JPH0721405B2 - フーリェ変換方式赤外線膜厚測定方法 - Google Patents
フーリェ変換方式赤外線膜厚測定方法Info
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- JPH0721405B2 JPH0721405B2 JP60038707A JP3870785A JPH0721405B2 JP H0721405 B2 JPH0721405 B2 JP H0721405B2 JP 60038707 A JP60038707 A JP 60038707A JP 3870785 A JP3870785 A JP 3870785A JP H0721405 B2 JPH0721405 B2 JP H0721405B2
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- Japan
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- film thickness
- fourier transform
- sample
- infrared
- thickness measurement
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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
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
- G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
- G01B11/0616—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、赤外線の反射干渉を利用して非接触・非破壊
で膜厚を測定する膜厚方法であって、赤外線の吸収が大
きい試料に好適なフーリェ変換方式赤外線膜厚測定方法
に関するものである。
で膜厚を測定する膜厚方法であって、赤外線の吸収が大
きい試料に好適なフーリェ変換方式赤外線膜厚測定方法
に関するものである。
従来、この種の装置は1982年発行の計測技術10月号Ｐ、
103〜107における“半導体ウエハー膜・不純物濃度測定
装置”と題する論文において論じられている。第３図は
この論文に記載されたフーリェ変換方式赤外線膜厚計の
概略を示した図である。図において、１は光源、２は固
定平面鏡,3は可動平面鏡,4は半透鏡5,7は平面鏡,6は試
料,8は検出器,9はアパチュアーである。この様な光学系
において薄膜を付けた試料を測定した場合第４図の
（ａ）の様な信号が得られる。中央の大きな信号（セン
ターバースト）は可動平面鏡３と固定平面鏡２の光路差
がゼロの位置を示し、薄膜表面で反射した光と薄膜を透
過した後反射した光の干渉によってセンタバーストを中
心として対象な位置にサイドバーストが現われる。この
センタバーストとサイドバーストとの距離Ｌは膜厚に比
例し、次式で表わされる。
103〜107における“半導体ウエハー膜・不純物濃度測定
装置”と題する論文において論じられている。第３図は
この論文に記載されたフーリェ変換方式赤外線膜厚計の
概略を示した図である。図において、１は光源、２は固
定平面鏡,3は可動平面鏡,4は半透鏡5,7は平面鏡,6は試
料,8は検出器,9はアパチュアーである。この様な光学系
において薄膜を付けた試料を測定した場合第４図の
（ａ）の様な信号が得られる。中央の大きな信号（セン
ターバースト）は可動平面鏡３と固定平面鏡２の光路差
がゼロの位置を示し、薄膜表面で反射した光と薄膜を透
過した後反射した光の干渉によってセンタバーストを中
心として対象な位置にサイドバーストが現われる。この
センタバーストとサイドバーストとの距離Ｌは膜厚に比
例し、次式で表わされる。
ｋは定数,nは薄膜層の空気に対する赤外光の屈折率，φ
は赤外光線の入射角度,dは膜厚である。この式によりＬ
を測定すれば膜厚ｄが求まる。膜厚が薄いほどＬは小さ
く、膜厚が２〜３μｍ以下となるとサイドバーストはセ
ンターバーストの信号に埋もれて、測定が不可能とな
る。従って、従来法では膜厚を付けてない試料（リファ
レンス）を予じめ測定して置き、次に薄膜を付け試料を
測定する。この両者のスペクトルのフーリェ変換スペク
トルの差スペクトルにノイズ処理を行った後、さらにフ
ーリェ変換を行う。こうして得られたスペクトルは第４
図ｂ）の様に示される。このスペクトルはケプストラム
と呼ばれサイドバーストのみが強調される。従って第４
図ｂ）の2L′を測定する事により膜厚を求める事ができ
る。
は赤外光線の入射角度,dは膜厚である。この式によりＬ
を測定すれば膜厚ｄが求まる。膜厚が薄いほどＬは小さ
く、膜厚が２〜３μｍ以下となるとサイドバーストはセ
ンターバーストの信号に埋もれて、測定が不可能とな
る。従って、従来法では膜厚を付けてない試料（リファ
レンス）を予じめ測定して置き、次に薄膜を付け試料を
測定する。この両者のスペクトルのフーリェ変換スペク
トルの差スペクトルにノイズ処理を行った後、さらにフ
ーリェ変換を行う。こうして得られたスペクトルは第４
図ｂ）の様に示される。このスペクトルはケプストラム
と呼ばれサイドバーストのみが強調される。従って第４
図ｂ）の2L′を測定する事により膜厚を求める事ができ
る。
しかし上記方法では試料の薄膜に吸収がある場合はサイ
ドバースト付近にも信号が現われ、特に膜厚が厚い場合
や、大きな吸収がある試料の場合サイドバーストが明瞭
に現われない欠点を有する。また上記方法は試料の測定
に合せて薄膜のついてないリファレンス試料の測定が必
要な欠点を有する。試料によってはリファレンス試料の
入手が困難な場合も有り問題である。
ドバースト付近にも信号が現われ、特に膜厚が厚い場合
や、大きな吸収がある試料の場合サイドバーストが明瞭
に現われない欠点を有する。また上記方法は試料の測定
に合せて薄膜のついてないリファレンス試料の測定が必
要な欠点を有する。試料によってはリファレンス試料の
入手が困難な場合も有り問題である。
この発明は上述の問題点を解決するためになされたもの
で、薄膜に大きな吸収がある試料でも高精度に膜厚を測
定できるフーリェ変換方式赤外線膜厚測定方法を提供す
ることを目的とする。
で、薄膜に大きな吸収がある試料でも高精度に膜厚を測
定できるフーリェ変換方式赤外線膜厚測定方法を提供す
ることを目的とする。
赤外線の試料表面における入射角度と反射率の関係は第
５図の様に示される。入射角度15度以上では垂直偏光赤
外光と水平偏光赤外光の反射率はほとんど同じである
が、入射角度15度以上では前者の反射率の方が著しく大
きくなり、60度附近では水偏光赤外光の反射率は０とな
るこの反射率０の角度をブリウスター角という。この角
度で試料の反射赤外スペクトルを測定すれば第６図の様
になる。即ち垂直偏光測定では薄膜の膜厚による干渉ス
ペクトルが大きく重畳したものになり、水平偏光測定で
は全くこれを含まないものである。従って両者の差スペ
クトルを求めれば得られたスペクトルは膜厚による干渉
スペクトルだけになる。この差スペクトルをフーリェ変
換することにより膜厚に起因するサイドバーストだけの
ノイズを含まないケプストラムが得られる。
５図の様に示される。入射角度15度以上では垂直偏光赤
外光と水平偏光赤外光の反射率はほとんど同じである
が、入射角度15度以上では前者の反射率の方が著しく大
きくなり、60度附近では水偏光赤外光の反射率は０とな
るこの反射率０の角度をブリウスター角という。この角
度で試料の反射赤外スペクトルを測定すれば第６図の様
になる。即ち垂直偏光測定では薄膜の膜厚による干渉ス
ペクトルが大きく重畳したものになり、水平偏光測定で
は全くこれを含まないものである。従って両者の差スペ
クトルを求めれば得られたスペクトルは膜厚による干渉
スペクトルだけになる。この差スペクトルをフーリェ変
換することにより膜厚に起因するサイドバーストだけの
ノイズを含まないケプストラムが得られる。
即ち一つの試料で垂直偏光測定と水平偏光測定を行う事
により測定が可能であり、従来方法の様にリファレンス
試料が必要ない。また上記方法で試料の吸収はキュンセ
ルされるので、得られたケプストラムにはノイズを含ま
ない。フーリェ変換の計算精度は赤外光の波長領域が狭
いほど高い、また一般に薄膜は2700〜1800cm-1には吸収
をもたない試料が多く、この領域の光だけ途過する干渉
フィルターを用いる事により、フーリェ変換の計算精度
だけでなく、薄膜による吸収を考瞭する必要がなくな
る。
により測定が可能であり、従来方法の様にリファレンス
試料が必要ない。また上記方法で試料の吸収はキュンセ
ルされるので、得られたケプストラムにはノイズを含ま
ない。フーリェ変換の計算精度は赤外光の波長領域が狭
いほど高い、また一般に薄膜は2700〜1800cm-1には吸収
をもたない試料が多く、この領域の光だけ途過する干渉
フィルターを用いる事により、フーリェ変換の計算精度
だけでなく、薄膜による吸収を考瞭する必要がなくな
る。
試料以外の光学系の補正は前記方法は優れており後記方
法と合せて行う事により前記目的が達成される。
法と合せて行う事により前記目的が達成される。
以下、本発明の一実施例１を第１図、及び第２図により
説明する。第１図において、９は赤外光光源クローバ,1
1は平面鏡,12は可動鏡,13は半透鏡,14は干渉フィルタ,1
5は平面鏡,16は赤外光偏光子,17は有機薄膜を付けた試
料,18は検出器（水銀，カドミニウム，テルル検出器）,
19はアパチュア（絞り）である。ここで用いた干渉フィ
ルタは1800〜2700cm-1の赤外光を透過するフィルターで
ある。第２図は上記方法で赤外光の試料への入射角度60
度で測定した結果を示す図である。ａ）は垂直偏光測定
の結果現われた検出器の信号で,b）は平行偏光測定時の
信号である。ｃ）は両方のフーリェ変換後の差スペクト
ルに若干の処理を行った後フーリェ変換した結果を示す
図ケプストラムである。ノイズの少ないケプストラム
で、これら膜厚を測定した結果5.01μｍであった。繰返
し10回測定したが、全で5.01μｍであった。
説明する。第１図において、９は赤外光光源クローバ,1
1は平面鏡,12は可動鏡,13は半透鏡,14は干渉フィルタ,1
5は平面鏡,16は赤外光偏光子,17は有機薄膜を付けた試
料,18は検出器（水銀，カドミニウム，テルル検出器）,
19はアパチュア（絞り）である。ここで用いた干渉フィ
ルタは1800〜2700cm-1の赤外光を透過するフィルターで
ある。第２図は上記方法で赤外光の試料への入射角度60
度で測定した結果を示す図である。ａ）は垂直偏光測定
の結果現われた検出器の信号で,b）は平行偏光測定時の
信号である。ｃ）は両方のフーリェ変換後の差スペクト
ルに若干の処理を行った後フーリェ変換した結果を示す
図ケプストラムである。ノイズの少ないケプストラム
で、これら膜厚を測定した結果5.01μｍであった。繰返
し10回測定したが、全で5.01μｍであった。
次に本発明の実施例２について説明する。
25％のカボン粒子を含む約10μｍの有機薄膜を付つけた
鉄板試料を実施例１の試料18の代りに用い、14の干渉フ
ィルタは400〜1000cm-2の赤外光が透過するものを用い
て、実施例１と同様の測定を500回行い平均値を求め
た。測定に掛った時間は約５分間であった。このものの
ケプストラムから計算した結果塗膜の厚さは10.5μｍで
あった。
鉄板試料を実施例１の試料18の代りに用い、14の干渉フ
ィルタは400〜1000cm-2の赤外光が透過するものを用い
て、実施例１と同様の測定を500回行い平均値を求め
た。測定に掛った時間は約５分間であった。このものの
ケプストラムから計算した結果塗膜の厚さは10.5μｍで
あった。
次に本発明の実施例３について説明する。
実施例２と全く同じ試料を14の干渉フィルタなして測定
を実施例１と同様の測定を1000回行い平均値を求めた。
このもののケプストラムから計算した結果塗膜の厚さは
10.4μｍであった。
を実施例１と同様の測定を1000回行い平均値を求めた。
このもののケプストラムから計算した結果塗膜の厚さは
10.4μｍであった。
以上説明したように、この発明に係るフーリェ変換方式
赤外線膜厚測定方法は赤外線の吸収が大きい、例えば黒
い色の薄膜でも、高精度でその膜厚が測定可能である。
赤外線膜厚測定方法は赤外線の吸収が大きい、例えば黒
い色の薄膜でも、高精度でその膜厚が測定可能である。
第１図はこの発明の一実施例のフーリェ変換方式赤外線
膜厚計を示す構成図、第２図は同じく測定結果例を示す
線図、第３図は従来のフーリェ変換方式赤外線膜厚計を
示す図、第４図は従来法による測定結果例を示す図、第
５図は赤外光の試料表面における反射率と入射角度の関
係図、第６図ａ）は赤外光の入射角60度の場合の垂直偏
光測定における赤外スペクトル図、ｂ）は平行偏光測定
における赤外スペクトル図である。 ９……赤外光々源 11……平面鏡 12……可動鏡 13……半透鏡 14……干渉フィルター 15……平面鏡 16……赤外光偏光子 17……試料 18……検出器 19……アパチュアー
膜厚計を示す構成図、第２図は同じく測定結果例を示す
線図、第３図は従来のフーリェ変換方式赤外線膜厚計を
示す図、第４図は従来法による測定結果例を示す図、第
５図は赤外光の試料表面における反射率と入射角度の関
係図、第６図ａ）は赤外光の入射角60度の場合の垂直偏
光測定における赤外スペクトル図、ｂ）は平行偏光測定
における赤外スペクトル図である。 ９……赤外光々源 11……平面鏡 12……可動鏡 13……半透鏡 14……干渉フィルター 15……平面鏡 16……赤外光偏光子 17……試料 18……検出器 19……アパチュアー
Claims (1)
- 【請求項１】試料のブリウスター角における垂直偏光の
反射赤外スペクトル測定値と水平偏光の反射赤外スペク
トル測定値との差スペクトルをフーリェ変換を行ない膜
厚を測定することを特徴とするフーリェ変換方式赤外線
膜厚測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60038707A JPH0721405B2 (ja) | 1985-03-01 | 1985-03-01 | フーリェ変換方式赤外線膜厚測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60038707A JPH0721405B2 (ja) | 1985-03-01 | 1985-03-01 | フーリェ変換方式赤外線膜厚測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61200407A JPS61200407A (ja) | 1986-09-05 |
| JPH0721405B2 true JPH0721405B2 (ja) | 1995-03-08 |
Family
ID=12532785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60038707A Expired - Lifetime JPH0721405B2 (ja) | 1985-03-01 | 1985-03-01 | フーリェ変換方式赤外線膜厚測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0721405B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02152250A (ja) * | 1988-12-02 | 1990-06-12 | Nec Corp | エピタキシャル成長層の評価方法 |
| EP0420113B1 (en) * | 1989-09-25 | 1995-08-23 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Apparatus for and method of evaluating multilayer thin films |
| US5654394A (en) * | 1994-04-08 | 1997-08-05 | Toray Industries, Inc. | Thermoplastic resin film |
| JP4613619B2 (ja) | 2005-01-13 | 2011-01-19 | Ｓｍｃ株式会社 | サイレンサ |
| DE102007062052A1 (de) * | 2007-12-21 | 2009-06-25 | Siemens Ag | Schichtdickenmessung an transparenten Schichten |
| CN107860722B (zh) * | 2017-10-30 | 2020-04-21 | 内蒙古农业大学 | 一种蜜瓜内部品质在线检测方法及系统 |
| CN114935313B (zh) * | 2022-04-26 | 2023-09-15 | 香港中文大学（深圳） | 薄膜厚度测量方法、装置、设备和计算机可读存储介质 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS564842A (en) * | 1979-06-26 | 1981-01-19 | Nec Corp | Microprogram control unit |
| JPS59105508A (ja) * | 1982-12-08 | 1984-06-18 | Canon Inc | 白色干渉膜厚測定方法 |
-
1985
- 1985-03-01 JP JP60038707A patent/JPH0721405B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61200407A (ja) | 1986-09-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |