JPH0634330A - 深さ測定方法及び装置 - Google Patents
深さ測定方法及び装置Info
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- JPH0634330A JPH0634330A JP5095712A JP9571293A JPH0634330A JP H0634330 A JPH0634330 A JP H0634330A JP 5095712 A JP5095712 A JP 5095712A JP 9571293 A JP9571293 A JP 9571293A JP H0634330 A JPH0634330 A JP H0634330A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/22—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring depth
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 レーザ・ビームにより、加工品内に配置され
たアスペクト比の高い構造の深さを測定する光学式測定
システムを提供する。 【構成】 レーザ・ビームの波長は入射光が加工品を透
過するように選択され、測定される構造の横寸法よりも
長い。レーザ・ビームの加工品表面における入射角は変
更できるようにされる。構造の上部と下部からの最大後
方散乱信号２４が、かかる最大後方散乱信号２４に対応
する入射角と共に検出される。構造の深さは最大後方散
乱信号２４が検出された入射角に比例する。このシステ
ムの応用例の１つは、集積回路の製造に用いられるシリ
コンなど、半導体物質内の絶縁トレンチやトレンチ・コ
ンデンサの深さの測定である。
たアスペクト比の高い構造の深さを測定する光学式測定
システムを提供する。 【構成】 レーザ・ビームの波長は入射光が加工品を透
過するように選択され、測定される構造の横寸法よりも
長い。レーザ・ビームの加工品表面における入射角は変
更できるようにされる。構造の上部と下部からの最大後
方散乱信号２４が、かかる最大後方散乱信号２４に対応
する入射角と共に検出される。構造の深さは最大後方散
乱信号２４が検出された入射角に比例する。このシステ
ムの応用例の１つは、集積回路の製造に用いられるシリ
コンなど、半導体物質内の絶縁トレンチやトレンチ・コ
ンデンサの深さの測定である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光学式測定方法とその
装置に関し、特に集積回路の製造に用いられる半導体物
質内の絶縁トレンチやトレンチ・コンデンサなど、アス
ペクト比の高い構造の深さの光学的測定に関する。
装置に関し、特に集積回路の製造に用いられる半導体物
質内の絶縁トレンチやトレンチ・コンデンサなど、アス
ペクト比の高い構造の深さの光学的測定に関する。
【０００２】
【従来の技術】加工品特に集積回路の製造はこれまでの
平坦なデバイスから立方体のデバイス構造へと変化して
いる。その結果、集積回路の製造ではアスペクト比の高
い構造の深さを測定する重要性が高まっている。
平坦なデバイスから立方体のデバイス構造へと変化して
いる。その結果、集積回路の製造ではアスペクト比の高
い構造の深さを測定する重要性が高まっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、加工
品内のアスペクト比の高い構造の深さを測定する光学式
測定方法及び装置を提供することである。
品内のアスペクト比の高い構造の深さを測定する光学式
測定方法及び装置を提供することである。
【０００４】本発明の目的は、被測定物質を透過し、波
長が被測定構造の横幅よりも長い光源を用いる光学式深
さ測定方法及び装置を提供することである。
長が被測定構造の横幅よりも長い光源を用いる光学式深
さ測定方法及び装置を提供することである。
【０００５】本発明の目的は、半導体物質内の絶縁トレ
ンチやトレンチ・コンデンサの寸法を測定する光学式方
法及び装置を提供することである。
ンチやトレンチ・コンデンサの寸法を測定する光学式方
法及び装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明による加工品内の
アスペクト比の高い構造の深さを光学的に測定する方法
は、アスペクト比の高い構造を含む加工品の表面をエネ
ルギ・ビームで走査するステップであり、上記構造の上
部と下部が所定の幅であり、上記エネルギ・ビームが加
工品を透過する波長を有し、当該波長が上記所定の幅よ
りも大きく、上記ビームが上記表面に角度αA で入射す
る上記ステップと、上記構造の上部と下部から反射した
後方散乱信号を検出するステップと、最大後方散乱信号
がどの角度αA で検出されたかを判定することによっ
て、上記最大後方散乱信号が検出された角度αA に上記
構造の深さが対応づけられるステッップと、を含む。
アスペクト比の高い構造の深さを光学的に測定する方法
は、アスペクト比の高い構造を含む加工品の表面をエネ
ルギ・ビームで走査するステップであり、上記構造の上
部と下部が所定の幅であり、上記エネルギ・ビームが加
工品を透過する波長を有し、当該波長が上記所定の幅よ
りも大きく、上記ビームが上記表面に角度αA で入射す
る上記ステップと、上記構造の上部と下部から反射した
後方散乱信号を検出するステップと、最大後方散乱信号
がどの角度αA で検出されたかを判定することによっ
て、上記最大後方散乱信号が検出された角度αA に上記
構造の深さが対応づけられるステッップと、を含む。
【０００７】本発明による加工品内のアスペクト比の高
い構造の深さを測定する光学装置は、アスペクト比の高
い構造を含む加工品の表面にエネルギ・ビームを放射す
る手段であり、上記構造の上部と下部が所定の幅であ
り、上記エネルギ・ビームが加工品を透過する波長を有
し、当該波長が上記所定の幅よりも長い上記手段と、上
記ビームを上記表面に角度αA で入射させる走査手段
と、上記構造の上部と下部からの後方散乱信号を検出す
る手段と、最大後方散乱信号が上記検出手段によってど
の角度αA で検出されたかを判定することによって、上
記最大後方散乱信号が検出された角度αA と上記構造の
深さが対応づけられる手段と、を含む。
い構造の深さを測定する光学装置は、アスペクト比の高
い構造を含む加工品の表面にエネルギ・ビームを放射す
る手段であり、上記構造の上部と下部が所定の幅であ
り、上記エネルギ・ビームが加工品を透過する波長を有
し、当該波長が上記所定の幅よりも長い上記手段と、上
記ビームを上記表面に角度αA で入射させる走査手段
と、上記構造の上部と下部からの後方散乱信号を検出す
る手段と、最大後方散乱信号が上記検出手段によってど
の角度αA で検出されたかを判定することによって、上
記最大後方散乱信号が検出された角度αA と上記構造の
深さが対応づけられる手段と、を含む。
【０００８】本発明では、半導体物質などの加工品を透
過するレーザ・ビームが、集積回路の製造に用いられる
半導体物質内の、幅が狭く深い構造の深さを測定するの
に用いられる。代表的な用途として、シリコン内の絶縁
構造やトレンチ・コンデンサの深さの測定がある。
過するレーザ・ビームが、集積回路の製造に用いられる
半導体物質内の、幅が狭く深い構造の深さを測定するの
に用いられる。代表的な用途として、シリコン内の絶縁
構造やトレンチ・コンデンサの深さの測定がある。
【０００９】レーザ・ビームの波長は入射光線が半導体
物質を透過するように選択される。すなわち、光線は半
導体物質内を通過する。また波長は測定対象の構造の横
寸法よりも長くなるよう選択される。
物質を透過するように選択される。すなわち、光線は半
導体物質内を通過する。また波長は測定対象の構造の横
寸法よりも長くなるよう選択される。
【００１０】半導体物質を通過する光線はその物質内の
不連続性により散乱する。トレンチを測定する場合は、
トレンチの上部でも下部でも大きい不連続性がある。不
連続性があれば、その不連続性が波長よりも短いときに
は球形のホイヘンスの小波が生じる。ホイヘンスの小波
は位相に干渉するため、いくつかの入射角で強力な後方
散乱平面波が生じる。後方散乱波の強度は波をフォトダ
イオードの方へ、ピン・ホールを通して集束させること
によって検出できる。測定感度を上げる必要のあるとき
は（このような状況は光の波長がトレンチ幅よりもかな
り長くなければあり得ないが）ヘテロダイン・システム
が使用できる。その場合、個々のフォトンが検出でき、
原子サイズの機能の散乱も原理的には観測可能である。
一例としてH．Wickramasinghe らによる米国特許第４９
４７１４１号明細書を参照されたい。
不連続性により散乱する。トレンチを測定する場合は、
トレンチの上部でも下部でも大きい不連続性がある。不
連続性があれば、その不連続性が波長よりも短いときに
は球形のホイヘンスの小波が生じる。ホイヘンスの小波
は位相に干渉するため、いくつかの入射角で強力な後方
散乱平面波が生じる。後方散乱波の強度は波をフォトダ
イオードの方へ、ピン・ホールを通して集束させること
によって検出できる。測定感度を上げる必要のあるとき
は（このような状況は光の波長がトレンチ幅よりもかな
り長くなければあり得ないが）ヘテロダイン・システム
が使用できる。その場合、個々のフォトンが検出でき、
原子サイズの機能の散乱も原理的には観測可能である。
一例としてH．Wickramasinghe らによる米国特許第４９
４７１４１号明細書を参照されたい。
【００１１】
【実施例】各図、特に図１を参照する。図１はテスト構
成の基本原理を表わす図である。
成の基本原理を表わす図である。
【００１２】レーザ１０は光ビーム１２を入射角αA で
アスペクト比の高い、深さｄの構造１８が被着された半
導体物質などの加工品１６の表面１４の方向へ放射す
る。光線２０は加工品１６の表面１４で屈折し、加工品
内を屈折光線２２として屈折角αm で伝播し、構造１８
の下部に届く。光線２４は構造１８の上部に入射する。
空気中及び物質中の伝播定数はそれぞれＫA、Ｋmであ
る。したがってスネルの法則により次式が得られる。
アスペクト比の高い、深さｄの構造１８が被着された半
導体物質などの加工品１６の表面１４の方向へ放射す
る。光線２０は加工品１６の表面１４で屈折し、加工品
内を屈折光線２２として屈折角αm で伝播し、構造１８
の下部に届く。光線２４は構造１８の上部に入射する。
空気中及び物質中の伝播定数はそれぞれＫA、Ｋmであ
る。したがってスネルの法則により次式が得られる。
【００１３】
【数１】KA sin αA = Km sin αm （１）
【００１４】
【数２】sin αm = (KA/Km) sin αA （２）
【００１５】
【数３】αm = sin-1｛(KA/Km) sin αA｝ （３）
【００１６】後方散乱が最大のとき、すなわち構造１８
の上部と下部の両方で散乱した光の干渉がある場合は次
式が得られる。
の上部と下部の両方で散乱した光の干渉がある場合は次
式が得られる。
【００１７】
【数４】2dKm cos αm = 2πn （４）
【００１８】
【数５】Km = 2π/λm
【００１９】
【数６】cos αm = nλm/2d （５）
【００２０】後方散乱波が連続に最大となるαmの値を
測定するため、図２にｃｏｓ αm／λm と次数ｎ、ｎ
＋１、ｎ＋２．．．を図式化した。図２の直線の勾配は
１／２ｄであり、ｄは構造またはトレンチ１８の深さで
ある。したがって、連続な最大後方散乱信号を検出し、
各最大値についてビームの入射角を測定することによっ
て、構造の深さが１回の計算で求められる。
測定するため、図２にｃｏｓ αm／λm と次数ｎ、ｎ
＋１、ｎ＋２．．．を図式化した。図２の直線の勾配は
１／２ｄであり、ｄは構造またはトレンチ１８の深さで
ある。したがって、連続な最大後方散乱信号を検出し、
各最大値についてビームの入射角を測定することによっ
て、構造の深さが１回の計算で求められる。
【００２１】以上が本発明の原理であり、図３に本発明
の１実施例を示した。
の１実施例を示した。
【００２２】レーザ３０は直線偏向した光ビーム３２を
偏光ビーム・スプリッタ・キューブ３４に送る。ビーム
の偏光面はそこでビーム・スプリッタ・キューブ３４の
軸に対して４５°になる。ビーム・スプリッタ・キュー
ブ３４は入射ビーム３２を２つのビーム３６、３８に分
割する。
偏光ビーム・スプリッタ・キューブ３４に送る。ビーム
の偏光面はそこでビーム・スプリッタ・キューブ３４の
軸に対して４５°になる。ビーム・スプリッタ・キュー
ブ３４は入射ビーム３２を２つのビーム３６、３８に分
割する。
【００２３】基準ビーム３６はブラッグ・セル４０に入
射し、そこでビーム３６の周波数は発振器４２によって
決まるブラッグ周波数ωB だけシフトする。ブラッグ・
セルを通過したビームは４分の１波長板４４を通って逆
反射ミラー４６に届く。
射し、そこでビーム３６の周波数は発振器４２によって
決まるブラッグ周波数ωB だけシフトする。ブラッグ・
セルを通過したビームは４分の１波長板４４を通って逆
反射ミラー４６に届く。
【００２４】ミラー４６で反射したビームは４分の１波
長板４４に戻り、そこでビームの偏光が９０°回転す
る。ブラッグ・セル４０を２度目に通過するとき、光周
波数は再びブラッグ周波数だけシフトする。ブラッグ・
セルから出るビームの一部はビーム・スプリッタ・キュ
ーブ３４を通って、偏光子／フォトダイオード／ロック
・イン増幅器などを組合わせた検出器４８に届く。ビー
ム・スプリッタ・キューブ３４を出たビーム３８は、フ
ァラデー回転子５０を通過し、そこでビームの偏光が４
５度回転し、回転検流計ミラー５４の軸方向に向けられ
る。検流計ミラー５４の回転角により加工品１６の表面
１４における光ビームの入射角αA 及び加工品１６を通
過する光ビームの屈折角αm が決まる。
長板４４に戻り、そこでビームの偏光が９０°回転す
る。ブラッグ・セル４０を２度目に通過するとき、光周
波数は再びブラッグ周波数だけシフトする。ブラッグ・
セルから出るビームの一部はビーム・スプリッタ・キュ
ーブ３４を通って、偏光子／フォトダイオード／ロック
・イン増幅器などを組合わせた検出器４８に届く。ビー
ム・スプリッタ・キューブ３４を出たビーム３８は、フ
ァラデー回転子５０を通過し、そこでビームの偏光が４
５度回転し、回転検流計ミラー５４の軸方向に向けられ
る。検流計ミラー５４の回転角により加工品１６の表面
１４における光ビームの入射角αA 及び加工品１６を通
過する光ビームの屈折角αm が決まる。
【００２５】ミラー５４からのその焦点距離に等しい距
離に１：１テレスコープ５６が置かれる。その結果、加
工品１６がテレスコープ５６からその焦点距離に等しい
距離に位置するときに、ミラー５４上のスポットのイメ
ージがペリクル・ビーム・スプリッタ５８を介して加工
品１６の表面１４に投影される。
離に１：１テレスコープ５６が置かれる。その結果、加
工品１６がテレスコープ５６からその焦点距離に等しい
距離に位置するときに、ミラー５４上のスポットのイメ
ージがペリクル・ビーム・スプリッタ５８を介して加工
品１６の表面１４に投影される。
【００２６】表面１４からの後方散乱光は入射ビームと
同じパスを戻る。このときファラデー回転子５０も通過
し、そこで偏光がさらに４５度回転する。ファラデー回
転子５０を通過したビームは偏光ビーム・スプリッタ・
キューブ３４で反射し、基準ビームと同一線上を検出器
４８の方向へ伝播する。
同じパスを戻る。このときファラデー回転子５０も通過
し、そこで偏光がさらに４５度回転する。ファラデー回
転子５０を通過したビームは偏光ビーム・スプリッタ・
キューブ３４で反射し、基準ビームと同一線上を検出器
４８の方向へ伝播する。
【００２７】周波数が偏光子／フォトダイオード／ロッ
ク・イン増幅器の組合わせ４８で受信されたブラッグ周
波数の２倍に等しいビート信号の振幅は、加工品１６の
構造１８から生じた後方散乱ビームの振幅に比例する。
後方散乱に対応する信号はほとんどの用途でビーム３８
よりもかなり小さく、検出器４８によって測定された電
圧は加工品１６からの後方散乱ビームの大きさに正比例
する。
ク・イン増幅器の組合わせ４８で受信されたブラッグ周
波数の２倍に等しいビート信号の振幅は、加工品１６の
構造１８から生じた後方散乱ビームの振幅に比例する。
後方散乱に対応する信号はほとんどの用途でビーム３８
よりもかなり小さく、検出器４８によって測定された電
圧は加工品１６からの後方散乱ビームの大きさに正比例
する。
【００２８】深さを測定する際、ミラー５４はレーザ・
ビーム走査を回転させ、加工品１６の表面１４の入射角
が変化するが、同時に偏光子／光検出器／ロック・イン
増幅器の組合わせ４８が表面１４からの後方散乱信号の
振幅を測定する。これらの信号は両方ともコンピュータ
５２によって記録される。加工品に構造１８などの不連
続性があれば、相対的に最大の後方散乱信号が各入射角
で検出器４８によって検出される。最大信号は構造１８
の上部からの後方散乱光線２４と、加工品１６を通過
し、構造１８の下部から後方散乱した光線２２とによる
構成的干渉があるビーム１２の入射角で検出される。コ
ンピュータ５２は検出器４８からの最大振幅を、これに
対応する検流計ミラー５４の角度と関連づける。図２に
示した形の曲線が生成される。曲線の勾配は構造１８の
深さに反比例する。
ビーム走査を回転させ、加工品１６の表面１４の入射角
が変化するが、同時に偏光子／光検出器／ロック・イン
増幅器の組合わせ４８が表面１４からの後方散乱信号の
振幅を測定する。これらの信号は両方ともコンピュータ
５２によって記録される。加工品に構造１８などの不連
続性があれば、相対的に最大の後方散乱信号が各入射角
で検出器４８によって検出される。最大信号は構造１８
の上部からの後方散乱光線２４と、加工品１６を通過
し、構造１８の下部から後方散乱した光線２２とによる
構成的干渉があるビーム１２の入射角で検出される。コ
ンピュータ５２は検出器４８からの最大振幅を、これに
対応する検流計ミラー５４の角度と関連づける。図２に
示した形の曲線が生成される。曲線の勾配は構造１８の
深さに反比例する。
【００２９】偏光子／フォトダイオード／ロック・イン
増幅器の組合わせを用いて後方散乱信号を検出する代わ
りに、別の実施例では表面１４に垂直な方向に伝播する
散乱波６６が、ペリクル・ビーム・スプリッタ５８によ
って部分的に反射され、レンズ６０によってピン・ホー
ル６２を通してフォトダイオード６４に集束する。この
実施例ではフォトダイオード６４で検出された散乱波の
強度が、対応するミラー５４の角度と共にコンピュータ
５２によって記録される。この例では、最大後方散乱干
渉の条件が、数５から少し変更される。この第２実施例
の最大後方散乱は次式に従って生じる。
増幅器の組合わせを用いて後方散乱信号を検出する代わ
りに、別の実施例では表面１４に垂直な方向に伝播する
散乱波６６が、ペリクル・ビーム・スプリッタ５８によ
って部分的に反射され、レンズ６０によってピン・ホー
ル６２を通してフォトダイオード６４に集束する。この
実施例ではフォトダイオード６４で検出された散乱波の
強度が、対応するミラー５４の角度と共にコンピュータ
５２によって記録される。この例では、最大後方散乱干
渉の条件が、数５から少し変更される。この第２実施例
の最大後方散乱は次式に従って生じる。
【００３０】
【数７】cos αm = nλm/d - 1 （６）
【００３１】レーザ・ビームの所定の波長は分かってい
るので、入射角、したがって物質１６内のビームの屈折
角と連続な最大後方散乱信号との相関は、図２のような
形の直線関係になる。コンピュータ５２によって曲線の
勾配が計算され、構造１８の深さｄに反比例する値が得
られる。
るので、入射角、したがって物質１６内のビームの屈折
角と連続な最大後方散乱信号との相関は、図２のような
形の直線関係になる。コンピュータ５２によって曲線の
勾配が計算され、構造１８の深さｄに反比例する値が得
られる。
【００３２】本発明は上述のようにして、集積回路の製
造に用いられる半導体物質内の絶縁トレンチやトレンチ
・コンデンサなど、アスペクト比の高い構造の深さを測
定するシンプルな方法と装置を提供する。
造に用いられる半導体物質内の絶縁トレンチやトレンチ
・コンデンサなど、アスペクト比の高い構造の深さを測
定するシンプルな方法と装置を提供する。
【００３３】半導体物質１６がたとえばシリコンであれ
ば、レーザ・ビームの波長はシリコンを透過するよう
１．３ミクロンにすることができる。シリコン内部の波
長は０．３７ミクロンになる。これは典型的なトレンチ
幅（約０．２５ミクロン）よりも長い。このような設定
により、トレンチの深さを上述のいずれかの手法でも測
定できる。
ば、レーザ・ビームの波長はシリコンを透過するよう
１．３ミクロンにすることができる。シリコン内部の波
長は０．３７ミクロンになる。これは典型的なトレンチ
幅（約０．２５ミクロン）よりも長い。このような設定
により、トレンチの深さを上述のいずれかの手法でも測
定できる。
【００３４】シリコンは測定対象の半導体物質として望
ましいが、窒化シリコンや２酸化シリコンなどの物質も
本発明により測定することができる。
ましいが、窒化シリコンや２酸化シリコンなどの物質も
本発明により測定することができる。
【００３５】レーザは固体、気体、ＹＡＧなど、波長が
約０．６３２８ミクロン乃至１．３ミクロンの範囲のレ
ーザ・ビームを放射可能なレーザである。
約０．６３２８ミクロン乃至１．３ミクロンの範囲のレ
ーザ・ビームを放射可能なレーザである。
【００３６】以下、本発明の実施態様を示す。 （１）加工品内のアスペクト比の高い構造の深さを光学
的に測定する方法であって、アスペクト比の高い構造を
含む加工品の表面をエネルギ・ビームで走査するステッ
プであり、上記構造の上部と下部が所定の幅であり、上
記エネルギ・ビームの波長が加工品を透過し、上記所定
の幅よりも大きく、上記表面に角度αA で入射するステ
ップと、上記構造の上部と下部から反射した後方散乱信
号を検出するステップと、最大後方散乱信号がどの角度
αA で検出されたかを判定することによって、上記最大
後方散乱信号が検出された角度αA に上記構造の深さが
対応づけられるステップと、を含む測定方法。 （２）上記走査ステップが上記エネルギ・ビームを検流
計ミラーから反射させるステップを含む（１）記載の測
定方法。 （３）上記後方散乱信号を検出するステップが後方散乱
干渉信号の振幅を検出するステップを含む（１）記載の
測定方法。 （４）上記エネルギ・ビームがレーザ・ビームである
（１）記載の測定方法。 （５）上記構造が絶縁トレンチである（１）記載の測定
方法。 （６）上記構造が絶縁トレンチ・コンデンサである
（１）記載の測定方法。 （７）上記加工品が半導体物質から成る（１）記載の測
定方法。 （８）上記半導体物質が、シリコン、窒化シリコン、及
び２酸化シリコンから成るグループから選択される
（７）記載の測定方法。 （９）上記構造が絶縁トレンチである（７）記載の測定
方法。 （１０）上記構造が絶縁トレンチ・コンデンサである
（７）記載の測定方法。 （１１）加工品内のアスペクト比の高い構造の深さを測
定する光学装置であって、アスペクト比の高い構造を含
む加工品の表面にエネルギ・ビームを放射する手段であ
り、上記構造の上部と下部が所定の幅であり、上記エネ
ルギ・ビームの波長が加工品を透過し上記所定の幅より
も長い手段と、上記ビームを上記表面に角度αA で入射
させる走査手段と、上記構造の上部と下部からの後方散
乱信号を検出する手段と、最大後方散乱信号が上記検出
手段によってどの角度αA で検出されたかを判定するこ
とによって、上記最大後方散乱信号が検出された角度α
A と上記構造の深さが対応づけられる手段と、を含む光
学式測定装置。 （１２）上記エネルギ・ビーム放射手段がレーザを含む
（１１）記載の光学測定装置。 （１３）上記走査手段が検流計ミラーを含む（１１）記
載の光学測定装置。 （１４）上記検出手段が偏光子／光検出器／ロック・イ
ン増幅器の組合わせを含む（１１）記載の光学測定装
置。 （１５）上記検出手段が発振器、レンズ、ピン・ホー
ル、及び光検出器を含む（１１）記載の光学測定装置。 （１６）上記判定手段がコンピュータを含む（１１）記
載の光学測定装置。 （１７）上記加工品が半導体物質から成る（１１）記載
の光学測定装置。 （１８）上記半導体物質がシリコン、窒化シリコン、及
び２酸化シリコンから成るグループから選択される（１
７）記載の光学測定装置。 （１９）上記構造がトレンチ・コンデンサである（１
７）記載の光学測定装置。 （２０）上記構造が絶縁トレンチである（１７）記載の
光学測定装置。
的に測定する方法であって、アスペクト比の高い構造を
含む加工品の表面をエネルギ・ビームで走査するステッ
プであり、上記構造の上部と下部が所定の幅であり、上
記エネルギ・ビームの波長が加工品を透過し、上記所定
の幅よりも大きく、上記表面に角度αA で入射するステ
ップと、上記構造の上部と下部から反射した後方散乱信
号を検出するステップと、最大後方散乱信号がどの角度
αA で検出されたかを判定することによって、上記最大
後方散乱信号が検出された角度αA に上記構造の深さが
対応づけられるステップと、を含む測定方法。 （２）上記走査ステップが上記エネルギ・ビームを検流
計ミラーから反射させるステップを含む（１）記載の測
定方法。 （３）上記後方散乱信号を検出するステップが後方散乱
干渉信号の振幅を検出するステップを含む（１）記載の
測定方法。 （４）上記エネルギ・ビームがレーザ・ビームである
（１）記載の測定方法。 （５）上記構造が絶縁トレンチである（１）記載の測定
方法。 （６）上記構造が絶縁トレンチ・コンデンサである
（１）記載の測定方法。 （７）上記加工品が半導体物質から成る（１）記載の測
定方法。 （８）上記半導体物質が、シリコン、窒化シリコン、及
び２酸化シリコンから成るグループから選択される
（７）記載の測定方法。 （９）上記構造が絶縁トレンチである（７）記載の測定
方法。 （１０）上記構造が絶縁トレンチ・コンデンサである
（７）記載の測定方法。 （１１）加工品内のアスペクト比の高い構造の深さを測
定する光学装置であって、アスペクト比の高い構造を含
む加工品の表面にエネルギ・ビームを放射する手段であ
り、上記構造の上部と下部が所定の幅であり、上記エネ
ルギ・ビームの波長が加工品を透過し上記所定の幅より
も長い手段と、上記ビームを上記表面に角度αA で入射
させる走査手段と、上記構造の上部と下部からの後方散
乱信号を検出する手段と、最大後方散乱信号が上記検出
手段によってどの角度αA で検出されたかを判定するこ
とによって、上記最大後方散乱信号が検出された角度α
A と上記構造の深さが対応づけられる手段と、を含む光
学式測定装置。 （１２）上記エネルギ・ビーム放射手段がレーザを含む
（１１）記載の光学測定装置。 （１３）上記走査手段が検流計ミラーを含む（１１）記
載の光学測定装置。 （１４）上記検出手段が偏光子／光検出器／ロック・イ
ン増幅器の組合わせを含む（１１）記載の光学測定装
置。 （１５）上記検出手段が発振器、レンズ、ピン・ホー
ル、及び光検出器を含む（１１）記載の光学測定装置。 （１６）上記判定手段がコンピュータを含む（１１）記
載の光学測定装置。 （１７）上記加工品が半導体物質から成る（１１）記載
の光学測定装置。 （１８）上記半導体物質がシリコン、窒化シリコン、及
び２酸化シリコンから成るグループから選択される（１
７）記載の光学測定装置。 （１９）上記構造がトレンチ・コンデンサである（１
７）記載の光学測定装置。 （２０）上記構造が絶縁トレンチである（１７）記載の
光学測定装置。
【００３７】
【発明の効果】本発明により、加工品内のアスペクト比
の高い構造の深さを測定する光学式測定方法及び装置が
得られる。
の高い構造の深さを測定する光学式測定方法及び装置が
得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理を示す図である。
【図２】ｃｏｓ αm／λmとｎをプロットした図であ
る。
る。
【図３】本発明の実施例の図である。
２４ 後方散乱信号 ３４ 偏向ビーム・スプリッタ・キューブ ３６ 基準ビーム ４０ ブラッグ・セル ４４ ４分の１波長 ４６ 逆反射ミラー ４８ 偏向子／光検出器／ロック・イン増幅器の組合わ
せ ５０ ファラデー回転子 ５４ 回転検流計ミラー ５６ １：１テレスコープ ５８ ペリクル・ビーム・スプリッタ ６４ フォトダイオード ６６ 散乱波
せ ５０ ファラデー回転子 ５４ 回転検流計ミラー ５６ １：１テレスコープ ５８ ペリクル・ビーム・スプリッタ ６４ フォトダイオード ６６ 散乱波
Claims (10)
- 【請求項１】加工品内のアスペクト比の高い構造の深さ
を光学的に測定する方法であって、 アスペクト比の高い構造を含む加工品の表面をエネルギ
・ビームで走査するステップであり、上記構造の上部と
下部が所定の幅であり、上記エネルギ・ビームの波長が
加工品を透過し、上記所定の幅よりも大きく、上記表面
に角度αA で入射するステップと、 上記構造の上部と下部から反射した後方散乱信号を検出
するステップと、 最大後方散乱信号がどの角度αA で検出されたかを判定
することによって、上記最大後方散乱信号が検出された
角度αA に上記構造の深さが対応づけられるステップ
と、 を含む測定方法。 - 【請求項２】上記走査ステップが上記エネルギ・ビーム
を検流計ミラーから反射させるステップを含む請求項１
記載の測定方法。 - 【請求項３】上記後方散乱信号を検出するステップが後
方散乱干渉信号の振幅を検出するステップを含む請求項
１記載測定方法。 - 【請求項４】上記エネルギ・ビームがレーザ・ビームで
ある請求項１記載の測定方法。 - 【請求項５】上記構造が絶縁トレンチである請求項１記
載の測定方法。 - 【請求項６】加工品内のアスペクト比の高い構造の深さ
を測定する光学装置であって、 アスペクト比の高い構造を含む加工品の表面にエネルギ
・ビームを放射する手段であり、上記構造の上部と下部
が所定の幅であり、上記エネルギ・ビームの波長が加工
品を透過し上記所定の幅よりも長い手段と、 上記ビームを上記表面に角度αA で入射させる走査手段
と、 上記構造の上部と下部からの後方散乱信号を検出する手
段と、 最大後方散乱信号が上記検出手段によってどの角度αA
で検出されたかを判定することによって、上記最大後方
散乱信号が検出された角度αA と上記構造の深さが対応
づけられる手段と、 を含む光学式測定装置。 - 【請求項７】上記エネルギ・ビーム放射手段がレーザを
含む請求項６記載の光学測定装置。 - 【請求項８】上記走査手段が検流計ミラーを含む請求項
６記載の光学測定装置。 - 【請求項９】上記検出手段が偏光子／光検出器／ロック
・イン増幅器の組合わせを含む請求項６記載の光学測定
装置。 - 【請求項１０】上記検出手段が発振器、レンズ、ピン・
ホール、及び光検出器を含む請求項６記載の光学測定装
置。
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