JPH1062129A - 膜厚測定方法 - Google Patents
膜厚測定方法Info
- Publication number
- JPH1062129A JPH1062129A JP21650396A JP21650396A JPH1062129A JP H1062129 A JPH1062129 A JP H1062129A JP 21650396 A JP21650396 A JP 21650396A JP 21650396 A JP21650396 A JP 21650396A JP H1062129 A JPH1062129 A JP H1062129A
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- film
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Abstract
(57)【要約】
【課題】成膜中に膜厚のモニターが可能で、膜厚の管理
が確実にできる膜厚測定方法を提供する。 【手段】成膜中のウエハにレーザ光を照射させ、該ウエ
ハから反射したレーザ光の反射光量とウエハに照射され
る前のレーザ光の入射光量とを比較することにより、該
ウエハに成膜中の膜の膜厚を測定する。
が確実にできる膜厚測定方法を提供する。 【手段】成膜中のウエハにレーザ光を照射させ、該ウエ
ハから反射したレーザ光の反射光量とウエハに照射され
る前のレーザ光の入射光量とを比較することにより、該
ウエハに成膜中の膜の膜厚を測定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＶＤなどで成膜
中の膜厚を直接測定することができる膜厚測定方法に関
する。
中の膜厚を直接測定することができる膜厚測定方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば、ＣＶＤ、スパッタリング
などの真空雰囲気で使用する成膜装置では、膜厚の管理
は、時間管理にて行っている。しかし、使用状況により
成膜速度が異なり、膜厚の時間管理を行うためには、定
期的なメンテナンスを行い、成膜条件の維持が必要であ
る。
などの真空雰囲気で使用する成膜装置では、膜厚の管理
は、時間管理にて行っている。しかし、使用状況により
成膜速度が異なり、膜厚の時間管理を行うためには、定
期的なメンテナンスを行い、成膜条件の維持が必要であ
る。
【０００３】また、時間管理においては、突発的にトラ
ブルが発生した場合、膜厚検査工程にまで進まないとト
ラブルは判明せず、そのため、大量の損失を与えるケー
スが発生している。従って、成膜中に膜厚を測定可能な
膜厚測定方法が要望されている。
ブルが発生した場合、膜厚検査工程にまで進まないとト
ラブルは判明せず、そのため、大量の損失を与えるケー
スが発生している。従って、成膜中に膜厚を測定可能な
膜厚測定方法が要望されている。
【０００４】本発明は、上記要望に鑑みなされたもの
で、成膜中に膜厚のモニターが可能で、膜厚の管理が確
実にできる膜厚測定方法を提供することを目的とする。
で、成膜中に膜厚のモニターが可能で、膜厚の管理が確
実にできる膜厚測定方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、成膜中のウエハにレーザ光を照射させ、該
ウエハから反射したレーザ光の反射光量とウエハに照射
される前のレーザ光の入射光量とを比較することによ
り、該ウエハに成膜中の膜の膜厚を測定することを特徴
とする膜厚測定方法を提供する。
成するため、成膜中のウエハにレーザ光を照射させ、該
ウエハから反射したレーザ光の反射光量とウエハに照射
される前のレーザ光の入射光量とを比較することによ
り、該ウエハに成膜中の膜の膜厚を測定することを特徴
とする膜厚測定方法を提供する。
【０００６】この場合、内部にウエハを収納し、該ウエ
ハに成膜するチャンバにレーザ光が入射する入射窓とウ
エハに当たったレーザ光の反射光をチャンバ外に出射さ
せる出射窓とを設けることが好ましい。また、該チャン
バの入射窓と出射窓とに補正用レーザ光を通過させ、こ
れらの窓を透過した該補正用レーザ光の光量を入射光量
とし、上記反射光量と比較することが好ましい。
ハに成膜するチャンバにレーザ光が入射する入射窓とウ
エハに当たったレーザ光の反射光をチャンバ外に出射さ
せる出射窓とを設けることが好ましい。また、該チャン
バの入射窓と出射窓とに補正用レーザ光を通過させ、こ
れらの窓を透過した該補正用レーザ光の光量を入射光量
とし、上記反射光量と比較することが好ましい。
【０００７】本発明の膜厚測定方法は、レーザ光を成膜
中のウエハに当てて、その反射光量と反射する前の入射
光量とを反射率として比較することにより、後述する多
重干渉反射の式より反射率と膜厚には一定の関係がある
ので、容易に膜厚を測定でき、非接触で、成膜中に膜厚
をモニターすることができ、所望の膜厚になったときに
成膜を中止すれば、確実に望みの膜厚を得ることができ
る。
中のウエハに当てて、その反射光量と反射する前の入射
光量とを反射率として比較することにより、後述する多
重干渉反射の式より反射率と膜厚には一定の関係がある
ので、容易に膜厚を測定でき、非接触で、成膜中に膜厚
をモニターすることができ、所望の膜厚になったときに
成膜を中止すれば、確実に望みの膜厚を得ることができ
る。
【０００８】また、レーザ光の出射部、反射する前の光
量の検知部、反射したレーザ光の検知部は、これらに堆
積物が付着しないように、成膜を行うチャンバーの外部
に配置することが好ましいが、そのためには、入射光と
反射光を通すそれぞれの窓がチャンバに必要である。
量の検知部、反射したレーザ光の検知部は、これらに堆
積物が付着しないように、成膜を行うチャンバーの外部
に配置することが好ましいが、そのためには、入射光と
反射光を通すそれぞれの窓がチャンバに必要である。
【０００９】しかし、チャンバに入射用と出射用の窓を
それぞれ設けた場合、成膜中にこれらの窓に堆積物が付
着し、これにより成膜中に反射光量が減少すると、膜厚
の測定に誤差が生じることになる。そのため、補正用の
レーザ光をこれらの窓に通し、通したレーザ光を入射光
として反射光と比較することにより、窓の汚れなどによ
るレーザ光の透過率の変化をキャンセルすることができ
る。
それぞれ設けた場合、成膜中にこれらの窓に堆積物が付
着し、これにより成膜中に反射光量が減少すると、膜厚
の測定に誤差が生じることになる。そのため、補正用の
レーザ光をこれらの窓に通し、通したレーザ光を入射光
として反射光と比較することにより、窓の汚れなどによ
るレーザ光の透過率の変化をキャンセルすることができ
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明するが、本発明は、下記の実施の形態に限定され
るものではない。 ［第１実施形態］図１は、本発明の膜厚測定方法を示す
概念図である。図１のチャンバ１０では、内部でＣＶ
Ｄ、又は真空蒸着，スパッタリング等のＰＶＤを行い、
必要により真空にされる。チャンバ１０には、ウエハ１
１を載置する基盤１２が設置され、必要により、基盤１
２の加熱装置によりウエハ１１を加熱できるようになっ
ている。また、チャンバ１０は、ＣＶＤ、ＰＶＤ等の堆
積膜形成手段、更にはウエハの熱酸化、エピタキシャル
成長等あらゆる成膜装置を含む。また、ＣＶＤ法におい
ても、原料ガスの導入部に高熱部を設け、活性化状態を
作る熱分解ＣＶＤ法、原料ガスの導入部に高周波を印加
し、高周波によってプラズマを形成させることによって
活性化状態を作り出す高周波プラズマＣＶＤ法、高周波
の代わりにマイクロ波を用いるマイクロ波プラズマＣＶ
Ｄ法、直流電流を印加してプラズマを形成させる直流プ
ラズマＣＶＤ法、イオンビームによって原料ガスを活性
化状態にするイオンビームＣＶＤ法等を採用することが
できる。そのため、例えば、高周波プラズマＣＶＤ法で
は、チャンバ１０内には、図示しないが、基盤１２と対
向する対向電極を設け、高周波を印加できる機構を備え
る。
て説明するが、本発明は、下記の実施の形態に限定され
るものではない。 ［第１実施形態］図１は、本発明の膜厚測定方法を示す
概念図である。図１のチャンバ１０では、内部でＣＶ
Ｄ、又は真空蒸着，スパッタリング等のＰＶＤを行い、
必要により真空にされる。チャンバ１０には、ウエハ１
１を載置する基盤１２が設置され、必要により、基盤１
２の加熱装置によりウエハ１１を加熱できるようになっ
ている。また、チャンバ１０は、ＣＶＤ、ＰＶＤ等の堆
積膜形成手段、更にはウエハの熱酸化、エピタキシャル
成長等あらゆる成膜装置を含む。また、ＣＶＤ法におい
ても、原料ガスの導入部に高熱部を設け、活性化状態を
作る熱分解ＣＶＤ法、原料ガスの導入部に高周波を印加
し、高周波によってプラズマを形成させることによって
活性化状態を作り出す高周波プラズマＣＶＤ法、高周波
の代わりにマイクロ波を用いるマイクロ波プラズマＣＶ
Ｄ法、直流電流を印加してプラズマを形成させる直流プ
ラズマＣＶＤ法、イオンビームによって原料ガスを活性
化状態にするイオンビームＣＶＤ法等を採用することが
できる。そのため、例えば、高周波プラズマＣＶＤ法で
は、チャンバ１０内には、図示しないが、基盤１２と対
向する対向電極を設け、高周波を印加できる機構を備え
る。
【００１１】また、チャンバ１０にはウエハ１１に形成
される膜厚のモニター用のレーザ光を通すための第１ビ
ューポート（入射窓）１３と第２ビューポート（出射
窓）１４の２つの窓が設けられ、一方は入射光を通すた
め、他方は出射光を通すためのガラス窓である。
される膜厚のモニター用のレーザ光を通すための第１ビ
ューポート（入射窓）１３と第２ビューポート（出射
窓）１４の２つの窓が設けられ、一方は入射光を通すた
め、他方は出射光を通すためのガラス窓である。
【００１２】一方、チャンバの外側には、第１ビューポ
ート１３側に、レーザ光を出射するレーザ２１と、光学
部品２２に取り付けられた第１フォトディテクター２３
とが配置され、第２ビューポート１４側に第２フォトデ
ィテクター２４とが配置されている。レーザ２１からの
レーザ光Ｌは、第１ビューポート１３を通過してチャン
バ１０内の基盤１２上に載置されているウエハ１１に角
度φで入射し、成膜されている膜の表面と下地で反射し
た反射光は、第２ビューポート１４を通過して第２フォ
トディテクター２４で反射光Ｌ”の光量が測定される。
また、レーザ２１と第１ビューポート１３の間の光路に
は第１フォトディテクター２３が配置され、第１ビュー
ポート１３に入射する前の入射光Ｌの光量を検出できる
ようになっている。図示しないが、第１フォトディテク
タ２３の出力と第２フォトディテクタ２４の出力との出
力差を測定し、反射率を測定できる装置が配置されてい
る。
ート１３側に、レーザ光を出射するレーザ２１と、光学
部品２２に取り付けられた第１フォトディテクター２３
とが配置され、第２ビューポート１４側に第２フォトデ
ィテクター２４とが配置されている。レーザ２１からの
レーザ光Ｌは、第１ビューポート１３を通過してチャン
バ１０内の基盤１２上に載置されているウエハ１１に角
度φで入射し、成膜されている膜の表面と下地で反射し
た反射光は、第２ビューポート１４を通過して第２フォ
トディテクター２４で反射光Ｌ”の光量が測定される。
また、レーザ２１と第１ビューポート１３の間の光路に
は第１フォトディテクター２３が配置され、第１ビュー
ポート１３に入射する前の入射光Ｌの光量を検出できる
ようになっている。図示しないが、第１フォトディテク
タ２３の出力と第２フォトディテクタ２４の出力との出
力差を測定し、反射率を測定できる装置が配置されてい
る。
【００１３】次に、このような装置でウエハに成膜され
ていく膜の膜厚を測定する原理について説明する。図３
に示すように、屈折率を１とした雰囲気中におかれ、成
膜されたウエハにレーザ光が入射し、成膜中の膜表面及
び下地表面で反射され、これらの反射光が干渉する場合
を考える。多重干渉反射の式により、反射率Ｒは、 λ：波長 φ：入射角 ｄ：膜厚 Ｆ：膜の屈折率 Ｓ：下地の屈折率 とすると、
ていく膜の膜厚を測定する原理について説明する。図３
に示すように、屈折率を１とした雰囲気中におかれ、成
膜されたウエハにレーザ光が入射し、成膜中の膜表面及
び下地表面で反射され、これらの反射光が干渉する場合
を考える。多重干渉反射の式により、反射率Ｒは、 λ：波長 φ：入射角 ｄ：膜厚 Ｆ：膜の屈折率 Ｓ：下地の屈折率 とすると、
【００１４】
【数１】
【００１５】垂直入射の場合、φ＝０゜として、 Ｄ＝４π・ｄ・Ｆ／λ （１）
【００１６】
【数２】
【００１７】と表される。式（２）より、
【００１８】
【数３】
【００１９】（１）、（３）より、膜厚ｄは、
【００２０】
【数４】
【００２１】となり、各々の屈折率が既知の場合、反射
率Ｒの関数として計算することができる。このような多
重反射の式より、反射率Ｒと膜厚は、図４に示すよう
に、ＣＯＳカーブとして表される。
率Ｒの関数として計算することができる。このような多
重反射の式より、反射率Ｒと膜厚は、図４に示すよう
に、ＣＯＳカーブとして表される。
【００２２】具体的に、通常のＣＶＤ法を用いて、Ｓi
Ｈ4とＯ2ガスを用いて４５０℃で得られるＳｉＯ2膜の
膜厚を波長６３２８ÅのＨｅ−Ｎｅレーザ光でモニター
した。成膜を開始した後、図４に示すように、膜厚が増
加するに従い反射率は低下するが、また、上昇し、ＣＯ
Ｓカーブに従うことが認められた。所望の膜厚ｄになっ
たとき、つまり所定の反射率Ｒになったときに成膜を停
止することにより、Ｉｎ−Ｓｉｔｕでの膜厚管理を行う
ことができた。 ［第２実施形態］この実施形態で用いるチャンバと測定
系を図２に示す。この形態では、ウエハ１１に入射する
前の入射光の光量は、チャンバ１０の第１ビューポート
１３と第２ビューポート１４とを通過した補正用レーザ
光Ｌ’の光量としている。具体的には、第１フォトディ
テクタ２３を第２フォトディテクタ２４側に配置し、ハ
ーフミラー３１により第１ビューポート１３に向かうレ
ーザ光Ｌの一部を分岐して、この分岐したレーザ光を更
に反射ミラー３２で反射させて第１ビューポート１３と
第２ビューポート１４を通過させ、第１フォトディテク
ター２３で補正用レーザ光Ｌ’の光量を検出する。一
方、ハーフミラー３１を通過したレーザ光は、第１ビュ
ーポート１３を通り、ウエハ１１で反射して第２ビュー
ポート１４を通過し、その反射光Ｌ”は、第２フォトデ
ィテクター２４で検出される。
Ｈ4とＯ2ガスを用いて４５０℃で得られるＳｉＯ2膜の
膜厚を波長６３２８ÅのＨｅ−Ｎｅレーザ光でモニター
した。成膜を開始した後、図４に示すように、膜厚が増
加するに従い反射率は低下するが、また、上昇し、ＣＯ
Ｓカーブに従うことが認められた。所望の膜厚ｄになっ
たとき、つまり所定の反射率Ｒになったときに成膜を停
止することにより、Ｉｎ−Ｓｉｔｕでの膜厚管理を行う
ことができた。 ［第２実施形態］この実施形態で用いるチャンバと測定
系を図２に示す。この形態では、ウエハ１１に入射する
前の入射光の光量は、チャンバ１０の第１ビューポート
１３と第２ビューポート１４とを通過した補正用レーザ
光Ｌ’の光量としている。具体的には、第１フォトディ
テクタ２３を第２フォトディテクタ２４側に配置し、ハ
ーフミラー３１により第１ビューポート１３に向かうレ
ーザ光Ｌの一部を分岐して、この分岐したレーザ光を更
に反射ミラー３２で反射させて第１ビューポート１３と
第２ビューポート１４を通過させ、第１フォトディテク
ター２３で補正用レーザ光Ｌ’の光量を検出する。一
方、ハーフミラー３１を通過したレーザ光は、第１ビュ
ーポート１３を通り、ウエハ１１で反射して第２ビュー
ポート１４を通過し、その反射光Ｌ”は、第２フォトデ
ィテクター２４で検出される。
【００２３】この形態によれば、チャンバ１０のビュー
ポート１３、１４の内面に堆積物やその分解物などが付
着してビューポート１３、１４の光透過率の低下などが
生じても、ウエハで反射してきた反射光Ｌ”と、ウエハ
に入射する前の入射光Ｌ’とは、同じく第１ビューポー
ト１３と第２ビューポート１４を通過しているため、こ
れらのビューポート１３、１４の光透過率の変化を補償
することができる。
ポート１３、１４の内面に堆積物やその分解物などが付
着してビューポート１３、１４の光透過率の低下などが
生じても、ウエハで反射してきた反射光Ｌ”と、ウエハ
に入射する前の入射光Ｌ’とは、同じく第１ビューポー
ト１３と第２ビューポート１４を通過しているため、こ
れらのビューポート１３、１４の光透過率の変化を補償
することができる。
【００２４】上記第２形態では、補正用レーザ光は、ウ
エハを照射する光を分岐させて得ているが、補正用レー
ザ光用の独立したレーザを用いてもよい。本発明は、上
記態様に限定されるものではない。例えば、上記態様で
はウエハ１枚に対してレーザを１台用いているが、複数
のウエハに同時に成膜してこれらのウエハそれぞれに複
数のレーザを照射してもよい。この場合、レーザ光を分
岐させて複数のウエハに同時にレーザ光を照射するよう
にしてもよい。このように、本発明の要旨を逸脱しない
範囲で種種変更することができる。
エハを照射する光を分岐させて得ているが、補正用レー
ザ光用の独立したレーザを用いてもよい。本発明は、上
記態様に限定されるものではない。例えば、上記態様で
はウエハ１枚に対してレーザを１台用いているが、複数
のウエハに同時に成膜してこれらのウエハそれぞれに複
数のレーザを照射してもよい。この場合、レーザ光を分
岐させて複数のウエハに同時にレーザ光を照射するよう
にしてもよい。このように、本発明の要旨を逸脱しない
範囲で種種変更することができる。
【００２５】
【発明の効果】本発明の堆積膜の膜厚測定方法によれ
ば、実際に成膜中の堆積膜の膜厚を測定することがで
き、膜厚の管理が容易である。
ば、実際に成膜中の堆積膜の膜厚を測定することがで
き、膜厚の管理が容易である。
【図１】本発明の堆積膜の膜厚測定方法に用いる装置の
一形態を示す概略構成図である。
一形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明の堆積膜の膜厚測定方法に用いる装置の
他の形態を示す概略構成図である。
他の形態を示す概略構成図である。
【図３】本発明方法により膜厚を測定する原理を説明す
るための模式図である。
るための模式図である。
【図４】膜厚と反射率の関係を示すグラフである。
１０…チャンバ、１１…ウエハ、１２…基盤、１３…第
１ビューポート、１４…第２ビューポート、２１…レー
ザ、２３…第１フォトディテクタ、２４…第２フォトデ
ィテクタ、Ｌ…入射光、Ｌ”…反射光、Ｌ’…補正入射
光
１ビューポート、１４…第２ビューポート、２１…レー
ザ、２３…第１フォトディテクタ、２４…第２フォトデ
ィテクタ、Ｌ…入射光、Ｌ”…反射光、Ｌ’…補正入射
光
Claims (4)
- 【請求項１】成膜中のウエハにレーザ光を照射させ、該
ウエハから反射したレーザ光の反射光量とウエハに照射
される前のレーザ光の入射光量とを比較することによ
り、該ウエハに成膜中の膜の膜厚を測定することを特徴
とする膜厚測定方法。 - 【請求項２】内部にウエハを収納し、該ウエハに成膜す
るチャンバにレーザ光が入射する入射窓とウエハに当た
ったレーザ光の反射光をチャンバ外に出射させる出射窓
とを設けている請求項１記載の膜厚測定方法。 - 【請求項３】該チャンバの入射窓と出射窓とに補正用レ
ーザ光を通過させ、これらの窓を透過した該補正用レー
ザ光の光量を入射光量とし、上記反射光量と比較する請
求項１記載の膜厚測定方法。 - 【請求項４】補正用レーザ光がウエハに照射されるレー
ザ光を分岐したものである請求項３記載の膜厚測定方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21650396A JPH1062129A (ja) | 1996-08-16 | 1996-08-16 | 膜厚測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21650396A JPH1062129A (ja) | 1996-08-16 | 1996-08-16 | 膜厚測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1062129A true JPH1062129A (ja) | 1998-03-06 |
Family
ID=16689454
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21650396A Pending JPH1062129A (ja) | 1996-08-16 | 1996-08-16 | 膜厚測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1062129A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020005314A (ko) * | 2000-07-10 | 2002-01-17 | 김영동 | 표면 광반사기의 측정값 보정 방법 |
| WO2005036601A3 (en) * | 2003-10-07 | 2005-08-18 | Midwest Research Inst | Wafer characteristics via reflectomeytry and wafer processing apparatus and method |
| WO2012141090A1 (ja) * | 2011-04-11 | 2012-10-18 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板処理装置に用いられるプロセスモニター装置、プロセスモニター方法、および基板処理装置 |
| KR20200109757A (ko) * | 2019-03-14 | 2020-09-23 | 주식회사 케이씨텍 | 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 |
-
1996
- 1996-08-16 JP JP21650396A patent/JPH1062129A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020005314A (ko) * | 2000-07-10 | 2002-01-17 | 김영동 | 표면 광반사기의 측정값 보정 방법 |
| WO2005036601A3 (en) * | 2003-10-07 | 2005-08-18 | Midwest Research Inst | Wafer characteristics via reflectomeytry and wafer processing apparatus and method |
| US7238912B2 (en) | 2003-10-07 | 2007-07-03 | Midwest Research Institute | Wafer characteristics via reflectometry and wafer processing apparatus and method |
| WO2012141090A1 (ja) * | 2011-04-11 | 2012-10-18 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板処理装置に用いられるプロセスモニター装置、プロセスモニター方法、および基板処理装置 |
| JP2012220359A (ja) * | 2011-04-11 | 2012-11-12 | Tokyo Electron Ltd | 基板処理装置に用いられるプロセスモニター装置、プロセスモニター方法、および基板処理装置 |
| KR20200109757A (ko) * | 2019-03-14 | 2020-09-23 | 주식회사 케이씨텍 | 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 |
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