JPH10303262A - 多層膜の膜厚測定方法及び測定装置 - Google Patents
多層膜の膜厚測定方法及び測定装置Info
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- JPH10303262A JPH10303262A JP10850097A JP10850097A JPH10303262A JP H10303262 A JPH10303262 A JP H10303262A JP 10850097 A JP10850097 A JP 10850097A JP 10850097 A JP10850097 A JP 10850097A JP H10303262 A JPH10303262 A JP H10303262A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 多層膜中の膜厚の被測定膜の膜厚測定におい
て、下地パターン依存性による測定エラーの発生を防止
し、安定した膜厚測定を実現できる多層膜の膜厚測定方
法及び測定装置を提供する。 【解決手段】 基板３０１上に少なくとも２層の膜３０
２，３０３を有し、膜厚の被測定膜３０３はその下に少
なくとも１層の膜３０２を有し、かつ膜厚の被測定膜は
その下地に段差３０４等による下地パターンを有する構
造の多層膜構造の上記被測定膜の膜厚を測定する多層膜
の膜厚測定方法及び装置で、基板表面からの光反射率３
０６，３０７の波長依存性を測定し、被測定膜の下層の
膜の膜種及び膜厚と、被測定膜の膜種とを既知として、
上記波長依存性の測定結果に基づき被測定膜の膜厚を測
定する際、下地パターンを光学的に検出するノマルスキ
ー式微分干渉装置等による測定を行う。
て、下地パターン依存性による測定エラーの発生を防止
し、安定した膜厚測定を実現できる多層膜の膜厚測定方
法及び測定装置を提供する。 【解決手段】 基板３０１上に少なくとも２層の膜３０
２，３０３を有し、膜厚の被測定膜３０３はその下に少
なくとも１層の膜３０２を有し、かつ膜厚の被測定膜は
その下地に段差３０４等による下地パターンを有する構
造の多層膜構造の上記被測定膜の膜厚を測定する多層膜
の膜厚測定方法及び装置で、基板表面からの光反射率３
０６，３０７の波長依存性を測定し、被測定膜の下層の
膜の膜種及び膜厚と、被測定膜の膜種とを既知として、
上記波長依存性の測定結果に基づき被測定膜の膜厚を測
定する際、下地パターンを光学的に検出するノマルスキ
ー式微分干渉装置等による測定を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、多層膜の膜厚測定
方法及び測定装置に関し、さらに詳しくは、基板上に少
なくとも２層の膜を有し、膜厚の被測定膜はその下に少
なくとも１層の膜を有し、かつ膜厚の被測定膜はその下
地に下地パターンを有る構造の多層膜構造について上記
膜厚の被測定膜の膜厚を測定する場合の多層膜の膜厚測
定方法及び測定装置に関するものである。本発明は、た
とえば、半導体装置製造工程において、基板上に形成さ
れた薄膜の膜厚を測定する場合に、利用することができ
るものである。
方法及び測定装置に関し、さらに詳しくは、基板上に少
なくとも２層の膜を有し、膜厚の被測定膜はその下に少
なくとも１層の膜を有し、かつ膜厚の被測定膜はその下
地に下地パターンを有る構造の多層膜構造について上記
膜厚の被測定膜の膜厚を測定する場合の多層膜の膜厚測
定方法及び測定装置に関するものである。本発明は、た
とえば、半導体装置製造工程において、基板上に形成さ
れた薄膜の膜厚を測定する場合に、利用することができ
るものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置製造プロセス等においては、
基板上に形成された薄膜の膜厚を測定する必要がある場
合が多い。このとき、膜厚の被測定膜の膜厚を非接触で
測定したい場合が多々ある。
基板上に形成された薄膜の膜厚を測定する必要がある場
合が多い。このとき、膜厚の被測定膜の膜厚を非接触で
測定したい場合が多々ある。
【０００３】このような場合の最もポピュラーな測定方
法は、基板からの光反射率の測定結果から、膜厚を算出
する工学的測定方法である。図３に、従来の典型的なこ
の種の測定系例を示す。
法は、基板からの光反射率の測定結果から、膜厚を算出
する工学的測定方法である。図３に、従来の典型的なこ
の種の測定系例を示す。
【０００４】図３を参照して、従来の膜厚測定方法につ
いて説明する。光源１０１から出た光は、回折格子１０
２により単色光とされた後、レンズなどの光学系１０４
を通して、被測定ウエハー１０６の表面にほぼ垂直に入
射される。ウエハー１０６を保持するステージは可動と
なっており、測定者は希望する点に入射光を当てること
が可能になっている。ウエハー１０６表面から反射され
た光は、再び光学系１０４を通ったのち、ＣＣＤ等の光
強度検出器１０７に導かれる。この光強度検出器１０７
での光強度測定結果は、制御／演算部１０８に送られ
る。この制御／演算部１０８は、また、回折格子駆動装
置１０３をも制御する。したがって、制御／演算部１０
８は、測定された反射率を測定波長の関数として認識で
きる。この結果から被測定膜の膜厚を算出し、これをデ
ィスプレイなどの出力部１０９に出力する。なお、図３
には図示されていないが、このような測定装置系は、一
般に入力部を有し、測定開始指示や、測定プログラム選
択が可能となっている。
いて説明する。光源１０１から出た光は、回折格子１０
２により単色光とされた後、レンズなどの光学系１０４
を通して、被測定ウエハー１０６の表面にほぼ垂直に入
射される。ウエハー１０６を保持するステージは可動と
なっており、測定者は希望する点に入射光を当てること
が可能になっている。ウエハー１０６表面から反射され
た光は、再び光学系１０４を通ったのち、ＣＣＤ等の光
強度検出器１０７に導かれる。この光強度検出器１０７
での光強度測定結果は、制御／演算部１０８に送られ
る。この制御／演算部１０８は、また、回折格子駆動装
置１０３をも制御する。したがって、制御／演算部１０
８は、測定された反射率を測定波長の関数として認識で
きる。この結果から被測定膜の膜厚を算出し、これをデ
ィスプレイなどの出力部１０９に出力する。なお、図３
には図示されていないが、このような測定装置系は、一
般に入力部を有し、測定開始指示や、測定プログラム選
択が可能となっている。
【０００５】従来は、上記のような膜厚測定は主として
単層膜について行われてきたが、近年、２層以上の薄膜
が堆積等で形成された多層膜構造において、同様の膜厚
測定を行う必要が大きくなって来ている。たとえばＳＯ
Ｉ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ＯｎＩｎｓｕｌａｔｏｒ）基板の
ようなＳｉ／酸化膜／Ｓｉ基板構造の試料において、上
層のＳｉ膜厚を測定する場合などが、その典型的な例で
ある。
単層膜について行われてきたが、近年、２層以上の薄膜
が堆積等で形成された多層膜構造において、同様の膜厚
測定を行う必要が大きくなって来ている。たとえばＳＯ
Ｉ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ＯｎＩｎｓｕｌａｔｏｒ）基板の
ようなＳｉ／酸化膜／Ｓｉ基板構造の試料において、上
層のＳｉ膜厚を測定する場合などが、その典型的な例で
ある。
【０００６】このような多層膜構造の膜厚測定の場合、
最も一般的な測定方法は、下層の膜厚を既知として、上
層の膜厚を算出する手法である。図４に、Ｓｉ／酸化膜
（ＳｉＯ2 ）／Ｓｉ基板構造の試料（Ｓｉ膜厚１．５μ
ｍ、ＳｉＯ2 膜０．７μｍで、Ｓｉ膜の下地膜は、Ｓｉ
Ｏ2 膜のみである）の反射率波長依存性カーブの例を示
す。このカーブは、上層Ｓｉ層内での干渉に対応した短
周期成分と、下層酸化膜内での干渉に対応した長周期の
うねり成分とから主に構成される。したがって、このカ
ーブの包絡線２０１は、酸化膜のみの単層構造試料から
の反射率カーブと同様の波長依存性を示す。膜厚算出
は、該包絡線２０１のピーク付近のデータを用いて行わ
れるので、測定波長範囲は、下層酸化膜の膜厚によって
異なる範囲に定められる。
最も一般的な測定方法は、下層の膜厚を既知として、上
層の膜厚を算出する手法である。図４に、Ｓｉ／酸化膜
（ＳｉＯ2 ）／Ｓｉ基板構造の試料（Ｓｉ膜厚１．５μ
ｍ、ＳｉＯ2 膜０．７μｍで、Ｓｉ膜の下地膜は、Ｓｉ
Ｏ2 膜のみである）の反射率波長依存性カーブの例を示
す。このカーブは、上層Ｓｉ層内での干渉に対応した短
周期成分と、下層酸化膜内での干渉に対応した長周期の
うねり成分とから主に構成される。したがって、このカ
ーブの包絡線２０１は、酸化膜のみの単層構造試料から
の反射率カーブと同様の波長依存性を示す。膜厚算出
は、該包絡線２０１のピーク付近のデータを用いて行わ
れるので、測定波長範囲は、下層酸化膜の膜厚によって
異なる範囲に定められる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記測定方法に
は、次のような問題点がある。たとえば、前述のＳＯＩ
基板作製工程においては、しばしば、図１に示すような
段差３０４から成るパターン（特にＳｉ段差パターン）
を有する試料の上層Ｓｉ３０３の膜厚を測定する必要が
ある。このような場合、もし膜厚測定領域３０５が段差
パターン３０４をその中に含んでしまった場合は、反射
率カーブは、図５に示すように、図４に示した本来のカ
ーブとは、全く異なってしまい、膜厚測定に支障が生じ
る。これは、領域Ａ（段差３０４により高くなっている
領域）から反射されてきた光３０６と、領域Ｂ（段差３
０４により低くなっている領域）から反射されてきた光
３０７の強度の和を測定してしまうためである。すなわ
ち図５は、上層Ｓｉ３０３の膜厚が１．５μｍで、パタ
ーン３０４を構成する段差が０．１μｍの場合の反射率
カーブである（埋め込み酸化膜３０１の膜厚は７００μ
ｍ、段差内外の面積が等しい場合）。図４と図５とを対
比すると明らかなように、測定波長範囲Ｅ（図４参照）
において、図４で見られるカーブの短周期成分の山と山
の間に、それぞれさらに山が観察され、領域Ａからの反
射光３０６と、領域Ｂからの反射光３０７との双方が測
定されていることがわかる。また、ここには図示しない
が、酸化膜３０２の下に埋め込み材料が形成されている
場合、たとえばポリシリコン等による配線パターンが埋
め込まれている場合にも、同様の不都合が生じる。
は、次のような問題点がある。たとえば、前述のＳＯＩ
基板作製工程においては、しばしば、図１に示すような
段差３０４から成るパターン（特にＳｉ段差パターン）
を有する試料の上層Ｓｉ３０３の膜厚を測定する必要が
ある。このような場合、もし膜厚測定領域３０５が段差
パターン３０４をその中に含んでしまった場合は、反射
率カーブは、図５に示すように、図４に示した本来のカ
ーブとは、全く異なってしまい、膜厚測定に支障が生じ
る。これは、領域Ａ（段差３０４により高くなっている
領域）から反射されてきた光３０６と、領域Ｂ（段差３
０４により低くなっている領域）から反射されてきた光
３０７の強度の和を測定してしまうためである。すなわ
ち図５は、上層Ｓｉ３０３の膜厚が１．５μｍで、パタ
ーン３０４を構成する段差が０．１μｍの場合の反射率
カーブである（埋め込み酸化膜３０１の膜厚は７００μ
ｍ、段差内外の面積が等しい場合）。図４と図５とを対
比すると明らかなように、測定波長範囲Ｅ（図４参照）
において、図４で見られるカーブの短周期成分の山と山
の間に、それぞれさらに山が観察され、領域Ａからの反
射光３０６と、領域Ｂからの反射光３０７との双方が測
定されていることがわかる。また、ここには図示しない
が、酸化膜３０２の下に埋め込み材料が形成されている
場合、たとえばポリシリコン等による配線パターンが埋
め込まれている場合にも、同様の不都合が生じる。
【０００８】本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑
みてなされたものであって、本発明の目的は、基板上に
少なくとも２層の膜を有し、膜厚の被測定膜はその下に
少なくとも１層の膜を有し、かつ膜厚の被測定膜はその
下地に下地パターンを有する構造の多層膜構造について
上記膜厚の被測定膜の膜厚を測定する場合に、上述のよ
うな下地パターン依存性に起因する測定エラーの発生を
防止して、安定した膜厚測定を実現できる多層膜の膜厚
測定方法、及び測定装置を提供することである。
みてなされたものであって、本発明の目的は、基板上に
少なくとも２層の膜を有し、膜厚の被測定膜はその下に
少なくとも１層の膜を有し、かつ膜厚の被測定膜はその
下地に下地パターンを有する構造の多層膜構造について
上記膜厚の被測定膜の膜厚を測定する場合に、上述のよ
うな下地パターン依存性に起因する測定エラーの発生を
防止して、安定した膜厚測定を実現できる多層膜の膜厚
測定方法、及び測定装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の多層膜の膜厚測定方法は、基板上に少なく
とも２層の膜を有し、膜厚の被測定膜はその下に少なく
とも１層の膜を有し、かつ膜厚の被測定膜はその下地に
下地パターンを有る構造の多層膜構造について上記膜厚
の被測定膜の膜厚を測定する多層膜の膜厚測定方法であ
って、基板表面からの光反射率の波長依存性を測定し、
被測定膜の下層の膜の膜種及び膜厚と、被測定膜の膜種
とを既知として、上記波長依存性の測定結果に基づき被
測定膜の膜厚を測定するに際し、上記下地パターンを光
学的に検出する測定を行う構成をとる。
め、本発明の多層膜の膜厚測定方法は、基板上に少なく
とも２層の膜を有し、膜厚の被測定膜はその下に少なく
とも１層の膜を有し、かつ膜厚の被測定膜はその下地に
下地パターンを有る構造の多層膜構造について上記膜厚
の被測定膜の膜厚を測定する多層膜の膜厚測定方法であ
って、基板表面からの光反射率の波長依存性を測定し、
被測定膜の下層の膜の膜種及び膜厚と、被測定膜の膜種
とを既知として、上記波長依存性の測定結果に基づき被
測定膜の膜厚を測定するに際し、上記下地パターンを光
学的に検出する測定を行う構成をとる。
【００１０】また、本発明の多層膜の膜厚測定装置は、
基板上に少なくとも２層の膜を有し、膜厚の被測定膜は
その下地に下地パターンを有する構造の多層膜構造につ
いて、該膜厚の被測定膜の膜厚を測定する多層膜の膜厚
測定装置であって、基板表面からの光反射率の波長依存
性を測定する測定手段を備えて、被測定膜の下層の膜の
膜種及び膜厚と、被測定膜の膜種とを既知として、上記
波長依存性の測定結果に基づき被測定膜の膜厚を測定す
るとともに、上記下地パターンを光学的に検出する測定
手段を有する構成をとる。
基板上に少なくとも２層の膜を有し、膜厚の被測定膜は
その下地に下地パターンを有する構造の多層膜構造につ
いて、該膜厚の被測定膜の膜厚を測定する多層膜の膜厚
測定装置であって、基板表面からの光反射率の波長依存
性を測定する測定手段を備えて、被測定膜の下層の膜の
膜種及び膜厚と、被測定膜の膜種とを既知として、上記
波長依存性の測定結果に基づき被測定膜の膜厚を測定す
るとともに、上記下地パターンを光学的に検出する測定
手段を有する構成をとる。
【００１１】上記下地パターンを光学的に検出する測定
を行う手段としては、基板表面からの光反射率の波長依
存性を測定するための反射光の位相を測定する手段を用
いることができる。
を行う手段としては、基板表面からの光反射率の波長依
存性を測定するための反射光の位相を測定する手段を用
いることができる。
【００１２】また、上記下地パターンを光学的に検出す
る測定を行う手段として、ノマルスキー式微分干渉装置
を採用することができる。
る測定を行う手段として、ノマルスキー式微分干渉装置
を採用することができる。
【００１３】膜厚の被測定膜が、その下地に下地パター
ンを有する構造である場合、たとえば、膜厚の被測定領
域において、段差が形成されることによりパターンが形
成されている場合や、積層膜構造が異なる（たとえば積
層膜を構成する膜の膜種が異なる）ことによりパターン
が形成されている場合、上述したように測定用の光の透
過や反射の挙動が異なって膜厚測定のための適正な反射
率が得られなくなり適正な測定ができなくなることがあ
るが、本発明によれば、下地パターンを光学的に検出す
る測定を行うことにより、この測定結果を加味した膜厚
測定、たとえば段差パターンを避けた位置で膜厚を算出
する構成とし、また下地パターンの測定結果を加味して
膜厚を算出するように構成でき、よって、下地パターン
依存性に起因する測定エラーの発生を防止した、安定し
た膜厚測定を実現できる。
ンを有する構造である場合、たとえば、膜厚の被測定領
域において、段差が形成されることによりパターンが形
成されている場合や、積層膜構造が異なる（たとえば積
層膜を構成する膜の膜種が異なる）ことによりパターン
が形成されている場合、上述したように測定用の光の透
過や反射の挙動が異なって膜厚測定のための適正な反射
率が得られなくなり適正な測定ができなくなることがあ
るが、本発明によれば、下地パターンを光学的に検出す
る測定を行うことにより、この測定結果を加味した膜厚
測定、たとえば段差パターンを避けた位置で膜厚を算出
する構成とし、また下地パターンの測定結果を加味して
膜厚を算出するように構成でき、よって、下地パターン
依存性に起因する測定エラーの発生を防止した、安定し
た膜厚測定を実現できる。
【００１４】また本発明によれば、厚い上層膜に隠され
て通常の金属顕微鏡等では観察できない下地パターンも
光学的に検出できるので、希望する任意の測定領域の選
択が可能であり、その領域の所望膜の膜厚を安定かつ適
正に測定できる。もちろん、非接触での測定が可能であ
る。
て通常の金属顕微鏡等では観察できない下地パターンも
光学的に検出できるので、希望する任意の測定領域の選
択が可能であり、その領域の所望膜の膜厚を安定かつ適
正に測定できる。もちろん、非接触での測定が可能であ
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態例を説明
することにより、本発明をさらに具体的に説明する。た
だし、当然のことではあるが、本発明は以下説明する実
施の形態例により、限定されるものではない。
することにより、本発明をさらに具体的に説明する。た
だし、当然のことではあるが、本発明は以下説明する実
施の形態例により、限定されるものではない。
【００１６】実施の形態例１ 本実施の形態例は、本発明を、半導体装置製造工程にお
いて、シリコン基板等の半導体基板上に形成された薄膜
の膜厚を測定する場合に適用したもので、たとえば、Ｓ
ＯＩ基板作製工程においては、段差パターンの上層の層
の膜厚を測定する場合に好適に具体化できるものであ
る。
いて、シリコン基板等の半導体基板上に形成された薄膜
の膜厚を測定する場合に適用したもので、たとえば、Ｓ
ＯＩ基板作製工程においては、段差パターンの上層の層
の膜厚を測定する場合に好適に具体化できるものであ
る。
【００１７】以下、本実施の形態例の具体的説明を行
う。本実施の形態例における膜厚測定においては、下地
パターンを光学的に検出する測定手段を有する。下地パ
ターンの検出は、通常の金属顕微鏡では困難な場合が多
い。たとえば図１の試料の場合のように、試料最表面は
フラットであるにもかかわらず、下地パターンが存在す
る場合、Ｓｉ膜３０３が１μｍ程度まで薄くないと、下
地パターンは観察不能である。こうした難点を克服する
ため、本実施の形態例では、膜厚の測定系に、光強度測
定用の光学系とは別個に、下地パターン検出用の光学系
を有する。ここでは特に、下地パターン検出用の光学系
として、ノマルスキー式微分干渉装置を採用する。
う。本実施の形態例における膜厚測定においては、下地
パターンを光学的に検出する測定手段を有する。下地パ
ターンの検出は、通常の金属顕微鏡では困難な場合が多
い。たとえば図１の試料の場合のように、試料最表面は
フラットであるにもかかわらず、下地パターンが存在す
る場合、Ｓｉ膜３０３が１μｍ程度まで薄くないと、下
地パターンは観察不能である。こうした難点を克服する
ため、本実施の形態例では、膜厚の測定系に、光強度測
定用の光学系とは別個に、下地パターン検出用の光学系
を有する。ここでは特に、下地パターン検出用の光学系
として、ノマルスキー式微分干渉装置を採用する。
【００１８】本実施の形態例で採用できるノマルスキー
式微分干渉装置について、図２を参照して説明する。光
源５０１から出た光は、ポラライザー５０２により直線
偏光とされた後、ハーフミラー５０３等の光学系を介し
てノマルスキープリズム（ＤＩＣプリズム）５０４に入
射せしめられる。このとき、上記直線偏光は、振動面が
直交する２つの偏光に分けられる。この２つの偏光は、
対物レンズ５０５を適切に焦点調整することにより、わ
ずかに横ずれした互いに平行な光となって、被測定物５
０６（ここでは膜厚を測定すべき被測定膜を有する被測
定基板ウエーハ）を照明する。被測定物５０６で反射さ
れた２つの偏光は、再び対物レンズ５０５、プリズム５
０４を通して結合せしめられ、ハーフミラー５０３を通
過したのち、アナライザー５０７を用いて互いに干渉さ
せられる。測定者は、結像レンズ５０８を通して、この
干渉光を観察する。
式微分干渉装置について、図２を参照して説明する。光
源５０１から出た光は、ポラライザー５０２により直線
偏光とされた後、ハーフミラー５０３等の光学系を介し
てノマルスキープリズム（ＤＩＣプリズム）５０４に入
射せしめられる。このとき、上記直線偏光は、振動面が
直交する２つの偏光に分けられる。この２つの偏光は、
対物レンズ５０５を適切に焦点調整することにより、わ
ずかに横ずれした互いに平行な光となって、被測定物５
０６（ここでは膜厚を測定すべき被測定膜を有する被測
定基板ウエーハ）を照明する。被測定物５０６で反射さ
れた２つの偏光は、再び対物レンズ５０５、プリズム５
０４を通して結合せしめられ、ハーフミラー５０３を通
過したのち、アナライザー５０７を用いて互いに干渉さ
せられる。測定者は、結像レンズ５０８を通して、この
干渉光を観察する。
【００１９】このノマルスキー式微分干渉装置で観察さ
れるのは、被測定物の位相差である。すなわち、たとえ
ば図１の試料の場合、領域Ａから反射されてきた光３０
６と、領域Ｂから反射されてきた光３０７は、異なる位
相を有する。ノマルスキー式微分干渉装置では前述した
横ずれした互いに平行な２つの光の間の位相差を鋭敏に
強調するので、この場合シリコン段差３０４のエッジが
強調されて観察される。段差のエッジ以外の部分では、
２つの光の間に位相差がないので、像は強調されず、背
景色となる。
れるのは、被測定物の位相差である。すなわち、たとえ
ば図１の試料の場合、領域Ａから反射されてきた光３０
６と、領域Ｂから反射されてきた光３０７は、異なる位
相を有する。ノマルスキー式微分干渉装置では前述した
横ずれした互いに平行な２つの光の間の位相差を鋭敏に
強調するので、この場合シリコン段差３０４のエッジが
強調されて観察される。段差のエッジ以外の部分では、
２つの光の間に位相差がないので、像は強調されず、背
景色となる。
【００２０】上記のように、通常の金属顕微鏡では観察
できない下地パターンの凹凸が観察できる。なお、本実
施の形態例のごとくノマルスキー式微分干渉装置を用い
る場合、図１の上層のシリコン膜３０３の膜厚が余りに
厚過ぎると、観察不能なる場合もあるが、一般に、この
膜厚が５μｍ程度までは十分観察可能であり、通常の半
導体製造プロセスにおいて、問題なく実施できる。
できない下地パターンの凹凸が観察できる。なお、本実
施の形態例のごとくノマルスキー式微分干渉装置を用い
る場合、図１の上層のシリコン膜３０３の膜厚が余りに
厚過ぎると、観察不能なる場合もあるが、一般に、この
膜厚が５μｍ程度までは十分観察可能であり、通常の半
導体製造プロセスにおいて、問題なく実施できる。
【００２１】本実施の形態例では、上記のように、ノマ
ルスキー式微分干渉装置を具備することにより、下地パ
ターンの検出が容易に行え、よって段差を含まない位置
で膜厚を算出するようにでき、上記したようなパターン
に起因した測定エラーの発生を防止した、安定した膜厚
測定が実現できる。
ルスキー式微分干渉装置を具備することにより、下地パ
ターンの検出が容易に行え、よって段差を含まない位置
で膜厚を算出するようにでき、上記したようなパターン
に起因した測定エラーの発生を防止した、安定した膜厚
測定が実現できる。
【００２２】上記説明したように、本実施の形態例によ
れば、２層膜試料における上層膜の膜厚測定において、
下地パターンに起因する測定エラーの発生を抑制し、安
定した測定を実現できる。
れば、２層膜試料における上層膜の膜厚測定において、
下地パターンに起因する測定エラーの発生を抑制し、安
定した測定を実現できる。
【００２３】
【発明の効果】本発明の多層膜の膜厚測定方法及び測定
装置によれば、基板上に少なくとも２層の膜を有し、膜
厚の被測定膜はその下に少なくとも１層の膜を有し、か
つ膜厚の被測定膜はその下地に下地パターンを有る構造
の多層膜構造について上記膜厚の被測定膜の膜厚を測定
する場合に、下地パターン依存性に起因する測定エラー
の発生を防止して、被測定膜の安定した膜厚測定を実現
できるという効果がもたらされる。
装置によれば、基板上に少なくとも２層の膜を有し、膜
厚の被測定膜はその下に少なくとも１層の膜を有し、か
つ膜厚の被測定膜はその下地に下地パターンを有る構造
の多層膜構造について上記膜厚の被測定膜の膜厚を測定
する場合に、下地パターン依存性に起因する測定エラー
の発生を防止して、被測定膜の安定した膜厚測定を実現
できるという効果がもたらされる。
【図１】 本発明の実施の形態例１における被測定基板
の断面図である。
の断面図である。
【図２】 本発明の実施の形態例１において用いる下地
パターンを光学的に検出する手段であるノマルスキー式
微分干渉装置の構成図である。
パターンを光学的に検出する手段であるノマルスキー式
微分干渉装置の構成図である。
【図３】 従来の一般的膜厚測定装置系の構成を示す図
である。
である。
【図４】 下地パターンのない多層膜の場合の測定用反
射光の波長に対する反射率依存性カーブである。
射光の波長に対する反射率依存性カーブである。
【図５】 下地パターンがある多層膜の場合の測定用反
射光の波長に対する反射率依存性カーブである。
射光の波長に対する反射率依存性カーブである。
３０１・・・基板、３０２・・・下層膜（下層酸化
膜）、３０３・・・被測定膜（上層膜）、３０４・・・
（パターンを形成する）段差。５０１・・・光源、５０
２・・・ポラライザー、５０３・・・ハーフミラー、５
０４・・・ＤＩＣプリズム、５０５・・・対物レンズ、
５０６・・・被測定物（被測定基板）、５０７・・・ア
ナライザー、５０８・・・結像レンズ。
膜）、３０３・・・被測定膜（上層膜）、３０４・・・
（パターンを形成する）段差。５０１・・・光源、５０
２・・・ポラライザー、５０３・・・ハーフミラー、５
０４・・・ＤＩＣプリズム、５０５・・・対物レンズ、
５０６・・・被測定物（被測定基板）、５０７・・・ア
ナライザー、５０８・・・結像レンズ。
Claims (7)
- 【請求項１】基板上に少なくとも２層の膜を有し、膜厚
の被測定膜はその下に少なくとも１層の膜を有し、かつ
膜厚の被測定膜はその下地に下地パターンを有する構造
の多層膜構造について上記膜厚の被測定膜の膜厚を測定
する多層膜の膜厚測定方法であって、 基板表面からの光反射率の波長依存性を測定し、 被測定膜の下層の膜の膜種及び膜厚と、被測定膜の膜種
とを既知として、上記波長依存性の測定結果に基づき被
測定膜の膜厚を測定するに際し、 上記下地パターンを光学的に検出する測定を行うことを
特徴とする多層膜の膜厚測定方法。 - 【請求項２】上記下地パターンを光学的に検出する測定
を行う手段が、ノマルスキー式微分干渉装置であること
を特徴とする請求項１に記載の多層膜の膜厚測定方法。 - 【請求項３】上記下地パターンを光学的に検出する測定
を行う手段が、基板表面からの光反射率の波長依存性を
測定するものであることを特徴とする請求項１に記載の
多層膜の膜厚測定方法。 - 【請求項４】上記下地パターンが、膜厚の被測定領域に
おいて、段差が形成されることによりパターンが形成さ
れているものであることを特徴とする請求項１に記載の
多層膜の膜厚測定方法。 - 【請求項５】上記下地パターンが、膜厚の被測定領域に
おいて、積層膜構造が異なることによりパターンが形成
されているものであることを特徴とする請求項１に記載
の多層膜の膜厚測定方法。 - 【請求項６】基板上に少なくとも２層の膜を有し、膜厚
の被測定膜はその下地に下地パターンを有する構造の多
層膜構造について、該膜厚の被測定膜の膜厚を測定する
多層膜の膜厚測定装置であって、 基板表面からの光反射率の波長依存性を測定する測定手
段を備えて、 被測定膜の下層の膜の膜種及び膜厚と、被測定膜の膜種
とを既知として、上記波長依存性の測定結果に基づき被
測定膜の膜厚を測定するとともに、 上記下地パターンを光学的に検出する測定手段を有する
ことを特徴とする多層膜の膜厚測定装置。 - 【請求項７】上記下地パターンを光学的に検出する測定
を行う手段が、ノマルスキー式微分干渉装置であること
を特徴とする請求項６に記載の多層膜の膜厚測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10850097A JPH10303262A (ja) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | 多層膜の膜厚測定方法及び測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10850097A JPH10303262A (ja) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | 多層膜の膜厚測定方法及び測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10303262A true JPH10303262A (ja) | 1998-11-13 |
Family
ID=14486362
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10850097A Pending JPH10303262A (ja) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | 多層膜の膜厚測定方法及び測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10303262A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004528722A (ja) * | 2001-05-25 | 2004-09-16 | アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッド | プロセス層の共形性を決定する方法および装置 |
| JP2010025904A (ja) * | 2008-07-24 | 2010-02-04 | Central Japan Railway Co | 膜厚測定方法 |
| CN103398662A (zh) * | 2013-08-09 | 2013-11-20 | 山东大学 | 10～100μm固体薄膜厚度的测量方法及装置 |
-
1997
- 1997-04-25 JP JP10850097A patent/JPH10303262A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004528722A (ja) * | 2001-05-25 | 2004-09-16 | アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッド | プロセス層の共形性を決定する方法および装置 |
| JP2010025904A (ja) * | 2008-07-24 | 2010-02-04 | Central Japan Railway Co | 膜厚測定方法 |
| CN103398662A (zh) * | 2013-08-09 | 2013-11-20 | 山东大学 | 10～100μm固体薄膜厚度的测量方法及装置 |
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