JPS61217705A - 膜厚測定装置 - Google Patents
膜厚測定装置Info
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- JPS61217705A JPS61217705A JP60059162A JP5916285A JPS61217705A JP S61217705 A JPS61217705 A JP S61217705A JP 60059162 A JP60059162 A JP 60059162A JP 5916285 A JP5916285 A JP 5916285A JP S61217705 A JPS61217705 A JP S61217705A
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- sensor array
- signal
- measuring device
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
- G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
- G01B11/0616—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating
- G01B11/0625—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating with measurement of absorption or reflection
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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。
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〉
この発明は模厚測定装置に関し、さらに詳しくは、例え
ば集積回路（以下単にＩＣと称する）製作用の７オトマ
スク基板やウェハの上に形成された透明な薄膜の膜厚を
測定するのに用いられる模厚測定装置に関する。
ば集積回路（以下単にＩＣと称する）製作用の７オトマ
スク基板やウェハの上に形成された透明な薄膜の膜厚を
測定するのに用いられる模厚測定装置に関する。
く在米技術〉
マスクやウェハ等の基板上に形成される、例えば７オト
レノスト膜や、シリコン酸化膜等は、一般に極めて薄い
透明な膜で形成され、この膜厚はおよそ４００人ないし
３０．０００．＆であり、この薄膜に露光、現像、エツ
チング等、所定の処理を施こして得られるＩＣパターン
の線幅はおよそ、０．３μ論ないし１００μｍ程度であ
る。
レノスト膜や、シリコン酸化膜等は、一般に極めて薄い
透明な膜で形成され、この膜厚はおよそ４００人ないし
３０．０００．＆であり、この薄膜に露光、現像、エツ
チング等、所定の処理を施こして得られるＩＣパターン
の線幅はおよそ、０．３μ論ないし１００μｍ程度であ
る。
この膜厚及びパターンの線幅が規定さｉだ通りに製造さ
れているか否かによってＩＣの良否が決せられる。
れているか否かによってＩＣの良否が決せられる。
従って、ＩＣの製造管理上、この膜厚を高い再現精度を
もって測定することができる模厚測定装置が要請されて
いる。
もって測定することができる模厚測定装置が要請されて
いる。
ところで、上記のような透明な薄膜の膜厚測定において
は、あらかじめ、膜厚の値が既知である多数の標準試料
の分光反射スペクトルを測定して、これらの測定値をマ
イクロコンピュータ等の信号処理装置内の記憶部に記憶
しておき、次いで被測定試料の分光反射スペクトルを測
定し、標準試料とのスペクトル光強度の比をもって、当
該被測定資料の膜厚を求めるという手法が一般に用（・
られる。
は、あらかじめ、膜厚の値が既知である多数の標準試料
の分光反射スペクトルを測定して、これらの測定値をマ
イクロコンピュータ等の信号処理装置内の記憶部に記憶
しておき、次いで被測定試料の分光反射スペクトルを測
定し、標準試料とのスペクトル光強度の比をもって、当
該被測定資料の膜厚を求めるという手法が一般に用（・
られる。
この上うな模厚測定装置としては、従来より第７図に示
すものが知られている。この図において、符号１は顕微
鏡、２は試料台３にセットされた被測定試料、４は対物
レンズ、５は対物レン２′４を該試料２の表面の観察及
び焦点調整のための接眼レンズ、７は試料２からの反射
光を通過させる入射アパーチャ、８は反射光の分光スペ
クトルを発生する凹面回折格子、９はステッピングモー
タ１０により、凹面回折格子８を矢印Ａ方向へ回動させ
て所定の波長範囲（例えば、４００〜８００ｎｍ）を掃
引する掃引装置、９ａは波長カウンタ、１１はスリット
、１２は光電子増倍管、１３は増幅器を内蔵した電流−
電圧変換器、１４はステッピングモータ１０を駆動制御
し、かつ電流−電圧変換器１３からの光強度信号Ｋを受
けて、この信号Ｋを統計演算処理し、膜厚を演算して結
果を必要に応じて、表示装置（ＣＲＴ）Ｉ Ｓａあるい
はプリンタ１５ｂの出力装置１５に出力するマイクロコ
ンピュータ、１４ａはコンピュータ１４の操作キイであ
る。
すものが知られている。この図において、符号１は顕微
鏡、２は試料台３にセットされた被測定試料、４は対物
レンズ、５は対物レン２′４を該試料２の表面の観察及
び焦点調整のための接眼レンズ、７は試料２からの反射
光を通過させる入射アパーチャ、８は反射光の分光スペ
クトルを発生する凹面回折格子、９はステッピングモー
タ１０により、凹面回折格子８を矢印Ａ方向へ回動させ
て所定の波長範囲（例えば、４００〜８００ｎｍ）を掃
引する掃引装置、９ａは波長カウンタ、１１はスリット
、１２は光電子増倍管、１３は増幅器を内蔵した電流−
電圧変換器、１４はステッピングモータ１０を駆動制御
し、かつ電流−電圧変換器１３からの光強度信号Ｋを受
けて、この信号Ｋを統計演算処理し、膜厚を演算して結
果を必要に応じて、表示装置（ＣＲＴ）Ｉ Ｓａあるい
はプリンタ１５ｂの出力装置１５に出力するマイクロコ
ンピュータ、１４ａはコンピュータ１４の操作キイであ
る。
二の模厚測定装置は次のようにして膜厚を測定すること
ができる。
ができる。
被測定試料２を顕微Ｉ！１の試料台３に載置して接眼レ
ンズ６を見ながら、第６図のように当該被測定試料２の
被測定、克Ｐｌ：線線の交点を位置合せし、測定装置を
スタートさせる。
ンズ６を見ながら、第６図のように当該被測定試料２の
被測定、克Ｐｌ：線線の交点を位置合せし、測定装置を
スタートさせる。
当該試料２からの反射光は、顕微鏡１の前記光学系を介
して凹面回折格子８に入射される。この凹面回折格子は
ステッピングモータ１０で作動する前記掃引装置９に上
って回動されつつ、例えば４００止ないし８００ｎｍの
光波長に対応する分光スペクトルを発生する。この分光
スペクトルはスリット１１を介して、固定された光電子
増倍管１２に入射し、凹面回折格子８の掃引作動と同期
して、時系列的に分光スペクトル信号Ｉを発生する。
して凹面回折格子８に入射される。この凹面回折格子は
ステッピングモータ１０で作動する前記掃引装置９に上
って回動されつつ、例えば４００止ないし８００ｎｍの
光波長に対応する分光スペクトルを発生する。この分光
スペクトルはスリット１１を介して、固定された光電子
増倍管１２に入射し、凹面回折格子８の掃引作動と同期
して、時系列的に分光スペクトル信号Ｉを発生する。
次いで電流−電圧変換器１３によって増幅された分光反
射スペクトルに対応する光強度信号Ｋを得る。
射スペクトルに対応する光強度信号Ｋを得る。
この光強度信号には更にマイクロコンピュータ１４によ
って後述する如き、所要の演算処理がなされ、膜厚が演
算され、その結果は出力装置１５で表示あるいは印字さ
れる。
って後述する如き、所要の演算処理がなされ、膜厚が演
算され、その結果は出力装置１５で表示あるいは印字さ
れる。
なお、被測定試料２の測定に先立って、あらかじめ膜厚
のわかってい多数の標準試料の分光反射スペクトル強度
の測定がなされ、そのデータがマイクロコンピュータ１
４に人力されていることは前述の通りである。
のわかってい多数の標準試料の分光反射スペクトル強度
の測定がなされ、そのデータがマイクロコンピュータ１
４に人力されていることは前述の通りである。
〈発明が解決しようとする問題点〉
しかるに、凹面回折格子を掃引作動させて、この掃引作
動と同期して光電子増倍管がら時系列的に分光スペクト
ル信号を取り出す従来技術においては、掃引作動中に順
次分光スペクトル信号を出力するものであるため測定時
間の短縮には限度があり、殊に測定精度を向上させるた
めに複数回掃引させて測定データを多く得る場合にはな
おさらである。
動と同期して光電子増倍管がら時系列的に分光スペクト
ル信号を取り出す従来技術においては、掃引作動中に順
次分光スペクトル信号を出力するものであるため測定時
間の短縮には限度があり、殊に測定精度を向上させるた
めに複数回掃引させて測定データを多く得る場合にはな
おさらである。
その上掃引作動中に、照射用光源の輝度の変化、機械振
動に伴なう当該光源の光量変動等より成る外乱変動の影
響を受は易く、測定精度をさらに向上させる場合の妨げ
となっていた。
動に伴なう当該光源の光量変動等より成る外乱変動の影
響を受は易く、測定精度をさらに向上させる場合の妨げ
となっていた。
本発明は、このような難点を解消した模厚測定装置を提
供することをその目的とする。
供することをその目的とする。
〈問題点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に、次のように構成し
たものである。
たものである。
すなわち、試料に白色光を照射し、その反射光を拡大光
学系を介して固定の回折格子に投影し、分光反射スペク
トルを得、そのスペクトルを光電変換し、さらにデジタ
ル変換した信号をマイクロコンピュータ等の信号処理装
置で演算処理して膜厚を得るようにした模厚測定装置に
おいて、光電変換手段を、１次元イメージセンサアレイ
で構成するとともに、かかる光電変換手段から並列的に
出力される信号を並列−直列変換回路（以下、Ｐ／Ｓ変
換回路と称する）で増幅して時系列的に出力させるよう
に構成したことを持金とするもので、更に具体的にはこ
の出力信号を少なくとも ２１０以上の分解能を有する
Ａ／Ｄ変換器でデジタル変換し、信号処理装置が、少な
くとも１次元イメージセンサアレイの各素子固有の感度
情報を記憶し、この感度情報に基づいて前記デジタル信
号を補正するように構成したものである。
学系を介して固定の回折格子に投影し、分光反射スペク
トルを得、そのスペクトルを光電変換し、さらにデジタ
ル変換した信号をマイクロコンピュータ等の信号処理装
置で演算処理して膜厚を得るようにした模厚測定装置に
おいて、光電変換手段を、１次元イメージセンサアレイ
で構成するとともに、かかる光電変換手段から並列的に
出力される信号を並列−直列変換回路（以下、Ｐ／Ｓ変
換回路と称する）で増幅して時系列的に出力させるよう
に構成したことを持金とするもので、更に具体的にはこ
の出力信号を少なくとも ２１０以上の分解能を有する
Ａ／Ｄ変換器でデジタル変換し、信号処理装置が、少な
くとも１次元イメージセンサアレイの各素子固有の感度
情報を記憶し、この感度情報に基づいて前記デジタル信
号を補正するように構成したものである。
〈作 用〉
１次元イメージセンサアレイの各素子から出力される画
像信号は、少なくとも２１０以上の分解能を有するＡ／
Ｄ変換器でデジタル信号に変換されるため、画像信号レ
ベルは１０００階調以上にまで峻別され、さらに、１次
元イメージセンサアレイの各素子間の感度のバラツキ等
を補正した上でその後の演算処理がなされるから、１次
元イメージセンサアレイを用いても極めて大きいダイナ
ミックレンジを確保することができ、しかも−瞬にして
所定波長範囲のスペクトル信号を得ることができる。
像信号は、少なくとも２１０以上の分解能を有するＡ／
Ｄ変換器でデジタル信号に変換されるため、画像信号レ
ベルは１０００階調以上にまで峻別され、さらに、１次
元イメージセンサアレイの各素子間の感度のバラツキ等
を補正した上でその後の演算処理がなされるから、１次
元イメージセンサアレイを用いても極めて大きいダイナ
ミックレンジを確保することができ、しかも−瞬にして
所定波長範囲のスペクトル信号を得ることができる。
〈実施例〉
本発明は、光電子増倍管に代えて１次元イメージセンサ
アレイを使用しても、光電子増倍管に劣らない十分なダ
イナミックレジ及び十分なＳ／Ｗ比を確保しうる方法を
見出してそれを膜厚側底装置に適用することによりなさ
れたもので、以下、本発明に係る実施例を示す図面に基
づいて説明する。
アレイを使用しても、光電子増倍管に劣らない十分なダ
イナミックレジ及び十分なＳ／Ｗ比を確保しうる方法を
見出してそれを膜厚側底装置に適用することによりなさ
れたもので、以下、本発明に係る実施例を示す図面に基
づいて説明する。
第１図は本発明に係る模厚測定装置の構成の１実施例を
示すブロック図であり、第６図で説明した符号と同一の
符号は同一部材を示すものとする。
示すブロック図であり、第６図で説明した符号と同一の
符号は同一部材を示すものとする。
＠１図において、符号８は顕微ｉＲ１の結像面に配置し
たアパーチャー７を通って来た試料２からの反射光を分
光する凹面回折格子で、この凹面回折格子８に代えて、
分光スペクトルを平面状に結像させる、例えばフラット
フィールド型のホログラフィック回折格子を用いること
もできる。
たアパーチャー７を通って来た試料２からの反射光を分
光する凹面回折格子で、この凹面回折格子８に代えて、
分光スペクトルを平面状に結像させる、例えばフラット
フィールド型のホログラフィック回折格子を用いること
もできる。
符号１６は、凹面回折格子８の分光スペクトル結像面に
所定のピッチで多数配列されたＣＣＶ）（Ｃｈａｒｇｅ
Ｃｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）より成る１次元イ
メージセンサアレイ、１７は１次元イメージセンサアレ
イ１６によって光電変換され、並列的に出力された画像
信号■を増幅して時系列的に出力させるＰ／Ｓ変換回路
、１８は例えば１０ビツトの分解能を有するＡ／Ｄ変換
器、１９はタイミングパルス発生回路であり、Ｐ／Ｓ変
換回路１７・Ａ／Ｄ変換器１８及び後述するマイクロコ
ンピュータ等の信号処理装置２０のアドレス指定手段２
１に対するタイミングパルス信号を出力する。
所定のピッチで多数配列されたＣＣＶ）（Ｃｈａｒｇｅ
Ｃｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）より成る１次元イ
メージセンサアレイ、１７は１次元イメージセンサアレ
イ１６によって光電変換され、並列的に出力された画像
信号■を増幅して時系列的に出力させるＰ／Ｓ変換回路
、１８は例えば１０ビツトの分解能を有するＡ／Ｄ変換
器、１９はタイミングパルス発生回路であり、Ｐ／Ｓ変
換回路１７・Ａ／Ｄ変換器１８及び後述するマイクロコ
ンピュータ等の信号処理装置２０のアドレス指定手段２
１に対するタイミングパルス信号を出力する。
上記１次元イメージセンサアレイ１６は、例えば１素子
の大きさが１５μｍ×１５μｍ程度のものを直線状に２
０４８個配列０て構成され、この場合には凹面回折格子
８によって分光されたスペクトルの波長４００ｎｍない
し８００ｎｍについて１度に光電変換して出力させるこ
とができる。
の大きさが１５μｍ×１５μｍ程度のものを直線状に２
０４８個配列０て構成され、この場合には凹面回折格子
８によって分光されたスペクトルの波長４００ｎｍない
し８００ｎｍについて１度に光電変換して出力させるこ
とができる。
なお、かかる１次元イメージセンサアレイ１６はＣＣＤ
に代えてＰＤＡ （Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ Ａｒｒａ
ｙ）を用いることもできる。
に代えてＰＤＡ （Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ Ａｒｒａ
ｙ）を用いることもできる。
Ａ／ＤＩ換器１８として２１Ｇの分解能を有するものを
使用した場合には、Ｐ／Ｓ変換回路１７により増幅され
て時系列的に出力された信号Ｊは、１０２４階調の信号
レベルのデジタル信号Ｋに変換される。
使用した場合には、Ｐ／Ｓ変換回路１７により増幅され
て時系列的に出力された信号Ｊは、１０２４階調の信号
レベルのデジタル信号Ｋに変換される。
なお、実験によると、Ａ／Ｄ変換器１８に２１２の分解
能のものを使用して、４０９６階調までの信号レベルに
ついても、その再現性を確保できることが判明した６次
に、デジタル信号には、信号処理装置２０の内部メモリ
２２のスペクトル情報記憶部２２ａにアドレス指定手段
２１を介して、例えば上記２０４８素子のイメージセン
サアシイを用いる場合２０４８個の異なるアドレスに記
憶される。
能のものを使用して、４０９６階調までの信号レベルに
ついても、その再現性を確保できることが判明した６次
に、デジタル信号には、信号処理装置２０の内部メモリ
２２のスペクトル情報記憶部２２ａにアドレス指定手段
２１を介して、例えば上記２０４８素子のイメージセン
サアシイを用いる場合２０４８個の異なるアドレスに記
憶される。
この信号処理装置２０は中央制御部（以下単にＣＰＵと
称する）２３と、アドレス指定手段２１と、感度情報、
スペクトル情報等の情報を記憶する記憶部２２と、スペ
クトル情報補正手段２４と、平均化処理手段２Ｓと標準
試料、データとの比較手段２６と、膜厚演算手段２７と
から構成され、第２図に示すフローチャートに基づいて
薄膜の膜厚を出力装置１５に出力するように構成されて
いる。
称する）２３と、アドレス指定手段２１と、感度情報、
スペクトル情報等の情報を記憶する記憶部２２と、スペ
クトル情報補正手段２４と、平均化処理手段２Ｓと標準
試料、データとの比較手段２６と、膜厚演算手段２７と
から構成され、第２図に示すフローチャートに基づいて
薄膜の膜厚を出力装置１５に出力するように構成されて
いる。
ところで、前記１次元イメージセンサアレイ１６が光電
変換した出力には、各素子の感度のバラツキが最大±１
０％程度見込まれ、さらに各素子が受光しない時にもわ
ずかに暗電流を発生するため、測定精度を向上させるた
めにはスペクトル情報記憶部２２ａに記憶された２０４
８個のスペクトル情報を補正して、真の値に近づける必
要がある。そこで、本発明に係る模厚測定装置において
は１次元イメージセンサアレイ１６の各素子固有の暗電
流の大きさＤｉ（ｉ＝１〜２０２４）及び感度５ｉ（ｉ
”１〜２０２４）を、あらかじめ感度情報として感度情
報記憶部２２ｂに記憶し、スペクトル情報記憶部２２ａ
から読み出された各スペクトル情報Ｘ１（ｉ＝１〜２０
２４）に対応させて感度情報Ｄｉ、Ｓ＋を感度情報記憶
部２２ｂから読み出し、スペクトル情報補正手段２４で
、 スペクトル情報たるデジタル信号にの信号レベルを真の
値に近づけ、その補正されたスペクトル情報に平均化処
理・標準試料データとの比較処理等の統計処理を行なっ
た上で、膜厚を演算するように構成されている。
変換した出力には、各素子の感度のバラツキが最大±１
０％程度見込まれ、さらに各素子が受光しない時にもわ
ずかに暗電流を発生するため、測定精度を向上させるた
めにはスペクトル情報記憶部２２ａに記憶された２０４
８個のスペクトル情報を補正して、真の値に近づける必
要がある。そこで、本発明に係る模厚測定装置において
は１次元イメージセンサアレイ１６の各素子固有の暗電
流の大きさＤｉ（ｉ＝１〜２０２４）及び感度５ｉ（ｉ
”１〜２０２４）を、あらかじめ感度情報として感度情
報記憶部２２ｂに記憶し、スペクトル情報記憶部２２ａ
から読み出された各スペクトル情報Ｘ１（ｉ＝１〜２０
２４）に対応させて感度情報Ｄｉ、Ｓ＋を感度情報記憶
部２２ｂから読み出し、スペクトル情報補正手段２４で
、 スペクトル情報たるデジタル信号にの信号レベルを真の
値に近づけ、その補正されたスペクトル情報に平均化処
理・標準試料データとの比較処理等の統計処理を行なっ
た上で、膜厚を演算するように構成されている。
かかる平均化処理は、デジタル画像処理分野等において
は、既に公知と思われるが、ここでは１次元イメージセ
ンサアレイを構成する各素子について、例えば域る素子
を中心として想定される両隣りの素子２個ずつ、計４個
を加えた５個の素子の出力平均を算出し、この算出平均
値を当該素子の出力値とする演算処理を行ない、かかる
演算処理を例えば３回繰返すことにより平均化処理を行
なっている。
は、既に公知と思われるが、ここでは１次元イメージセ
ンサアレイを構成する各素子について、例えば域る素子
を中心として想定される両隣りの素子２個ずつ、計４個
を加えた５個の素子の出力平均を算出し、この算出平均
値を当該素子の出力値とする演算処理を行ない、かかる
演算処理を例えば３回繰返すことにより平均化処理を行
なっている。
かくのごとくして平均化処理されたスペクトル情報は、
次に比較手段２６において所定の膜厚範囲ごとに分類さ
れた標準試料データと比較され、そのプロフィールが、
例えば第４図にその１例を示す如く、（ａ）単調増加の
場合、（ｂ）極小点が１個の場合、（ｃ）極大点が１個
の場合、（ｄ）極小点、極大点が１個以上の場合とに判
別される。しかる後、膜厚演算手段２７で前記各場合に
ついて、そのスペクトル情報に対応した膜厚が算出され
る。すなわち、被測定試料ののスペクトル情報のプロフ
ィールが第４図（、）のような場合、まず成る特定の波
長λ、に対するスペクトル光量値ＲＡを求め、該スペク
トル光量値ＲＡをあらかじめ記憶部２２ｃに書込まれた
多数の標準試料のスペクトル光量値と比較し、前記特定
の波長λいに対するスペクトル光量値ＲＡと一致する標
準試料を検索し、一致すればその標準試料の膜厚を当該
被測定試料の膜厚とする。一方、一致する標準試料がな
く、近似した標準試料しがない場合には、被測定試料と
近似した標準試料とで補間演算を行ない、その膜厚を算
出する。
次に比較手段２６において所定の膜厚範囲ごとに分類さ
れた標準試料データと比較され、そのプロフィールが、
例えば第４図にその１例を示す如く、（ａ）単調増加の
場合、（ｂ）極小点が１個の場合、（ｃ）極大点が１個
の場合、（ｄ）極小点、極大点が１個以上の場合とに判
別される。しかる後、膜厚演算手段２７で前記各場合に
ついて、そのスペクトル情報に対応した膜厚が算出され
る。すなわち、被測定試料ののスペクトル情報のプロフ
ィールが第４図（、）のような場合、まず成る特定の波
長λ、に対するスペクトル光量値ＲＡを求め、該スペク
トル光量値ＲＡをあらかじめ記憶部２２ｃに書込まれた
多数の標準試料のスペクトル光量値と比較し、前記特定
の波長λいに対するスペクトル光量値ＲＡと一致する標
準試料を検索し、一致すればその標準試料の膜厚を当該
被測定試料の膜厚とする。一方、一致する標準試料がな
く、近似した標準試料しがない場合には、被測定試料と
近似した標準試料とで補間演算を行ない、その膜厚を算
出する。
なお、かかる手法は、測定器分野などにおいて、「検量
線方式」として多用されている。この膜厚の算出方法は
、第４図（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の場合も同様であり、
この測定精度は、あらかじめ記憶部２２Ｃに書込まれる
標準試料数を可能な限り多く、がっ、各試料についての
データ数を多くするとともに、比較すべきスペクトル光
量値に対応する特定波長の数を増加させることにより容
易に向上させることができる。
線方式」として多用されている。この膜厚の算出方法は
、第４図（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の場合も同様であり、
この測定精度は、あらかじめ記憶部２２Ｃに書込まれる
標準試料数を可能な限り多く、がっ、各試料についての
データ数を多くするとともに、比較すべきスペクトル光
量値に対応する特定波長の数を増加させることにより容
易に向上させることができる。
なお、ｖ＆３図は、第２図のフロートチャートに基づい
てなされる信号処理の態様を模式的に示すグラフであり
、横軸は波長（、ｍ）、縦軸は波長に対応して時系列的
に出力される信号の出力レベルを示す。
てなされる信号処理の態様を模式的に示すグラフであり
、横軸は波長（、ｍ）、縦軸は波長に対応して時系列的
に出力される信号の出力レベルを示す。
以下、第１図ないし第３図により、本実施例に係る模厚
測定装置の機能を説明する。
測定装置の機能を説明する。
まず、信号処理装置２０のキイ１４ａを操作して本発明
に係る模厚測定装置をスタートさせると、１次元イメー
ジセンサアレイ１６の各素子は、あらかじめ設定された
積分時間ｔの間、同時に凹面回折格子８からの分光スペ
クトル光量を蓄積する。
に係る模厚測定装置をスタートさせると、１次元イメー
ジセンサアレイ１６の各素子は、あらかじめ設定された
積分時間ｔの間、同時に凹面回折格子８からの分光スペ
クトル光量を蓄積する。
次いで、Ｐ／Ｓ変換回路１７及びＡ／Ｄ変換器１８を介
して第３図（Ａ）に示すような信号レベルのスペクトル
情報Ｋが記憶部２２のスペクトル情報記憶部２２ａに記
憶される。
して第３図（Ａ）に示すような信号レベルのスペクトル
情報Ｋが記憶部２２のスペクトル情報記憶部２２ａに記
憶される。
このスペクトル情報には前記のようにしてスペクトル情
報補正手段２４によって真の値に近づけられ、第３図（
Ｂ）に示すような信号レベルに補正される。そして、平
均比処理手段２５によって、第３図（Ｃ）に示すような
滑らかな信号レベルに平均化される。
報補正手段２４によって真の値に近づけられ、第３図（
Ｂ）に示すような信号レベルに補正される。そして、平
均比処理手段２５によって、第３図（Ｃ）に示すような
滑らかな信号レベルに平均化される。
なお、第５図は第３図（Ｃ）を拡大して示したものであ
り、例えば膜厚３３９２人の５ｉ０２試料の分光反射ス
ペクトルをプリンター等の出力装置１５で出力したもの
に当相する。
り、例えば膜厚３３９２人の５ｉ０２試料の分光反射ス
ペクトルをプリンター等の出力装置１５で出力したもの
に当相する。
このようにして平均化処理されたスペクトル情゛報は、
一旦記憶部２２ｃへ記憶されるが、あらかじめ当該記憶
部２２ｃへ記憶されている標準試料のデータとともに、
比較手段２６で比較され、次いで膜厚演算手段２７で膜
厚が求められ、その結果を、必要に応じて第５図に示す
如きグラフとともにＣＲＴ又はプリンタよりなる出力装
置１５へ出力される。
一旦記憶部２２ｃへ記憶されるが、あらかじめ当該記憶
部２２ｃへ記憶されている標準試料のデータとともに、
比較手段２６で比較され、次いで膜厚演算手段２７で膜
厚が求められ、その結果を、必要に応じて第５図に示す
如きグラフとともにＣＲＴ又はプリンタよりなる出力装
置１５へ出力される。
なお、第１図において符号５ａは半導体レーザ光源、５
ｂはその半導体レーザ光源による単色光で試料２を照射
した反射光を光電変換するための光電変換手段であり、
特に３００Å以下の薄膜の測定精度を向上させたい場合
に適用することができるように、前記模厚測定装置に併
設され、白色光源５と切換えて使用することができるよ
うに構成されている。
ｂはその半導体レーザ光源による単色光で試料２を照射
した反射光を光電変換するための光電変換手段であり、
特に３００Å以下の薄膜の測定精度を向上させたい場合
に適用することができるように、前記模厚測定装置に併
設され、白色光源５と切換えて使用することができるよ
うに構成されている。
上記した説明においては、最終的に２１０以上の分解能
を有するスペクトル情報を得るため、例えば２１０以上
の分解能を有するＡ／Ｄ変換器を使用したが、本発明に
おいては、かかるＡ／Ｄ変換器に限定されるものではな
く、Ａ／Ｄ変換器としては、例えば通常の２ａの分解能
のものを使用し、以後のデータ処理の段階で周知のデー
タ処理方法により２１０以上のデジタル信号にすること
も可能である。
を有するスペクトル情報を得るため、例えば２１０以上
の分解能を有するＡ／Ｄ変換器を使用したが、本発明に
おいては、かかるＡ／Ｄ変換器に限定されるものではな
く、Ａ／Ｄ変換器としては、例えば通常の２ａの分解能
のものを使用し、以後のデータ処理の段階で周知のデー
タ処理方法により２１０以上のデジタル信号にすること
も可能である。
〈発明の効果〉
本発明によると前記のように構成され作用するか１次の
ような秀れた効果を奏する。
ような秀れた効果を奏する。
イ、光電変換手段を１次元イメージセンサアレイを用い
て一度に１掃引分の分光反射スペクトル信号を得ること
ができるから、測定時間の大幅な短縮を図ることができ
る。
て一度に１掃引分の分光反射スペクトル信号を得ること
ができるから、測定時間の大幅な短縮を図ることができ
る。
口、掃引手段を必要としないので分光手段の構造を極め
て簡素化することができるとともに、掃引作動を必要と
しないから、従来のように掃引作動中に外乱変動の影響
による測定誤差を無くすことができ、測定精度をさらに
向上させることができる。
て簡素化することができるとともに、掃引作動を必要と
しないから、従来のように掃引作動中に外乱変動の影響
による測定誤差を無くすことができ、測定精度をさらに
向上させることができる。
ハ、１次元イメージセンサアレイの各素子間の暗電流及
び感度のバラツキを補正して、スペクトル信号レベルを
真の値に近ずけるように補正した場合には、従来、単一
の光電子増倍管を使用する装置と同等、あるいはそれ以
上のスペクトル信号レベルの信頼性を確保することがで
きる。
び感度のバラツキを補正して、スペクトル信号レベルを
真の値に近ずけるように補正した場合には、従来、単一
の光電子増倍管を使用する装置と同等、あるいはそれ以
上のスペクトル信号レベルの信頼性を確保することがで
きる。
第１図は本発明に係る模厚測定装置の構成を示すブロッ
ク図、第２図はそのフローチャート、第３図は第２図の
７０−チャートに基づいてなされる信号処理の態様を模
式的に示すグラフ、第４図は被測定資料のスペクトル情
報の分布状態を示すグラフ、第５図は第３図（Ｃ）を拡
大して示すグラフ、第６図は被測定試料の顕微鏡による
拡大図、第７図は従来技術に係る模厚測定装置の概要を
示すブロック図である。 １・・・拡大光学系（顕微鏡）、 ２・・・試料、 ８・・・回折格子、１６・・・１
次元イメージセンサアレイ、１７・・・並列−直列変換
回路（Ｐ／Ｓ変換回路）、１８・・・Ａ／Ｄ変換器、 １９・・・タイミングパルス発生回路、２０・・・信号
処理装置、２２・・・記憶部、２２ａ・・・スペクトル
情報記憶部、 ２２ｂ・・・感度情報記憶部、 ２３・・・中央制御部（ＣＰＵ）、 ２４・・・スペクトル情報補正手段。 菓１図 第２図 手続補正書（自発） 昭和６１年 １月Ｉ４日 １、事件の表示 昭和６０年特許願第 ５９１６２ 号２、発明の名称 模厚測定装置 ３、補正をする者 事件との関係特許出願人 氏名 大日本スクリーン製造株式会社４、代 理 人 住 所 大阪市東区本町３丁目２４番地 小原
ビル・氏 名 （６８８９）弁理士 北
谷 寿 −置 （０６）２４５−３４０５ ５、補正命令の日付 昭和 年 月 日発送６
・ｍ正の対ｓ 特許請求の範囲１発明の詳細な説明。 ７、補正の内容 図面の簡単な説明・、−−唖一一一
一 別紙の通り ′°゛ い＼・伊。 （１）特許請求の範囲を下記の通り訂正します。 記 １、所要の光源で照射される試料からの反射光を拡大投
影するための拡大光学系と、拡大投影された反射光を分
光するための回折格子と、該回折格子からの分光スペク
トルを光電変換するための手段と、該光電変換手段から
の出力信号をＡ／Ｄ変換するための手段と、該Ａ／Ｄ変
換手段からの出力信号に基づいて、当該試料の膜厚を演
算する信号処理手段等とから成る模厚測定装置において
、 光電変換手段を１次元イメージセンサ７し測定装置 ２゜Ａ／Ｄ変換するための手段を２１０以上の分解能を
有するＡ／Ｄ変換器で構成した特許請求の範囲第１項記
載のｙ測定装置 ３、信号処理手段が、少なくとも１次元イメージセンサ
アレイの各素子固有の感度情報を記憶し、この感度情報
に基づいて前記Ａ／Ｄ変換された信号を補正する手段を
含んで成る特許請求の範囲＃１項記載の模厚測定装置（
２）明細書第２真下から３行目 「３０，０００人」をｒ３００００人」に訂正（点を削
除） （３）明細書第３真下から６行目および同第１８頁１０
行目 「資料」を「試料」に訂正 （４）明細書第８頁下から６行目 Ｉｓ／ＷＪをＩｓ／ＮＪに訂正 （５）明細書８頁下から５行目 「膜厚側底を」を「膜厚測定」に訂正 （６）明細書第９頁５〜７行目 ［反射光を分光する・・・・・・平面状に結像させる、
」を「反射光を、分光スペクトルとして平面状に結像さ
せる凹面回折格子で」に訂正
ク図、第２図はそのフローチャート、第３図は第２図の
７０−チャートに基づいてなされる信号処理の態様を模
式的に示すグラフ、第４図は被測定資料のスペクトル情
報の分布状態を示すグラフ、第５図は第３図（Ｃ）を拡
大して示すグラフ、第６図は被測定試料の顕微鏡による
拡大図、第７図は従来技術に係る模厚測定装置の概要を
示すブロック図である。 １・・・拡大光学系（顕微鏡）、 ２・・・試料、 ８・・・回折格子、１６・・・１
次元イメージセンサアレイ、１７・・・並列−直列変換
回路（Ｐ／Ｓ変換回路）、１８・・・Ａ／Ｄ変換器、 １９・・・タイミングパルス発生回路、２０・・・信号
処理装置、２２・・・記憶部、２２ａ・・・スペクトル
情報記憶部、 ２２ｂ・・・感度情報記憶部、 ２３・・・中央制御部（ＣＰＵ）、 ２４・・・スペクトル情報補正手段。 菓１図 第２図 手続補正書（自発） 昭和６１年 １月Ｉ４日 １、事件の表示 昭和６０年特許願第 ５９１６２ 号２、発明の名称 模厚測定装置 ３、補正をする者 事件との関係特許出願人 氏名 大日本スクリーン製造株式会社４、代 理 人 住 所 大阪市東区本町３丁目２４番地 小原
ビル・氏 名 （６８８９）弁理士 北
谷 寿 −置 （０６）２４５−３４０５ ５、補正命令の日付 昭和 年 月 日発送６
・ｍ正の対ｓ 特許請求の範囲１発明の詳細な説明。 ７、補正の内容 図面の簡単な説明・、−−唖一一一
一 別紙の通り ′°゛ い＼・伊。 （１）特許請求の範囲を下記の通り訂正します。 記 １、所要の光源で照射される試料からの反射光を拡大投
影するための拡大光学系と、拡大投影された反射光を分
光するための回折格子と、該回折格子からの分光スペク
トルを光電変換するための手段と、該光電変換手段から
の出力信号をＡ／Ｄ変換するための手段と、該Ａ／Ｄ変
換手段からの出力信号に基づいて、当該試料の膜厚を演
算する信号処理手段等とから成る模厚測定装置において
、 光電変換手段を１次元イメージセンサ７し測定装置 ２゜Ａ／Ｄ変換するための手段を２１０以上の分解能を
有するＡ／Ｄ変換器で構成した特許請求の範囲第１項記
載のｙ測定装置 ３、信号処理手段が、少なくとも１次元イメージセンサ
アレイの各素子固有の感度情報を記憶し、この感度情報
に基づいて前記Ａ／Ｄ変換された信号を補正する手段を
含んで成る特許請求の範囲＃１項記載の模厚測定装置（
２）明細書第２真下から３行目 「３０，０００人」をｒ３００００人」に訂正（点を削
除） （３）明細書第３真下から６行目および同第１８頁１０
行目 「資料」を「試料」に訂正 （４）明細書第８頁下から６行目 Ｉｓ／ＷＪをＩｓ／ＮＪに訂正 （５）明細書８頁下から５行目 「膜厚側底を」を「膜厚測定」に訂正 （６）明細書第９頁５〜７行目 ［反射光を分光する・・・・・・平面状に結像させる、
」を「反射光を、分光スペクトルとして平面状に結像さ
せる凹面回折格子で」に訂正
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、所要の光源で照射される試料からの反射光を拡大投
影するための拡大光学系と、拡大投影された反射光を分
光するための回折格子と、該回折格子からの分光スペク
トルを光電変換するさめの手段と、該光電変換手段から
の出力信号をＡ／Ｄ変換するための手段と、該Ａ／Ｄ変
換手段からの出力信号に基づいて、当該試料の膜厚を演
算する信号処理手段等とから成る膜厚測定装置において
、 光電変換手段を１次元イメージセンサアレイで構成する
とともに、該センサアレイからの並列出力信号を時系列
出力信号に変換するための手段を付設したことを特徴と
する膜厚測定装置 ２、Ａ／Ｄ変換するための手段を２＾１＾０以上の分解
能を有するＡ／Ｄ変換器で構成した特許請求の範囲第１
項記載の模厚測定装置 ３、信号情報処理手段が、少なくとも１次元イメージセ
ンサアレイの各素子固有の感度情報を記憶し、この感度
情報に基づいて前記Ａ／Ｄ変換された信号を補正する手
段を含んで成る特許請求の範囲第１項記載の膜厚測定装
置
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60059162A JPS61217705A (ja) | 1985-03-22 | 1985-03-22 | 膜厚測定装置 |
| US06/801,788 US4676647A (en) | 1985-03-22 | 1985-11-26 | Film thickness measuring device and method |
| EP85115616A EP0197199A1 (en) | 1985-03-22 | 1985-12-09 | Apparatus for and a method of measuring the thickness of a film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60059162A JPS61217705A (ja) | 1985-03-22 | 1985-03-22 | 膜厚測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61217705A true JPS61217705A (ja) | 1986-09-27 |
| JPH0352885B2 JPH0352885B2 (ja) | 1991-08-13 |
Family
ID=13105402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60059162A Granted JPS61217705A (ja) | 1985-03-22 | 1985-03-22 | 膜厚測定装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4676647A (ja) |
| EP (1) | EP0197199A1 (ja) |
| JP (1) | JPS61217705A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08304033A (ja) * | 1995-04-28 | 1996-11-22 | Nec Corp | 溶解速度測定装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US4787749A (en) * | 1985-11-28 | 1988-11-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for measuring the thickness of a thin film using the spectral reflection factor of the film |
| GB8601176D0 (en) * | 1986-01-17 | 1986-02-19 | Infrared Eng Ltd | Sensing |
| US4836682A (en) * | 1986-07-02 | 1989-06-06 | E. I. Dupont De Nemours And Company | Method and apparatus for calibrating optical sensors |
| GB8618159D0 (en) * | 1986-07-25 | 1986-09-03 | Pa Consulting Services | Spectrometer based instruments |
| US4801809A (en) * | 1987-07-13 | 1989-01-31 | Process Automation Business, Inc. | Sheet inspection apparatus and methods providing simultaneous resolution of measurement zones and wavelength bands |
| US4807994A (en) * | 1987-11-19 | 1989-02-28 | Varian Associates, Inc. | Method of mapping ion implant dose uniformity |
| US4909631A (en) * | 1987-12-18 | 1990-03-20 | Tan Raul Y | Method for film thickness and refractive index determination |
| US4844617A (en) * | 1988-01-20 | 1989-07-04 | Tencor Instruments | Confocal measuring microscope with automatic focusing |
| JPH073365B2 (ja) * | 1988-06-08 | 1995-01-18 | 大日本クスリーン製造株式会社 | 顕微分光装置 |
| JPH0252205A (ja) * | 1988-08-17 | 1990-02-21 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 膜厚測定方法 |
| JPH0731050B2 (ja) * | 1988-12-29 | 1995-04-10 | オリンパス光学工業株式会社 | 光学式膜厚測定装置 |
| US5042949A (en) * | 1989-03-17 | 1991-08-27 | Greenberg Jeffrey S | Optical profiler for films and substrates |
| US5101111A (en) * | 1989-07-13 | 1992-03-31 | Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. | Method of measuring thickness of film with a reference sample having a known reflectance |
| US5241366A (en) * | 1992-03-04 | 1993-08-31 | Tencor Instruments | Thin film thickness monitor |
| US5772861A (en) * | 1995-10-16 | 1998-06-30 | Viratec Thin Films, Inc. | System for evaluating thin film coatings |
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| US6091485A (en) * | 1999-12-15 | 2000-07-18 | N & K Technology, Inc. | Method and apparatus for optically determining physical parameters of underlayers |
| US20040061873A1 (en) * | 2002-09-26 | 2004-04-01 | Davis Brett L. | Method and apparatus for detecting media thickness |
| US7233401B1 (en) * | 2003-07-11 | 2007-06-19 | Foothill Instruments, Llc | Method and apparatus for measuring thickness of a material |
| TWI292030B (en) * | 2006-01-13 | 2008-01-01 | Ind Tech Res Inst | High density multi-channel detecting device |
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| US4355903A (en) * | 1980-02-08 | 1982-10-26 | Rca Corporation | Thin film thickness monitor |
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| JPS6052706A (ja) * | 1983-08-31 | 1985-03-26 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | 膜厚測定装置 |
| JPH111405A (ja) * | 1997-06-10 | 1999-01-06 | Fuaimatetsuku:Kk | 農薬用無機粉体及びその製造方法 |
-
1985
- 1985-03-22 JP JP60059162A patent/JPS61217705A/ja active Granted
- 1985-11-26 US US06/801,788 patent/US4676647A/en not_active Expired - Fee Related
- 1985-12-09 EP EP85115616A patent/EP0197199A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
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| JPH08304033A (ja) * | 1995-04-28 | 1996-11-22 | Nec Corp | 溶解速度測定装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0352885B2 (ja) | 1991-08-13 |
| US4676647A (en) | 1987-06-30 |
| EP0197199A1 (en) | 1986-10-15 |
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