JPH0731049B2 - 光学式膜厚測定装置 - Google Patents
光学式膜厚測定装置Info
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- JPH0731049B2 JPH0731049B2 JP17532986A JP17532986A JPH0731049B2 JP H0731049 B2 JPH0731049 B2 JP H0731049B2 JP 17532986 A JP17532986 A JP 17532986A JP 17532986 A JP17532986 A JP 17532986A JP H0731049 B2 JPH0731049 B2 JP H0731049B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光学的手段による非接触，非破壊の膜厚測定装
置に関するものである。
置に関するものである。
分光反射率測定装置を用いて単層の透明薄膜の分光反射
率を測定すると、薄膜の表裏面の反射光の干渉効果によ
り、第５図に示すように反射率Ｒに測定光の波長λの変
化につれて複数の極大または極小が現われ、膜厚に応じ
た周期的な変化を示す。そして、１つの極大または極小
を与える波長λａと他の極大または極小を与える波長λ
ｂとの間に存在する極大または極小の数をＮとし、薄膜
を構成する物質の屈折率をnfとすると、膜厚ｄは で与えられることが知られている。
率を測定すると、薄膜の表裏面の反射光の干渉効果によ
り、第５図に示すように反射率Ｒに測定光の波長λの変
化につれて複数の極大または極小が現われ、膜厚に応じ
た周期的な変化を示す。そして、１つの極大または極小
を与える波長λａと他の極大または極小を与える波長λ
ｂとの間に存在する極大または極小の数をＮとし、薄膜
を構成する物質の屈折率をnfとすると、膜厚ｄは で与えられることが知られている。
この関係を利用し透明な単層膜の膜厚を測定する装置が
従来から用いられている。
従来から用いられている。
しかしながら、多層膜では各層の分光反射率の周期性が
重なり合つた総和として反射率が測定されるため、単純
に前述の関係式を適用して各層の膜厚を求めることがで
きない。このため、従来の多層膜を付着させるべき基材
と同じ材質から成る参照用小片を用意して、各層を形成
する度毎に新しい参照用小片に基材と同時に層を形成さ
せ、各層毎に参照用小片上に形成された単層膜の厚さを
測定して、多層膜の各層の厚さとしていた。しかし、こ
れでは全体の膜厚の測定に非常に時間がかかるばかりで
なく、多層に重ねた個々の膜厚が単層状態で測定した値
と常に同じであるという保証もないので、必ずしも正確
に多層膜の各層の膜厚を表わしているとは言えない、と
いう問題があつた。
重なり合つた総和として反射率が測定されるため、単純
に前述の関係式を適用して各層の膜厚を求めることがで
きない。このため、従来の多層膜を付着させるべき基材
と同じ材質から成る参照用小片を用意して、各層を形成
する度毎に新しい参照用小片に基材と同時に層を形成さ
せ、各層毎に参照用小片上に形成された単層膜の厚さを
測定して、多層膜の各層の厚さとしていた。しかし、こ
れでは全体の膜厚の測定に非常に時間がかかるばかりで
なく、多層に重ねた個々の膜厚が単層状態で測定した値
と常に同じであるという保証もないので、必ずしも正確
に多層膜の各層の膜厚を表わしているとは言えない、と
いう問題があつた。
また、単層膜であつても10nm以下のような非常に薄いも
のや測定波長域内に光学的吸収がある膜などのように分
光反射率の周期性がはつきりしないものでは、膜厚の測
定が困難であつた。
のや測定波長域内に光学的吸収がある膜などのように分
光反射率の周期性がはつきりしないものでは、膜厚の測
定が困難であつた。
上記に鑑み、本発明は多層膜においては各層の膜厚を同
時に測定することができ、しかも測定波長域内に光学的
吸収がある場合等においても膜厚測定が可能な光学式膜
厚測定装置を提供することを目的とするものである。
時に測定することができ、しかも測定波長域内に光学的
吸収がある場合等においても膜厚測定が可能な光学式膜
厚測定装置を提供することを目的とするものである。
基材上に設けた光学薄膜の反射率は、薄膜の入射側媒質
および基材および薄膜の各層の構成物質の屈折率，各層
の膜厚，測定光の入射角および波長が与えられると一義
的に定まる。したがつて、これらのうちの１つのパラメ
ータの値は、反射率および他のパラメータの値が与えら
れれば、逆算により求めることができる。
および基材および薄膜の各層の構成物質の屈折率，各層
の膜厚，測定光の入射角および波長が与えられると一義
的に定まる。したがつて、これらのうちの１つのパラメ
ータの値は、反射率および他のパラメータの値が与えら
れれば、逆算により求めることができる。
本発明はこの点に着目して成されたものである。本発明
に係る膜厚測定装置は第１図に示すように、分光反射率
測定手段１と、反射率演算手段２と、膜厚決定手段３と
を具えている。膜厚を求める場合には、まず分光反射率
測定手段１により各層を構成する物質が既知である薄膜
について、所定の波長域において一定の入射角の測定光
で分光反射率を測定する。そして、この中からいくつか
の波長を適宜選択し、この波長に対する反射率の値を以
後の処理のために選定しておく。一方、反射率演算手段
２においては既知の各屈折率，測定光の入射角、および
上で選択した波長を反射率を求める公式に代入し、膜厚
のみを変数とする関数として各波長における反射率を計
算により求める。次いで、膜厚決定手段３において、上
記の測定値と計算値の各波長における差の総体の大小を
判定するために定めた評価関数値を評価関数演算手段４
により求め、この評価関数値が最も小さくなるような膜
厚の値の組を大域最適化手段５により大域最適化の手法
を用いて決定する。
に係る膜厚測定装置は第１図に示すように、分光反射率
測定手段１と、反射率演算手段２と、膜厚決定手段３と
を具えている。膜厚を求める場合には、まず分光反射率
測定手段１により各層を構成する物質が既知である薄膜
について、所定の波長域において一定の入射角の測定光
で分光反射率を測定する。そして、この中からいくつか
の波長を適宜選択し、この波長に対する反射率の値を以
後の処理のために選定しておく。一方、反射率演算手段
２においては既知の各屈折率，測定光の入射角、および
上で選択した波長を反射率を求める公式に代入し、膜厚
のみを変数とする関数として各波長における反射率を計
算により求める。次いで、膜厚決定手段３において、上
記の測定値と計算値の各波長における差の総体の大小を
判定するために定めた評価関数値を評価関数演算手段４
により求め、この評価関数値が最も小さくなるような膜
厚の値の組を大域最適化手段５により大域最適化の手法
を用いて決定する。
このように、本発明においては分光反射率の周期性を利
用するのではなく、所定の波長域内の複数点において測
定により求めた分光反射率の値を良く表わすように各層
の膜厚を決定する、という手法を利用することにより、
多層膜の各層の膜厚を同時に求めることができるもので
ある。そして、膜厚の決定に大域最適化法を応用するこ
とにより、より正確に膜厚を決定することができるもの
である。
用するのではなく、所定の波長域内の複数点において測
定により求めた分光反射率の値を良く表わすように各層
の膜厚を決定する、という手法を利用することにより、
多層膜の各層の膜厚を同時に求めることができるもので
ある。そして、膜厚の決定に大域最適化法を応用するこ
とにより、より正確に膜厚を決定することができるもの
である。
第２図は本発明の一実施例を示すブロツク図、第３図は
膜厚決定手段におけるデータ処理のフローチヤートであ
る。
膜厚決定手段におけるデータ処理のフローチヤートであ
る。
第２図において、１は分光器７および光電変換手段８を
具えた分光反射率測定装置、６は被測定多層膜、９はデ
ータ選定手段、10は屈折率計算手段、２は反射率演算手
段、３は膜厚決定手段、４は評価関数演算手段、５は膜
厚区間規制手段11、平均値計算手段12および判定手段13
を具えた大域最適化手段である。
具えた分光反射率測定装置、６は被測定多層膜、９はデ
ータ選定手段、10は屈折率計算手段、２は反射率演算手
段、３は膜厚決定手段、４は評価関数演算手段、５は膜
厚区間規制手段11、平均値計算手段12および判定手段13
を具えた大域最適化手段である。
分光反射率測定装置１においては、屈折率ｎＳの基材上
に設けられた屈折率n1,n2……ｎＮの物質から成るＮ層
多層膜６が屈折率n0の媒質中に置かれている。この多層
膜６に図示しない光源から所定の波長域に及ぶスペクト
ル分布を有する測定光を、所定の入射角０で入射さ
せ、反射光を分光器７を介して光電変換手段８で受け
て、所定の波長範囲における分光反射率を連続的に測定
する。この測定値から、データ選定手段９においてＭケ
の波長λ1,λ2,……λＭに対応する反射率データR1 ｍ,R
2 ｍ，……,RＭ ｍが選定される。ここで、Ｍを大きくす
ると膜厚決定の精度が高まるがデータ処理に時間がかか
るので、精度と時間の関係で適当な値を選べば良い。
尚、予め定めたＭケの波長についてのみ反射率測定を行
なう場合には、データ選択手段９は不要である。
に設けられた屈折率n1,n2……ｎＮの物質から成るＮ層
多層膜６が屈折率n0の媒質中に置かれている。この多層
膜６に図示しない光源から所定の波長域に及ぶスペクト
ル分布を有する測定光を、所定の入射角０で入射さ
せ、反射光を分光器７を介して光電変換手段８で受け
て、所定の波長範囲における分光反射率を連続的に測定
する。この測定値から、データ選定手段９においてＭケ
の波長λ1,λ2,……λＭに対応する反射率データR1 ｍ,R
2 ｍ，……,RＭ ｍが選定される。ここで、Ｍを大きくす
ると膜厚決定の精度が高まるがデータ処理に時間がかか
るので、精度と時間の関係で適当な値を選べば良い。
尚、予め定めたＭケの波長についてのみ反射率測定を行
なう場合には、データ選択手段９は不要である。
一方、反射率演算手段２においては、反射率を求める公
式にしたがい既知の屈折率n0,n1,……ｎＮ,nＳおよび入
射角０および上で選定した波長λ1,……，λＭを用い
て、膜厚を変換とするＭケの反射率R1 Ｃ，……,RＭ Ｃを
計算する。
式にしたがい既知の屈折率n0,n1,……ｎＮ,nＳおよび入
射角０および上で選定した波長λ1,……，λＭを用い
て、膜厚を変換とするＭケの反射率R1 Ｃ，……,RＭ Ｃを
計算する。
ここで反射率の公式としては公知の を用いることができる。但し、ηｉは実効屈折率で、第
ｉ層の入射角をｉ，屈折率をｎｉとするとＰ成分につ
いてはηｉ＝ｎｉ/cosｉ,S成分についてはηｉ＝−ｎ
ｉcosｉで与えられるもの、m12,……,m22は薄膜の特
性行列の要素で波長をλ、第ｉ層における膜厚をｄｉ、
位相を とし、特性行列をＴｉとするとき、ｊを虚数単位として で与えられるものである。各層に光学的吸収がある場合
には、当然屈折率は複素数となる。また、各層や基材の
屈折率の波長による分散を考慮する必要がある場合にデ
ータ選定手段９で選定した波長に対応する屈折率の値が
既知でないときは、屈折率計算手段10においてその物質
の固有の分散式を用いるか、あるいはその前後の波長に
おける既知の屈折率値を用いて適当な補関法により屈折
率を求め、これを用いて反射率を計算すれば良い。
ｉ層の入射角をｉ，屈折率をｎｉとするとＰ成分につ
いてはηｉ＝ｎｉ/cosｉ,S成分についてはηｉ＝−ｎ
ｉcosｉで与えられるもの、m12,……,m22は薄膜の特
性行列の要素で波長をλ、第ｉ層における膜厚をｄｉ、
位相を とし、特性行列をＴｉとするとき、ｊを虚数単位として で与えられるものである。各層に光学的吸収がある場合
には、当然屈折率は複素数となる。また、各層や基材の
屈折率の波長による分散を考慮する必要がある場合にデ
ータ選定手段９で選定した波長に対応する屈折率の値が
既知でないときは、屈折率計算手段10においてその物質
の固有の分散式を用いるか、あるいはその前後の波長に
おける既知の屈折率値を用いて適当な補関法により屈折
率を求め、これを用いて反射率を計算すれば良い。
以上の測定された屈折率データと計算された屈折率関数
とに基いて、膜厚の決定が行なわれる。
とに基いて、膜厚の決定が行なわれる。
まず、評価関数演算手段４において、測定データと計算
データの総体的な差の大きさを評価するための評価関数
にR1 ｍ，……,RＭ ｍ,R1 ｃ，……,RＭ ｃを代入して、評
価関数値を求める。これは膜厚d1,……ｄＮの関数とな
る。評価関数としては、例えば のようなものが考えられる。ここで、ｋは適当な整数、
ｔｉは誤差の許容度を表わす係数で精度を上げる（Ｒｉ
ｍとＲｉ ｃの差を拡大してみる）必要があるときは、ｔ
ｉを小さくし、逆の場合は大きくする。
データの総体的な差の大きさを評価するための評価関数
にR1 ｍ，……,RＭ ｍ,R1 ｃ，……,RＭ ｃを代入して、評
価関数値を求める。これは膜厚d1,……ｄＮの関数とな
る。評価関数としては、例えば のようなものが考えられる。ここで、ｋは適当な整数、
ｔｉは誤差の許容度を表わす係数で精度を上げる（Ｒｉ
ｍとＲｉ ｃの差を拡大してみる）必要があるときは、ｔ
ｉを小さくし、逆の場合は大きくする。
この関数が最小値をとる点ではＲｉ ｍとＲｉ ｃとの差が
全体的にみて最も小さくなつているから、この点におけ
るd1,……,dＮの値を被測定多層膜の各層の膜厚と考え
てよい。最小値を求める方法としては、変数d1,……ｄ
Ｎに適当な初期値を与えて評価関数値を求め、次いでこ
の値が減少するように変数の値を少しずつ変化させて評
価関数の最小値を求める近似方法もあるが、評価関数が
複数の極小値を持つ場合には局所的な極値に収束してし
まい、最小値を与えるd1,……,dＮが正しく求まらない
場合がある。
全体的にみて最も小さくなつているから、この点におけ
るd1,……,dＮの値を被測定多層膜の各層の膜厚と考え
てよい。最小値を求める方法としては、変数d1,……ｄ
Ｎに適当な初期値を与えて評価関数値を求め、次いでこ
の値が減少するように変数の値を少しずつ変化させて評
価関数の最小値を求める近似方法もあるが、評価関数が
複数の極小値を持つ場合には局所的な極値に収束してし
まい、最小値を与えるd1,……,dＮが正しく求まらない
場合がある。
そこで、本発明においては大域最適化法を用いて評価関
数Ｅの最小値を与えるd1,……,dＮを求めるようにして
いるが、ここでまず、本実施例に用いている大域最適化
法の概念を第４図を用いて説明する。一変数ｘの関数ｙ
＝ｆ（ｘ）の最小値を求める場合、まず最小値を含む変
数の変動区間H0を指定する。この区間におけるｆ（ｘ）
の最大値をF0とする。そして、区間H0内において適当な
数のサンプリング点x1,……,xＬを決め、これらに対応
するｆ（ｘ）の値の平均値 を求めると、F1は必ずF0より小さい。そこでｙ＝ｆ
（ｘ）とｙ＝F1の交点で決まる新たな変数ｘの区間H1を
求め、この区間内で再び適当な数のサンプリング点をと
り、ｆ（ｘ）の平均値を求める。この手順を繰返すと、
その度毎に平均値は小さくなつて行き局所的な極小値の
有無に拘らずF1,H1で示すようにｆ（ｘ）の最小値およ
びそれを与えるｘの値に向つて収束して行く。２つの平
均値の差Ｆｌ＋１−Ｆｌあるいは２つの変動区間の幅の
差Ｈｌ＋１〜Ｈｌがある程度以上小さくすれば、実質的
に最小値に到達したとみなして良い。
数Ｅの最小値を与えるd1,……,dＮを求めるようにして
いるが、ここでまず、本実施例に用いている大域最適化
法の概念を第４図を用いて説明する。一変数ｘの関数ｙ
＝ｆ（ｘ）の最小値を求める場合、まず最小値を含む変
数の変動区間H0を指定する。この区間におけるｆ（ｘ）
の最大値をF0とする。そして、区間H0内において適当な
数のサンプリング点x1,……,xＬを決め、これらに対応
するｆ（ｘ）の値の平均値 を求めると、F1は必ずF0より小さい。そこでｙ＝ｆ
（ｘ）とｙ＝F1の交点で決まる新たな変数ｘの区間H1を
求め、この区間内で再び適当な数のサンプリング点をと
り、ｆ（ｘ）の平均値を求める。この手順を繰返すと、
その度毎に平均値は小さくなつて行き局所的な極小値の
有無に拘らずF1,H1で示すようにｆ（ｘ）の最小値およ
びそれを与えるｘの値に向つて収束して行く。２つの平
均値の差Ｆｌ＋１−Ｆｌあるいは２つの変動区間の幅の
差Ｈｌ＋１〜Ｈｌがある程度以上小さくすれば、実質的
に最小値に到達したとみなして良い。
この方法を適用するため、まず膜厚区間規制手段11に膜
厚を変動させるべき区間の初期値〔d1〕0,〔d2〕0,…
…，〔ｄＮ〕０を与える。これは、被測定多層膜６の設
計値および製作時の条件等を考慮して決定するが、それ
らがわからない場合は求めるべき膜厚値を含むと推定さ
れる区間を与える。ここで、この区間の端における評価
関数の最大値０を求めておく。次に、評価関数の平均
値を計算するため、平均値計算手段12では、まず上記の
区間内において適当な数の（d1,……,dＮ）の値の組D1
＝（d11,……,dN1）,D2＝（d12,……,dN2）,DＳ＝（ｄ
1S，……,dNS）をサンプリング点として指定する。そし
て、各組の値を評価関数に代入してＥ（D1），……Ｅ
（ＤＳ）を計算し、それらの平均値 を求める。サンプリング点の数、サンプリング点同士の
間隔は任意でよい。
厚を変動させるべき区間の初期値〔d1〕0,〔d2〕0,…
…，〔ｄＮ〕０を与える。これは、被測定多層膜６の設
計値および製作時の条件等を考慮して決定するが、それ
らがわからない場合は求めるべき膜厚値を含むと推定さ
れる区間を与える。ここで、この区間の端における評価
関数の最大値０を求めておく。次に、評価関数の平均
値を計算するため、平均値計算手段12では、まず上記の
区間内において適当な数の（d1,……,dＮ）の値の組D1
＝（d11,……,dN1）,D2＝（d12,……,dN2）,DＳ＝（ｄ
1S，……,dNS）をサンプリング点として指定する。そし
て、各組の値を評価関数に代入してＥ（D1），……Ｅ
（ＤＳ）を計算し、それらの平均値 を求める。サンプリング点の数、サンプリング点同士の
間隔は任意でよい。
次に、判定手段13においては、上記のサンプリング点に
おけるＥ（D1），……,E（ＤＳ）のうち小さい方からｔ
個E1,……,Eｔを選び、これらの平均値からの分散 を求める。そして、最小値への収束度を判定するために
予め定めた数εとG1とを比較する。G1＞εであれば平均
値１がまだ評価関数の最小値に充分収束していない状
態である。この場合には平均値１よりも評価関数が小
さい領域を新たな膜厚変動区間として〔d1〕1,〔d2〕1,
……，〔ｄＮ〕1,を求め、膜厚区間規制手段11の〔d1〕
0,……，〔ｄＮ〕０を新たな膜厚変動区間で置換えると
ともに０を１で置替えて、再び平均値計算手段11の
サンプリング点を選択するステツプへ戻り、以後これを
繰返す。ｕ回繰返してＧｕ＜εとなつたとすれば、平均
値ｕと各サンプリング点における評価関数値ときわめ
て近いからこの状態で実質的に最小値に収束したものと
して、このとき得られている〔d1〕ｕ，……，〔ｄＮ〕
ｕの中から適当に定めた（ｄｉ，……,dＮ）の組を各層
の膜厚として出力する。εを充分小さくしておけば各区
間〔d1〕ｕ，……，〔ｄＮ〕ｕは非常に狭くなるのでそ
の中のどの値を膜厚として採用しても実用上変わりはな
い。
おけるＥ（D1），……,E（ＤＳ）のうち小さい方からｔ
個E1,……,Eｔを選び、これらの平均値からの分散 を求める。そして、最小値への収束度を判定するために
予め定めた数εとG1とを比較する。G1＞εであれば平均
値１がまだ評価関数の最小値に充分収束していない状
態である。この場合には平均値１よりも評価関数が小
さい領域を新たな膜厚変動区間として〔d1〕1,〔d2〕1,
……，〔ｄＮ〕1,を求め、膜厚区間規制手段11の〔d1〕
0,……，〔ｄＮ〕０を新たな膜厚変動区間で置換えると
ともに０を１で置替えて、再び平均値計算手段11の
サンプリング点を選択するステツプへ戻り、以後これを
繰返す。ｕ回繰返してＧｕ＜εとなつたとすれば、平均
値ｕと各サンプリング点における評価関数値ときわめ
て近いからこの状態で実質的に最小値に収束したものと
して、このとき得られている〔d1〕ｕ，……，〔ｄＮ〕
ｕの中から適当に定めた（ｄｉ，……,dＮ）の組を各層
の膜厚として出力する。εを充分小さくしておけば各区
間〔d1〕ｕ，……，〔ｄＮ〕ｕは非常に狭くなるのでそ
の中のどの値を膜厚として採用しても実用上変わりはな
い。
（実施例） ここでは、入射媒質は空気（n0＝１），第１層はＭｇF2
（n1＝1.38）、第２層は金Ａｕ（n2＝n2′−ik2）、第
３層はＳｉO2（n3＝1.45）、基材はシリコンＳｉ（ｎＳ
＝ｎＳ′−ｉｋＳ）とし、各層の膜厚がd1＝70nm,d2＝2
0nm,d3＝150nmと予めわかつているものにつき、上で述
べた方法を用いて改めて膜厚を求めてみた。測定光を垂
直入射（０＝０）とし、波長400nmから800nmの範囲内
で９ヶの波長を選択し、各波長についてn2とｎＳは文献
（Handbook of Optical Constants of Solids−Academi
c Press）所載の金とシリコンのデータに（n,kとも20
コ）基き補間して求めたものを用いてR1 ｍ，……,R9 ｍ
を計算により求めた。次に、d1,d2,d3を未知数としてR1
ｃ，……,R9 ｃを求め、これらを用いて各層の膜厚を求
めたところ、ε＝10-7としてd1＝70.00nm,d2＝20.00nm,
d3＝150.01nmを得た。
（n1＝1.38）、第２層は金Ａｕ（n2＝n2′−ik2）、第
３層はＳｉO2（n3＝1.45）、基材はシリコンＳｉ（ｎＳ
＝ｎＳ′−ｉｋＳ）とし、各層の膜厚がd1＝70nm,d2＝2
0nm,d3＝150nmと予めわかつているものにつき、上で述
べた方法を用いて改めて膜厚を求めてみた。測定光を垂
直入射（０＝０）とし、波長400nmから800nmの範囲内
で９ヶの波長を選択し、各波長についてn2とｎＳは文献
（Handbook of Optical Constants of Solids−Academi
c Press）所載の金とシリコンのデータに（n,kとも20
コ）基き補間して求めたものを用いてR1 ｍ，……,R9 ｍ
を計算により求めた。次に、d1,d2,d3を未知数としてR1
ｃ，……,R9 ｃを求め、これらを用いて各層の膜厚を求
めたところ、ε＝10-7としてd1＝70.00nm,d2＝20.00nm,
d3＝150.01nmを得た。
この例からも明らかなように、多層でしかも光学的吸収
を有するものにおいて、高精度で膜厚を求めることがで
きる。
を有するものにおいて、高精度で膜厚を求めることがで
きる。
尚、本例においては反射率の測定データと計算データの
差を評価する関数として式（１）を用いているが、例え
ば各波長における差の単なる和、のように誤差が相殺し
てしまうような関数を除けば、種々のものが利用でるこ
とは言うまでもない。また、この例では大域最適化法と
してJ.Opt.Soc.Am.vol.72,1982 PP1522〜1528に開示さ
れた方法を説明したが、他にも例えばApplied Optics v
ol 4.1965 PP937〜946に開示された如き方法を初めとし
ていくつかの例が知られており、適宜これらを用いても
良いことはもちろんである。
差を評価する関数として式（１）を用いているが、例え
ば各波長における差の単なる和、のように誤差が相殺し
てしまうような関数を除けば、種々のものが利用でるこ
とは言うまでもない。また、この例では大域最適化法と
してJ.Opt.Soc.Am.vol.72,1982 PP1522〜1528に開示さ
れた方法を説明したが、他にも例えばApplied Optics v
ol 4.1965 PP937〜946に開示された如き方法を初めとし
ていくつかの例が知られており、適宜これらを用いても
良いことはもちろんである。
また、本例では膜厚のみを変数としたが、変数が更に増
加しても本質的に変わるところはないので、本例は例え
ば屈折率も未知の薄膜の膜厚，屈折率を同時に求めよう
とする場合にも容易に拡張できる。即ち、この場合には
各層の膜厚に加え屈折率も未知数としてR1 ｃ，……,RＭ
ｃを求め、以後のデータ処理を行なえば良い。
加しても本質的に変わるところはないので、本例は例え
ば屈折率も未知の薄膜の膜厚，屈折率を同時に求めよう
とする場合にも容易に拡張できる。即ち、この場合には
各層の膜厚に加え屈折率も未知数としてR1 ｃ，……,RＭ
ｃを求め、以後のデータ処理を行なえば良い。
本発明は分光反射率の周期性を利用するものと異なり、
多層膜の各層の膜厚を同時に求めることができ、しかも
光学的吸収を有する物質を用いたものにおいても、入射
光が基材界面まで透過できるようなものであればその膜
厚を求めることができる。
多層膜の各層の膜厚を同時に求めることができ、しかも
光学的吸収を有する物質を用いたものにおいても、入射
光が基材界面まで透過できるようなものであればその膜
厚を求めることができる。
第１図は本発明の構成を説明するための図、第２図は本
発明の一実施例を示すブロツク図、第３図は同実施例の
膜厚決定手段におけるデータ処理のフローチヤート、第
４図は大域最適化法を説明するための図、第５図は分光
反射率曲線の一例である。
発明の一実施例を示すブロツク図、第３図は同実施例の
膜厚決定手段におけるデータ処理のフローチヤート、第
４図は大域最適化法を説明するための図、第５図は分光
反射率曲線の一例である。
Claims (2)
- 【請求項１】各層および基材、入射媒質の屈折率が既知
である光学薄膜の分光反射率を測定するための分光反射
率測定手段と、該分光反射率測定手段により得られる複
数の反射率データを測定した波長において既知の屈折率
に基づき膜厚のみを変数とする関数として上記光学薄膜
の反射率を算出する反射率演算手段と、該反射率演算手
段より得られる反射率値と上記反射率データとの各波長
における差の総体的な大きさを示す評価関数を上記反射
率値および反射率データに基いて膜厚の関数として算出
するための評価関数演算手段と、該評価関数が最小値と
なるような膜厚の値を大域最適化法により求めるための
大域最適化手段と、を具備して成る光学式膜厚測定装
置。 - 【請求項２】上記反射率値を計算するための各層の屈折
率の値の各波長における値の一部を、該層の構成物質の
固有の分散式を用いるか、または該物質の既知の屈折率
値から補間することにより求めるための屈折率計算手段
を具えた特許請求の範囲第１項の光学式膜厚測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17532986A JPH0731049B2 (ja) | 1986-07-25 | 1986-07-25 | 光学式膜厚測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17532986A JPH0731049B2 (ja) | 1986-07-25 | 1986-07-25 | 光学式膜厚測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6332307A JPS6332307A (ja) | 1988-02-12 |
| JPH0731049B2 true JPH0731049B2 (ja) | 1995-04-10 |
Family
ID=15994171
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17532986A Expired - Fee Related JPH0731049B2 (ja) | 1986-07-25 | 1986-07-25 | 光学式膜厚測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0731049B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0731050B2 (ja) * | 1988-12-29 | 1995-04-10 | オリンパス光学工業株式会社 | 光学式膜厚測定装置 |
| US5291269A (en) * | 1991-12-06 | 1994-03-01 | Hughes Aircraft Company | Apparatus and method for performing thin film layer thickness metrology on a thin film layer having shape deformations and local slope variations |
| US5555472A (en) * | 1993-12-22 | 1996-09-10 | Integrated Process Equipment Corp. | Method and apparatus for measuring film thickness in multilayer thin film stack by comparison to a reference library of theoretical signatures |
| JP3764794B2 (ja) * | 1997-03-06 | 2006-04-12 | 松下電器産業株式会社 | 多層薄膜の膜厚測定方法と光学情報記録媒体の製造方法及び製造装置 |
| WO2005086582A2 (en) * | 2004-03-11 | 2005-09-22 | Nano-Or Technologies (Israel) Ltd. | Methods and apparatus for wavefront manipulations and improved 3-d measurements |
-
1986
- 1986-07-25 JP JP17532986A patent/JPH0731049B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6332307A (ja) | 1988-02-12 |
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