JPH10104170A

JPH10104170A - めっきまたはエッチング操作の間の薄膜の積重体上の複雑な構造体をその場で実時間で三次元測定を可能にする二つの同時に使用される観察カメラを有する方法および装置

Info

Publication number: JPH10104170A
Application number: JP11914397A
Authority: JP
Inventors: Jean Canteloup; カンテルージャン; Thierry Labaye; ラバイエティエリー; Jacky Mathias; マティアスジャッキー
Original assignee: Horiba Jobin Yvon SAS
Current assignee: Horiba Jobin Yvon SAS
Priority date: 1996-05-10
Filing date: 1997-05-09
Publication date: 1998-04-24
Also published as: GB2312952B; FR2748562B1; DE19717885A1; GB2312952A; GB9709236D0; FR2748562A1

Abstract

(57)【要約】【課題】真空下の処理室内で処理中の薄膜構造体の表
面層をその場で実時間で監視しかつ三次元測定する方法
および装置を提供する。【解決手段】この監視測定装置は、薄膜構造体の寸法
に相当しかつ第１照明装置２６が組み合わされた第１大
視野観察装置１１と、薄膜構造体の局部に限定された領
域２ａの寸法に相当しかつ第２照明装置１４が組み合わ
された第２狭視野観察装置１２と、第３照明装置１５が
組み合わされかつ第２照明装置のビームよりも狭いビー
ムを供給するスペクトル分析装置８ａと、薄膜構造体の
表面に平行な軸線に従って移動することができかつ前記
の局部に限定された領域を観察するために第２観察装置
１４およびスペクトル分析装置８ａを支持可能であるテ
ーブル５とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は薄膜構造体の表面層
の形態を監視しかつ該表面層の局部に限定された領域の
厚さとその進展を観察する方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明の多数の可能な用途の中に、一方
では、微小系、例えば、半導体、集積回路の製造の制
御、例えば、形状の抽出（ｃｏｎｔｏｕｒｅｘｔｒａ
ｃｔｉｏｎ）による三次元の制御をその場で実時間で行
うことを例証することができ、かつ他方では、表面層の
厚さおよびその成長（めっき）または衰退（エッチン
グ）の速度の絶対な測定を例証することができる。

【０００３】真空下の処理室内に配置された薄膜の積重
体の干渉計による測定をその場で実施することを可能に
するレーザによる観察および同時の干渉計による測定の
ためのコンパクトな組立体がフランス特許出願第２６８
０４１４号明細書（ソフィ氏）（ＳＯＦＩＥ）から知ら
れている。この組立体は、単色の光ビームおよび干渉計
による測定のための１つまたは２つのビームに共通のレ
ンズの光学軸を有する観察用カメラを備えている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この従来の特許文書に
開示された技術は、特に、薄膜構造体の表面層の成長ま
たは衰退の速度を制御するための高い性能である。それ
にもかかわらず、この技術はある欠陥を有している。特
に、測定用の単色光ビームおよびレーザビームは、正確
に同じ波長を有しておらず、その結果、２つのビームを
同時に集束させることがレンズが色消しである場合のみ
に可能であることを意味する色収差の補正（ａｃｈｒｏ
ｍａｔｉｓｍ）の問題をひき起こす。そのうえ、この技
術は観察される領域における表面層の厚さの絶対的な測
定を行うことができない。その理由は、この技術がほぼ
λ／２ｎの周期で定期的に繰り返される差動干渉計によ
る測定（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｉｎｔｅｒｆｅｒ
ｏｍｅｔｒｉｃｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ）に基づいて
いるからである。ただし、λは観察する波長であり、か
つｎは表面層の屈折率である。

【０００５】薄膜の積重体により反射された白色光ビー
ムから生ずる光ビームの分光写真器によりスペクトル分
析を実施することにより特定の分析領域内の表面層の絶
対的な厚さを測定可能である薄膜構造体の表面層の局部
に限定された領域の厚さを監視する方法がフランス特許
出願第２７１８２３１号明細書（ソフィ氏）から知られ
ている。この技術は効果的であるが、しかし表面層の厚
さおよび局部に限定された領域におけるその変化の速度
のみを知ることができる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、前述し
た伝統的な技術の限界をなくすための進歩した技術を提
案しかつ試料全体または少なくとも試料の大部分におけ
る表面層の厚さを測定することを可能にすることにあ
る。

【０００７】本発明の目的は、また、この方法を実施す
るための監視装置を提供することにあり、該装置は複雑
な薄膜構造体の真空下の製造を制御するために既存の装
置に統合することができる。

【０００８】本発明による装置は、その上壁部に窓を備
えている真空下の室内で処理中の薄膜構造体の表面層を
その場で実時間で三次元測定しかつ観察するために意図
されている。この装置は、薄膜構造体の寸法に相当しか
つ第１照明装置が組み合わされている第１大視野観察装
置（ｌａｒｇｅ−ｆｉｅｌｄｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ
ｍｅａｎｓ）と、薄膜構造体の局部に限定された領域
の寸法に相当しかつ第２照明装置が組み合わされた第２
狭視野観察装置（ｎａｒｒｏｗ−ｆｉｅｌｄｏｂｓｅｒ
ｖａｔｉｏｎｍｅａｎｓ）と、第３照明装置が組み合
わされかつ第２照明装置のビームよりも狭いビームを提
供するスペクトル分析装置と、薄膜構造体の表面に平行
である軸線に従って移動することができかつ薄膜構造体
全体の局部に限定された領域を観察するために第２観察
装置およびスペクトル分析装置を支持可能であるテーブ
ルとを備えている。また、狭視野観察装置により小さい
よく画成された部位（ｓｉｔｅｓ）の特定箇所における
極めて正確な測定を行うことができ、かつ試料全体の価
値のある見積もりが大視野観察装置により得られる。

【０００９】本発明の一実施例においては、第１観察装
置が電荷移動セルを有するマトリックスカメラを備えか
つ第１照明装置が該カメラの前方に配置されたフィルタ
が組み合わされた白色光源（ｗｈｉｔｅｓｏｕｒｃ
ｅ）である。

【００１０】本発明の一実施例においては、第２観察装
置が電荷移動セルを有するマトリックスカメラを備えか
つ第２照明装置が該カメラの前方に配置された干渉計フ
イルタが組み合わされた白色光源である。

【００１１】第３照明装置は、光ファイバおよびダイア
フラムと接続されたキセノンアークにより提供された白
光光源、またはレーザ光源である。

【００１２】スペクトル分析装置が光コネクタと光ファ
イバとを備えていると有利である。そのうえ、スペクト
ル分析装置は、光ファイバと接続された分光写真器を備
えることができかつ分析スリットと、平面視野回折回路
網（ｐｌａｎｅ−ｆｉｅｌｄｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ
ｎｅｔｗｏｒｋ）および感光性要素とを備えている。

【００１３】本発明の一実施例においては、該装置は観
察装置およびスペクトル分析装置により放射された電気
信号を処理する装置を備え、該装置は二次源の像および
三次元の像の処理を実施することができ、さらに、可動
テーブルを移動する制御装置を備えている。前記電気信
号の処理により、２つの観察装置のそれぞれの視界に相
当する２つのディジタルチャートが得られる。

【００１４】上壁部に窓を備えている真空下の室内で処
理中の薄膜構造体の表面層をその場で実時間で三次元測
定しかつ観察する方法は、次の工程、すなわち、第１光
ビームを観察されるべき構造体全体に送り、第２光ビー
ムを観察されるべき構造体の局部に限定された領域に送
り、かつ第３光ビームを特定の部位に送り、該ビームは
２つのビデオカメラのレンズに共通である光学軸に集中
する共通の光路を使用しかつ局部に限定された領域に達
するために処理室の窓を通過し、薄膜構造体全体により
反射された光ビームを大視野ビデオカメラのマトリック
スセンサに向かって送り、かつ局部に限定された領域に
より反射された光ビームを送りかつ一方では、差動干渉
計により局部に限定された領域の単色の作画法を表示す
るために、フィルタを通じて狭視野ビデオカメラのマト
リックスセンサに向かい、かつ他方では、選択ダイアフ
ラム、光ファイバおよび分光写真器の入口における分析
スリットのそれぞれを通じかつ連続的に分光写真器に向
かう共通の光路を使用し、局部に限定された領域の部分
である特定の分析部位における表面層の絶対的な厚さを
測定するために分光写真器の助けにより反射した光ビー
ムのスペクトル分析を実施する諸工程を含む。

【００１５】本発明の一実施例においては、監視方法
は、次の工程、すなわち、大視野ビデオカメラにより表
示された像を異なる型式の薄膜構造体に相当する像のラ
イブラリー比較することにより薄膜構造体の型式を認識
し、該ライブラリーは像を処理しかつ狭視野カメラの移
動を制御する装置の記憶装置に記憶され、さらに、狭視
野カメラを薄膜構造体に薄膜構造体に関して位置決め
し、いくつかの箇所における厚さの絶対値の測定により
校正を行い、大視野カメラにより提供された情報の項目
を薄膜構造体の特定の箇所における狭視野カメラにより
提供された情報の項目と相関させる処理および制御装置
により大視野カメラにより実施される差動単色干渉計に
より薄膜構造体の形態を見積もり、処理によりひき起こ
される厚さの変化時に薄膜構造体の形態の進展を観察し
かつ監視する諸工程を含む。

【００１６】像処理装置は、分光写真器のために意図さ
れた光ファイバの入口と組み合わされた第３照明装置の
ビームを局部に限定された領域に集中させることができ
る。像処理装置は、また、光度の測定により光ビームを
試料に集束させることができる。平面像は、例えば、関
連した層以外の隣接部分を除外して監視される表面層の
代表的な部分のみを含むために、カメラレンズの光学的
特性、分光写真器により放射された信号のための騒音に
対する信号の関係および局部に限定された領域の形態の
関数として画成されている。

【００１７】分光写真器の入口スリットは、分光写真器
の特性、透過する光ファイバの直径および配置ならびに
測定されるべき層上の第３照明装置のビームの直径を画
成するダイアフラムの開口部の関数として決定される。

【００１８】反射したビームのスペクトル分析により、
観察される領域における表面層の厚さを得ることができ
る。この決定は、実際問題として、光ビームのスペクト
ルの最小の波長により左右されるしきい値を超えた表面
層の厚さにのみに対して可能である。最小の波長が紫外
線に向かって移動される光スペクトルを選択することに
より、スペクトル分析において最小のしきい値を低減す
ることが可能である。

【００１９】第２単色光源により放射された反射したビ
ームの光度の進展が差動干渉計により検査される。この
ようにして、時間内の試料の表面層の厚さの変化を正確
に決定することができる。この技術により、特に、プラ
ズマで援助されるエッチングプロセスまたは表面層の気
相の化学的なめっきプロセスの間に試料の表面層の厚さ
の進展を正確に追求することが可能である。

【００２０】２つのビデオカメラは、試料の表面の状態
の改良された表示を得るために、同時に処理することが
できる試料の表面のディジタル化された像を提供する。
それゆえに、例えば、コントラストの変更による周囲、
輪郭に基づく像の処理機能により試料の二次元の幾何学
的特性を得ることができる。

【００２１】従って、大視野カメラおよび狭視野カメラ
により実施されるスペクトル分析と差動干渉計使用法と
の組合わせにより、試料の表面層の特定の領域の絶対的
な厚さを実時間で決定し、この値から試料の表面層全体
の形態を導き、かつ局部に限定された領域のみならず、
また試料全体における厚さの瞬間的な変化速度を決定す
ることが可能になる。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明は全く限定するものではな
くかつ以下の図面により例示された一例として採用され
た一実施例の詳細な説明を検討することによりさらに十
分に理解されよう。

【００２３】出願人は、特に薄膜構造体に関して観察し
かつレーザにより同時に干渉計による測定のための非常
にコンパクトな組立体と、読者が装置のさらに詳細な事
項および装置の操作の基本的な態様とを調査することを
求められるフランス特許出願第２６８０４１４号および
第２７１８２３１号明細書に詳細に開示された技術とを
提供した。

【００２４】図１に示すように、真空に保たれた処理室
１は、処理されるべき試料２、例えば、プラズマで援助
されるエッチングによる製造過程にある集積回路を含
み、かつその上壁部にシリカで製造された窓３を有す
る。監視装置４が水平方向（Ｘ−Ｙ）に移動するテーブ
ル５上の処理室１の上方に装着されている。監視装置４
は光ファイバー６およびケーブル７により操作および制
御装置８と接続されている。操作および制御装置８に
は、制御キーボード９および表示装置１０が組み合わさ
れている。装置８は、テーブル５上の監視装置４の水平
移動を可能にするために、２基のステップ・バイ・ステ
ップ電動機（図示せず）と接続されている。監視装置４
は試料２の小さい部分を表示可能な狭視野（ｎａｒｒｏ
ｗ−ｆｉｅｌｄ）の型式の装置である。大視野（ｌａｒ
ｇｅ−ｆｉｅｌｄ）監視装置１１が処理室１の上方に配
置されかつ試料２全体を観察することができる。

【００２５】監視装置４は、図２にさらに詳細に示すよ
うに、自動焦点型式とすることができる調節可能なレン
ズ１３を有するビデオカメラ１２と、光源１４と、白色
光源１５と、光ビームが所定の光路に従って導かれるこ
とを保証するためのある数の光学的なストリップとを備
えている。

【００２６】狭視野ビデオカメラ１２は、マトリックス
内に配置された複数の電荷移動セル（ＣＣＤ）で構成さ
れることが好ましいセンサ１６を備えている。スクリー
ン１０上に表示するためにビデオ信号を操作および制御
装置８に送るために、センサ１６が図示していない態様
でケーブル７と接続されている。カメラ１２が組み合わ
された光源１４は、白色光源と、干渉計の使用による観
察フィルタとを備えている。このフィルタは可視光のス
ペクトルに放射されることが好ましい単色光の波長を画
成する。光源１４により放射されるビームは、グラウン
ドグラス１７を横切り、その後、光ビームがカメラ１２
の光路、すなわち、レンズ１３の光学軸１３ａを使用す
る態様でレンズ１３とカメラ１２のセンサ１６との間に
配置された半透明ストリップ１８上で反射される。スト
リップの形態の第１遮光装置１９が半透明ストリップ１
８を横切った光ビームの部分を吸収し、従って、監視装
置４における光学的な妨害を低減するために半透明スト
リップ１８の後方に配置されている。

【００２７】例えば、キセノンの型式の白色光源１５
は、光ファイバ２０および調節可能なダイヤフラム２１
により送られたアークを半透明ストリップ２２を介して
レンズ１３とカメラ１２のセンサ１６との間の光路長内
に介在した別の半透明ストリップ２３上に、ビームが同
様にレンズ１３の光学軸１３ａと同じである光路を使用
する態様で放射する。ストリップの形態の別の遮光装置
２４が監視装置４の迷光ビームを吸収するために半透明
ストリップ２３の後方に配置されている。その他の実施
例においては、白色光源１５は、監視装置４内に直接に
配置されるレーザ光源と置き換えることができる。

【００２８】大視野ビデオカメラ１１は、同様に、調節
可能なレンズ２５と、光源２６と、光ビームが所定の光
路に従って導かれることを保証するための光学ストリッ
プとを備えている。ビデオカメラ１１は、ビデオカメラ
１２のセンサ１６と同じ型式のセンサ（図示せず）を備
えかつスクリーン１０上に表示されるべきビデオ信号を
提供するためにケーブル２７により操作および制御装置
８と接続されている。光源２６は、白色光源と、干渉計
フィルタとを備えている。干渉計フィルタは、可視光の
スペクトルに放射されることが好ましい単色光の波長を
画成する。光源２６により放射されたビームは、光源２
６により放射された光ビームがカメラ１１の光路を使用
する態様でレンズ２５の前方に配置された半透明ストリ
ップ２８に向かって導かれる。第２半透明（ストリッ
プ）２９がレンズ１３と処理室１の窓５（ｓｉｃ）との
間の光学軸１３ａ上にかつビデオカメラ１１の光学軸上
に配置され、それにより光源２６により放射された光ビ
ームが半透明ストリップ２８および２９により試料２に
送られる。

【００２９】このようにして、監視装置４は、ビデオカ
メラ１２を備えている。ビデオカメラ１２は、該カメラ
のレンズ１３の光学軸１３ａと同じである共通の光路に
従って光源１４により放射された光ビームと白色光源１
５により放射された光ビームとにより構成された光ビー
ムを放射するための光源１４および白色光源１５を有す
る。組み合わされた光ビームは、監視装置４により、レ
ンズ１３、半透明ストリップ２９および処理室１の窓３
を通じて薄膜構造体の試料２に達するように送られる。
試料２により反射される光ビームは、監視装置４の内部
を透過するために入射する光ビームと同じ共通の光路を
使用しかつ半透明ストリップ２９およびレンズ１３を横
切る。半透明ストリップ２３は、反射された光ビームを
二つの部分に分離する。透過した部分は、半透明ストリ
ップ２３および１８を横切った後に、カメラ１２のセン
サ１６に到達する。ストリップ２３により反射された部
分は、監視装置４に装着された光コネクタ３０を経て光
ファイバー６に達するために、半透明ストリップ２２を
横切る。半透明ストリップ２９は、同様に、反射された
ビームを二つの部分に分離し、一部分は、前述したよう
にレンズ１３に向かって導かれ、そして他方の部分は半
透明ストリップ２８を横切りかつ大視野ビデオカメラ１
１のレンズ２５に向かって導かれる。

【００３０】ビデオカメラ１２のセンサ１６に向かって
導かれる反射ビームは、比較的に高い強度の白色光の反
射ビームを伴う光源１４により放射された光ビームのス
ペクトルに相当する。センサ１６を回避し、それゆえ
に、ビデオカメラ１２が白色光の反射されたビームによ
り眩惑されることを回避するために、フィルタ３１がセ
ンサ１６の真前のカメラ１２の光路長内に配置されてい
る。光フィルタ３１は、実際に単色である光のみをカメ
ラ１２のセンサ１６に向かって送ることを可能にするた
めに特性波長帯を透過しかつその他の波長を透過させな
い。

【００３１】このようにして、センサ１６の各々のＣＣ
Ｄセルは、カメラ１２の平面像の画素を表示する干渉計
として個々に挙動する。その結果、ビデオカメラ１２が
マトリックス内に装着された複数の干渉計のように挙動
し、従って、ビデオ信号を供給し、ビデオ信号のスクリ
ーン上の表示は、試料２の照明された（ｌｉｇｈｔｅ
ｄ）局部に限定された領域の表面の形態を表示する類似
した単色の作画法（ｑｕａｓｉ−ｍｏｎｏｃｈｒｏｍａ
ｔｉｃｃａｒｔｏｇｒａｐｈｙ）に対応している。レ
ーザビームの場合には、同様にスクリーン１０上に照明
された局部に限定された領域の内部のレーザスポットを
表示しかつ前記スポットがビデオカメラ１２を眩惑する
ことをなくすために、レーザビームの波長と十分に隣接
した光フィルタ３１の特性波長が選択される。ビデオカ
メラ１１の操作の態様は、ビデオカメラ１２の操作の態
様と類似し、カメラ１１のセンサの各々のＣＣＤセルは
同様にカメラ１１の平面像の画素を表示する干渉計とし
て個々に挙動する。

【００３２】光コネクタ３０は、反射ビームの部分をフ
ァイバーオプティック光ガイド６を経て操作および制御
装置８に送るために、反射ビームの一部分を受ける。

【００３３】図３の（ａ）部および図３の（ｂ）部は、
本発明による方法を表示するいくつかの像を図解的に示
している。処理されるべき試料２は、プラズマで援助さ
れるエッチングまたはめっきにより集積回路を製造する
ために使用される薄膜構造体である。試料２は、シリコ
ン基板３２と、該基板を被覆する下層３３と、集積回路
がエッチングされる酸化シリコン製の表面層３４とを含
む。これを行うために、表面層３４のある部分がマスク
３５により保護されている。マスク３５により保護され
ていない表面層３４の領域３４ａは、所定の厚さに達す
るまで、それ自体知られているプラズマプロセスにより
浸蝕される。

【００３４】カメラ１１が組み合わされた光源２６によ
り放射された入射光ビームは、試料のすべてを照明す
る。監視装置４の光源１４により放射された入射光ビー
ムは、試料２の上面の局部に限定された領域２ａを照明
する。局部に限定された領域２ａの範囲は、発光する光
ビーム３６により設定される。白色光ビーム３７は、光
ビーム３６と共心をなし、光ビーム３６を試料２上に正
確に位置決めすることを可能にする。

【００３５】試料２全体の単色の作画法は、ビデオカメ
ラ１１により実時間で設定されかつスクリーン１０上に
表示することができる。同様に、試料２の局部に限定さ
れた領域２ａ（カメラ１２の有効面積により制限され
た）の単色の作画法がビデオカメラ１２により実時間で
設定されかつスクリーン１０上に表示することができ
る。従って、試料２のプラズマで援助されるエッチング
またはめっきのプロセスの前および該プロセスの間なら
びに画素を計算しかつビデオカメラ１２の光度のしきい
値を調節することにより照明された局部に限定された領
域２ａにおけるパターンの実時間での寸法制御のプロセ
スの前および該プロセスの間に試料２および前記試料の
照明された局部に限定された領域２ａの形態およびその
時間に応じた変化を実時間で監視することができる。試
料２の表面層３４の露出した部分３４ａ上に位置決めさ
れた白色光３７ａのスポットは、ビデオカメラ１２によ
り設定された単色の作画法において認識できる。このよ
うにして、エッチングをカメラ１１により提供される試
料２の一般的な像（この一般的な像上に局部に限定され
た領域２ａを配置することができる）により、かつビデ
オカメラ１２により提供された局部に限定された領域２
ａの像により正確な態様で追跡することができる。カメ
ラ１１および１２は、情報の項目を同時に操作および制
御装置８に送る。操作および制御装置８は、操作員がス
クリーン１０上のエッチング操作を容易に追跡すること
ができるように種々の像、例えば、像の重ね合わせまた
は減算を処理することを進行することができる。

【００３６】操作および制御装置８には、分光写真器８
ａが設けられ、図４に例示した分光写真器の操作の態様
を以下に説明する。代表的な例として、分析の目的のた
めに分光写真器８ａに送られる光ビームは、試料２を表
示する特定の領域３２（シック氏）（図３の（ａ）部）
に限定されなければならない。試料２のプラズマで援助
されるエッチングは、表面層３４の保護されていない部
分３４ａの厚さｅと厚さの時間による変化Δｅとを監視
することが必要である。それゆえに、特定の分析領域３
８がマスク３５で示した部分を除く部分３４ａの内部に
配置されることが必要である。特定の分析領域３８は、
白色光３７ａのスポットに集中することが好ましく、こ
の領域の範囲は光コネクタ３０の入口における選択ダイ
アフラム２１により設定されている。選択ダイアフラム
２１の開口部はレンズ１３の倍率、レンズ１３と試料２
の表面層３４の露出した領域３４ａとの間の距離、およ
び分光写真器８ａにより送られる信号ノイズに関する信
号の関数として決定される。分析スリット３９により画
成された分光写真器８ａの平面像は、試料２の特定の領
域３８に相当する。選択ダイアフラム２１と分析スリッ
ト３９との間には、光ファイバ６が設けられている。光
ファイバ６は、試料２の特定の分析領域３８により反射
された光ビームを分光写真器８ａに搬送することを可能
にする。

【００３７】図４に示すように、分析スリット３９によ
り分光写真器８ａに入った光ビームは平面視野回折回路
網上に投射される。感光性要素４１は、ｎ個のＣＣＤダ
イオードまたはｍ行およびｎ列のＣＣＤダイオードのマ
トリックスの複数（例えば、１０２４の数）のホトダイ
オードで構成されている。ＣＣＤダイオードの小さいバ
ーについては、各々のダイオードは、慣行的に２５μｍ
×２５μｍの寸法を有する。

【００３８】感光性要素４１は発光する光ビームのスペ
クトルの各々の波長λに対する光度を提供する。分析さ
れるスペクトルは、最小波長および最大波長により制限
される。スペクトル分析により、試料２の表面層３４の
露出部分３４ａの瞬間的な厚さｅを正確な態様で提供す
ることが可能になり、従って、このプロセスの動力学
（ｋｉｎｅｔｉｃｓ）ｅ（ｔ）を決定することができ
る。

【００３９】スペクトル分析と同時に、光スペクトルに
おいて選択された所定の波長λ_iに対する時間内で差動
干渉計使用法を実施することができる。所定の波長λ_i
に対する時間の関数としての光度グラフの分析により、
プラズマで援助されるエッチングまたはめっきプロセス
の間に試料２の表面層３４の露出部分３４ａの厚さの変
化する速度をそれ自体知られている態様で提供すること
ができる。

【００４０】本発明により、大視野カメラ１１により試
料２の十分な位置決めを行うことができ、その後、処理
室内に存在する試料２の型式を認識するために狭視野カ
メラ１２により所定の座標における所定数の観察を行う
ことができる。制御および処理装置８に送られる情報の
項目は、制御および処理装置８の記憶装置内に記憶され
た情報の項目と比較することができる。この記憶装置
は、処理室１内で取り扱われる異なる型式の試料２に相
当する情報の項目が記載されているライブラリーからな
っている。それゆえに、試料２の型式の自動的な認識を
行うことができる。この認識により、半導体の製造にお
いて高度の融通性が得られる。ビデオカメラ１１および
１２により得られた像の同時処理は、例えば、形状抽出
により、操作員が試料の状態を追求することができる方
法を改良する。試料２のある数の所定箇所の狭視野カメ
ラ１２による観察により、大視野カメラ１１により提供
された情報の項目との相関により、試料２の全体の表面
層の厚さの迅速なかつ正確な見積もりが得られる。

【００４１】勿論、本発明は、構造を認識しかつ試料の
表面層の形態および厚さを実時間でその場で監視するた
めに、薄膜構造体のその他の真空下の処理にも適用され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による方法に使用される装置の説明図。

【図２】本発明による装置の説明図。

【図３】（ａ）部および（ｂ）部は試料の局部に限定さ
れた領域の詳細図を図解的に示した図であり、前記領域
は本発明による技術により監視される。

【図４】分光写真器の作動原理を示す図。

【符号の説明】

１処理室２薄膜構造体２ａ局部に制限された領域３窓４監視装置５テーブル６光ファイバ７ケーブル８操作および制御装置８ａ分光写真器１１マトリックスカメラ１２マトリックスカメラ１３レンズ１３ａ光学軸１４第２照明装置１５第３照明装置１６センサ２０光ファイバ２６第１照明装置３０光コネクタ３０ａ選択ダイアフラム３１フィルタ３９分析スリット４０平面視野回折回路網４１感光性要素

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ジャッキーマティアスフランス国ジャルジョ，ラパトディエール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上壁部に窓（３）を備えている真空下の
室（１）内で処理中の薄膜構造体（２）の表面層をその
場で実時間で三次元測定しかつ観察する装置において、
該装置が薄膜構造体の寸法に相当しかつ第１照明装置
（２６）が組み合わされている第１大視野観察装置と、
薄膜構造体の局部に限定された領域（２ａ）の寸法に相
当しかつ第２照明装置（１４）が組み合わされている第
２狭視野観察装置と、第３照明装置（１５）が組み合わ
されかつ第２照明装置のビームよりも狭いビームを提供
するスペクトル分析装置（８ａ）と、薄膜構造体の表面
に平行である二つの軸線に従って移動することができか
つ薄膜構造体全体の局部に限定された領域を観察するた
めに第２観察装置およびスペクトル分析装置を支持可能
であるテーブル（５）とを備えていることを特徴とする
装置。
【請求項２】第１観察装置が電荷移動セルを有するマ
トリックスカメラ（１１）を備えかつ第１照明装置がカ
メラ（１１）の前方に配置されたフィルタと組み合わさ
れた白色光源であることを特徴とする請求項１に記載の
装置。
【請求項３】第２観察装置が電荷移動セルを有するマ
トリックスカメラ（１２）を備えかつ第２照明装置がカ
メラ（１２）の前方の干渉フィルタと組み合わされた白
色光源であることを特徴とする請求項１または請求項２
に記載の装置。
【請求項４】第３照明装置（１５）が光ファイバ（２
０）およびダイアフラム（２１）と接続されたキセノン
アークにより提供された白色光源であることを特徴とす
る請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の装
置。
【請求項５】第３照明装置がレーザ光源であることを
特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に
記載の装置。
【請求項６】スペクトル分析装置が光コネクタ（３
０）と光ファイバ（６）とを備えていることを特徴とす
る請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の装
置。
【請求項７】スペクトル分析装置がさらに光ファイバ
（６）と接続された分光写真器（８ａ）を備えかつ分析
スリット（３９）、平面視野回折回路網（４０）および
感光性要素（４１）を備えていることを特徴とする請求
項６に記載の装置。
【請求項８】該装置が観察装置およびスペクトル分析
装置により放射された電気信号を処理する装置（８）を
備え、装置（８）はディジタル化された二次元の像およ
び三次元の像の処理を実施することができ、さらに可動
テーブルを移動するための制御装置を備えていることを
特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１項に
記載の装置。
【請求項９】上壁部に窓（３）を備えている真空下の
室（１）内で処理中の薄膜構造体（２）の表面層をその
場で実時間で監視しかつ観察する方法において、該方法
が第１の光ビームを観察されるべき構造体全体に送り、
第２の光ビームを観察されるべき構造体の局部に限定さ
れた領域（２ａ）に送り、かつ第３の光ビームを特定の
部位に送り、ビームは２つのビデオカメラ（１１、１
２）のレンズに共通の光学軸（１３ａ）に集中する共通
の光路を使用しかつ局部に限定された領域に達するため
に処理室の窓を横切り、薄膜構造体全体により反射された光ビームを大視野ビデ
オカメラ（１１）のマトリックスセンサに向かって送り
かつ局部に限定された領域により反射された光ビームを
送り、かつ差動干渉計により局部に限定された領域の単
色作画法を表示するために、一方では、フィルタ（３
１）を通じて狭視野ビデオカメラ（１２）のマトリック
スセンサ（１６）に向かい、かつ他方では、選択ダイア
フラム（３０ａ）、光ファイバ（６）および分光写真器
の入口における分析スリット（３９）のそれぞれを通じ
かつ連続的に分光写真器（８ａ）に向かう共通の光路を
使用し、局部に限定された領域の部分である特定の分析部位にお
ける表面層の絶対的な厚さを測定するために、分光写真
器により反射した光ビームのスペクトル分析を実施する
諸工程からなることを特徴とする方法。
【請求項１０】該方法が大視野ビデオカメラ（１１）
により表示された像を異なる型式の薄膜構造体に対応す
る像のライブラリーと比較することにより薄膜構造体の
型式を認識し、該ライブラリーは像を処理しかつ狭視野
カメラの移動を制御する装置の記憶装置に記憶され、狭視野カメラ（１２）を薄膜構造体に関して位置決め
し、数箇所における厚さの絶対値を測定することにより校正
を実施し、大視野カメラにより提供された情報の項目を薄膜構造体
の特定の箇所における狭視野カメラにより提供された情
報の項目と相関させる処理および制御装置（８）により
大視野カメラにより実施された差動単色干渉計の使用に
より薄膜構造体の形態の見積りを実施し、処理によりひき起こされた寸法の変化時における薄膜構
造体の形態の進展を観察しかつ監視する諸工程からなる
ことを特徴とする請求項９に記載の方法。