JP4834847B2 - 多層膜解析装置および多層膜解析方法 - Google Patents
多層膜解析装置および多層膜解析方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4834847B2 JP4834847B2 JP2007261840A JP2007261840A JP4834847B2 JP 4834847 B2 JP4834847 B2 JP 4834847B2 JP 2007261840 A JP2007261840 A JP 2007261840A JP 2007261840 A JP2007261840 A JP 2007261840A JP 4834847 B2 JP4834847 B2 JP 4834847B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wave number
- wavelength
- sample
- reflectance
- layer structure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
本実施の形態に従う多層膜解析装置100は、代表的に、多層膜試料で反射された反射光の波長分布特性(以下「スペクトル」とも称す。)に基づいて、多層膜試料における各層の膜厚測定や層構造の解析を行なう。なお、反射光のスペクトルに代えて、多層膜試料を透過した光のスペクトル(透過光スペクトル)を用いてもよい。
以下では、データ処理部70における試料の膜厚を測定する処理について説明する。
説明を簡単化するために、図2に示すような、空気や真空などの雰囲気層(添え字0)、測定対象とする薄膜(添え字1)、基板層(添え字2)の3層からなる代表的な多層膜試料を考える。各層における屈折率を添え字iを用いて、屈折率niと表す。互いに異なる屈折率をもつ層の界面では光の反射が生じるため、屈折率の異なるi層とi+1層との間の各境界面でのP偏光成分およびS偏光成分の振幅反射率(Fresnel係数)は次の式のように表わすことができる。
光が干渉可能な厚さをもつ薄膜内では、上式で表される反射率で反射する光が薄膜内を何度も往復する。そのため、表面で直接反射した光と薄膜内を多重反射した後の光との間ではその光路長が異なるため、位相が互いに異なったものとなり、薄膜表面において光の干渉が生じる。このような、各薄膜内における光の干渉効果を示すために、i層の薄膜における光の位相角βiを導入すると、以下のように表わすことができる。
より単純化するために、多層膜試料に対して垂直に光が照射される場合、すなわち入射角φi=0とすると、P偏光とS偏光との区別はなくなり、各層の界面における振幅反射率および薄膜の位相角β1は以下のようになる。
図3は、測定例1の試料から測定された反射率スペクトルの一例を示す図である。図3に示す試料は、石英基板上に5.0μmの窒化シリコンの膜を成膜したものである。
上述の説明では、測定対象の薄膜が1層である場合について例示したが、複数の薄膜が存在している場合にも同様の手順でそれぞれの膜厚を測定することができる。
図7は、測定例2の試料から測定された反射率スペクトルの一例を示す図である。図7に示す試料は、基板上に、3.0μmの薄膜(第1層)と、2.0μmの薄膜(第2層)とを成膜したものである。なお、図7には、各薄膜および基板の透過率についても示す。
(データ処理部の構成)
図10は、この発明の実施の形態に従うデータ処理部70の概略のハードウェア構成を示す模式図である。
図11は、この発明の実施の形態に従う膜厚測定処理を実現するための制御構造を示すブロック図である。図11に示すブロック図は、CPU200がハードディスク部210などの予め格納されたプログラムをメモリ部212などに読み出して実行することで実現される。
図12は、この発明の実施の形態に従う膜厚測定に係る処理手順を示すフローチャートである。
(層構造同定処理)
上述したように、反射率スペクトルをフーリエ変換して得られるパワースペクトルには、多層膜試料の層構造に応じたピークが現れる。しかしながら、算出されるパワースペクトルは、その算出過程において、各種のフィルタ処理・打ち切り処理・アポダイゼーション(apodization)処理といった前処理や、ベースラインの設定に伴うDCオフセットピークといった擬似ピークの発生の影響を受ける。また、層間の間にも光学的な現象が生じ得る。そのため、パワースペクトルには、1つの層から1つのピークが現れるわけではなく、層の組合せに応じた複数のピークが出現する。そのため、層構造が予め既知の場合であっても、パワースペクトルに現れるピークがいずれの層の干渉に起因するものであるかをスペクトルの形状だけで判断することは困難な場合が多い。ましてや層構造が未知の場合には、スペクトルの形状から層構造を特定することは困難である。
図15は、任意の試料に対して測定された反射率スペクトルを示す測定例である。
Claims (6)
- 基板上に少なくとも1つの膜が形成された試料に対して所定の波長範囲をもつ測定光を照射する光源と、
前記試料で反射された光または前記試料を透過した光に基づいて、反射率または透過率の波長分布特性を取得する分光部と、
前記波長分布特性における各波長とその波長における反射率または透過率の値との対応関係を、各波長についての波数と所定の関係式に従って算出される変換値との対応関係に変換する波数特性変換手段と、
前記波数特性変換手段によってそれぞれ変換された対応関係からなる波数分布特性に対して、波数について周波数変換する周波数変換手段と、
周波数変換後の波数分布特性に現れるピークに基づいて、前記試料における膜厚を算出する膜厚算出手段とを備え、
前記所定の関係式は、各波長における反射率または透過率の値を前記周波数変換手段での周波数変換に係る位相因子に対して線形化するための関数である、多層膜解析装置。 - 前記波数特性変換手段は、各波長についての波数を、前記試料に含まれる膜の予め入力された屈折率に基づいて算出する、請求項1に記載の多層膜解析装置。
- 前記波長分布特性は、前記試料で反射された光に基づいて取得される反射率Rの波長分布特性であり、
前記関係式は、R/(1−R)である、請求項1または2に記載の多層膜解析装置。 - 前記波数特性変換手段は、前記試料に複数の膜が形成されている場合に、前記複数の膜のそれぞれについて前記波数分布特性を算出し、
前記膜厚算出手段は、前記複数の膜についての周波数変換後の前記波数分布特性のそれぞれに現れるピークに基づいて、前記複数の膜の各々の膜厚を算出する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の多層膜解析装置。 - 少なくとも屈折率および膜厚が規定された層構造情報を複数格納する層構造格納手段と、
複数の前記層構造情報のうち少なくとも1つの層構造情報に基づいて、層構造候補を順次選択する選択手段と、
前記層構造候補に対応する前記層構造情報に基づいて、前記層構造候補における反射率または透過率の波長分布特性を算出する波長分布特性算出手段と、
前記層構造候補の前記波長分布特性から、前記波数特性変換手段および前記周波数変換手段と同一の処理によって周波数変換後の波数分布特性を算出する波数分布特性算出手段と、
実測された前記波長分布特性から算出された周波数変換後の波数分布特性と、前記波数分布特性算出手段によって算出された周波数変換後の波数分布特性との間の相関値を算出する相関値算出手段と、
前記相関値に基づいて、前記選択手段が順次選択する層構造候補のうち実測値に最も近いものを決定する決定手段とをさらに備える、請求項1〜4のいずれか1項に記載の多層膜解析装置。 - 基板上に少なくとも1つの膜が形成された試料に対して所定の波長範囲をもつ測定光を照射するステップと、
前記試料で反射された光または前記試料を透過した光に基づいて、反射率または透過率
の波長分布特性を取得するステップと、
前記波長分布特性における各波長とその波長における値との対応関係を、各波長についての波数と所定の関係式に従って算出される変換値との対応関係に変換するステップと、
前記対応関係に変換するステップにおいてそれぞれ変換された対応関係からなる波数分布特性に対して、波数について周波数変換するステップと、
周波数変換後の波数分布特性に現れるピークに基づいて、前記試料における膜厚を算出するステップとを備え、
前記所定の関係式は、各波長における反射率または透過率の値を前記周波数変換するステップでの周波数変換に係る位相因子に対して線形化するための関数である、多層膜解析方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007261840A JP4834847B2 (ja) | 2007-10-05 | 2007-10-05 | 多層膜解析装置および多層膜解析方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007261840A JP4834847B2 (ja) | 2007-10-05 | 2007-10-05 | 多層膜解析装置および多層膜解析方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009092454A JP2009092454A (ja) | 2009-04-30 |
JP4834847B2 true JP4834847B2 (ja) | 2011-12-14 |
Family
ID=40664586
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007261840A Active JP4834847B2 (ja) | 2007-10-05 | 2007-10-05 | 多層膜解析装置および多層膜解析方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4834847B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102631337B1 (ko) | 2018-01-09 | 2024-01-31 | 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 | 막 두께 계측 장치, 막 두께 계측 방법, 막 두께 계측 프로그램, 및 막 두께 계측 프로그램을 기록하는 기록 매체 |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4911437B2 (ja) * | 2009-10-30 | 2012-04-04 | 横河電機株式会社 | 多層膜の膜厚測定装置 |
EP2482031A1 (en) * | 2011-01-26 | 2012-08-01 | Mitutoyo Research Center Europe B.V. | Method and apparatus for performing film thickness measurements using white light scanning interferometry |
JP6404172B2 (ja) * | 2015-04-08 | 2018-10-10 | 株式会社荏原製作所 | 膜厚測定方法、膜厚測定装置、研磨方法、および研磨装置 |
JP6285597B1 (ja) * | 2017-06-05 | 2018-02-28 | 大塚電子株式会社 | 光学測定装置および光学測定方法 |
JP6402273B1 (ja) | 2018-05-18 | 2018-10-10 | 大塚電子株式会社 | 光学測定装置及び光学測定方法 |
JP7199093B2 (ja) * | 2019-01-29 | 2023-01-05 | 大塚電子株式会社 | 光学測定システムおよび光学測定方法 |
JP7219463B2 (ja) * | 2019-04-15 | 2023-02-08 | 大塚電子株式会社 | 光学ユニット、光学測定装置および光学測定方法 |
JP7121222B1 (ja) * | 2021-05-21 | 2022-08-17 | 浜松ホトニクス株式会社 | 膜厚測定装置及び膜厚測定方法 |
WO2022244309A1 (ja) * | 2021-05-21 | 2022-11-24 | 浜松ホトニクス株式会社 | 膜厚測定装置及び膜厚測定方法 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH074922A (ja) * | 1993-06-21 | 1995-01-10 | Jasco Corp | 半導体多層薄膜膜厚測定装置およびその測定方法 |
JP2840181B2 (ja) * | 1993-08-20 | 1998-12-24 | 大日本スクリーン製造株式会社 | 多層膜試料の膜厚測定方法 |
JP3420801B2 (ja) * | 1993-08-24 | 2003-06-30 | 日本分光株式会社 | 薄膜評価方法および評価装置 |
JPH07159131A (ja) * | 1993-12-07 | 1995-06-23 | Nkk Corp | エリプソパラメータ測定方法及びエリプソメータ |
JP3613707B2 (ja) * | 2001-09-06 | 2005-01-26 | 株式会社堀場製作所 | 超薄膜および薄膜計測方法 |
US6885467B2 (en) * | 2002-10-28 | 2005-04-26 | Tevet Process Control Technologies Ltd. | Method and apparatus for thickness decomposition of complicated layer structures |
EP1604168B1 (en) * | 2003-03-06 | 2011-07-27 | Zygo Corporation | Profiling complex surface structures using scanning interferometry |
JP2005037315A (ja) * | 2003-07-18 | 2005-02-10 | Toppan Printing Co Ltd | 多層膜の膜厚測定方法及び膜厚測定装置 |
JP2007155630A (ja) * | 2005-12-08 | 2007-06-21 | Mitsubishi Chemical Engineering Corp | 多層薄膜の膜厚測定方法および膜厚測定装置 |
-
2007
- 2007-10-05 JP JP2007261840A patent/JP4834847B2/ja active Active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102631337B1 (ko) | 2018-01-09 | 2024-01-31 | 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 | 막 두께 계측 장치, 막 두께 계측 방법, 막 두께 계측 프로그램, 및 막 두께 계측 프로그램을 기록하는 기록 매체 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2009092454A (ja) | 2009-04-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4834847B2 (ja) | 多層膜解析装置および多層膜解析方法 | |
JP5309359B2 (ja) | 膜厚測定装置および膜厚測定方法 | |
JP5172203B2 (ja) | 光学特性測定装置および測定方法 | |
KR20130018553A (ko) | 막 두께 측정 장치 | |
KR101841776B1 (ko) | 광학 특성 측정 장치 및 광학 특성 측정 방법 | |
US10365163B2 (en) | Optical critical dimension metrology | |
US7483147B2 (en) | Apparatus and method for measuring thickness and profile of transparent thin film using white-light interferometer | |
US6775015B2 (en) | Optical metrology of single features | |
US8947673B2 (en) | Estimating thickness based on number of peaks between two peaks in scanning white light interferometry | |
TWI292030B (en) | High density multi-channel detecting device | |
JP5172204B2 (ja) | 光学特性測定装置およびフォーカス調整方法 | |
JP2010002328A (ja) | 膜厚測定装置 | |
JP5517621B2 (ja) | 高感度スペクトル分析ユニット | |
JPH07134007A (ja) | 高空間解像度で薄膜の膜厚測定を行なうための装置 | |
US7292337B2 (en) | Optical processor using detecting assembly and method using same | |
TWI793321B (zh) | 光學量測裝置及光學量測方法 | |
JP6725988B2 (ja) | 厚み測定装置および厚み測定方法 | |
JP5028660B2 (ja) | 光学特性測定装置および光学特性測定方法 | |
KR20140014466A (ko) | 디지털 광학 기술을 이용한 두께 측정 장치 및 방법 | |
JP3711535B2 (ja) | 画像分光測定装置 | |
JP2007155480A (ja) | 表面測定装置 | |
JPH06249620A (ja) | 膜厚測定方法 | |
JP2022147223A (ja) | 光学測定システム、光学測定方法および測定プログラム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090721 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110712 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110713 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110812 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110830 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110902 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141007 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4834847 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |