JPH09113229A

JPH09113229A - 膜厚管理装置及び膜厚検出方法

Info

Publication number: JPH09113229A
Application number: JP26872595A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Masuda; 久増田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-10-17
Filing date: 1995-10-17
Publication date: 1997-05-02

Abstract

(57)【要約】【課題】分解能が高く操作が簡単な非破壊的に膜厚を
検出する装置及び方法を提供することを目的とする。【解決手段】膜厚管理装置は、基板とその上に形成さ
れた指定膜を含む試料の表面に光線を照射するための光
源と、上記指定膜から発生する発射光を検出する受光器
とを有し、該受光器によって得られた発射光の強さを表
す信号によって上記指定膜の膜厚を検出するように構成
されている。予め求めた上記指定膜の膜厚と上記発射光
の強さの間の関係によって上記指定膜の膜厚を検出す
る。膜厚管理装置には上記試料の表面をエッチングする
ためのエッチング装置が設けられ、上記指定膜の膜厚が
所定の厚さになったときエッチング工程が停止されるよ
うに構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は多層膜よりなる材料
の表面より順次薄膜を除去する工程において所定の指定
膜の膜厚を管理するための膜厚管理装置及び方法に関す
る。本発明は、より詳細には、多層膜よりなる材料の表
面より順次薄膜をエッチングによって除去する工程にお
いて所定の指定膜が露出したときに正確にエッチングを
停止するための膜厚管理装置及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体の製造工程には、基板の表面より
エッチング法等によって薄膜を除去する工程が含まれ
る。薄膜の膜厚は例えば１．０μｍ以下又は０．１μｍ
以下である。斯かる除去工程にて、正確に所定の薄膜を
除去するためにはエッチング中に膜厚を正確に測定する
必要がある。

【０００３】薄膜の厚さを測定する方法としては破壊的
方法と非破壊的方法がある。破壊的膜厚測定方法として
は試料を切断してその断面を電子顕微鏡によって観察又
は測定するものがある。

【０００４】非破壊的膜厚測定方法としては、干渉法
（西沢潤一編：半導体研究−超ＬＳＩ技術、プロセス評
価、日本工業会、１９８１年、Ｐ３１８）によるもの又
は偏光解析法（高橋清：分子線エピタキシー技術、日本
工業会、１９８４年、Ｐ７８）によるもの等がある。こ
のような方法では膜厚の検出分解能は、前者の場合、
０．１μｍ程度であり、後者の場合、ＳｉＯ₂膜で０．
０２μｍ程度である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】薄膜の除去工程にて膜
厚を正確に管理するためには次のような問題がある。（１）薄膜の除去工程ではプロセス条件が常に一定であ
ることが必要であり、プロセス条件を厳しく管理が必要
である。（２）未知の支配要因があると、プロセス制御が極めて
困難となり、歩留まりが大きく低下する危険性がある。（３）プロセス条件と膜厚の相関関係を正確に把握する
のに時間がかかる。（４）プロセスを繰り返すにつれて、プロセス条件が少
しずつ変化することがある。この場合、その変化量を考
慮してプロセス条件を連続的に変化させる必要があり、
操作が煩雑となる欠点がある。

【０００６】破壊的膜厚測定方法は試料をプロセスから
取り出して測定する必要があり、また断面切断等の高度
の技術が必要となる欠点がある。非破壊的膜厚測定方法
は試料を破壊しない利点を有するが、分解能が低い、光
路調整に時間がかかる等の欠点を有する。

【０００７】本発明は斯かる点に鑑み、分解能が高く操
作が簡単な非破壊的膜厚測定装置及び方法を提供するこ
とを目的とする。

【０００８】本発明は斯かる点に鑑み、プロセス条件が
変化しても正確に且つ容易に膜厚を制御及び管理するこ
とができる装置及びび方法を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の膜厚管理装置に
よると、基板とその上に形成された指定膜を含む試料の
表面に光線を照射するための光源と、上記指定膜から発
生する発射光を検出する受光器とを有し、該受光器によ
って得られた発射光の強さを表す信号によって上記指定
膜の膜厚を検出するように構成されている。

【００１０】本発明によると、膜厚管理装置において、
予め求めた上記指定膜の膜厚と上記発射光の強さの間の
関係によって上記指定膜の膜厚を検出するように構成さ
れている。

【００１１】本発明によると、膜厚管理装置において、
上記試料の表面をエッチングするためのエッチング装置
が設けられ、上記指定膜の膜厚が所定の厚さになったと
きエッチング工程が停止されるように構成されている。
また上記エッチング装置は上記試料を収納するハウジン
グと上記試料の表面にエッチング液を供給するためのエ
ッチング液供給装置とを有する。

【００１２】本発明によると、膜厚管理装置において、
上記光源及び受光器は上記ハウジングの外側に設けら
れ、上記光源からの光線は上記ハウジングの窓を経由し
て上記試料に照射され、上記試料からの発射光は上記ハ
ウジングの窓を経由して上記受光器によって検出される
ことを特徴とする。

【００１３】本発明の膜厚管理方法によると、試料表面
にレーザ光線を照射することと、上記試料表面からの蛍
光を検出することと、該蛍光の強さによって上記試料表
面の指定膜の膜厚を検出することと、を含む。更に、上
記指定膜の膜厚と蛍光の強さの関係を予め求めておくこ
とを含む。

【００１４】本発明のエッチング方法によると、基板と
その上の指定膜と該指定膜の上の除去膜を含む試料の表
面にエッチング液を供給することと、上記試料の表面に
光線を照射することと、上記試料の表面からの蛍光を検
出することと、上記蛍光の強さが所定の大きさとなった
時に上記エッチング液の供給を停止することと、を含
む。

【００１５】本発明によると、エッチング方法におい
て、上記指定膜の膜厚と蛍光の強さの関係を予め求めて
おくことを含む。また上記指定膜からの蛍光の強さが略
ピークとなった時に上記エッチング液の供給が停止され
るように構成されていることを特徴とする。更に、上記
指定膜からの蛍光の強さがピークの５０％と９０％の間
の指定値となった時に上記エッチング液の供給が停止さ
れるように構成されていることを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１及び図２を参照して本発明の
原理を説明する。図１は多層膜からなる試料１０の表面
をエッチング処理によってその一部を除去する工程を示
す。図１Ａに示すように、この試料１０は基板１とその
上の指定膜２とその上の除去膜３と表面のレジスト塗布
膜４とを有する。図１Ｂに示すように、エッチング処理
によってレジスト塗布膜４が存在する部分の除去膜３は
残り、レジスト塗布膜４が存在しない部分の除去膜３は
除去される。

【００１７】指定膜２はエッチング液に対して抵抗性を
有する材料よりなり、通常、エッチング液によって除去
されることはない。しかしながら、実際には極めて緩慢
な速度にて除去される。従って、指定膜２の膜厚が極め
て薄い場合には、エッチング処理を停止する時間を正確
に設定することが必要である。例えば、除去膜３が完全
に除去された直後にエッチング処理を停止することが好
ましい。

【００１８】図２Ａの曲線１０１、１０２Ａ及び１０２
Ｂは、エッチング処理中の試料１０の除去膜３及び指定
膜２の厚さを示す。図１に示すように、指定膜２の下面
を原点Ｏとして上方にＹ座標をとる。図２Ａにて、破線
の曲線１０１は除去膜３の厚さ（縦軸）をエッチング時
間（横軸）の関数として表したものであり、実線の曲線
１０２Ａ、１０２Ｂは指定膜２の厚さ（縦軸）をエッチ
ング時間（横軸）の関数として表したものである。

【００１９】時間ｔ₀にてエッチングを開始し、時間ｔ
₁にて除去膜３は完全に除去される。一方曲線１０２Ａ
にて示すように、時間ｔ₁までは指定膜２の厚さは一定
である。時点ｔ₁より指定膜２の除去が開始される。破
線の曲線１０１と実線の曲線１０２Ｂを比較すると明ら
かなように、エッチング処理によって除去膜３は迅速に
除去されるが指定膜２は緩慢に（曲線１０２Ｂの勾配は
誇張して描かれている。）除去される。時間ｔ₂にて指
定膜２も完全に除去される。

【００２０】除去膜３が完全に除去される時点ｔ₁が正
確に知られれば、この時、エッチング処理を停止すれば
よい。以下に説明するように本発明によると、斯かる時
点ｔ ₁が得られる。

【００２１】図１Ｂに示すように、一般に、物質に光エ
ネルギ２０１を照射すると、エネルギを吸収した電子系
は励起状態からエネルギ準位がより低い状態へ遷移し、
その際、光２０２を発生する。斯かる光２０２をルミネ
センスといい、蛍光と燐光がある。蛍光の波長は照射光
の波長と物質のエネルギ準位によって決まるが、蛍光の
強さは物質の厚さに依存する。

【００２２】除去膜３と指定膜２は互いに異なる物質よ
りなるから、除去膜３からの蛍光と指定膜２からの蛍光
は互いに異なる波長を有する。適当なフィルタを使用す
ることによって又は特定の波長にのみに感度を有する受
光器を使用することによって、指定膜２からの蛍光のみ
を検出することができる。

【００２３】図２Ｂは、エッチング処理中の試料１０か
ら発生するルミネセンスのうち指定膜２より発生する蛍
光のみを取りだしてその強度Ｉを求めたものである。図
２Ｂにて縦軸は蛍光の相対強度Ｉ、横軸はエッチング時
間ｔである。相対強度Ｉは反射光と蛍光の総量に対する
蛍光の強さの比率である。光源の光の強さが時間と共に
変化しないで一定の場合には、縦軸は蛍光の相対強度Ｉ
の代わりに絶対強度を使用してもよい。

【００２４】図示のように、除去膜３の膜厚が所定の値
より小さくなると蛍光の強度は増加し、指定膜２のエッ
チングが開始される時点ｔ₁で蛍光の強度は最大とな
る。指定膜２の厚さが減少すると蛍光の強度は減少し、
指定膜２が消失すると蛍光もゼロとなる。

【００２５】図２Ｂに示す蛍光の強度Ｉを表す曲線が予
め求められている場合、除去膜３が完全に除去される時
間ｔ₁を求めることができる。この例では、蛍光の強度
Ｉ曲線のピークに対応する時点ｔ₁が、除去膜３が完全
に除去される時間ｔ₁であると推定することがきる。従
って、例えば、予め図２Ｂに示す曲線が求められれば、
エッチング工程を終了すべき最適時間を設定することが
できる。

【００２６】この例ではエッチングの終了時間として時
点ｔ₁を設定してよい。又は蛍光の強度Ｉ曲線のピーク
の８０％の時点ｔ₃をエッチングの終了時間に設定して
もよい。尚、上述の例にて除去膜３は単層であるが、除
去膜３が多層膜であっても同様である。

【００２７】図３を参照して本発明による膜厚管理装置
及び方法の原理を説明する。本例は上述の原理を使用し
てエッチング処理中の試料１０の指定膜を管理するよう
に構成されている。即ち、本例によるとエッチング処理
の最適な終了時間を設定することができるように構成さ
れている。試料１０は多層膜よりなるものであればよ
く、例えば半導体ウエハであってよい。

【００２８】本例の膜厚管理装置は、レーザ光を発生す
る光源１１と、斯かる光源１１からのレーザ光を収束す
るための収束レンズ１２と、試料１０からの反射光を集
光する第１の集光レンズ１３と、第１の集光レンズ１３
によって集光された反射光２０３を検出する第１の受光
器１４と、試料１０によって生成された蛍光２０２を集
光する第２の集光レンズ１５と、第２の集光レンズ１５
によって集光された蛍光２０２の波長を選別する波長選
別素子１６と、第２の受光器１７と、を有する。これら
のうち第１の集光レンズ１３と第１の受光器１４は、光
源１１から試料１０へ照射される照射光パワーをモニタ
ーするために設けられ、照射光パワーが一定とみなせる
場合には省略してもよい。

【００２９】第２の集光レンズ１５、波長選別素子１６
及び第２の受光器１７は光源１１からの入射光２０１及
び試料１０からの反射光２０３を検出しないように適当
な位置に配置される。尚、波長選別素子１６を使用する
代わりに、第２の受光器１７として所定の波長のみを検
出する受光素子を用いてもよい。

【００３０】試料１０はエッチング処理され、斯かるエ
ッチング処理中に第２の受光器１７の出力信号が監視さ
れる。第２の受光器１７の出力信号が、例えばピークと
なった時にエッチング処理は停止される。

【００３１】図４を参照して本発明によるエッチング装
置の例を説明する。本例のエッチング装置は、ハウジン
グ３５と該ハウジング３５内に配置された回転台３１と
該回転台３１を中心軸線周りに回転させるためのモータ
３２とを有する。回転台３１の上にはエッチング処理す
べき試料１０が配置されている。回転台３１は適当な支
持装置、例えば真空チャックを供え、斯かる真空チャッ
クによって試料１０は回転台３１の上に固定される。

【００３２】ハウジング３５の外にはエッチング液２０
を収容する容器２１とエッチング液２０を汲み上げるポ
ンプ２２とポンプ２２によって汲み上げられたエッチン
グ液２０を回転台３１上の試料１０に供給するための管
２３とを有する。

【００３３】ハウジング３５の外には更に、図３に示し
た膜厚管理装置が配置されている。図示のように、この
膜厚管理装置は、レーザ光を発生する光源１１と収束レ
ンズ１２と反射光２０３を集光する集光レンズ１３と反
射光２０３を検出する第１の受光器１４と蛍光２０２を
検出する第２の受光器１７とを有する。尚、図３に示し
たように、蛍光２０２を検出するための第２の受光器１
７の手前に集光レンズ１５及び波長選別子１６が設けら
れてよい。

【００３４】本例によると、更に、２つの受光器１４、
１７の出力信号を入力する信号処理装置１９が設けられ
ている。信号処理装置１９はポンプ２２に命令信号を供
給するように構成されている。

【００３５】ハウジング３５には窓３７、３８、３９が
形成されており、これらの窓３７、３８、３９には透明
ガラスが嵌め込まれている。窓３７、３８、３９を経由
して光源１１からの入射光２０１、蛍光２０２及び反射
光２０３が導かれる。ハウジング３５の内面にはハウジ
ング３５をエッチング液２０より保護するための保護膜
３６が設けられている。ハウジング３５内は密閉されて
よい。

【００３６】次に本例の装置の動作を説明する。信号処
理装置１９によってポンプ２２及びモータ３２に命令信
号が供給され、エッチングが開始される。エッチング液
２０は容器２１より管２３を経由して試料１０に供給さ
れる。モータ３２の作動によって回転台３１は低速にて
回転し、試料１０も回転する。

【００３７】エッチング中、第１の受光器１４は反射光
２０３を検出する。第１の受光器１４の出力によって光
源１１の強さが監視される。尚、光源１１の強さは光源
１１に供給される電流の強さを監視することによって管
理されてよい。

【００３８】第２の受光器１７によって蛍光２０２の強
さが監視される。例えば、図２Ｂに示す如き曲線が求め
られている場合、曲線がピークに達した時点ｔ₁にて信
号処理装置１９よりポンプ２２に命令信号が供給され、
エッチングが停止される。

【００３９】以上、本発明の概略を説明したが、各構成
について詳細に説明する。（１）光源１１光源として固体レーザが一般的である。またその周波数
逓倍した光線を使用することによって更に短波長の光源
が得られる。試料１０を構成する物質により赤外線から
紫外線まで所望の波長の光源を選択すればよい。

【００４０】固体レーザとして波長λ＝１．０６４μｍ
のＮｄ：ＹＡＧレーザがある。これは小型で水冷不要な
ものがあり、安定な光源である。またその逓倍周波数を
有する光源も市販されている。例えば、波長λ＝０．５
３２μｍ、０．３５５μｍ、０．２６６μｍ、０．２１
３μｍ等である。

【００４１】レーザ光は複数の中心周波数を有するスペ
クトルを示すものであってよい。斯かる複数の中心周波
数の間隔は、５０〜１００ｎｍであってよく、好ましく
は１０〜５０ｎｍであってよい。

【００４２】レーザ光のスペクトル幅（半価全幅）は好
ましくは２ｎｍ以下である。尚、波長フィルタを使用し
てレーザ光のスペクトル幅（半価全幅）を２ｎｍ以下に
制限してもよい。

【００４３】固定レーザ以外の他のレーザ光が使用され
てよい。例えば、半導体レーザは小型で高効率であるた
め光源として好ましい。

【００４４】光源１１としてレーザ光以外も可能であ
る。例えば、水銀ランプ、水銀ランプと波長フィルタを
組み合わせたもの等がある。光源１１として単波長光線
を照射するものであってよいが、複数の異なる波長を有
する光を組み合わせて照射するように構成されたもので
あってよい。

【００４５】また、光源１１からの光はパルス光であっ
てよい。１パルス毎に蛍光を検出し、１パルス毎に蛍光
の強度を示す曲線を求める。エッチング時間と共に１パ
ルス毎の蛍光の強度曲線は変化する。即ち、蛍光の強度
曲線のピーク値は減衰する。斯かるピーク値の減衰状態
を観察することによって指定膜の膜厚を求めることがで
きる。

【００４６】光源１１からのレーザ光を光ファイバによ
って試料１０まで導くことも可能である。斯かる場合、
光源１１をエッチング装置より隔離して任意の位置に配
置することができる。それによって、光源１１をエッチ
ング液による腐食に対して保護することができる。

【００４７】（２）蛍光２０２上述の例ではフォトルミネッセンス現象、特に蛍光を利
用したが、それ以外に二光子吸収や非線形過程に伴う発
光現象を利用することも可能である。それによって限定
された波長の光源を使用する場合でも、様々な物質の試
料１０を取り扱うことができる。例えば、光源からの光
子エネルギが試料１０の物質のバンドギャップより小さ
い場合でも、二光子吸収に伴う発光を利用すれば、試料
１０の膜厚を検出することができる。

【００４８】（３）空間分解能図１を参照した説明は、試料１０の一点における膜厚を
測定する方法に関するものであるが、実際には平面的
に、即ち、２次元的に膜厚を測定する。光源からの光線
による照射は試料１０表面上で２次元的に走査される。
走査効率を高めるために試料１０表面上の照射スポット
の面積を大きくしてもよく、分解能の高めるために試料
１０表面上の照射スポットの面積を小さくしてもよい。

【００４９】試料１０表面上の照射スポットの面積が大
きい場合には、ＣＣＤ（電荷結合素子）を用いた受光器
によって蛍光を検出することによって、広い範囲の膜厚
を同時に測定することができる。

【００５０】空間分解能を高めるためには、光源として
回折限界に近い光線を使用する。例えば、光源からの光
は回折限界スポット直径の５倍以下の直径に絞り込まれ
て試料表面に照射される。試料からの蛍光は、好ましく
は、共焦点近傍に配置された低収差の微小開口レンズを
経由して受光器によって検出される。こうして共焦点検
出を行うことによって指定膜の平面方向の分解能ばかり
でなく指定膜の膜厚方向の分解能も高くなる。

【００５１】（４）試料１０試料１０として基板に多層薄膜が積層された半導体ウエ
ハ等の多層膜物質がある。半導体基板として、例えば、
エピタキシー層を有するガリウム砒素、窒化ガリウム、
セレン化亜鉛、ガリウム燐がある。また、試料１０とし
て、半導体ウエハ以外に、例えば、誘電体又はガラス基
板の上に形成された光学薄膜であってもよい。

【００５２】（５）波長選別素子１６波長選別素子１６は波長分離又は選別機能を有する光学
素子であり、例えば光学フィルタであってよい。波長選
別素子１６は試料１０より発射される光のうち例えば蛍
光のみを選別する。通常、蛍光はレーザ光より長い波長
である。従って、蛍光と光源の波長差を分離することが
できる程度の分解能があればよい。

【００５３】以上本発明の実施の形態について詳細に説
明したが、本発明はこれらの例に限定されることなく特
許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更等
が可能であることは当業者にとって理解されよう。

【００５４】

【発明の効果】本発明によると、多数の膜又は膜を有す
る試料の表面をエッチングによって除去する場合、非破
壊的に薄膜の厚さを管理することができる利点がある。

【００５５】本発明によると、多数の層又は膜を有する
試料の表面をエッチングによって除去する場合、除去す
る膜又は除去を停止する指定膜の膜厚が極めて薄い場合
でも、正確に膜厚を管理することができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の膜厚管理装置の原理を説明するための
説明図である。

【図２】本発明の膜厚管理方法の原理を説明するための
説明図である。

【図３】本発明の膜厚管理装置の原理を説明するための
説明図である。

【図４】本発明の膜厚管理装置を適用したエッチング装
置の概略図である。

【符号の説明】

１基板２指定膜３除去膜４レジスト塗布膜１０試料１１光源１２収束レンズ１３集光レンズ１４受光器１５集光レンズ１６波長選別素子１７受光器１９信号処理装置２０エッチング液２１容器２２ポンプ２３管３１回転台３２モータ３５ハウジング３６保護膜３７、３８、３９窓２０１入射光２０２蛍光２０３反射光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板とその上に形成された指定膜を含む
試料の表面に光線を照射するための光源と、上記指定膜
から発生する発射光を検出する受光器とを有し、該受光
器によって得られた発射光の強さを表す信号によって上
記指定膜の膜厚を検出するように構成された膜厚管理装
置。
【請求項２】請求項１記載の膜厚管理装置において、
予め求めた上記指定膜の膜厚と上記発射光の強さの間の
関係によって上記指定膜の膜厚を検出するように構成さ
れた膜厚管理装置。
【請求項３】請求項１又は２記載の膜厚管理装置にお
いて、上記試料の表面をエッチングするためのエッチン
グ装置が設けられ、上記指定膜の膜厚が所定の厚さにな
ったときエッチング工程が停止されるように構成された
膜厚管理装置。
【請求項４】請求項３記載の膜厚管理装置において、
上記エッチング装置は上記試料を収納するハウジングと
上記試料の表面にエッチング液を供給するためのエッチ
ング液供給装置とを有することを特徴とする膜厚管理装
置。
【請求項５】請求項４記載の膜厚管理装置において、
上記光源及び受光器は上記ハウジングの外側に設けら
れ、上記光源からの光線は上記ハウジングの窓を経由し
て上記試料に照射され、上記試料からの発射光は上記ハ
ウジングの窓を経由して上記受光器によって検出される
ことを特徴とする膜厚管理装置。
【請求項６】請求項１、２、３、４又は５記載の膜厚
管理装置において、上記光源は固体レーザ又はその周波
数逓倍した光源であることを特徴とする膜厚管理装置。
【請求項７】請求項６記載の膜厚管理装置において、
上記光源の中心波長は１０６４±２０ｎｍ、５３２±１
０ｎｍ、３５５±７ｎｍ、２６６±５ｎｍ、２１３±４
ｎｍのいずれかであることを特徴とする膜厚管理装置。
【請求項８】請求項１、２、３、４又は５記載の膜厚
管理装置において、上記光源は半導体レーザであること
を特徴とする膜厚管理装置。
【請求項９】請求項１、２、３、４、５、６、７又は
８記載の膜厚管理装置において、上記光源のスペクトル
は、互いに５０ｎｍ以上且つ１００ｎｍ以下離れた２波
長以上でピークを有することを特徴とする膜厚管理装
置。
【請求項１０】請求項９記載の膜厚管理装置におい
て、上記光源のスペクトルは、互いに１０ｎｍ以上且つ
５０ｎｍ以下離れた２波長以上でピークを有することを
特徴とする膜厚管理装置。
【請求項１１】請求項１〜１０のいずれか１項記載の
膜厚管理装置において、上記光源のスペクトル幅は主と
して半値全幅が２ｎｍ以下であり又は光学フィルタによ
ってスペクトル幅が主として半値全幅が２ｎｍ以下とな
るように波長選択されることを特徴とする膜厚管理装
置。
【請求項１２】請求項１〜１１のいずれか１項記載の
膜厚管理装置において、上記光源からの光はパルス光で
あることを特徴とする膜厚管理装置。
【請求項１３】請求項１２記載の膜厚管理装置におい
て、上記受光器は上記光源からのパルス光の１パルスに
対する上記発射光の強さの減衰曲線を検出するように構
成されていることを特徴とする膜厚管理装置。
【請求項１４】請求項１〜１３のいずれか１項記載の
膜厚管理装置において、上記光源からの光は光ファイバ
によって上記試料表面に導かれることを特徴とする膜厚
管理装置。
【請求項１５】請求項１〜１４のいずれか１項記載の
膜厚管理装置において、上記試料からの発射光は蛍光で
あることを特徴とする膜厚管理装置。
【請求項１６】請求項１〜１４のいずれか１項記載の
膜厚管理装置において、上記試料からの発射光は二光子
吸収に伴う発光であることを特徴とする膜厚管理装置。
【請求項１７】請求項１〜１４のいずれか１項記載の
膜厚管理装置において、上記試料からの発射光は非線形
光学現象に伴う発光であることを特徴とする膜厚管理装
置。
【請求項１８】請求項１〜１７のいずれか１項記載の
膜厚管理装置において、上記発射光は波長選別素子を経
由して上記受光器によって検出されるように構成された
膜厚管理装置。
【請求項１９】請求項１８記載の膜厚管理装置におい
て、上記波長選別素子は上記光源の波長に近い波長を選
択的に除去するように構成されていることを特徴とする
膜厚管理装置。
【請求項２０】請求項１８又は１９記載の膜厚管理装
置において、上記波長選別素子は上記光源の波長に近い
波長の光と上記光源の波長より２０ｎｍ以上長い波長領
域を選別し、上記受光器はそれぞれ別個に検出する２つ
の受光器を含むことを特徴とする膜厚管理装置。
【請求項２１】請求項１〜２０のいずれか１項記載の
膜厚管理装置において、上記光源からの光は回折限界ス
ポット直径の５倍以下の直径に絞り込まれて上記試料表
面に照射されることを特徴とする膜厚管理装置。
【請求項２２】請求項１〜２１のいずれか１項記載の
膜厚管理装置において、上記試料からの発射光は共焦点
近傍にて微小開口を経由して上記受光器によって検出さ
れることを特徴とする膜厚管理装置。
【請求項２３】請求項１〜２２のいずれか１項記載の
膜厚管理装置において、上記光源からの光線は上記試料
表面にて走査され、上記受光器によって得られた上記発
射光の強さを表す信号によって上記指定膜の膜厚は２次
元的に検出されることを特徴とする膜厚管理装置。
【請求項２４】請求項１〜２３のいずれか１項記載の
膜厚管理装置において、上記受光器はＣＣＤ（電荷結合
素子）を含む２次元受光素子を含むことを特徴とする膜
厚管理装置。
【請求項２５】請求項２４記載の膜厚管理装置におい
て、上記試料の像が上記２次元受光素子上に結像される
ように構成されていることを特徴とする膜厚管理装置。
【請求項２６】請求項１〜２５のいずれか１項記載の
膜厚管理装置において、上記試料は半導体ウエハである
ことを特徴とする膜厚管理装置。
【請求項２７】請求項１〜２６のいずれか１項記載の
膜厚管理装置において、上記基板はガリウム砒素、窒化
ガリウム、セレン化亜鉛、ガリウム燐、サファイヤのい
ずれかよりなることを特徴とする膜厚管理装置。
【請求項２８】請求項１〜２７のいずれか１項記載の
膜厚管理装置において、上記基板はガリウム砒素よりな
り、上記受光器は赤色又は近赤外の発射光を検出するこ
とを特徴とする膜厚管理装置。
【請求項２９】請求項１〜２５のいずれか１項記載の
膜厚管理装置において、上記基板は誘電体又はガラスよ
りなることを特徴とする膜厚管理装置。
【請求項３０】試料表面にレーザ光線を照射すること
と、上記試料表面からの蛍光を検出することと、該蛍光
の強さによって上記試料表面の指定膜の膜厚を検出する
ことと、を含む膜厚検出方法。
【請求項３１】請求項３０記載の膜厚検出方法におい
て、上記指定膜の膜厚と蛍光の強さの関係を予め求めて
おくことを含む膜厚検出方法。
【請求項３２】基板とその上の指定膜と該指定膜の上
の除去膜とを含む試料の表面にエッチング液を供給する
ことと、上記試料の表面に光線を照射することと、上記
試料の表面からの蛍光を検出することと、上記蛍光の強
さが所定の大きさとなった時に上記エッチング液の供給
を停止することと、を含むエッチング方法。
【請求項３３】請求項３２記載のエッチング方法にお
いて、上記指定膜の膜厚と蛍光の強さの関係を予め求め
ておくことを含むエッチング方法。
【請求項３４】請求項３２又は３３記載のエッチング
方法において、上記指定膜からの蛍光の強さが略ピーク
となった時に上記エッチング液の供給が停止されるよう
に構成されていることを特徴とするエッチング方法。
【請求項３５】請求項３２又は３３記載のエッチング
方法において、上記指定膜からの蛍光の強さがピークの
５０％と９０％の間の指定値となった時に上記エッチン
グ液の供給が停止されるように構成されていることを特
徴とするエッチング方法。