JP6953245B2 - 膜厚測定方法及び膜厚測定装置 - Google Patents
膜厚測定方法及び膜厚測定装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6953245B2 JP6953245B2 JP2017172908A JP2017172908A JP6953245B2 JP 6953245 B2 JP6953245 B2 JP 6953245B2 JP 2017172908 A JP2017172908 A JP 2017172908A JP 2017172908 A JP2017172908 A JP 2017172908A JP 6953245 B2 JP6953245 B2 JP 6953245B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- light
- film thickness
- thickness measuring
- film
- 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
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 41
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 212
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 150
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 46
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 37
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 28
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 27
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 24
- 238000005424 photoluminescence Methods 0.000 claims description 16
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 13
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 13
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 13
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 11
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 7
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 17
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 6
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 6
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 2
- VSQYNPJPULBZKU-UHFFFAOYSA-N mercury xenon Chemical compound [Xe].[Hg] VSQYNPJPULBZKU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000275 quality assurance Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 1
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 1
- 230000008707 rearrangement Effects 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Description
本実施形態に係る膜厚測定装置及び膜厚測定方法を説明する。まず、膜厚測定装置の構成を説明する。その後、測定対象となる薄膜を含む試料の構成を説明する。そして、膜厚測定装置を用いた膜厚測定方法を説明する。
まず、本実施形態の膜厚測定装置を説明する。図1は、実施形態に係る膜厚測定装置の構成を例示した図である。図1に示すように、本実施の形態に係る膜厚測定装置1は、光源10、共焦点光学系20、検出器30、膜厚算出部40、及び、走査手段を備えている。膜厚測定装置1は、基材51上に形成された薄膜52の膜厚を測定する。基材51及び薄膜52をまとめて試料50という。したがって、試料50は、基材51と、基材51上に形成された薄膜52を含んでいる。
なお、2光子励起では、照射光11の強度が大きい焦点付近からのみPL光12が発生するので、ピンホール部材21及び22を用いなくても、焦点付近のみのPL光12を検出し、共焦点PL像を得ることができる。
次に、測定対象となる薄膜52を含む試料50の構成を説明する。図3は、実施形態に係る薄膜52を含んだ試料50を例示した断面図である。図4は、実施形態に係る薄膜52を含んだ試料のドーピング濃度を例示したグラフであり、横軸は、膜厚方向における深さ方向を示し、縦軸は、ドーピング濃度を示す。図3及び図4に示すように、試料50は、基材51と、基材51上に形成された薄膜52とを含んでいる。
次に、薄膜52の膜厚測定方法を説明する。本実施形態の膜厚測定方法は、フォトルミネッセンスによって薄膜52から発するPL光の膜厚方向における強度変化を用いて薄膜52の膜厚を測定する。
本実施形態は、フォトルミネッセンスによって薄膜52から発するPL光12の膜厚方向における強度変化を用いて薄膜52の膜厚を測定している。これにより、非破壊・非接触の手法を用いて高精度で薄膜52の膜厚を測定することができる。
10、10a 光源
11 照射光
12 PL光
13 正反射光
20、20a 共焦点光学系
21、22 ピンホール部材
21a、22a ピンホール
23、24 集光レンズ
25、26 フィルタ
27 ビームスプリッタ
28 対物レンズ
30 検出器
40 膜厚算出部
50 試料
51 基材
52、52a、52b、52c 薄膜
53 表面
54 ステージ
55a、55b、55c 界面
Claims (16)
- フォトルミネッセンスによって薄膜から発するPL光の膜厚方向における強度変化を用いて前記薄膜の膜厚を測定する膜厚測定方法であって、
基材と、前記基材上に形成された前記薄膜と、を含む試料の前記薄膜の膜厚を測定し、
前記薄膜を照射する照射光を生成し、生成された前記照射光を、共焦点光学系を介して、前記薄膜まで導き、前記照射光により前記薄膜を照射するステップと、
前記照射光が照射された前記薄膜の前記PL光を、前記共焦点光学系を介して検出器まで導き、前記検出器により、前記PL光を検出するステップと、
前記照射光の焦点位置を、前記膜厚方向に走査するステップと、
前記PL光の強度を、前記薄膜の表面からの深さの関数とした場合に、前記強度を、前記深さで微分した前記強度の変化率から前記膜厚を算出するステップと、
を備えた膜厚測定方法。 - 前記基材は、半導体基板であり、
前記薄膜は、エピタキシャル法により形成されたエピタキシャル層を含む、
請求項1に記載の膜厚測定方法。 - 前記基材は、炭化ケイ素を含み、
前記薄膜は、炭化ケイ素を含む、
請求項1または2に記載の膜厚測定方法。 - 前記試料は、含有する不純物濃度が異なる複数の前記薄膜が前記基材上に積層されている、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の膜厚測定方法。 - 前記PL光を検出するステップにおいて、
第1ピンホールを通過させた前記照射光を、前記薄膜まで導くとともに、第2ピンホールを通過させた前記PL光を検出する、
請求項1〜4のいずれか一項に記載の膜厚測定方法。 - 前記PL光を検出するステップにおいて、
2光子励起による前記PL光を検出する、
請求項1〜5のいずれか一項に記載の膜厚測定方法。 - 前記PL光を検出するステップにおいて、
前記共焦点光学系は、対物レンズを含み、
前記対物レンズで集光した前記照射光を前記薄膜まで導き、その際に、前記対物レンズと前記薄膜との間を高屈折率の液体で満たす、
請求項1〜6のいずれか一項に記載の膜厚測定方法。 - 前記照射光が前記薄膜の表面によって反射した正反射光を、前記共焦点光学系を介して前記検出器まで導き、前記検出器により、前記正反射光を検出するステップと、
検出した前記正反射光の前記膜厚方向における強度変化により、前記薄膜の表面の位置を検出するステップと、
をさらに備えた、
請求項1〜7のいずれか一項に記載の膜厚測定方法。 - 基材と、前記基材上に形成された薄膜と、を含む試料の前記薄膜の膜厚を測定する膜厚測定装置であって、
前記薄膜を照射する照射光を生成する光源と、
フォトルミネッセンスによって前記薄膜から発するPL光を検出する検出器と、
生成された前記照射光を前記薄膜まで導くとともに、前記PL光を前記検出器まで導く共焦点光学系と、
前記薄膜における前記照射光の焦点位置を、前記薄膜の膜厚方向に走査する走査手段と、
前記PL光の強度を、前記薄膜の表面からの深さの関数とした場合に、前記強度を、前記深さで微分した前記強度の変化率から前記膜厚を算出する膜厚算出部と、
を備えた膜厚測定装置。 - 前記基材は、半導体基板であり、
前記薄膜は、エピタキシャル法により形成されたエピタキシャル層を含む、
請求項9に記載の膜厚測定装置。 - 前記基材は、炭化ケイ素を含み、
前記薄膜は、炭化ケイ素を含む、
請求項9または10に記載の膜厚測定装置。 - 前記試料は、含有する不純物濃度が異なる複数の前記薄膜が前記基材上に積層されている、
請求項9〜11のいずれか一項に記載の膜厚測定装置。 - 前記共焦点光学系は、
生成された前記照射光を通過させる第1ピンホールと、
前記薄膜からの前記PL光を通過させる第2ピンホールと、
を含む、
請求項9〜12のいずれか一項に記載の膜厚測定装置。 - 前記光源は、前記薄膜に対して、2光子励起を行う照射光を生成し、
前記検出器は、前記2光子励起による前記PL光を検出する、
請求項9〜13のいずれか一項に記載の膜厚測定装置。 - 前記共焦点光学系は、生成された前記照射光を集光する対物レンズを含み、
前記対物レンズと前記薄膜との間を高屈折率の液体で満たす、
請求項9〜14のいずれか一項に記載の膜厚測定装置。 - 前記共焦点光学系は、前記照射光が前記薄膜の表面によって反射した正反射光を前記検出器まで導き、
前記検出器は、前記正反射光も検出し、
前記膜厚算出部は、前記正反射光の前記膜厚方向における強度変化により前記薄膜の表面の位置を検出する、
請求項9〜15のいずれか一項に記載の膜厚測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017172908A JP6953245B2 (ja) | 2017-09-08 | 2017-09-08 | 膜厚測定方法及び膜厚測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017172908A JP6953245B2 (ja) | 2017-09-08 | 2017-09-08 | 膜厚測定方法及び膜厚測定装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019049433A JP2019049433A (ja) | 2019-03-28 |
JP6953245B2 true JP6953245B2 (ja) | 2021-10-27 |
Family
ID=65906171
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017172908A Active JP6953245B2 (ja) | 2017-09-08 | 2017-09-08 | 膜厚測定方法及び膜厚測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6953245B2 (ja) |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09113229A (ja) * | 1995-10-17 | 1997-05-02 | Sony Corp | 膜厚管理装置及び膜厚検出方法 |
JP3876787B2 (ja) * | 2002-07-31 | 2007-02-07 | 住友電気工業株式会社 | 膜成長方法、膜厚測定方法及びエピタキシャル基板 |
JP2004279342A (ja) * | 2003-03-18 | 2004-10-07 | Jasco Corp | 深さ測定装置 |
EP1803036A2 (en) * | 2004-10-22 | 2007-07-04 | Carl Zeiss SMT AG | Projection exposure apparatus for microlithography |
JP6350900B2 (ja) * | 2014-05-13 | 2018-07-04 | 株式会社リコー | 層厚計測装置 |
JP5850447B1 (ja) * | 2015-04-06 | 2016-02-03 | レーザーテック株式会社 | 検査装置 |
JP2016182142A (ja) * | 2016-07-05 | 2016-10-20 | 株式会社ニコン | 画像処理装置および方法、並びにプログラム |
-
2017
- 2017-09-08 JP JP2017172908A patent/JP6953245B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019049433A (ja) | 2019-03-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5318544B2 (ja) | レーザ加工装置 | |
JP5248825B2 (ja) | チャックテーブルに保持された被加工物の高さ位置検出装置 | |
JP5221254B2 (ja) | レーザー加工装置 | |
JP5513272B2 (ja) | チャックテーブルに保持された被加工物の高さ位置計測装置およびレーザー加工機 | |
US11009461B2 (en) | Defect investigation device simultaneously detecting photoluminescence and scattered light | |
JP5876272B2 (ja) | 高透過光学検査システム | |
JP6516583B2 (ja) | 半導体試料の結晶欠陥検出装置及び結晶欠陥検出方法 | |
US20130027690A1 (en) | Laser beam spot shape detecting method | |
JP2016516307A (ja) | 垂直スタックメモリにおいて欠陥深さを決定するための装置および方法 | |
JP2009283753A (ja) | ウエーハのレーザー加工方法およびレーザー加工装置 | |
JP2009283566A (ja) | ウエーハのレーザー加工方法およびレーザー加工装置 | |
JP2016219585A (ja) | シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法及び評価方法 | |
JP5420890B2 (ja) | チャックテーブルに保持された被加工物の高さ位置計測装置 | |
KR101612512B1 (ko) | 공초점 라인스캔 카메라 및 이를 포함한 공초점 현미경 | |
JP6953245B2 (ja) | 膜厚測定方法及び膜厚測定装置 | |
JP2007285953A (ja) | 深さ測定装置 | |
JP5656690B2 (ja) | レーザ加工装置 | |
JP6327525B2 (ja) | レーザーダイシング装置 | |
CN114531857A (zh) | 检查装置及检查方法 | |
JP6569187B2 (ja) | 位置検出装置 | |
JP2007292590A (ja) | 共焦点光学系およびそれを用いた高さ測定装置 | |
TWI816446B (zh) | 一種雷射應用處理系統及其方法 | |
JP7553812B2 (ja) | 亀裂検出装置及び方法 | |
JP7305495B2 (ja) | 検査装置及び検査方法 | |
JP7510063B2 (ja) | 亀裂検出装置及び方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200708 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210526 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210601 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210621 |
|
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: 20210928 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210929 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6953245 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |