JPH0690013B2 - 膜厚測定方法 - Google Patents
膜厚測定方法Info
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- JPH0690013B2 JPH0690013B2 JP18124589A JP18124589A JPH0690013B2 JP H0690013 B2 JPH0690013 B2 JP H0690013B2 JP 18124589 A JP18124589 A JP 18124589A JP 18124589 A JP18124589 A JP 18124589A JP H0690013 B2 JPH0690013 B2 JP H0690013B2
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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、基板上に透明薄膜が形成された被測定試料に
おける透明薄膜の膜厚を測定する方法に係り、特に膜厚
を光学的に高精度に測定する技術に関する。
おける透明薄膜の膜厚を測定する方法に係り、特に膜厚
を光学的に高精度に測定する技術に関する。
＜従来の技術＞ 従来、半導体製造プロセスにおける検査工程などにおい
て、例えばシリコン基板上に形成されたシリコン酸化膜
の膜厚等を光学的に測定するには、反射光の偏光状態の
変化を測定することにより膜厚を知る方法（以下、偏光
解析方式と称する）と、反射光のエネルギーを測定する
ことにより膜厚を知る方法（以下、反射光エネルギー測
定方式と称する）が行われ、また、反射率を測定するこ
とにより膜厚を知る方法（以下、反射率測定方式と称す
る）が提案されている。
て、例えばシリコン基板上に形成されたシリコン酸化膜
の膜厚等を光学的に測定するには、反射光の偏光状態の
変化を測定することにより膜厚を知る方法（以下、偏光
解析方式と称する）と、反射光のエネルギーを測定する
ことにより膜厚を知る方法（以下、反射光エネルギー測
定方式と称する）が行われ、また、反射率を測定するこ
とにより膜厚を知る方法（以下、反射率測定方式と称す
る）が提案されている。
前記偏光解析方式は、被測定試料の斜め上方から光を照
射し、その反射光の偏光状態の変化、すなわち入射面に
平行な振動成分Ｐ波と入射面に垂直な成分Ｓ波との相対
的な位相ずれの変化と、両波の振幅比の変化とから、被
測定試料における透明薄膜の膜厚を求める方法である。
射し、その反射光の偏光状態の変化、すなわち入射面に
平行な振動成分Ｐ波と入射面に垂直な成分Ｓ波との相対
的な位相ずれの変化と、両波の振幅比の変化とから、被
測定試料における透明薄膜の膜厚を求める方法である。
この偏光解析方式は、いわゆるエリプソメータを使用し
た膜厚測定方法のことであり、10nm以下の膜厚でも精度
良く測定できる優れた手法であるが、しかし、被測定試
料における膜厚測定対象域として微細な領域を指定して
膜厚測定するのは困難であるから、そのような膜厚測定
に対しては、後者の反射光エネルギー測定方式が採用さ
れている。
た膜厚測定方法のことであり、10nm以下の膜厚でも精度
良く測定できる優れた手法であるが、しかし、被測定試
料における膜厚測定対象域として微細な領域を指定して
膜厚測定するのは困難であるから、そのような膜厚測定
に対しては、後者の反射光エネルギー測定方式が採用さ
れている。
この反射光エネルギー測定方式の膜厚測定方法は、被測
定試料からの反射光のうち、透明薄膜の表面からの反射
光と、透明薄膜と基板との界面からの反射光とが干渉す
るために、被測定試料からの反射光のエネルギーが透明
薄膜の膜厚に応じて変化する性質を利用して膜厚を測定
する方法である。
定試料からの反射光のうち、透明薄膜の表面からの反射
光と、透明薄膜と基板との界面からの反射光とが干渉す
るために、被測定試料からの反射光のエネルギーが透明
薄膜の膜厚に応じて変化する性質を利用して膜厚を測定
する方法である。
具体的には、透明薄膜や基板の光学定数が、被測定試料
の透明薄膜や基板の光学定数と同一である試料における
反射光エネルギーと透明薄膜の膜厚との相関データを入
手しておいて、次いで被測定試料の反射光エネルギーを
測定し、前記相関データのなかから反射光エネルギーが
近似するのは、どの膜厚であるのかを捜し出し、その膜
厚が被測定試料における透明薄膜の膜厚であるとしてい
る。
の透明薄膜や基板の光学定数と同一である試料における
反射光エネルギーと透明薄膜の膜厚との相関データを入
手しておいて、次いで被測定試料の反射光エネルギーを
測定し、前記相関データのなかから反射光エネルギーが
近似するのは、どの膜厚であるのかを捜し出し、その膜
厚が被測定試料における透明薄膜の膜厚であるとしてい
る。
また、反射率測定方式は、次に述べる原理に基づく方式
である。
である。
被測定試料の反射率をRsとすると、反射率Rsは、透明薄
膜の入射側媒質（通常、大気中で膜厚測定するので空
気）の屈折率n0および吸収率koと、透明薄膜の屈折率n1
および吸収率k1と、基板の屈折率n2および吸収率k2と、
測定光の波長λおよび入射角φと、透明薄膜の膜厚dxが
与えられると、一義的に定まる。
膜の入射側媒質（通常、大気中で膜厚測定するので空
気）の屈折率n0および吸収率koと、透明薄膜の屈折率n1
および吸収率k1と、基板の屈折率n2および吸収率k2と、
測定光の波長λおよび入射角φと、透明薄膜の膜厚dxが
与えられると、一義的に定まる。
したがって、n0、n1、n2、k0、k1、k2、λ、φが特定さ
れた条件のもとでは、反射率Rsが明かになると膜厚dxが
求まる。
れた条件のもとでは、反射率Rsが明かになると膜厚dxが
求まる。
そこで、透明薄膜や基板の光学定数が、被測定試料の透
明薄膜や基板の光学定数と同一であると設定した条件下
での反射率Rsと膜厚dxとの相関データを入手しておいて
から、測定光の波長λや入射角φが、係る相関データに
おける測定光の波長λや入射角φと同一であるように設
定した条件下で被測定試料の反射率Rsを測定し、前記相
関データのなかから反射率Rsが近似するのは、どの膜厚
dxであるのかを捜し出し、その膜厚dxが被測定試料にお
ける透明薄膜の膜厚dxであるとすることを、膜厚測定の
基本原理とする。
明薄膜や基板の光学定数と同一であると設定した条件下
での反射率Rsと膜厚dxとの相関データを入手しておいて
から、測定光の波長λや入射角φが、係る相関データに
おける測定光の波長λや入射角φと同一であるように設
定した条件下で被測定試料の反射率Rsを測定し、前記相
関データのなかから反射率Rsが近似するのは、どの膜厚
dxであるのかを捜し出し、その膜厚dxが被測定試料にお
ける透明薄膜の膜厚dxであるとすることを、膜厚測定の
基本原理とする。
＜発明が解決しようとする課題＞ 上記のように反射光のエネルギー測定方式は、反射光の
エネルギーと膜厚との相関データをよりどころにして、
膜厚を測定する方式であるため、相関データを前もって
入手しておくことが必須であるが、それを入手すること
は、次に述べるように容易ではない。
エネルギーと膜厚との相関データをよりどころにして、
膜厚を測定する方式であるため、相関データを前もって
入手しておくことが必須であるが、それを入手すること
は、次に述べるように容易ではない。
反射光のエネルギーの測定値は、その測定に使用した装
置に固有の特性（例えば、光源のエネルギーや、反射光
エネルギー検出用光電交換手段の光電変換効率等の各種
特性）の影響を含有した値であるから、次に述べるよう
にして、経験的に入手することになる。
置に固有の特性（例えば、光源のエネルギーや、反射光
エネルギー検出用光電交換手段の光電変換効率等の各種
特性）の影響を含有した値であるから、次に述べるよう
にして、経験的に入手することになる。
まず初めに、それぞれの透明薄膜の膜厚が既知であっ
て、それぞれの透明薄膜や基板の光学定数が、被測定試
料の透明薄膜や基板の光学定数と同一である試料（以
下、標準試料と称する）を用意する。ただし、透明薄膜
の膜厚を違えて幾つも用意する。そして、これら標準試
料の反射光のエネルギーを、被測定試料の反射光のエネ
ルギーを測定するのと同一の装置で測定し、かかる測定
結果をもってして、反射光のエネルギーと膜厚との相関
データとする。
て、それぞれの透明薄膜や基板の光学定数が、被測定試
料の透明薄膜や基板の光学定数と同一である試料（以
下、標準試料と称する）を用意する。ただし、透明薄膜
の膜厚を違えて幾つも用意する。そして、これら標準試
料の反射光のエネルギーを、被測定試料の反射光のエネ
ルギーを測定するのと同一の装置で測定し、かかる測定
結果をもってして、反射光のエネルギーと膜厚との相関
データとする。
ところで、反射光のエネルギーと膜厚との相関データ
は、ある程度細かくデータ取りしておかないと、十分な
膜厚測定精度を得られないので、標準試料を多く用意す
ることになる。このため、標準試料の反射光のエネルギ
ーの測定には、多大な作業を要することになる。また、
多くの標準試料を用意することも簡単なことではなく、
それ自体も多大な作業である。
は、ある程度細かくデータ取りしておかないと、十分な
膜厚測定精度を得られないので、標準試料を多く用意す
ることになる。このため、標準試料の反射光のエネルギ
ーの測定には、多大な作業を要することになる。また、
多くの標準試料を用意することも簡単なことではなく、
それ自体も多大な作業である。
このように、従来の反射光エネルギー測定方式に係る膜
厚測定方法は、反射光のエネルギーと膜厚との相関デー
タを、予め経験的に入手しておかねばならないので、前
準備に多大な作業を要するという問題がある。
厚測定方法は、反射光のエネルギーと膜厚との相関デー
タを、予め経験的に入手しておかねばならないので、前
準備に多大な作業を要するという問題がある。
そのようなエネルギー測定方式に対して、反射率測定方
式は、反射率Rsと膜厚dxとの相関データに基づく方式で
あるため、上記のような問題は無い。すなわち、反射率
Rsは、測定に使用した装置に固有の特性の影響を含有し
た値では無いから、反射率Rsと膜厚dxとの相関データ
は、各種文献に発表されている反射率Rsと膜厚dxとの相
関データを利用すればよく、反射光エネルギー測定方式
における反射光のエネルギーEsと膜厚dxとの相関データ
のように、経験的に求める必要が無いからである。
式は、反射率Rsと膜厚dxとの相関データに基づく方式で
あるため、上記のような問題は無い。すなわち、反射率
Rsは、測定に使用した装置に固有の特性の影響を含有し
た値では無いから、反射率Rsと膜厚dxとの相関データ
は、各種文献に発表されている反射率Rsと膜厚dxとの相
関データを利用すればよく、反射光エネルギー測定方式
における反射光のエネルギーEsと膜厚dxとの相関データ
のように、経験的に求める必要が無いからである。
しかし、被測定試料の反射率Rsを測定することは、容易
ではない。それは反射率Rsと膜厚dxとの相関データを入
手した文献における反射率の測定と、被測定試料の反射
率の測定とで、各種測定条件、即ち、透明薄膜の入射側
媒質の屈折率noと吸収率ko、更に測定光の波長λや入射
角φ等を、厳密に一致させておかねばならないからであ
る。
ではない。それは反射率Rsと膜厚dxとの相関データを入
手した文献における反射率の測定と、被測定試料の反射
率の測定とで、各種測定条件、即ち、透明薄膜の入射側
媒質の屈折率noと吸収率ko、更に測定光の波長λや入射
角φ等を、厳密に一致させておかねばならないからであ
る。
本発明の目的は、被測定試料の反射光のエネルギーを測
定することで膜厚測定ができる前記反射光エネルギー測
定方式の長所と、必ずしも経験的に入手することを要し
ない反射率Rsと膜厚dxとの相関データを利用するために
前準備に多大な作業を要しない前記反射率測定方式の長
所を兼ね備えた膜厚測定方法を提供することである。す
なわち、被測定試料に対する測定が簡単であるにもかか
わらず、前準備に多大な作業を要することを解消した膜
厚測定方法を提供することである。
定することで膜厚測定ができる前記反射光エネルギー測
定方式の長所と、必ずしも経験的に入手することを要し
ない反射率Rsと膜厚dxとの相関データを利用するために
前準備に多大な作業を要しない前記反射率測定方式の長
所を兼ね備えた膜厚測定方法を提供することである。す
なわち、被測定試料に対する測定が簡単であるにもかか
わらず、前準備に多大な作業を要することを解消した膜
厚測定方法を提供することである。
＜課題を解決するための手段＞ 本発明は、基板と、基板上の透明薄膜からなる被測定試
料における透明薄膜の膜厚dxを測定する方法であって、
被測定試料と同種の試料における反射率Rsと透明薄膜の
膜厚dxとの既知の相関データを利用してかかる測定をす
る方法であり次の（ａ）〜（ｂ）の工程によって求める
ことを特徴とする方法、 （ａ）前記相関データにおける反射率Rsを、少なくとも
反射率が既知である任意の試料における反射率Rpで割り
算して、前記相関データから、相対反射率Rs/Rpと膜厚
との相関データを算出する工程、 （ｂ）前記した少なくとも反射率が既知である任意の試
料の反射光のエネルギーEpを測定する工程、 （ｃ）被測定試料の反射光のエネルギーEsを測定する工
程、 （ｄ）被測定試料の反射光のエネルギーEsを、前記した
少なくとも反射率が既知である任意の試料の反射光のエ
ネルギーEpで割り算することによって、被測定試料の反
射光エネルギー比率Es/Epを算出する工程、 （ｅ）前記工程（ａ）で算出した相対反射率Rs/Rpと膜
厚dxとの相関データの中から、前記工程（ｄ）で算出し
た被測定試料の反射光エネルギー比率Es/Epと近似する
相対反射率Rs/Rpを検索し、その検索された相対反射率R
s/Rpに相関している膜厚dxの値を、被測定試料の透明薄
膜の膜厚dxとする工程。
料における透明薄膜の膜厚dxを測定する方法であって、
被測定試料と同種の試料における反射率Rsと透明薄膜の
膜厚dxとの既知の相関データを利用してかかる測定をす
る方法であり次の（ａ）〜（ｂ）の工程によって求める
ことを特徴とする方法、 （ａ）前記相関データにおける反射率Rsを、少なくとも
反射率が既知である任意の試料における反射率Rpで割り
算して、前記相関データから、相対反射率Rs/Rpと膜厚
との相関データを算出する工程、 （ｂ）前記した少なくとも反射率が既知である任意の試
料の反射光のエネルギーEpを測定する工程、 （ｃ）被測定試料の反射光のエネルギーEsを測定する工
程、 （ｄ）被測定試料の反射光のエネルギーEsを、前記した
少なくとも反射率が既知である任意の試料の反射光のエ
ネルギーEpで割り算することによって、被測定試料の反
射光エネルギー比率Es/Epを算出する工程、 （ｅ）前記工程（ａ）で算出した相対反射率Rs/Rpと膜
厚dxとの相関データの中から、前記工程（ｄ）で算出し
た被測定試料の反射光エネルギー比率Es/Epと近似する
相対反射率Rs/Rpを検索し、その検索された相対反射率R
s/Rpに相関している膜厚dxの値を、被測定試料の透明薄
膜の膜厚dxとする工程。
＜作用＞ 被測定試料の反射率をRsとすると、反射率Rsは、透明薄
膜の入射側媒質（通常、大気中で膜厚測定するので空
気）の屈折率n0および吸収率k0と、透明薄膜の屈折率n1
および吸収率k1と、基板の屈折率n2および吸収率k2と、
測定光の波長λおよび入射角φと、透明薄膜の膜厚dxが
与えられると、一義的に定まる。
膜の入射側媒質（通常、大気中で膜厚測定するので空
気）の屈折率n0および吸収率k0と、透明薄膜の屈折率n1
および吸収率k1と、基板の屈折率n2および吸収率k2と、
測定光の波長λおよび入射角φと、透明薄膜の膜厚dxが
与えられると、一義的に定まる。
したがって、n0、n1、n2、k0、k1、k2、λ、φが特定さ
れた条件のもとでは、反射率Rsと膜厚dxとは相関してい
る。
れた条件のもとでは、反射率Rsと膜厚dxとは相関してい
る。
そこで、本発明では、透明薄膜や基板の光学定数が、被
測定試料の透明薄膜や基板の光学定数と同一である条件
下での反射率Rsと膜厚dxとの相関データを入手しておい
て、まず（ａ）の工程において、少なくとも反射率が既
知である任意の試料（以下、反射率既知試料と称する）
を用意し、前記相関データにおける反射率Rsを反射率既
知試料の反射率Rpで割り算することによって、前記相関
データを、相対反射率Rs/Rpと膜厚dxとの相関データに
変換しておく。
測定試料の透明薄膜や基板の光学定数と同一である条件
下での反射率Rsと膜厚dxとの相関データを入手しておい
て、まず（ａ）の工程において、少なくとも反射率が既
知である任意の試料（以下、反射率既知試料と称する）
を用意し、前記相関データにおける反射率Rsを反射率既
知試料の反射率Rpで割り算することによって、前記相関
データを、相対反射率Rs/Rpと膜厚dxとの相関データに
変換しておく。
（ｂ）の工程において、反射率既知試料の反射光のエネ
ルギーEpを測定し、（ｃ）の工程において、被測定試料
の反射光のエネルギーEsを測定し、（ｄ）の工程におい
て、被測定試料の反射光のエネルギーEsを、反射率既知
試料の反射光のエネルギーEpで割り算することによっ
て、被測定試料の反射光エネルギー比率Es/Epを算出す
る。
ルギーEpを測定し、（ｃ）の工程において、被測定試料
の反射光のエネルギーEsを測定し、（ｄ）の工程におい
て、被測定試料の反射光のエネルギーEsを、反射率既知
試料の反射光のエネルギーEpで割り算することによっ
て、被測定試料の反射光エネルギー比率Es/Epを算出す
る。
次に、（ｅ）の工程において、被測定試料の反射光エネ
ルギー比率Es/Epを、被測定試料の相対反射率Rs/Rpとみ
なして、前記工程（ａ）で算出した相対反射率Rs/Rpと
膜厚dxとの相関データの中から、前記工程（ｄ）で算出
した被測定試料の反射光エネルギー比率Es/Epと近似す
る相対反射率Rs/Rpを検索し、その検索された相対反射
率Rs/Rpに相関している膜厚dxの値が、被測定試料の透
明薄膜の膜厚dxである。
ルギー比率Es/Epを、被測定試料の相対反射率Rs/Rpとみ
なして、前記工程（ａ）で算出した相対反射率Rs/Rpと
膜厚dxとの相関データの中から、前記工程（ｄ）で算出
した被測定試料の反射光エネルギー比率Es/Epと近似す
る相対反射率Rs/Rpを検索し、その検索された相対反射
率Rs/Rpに相関している膜厚dxの値が、被測定試料の透
明薄膜の膜厚dxである。
なお、反射光エネルギー比率Es/Epなる計算値を、被測
定試料の相対反射率Rs/Rpとみなしたのは、次の理由に
よる。
定試料の相対反射率Rs/Rpとみなしたのは、次の理由に
よる。
反射率既知試料の反射光のエネルギーEpと、その反射率
Rpの間には、Ep＝Ｋ・Rpなる関係が成立する。なお、Ｋ
は反射光のエネルギーEpを測定した装置に固有の値であ
って、装置に固有の特性によって定まる。しからば、同
一の装置を使用して被測定試料の反射光のエネルギーEs
を測定すると、Es＝Ｋ・Rsなる関係も成立する。故に、
Rs/Rp＝Es/Epとなる。
Rpの間には、Ep＝Ｋ・Rpなる関係が成立する。なお、Ｋ
は反射光のエネルギーEpを測定した装置に固有の値であ
って、装置に固有の特性によって定まる。しからば、同
一の装置を使用して被測定試料の反射光のエネルギーEs
を測定すると、Es＝Ｋ・Rsなる関係も成立する。故に、
Rs/Rp＝Es/Epとなる。
＜実施例＞ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図は、本発明の一実施例に係る膜厚測定方法を使用
した装置の概略図である。
した装置の概略図である。
第１図において、Ｓは、例えばシリコン基板上にシリコ
ン酸化膜などの透明薄膜が形成された被測定試料であ
る。光源10から照射された光は、集光素子12、ハーフミ
ラー16および結像素子18を介して、被測定試料Ｓ面に照
射される。
ン酸化膜などの透明薄膜が形成された被測定試料であ
る。光源10から照射された光は、集光素子12、ハーフミ
ラー16および結像素子18を介して、被測定試料Ｓ面に照
射される。
被測定試料Ｓ面で反射された光は、結像素子18で集光さ
れた後、ハーフミラー16を透過し、ピンホールミラー20
およびミラー22で反射され、さらに、結像レンズ24を介
してカメラユニット26に入射する。
れた後、ハーフミラー16を透過し、ピンホールミラー20
およびミラー22で反射され、さらに、結像レンズ24を介
してカメラユニット26に入射する。
オペレータは、カメラユニット26によって撮像されてCR
T（図示せず）に映し出された被測定試料Ｓ面のパター
ンを見ながら、被測定試料Ｓが載置された図示しない試
料台を操作して、前記結像素子18による被測定試料Ｓに
おける反射光のエネルギー測定領域を所要の膜厚測定固
所に合致させる。
T（図示せず）に映し出された被測定試料Ｓ面のパター
ンを見ながら、被測定試料Ｓが載置された図示しない試
料台を操作して、前記結像素子18による被測定試料Ｓに
おける反射光のエネルギー測定領域を所要の膜厚測定固
所に合致させる。
光源10としては、例えば可視白色光を照射するハロゲン
ランプが使用される。
ランプが使用される。
被測定試料Ｓに照射された光は、被測定試料Ｓの薄膜表
面で反射されるとともに、前記薄膜と基板表面との界面
で反射される。これらの光は、結像素子18で集束された
後、ハーフミラー16およびピンホールミラー20を通過し
て分光器32に入射される。
面で反射されるとともに、前記薄膜と基板表面との界面
で反射される。これらの光は、結像素子18で集束された
後、ハーフミラー16およびピンホールミラー20を通過し
て分光器32に入射される。
分光器32で検出された信号は、被測定試料Ｓの膜厚を算
出するためのマイクロコンピュータ34に与えられる。マ
イクロコンピュータ34は、膜厚データメモリ35と膜厚算
出手段36とを備え、後述のように、膜厚データメモリ35
は膜厚を算出するのに使用する膜厚算出用データを記憶
させてあり、膜厚算出手段36は、膜厚算出用データを参
照することによって、分光器32で検出された特定波長の
エネルギーから、被測定試料Ｓにおける透明薄膜の膜厚
を算出する。
出するためのマイクロコンピュータ34に与えられる。マ
イクロコンピュータ34は、膜厚データメモリ35と膜厚算
出手段36とを備え、後述のように、膜厚データメモリ35
は膜厚を算出するのに使用する膜厚算出用データを記憶
させてあり、膜厚算出手段36は、膜厚算出用データを参
照することによって、分光器32で検出された特定波長の
エネルギーから、被測定試料Ｓにおける透明薄膜の膜厚
を算出する。
次に、上記膜厚測定装置を使用した実施例に係る方法を
説明する。まず、被測定試料Ｓにおける透明薄膜の膜厚
測定にかかる前準備として、透明薄膜や基板の光学定数
が被測定試料における透明薄膜や基板の光学定数と一致
していようが、一致してまいがどうでもよく、また、透
明薄膜が形成されていても、形成されていなくてもよい
が、ただし、少なくとも絶対反射率が既知である試料
（以下、絶対反射率既知試料Ｐという）を１個用意す
る。なお、絶対反射率既知試料Ｐとしては、絶対反射率
が明らかなものであれば何でもよいが、望ましくは被測
定試料と絶対反射率が極端に違わないものがよく、例え
ば被測定試料Ｓにおける基板と同一の材質からなり、透
明薄膜が形成されていなくて、その表面が露出した試料
等を用意すればよい。そして、絶対反射率既知試料Ｐか
らの反射光の特定波長のエネルギーを測定する。この
際、分光器32で検出されたこのエネルギーの値（以下、
Epという）は、膜厚算出手段36内のメモリ部に記憶され
る。また、図示しないキーボード等の入力手段を介し
て、絶対反射率既知試料Ｐの反射率（以下、Rpという）
を膜厚算出手段36に記憶しておく。
説明する。まず、被測定試料Ｓにおける透明薄膜の膜厚
測定にかかる前準備として、透明薄膜や基板の光学定数
が被測定試料における透明薄膜や基板の光学定数と一致
していようが、一致してまいがどうでもよく、また、透
明薄膜が形成されていても、形成されていなくてもよい
が、ただし、少なくとも絶対反射率が既知である試料
（以下、絶対反射率既知試料Ｐという）を１個用意す
る。なお、絶対反射率既知試料Ｐとしては、絶対反射率
が明らかなものであれば何でもよいが、望ましくは被測
定試料と絶対反射率が極端に違わないものがよく、例え
ば被測定試料Ｓにおける基板と同一の材質からなり、透
明薄膜が形成されていなくて、その表面が露出した試料
等を用意すればよい。そして、絶対反射率既知試料Ｐか
らの反射光の特定波長のエネルギーを測定する。この
際、分光器32で検出されたこのエネルギーの値（以下、
Epという）は、膜厚算出手段36内のメモリ部に記憶され
る。また、図示しないキーボード等の入力手段を介し
て、絶対反射率既知試料Ｐの反射率（以下、Rpという）
を膜厚算出手段36に記憶しておく。
さらに、前準備として透明薄膜や基板が被測定試料にお
ける透明薄膜や基板と同一であって、測定光の波長λや
入射角φが後述する被測定試料Ｓからの反射光のエネル
ギー測定の際の特定波長や入射角と同じであると設定し
た条件の下での絶対反射率Rsと膜厚dxとの相関データ
を、各種文献（例えば、Handbook of Optical Constans
of Solids,Academic Press）等で調べておいて、この
相関データにおける絶対反射率Rsを、絶対反射率既知試
料Ｐの絶対反射率Rpで割り算して、相対反射率Rs/Rpと
膜厚dxとの相関データを算出し、膜厚データメモリ35に
記憶しておく。
ける透明薄膜や基板と同一であって、測定光の波長λや
入射角φが後述する被測定試料Ｓからの反射光のエネル
ギー測定の際の特定波長や入射角と同じであると設定し
た条件の下での絶対反射率Rsと膜厚dxとの相関データ
を、各種文献（例えば、Handbook of Optical Constans
of Solids,Academic Press）等で調べておいて、この
相関データにおける絶対反射率Rsを、絶対反射率既知試
料Ｐの絶対反射率Rpで割り算して、相対反射率Rs/Rpと
膜厚dxとの相関データを算出し、膜厚データメモリ35に
記憶しておく。
以上の前準備が完了したら、被測定試料Ｓからの反射光
の特定波長のエネルギーEsを測定する。そうすると、分
光器32にて検出されたエネルギーEsに対し、膜厚算出手
段36は、Es/Epなる割り算をし、Es/Epの値をアドレスと
して、膜厚データメモリ35へ入力して、出力された膜厚
が被測定試料Ｓにおける透明薄膜の膜厚として、図示し
ないプリンタあるいはCRT等の表示器に出力される。
の特定波長のエネルギーEsを測定する。そうすると、分
光器32にて検出されたエネルギーEsに対し、膜厚算出手
段36は、Es/Epなる割り算をし、Es/Epの値をアドレスと
して、膜厚データメモリ35へ入力して、出力された膜厚
が被測定試料Ｓにおける透明薄膜の膜厚として、図示し
ないプリンタあるいはCRT等の表示器に出力される。
なお、絶対反射率既知試料Ｐの反射光エネルギー測定に
おける測定光の波長λと、絶対反射率既知試料Ｐおよび
被測定試料Ｓからの反射光のエネルギーを測定する際の
特定波長とは、同一の波長に統一しなければならない
が、統一されていればどの波長でもよい。
おける測定光の波長λと、絶対反射率既知試料Ｐおよび
被測定試料Ｓからの反射光のエネルギーを測定する際の
特定波長とは、同一の波長に統一しなければならない
が、統一されていればどの波長でもよい。
また、本発明の構成における（ｅ）の工程にいう「被測
定試料の反射光エネルギー比率Es/Epと近似する相対反
射率Rs/Rpを検索し、その検索された相対反射率Rs/Rpに
相関している膜厚dxの値を、被測定試料の透明薄膜の膜
厚dxとする」とは、相関データの中から、反射光エネル
ギー比率Es/Epと完全に一致する相対反射率Rs/Rpを検索
することに限定せず、最も近似する相対反射率Rs/Rpを
検索することも相当する。或いは、いくつかの近似する
相対反射率Rs/Rpに相関している膜厚の値をもとに補間
演算して得た値を、被測定試料の透明薄膜の膜厚とする
ことも相当する。
定試料の反射光エネルギー比率Es/Epと近似する相対反
射率Rs/Rpを検索し、その検索された相対反射率Rs/Rpに
相関している膜厚dxの値を、被測定試料の透明薄膜の膜
厚dxとする」とは、相関データの中から、反射光エネル
ギー比率Es/Epと完全に一致する相対反射率Rs/Rpを検索
することに限定せず、最も近似する相対反射率Rs/Rpを
検索することも相当する。或いは、いくつかの近似する
相対反射率Rs/Rpに相関している膜厚の値をもとに補間
演算して得た値を、被測定試料の透明薄膜の膜厚とする
ことも相当する。
＜発明の効果＞ 本発明の膜厚測定方法は、被測定試料からの反射光のエ
ネルギーEsを測定することで膜厚dxが求まり、簡単な膜
厚測定方法である。
ネルギーEsを測定することで膜厚dxが求まり、簡単な膜
厚測定方法である。
しかも、本発明の膜厚測定方法は、従来のエネルギー測
定方式に係る膜厚測定方法のように、反射光のエネルギ
ーEsと膜厚dxとの直接的な相関関係に基づいて膜厚を求
めるのではなく、反射率Rsと膜厚dxとの相関関係から算
出した相対反射率Rs/Rpと膜厚dxとの相関関係に基づい
て膜厚dxを求める。このため、次のように便利である。
反射光のエネルギーEsと膜厚dxとの相関データは、反射
光のエネルギーEsが測定装置に固有の特性等を含んだ特
性であるため、経験的にしか得られない相関データであ
って、それを得るには多大な作業を必要とする。それに
対し、相対反射率Rs/Rpと膜厚dxとの相関データを算出
する元になる反射率Rsと膜厚dxとの相関データは、測定
装置に固有の特性等を含んでおらず、経験的に求めるこ
とを要さず、各種文献から容易に得られる。
定方式に係る膜厚測定方法のように、反射光のエネルギ
ーEsと膜厚dxとの直接的な相関関係に基づいて膜厚を求
めるのではなく、反射率Rsと膜厚dxとの相関関係から算
出した相対反射率Rs/Rpと膜厚dxとの相関関係に基づい
て膜厚dxを求める。このため、次のように便利である。
反射光のエネルギーEsと膜厚dxとの相関データは、反射
光のエネルギーEsが測定装置に固有の特性等を含んだ特
性であるため、経験的にしか得られない相関データであ
って、それを得るには多大な作業を必要とする。それに
対し、相対反射率Rs/Rpと膜厚dxとの相関データを算出
する元になる反射率Rsと膜厚dxとの相関データは、測定
装置に固有の特性等を含んでおらず、経験的に求めるこ
とを要さず、各種文献から容易に得られる。
したがって、従来の反射光エネルギー測定方式に係る膜
厚測定方法は、前準備として、多くの標準試料を用意
し、各々の反射光のエネルギーを測定すると言う多大な
作業を要するのに対し、本発明の膜厚測定方法は、この
ような多大な作業を要しない。なお、本発明の膜厚測定
方法は、被測定試料からの反射光のエネルギーEsより、
被測定試料の反射光エネルギーEs/Epを算出するため
に、前準備として絶対反射率既知試料Ｐを用意し、その
反射光エネルギーEpを測定することが必要であるが、反
射率既知試料Ｐは１個だけ用意すれば事足り、その反射
光エネルギー測定作業も１回だけであるから、本発明に
おいても前準備は必要であるが、従来の反射光エネルギ
ー測定方式に係る膜厚測定方法と比較して、その作業は
格段に少なくてすむ。
厚測定方法は、前準備として、多くの標準試料を用意
し、各々の反射光のエネルギーを測定すると言う多大な
作業を要するのに対し、本発明の膜厚測定方法は、この
ような多大な作業を要しない。なお、本発明の膜厚測定
方法は、被測定試料からの反射光のエネルギーEsより、
被測定試料の反射光エネルギーEs/Epを算出するため
に、前準備として絶対反射率既知試料Ｐを用意し、その
反射光エネルギーEpを測定することが必要であるが、反
射率既知試料Ｐは１個だけ用意すれば事足り、その反射
光エネルギー測定作業も１回だけであるから、本発明に
おいても前準備は必要であるが、従来の反射光エネルギ
ー測定方式に係る膜厚測定方法と比較して、その作業は
格段に少なくてすむ。
第１図は本発明の一実施例に係る方法を使用した膜厚測
定装置の概略構成図である。 Ｓ……被測定試料 10……光源 18……結像素子 32……分光器 34……マイクロコンピュータ
定装置の概略構成図である。 Ｓ……被測定試料 10……光源 18……結像素子 32……分光器 34……マイクロコンピュータ
Claims (1)
- 【請求項１】基板と、基板上の透明薄膜からなり、反射
率Rsと透明薄膜の膜厚dxとの相関データが既知である被
測定試料における透明薄膜の膜厚dxを、次の（ａ）〜
（ｂ）の工程によって求めることを特徴とする膜厚測定
方法、 （ａ）前記相関データにおける反射率Rsを、少なくとも
反射率が既知である任意の試料における反射率Rpで割り
算して、前記相関データから、相対反射率Rs/Rpと膜厚
との相関データを算出する工程、 （ｂ）前記した少なくとも反射率が既知である任意の試
料の反射光のエネルギーEpを測定する工程、 （ｃ）被測定試料の反射光のエネルギーEsを測定する工
程、 （ｄ）被測定試料の反射光のエネルギーEsを、前記した
少なくとも反射率が既知である任意の試料の反射光のエ
ネルギーEpで割り算することによって、被測定試料の反
射光エネルギー比率Es/Epを算出する工程、 （ｅ）前記工程（ａ）で算出した相対反射率Rs/Rpと膜
厚dxとの相関データの中から、前記工程（ｄ）で算出し
た被測定試料の反射光エネルギー比率Es/Epと近似する
相対反射率Rs/Rpを検索し、その検索された相対反射率R
s/Rpに相関している膜厚dxの値を、被測定試料の透明薄
膜の膜厚dxとする工程。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18124589A JPH0690013B2 (ja) | 1989-07-13 | 1989-07-13 | 膜厚測定方法 |
| US07/549,194 US5101111A (en) | 1989-07-13 | 1990-07-06 | Method of measuring thickness of film with a reference sample having a known reflectance |
| EP19900113289 EP0408015A3 (en) | 1989-07-13 | 1990-07-11 | Method of measuring thickness of film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18124589A JPH0690013B2 (ja) | 1989-07-13 | 1989-07-13 | 膜厚測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0346502A JPH0346502A (ja) | 1991-02-27 |
| JPH0690013B2 true JPH0690013B2 (ja) | 1994-11-14 |
Family
ID=16097334
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18124589A Expired - Fee Related JPH0690013B2 (ja) | 1989-07-13 | 1989-07-13 | 膜厚測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0690013B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3823745B2 (ja) * | 2001-03-14 | 2006-09-20 | オムロン株式会社 | 膜厚測定方法およびその方法を用いた膜厚センサ |
-
1989
- 1989-07-13 JP JP18124589A patent/JPH0690013B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0346502A (ja) | 1991-02-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |