JPS62127608A - 膜厚測定装置 - Google Patents
膜厚測定装置Info
- Publication number
- JPS62127608A JPS62127608A JP26791585A JP26791585A JPS62127608A JP S62127608 A JPS62127608 A JP S62127608A JP 26791585 A JP26791585 A JP 26791585A JP 26791585 A JP26791585 A JP 26791585A JP S62127608 A JPS62127608 A JP S62127608A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sample surface
- distance
- measurement
- fiber
- film thickness
- Prior art date
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- Pending
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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】
本発明は、薄膜特に半導体製造工程でのシリコン上の酸
化膜のようにミクロンメータ以下の膜厚測定に関するも
のである。
化膜のようにミクロンメータ以下の膜厚測定に関するも
のである。
従来、この種の装置は、単に試料面に光を投射し、受光
するのみで試料面と反射率測定端子間の距離見に配慮が
見られなかった。従って、測定精度を向上する為には、
測定点数を増やし、平均化によらなければならなかった
。
するのみで試料面と反射率測定端子間の距離見に配慮が
見られなかった。従って、測定精度を向上する為には、
測定点数を増やし、平均化によらなければならなかった
。
本発明は、従来の欠点を改善し、光学配置を最適化する
ことにより、測定時間の短縮及び測定精度を向上するも
のである。
ことにより、測定時間の短縮及び測定精度を向上するも
のである。
本発明の構成及び作用を説明する前に、基本的な測定原
理について第１図を用いて説明し、次に、実施例として
第２図、第３図、第４図を用いて詳しく説明する。
理について第１図を用いて説明し、次に、実施例として
第２図、第３図、第４図を用いて詳しく説明する。
本発明で利用している基本的な膜厚算出の測定原理につ
いて第１図を用いて以下説明する。
いて第１図を用いて以下説明する。
媒質の屈折率を入射側からｎ１ｌｎ２１ｎ３ とし、い
ま測定しようとする膜厚をｄとする。使用波長（真空中
での波長入０）の各々の入射角を０１．θ２．θ３とす
る。この時の振巾反射率Ｙは次のようになる。
ま測定しようとする膜厚をｄとする。使用波長（真空中
での波長入０）の各々の入射角を０１．θ２．θ３とす
る。この時の振巾反射率Ｙは次のようになる。
〔参考：Ｍ、Ｂｏｒｎ ａｎｄ Ｅ、Ｗｏｌｆ著、
“Ｐｒ１ｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ ０ｐｔｉｃｓ”３
ｒｄｅｄｉｔｉｏｎ、ＰＥＲＧＡＭＯＮ ＰＲＥＳＳ
、６２頁〕ここでＹ１２は媒質ｌと２の境界でのフレネ
ルの反射係数で、Ｙ２３は媒質２と３の境界でのフレネ
ルの反射係数であり、βはβ＝−”ｎ２ ａ ｃｏｓθ
２である・λＯ 実際測定可能な量は、反射強度すなわちＲ＝ＩＹＩ２（
通常反射率と呼ぶ）であり、次のようになる。
“Ｐｒ１ｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ ０ｐｔｉｃｓ”３
ｒｄｅｄｉｔｉｏｎ、ＰＥＲＧＡＭＯＮ ＰＲＥＳＳ
、６２頁〕ここでＹ１２は媒質ｌと２の境界でのフレネ
ルの反射係数で、Ｙ２３は媒質２と３の境界でのフレネ
ルの反射係数であり、βはβ＝−”ｎ２ ａ ｃｏｓθ
２である・λＯ 実際測定可能な量は、反射強度すなわちＲ＝ＩＹＩ２（
通常反射率と呼ぶ）であり、次のようになる。
（２）式より膜厚ｄは次のようになる。
ここでＮは整数である。
使用波長入０を変化させた時の反射率Ｒとｄは第１図（
ｂ）及び（ｃ）のようになる。従って各波長での膜厚ｄ
の平均値ｄＡＶを膜厚とすることにより、再現性の良い
高精度な測定ができる。
ｂ）及び（ｃ）のようになる。従って各波長での膜厚ｄ
の平均値ｄＡＶを膜厚とすることにより、再現性の良い
高精度な測定ができる。
半導体製造工程において、シリコン上の酸化膜等の膜厚
測定には、高精度測定が要求されている。その理由の１
つに線巾の微細化に伴い線巾の精度が高く要求されてい
るが、半導体製造工程において重要なエツチング工程は
膜厚により、線巾が微妙に変化してしまうことが挙げら
れる。
測定には、高精度測定が要求されている。その理由の１
つに線巾の微細化に伴い線巾の精度が高く要求されてい
るが、半導体製造工程において重要なエツチング工程は
膜厚により、線巾が微妙に変化してしまうことが挙げら
れる。
膜厚を高精度に測定するには、反射率の測定精度を上げ
ることが肝要である。本発明は反射率の測定精度向上を
目的としたものである。
ることが肝要である。本発明は反射率の測定精度向上を
目的としたものである。
第２図はファイバープローブの特性を示すものである。
横軸にファイバープローブの先端部と試料面との距離文
を示し縦軸にファイバープローブへの入射光量に対する
試料面から反射し、ファイバープローブから出射光量す
なわち反射光Ｒに比例する量Ｒ′とした。ファイバープ
ローブにより実線と点線のように異なるカーブを示す。
を示し縦軸にファイバープローブへの入射光量に対する
試料面から反射し、ファイバープローブから出射光量す
なわち反射光Ｒに比例する量Ｒ′とした。ファイバープ
ローブにより実線と点線のように異なるカーブを示す。
第３図はファイバープローブの先端部を拡大した図で、
白ぬきのまる部分は光が先端から出射するファイ気−で
黒まる部分は受光するファイバーである。（ａ）は出射
するファイバーと受光するファイバーがミックスし配列
されたもので（以後、ミックスファイバーと称する）、
（ｂ）は出射するファイバーが中央に、受光するファイ
バーが周辺に配列されたもの（以後、ドーナツファイバ
ーと称する）である。ミックスファイバーは第２図の実
線のように文が小さいところでピークをもちドーナツフ
ァイバーは点線のように文が大きいところでピークをも
つ。間隔見は試料ステージの真直度や試料の厚みむら、
そり等により変化する。
白ぬきのまる部分は光が先端から出射するファイ気−で
黒まる部分は受光するファイバーである。（ａ）は出射
するファイバーと受光するファイバーがミックスし配列
されたもので（以後、ミックスファイバーと称する）、
（ｂ）は出射するファイバーが中央に、受光するファイ
バーが周辺に配列されたもの（以後、ドーナツファイバ
ーと称する）である。ミックスファイバーは第２図の実
線のように文が小さいところでピークをもちドーナツフ
ァイバーは点線のように文が大きいところでピークをも
つ。間隔見は試料ステージの真直度や試料の厚みむら、
そり等により変化する。
従って、前記Ｒ′の極値、すなわち図示Ｊｌｐｔやｉｐ
２め距離で常に測定することにより、正確な反射率測定
が可能となる。実際にＪｌｐｌ＋ｕｐ２は、ミックスフ
ァイバーの直径りが２ｍｍでＭｐｌは約０．５ ｍ ｍ
、ドーナツファイバーで内径Ｄ１が２ｍｍ、外径Ｄ２が
７ｍｍでオード２、レンズ３により、試料面ｌ上にスポ
ットを結び、その反射光を斜めからレンズ４及び−次元
のスポット位置検出センサー５又はＣＯＤラインセンサ
ーで受光することによって、試料面１の位置を検出する
手段と、更に試料面ｌとファイバープローブの最適距離
ｉｐとなるよう試料面又はファイバープローブ６を上下
に駆動する機構７をもつ。この時、位置を検出する手段
の光がファイバープローブの出力光に悪影響を及ぼさな
い為に、タイムシェアリングするか、又は使用波長を変
える必要がある。
２め距離で常に測定することにより、正確な反射率測定
が可能となる。実際にＪｌｐｌ＋ｕｐ２は、ミックスフ
ァイバーの直径りが２ｍｍでＭｐｌは約０．５ ｍ ｍ
、ドーナツファイバーで内径Ｄ１が２ｍｍ、外径Ｄ２が
７ｍｍでオード２、レンズ３により、試料面ｌ上にスポ
ットを結び、その反射光を斜めからレンズ４及び−次元
のスポット位置検出センサー５又はＣＯＤラインセンサ
ーで受光することによって、試料面１の位置を検出する
手段と、更に試料面ｌとファイバープローブの最適距離
ｉｐとなるよう試料面又はファイバープローブ６を上下
に駆動する機構７をもつ。この時、位置を検出する手段
の光がファイバープローブの出力光に悪影響を及ぼさな
い為に、タイムシェアリングするか、又は使用波長を変
える必要がある。
また、位置検出系として、エアセンサーや超音波測距も
利用可能である。
利用可能である。
本発明は必ずしも自動で上下に駆動する機構７を有する
必要はなく、第２図の最適距離ｕＰ１．ＪＩＦ２に予め
設定し、試料面が変動しないよう配慮された機構をもつ
ことでも可能である。すなわち所定の口径のシリコンウ
ェハは規格により厚みが±０．１ ｍ ｍ程度に入って
おり、裏面から定まったチャックで固定することにより
前述のｉＰｌやＲｐ２に設定できる。
必要はなく、第２図の最適距離ｕＰ１．ＪＩＦ２に予め
設定し、試料面が変動しないよう配慮された機構をもつ
ことでも可能である。すなわち所定の口径のシリコンウ
ェハは規格により厚みが±０．１ ｍ ｍ程度に入って
おり、裏面から定まったチャックで固定することにより
前述のｉＰｌやＲｐ２に設定できる。
本発明は以上の如く測定時間の短縮及び測定精度の向上
に極めて効果的である。
に極めて効果的である。
第１図は本発明に利用した分光反射率から膜厚を求める
基本原理説明図、第２図は本発明に利用した反射率測定
端子としてのファイバープローブの試料面とファイツバ
−プローブ間距離文に対する反射受光量Ｗのカーブを示
す図、第３図はファイバープローブの先端部の拡大図、
第４図は本発明の実施例で、試料面と反射率測定端子と
してのファイバープローブ間を自動的に最適距離とする
装置の説明図である。 ｌは試料面、６はファイバープローブ、２は光 発巻ダイオード、３，４はレンズ、５は１次元スポット
位置検出素子、７は試料面上下駆動装置。 第 １ 口 （Ｆ）） 入 （Ｃ） 箔５図 （（１２） Ｃｂ）
基本原理説明図、第２図は本発明に利用した反射率測定
端子としてのファイバープローブの試料面とファイツバ
−プローブ間距離文に対する反射受光量Ｗのカーブを示
す図、第３図はファイバープローブの先端部の拡大図、
第４図は本発明の実施例で、試料面と反射率測定端子と
してのファイバープローブ間を自動的に最適距離とする
装置の説明図である。 ｌは試料面、６はファイバープローブ、２は光 発巻ダイオード、３，４はレンズ、５は１次元スポット
位置検出素子、７は試料面上下駆動装置。 第 １ 口 （Ｆ）） 入 （Ｃ） 箔５図 （（１２） Ｃｂ）
Claims (1)
- 分光反射率から試料の膜厚を測定する装置において、試
料面と反射率測定端子間の距離ｌを、距離変動に対して
反射受光量変動の小さい極値ｌ＿Ｐ近傍に設定すること
を特徴とした膜厚測定装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26791585A JPS62127608A (ja) | 1985-11-28 | 1985-11-28 | 膜厚測定装置 |
| US06/935,381 US4787749A (en) | 1985-11-28 | 1986-11-26 | Method and apparatus for measuring the thickness of a thin film using the spectral reflection factor of the film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26791585A JPS62127608A (ja) | 1985-11-28 | 1985-11-28 | 膜厚測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62127608A true JPS62127608A (ja) | 1987-06-09 |
Family
ID=17451387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26791585A Pending JPS62127608A (ja) | 1985-11-28 | 1985-11-28 | 膜厚測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62127608A (ja) |
-
1985
- 1985-11-28 JP JP26791585A patent/JPS62127608A/ja active Pending
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