学的性質は既知であるので、光の干渉スペクトルか
ら膜厚が算出できる。第３図において、半導体基板31か
らの干渉光は半透明鏡34を通り分光器36において干渉ス
ペクトルに分光させる。干渉スペクトルは分光器36内に
設置された電荷結合素子37で検知され、演算器38におい
て、膜厚が算出される。
この従来の膜厚測定器においては、光源として連続発
光の白熱灯33を用いるため、光量が少なく、膜厚測定を
高精度にするためには半導体基板31上に１秒程度以上連
続照射する必要がある。また、半導体基板31上の多点測
定を行う場合には、Ｘ−Ｙステージ32を用いて移動させ
るが、移動・停止の動作に約２秒を要する。従って、合
計３秒程度は最低限必要となるので、例えば半導体基板
面内200点を測定する場合は、10分間という長時間を有
するという問題があった。
光の白熱灯33を用いるため、光量が少なく、膜厚測定を
高精度にするためには半導体基板31上に１秒程度以上連
続照射する必要がある。また、半導体基板31上の多点測
定を行う場合には、Ｘ−Ｙステージ32を用いて移動させ
るが、移動・停止の動作に約２秒を要する。従って、合
計３秒程度は最低限必要となるので、例えば半導体基板
面内200点を測定する場合は、10分間という長時間を有
するという問題があった。
本発明の目的は、測定時間を短縮させた膜厚測定装置
を提供することにある。
を提供することにある。
前記目的を達成するため、本発明に係る膜厚測定装置
は、電源に蓄積された電荷を放電させることにより、パ
ルス状の光を発するスピードライトと、 前記スピードライトの光を分光する第１分光器と、 前記スピードライトの光を半導体基板と前記第１の分
光器とに分配する半透明鏡と、 前記半導体基板での反射光を分光する第２の分光器
と、 前記半導体基板を固定する、移動可能なステージと、 前記移動可能なステージの位置を検知しながら前記ス
ピードライトの発光のタイミングを制御するとともに、
前記第１及び第２の分光器からの出力信号に基づいて前
記半導体基板の表面の膜の膜厚を算出する演算部とを含
むものである。
は、電源に蓄積された電荷を放電させることにより、パ
ルス状の光を発するスピードライトと、 前記スピードライトの光を分光する第１分光器と、 前記スピードライトの光を半導体基板と前記第１の分
光器とに分配する半透明鏡と、 前記半導体基板での反射光を分光する第２の分光器
と、 前記半導体基板を固定する、移動可能なステージと、 前記移動可能なステージの位置を検知しながら前記ス
ピードライトの発光のタイミングを制御するとともに、
前記第１及び第２の分光器からの出力信号に基づいて前
記半導体基板の表面の膜の膜厚を算出する演算部とを含
むものである。
光源としてスピードライト13を用いる。スピードライ
ト13は、電源14に蓄積された電荷を一定量放電すること
により、パルス状の光を発する。スピードライト13は高
速照射を行うものであり、例えば１秒毎に１点の膜厚測
定となる。
ト13は、電源14に蓄積された電荷を一定量放電すること
により、パルス状の光を発する。スピードライト13は高
速照射を行うものであり、例えば１秒毎に１点の膜厚測
定となる。
次に本発明について図面を参照して説明する。
（実施例１） 第１図は本発明の実施例１を示す構成図である。
図において、半導体基板11はＸ−Ｙステージ12上に支
持される。本発明においては、光源としてパルス状に発
光するスピードライトが用いられる。スピードライト13
は電源14に蓄積された電荷を一定量放電させることによ
り、パルス状の光を発する。このスピードライト13から
の光は半透明鏡15によって一部は対物レンズ16を通して
半導体基板11に集束し、一部は第１の分光器17に集束さ
れる。半導体基板11に集束された光は、半導体基板表面
の薄膜において反射されるが、その反射光のスペクトル
は従来技術の項で説明したように、薄膜の膜厚を反映し
た干渉スペクトルとなる。この干渉スペクトルは半透明
鏡15を通して、第２の分光器19において分光され電荷結
合素子20によって検知される。検知された信号は演算器
21において膜厚が算出される。なお、スピードライト13
の光は、間欠的な発光であるので、毎回の発光におい
て、強度やスペクトルにおいて若干の変動が見られる。
これを補正するために、第１の分光器17を用いる。第１
の分光器17において、スピードライト光の強度・スペク
トルを分光し、電荷結合素子18において検知し、前述し
た演算器21にて、第２の分光器19からの信号を補正す
る。演算器21はスピードライト13の電源14の制御機能も
有しており、Ｘ−Ｙステージ12から所定の位置を示すタ
イミング信号を得て、スピードライト13を発光させる。
同時に、第１及び第２の分光器17,19からの信号を基に
して半導体基板11上の薄膜の膜厚を算出する。
持される。本発明においては、光源としてパルス状に発
光するスピードライトが用いられる。スピードライト13
は電源14に蓄積された電荷を一定量放電させることによ
り、パルス状の光を発する。このスピードライト13から
の光は半透明鏡15によって一部は対物レンズ16を通して
半導体基板11に集束し、一部は第１の分光器17に集束さ
れる。半導体基板11に集束された光は、半導体基板表面
の薄膜において反射されるが、その反射光のスペクトル
は従来技術の項で説明したように、薄膜の膜厚を反映し
た干渉スペクトルとなる。この干渉スペクトルは半透明
鏡15を通して、第２の分光器19において分光され電荷結
合素子20によって検知される。検知された信号は演算器
21において膜厚が算出される。なお、スピードライト13
の光は、間欠的な発光であるので、毎回の発光におい
て、強度やスペクトルにおいて若干の変動が見られる。
これを補正するために、第１の分光器17を用いる。第１
の分光器17において、スピードライト光の強度・スペク
トルを分光し、電荷結合素子18において検知し、前述し
た演算器21にて、第２の分光器19からの信号を補正す
る。演算器21はスピードライト13の電源14の制御機能も
有しており、Ｘ−Ｙステージ12から所定の位置を示すタ
イミング信号を得て、スピードライト13を発光させる。
同時に、第１及び第２の分光器17,19からの信号を基に
して半導体基板11上の薄膜の膜厚を算出する。
本発明においては、光源としてスピードライト13を用
いるため、発光時間が例えば100マイクロ秒と極めて短
く、かつ、光量も高精度測定を行うのに十分な量が得ら
れる。従って、半導体基板上１点の測定に要する時間は
演算を含めても１ミリ秒程度で完了する。更に、発光時
間が極めて短いため、Ｘ−Ｙステージ12が移動中であっ
ても、発光中は実質的に静止していると見なされる。従
って、Ｘ−Ｙステージ12の移動と停止という繰返し動作
を行う必要がなく、移動させる動作だけでよく、更に時
間短縮が可能である。本発明によれば、例えば、１秒毎
に１点の膜厚測定が可能であり、半導体基板上の薄膜で
200点の膜厚測定は200秒で完了する。
いるため、発光時間が例えば100マイクロ秒と極めて短
く、かつ、光量も高精度測定を行うのに十分な量が得ら
れる。従って、半導体基板上１点の測定に要する時間は
演算を含めても１ミリ秒程度で完了する。更に、発光時
間が極めて短いため、Ｘ−Ｙステージ12が移動中であっ
ても、発光中は実質的に静止していると見なされる。従
って、Ｘ−Ｙステージ12の移動と停止という繰返し動作
を行う必要がなく、移動させる動作だけでよく、更に時
間短縮が可能である。本発明によれば、例えば、１秒毎
に１点の膜厚測定が可能であり、半導体基板上の薄膜で
200点の膜厚測定は200秒で完了する。
（実施例２） 第２図は本発明の実施例２における半導体基板の支持
台を示す構成図である。実施例１においては、半導体基
板を直交する２軸方向に移動させるＸ−Ｙステージ12を
用いたが、本実施例においてはｒ−θステージを用いて
いる。
台を示す構成図である。実施例１においては、半導体基
板を直交する２軸方向に移動させるＸ−Ｙステージ12を
用いたが、本実施例においてはｒ−θステージを用いて
いる。
第２図において、半導体基板22を支持するθステージ
23はモーター24によって回転される。ｒステージ25は、
θステージ23を半導体基板22の径方向に移動させる。本
実施例では、θステージ23により半導体基板22を回転さ
せつつ、ｒステージ25によりθステージ23を半導体基板
22の径方向に移動させることにより、スピードライト13
により半導体基板22上をスキャンさせるもので、実施例
１のＸ−Ｙステージ12に比較して高速でのスキャンが可
能になるという利点がある。
23はモーター24によって回転される。ｒステージ25は、
θステージ23を半導体基板22の径方向に移動させる。本
実施例では、θステージ23により半導体基板22を回転さ
せつつ、ｒステージ25によりθステージ23を半導体基板
22の径方向に移動させることにより、スピードライト13
により半導体基板22上をスキャンさせるもので、実施例
１のＸ−Ｙステージ12に比較して高速でのスキャンが可
能になるという利点がある。
以上説明したように本発明は、反射干渉型膜厚測定に
おいて、光源としてスピードライトを用いることによ
り、薄膜の膜厚測定の高速化、及び各測定点の間の移動
の高速化が可能となり、多点測定の時間が大幅に短縮で
きるという効果を有する。また、スピードライト光源の
強度とスペクトル監視用の専用分光器を備えることによ
り、測定精度も従来技術以上の水準に確保できる。
おいて、光源としてスピードライトを用いることによ
り、薄膜の膜厚測定の高速化、及び各測定点の間の移動
の高速化が可能となり、多点測定の時間が大幅に短縮で
きるという効果を有する。また、スピードライト光源の
強度とスペクトル監視用の専用分光器を備えることによ
り、測定精度も従来技術以上の水準に確保できる。
第１図は本発明の実施例１を示す構成図、第２図は本発
明の実施例２における半導体基板の支持台を示す構成
図、第３図は従来例を示す構成図である。 11,22,31……半導体基板、12,32……Ｘ−Ｙステージ 13……スピードライト、33……白熱灯 14……電源、15,34……半透明鏡 16,35……対物レンズ、17,19,36……分光器 18,20,37……電荷結合素子、21,38……演算器 23……θステージ、24……モーター 25……ｒステージ
明の実施例２における半導体基板の支持台を示す構成
図、第３図は従来例を示す構成図である。 11,22,31……半導体基板、12,32……Ｘ−Ｙステージ 13……スピードライト、33……白熱灯 14……電源、15,34……半透明鏡 16,35……対物レンズ、17,19,36……分光器 18,20,37……電荷結合素子、21,38……演算器 23……θステージ、24……モーター 25……ｒステージ
Claims (1)
- 【請求項１】電源に蓄積された電荷を放電させることに
より、パルス状の光を発するスピードライトと、 前記スピードライトの光を分光する第１分光器と、 前記スピードライトの光を半導体基板と前記第１の分光
器とに分配する半透明鏡と、 前記半導体基板での反射光を分光する第２の分光器と、 前記半導体基板を固定する、移動可能なステージと、 前記移動可能なステージの位置を検知しながら前記スピ
ードライトの発光のタイミングを制御するとともに、前
記第１及び第２の分光器からの出力信号に基づいて前記
半導体基板の表面の膜の膜厚を算出する演算部とを含む
ことを特徴とする膜厚測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02189642A JP3120438B2 (ja) | 1990-07-18 | 1990-07-18 | 膜厚測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02189642A JP3120438B2 (ja) | 1990-07-18 | 1990-07-18 | 膜厚測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0476407A JPH0476407A (ja) | 1992-03-11 |
| JP3120438B2 true JP3120438B2 (ja) | 2000-12-25 |
Family
ID=16244728
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02189642A Expired - Fee Related JP3120438B2 (ja) | 1990-07-18 | 1990-07-18 | 膜厚測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3120438B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100456204B1 (ko) * | 1999-12-28 | 2004-11-09 | 주식회사 포스코 | 냉연강판의 도유량 측정장치 및 그 측정방법 |
| JP3944693B2 (ja) * | 2001-10-04 | 2007-07-11 | オムロン株式会社 | 膜厚測定装置 |
| JP6559601B2 (ja) * | 2016-03-23 | 2019-08-14 | 信越半導体株式会社 | 検出装置及び検出方法 |
-
1990
- 1990-07-18 JP JP02189642A patent/JP3120438B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0476407A (ja) | 1992-03-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |