JPS61140806A - 膜厚測定方法 - Google Patents

膜厚測定方法

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JPS61140806A
JPS61140806A JP26398984A JP26398984A JPS61140806A JP S61140806 A JPS61140806 A JP S61140806A JP 26398984 A JP26398984 A JP 26398984A JP 26398984 A JP26398984 A JP 26398984A JP S61140806 A JPS61140806 A JP S61140806A
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JP
Japan
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spectrum
film thickness
interferometer
measured
measurement
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Pending
Application number
JP26398984A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Kato
加藤 裕志
Kazuhiko Nakahara
和彦 中原
Masao Morii
森井 正夫
Nobuyoshi Miyabayashi
延良 宮林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jeol Ltd
Original Assignee
Jeol Ltd
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Publication date
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Publication of JPS61140806A publication Critical patent/JPS61140806A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • G01B11/0616Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、フーリエ変換赤外分光光度計を用いて厚みの
一様な物質の膜厚を赤外光により、非接触で測定するこ
とのできる膜厚測定方法に関する。
[従来の技術] 膜厚を測定づ−べき試1’!+に赤外光を照射し、該試
rlの表面と裏面によって反射された光をマイケルソン
型干渉計に入射させ、該光の干渉光を得、この干渉光を
検出するとインタフェログラムが得られる。このインタ
フェログラムの中心にはセンターバーストと呼ばれる強
いピークが出世し、その両側にはサイドバーストと呼ば
れる弱いピークが現われる。このセンターバーストとサ
イドバーストの位置の差が該被測定試yP+の膜厚に依
存していることが知られており、フーリエ変換赤外分光
光度計を使用した膜厚測定方法においては、この位置の
差を検出している。
[発明が解決しようとする問題点] 近年、該インタフ1ログラムをフーリエ変換してスペク
トルを得、このスペクトルを更に逆フーリエ変換し、得
られたデータのピーク位置から膜厚を求める方法が開発
されている。第6図は、インタフェログラムを7−リー
[変換および逆フーリエ変換して得られたデータを示し
ており、ピークPOの位置から膜厚が求められる。しか
しながら、インタフェログラムをフーリエ変換および逆
フーリエ変換した結果は複素数であり、その実数部は、
PO以外にPl 、P2等の複数のピークが現われ、コ
ンピュータでビーク位置を求める場合、各ピークの強さ
が同程酊であると、間違ったピークP1あるいはP2を
選lυでしまい、測定が不正確となる。
本発明は、−L述した点に鑑みてなされたもので、正確
な膜厚測定が可能な方法を捏供することを目的としてい
る。
[問題点を解決するための手段] 本発明に基づく膜厚測定方法は、以下のA〜にのステッ
プより成ることを特徴としている。
A、被測定試yP+に赤外光を照射するステップ、B、
該試料の表面と裏面によって反射された赤外光をビーム
スプリッタ、固定鏡、移動鏡より成るマイケルソン型干
渉計に入射させ、干渉させるステップ、 C0該干渉計の移動鏡を所定距離移動させ、その移動に
応じた測定干渉光を検出するステップ、D、ステップC
により検出された信号をフーリT変換して測定スペクト
ルを得るステップ、E、参照光を該干渉計に入射させ、
干渉させるステップ、 E、該干渉計の移動鏡を所定距離移動させ、その移動に
応じた参照干渉光を検出するステップ、G、ステップF
によって検出された信号をフーリエ変換して参照スペク
トルを得るステップ、1」、該測定スペクトルと該参照
スペクトルとの除算スペクトルを得るステップ、゛ I、該除算スペクトルを逆フーリエ変換するステップ、 J、ステップIの逆フーリエ変換の結果得られた複素数
データの絶対値を得るステップ、K、該絶対値データの
ピーク位置から被測定試料の膜厚を求めるステップ。
[作用1 被測定膜に照射され、該膜によって反射された赤外光は
、マイケルソン型干渉計によって干渉させられ後検出さ
れ、測定光のインタフェログラムが得られる。又、該干
渉計には参照光が入射させられ、参照光のインタフ10
グラムも検出される。
該両インタフェログラムは夫々別個にフーリエ変換され
た後、2秤のフーリエ変換されたスペクトルの除算が行
われる。この除算によって干渉計や検出器の特性による
影響が取り除かれる。該除算によって1qられたスペク
トルは、逆フーリエ変換され、そして、該逆フーリエ変
換の結果得られた複素数データの絶対値が油筒される。
該絶対値データは膜厚に応じた位置に強い単一のピーク
が坦れることから、このピーク位置を検知することによ
って正確に膜厚を求めることができる。
[実施例] 以下本発明の一実施例を添附図面に基づいて詳述する。
第1図は本発明の方法を実施するフーリエ変換赤外分光
光度計の一例を示しており、1は赤外光源である。該光
源1からの赤外光は、反射鏡2゜3によって反射され、
試料台4上に載置された被測定膜5に照射される。該被
測定膜5の表面と裏面によって反射された赤外光は、反
!)I鏡6,7によって反射され、ど−ハスプリッタ8
.固定鏡9゜移動鏡10より成るマイケルソン型干渉計
11に入射し、干渉させられる。該干渉計11によって
干渉させられた赤外光は検出器12によって検出される
が、該移動鏡10を駆動機構13によって所定距離移動
させることによって該検出器によってインタフェログラ
ムが検出されることになる。
該検出信号は増幅器14によって増幅された後、A−D
変換器15によりディジタル信号に変換され、コンビコ
ータ16を介してメモリに17内に記憶される。該コン
ビコータ16は後述する各種の演算を行うもので、該コ
ンピュータによって19られた被測定膜の膜厚は、記録
計18に記録される。
次に、第2図の流れ図を参考にして、上記第1図に示し
たフーリエ変換赤外分光光度計を用いた膜厚測定方法の
一実施例を詳述する。
(第1ステツプ) 試lit台4に被測定膜5を配置し、該被測定膜5に赤
外光を照射してその反射光を干渉計11に導く。干渉計
11の移動鏡10を所定距離移動させ、測定干渉光のイ
ンタフェログラムを検出し、メモリ17に記憶する。尚
、このインタフェログラムは第3図に示す如き波形であ
り、中心にセンターバーストCが現れ、その両側にサイ
ドバーストS1.82が現れている。このセンターバー
ストCとサイドバーストS1あるいはS2との位置の差
が被測定膜5の厚さに依存していることは前述の通りで
ある。
(第2ステツプ) 該メモリ17に記憶された測定インタフェログラムをコ
ンピュータ16によってフーリエ変換し、得られた測定
スペクトルを該メモリ17に記憶する。
(第3ステツプ) 試料台4に被測定膜5に代えて例えば、鏡を配置し、核
粒に赤外光を照射してその反射光を参照光として干渉計
11に導く。干渉計11の移動鏡10を所定距離移動さ
せ、参照干渉光のインタフェログラムを検出し、メモリ
17に記憶する。尚、参照干渉光を得る手段は、単に鏡
を被測定試料に代えて配置する構成に限定されない。
(第4ステツプ) 該メモリ17に記憶された参照インタフェログラムをコ
ンピュータ16によってフーリエ変換し、得られた参照
スペクトルを該メモリ17に記憶する。
(第5ステツプ) 測定スペクトルと参照スペクトルをメモリ17から読み
出し、両スペクトルの除算を行う。
この除算を行うことによって両スペクトルに共通して含
まれている干渉計11や検出器12の特性による成分は
除去され、それらの特性によって、測定結果に誤差が混
入することが防止される。第4図はこの除算の結果得ら
れたスペクトルを示しており、このスペクトルの周期が
膜厚に対応している。
(第6ステツプ) 第4図に示す如く、インタフ10グラムをフ一すエ変換
した結果得られたスペクトルは、高波数側にいくにつれ
て減衰しており、2000 c m −’より高い波数
域は、スペクトルの強度は極めて微弱であり、実質的に
ノイズのみが存在している。このノイズは最終的に得ら
れるスペクトルの必要ピークに影響を与えるため、好ま
しくない。従って、このステップでは、第5ステツプで
除算されたスペクトルの内、2000c m−’より高
い波数領域のスペクトル強度を零とする処理(ウィンド
ウ処理)を行う。尚、2000 c m−1より高い波
数域のスペクトルを零とすると、後述する第8ステツプ
によって得られるスペクトルのピーク幅に変化を与える
ことになるが、そのピーク位置には関係しない。この結
果、実際に使用するスペクトル領域は2000cm−’
程度であるから、そのfRttを測定できるサンプリン
グレートでA−D変換器15によってインタフェログラ
ムをサンプリングすれば良いことになる。このことは、
インタフ10グラムのサンプリング間隔を数倍広げるこ
とを可能とするもので、結果として干渉計の移動鏡の移
動速度を早めることができることから、高速な測定が可
能となると共に、データ点が少なくなるため、FFT等
の数値処理をより高速で行うことが可能となる。
(第7ステツプ) 第6ステツプでウィンドウ処理が行われたスペクトルを
逆フーリエ変換する。このフーリエ変換された結果は複
素数であり、得られたデータの実数部分は、第6図に示
す如く、複数のビークを有している。
(第8ステツプ) 第7ステツプで得られた複素数データの絶対値を演算す
る。この絶対値スペクトルは、第5図に示す如く、強い
強度の単一のビークPOを有するものである。
(第9ステツプ) 第5図のビークPOの位置を検知し、この位置から被測
定膜5の厚さを演算し、記録計18に記録する。
[効果] このように、本発明では、インタフェログラムをフーリ
エ変換および逆フーリエ変換した結果得られた複素数デ
ータの絶対値を得ており、この絶対値データに基づいて
膜厚に応じた単一のピーク位置を検知するようにしてい
るため、コンピュータが間違って伯のピーク位nを検知
することは完全になくなり、測定を極めて正確に再規性
良く行うことができる。又、測定スペクトルと参照スペ
クトルの除算を行っているので、干渉計等の特性のII
Iを排除して測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に基づく膜厚測定方法を実施するための
フーリエ変換赤外分光光邸計の一例を示す図、第2図は
本発明の一実施例を説明するために用いた流れ図、第3
図はインタフェログラムを示す図、第4図はインタフェ
ログラムをフーリエ変換し参照スペクトルと除算して得
られたスペクトルを示す図、第5図は除算スペクトルを
逆フーリエ変換して得られた複素数データを示す図、第
6図はインタフェログラムをフーリエ変換および逆フー
リエ変換した結果得られたスペクトルを示す図である。 1・・・赤外光源 2.3.6.7・・・反!l)I鏡 4・・・試ri台     8・・・ビームスプリッタ
9・・・固定鏡    10・・・移動鏡12・・・検
出器    13・・・駆動機構14・・・増幅器  
 15・・・A−r)変換器16・・・コンピュータ 
17・・・メモリ18・・・記録計

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)以下のステップより成る膜厚測定方法、A、被測
    定試料に赤外光を照射するステップ、B、該試料の表面
    と裏面によって反射された赤外光をビームスプリッタ、
    固定鏡、移動鏡より成るマイケルソン型干渉計に入射さ
    せ、干渉させるステップ、 C、該干渉計の移動鏡を所定距離移動させ、その移動に
    応じた測定干渉光を検出するステップ、D、ステップC
    によって検出された信号をフーリエ変換して測定スペク
    トルを得るステップ、E、参照光を該干渉計に入射させ
    、干渉させるステップ、 F、該干渉計の移動鏡を所定距離移動させ、その移動に
    応じた参照干渉光を検出するステップ、G、ステップF
    によって検出された信号をフーリエ変換して参照スペク
    トルを得るステップ、H、該測定スペクトルと該参照ス
    ペクトルとの除算スペクトルを得るステップ、 I、該除算スペクトルを逆フーリエ変換するステップ、 J、ステップIの逆フーリエ変換の結果得られた複素数
    データの絶対値を得るステップ、 K、該絶対値データのピーク位置から被測定試料の膜厚
    を求めるステップ。
  2. (2)前記ステップHによって得られた除算スペクトル
    の内、所定波数領域のスペクトル強度を零とした後、上
    記ステップIの逆フーリエ変換を行うようにした特許請
    求の範囲第1項記載の膜厚測定方法。
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