KR101653854B1 - 막두께 측정 장치 및 막두께 측정 방법 - Google Patents

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Abstract

막두께 측정 장치(1A)는 소정 대역에 걸친 파장 성분을 포함하는 측정광을 반도체막(15)으로 공급하는 측정 광원(28)과; 반도체막(15)의 상면 및 하면으로부터의 반사광이 중첩해서 이루어지는 출력광의 각 시점에서 강도를 파장마다 검출하는 분광 광학계(30) 및 광검출기(31)와; 반도체막(15)의 막두께(d)의 시간 변화를 구하는 막두께 해석부(40)를 구비한다. 막두께 해석부(40)는 상면으로부터의 반사광과 하면으로부터의 반사광이 서로 간섭하여 발생하는 간섭광의 강도가 극대 또는 극소로 되는 피크 파장 또는 이웃하는 피크 파장의 간격에 상당하는 수치를, 서로 다른 시각(T1, T2)에 있어서 검출된 출력광의 각 스펙트럼 파형에 기초하여 구하고, 당해 수치의 시간 변화로부터 반도체막(15)의 막두께(d)의 시간 변화를 구한다. 이에 의해, 간섭광 강도의 피크의 1주기보다 작은 미소한 막두께의 상대 변화량이어도, 그 막두께 변화량을 정밀도 좋게 측정할 수 있는 막두께 측정 장치 및 막두께 측정 방법이 실현된다.

Description

막두께 측정 장치 및 막두께 측정 방법{FILM THICKNESS MEASUREMENT DEVICE AND FILM THICKNESS MEASUREMENT METHOD}
본 발명은 기판 상에 형성된 반도체막 등 막형상의 측정 대상물의 막두께에 대한 시간 변화를 측정하는 막두께 측정 장치 및 막두께 측정 방법에 관한 것이다.
반도체 제조 프로세스에 있어서, 예를 들어, 에칭 처리의 실행 중에는 기판 상에서 반도체막의 막두께가 감소하도록 시간 변화한다. 또, 박막 형성 처리의 실행 중에는 반도체막의 막두께가 증가하도록 시간 변화한다. 이와 같은 반도체 프로세스에서는 처리의 종점 검출 등의 프로세스 제어를 위해서, 반도체막의 막두께의 시간 변화에 대해서 인ㆍ사이투(In-Situ)에서의 측정이 필요하다.
그러한 반도체막의 막두께의 측정 방법으로서, 반도체막에 소정 파장의 측정광을 조사하고, 반도체막의 상면으로부터의 반사광 및 하면으로부터의 반사광이 간섭한 간섭광을 검출하는 방법이 이용되고 있다. 이 방법에서는 반도체막의 막두께가 변화하면, 상면으로부터의 반사광과 하면으로부터의 반사광 사이의 광로 길이차가 변화한다. 따라서 이 광로 길이차의 변화에 수반하는 간섭광의 검출 강도(간섭광 강도)의 시간 변화를 이용하여, 각 시점에서 반도체막의 막두께를 측정할 수 있다.
예를 들어, 특허 문헌 1에 기재된 막두께 측정 장치는 피측정 대상으로부터의 투과광 또는 반사광을 분광 수단으로 분광하여 간섭 무늬를 검출하고, 각 파장에 대한 검출 출력 중 최대값과 최소값의 차가 소정의 값일 때의 극값에 대한 출력으로부터 피측정 대상의 막두께를 연산하고 있다. 또, 특허 문헌 2에는 파장 가변 레이저로부터의 광빔을 측정 부분에 조사하고, 그 측정 부분으로부터 얻어진 반사광 또는 투과광에 의한 신호광을 검출하는 반도체 두께비 접촉 측정 장치에 있어서, 신호광의 강도를 검출하면서 파장 가변 레이저의 파장을 변화시켜서, 얻어진 광강도 변화의 파형으로부터 위상 변화량을 구하고, 이 위상 변화량을 기초로, 반도체 두께의 절대값과 신호광 강도의 위상 변화량의 관계식으로부터 반도체 두께를 구하는 기술이 기재되어 있다.
선행 기술 문헌
특허 문헌
특허 문헌 1 : 일본 특개소 63－50703호 공보
특허 문헌 2 : 일본 특허 제3491337호 공보
파장(λ)의 광을 막두께(d), 굴절률(n)의 박막에 조사한 경우, 간섭광 강도(I)는 다음의 식 (1)에 의해 나타낸다. 또한, 식 중에서 A, B는 박막의 상하 계면(界面)에 있어서 반사율에 의해 정해지는 정수이다.
[식 1]
Figure 112011094699306-pct00001
식 (1)로부터 밝혀진 바와 같이 막두께(d)가 변화하면 간섭광 강도(I)는 여현파(余弦波) 형상으로 강약을 반복한다. 반도체 프로세스에 있어서 막두께 측정에서는 시간의 경과에 따라서 막두께(d)가 단조롭게 증가(또는 감소)하기 때문에, 간섭광 강도(I)는 시간을 변수로 하는 여현파 함수로 된다. 따라서 종래의 막두께 측정에 있어서는 시간의 경과와 함께 변화하는 간섭광 강도(I)의 피크를 반복하여 검출함으로써, 막두께(d)의 상대 변화량을 구한다.
그렇지만, 이와 같은 방식은 간섭광 강도(I)의 피크가 몇번이고 발생할 정도로 충분히 큰 막두께(d)의 상대 변화량을 구하는 경우에는 유효하지만, 간섭광 강도(I)의 피크의 1주기보다 작은 미소(微小)한 막두께(d)의 상대 변화량을 측정하는 경우에는, 충분한 측정 정밀도를 확보하는 것이 곤란하게 된다.
여기서, 막두께(d)를 측정하는 다른 방식으로서, 예를 들어 백색광이라고 하는 광대역 광을 박막에 조사하여, 얻어진 간섭광의 스펙트럼에 있어서 극대 또는 극소로 되는 파장(피크 파장)을 관찰하고, 그 피크 파장의 변화로부터 막두께(d)를 구하는 방식이 생각된다. 그러나 광대역 광을 박막에 조사하여 얻어진 반사광에는 광대역 광에 포함된 휘선(輝線) 스펙트럼 등이 간섭광과 함께 포함되어 있고, 이 반사광으로부터 간섭광의 피크 파장만을 정확하게 구하는 것이 어렵다고 하는 문제가 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위한 방식으로서, 박막과 나란히 레퍼런스 샘플을 두고, 이 레퍼런스 샘플로부터의 반사광의 스펙트럼을, 박막으로부터의 반사광의 스펙트럼으로부터 상쇄하는 방식이 생각된다. 그러나 반도체 프로세스에 있어서 박막 측정에서는 온도나 압력이 크게 변동하는 성막(成膜) 챔버(chamber) 내에 레퍼런스 샘플을 둘 필요가 있어서, 그 취급이 곤란하게 된다.
또한, 특허 문헌 1에 기재된 장치에서는 휘선 스펙트럼이라고 하는 광원의 스펙트럼 특성이 고려되지 않아서, 막두께를 정확하게 구할 수 없을 우려가 있다. 또, 특허 문헌 2에 기재된 장치에서는 참조 광학계(참조용 샘플)를 이용하여 측정을 행하기 때문에, 상술한 바와 같이 반도체 프로세스에서는 그 취급이 곤란하게 된다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 문제점에 감안하여 이루어진 것이며, 간섭광 강도의 피크의 1주기보다 작은 미소한 막두께의 상대 변화량이어도, 그 막두께의 변화량을 정밀도 좋게 측정할 수 있는 막두께 측정 장치 및 막두께 측정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 의한 막두께 측정 장치는, 제1면 및 제2면을 가지는 막형상의 측정 대상물의 막두께의 시간 변화를 측정하는 막두께 측정 장치로서, 소정 대역(帶域)에 걸친 파장 성분을 포함하는 측정광을 측정 대상물로 공급하는 측정 광원과; 측정 대상물의 제1면으로부터의 측정광의 반사광, 및 제2면으로부터의 측정광의 반사광이 중첩해서 이루어지는 출력광의 각 시점에서 강도를 파장마다 검출하는 검출 수단과; 측정 대상물의 막두께의 시간 변화를 구하는 막두께 해석 수단을 구비하고, 막두께 해석 수단은 제1면으로부터의 반사광과 제2면으로부터의 반사광이 서로 간섭하여 발생하는 간섭광의 강도가 극대 또는 극소로 되는 피크 파장 또는 이웃하는 피크 파장의 간격에 상당하는 수치를, 검출 수단에 있어서 서로 다른 2개 이상의 시각에서 검출된 출력광의 각 스펙트럼 파형에 기초하여 구하고, 피크 파장 또는 이웃하는 피크 파장의 간격에 상당하는 수치의 시간 변화로부터 측정 대상물의 막두께의 시간 변화를 구하는 것을 특징으로 한다.
동일하게, 본 발명에 의한 막두께 측정 방법은, 제1면 및 제2면을 가지는 막형상의 측정 대상물의 막두께의 시간 변화를 측정하는 막두께 측정 방법으로서, 소정 대역에 걸친 파장 성분을 포함하는 측정광을 측정 광원으로부터 측정 대상물로 공급하는 측정광 공급 단계와; 측정 대상물의 제1면으로부터의 측정광의 반사광, 및 제2면으로부터의 측정광의 반사광이 중첩해서 이루어지는 출력광의 각 시점에서 강도를 파장마다 검출하는 검출 단계와; 측정 대상물의 막두께의 시간 변화를 구하는 막두께 해석 단계를 구비하고, 막두께 해석 단계 시에, 제1면으로부터의 반사광과 제2면으로부터의 반사광이 서로 간섭하여 발생하는 간섭광의 강도가 극대 또는 극소로 되는 피크 파장 또는 이웃하는 피크 파장의 간격에 상당하는 수치를, 검출 단계에 있어서 서로 다른 2개 이상의 시각에서 검출된 출력광의 각 스펙트럼 파형에 기초하여 구하고, 피크 파장 또는 이웃하는 피크 파장의 간격에 상당하는 수치의 시간 변화로부터 측정 대상물의 막두께의 시간 변화를 구하는 것을 특징으로 한다.
소정 대역에 걸친 파장 성분을 포함하는 측정광을 막형상의 측정 대상물에 조사한 경우, 그 반사광(출력광)의 스펙트럼에는 상술한 바와 같이 휘선 스펙트럼이라고 하는 불필요한 피크가 포함된다. 그러나 광원에 기인하는 이와 같은 불필요한 피크의 중심 파장은 측정 대상물의 막두께의 변화에 관계없이 불변이다. 그래서 본 발명자는 서로 다른 2개 이상의 시각에 있어서 검출된 출력광의 각 스펙트럼 파형을 이용하는 것에 의해, 휘선 스펙트럼 등의 영향을 배제하여 간섭광의 피크 파장이나 그 파장 간격에 상당하는 수치를 정확하게 구해진다는 것을 알아냈다.
즉, 상기한 막두께 측정 장치 및 막두께 측정 방법에 있어서는, 막두께 해석 수단(막두께 해석 단계)이, 제1면 및 제2면으로부터의 간섭광의 강도가 극대 또는 극소로 되는 피크 파장 또는 그 파장 간격에 상당하는 수치를, 서로 다른 2개 이상의 시각에 있어서 검출된 출력광의 각 스펙트럼 파형에 기초하여 구하고, 피크 파장 또는 그 파장 간격에 상당하는 수치의 시간 변화로부터 측정 대상물의 막두께의 시간 변화를 구한다. 따라서 상기한 막두께 측정 장치 및 막두께 측정 방법에 의하면, 휘선 스펙트럼 등이 포함되는 반사광(출력광)으로부터 간섭광의 피크 파장(또는 그 파장 간격에 상당하는 수치)만을 정확하게 구하는 것이 가능하게 되고, 간섭광 강도의 피크의 1주기보다 작은 미소한 막두께의 상대 변화량이어도, 그 막두께의 변화량을 정밀도 좋게 측정할 수 있다.
본 발명에 의한 막두께 측정 장치 및 막두께 측정 방법에 의하면, 간섭광 강도의 피크의 주기보다 작은 미소한 막두께의 상대 변화량이어도, 그 막두께 변화량을 정밀도 좋게 측정할 수 있다.
도 1은 측정 대상물의 막두께의 측정 방법에 대해서 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 이와 같은 간섭광의 강도(I)의 시간 변화의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 3은 소정 대역에 걸친 파장 성분을 적어도 포함하는 측정광(L0)을 반도체막(15)에 조사했을 때, 출력광 스펙트럼의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 4는 t=171［초］, Δt=5［초］로 한 경우 차분(I(t＋Δt, λ)－I(t, λ))의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 5는 도 4에 나타낸 차분(I(t＋Δt, λ)－I(t, λ))을 정규화한 그래프이다.
도 6은 측정 파장 300 ~ 900［nm］에 있어서, 정규화된 차분 스펙트럼 파형(S1 및 S2)을 나타내는 그래프이다.
도 7은 성막 프로세스에 있어서 반도체막(15)의 막두께(d)와 성막 시간의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 8은 측정 파장을 400［nm］로 한 경우에 있어서, 일정 속도로 증가하는 막두께의 측정 결과에 대해서 나타내는 그래프이다.
도 9는 측정 파장을 600［nm］로 한 경우에 있어서, 일정 속도로 증가하는 막두께의 측정 결과에 대해서 나타내는 그래프이다.
도 10은 측정 파장을 800［nm］로 한 경우에 있어서, 일정 속도로 증가하는 막두께의 측정 결과에 대해서 나타내는 그래프이다.
도 11은 막두께 측정 장치의 일 실시 형태의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 12는 막두께 측정 장치(1A)에 있어서 측정 광학계(21) 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 13은 막두께 측정 장치(1A)에 있어서 측정 광학계(21) 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 14는 분광 광학계(30) 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 15는 측정 위치 설정부(25) 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 16은 t=171［초］, Δt=5［초］로 한 경우 비(I(t＋Δt, λ)／I(t, λ))의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 17은 푸리에 변환 파형의 일례를 나타내는 그래프이며, 그래프 G1은 제1 푸리에 변환 파형(F{I(t, λ)})을 나타내고 있고, 그래프 G2는 제2 푸리에 변환 파형(F{I(t＋Δt, λ)})을 나타내고 있다.
도 18은 각 푸리에 변환 파형의 횡축을 위상으로 환산한 그래프이며, 그래프 G3은 제1 푸리에 변환 파형(φ{F(t, λ)})을 나타내고 있고, 그래프 G4는 제2 푸리에 변환 파형(φ{F(t＋Δt, λ)})을 나타내고 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명에 의한 막두께 측정 장치 및 막두께 측정 방법의 실시 형태를 상세 설명한다. 또한, 도면의 설명에 있어서 동일한 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 중복하는 설명을 생략한다.
(제1 실시 형태)
먼저, 본 발명에 의한 막두께 측정 방법 및 그 측정 원리에 대해서 설명한다. 도 1은 측정 대상물의 막두께의 측정 방법에 대해서 모식적으로 나타내는 도면이다. 본 막두께 측정 방법은 제1면 및 제2면을 가지는 막형상의 측정 대상물에 대해서, 그 막두께의 시간적인 변화량을 측정하는 것이다. 이하, 측정 대상물의 제1면을 측정광이 입사되는 상면으로 하고, 제2면을 그 반대측의 하면으로 하여 설명한다.
도 1에 나타내는 예에서는 막형상의 측정 대상물의 일례로서, 기판(12) 상에 형성된 반도체막(15)을 나타내고 있다. 이와 같은 반도체막(15)에 대해서, 막두께가 시간과 함께 변화하는 반도체 제조 프로세스의 일례로서, 성막 처리 또는 에칭 처리를 실행하는 것을 생각한다. 성막 처리에서, 처리의 진행에 따라서 반도체막(15)의 막두께(d)는 시간과 함께 증가한다. 또, 에칭 처리에서, 처리의 진행에 따라서 반도체막(15)의 막두께(d)는 시간과 함께 감소한다.
이와 같은 막두께(d)의 시간 변화에서, 기판(12) 및 반도체막(15)으로 이루어진 시료(10)에 대해서, 기판(12)과는 반대측이 되는 반도체막(15)의 상면(제1면; 16)측으로부터 막두께 측정용의 측정광(L0)을 공급한다. 그리고 그 상면(16)으로부터의 반사광(L1)과, 하면(제2면, 기판(12)과 반도체막(15)의 경계면; 17)으로부터의 반사광(L2 ~ LM)이 간섭하여 생성되는 간섭광을 검출하는 것에 의해, 반도체막(15)의 막두께(d)를 측정한다.
본 측정 방법에서는 구체적으로, 반도체막(15)을 포함하는 시료(10)에 대해서, 소정 대역에 걸친 파장 성분을 적어도 포함하는 측정광(L0)을 조사한다(측정광 공급 단계). 다음에, 측정광(L0)의 상면(16), 하면(17)으로부터의 반사광(L1 ~ LM)이 중첩해서 이루어지는 출력광의 강도를 파장마다 검출할 수 있는 상태로 하여, 출력광에 포함되는 각 파장 성분의 각 시점에서 강도를 검출하여, 출력광의 스펙트럼의 시간에 의한 변화를 취득한다(검출 단계). 그리고 이 출력광 스펙트럼의 시간 변화를 참조하여, 반도체막(15)의 막두께(d)의 시간 변화를 구한다(막두께 해석 단계).
여기서, 측정 대상의 반도체막(15)의 굴절률을 n, 시간 변화하는 막두께를 d, 측정광(L0)이 포함하는 어느 파장을 λ로 하면, 반사광(L1 ~ LM)이 간섭하여 발생하는 간섭광의 강도(I)는 하기의 식 (2)에 의해 나타낸다. 단, 반사광(L3 ~ LM)은 측정 대상의 반도체막(15) 안에서 감쇠하기 때문에, 매우 약한 강도로 된다. 이 때문에, 강도(I)는 반사광(L1)과 반사광(L2)이 간섭하여 발생하는 스펙트럼으로서 근사해도 좋다.
[식 2]
Figure 112011094699306-pct00002
즉, 파장(λ)의 측정광(L0)을 이용한 경우, 얻어진 간섭광의 강도(I)는 에칭 처리 등에 의한 막두께(d)의 시간 변화에 수반하여 여현파적으로 변화한다. 여기서, A, B는 박막의 상하 계면에 있어서 반사율에 의해 정해지는 정수이다.
도 2는 이와 같은 간섭광의 강도(I)의 시간 변화의 일례를 나타내는 그래프이다. 도 2에 있어서, 간섭광 강도(I)의 피크(산 또는 골짜기)를 카운트하는 것에 의해, 막두께(d)의 시간 변화량을 구할 수 있다. 또, 그 때의 시간을 계측하면 막두께(d)의 변화율(예를 들어 에칭 레이트)을 구할 수 있다. 또한, 도 2에 나타내는 간섭광 강도(I)의 변화에 있어서, 그 1주기(Δt1)는 막두께(d)가 Δd=λ／2n만큼 변화하는 시간에 상당한다.
그러나 간섭광 강도(I)의 피크(산 또는 골짜기)를 복수회 카운트할 수 있는 정도로 반도체막(15)의 막두께(d) 변화량이 충분히 큰 경우에는 이와 같은 방법이 유효하지만, 간섭광 강도(I)의 피크의 반복 주기(도면 중 주기(Δt1))보다 작은 정도로 반도체막(15)의 막두께(d) 변화량이 작은 경우, 간섭광 강도(I)의 시간 변화로부터 막두께(d)의 변화량을 구하는 것은 어렵고, 충분한 측정 정밀도를 확보하는 것이 곤란하게 된다.
그래서 본 측정 방법의 막두께 해석 단계에서는 우선, 서로 다른 2개 이상의 시각에 있어서 출력광을 검출하고, 그러한 출력광의 각 스펙트럼 파형에 기초하여, 간섭광 강도(I)가 극대 또는 극소로 되는 피크 파장을 구한다. 그리고 구한 피크 파장의 시간 변화로부터 반도체막(15)의 막두께(d)의 시간 변화를 구한다. 이하, 이와 같은 측정 방법에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 3은 소정 대역에 걸친 파장 성분을 적어도 포함하는 측정광(L0)을 반도체막(15)에 조사했을 때, 출력광 스펙트럼의 일례를 나타내는 그래프이다. 통상, 출력광 스펙트럼에는 간섭광에 의한 스펙트럼뿐만 아니라, 측정광(L0)에 포함된 휘선 스펙트럼 등이 포함되어 있다. 따라서 출력광 스펙트럼의 파장 미분을 간단히 연산해도, 광원의 휘선 스펙트럼 등이 영향을 주어, 간섭광의 피크를 정확하게 검출할 수 없다.
여기서, 성막 속도(또는 에칭 속도) r과 시간 t를 이용하여, 반도체 프로세스에 있어서 처리된 막두께(d)=rt로 하면, 간섭광 강도(I)는 상기 식 (2)로부터 다음과 같이 나타낸다.
[식 3]
Figure 112011094699306-pct00003
그리고 식 (3)을 시간 미분하면 이하로 된다.
[식 4]
Figure 112011094699306-pct00004
이것으로부터 (dI／dt)=0으로 되는 파장(λ)은 다음과 같이 나타낸다.
[식 5]
Figure 112011094699306-pct00005
상기 식 (5)에 있어서, m이 홀수일 때에 반사광(L1 ~ LM)(특히 L1 ~ L2)은 서로 상쇄되고, m이 짝수일 때에 반사광(L1 ~ LM)(특히 L1 ~ L2)은 서로 보강된다. 즉, m이 홀수일 때에는 간섭광 강도(I)의 피크(골짜기) 파장을 나타내는 조건식으로 되고, m이 짝수일 때에는 간섭광 강도(I)의 피크(산) 파장을 나타내는 조건식으로 된다. 즉, 간섭광 강도(I)의 시간 미분(dI／dt)이 제로로 되는 파장(λ)은 간섭광 스펙트럼의 피크 파장인 것을 나타내고 있다.
이것으로부터, 제1 시각(T1)=t에 있어서 검출된 출력광의 제1 스펙트럼 파형(I(t, λ))과, 제1 시각(T1)과는 다른 제2 시각(T2)=t＋Δt에 있어서 검출된 출력광의 제2 스펙트럼 파형(I(t＋Δt, λ))의 차분(I(t＋Δt, λ)－I(t, λ))이 제로로 되는 파장(λ)(이하, 제로 크로스 파장이라 함)을 구하는 것에 의해, 간섭광 스펙트럼의 피크 파장을 얻을 수 있다고 생각된다.
도 4는 t=171［초］, Δt=5［초］로 한 경우 차분(I(t＋Δt, λ)－I(t, λ))의 일례를 나타내는 그래프이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 제2 시각(T2)에 있어서 출력광 스펙트럼에 존재한 피크는 정(正)의 피크로서 나타나 있고, 제1 시각(T1)에 있어서 출력광 스펙트럼에 존재한 피크는 부(負)의 피크로서 나타나 있다. 그리고 측정광(L0)에 포함된 휘선 스펙트럼이라고 하는 간섭광 이외의 스펙트럼 성분은 막두께(d)의 시간 변화에 관계없이 일정하기 때문에 차분(I(t＋Δt, λ)－I(t, λ))에서는 상쇄되어 있다. 이 도 4에 있어서는 Δt가 5［초］로 작기 때문에, 차분(I(t＋Δt, λ)－I(t, λ))이 제로로 되는 파장(도면 중 제로 크로스 파장(λ A))을, 간섭광 스펙트럼의 피크 파장으로 간주할 수 있다. 또한, Δt가 10［초］이하이면, 차분(I(t＋Δt, λ)－I(t, λ))이 제로로 되는 파장(도면 중 제로 크로스 파장(λ A))을, 이와 같이 간섭광 스펙트럼의 피크 파장으로 간주할 수 있다.
또, 도 4에 나타낸 예에서는 파장에 의해 광강도가 크게 다르기 때문에, 차분(I(t＋Δt, λ)－I(t, λ))의 크기가 파장에 의해 크게 다르다. 이와 같은 경우, 제1 스펙트럼 파형(I(t, λ))과 제2 스펙트럼 파형(I(t＋Δt, λ))을 중첩한 파형(I(t, λ)＋I(t＋Δt, λ))을 이용하여 차분을 정규화한 후에, 피크 파장을 구하면 좋다. 즉, 이하의 식 (6)
[식 6]
Figure 112011094699306-pct00006
에 의해 정규화된 차분이 제로로 되는 파장을, 간섭광 강도(I)의 피크 파장으로서 구한다. 또한, 도 5는 도 4에 나타낸 차분(I(t＋Δt, λ)－I(t, λ))을 상기 식 (6)에 의해 정규화한 그래프이다. 이 도 5에 있어서는 정규화된 차분이 제로로 되는 파장(도면 중 제로 크로스 파장(λ A))을, 간섭광 스펙트럼의 피크 파장으로 간주할 수 있다.
여기서, 식 (2)로부터, 반도체막(15)의 막두께(d)가 변화하면, 간섭광 스펙트럼의 피크 파장이 변화한다. 예를 들어, 막두께(d)가 에칭 처리에 의해 얇아지면, 간섭광 스펙트럼의 피크 파장은 단파장 방향으로 이동한다. 반대로, 막두께(d)가 성막 처리에 의해 두꺼워지면, 간섭광 스펙트럼의 피크 파장은 장파장 방향으로 이동한다. 따라서 피크 파장(제로 크로스 파장)의 이동량을 측정함으로써, 막두께(d)의 변화량을 알 수 있다.
도 1에 나타낸 반사광(L1 ~ LM)(특히 L1 ~ L2)이 서로 보강되는 조건은 다음의 식 (7)에 의해 나타낸다.
[식 7]
Figure 112011094699306-pct00007
상기 식 (7)에 있어서, 피크 파장(λ)이 1［nm］변화할 때를 생각하면, 다음의 식 (8)과 같이 된다.
[식 8]
Figure 112011094699306-pct00008
따라서 피크 파장(λ)이 1［nm］변화할 때, 막두께(d)는 (m／2n)만큼 변화한다는 것을 알 수 있다.
또한, 구체적인 m의 값에 대해서는 이하와 같이 하여 구할 수 있다. 식 (7)에 있어서, 이웃하는 피크 파장(λ 1, λ 2)(λ 1＞λ 2)을 생각하면,
[식 9]
Figure 112011094699306-pct00009
로 나타낼 수 있다. 피크 파장(λ 1, λ 2)에 있어서 굴절률의 파장 분산의 영향이 작다고 여기고 n1=n2로 간주하면, 상기 식 (9)로부터 m은 이하의 식 (10)에 의해 구할 수 있다.
[식 10]
Figure 112011094699306-pct00010
간섭광 강도(I)의 피크 파장(제로 크로스 파장)의 이동량을 X로 하면, 막두께(d)의 변화량(Δd)은 이하의 식 (11)에 의해 구할 수 있다.
[식 11]
Figure 112011094699306-pct00011
이상으로부터, 측정 파장(λ), 파장(λ)에서의 반도체막(15)의 굴절률(n), 프로세스 종료 조건인 막두께 변화량(Δdf)을 미리 설정하여 제로 크로스 파장의 시간 변화를 감시하는 것에 의해, 목적으로 하는 막두께 변화량(Δdf)에서 프로세스(성막 처리 또는 에칭 처리)를 종료시킬 수 있다. 또한, 식 (11)에 있어서 피크 파장(λ 1, λ 2)은 설정한 측정 파장(λ)에 가장 가까운 제로 크로스 파장으로서 검출된다.
여기서, 정규화된 차분 스펙트럼으로부터 막두께(d)를 구하는 방법의 일례를 나타낸다. 도 6에는 측정 파장 300 ~ 900［nm］에 있어서, 정규화된 차분 스펙트럼 파형(S1 및 S2)이 나타나 있다. 차분 스펙트럼 파형(S1)은 시각(T1)=171［초］에 있어서 차분 스펙트럼 파형이다. 차분 스펙트럼 파형(S2)은 시각(T1)=201［초］에 있어서 차분 스펙트럼 파형이다. 또한, 차분 스펙트럼 파형(S1 및 S2)을 구했을 때의 Δt(=T2－T1)는 모두 5［초］이다.
도면 중 제로 크로스 파장(λ A11)은 차분 스펙트럼 파형(S1)에 있어서 복수의 제로 크로스 파장 중 하나이다. 본 예에서는 제로 크로스 파장 λ A11=525.02［nm］이다. 또, 도면 중 제로 크로스 파장(λ A12)은 차분 스펙트럼 파형(S1)에 있어서 복수의 제로 크로스 파장 중에서, 제로 크로스 파장(λ A11)과 이웃하는 제로 크로스 파장이다. 본 예에서는 제로 크로스 파장 λ A12=452.96［nm］이다. 또한, 「이웃하는 제로 크로스 파장」이란, 엄밀하게는 그러한 파장에 있어서 차분 스펙트럼 파형(S1)의 기울기가 서로 동일 부호로 되는 제로 크로스 파장을 말한다. 차분 스펙트럼 파형(S1)이 동일한 기울기이므로 제로축과 교차하는 파장은 모두 간섭광이 보강되는(또는 상쇄되는) 파장이기 때문이다.
파장 500［nm］부근에 있어서 반도체막(15)의 굴절률을 n=2.5로 하면, 상기 식 (10)으로부터 m이 구해진다.
[식 12]
Figure 112011094699306-pct00012
또, 30초 후의 차분 스펙트럼 파형(S2)에서는 차분 스펙트럼 파형(S1)의 제로 크로스 파장(λ A11)에 대응하는 제로 크로스 파장(λ A21)이, 475.52［nm］까지 단파장측으로 변화하고 있다. 이것으로부터, 막두께(d)의 변화량(Δd)을 구할 수 있다.
[식 13]
Figure 112011094699306-pct00013
프로세스(성막 처리 또는 에칭 처리) 개시 전의 반도체막(15)의 초기 막두께가 미리 밝혀진 경우에는, 이렇게 해서 구해진 막두께(d)의 변화량(Δd)을 실시간으로 측정하는 것에 의해, 반도체막(15)이 소정의 막두께로 된 시점에서 당해 프로세스를 적절하게 정지할 수 있다. 또한, 도 7은 성막 프로세스에 있어서 반도체막(15)의 막두께(d)와 성막 시간의 관계를 나타낸 그래프이다. 동 도면에 나타내는 바와 같이, 소정의 막두께(d)=100［nm］에 도달한 시점에서, 성막 프로세스를 종료시킬 수 있다.
또한, 상술한 예에서는 측정 파장을 500［nm］부근으로 한 경우의 측정 방법에 대해서 설명했지만, 필요에 따라서 여러가지 파장의 측정광을 이용할 수 있다. 여기서, 도 8, 도 9 및 도 10은 측정 파장을 각각 400［nm］, 600［nm］ 및 800［nm］로 한 경우에 있어서, 일정 속도로 증가하는 막두께의 측정 결과에 대해서 나타내는 그래프이다. 도 8을 참조하면, 측정 파장이 400［nm］인 경우에는, 막두께의 변화율에 편차가 생기고 있다. 이에 대해서, 800［nm］인 경우에는, 막두께의 변화율이 거의 일정하게 되고 있어서, 높은 정밀도로 막두께를 측정할 수 있다는 것을 알 수 있다. 이와 같이, 상기 성막 방법에서는 측정 파장이 길수록, 막두께 측정 정밀도가 높아지는 경향이 있다. 이것은 측정 파장이 길어질수록, 막두께 변화에 대한 간섭 피크(제로 크로스 파장)의 변화량이 커지기 때문이라고 생각된다.
다음에, 상기 측정 방법을 적절하게 실현할 수 있는 막두께 측정 장치의 구성에 대해서 설명한다. 도 11은 막두께 측정 장치의 일 실시 형태의 구성을 나타내는 블록도이다. 본 실시 형태에서는 반도체 처리 장치(예를 들어 에칭 장치; 20)의 처리 챔버 내에 설치된 시료(10)의 반도체막(15)(도 1 참조)을 측정 대상물로 한 예를 나타내고 있다. 막두께 측정 장치(1A)는 측정 광학계(21), 측정 광원(28), 분광 광학계(30), 광검출기(31), 막두께 해석부(40)를 구비하여 구성되어 있다.
처리 장치(20) 내의 시료(10)의 반도체막(15)에 대해서, 측정 광학계(21)를 통하여 측정광(L0)을 공급하는 측정 광원(28)이 마련되어 있다. 이 측정 광원(28)은 소정 대역에 걸친 파장 성분을 적어도 포함하는 측정광(L0)을 측정 대상물의 반도체막(15)으로 공급한다. 이와 같은 측정 광원(28)으로서는 예를 들어, 상기 소정 대역의 백색광을 측정광(L0)으로서 공급하는 백색 광원을 적절하게 이용할 수 있다. 또는 상기 소정 대역에 걸친 출력 파장을 변화시키는 것이 가능한 파장 가변 레이저나, 상기 소정 대역에 포함되는 복수의 단색 광원을 조합한 것이어도 좋다. 또한, 전술한 방법에 따른 막두께 측정에서는 막두께의 변화량이 클수록 간섭광 강도의 피크 파장(제로 크로스 파장)이 변화하므로, 상기 소정 대역의 폭은 측정하려고 하는 막두께 변화량에 따라 설정되는 것이 바람직하며, 예를 들어 20［nm］이상인 것이 바람직하다.
또, 측정광(L0)이 시료(10)에서 반사된 반사광(L1 ~ LM)이 중첩되어서 이루어지는 출력광에 대해서, 측정 광학계(21)를 통하여, 분광 광학계(30) 및 광검출기(31)가 마련되어 있다. 여기서, 도 12 및 도 13은 막두께 측정 장치(1A)에 있어서 측정 광학계(21) 구성의 일례를 나타내는 도면이다. 본 구성예에서는 시료(10)에 대향해서 배치되는 대물 렌즈(211)를 포함하는 측정 광학계(21)에 대해서, 측정 광원(28)으로부터의 측정광을 도광(導光)하는 측정광 입력 파이버(281), 시료(10)의 화상 취득 시 등에 이용되는 조명광을 도광하는 조명광 입력 파이버(282), 및 시료(10)로부터의 반사광(출력광)을 분광 광학계(30)로 도광하는 반사광 출력 파이버(308)가 접속되어 있다.
이와 같은 구성에 있어서, 도 12에 나타내는 바와 같이, 측정 광원(28)으로부터의 측정광(L0)은 입력 파이버(281)에 의해 측정 광학계(21)로 입력되고, 하프 미러(212)를 통과하여, 반사 미러(213)에서 반사되고, 대물 렌즈(211)를 통하여 시료(10)의 반도체막(15)으로 공급된다. 또, 도 13에 나타내는 바와 같이, 반도체막(15)의 상면, 하면으로부터의 반사광(L1 ~ LM)이 중첩되어서 이루어지는 출력광은 반사 미러(213), 하프 미러(212), 및 반사 미러(214)에서 반사되고, 출력 파이버(308)를 통하여 분광 광학계(30)로 출력된다.
분광 광학계(30)는 시료(10)로부터 측정 광학계(21)를 통하여 입력되는 반사광을 분광하는 분광 수단이며, 본 실시 형태에 있어서 검출 수단의 일부를 구성한다. 구체적으로, 분광 광학계(30)는 측정광(L0)의 반도체막(15)으로부터의 출력광을, 파장마다 검출할 수 있도록 분해한다.
도 14는 분광 광학계(30) 구성의 일례를 나타내는 도면이다. 이 분광 광학계(30)는 입사 슬릿(301), 콜리메이팅(collimating) 광학계(302), 분산 소자인 회절 격자(303), 및 포커싱(focusing) 광학계(304)를 가지고 구성되어 있다. 이와 같은 구성에 있어서, 회절 격자(303)에서 각 파장 성분으로 분해된 출력광은 포커싱 광학계(304)를 통하여 파장 스펙트럼 출력면(305)에 있어서 파장 성분마다 결상(結像)되고, 출력면(305)에 배치된 광검출기에 의해 파장 성분마다 검출된다. 또한, 본 예 이외에도, 예를 들어 대역 필터를 이용하는 것에 의해, 반도체막(15)으로부터의 출력광을 파장마다 검출할 수 있도록 분해하는 분광 광학계를 적절하게 구성할 수 있다.
분광 광학계(30)에 의해 파장 성분마다 분해된 출력광에 대해서, 각 파장 성분의 각 시점 t에서의 강도를 검출하는 검출 수단으로서, 도 11에 나타내는 광검출기(31)가 마련되어 있다. 광검출기(31)는 예를 들어 도 14에 나타낸 분광 광학계(30)에 대해서, 그 출력면(305)에 배치되고, 분광 광학계(30)에 의해 분해된 각 파장 성분의 강도를 검출하는 복수의 광검출 소자가 배열된 멀티 채널 광검출기에 의해 구성된다.
광검출기(31)로부터 출력된 검출 신호는 막두께 해석부(40)에 제공된다. 막두께 해석부(40)는 측정 대상물인 반도체막(15)의 막두께(d)의 시간 변화를 구하는 막두께 해석 수단이며, 반도체막(15)으로부터의 반사광(L1 ~ LM)(특히 L1 ~ L2)이 서로 간섭하여 발생하는 간섭광의 강도가 극대 또는 극소로 되는 피크 파장을, 서로 다른 2개 이상의 시각에 있어서 검출된 출력광의 각 스펙트럼 파형에 기초하여 구하고, 그 피크 파장의 시간 변화로부터 반도체막(15)의 막두께(d)의 시간 변화를 구한다.
구체적으로, 상술한 바와 같이, 제1 시각(T1)=t에 있어서 검출된 출력광의 제1 스펙트럼 파형(I(t, λ))과, 제1 시각(T1)과는 다른 제2 시각(T2)=t＋Δt에 있어서 검출된 출력광의 제2 스펙트럼 파형(I(t＋Δt, λ))의 차분(I(t＋Δt, λ)－I(t, λ))을 구하고, 보다 바람직하게는 그 차분을 정규화하고, 그 제로 크로스 파장을 구하는 것에 의해, 간섭광 스펙트럼의 피크 파장을 구한다. 그리고 상술한 식 (11)에 의해, 막두께(d)의 시간 변화를 구한다. 막두께 해석부(40)는 막두께(d)에 관한 종점 정보를 미리 기억하고 있고, 산출된 막두께(d)가 소정의 두께에 도달하면, 처리가 종점에 도달한 것을 나타내는 신호(종점 검출 신호)를 출력한다. 또한, 이와 같은 막두께 해석부(40)는 예를 들어 소정의 해석 프로그램이 실행되고 있는 컴퓨터에 의해 구성할 수 있다.
또, 도 11에 나타내는 막두께 측정 장치(1A)에서는 상기의 막두께 해석부(40)에 추가하여, 측정 제어부(50)가 마련되어 있다. 측정 제어부(50)는 막두께 해석부(40)로부터 출력되는 막두께 정보나 종점 정보를 참조하여, 측정 장치(1A) 및 처리 장치(20)의 장치 각 부를 제어하는 것에 의해, 측정 장치(1A)에 있어서 막두께 측정 동작, 및 처리 장치(20)에 있어서 에칭 처리 등의 동작에 대해서 필요한 제어를 행한다.
또, 이 측정 제어부(50)에는 입력 장치(51)와 표시 장치(52)가 접속되어 있다. 입력 장치(51)는 측정 장치(1A)에 있어서 측정 동작, 및 처리 장치(20)에 있어서 처리 동작에 필요한 정보, 조건, 지시 등의 조작자에 의한 입력에 이용된다. 이 입력 장치(51)는 예를 들어 막두께 해석부(40)에 있어서 이용되는 측정 파장, 반도체막(15)의 굴절률, 프로세스의 목표 막두께 등의 입력에 이용할 수 있다. 또, 프로세스 개시 시의 막두께값을 추가로 입력할 수 있도록 해도 좋다. 단, 이러한 조건, 수치에 대해서는 막두께 해석부(40)에 미리 준비하는 구성으로 해도 좋다. 또, 표시 장치(52)는 상기한 측정 동작 및 처리 동작에 대한 필요한 정보의 조작자로의 표시에 이용된다.
또, 본 실시 형태의 막두께 측정 장치(1A)에서는 측정 광학계(21)에 대해서, XYθ 스테이지(22)가 마련되어 있다. 이 XYθ 스테이지(22)는 측정 광학계(21)의 위치, 각도 등을 X 방향, Y 방향, θ 방향으로 조정하는 것에 의해, 막두께 측정 장치(1A)에 의한 반도체막(15)에서 막두께(d)의 측정 위치, 측정 조건을 조정하기 위해서 이용된다. 또, XYθ 스테이지(22)는 스테이지 제어부(23)에 의해 구동 제어된다.
또, 처리 장치(20) 내의 시료(10), 및 측정 광학계(21)에 대해서, 추가로 촬상 장치(24), 및 측정 위치 설정부(25)가 마련되어 있다. 촬상 장치(24)는 막두께 측정 장치(1A)에 의한 반도체막(15)에서 막두께(d)의 측정 위치를 확인하기 위한 위치 확인용 촬상 장치이다. 또, 측정 위치 설정부(25)는 촬상 장치(24)에 의해 측정 광학계(21)를 통하여 취득된 반도체막(15)을 포함하는 시료(10)의 화상을 참조하여, 시료(10)에 대한 막두께 측정 위치를 설정한다.
도 15는 측정 위치 설정부(25) 구성의 일례를 나타내는 블록도이다. 본 구성예에 의한 측정 위치 설정부(25)는 측정 화상 인식부(251), 기준 화상 기억부(252), 화상 비교부(253), 제어 조건 산출부(254)를 가지고 구성되어 있다. 측정 화상 인식부(251)는 촬상 장치(24)에서 취득된 시료(10)의 화상 데이터를 입력하고, 그 화상으로의 측정 패턴의 패턴 인식을 행한다. 또, 기준 화상 기억부(252)에는 반도체막(15)에서 막두께(d)의 측정 위치로서 설정해야 할 위치를 특정하기 위한 기준 화상이 미리 기억되어 있다.
화상 비교부(253)는 인식부(251)에서 인식된 측정 화상으로의 측정 패턴과, 기억부(252)에서 기억된 기준 화상에서의 기준 패턴을, 차분 화상의 산출 등의 방법에 의해 비교한다. 또, 제어 조건 산출부(254)는 화상 비교부(253)에서의 측정 화상과 기준 화상의 비교 결과에 기초하여, 측정 위치의 조정의 필요와 불필요, 및 조정이 필요한 경우에는 그 제어 조건을 산출한다. 그리고 이 산출부(254)에서 구해진 제어 조건에 기초하여, 스테이지 제어부(23)를 통하여 XYθ 스테이지(22), 측정 광학계(21)가 구동 제어되는 것에 의해, 시료(10)의 반도체막(15)에 대한 막두께(d)의 측정 위치, 측정 조건이 설정, 제어된다.
또한, 이와 같은 시료(10)의 반도체막(15)에 대한 막두께(d)의 측정 위치에 대해서는 반도체 웨이퍼 형상인 태그의 위치로 하는 것이 바람직하다. 이것은 반도체칩 상의 위치를 측정 위치로 하면, 마스크 등의 단차(段差) 등이 영향을 주어서, 막두께(d)를 정확하게 측정할 수 없을 가능성이 있기 때문이다.
본 실시 형태에 의한 막두께 측정 장치 및 막두께 측정 방법의 효과에 대해서 설명한다.
막두께 측정 장치(1A) 및 막두께 측정 방법에 있어서는 막형상의 측정 대상물인 기판(12) 상의 반도체막(15)에 대해서, 소정 대역에 걸친 파장 성분을 포함하는 측정광(L0)을 공급하고, 상면(16) 및 하면(17)으로부터의 반사광(L1 ~ LM)을 포함하는 출력광을 분광 광학계(30) 및 광검출기(31)에 의해 분광하여 검출한다. 그리고 반사광(L1 ~ LM)(특히 L1 ~ L2)이 서로 간섭하여 발생하는 간섭광의 강도가 극대 또는 극소로 되는 피크 파장을, 서로 다른 시각(T1=t, T2=t＋Δt)에 있어서 검출된 출력광의 각 스펙트럼 파형(I(t, λ), I(t＋Δt, λ))에 기초하여 구하고, 피크 파장의 시간 변화로부터 반도체막(15)의 막두께(d)의 시간 변화를 구하고 있다.
상술한 바와 같이, 광대역에 걸친 파장 성분을 포함하는 측정광을 반도체막(15)에 조사하면, 그 반사광(출력광)의 스펙트럼에는 측정광에 포함된 휘선 스펙트럼이라고 하는 불필요한 피크가 간섭광과 함께 포함된다. 그러나 측정 광원에 기인하는 이와 같은 불필요한 피크의 중심 파장은 반도체막(15)의 막두께(d) 변화에 관계없이 불변이기 때문에, 다른 시각에 있어서 출력광의 각 스펙트럼 파형(I(t, λ), I(t＋Δt, λ))에 있어서 그 불필요한 피크의 중심 파장도 불변이다.
따라서 이러한 스펙트럼 파형(I(t, λ), I(t＋Δt, λ))을 이용하는 것에 의해, 휘선 스펙트럼 등의 영향을 상쇄하여 간섭광의 피크 파장을 정확하게 구하는 것이 가능하게 된다. 즉, 본 실시 형태에 의한 막두께 측정 장치(1A) 및 막두께 측정 방법에 의하면, 간섭광 강도(I)의 피크의 반복 주기(Δt1; 도 2 참조)보다 작은 미소한 막두께(d)의 변화량이어도, 레퍼런스 샘플을 이용하는 일 없이, 그 막두께(d)의 변화량을 정밀도 좋게 측정할 수 있다.
또, 본 실시 형태와 같이, 막두께 측정 장치(1A) 및 막두께 측정 방법은 막두께 해석부(40)(막두께 해석 단계)에 있어서, 제1 스펙트럼 파형(I(t, λ))과 제2 스펙트럼 파형(I(t＋Δt, λ))의 차분(I(t＋Δt, λ)－I(t, λ))을 연산하고, 그 차분이 제로로 되는 파장(λ A)을 피크 파장으로 하는 것이 바람직하다.
측정 광원(28)에 기인하는 휘선 스펙트럼이라고 하는 불필요한 피크의 중심 파장은 반도체막(15)의 막두께(d) 변화에 관계없이 불변이기 때문에, 제1 및 제2 스펙트럼 파형(I(t, λ), I(t＋Δt, λ))에 포함되는 휘선 스펙트럼 등의 중심 파장은 양 파형에서 동일하여, 차분(I(t＋Δt, λ)－I(t, λ))을 연산함으로써 그 영향을 효과적으로 배제할 수 있다. 또, 상기 차분이 제로로 되는 제로 크로스 파장(λ A)은 파형(I(t, λ), I(t＋Δt, λ))에 있어서 서로 대응하는 피크 파장의 사이에 위치하고 있고, Δt가 길지 않은 경우에는 이 제로 크로스 파장(λ A)을 간섭광의 피크 파장으로 볼 수 있다. 따라서 이 제로 크로스 파장(λ A)의 변화량(예를 들어 도 6에 나타낸 λ A21－λ A11)으로부터 반도체막(15)의 막두께(d)의 시간 변화를 정밀도 좋게 구할 수 있다.
또, 차분(I(t＋Δt, λ)－I(t, λ))이 제로로 되는 파장을 피크 파장이라고 보고 반도체막(15)의 막두께(d)의 시간 변화를 구하는 경우, 본 실시 형태와 같이, 막두께 해석부(40)(막두께 해석 단계)에 있어서, 제1 스펙트럼 파형(I(t, λ))과 제2 스펙트럼 파형(I(t＋Δt, λ))을 중첩한 파형(I(t, λ)＋I(t＋Δt, λ))을 이용하여 차분을 정규화(상기 식 (6) 참조)한 후에, 피크 파장을 구하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 도 4에 나타낸 바와 같이 측정광(L0)의 강도가 파장에 의해 다르기 때문에 차분(I(t＋Δt, λ)－I(t, λ))의 크기가 파장에 의해 크게 다른 경우에도, 도 5에 나타낸 바와 같이, 차분(I(t＋Δt, λ)－I(t, λ))에 관한 양호한 스펙트럼 파형을 얻을 수 있다.
또, 막두께 측정의 구체적인 측정 대상에 대해서는 상술한 바와 같이, 측정 대상물은 기판(12) 상의 반도체막(15)이며, 소정 처리의 실행 중에 있어서 반도체막(15)의 막두께(d)의 시간 변화를 측정하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성에서는 반도체막(15)의 막두께(d)가 감소 또는 증가하는 에칭 처리, 박막 형성 처리 등의 반도체 프로세스의 실행 중에 있어서, 처리의 종점 검출 등의 프로세스 제어를 정밀도 좋게 행할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 의한 막두께 측정 방법은 반도체막(15) 이외에도, 막형상의 측정 대상물의 막두께(d) 변화량의 측정에 대해서 일반적으로 적용 가능하다.
(제2 실시 형태)
계속해서, 본 발명에 관한 막두께 측정 장치 및 막두께 측정 방법의 제2 실시 형태에 대해서 설명한다. 상술한 제1 실시 형태와 본 실시 형태에서 다른 점은 막두께 해석 수단(막두께 해석 단계)에 있어서 처리 내용이다. 즉, 본 실시 형태에서는 막두께 해석 수단(막두께 해석 단계)에 있어서, 서로 다른 2개 이상의 시각에 있어서 출력광을 검출하고, 그러한 출력광의 각 스펙트럼 파형에 기초하여, 간섭광 강도(I)가 극대 또는 극소로 되는 피크 파장을 구하는 점은 제1 실시 형태와 동일하지만, 그 구체적인 수법이 다르다. 또한, 막두께 해석 수단(막두께 해석 단계) 이외의 장치 구성 및 단계에 대해서는 제1 실시 형태와 동일하다.
본 실시 형태에서는 제1 시각(T1)=t에 있어서 검출된 출력광의 제1 스펙트럼 파형(I(t, λ))과, 제1 시각(T1)과는 다른 제2 시각(T2)=t＋Δt에 있어서 검출된 출력광의 제2 스펙트럼 파형(I(t＋Δt, λ))의 비(I(t＋Δt, λ)／I(t, λ))가 1로 되는 파장(λ)을 구하는 것에 의해, 간섭광 스펙트럼의 피크 파장을 얻는다. 제1 및 제2 스펙트럼 파형의 비가 1로 되는 경우란, 즉 제1 및 제2 스펙트럼 파형이 동일하게 되는 경우이며, 제1 실시 형태에 있어서 차분(I(t＋Δt, λ)－I(t, λ))이 제로로 되는 경우와 등가이기 때문에, 이와 같은 연산에 의해서도 간섭광 스펙트럼의 피크 파장을 적절하게 얻을 수 있다.
도 16은 t=171［초］, Δt=5［초］로 한 경우 비(I(t＋Δt, λ)／I(t, λ))의 일례를 나타내는 그래프이다. 도 16에 있어서, 측정광(L0)에 포함된 휘선 스펙트럼이라고 하는 간섭광 이외의 스펙트럼 성분은 막두께(d)의 시간 변화에 관계없이 일정하기 때문에 상쇄되어 있다. 이 도 16에 있어서도, Δt가 5［초］로 작기 때문에, 비(I(t＋Δt, λ)／I(t, λ))가 1로 되는 파장(도면 중 파장(λ C))을, 간섭광 스펙트럼의 피크 파장으로 간주할 수 있다. 또한, Δt가 10［초］이하이면, 비(I(t＋Δt, λ)／I(t, λ))가 1로 되는 파장(λ C)을, 이와 같이 간섭광 스펙트럼의 피크 파장으로 간주할 수 있다.
식 (2)로부터, 반도체막(15)의 막두께(d)가 변화하면, 간섭광 스펙트럼의 피크 파장이 변화한다. 따라서 피크 파장의 이동량을 측정함으로써, 식 (11)에 의해 막두께(d)의 변화량을 알 수 있다.
본 실시 형태에 있어서도, 반사광(L1 ~ LM)(특히 L1 ~ L2)이 서로 간섭하여 발생하는 간섭광의 강도가 극대 또는 극소로 되는 피크 파장을, 서로 다른 시각(T1=t, T2=t＋Δt)에 있어서 검출된 출력광의 각 스펙트럼 파형(I(t, λ), I(t＋Δt, λ))에 기초하여 구하고, 피크 파장의 시간 변화로부터 반도체막(15)의 막두께(d)의 시간 변화를 구하고 있다. 따라서 휘선 스펙트럼 등의 영향을 상쇄하여 간섭광의 피크 파장을 정확하게 구할 수 있으므로, 간섭광 강도(I)의 피크의 반복 주기(Δt1; 도 2 참조)보다 작은 미소한 막두께(d)의 변화량이어도, 레퍼런스 샘플을 이용하는 일 없이, 그 막두께(d)의 변화량을 정밀도 좋게 측정할 수 있다.
또, 본 실시 형태와 같이, 막두께 측정 장치(1A) 및 막두께 측정 방법은 막두께 해석 수단(막두께 해석 단계)에 있어서, 제1 스펙트럼 파형(I(t, λ))과 제2 스펙트럼 파형(I(t＋Δt, λ))의 비(I(t＋Δt, λ)／I(t, λ))를 연산하고, 그 비가 1로 되는 파장(λc)을 피크 파장으로 해도 좋다. 측정 광원에 기인하는 휘선 스펙트럼이라고 하는 불필요한 피크의 중심 파장은 반도체막(15)의 막두께(d) 변화에 관계없이 불변이기 때문에, 비(I(t＋Δt, λ)／I(t, λ))를 연산함으로써 그 영향을 효과적으로 배제할 수 있다. 또, 상기 비가 1로 되는 파장(λc)은 파형(I(t, λ), I(t＋Δt, λ))에 있어서 서로 대응하는 피크 파장의 사이에 위치하고 있고, Δt가 길지 않은 경우에는 이 파장(λc)을 간섭광의 피크 파장으로 볼 수 있다. 따라서 이 파장(λc)의 변화량으로부터 반도체막(15)의 막두께(d)의 시간 변화를 정밀도 좋게 구할 수 있다.
(제3 실시 형태)
계속해서, 본 발명에 관한 막두께 측정 장치 및 막두께 측정 방법의 제3 실시 형태에 대해서 설명한다. 상술한 제1 실시 형태와 본 실시 형태에서 다른 점은 막두께 해석 수단(막두께 해석 단계)에 있어서 처리 내용이다. 또한, 본 실시 형태에 있어서도, 막두께 해석 수단(막두께 해석 단계) 이외의 장치 구성 및 단계에 대해서는 제1 실시 형태와 동일하다.
상술한 식 (2)에 있어서, 굴절률(n)이 파장(λ)에 대해서 일정하다고 가정한 경우, 반도체막(15)으로부터의 간섭광의 스펙트럼 파형은 반도체막(15)의 막두께(d)에 따른 주기적인 파형으로 된다. 그리고 반도체막(15)의 막두께(d)가 얇아질수록 그 주기(이웃하는 피크 파장의 간격)는 커지고, 반대로 반도체막(15)의 막두께(d)가 두꺼워질수록 그 주기는 작아진다. 바꾸어 말하면, 반도체막(15)의 막두께(d)가 얇아질수록, 단위 파장당 간섭광의 스펙트럼 파형의 반복수가 작아지고, 반대로 반도체막(15)의 막두께(d)가 두꺼워질수록, 단위 파장당 간섭광의 스펙트럼 파형의 반복수가 커진다고 하는 것이다.
이와 같은 단위 파장당의 반복수는 출력광 스펙트럼을 파장에 관해서 푸리에 변환(바람직하게는 고속 푸리에 변환(FFT：Fast Fourier Transform))함으로써 구해진다. 그리고 상술한 바와 같이, FFT에 의해 얻어진 간섭광의 스펙트럼 파형의 반복수가 막두께(d)에 따라 변화하는 것으로부터, 당해 반복수의 변화에 기초하여, 막두께(d)의 변화량을 구할 수 있다.
본 실시 형태에서는 막두께 해석 수단(막두께 해석 단계)에 있어서, 서로 다른 2개 이상의 시각에 있어서 출력광을 검출한다. 그리고 그러한 출력광의 각 스펙트럼 파형에 기초하여, 간섭광 강도(I)가 극대 또는 극소로 되는 피크 파장의 파장 간격에 상당하는 수치로서, 단위 파장당 간섭광의 스펙트럼 파형의 반복수를 구하고, 그 반복수의 시간 변화로부터 반도체막(15)의 막두께(d)의 시간 변화를 구한다.
구체적으로, 제1 시각(T1)에 있어서 검출된 출력광에 관한 제1 스펙트럼 파형(I(t, λ))에 대해서, 파장을 독립 변수로 하는 푸리에 변환(바람직하게는 고속 푸리에 변환)을 행하여, 제1 푸리에 변환 파형(F{I(t, λ)})을 얻는다. 동일하게, 제1 시각(T1)과는 다른 제2 시각(T2)에 있어서 검출된 출력광에 관한 제2 스펙트럼 파형(I(t＋Δt, λ))에 대해서도 파장을 변수로 하는 푸리에 변환을 행하여, 제2 푸리에 변환 파형(F{I(t＋Δt, λ)})을 얻는다.
도 17은 각 푸리에 변환 파형의 일례를 나타내는 그래프이며, 그래프 G1은 제1 푸리에 변환 파형(F{I(t, λ)})을 나타내고 있고, 그래프 G2는 제2 푸리에 변환 파형(F{I(t＋Δt, λ)})을 나타내고 있다. 또, 도 17에 나타나 있는 피크(P1)의 중심(F0)은 제1 스펙트럼 파형(I(t, λ))에 포함되는 간섭광의 단위 파장당 반복수에 상당하고, 피크(P2)의 중심(F)은 제2 스펙트럼 파형(I(t＋Δt, λ))에 포함되는 간섭광의 단위 파장당 반복수에 상당한다. 또한, 도 17에 있어서 피크(P1, P2) 이외의 피크(예를 들어, 도면 중 D 영역에 있는 피크)는 휘선 등에 의한 피크이며, 간섭광과는 관계가 없는 성분이다.
도 17에 나타내는 예에서는 피크(P1)의 중심(F0)과 피크(P2)의 중심(F)의 차가, 즉 단위 파장당 간섭광의 스펙트럼 파형의 반복수의 변화량이므로, 이 차(F0－F)에 기초하여, 반도체막(15)의 막두께(d) 변화량을 이하와 같이 하여 구할 수 있다.
즉, FFT는 이산 푸리에 변환이며, 푸리에 변환 전의 간섭광 스펙트럼의 1주기가 기본파로 되므로, 기본파의 파장 범위를 λ 1 ~ λ 2, FFT의 기본파에 상당하는 막두께를 D0으로 하면, 다음의 식 (14)의 관계가 있다.
[식 14]
Figure 112011094699306-pct00014
상기 식 (14)를 D0에 대해서 풀면
[식 15]
Figure 112011094699306-pct00015
로 된다. 여기서, 도 17의 피크(P1)에 대응하는 간섭광의 단위 파장당 반복수를 F0, 피크(P2)에 대응하는 간섭광의 단위 파장당 반복수를 F로 하면, 막두께 변화량(Δd)은 다음의 식 (16)에 의해 구할 수 있다.
[식 16]
Figure 112011094699306-pct00016
또한, 막두께 변화량(Δd)이 미소한 경우, 반복수(F)의 시간 변화보다 위상의 시간 변화가 막두께 변화량(Δd)을 보다 높은 정밀도로 나타내기 위해, 위상의 시간 변화에 기초하여 막두께 변화량(Δd)을 산출하는 것에 의해, 더욱 높은 정밀도로 막두께 변화량(Δd)을 산출할 수 있다. 도 18은 각 푸리에 변환 파형의 횡축을 위상으로 환산한 그래프이며, 그래프 G3은 제1 푸리에 변환 파형(φ{F(t, λ)})을 나타내고 있고, 그래프 G4는 제2 푸리에 변환 파형(φ{F(t＋Δt, λ)})을 나타내고 있다. 또, 도 18에 나타나 있는 피크(P3)의 중심(φ 0)은 제1 스펙트럼 파형(I(t, λ))에 포함되는 간섭광의 단위 파장당 반복수에 대응하는 위상이며, 피크 P4의 중심(φ)은 제2 스펙트럼 파형(I(t＋Δt, λ))에 포함되는 간섭광의 단위 파장당 반복수에 대응하는 위상이다.
또한, 도 18에 있어서도, 피크(P3, P4) 이외의 피크(도면 중 D 영역에 있는 피크)는 휘선 등에 의한 피크이며, 간섭광과는 관계가 없는 성분이다. 위상(φ 0 및φ)은 다음의 식 (17) 및 식 (18)에 의해 구할 수 있다.
[식 17]
Figure 112011094699306-pct00017
[식 18]
Figure 112011094699306-pct00018
그러므로, 막두께 변화량(Δd)은 다음의 식 (19)에 의해 구할 수 있다.
[식 19]
Figure 112011094699306-pct00019
본 실시 형태에 있어서는 반사광(L1 ~ LM)(특히 L1 ~ L2)이 서로 간섭하여 발생하는 간섭광의 스펙트럼 파형의 단위 파장당 반복수를, 서로 다른 시각(T1=t, T2=t＋Δt)에 있어서 검출된 출력광의 각 스펙트럼 파형(I(t, λ), I(t＋Δt, λ))에 기초하여 구하고, 상기 반복수의 시간 변화(F0－F)로부터 반도체막(15)의 막두께(d)의 시간 변화를 구하고 있다. 또, 반복수로부터 그 위상을 구하고, 상기 위상의 시간 변화(φ 0－φ)로부터 반도체막(15)의 막두께(d)의 시간 변화를 구하고 있다. 따라서 예를 들어 도 17, 도 18의 영역 D에 존재하는 휘선 스펙트럼 등의 영향을 상쇄하여, 간섭광 스펙트럼의 피크 파장의 간격에 상당하는 수치를 정확하게 구할 수 있으므로, 간섭광 강도(I)의 피크의 반복 주기(Δt1; 도 2 참조)보다 작은 미소한 막두께의 변화이어도, 레퍼런스 샘플을 이용하는 일 없이, 그 막두께(d)의 변화량을 정밀도 좋게 측정할 수 있다.
또, 제1 스펙트럼 파형(I(t, λ)) 및 제2 스펙트럼 파형(I(t＋Δt, λ))에 포함되는 휘선 스펙트럼 등의 파형은 양 파형(I(t, λ), I(t＋Δt, λ))에서 동일하다. 따라서 푸리에 변환 후의 파형(F{I(t, λ)}, F{I(t＋Δt, λ)})이나 그 위상φ{F(t, λ)}, φ{F(t＋Δt, λ)}에 있어서도 휘선 스펙트럼 등의 파형은 동일하여, 본 실시 형태의 막두께 측정 장치 및 막두께 측정 방법에 의하면, 그 영향을 적절하게 배제할 수 있다.
또, 막두께 측정 장치 및 막두께 측정 방법에 의하면, 측정 광원(28)으로부터 출력되는 측정광의 스펙트럼이 평탄하지 않은 경우에도, 반도체막(15)의 막두께(d)에 대응하는 반복수만 산출하면 되며, 측정광의 스펙트럼의 영향을 대부분 무시할 수 있다.
본 발명에 의한 막두께 측정 장치 및 막두께 측정 방법은 상기한 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 다른 여러가지 변형이 가능하다. 예를 들어, 상기 각 실시 형태에서는 측정 대상물(반도체막(15))의 막두께(d)를 구하기 위해 간섭광 스펙트럼의 피크 파장, 또는 단위 파장당 간섭광 스펙트럼 파형의 반복수를 구하고 있지만, 막두께(d)를 얻기 위해서 유용한 수치는 이들에 한정되는 것은 아니며, 피크 파장에 상당하는 수치나, 이웃하는 피크 파장의 간격 또는 그 간격에 상당하는 수치이면, 막두께(d)를 적절하게 구할 수 있다.
상기 실시 형태에 의한 막두께 측정 장치에서는, 제1면 및 제2면을 가지는 막형상의 측정 대상물의 막두께의 시간 변화를 측정하는 막두께 측정 장치로서, 소정 대역에 걸친 파장 성분을 포함하는 측정광을 측정 대상물로 공급하는 측정 광원과; 측정 대상물의 제1면으로부터의 측정광의 반사광, 및 제2면으로부터의 측정광의 반사광이 중첩해서 이루어지는 출력광의 각 시점에서 강도를 파장마다 검출하는 검출 수단과; 측정 대상물의 막두께의 시간 변화를 구하는 막두께 해석 수단을 구비하고, 막두께 해석 수단은 제1면으로부터의 반사광과 제2면으로부터의 반사광이 서로 간섭하여 발생하는 간섭광의 강도가 극대 또는 극소로 되는 피크 파장 또는 이웃하는 피크 파장의 간격에 상당하는 수치를, 검출 수단에 있어서 서로 다른 2개 이상의 시각에서 검출된 출력광의 각 스펙트럼 파형에 기초하여 구하고, 피크 파장 또는 이웃하는 피크 파장의 간격에 상당하는 수치의 시간 변화로부터 측정 대상물의 막두께의 시간 변화를 구하는 구성을 이용하고 있다.
또, 상기 실시 형태에 의한 막두께 측정 방법에서는, 제1면 및 제2면을 가지는 막형상의 측정 대상물의 막두께의 시간 변화를 측정하는 막두께 측정 방법으로서, 소정 대역에 걸친 파장 성분을 포함하는 측정광을 측정 광원으로부터 측정 대상물로 공급하는 측정광 공급 단계와; 측정 대상물의 제1면으로부터의 측정광의 반사광, 및 제2면으로부터의 측정광의 반사광이 중첩해서 이루어지는 출력광의 각 시점에서 강도를 파장마다 검출하는 검출 단계와; 측정 대상물의 막두께의 시간 변화를 구하는 막두께 해석 단계를 구비하고, 막두께 해석 단계 시에, 제1면으로부터의 반사광과 제2면으로부터의 반사광이 서로 간섭하여 발생하는 간섭광의 강도가 극대 또는 극소로 되는 피크 파장 또는 이웃하는 피크 파장의 간격에 상당하는 수치를, 검출 단계에 있어서 서로 다른 2개 이상의 시각에서 검출된 출력광의 각 스펙트럼 파형에 기초하여 구하고, 피크 파장 또는 이웃하는 피크 파장의 간격에 상당하는 수치의 시간 변화로부터 측정 대상물의 막두께의 시간 변화를 구하는 구성을 이용하고 있다.
또, 막두께 측정 장치는 막두께 해석 수단이, 제1 시각(T1)에 있어서 검출된 출력광에 관한 제1 스펙트럼 파형(I(T1))과, 제1 시각(T1)과는 다른 제2 시각(T2)에 있어서 검출된 출력광에 관한 제2 스펙트럼 파형(I(T2))의 차분(I(T2)－I(T1))을 연산하고, 그 차분이 제로로 되는 파장을 피크 파장으로 하는 것으로 해도 좋다.
동일하게, 막두께 측정 방법은 막두께 해석 단계 시에, 제1 시각(T1)에 있어서 검출된 출력광에 관한 제1 스펙트럼 파형(I(T1))과, 제1 시각(T1)과는 다른 제2 시각(T2)에 있어서 검출된 출력광에 관한 제2 스펙트럼 파형(I(T2))의 차분(I(T2)－I(T1))을 연산하고, 그 차분이 제로로 되는 파장을 피크 파장으로 하는 것으로 해도 좋다.
상술한 바와 같이, 광원에 기인하는 휘선 스펙트럼이라고 하는 불필요한 피크의 중심 파장은 측정 대상물의 막두께의 변화에 관계없이 불변이다. 따라서 제1 스펙트럼 파형(I(T1)) 및 제2 스펙트럼 파형(I(T2))에 포함되는 휘선 스펙트럼 등의 중심 파장은 양 파형(I(T1), I(T2))에서 동일하기 때문에, 차분(I(T2)－I(T1))을 연산하는 것에 의해 그 영향이 배제된다. 또, 상기 차분이 제로로 되는 파장(이하, 제로 크로스 파장이라 함)은 파형(I(T1))에 포함되는 간섭광의 피크 파장과 파형(I(T2))에 포함되는 간섭광의 피크 파장과의 사이에 위치하고 있고, 제1 및 제2 시각(T1, T2)의 간격이 길지 않은 경우에는 제로 크로스 파장을 간섭광의 피크 파장으로 볼 수 있다. 따라서 이 제로 크로스 파장의 변화량으로부터 측정 대상물의 막두께의 시간 변화를 정밀도 좋게 구할 수 있다.
또, 차분(I(T2)－I(T1))이 제로로 되는 파장을 피크 파장으로 하여 측정 대상물의 막두께의 시간 변화를 구하는 경우, 막두께 해석 수단은 제1 스펙트럼 파형(I(T1))과 제2 스펙트럼 파형(I(T2))을 중첩한 파형(I(T1)＋I(T2))을 이용하여 차분을 정규화한 후에, 피크 파장을 구하는 것이 바람직하다.
동일하게, 막두께 측정 방법에 있어서는 막두께 해석 단계 시에, 제1 스펙트럼 파형(I(T1))과 제2 스펙트럼 파형(I(T2))을 중첩한 파형(I(T1)＋I(T2))을 이용하여 차분을 정규화한 후에, 피크 파장을 구하는 것이 바람직하다.
이에 의해, 측정광의 강도가 파장에 의해 다르기 때문에 차분(I(T1)－I(T2))의 크기가 파장에 의해 크게 다른 경우에도, 차분(I(T2)－I(T1))에 대한 양호한 스펙트럼 파형을 얻을 수 있다.
또, 막두께 측정 장치는 막두께 해석 수단이, 제1 시각(T1)에 있어서 검출된 출력광에 관한 제1 스펙트럼 파형(I(T1))과, 제1 시각(T1)과는 다른 제2 시각(T2)에 있어서 검출된 출력광에 관한 제2 스펙트럼 파형(I(T2))의 비(I(T2)／I(T1))를 연산하고, 그 비가 1로 되는 파장을 피크 파장으로 하는 것으로 해도 좋다.
동일하게, 막두께 측정 방법은 막두께 해석 단계 시에, 제1 시각(T1)에 있어서 검출된 출력광에 관한 제1 스펙트럼 파형(I(T1))과, 제1 시각(T1)과는 다른 제2 시각(T2)에 있어서 검출된 출력광에 관한 제2 스펙트럼 파형(I(T2))의 비(I(T2)／I(T1))를 연산하고, 그 비가 1로 되는 파장을 피크 파장으로 하는 것으로 해도 좋다.
전술한 바와 같이, 제1 스펙트럼 파형(I(T1)) 및 제2 스펙트럼 파형(I(T2))에 포함되는 휘선 스펙트럼 등의 중심 파장은 양 파형(I(T1), I(T2))에서 동일하다. 따라서 비(I(T2)／I(T1))을 연산하는 것에 의해 그 영향이 배제된다. 또, 이 비가 1로 되는 파장은 파형(I(T1))에 포함되는 간섭광의 피크 파장과 파형(I(T2))에 포함되는 간섭광의 피크 파장과의 사이에 위치하고 있고, 제1 및 제2 시각(T1, T2)의 간격이 길지 않은 경우에는 이 파장을 간섭광의 피크 파장으로 볼 수 있다. 따라서 이 파장의 변화량으로부터 측정 대상물의 막두께의 시간 변화를 정밀도 좋게 구할 수 있다.
또, 막두께 측정 장치는 막두께 해석 수단이, 제1 시각(T1)에 있어서 검출된 출력광에 관한 제1 스펙트럼 파형(I(T1))과, 제1 시각(T1)과는 다른 제2 시각(T2)에 있어서 검출된 출력광에 관한 제2 스펙트럼 파형(I(T2))을 각각 푸리에 변환하여 얻어진 제1 푸리에 변환 파형(F{I(T1)}) 및 제2 푸리에 변환 파형(F{I(T2)})에 기초하여, 이웃하는 피크 파장의 간격에 상당하는 수치를 구하고, 그 수치의 시간 변화로부터 측정 대상물의 막두께의 시간 변화를 구하는 것으로 해도 좋다.
동일하게, 막두께 측정 방법은 막두께 해석 단계 시에, 제1 시각(T1)에 있어서 검출된 출력광에 관한 제1 스펙트럼 파형(I(T1))과, 제1 시각(T1)과는 다른 제2 시각(T2)에 있어서 검출된 출력광에 관한 제2 스펙트럼 파형(I(T2))을 각각 푸리에 변환하여 얻어진 제1 푸리에 변환 파형(F{I(T1)}) 및 제2 푸리에 변환 파형(F{I(T2)})에 기초하여, 이웃하는 피크 파장의 간격에 상당하는 수치를 구하고, 그 수치의 시간 변화로부터 측정 대상물의 막두께의 시간 변화를 구하는 것으로 해도 좋다.
먼저 나타낸 식 (1)에 있어서, 굴절률(n)이 파장(λ)에 대해서 일정하다고 가정한 경우, 간섭광 강도(I)는 파수(1／λ)에 대해서 일정 주기의 여현파형으로 된다. 따라서 그 여현파형에 대해서 이웃하는 피크 파장의 간격에 상당하는 수치, 예를 들어 단위 파장당 간섭광 강도(I)의 스펙트럼 파형의 반복수로부터 측정 대상물의 막두께를 구할 수 있다. 즉, 상기한 막두께 측정 장치 및 막두께 측정 방법에 있어서는 스펙트럼 파형(I(T1), I(T2))을 파장에 대해서 푸리에 변환하여 얻어진 파형(F{I(T1)}, F{I(T2)})으로부터, 이웃하는 피크 파장의 간격에 상당하는 수치를 구하고 있다. 그리고 그 수치의 시간 변화로부터 측정 대상물의 막두께의 시간 변화를 구하고 있다.
이에 의해, 측정 대상물의 막두께의 시간 변화를 정밀도 좋게 구할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 제1 스펙트럼 파형(I(T1)) 및 제2 스펙트럼 파형(I(T2))에 포함되는 휘선 스펙트럼 등의 파형은 양 파형(I(T1), I(T2))에서 동일하고, 푸리에 변환 후의 파형(F{I(T1)}, F{I(T2)})에 있어서도 휘선 스펙트럼 등의 파형은 동일하여, 상기한 막두께 측정 장치 및 막두께 측정 방법에 의하면, 그 영향을 적절하게 배제할 수 있다.
또, 막두께 측정 장치는 이웃하는 상기 피크 파장의 간격에 상당하는 상기 수치가 단위 파장당 간섭광의 스펙트럼 파형의 반복수인 것이 바람직하다. 또는 막두께 측정 장치는 이웃하는 상기 피크 파장의 간격에 상당하는 상기 수치가 단위 파장당 간섭광의 스펙트럼 파형의 반복수로부터 환산된 위상인 것이 바람직하다.
동일하게, 막두께 측정 방법은 이웃하는 상기 피크 파장의 간격에 상당하는 상기 수치가 단위 파장당 간섭광의 스펙트럼 파형의 반복수인 것이 바람직하다. 또는 막두께 측정 방법은 이웃하는 상기 피크 파장의 간격에 상당하는 상기 수치가 단위 파장당 간섭광의 스펙트럼 파형의 반복수로부터 환산된 위상인 것이 바람직하다.
상기한 막두께의 시간 변화의 측정에 있어서 구체적인 측정 대상에서 측정 대상물은 기판 상의 반도체막이며, 소정 처리의 실행 중에 있어서 반도체막의 막두께의 시간 변화를 측정하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성에서는 상술한 바와 같이, 예를 들어 에칭 처리나 박막 형성 처리 등의 반도체 프로세스의 실행 중에 있어서, 그 막두께의 시간적인 변화량을 측정하고, 처리의 종점 검출 등의 프로세스 제어를 정밀도 좋게 행할 수 있다.
상기한 막두께 측정 장치 및 막두께 측정 방법에 있어서, 측정 광원으로서는 소정 대역에 걸친 백색광을 측정광으로서 공급하는 백색 광원을 이용할 수 있다. 또한, 측정 광원에 대해서는 이외에도 여러가지 것을 이용하는 것이 가능하다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명은 간섭광 강도의 피크의 1주기보다 작은 미소한 막두께의 상대 변화량이어도, 그 막두께의 변화량을 정밀도 좋게 측정할 수 있는 막두께 측정 장치 및 막두께 측정 방법으로서 이용 가능하다.
1Aㆍㆍㆍ막두께 측정 장치,
10ㆍㆍㆍ시료,
12ㆍㆍㆍ기판,
15ㆍㆍㆍ반도체막,
16ㆍㆍㆍ상면,
17ㆍㆍㆍ하면,
20ㆍㆍㆍ처리 장치,
21ㆍㆍㆍ측정 광학계,
22ㆍㆍㆍ스테이지,
23ㆍㆍㆍ스테이지 제어부,
24ㆍㆍㆍ촬상 장치,
25ㆍㆍㆍ측정 위치 설정부,
28ㆍㆍㆍ측정 광원,
30ㆍㆍㆍ분광 광학계,
31ㆍㆍㆍ광검출기,
40ㆍㆍㆍ막두께 해석부,
50ㆍㆍㆍ측정 제어부,
51ㆍㆍㆍ입력 장치,
52ㆍㆍㆍ표시 장치.

Claims (18)

  1. 제1면 및 제2면을 가지는 막형상의 측정 대상물의 막두께의 시간 변화를 측정하는 막두께 측정 장치로서,
    소정 대역(帶域)에 걸친 파장 성분을 포함하는 측정광을 상기 측정 대상물로 공급하는 측정 광원과,
    상기 측정 대상물의 상기 제1면으로부터의 상기 측정광의 반사광, 및 상기 제2면으로부터의 상기 측정광의 반사광이 중첩해서 이루어지는 출력광의 각 시점에서의 강도를 파장마다 검출하는 검출 수단과,
    상기 측정 대상물의 막두께의 시간 변화를 구하는 막두께 해석 수단을 구비하고,
    상기 막두께 해석 수단은 상기 제1면으로부터의 상기 반사광과 상기 제2면으로부터의 상기 반사광이 서로 간섭하여 발생하는 간섭광의 강도가 극대 또는 극소로 되는 피크 파장 또는 이웃하는 상기 피크 파장의 간격에 상당하는 수치를, 상기 검출 수단에 있어서 서로 다른 2개 이상의 시각에서 검출된 상기 출력광의 각 스펙트럼 파형에 기초하여 구하고, 상기 피크 파장 또는 이웃하는 상기 피크 파장의 간격에 상당하는 수치의 시간 변화로부터 상기 측정 대상물의 막두께의 시간 변화를 구함과 아울러,
    상기 막두께 해석 수단은 제1 시각(T1)에 있어서 검출된 상기 출력광에 관한 제1 스펙트럼 파형(I(T1))과, 상기 제1 시각(T1)과는 다른 제2 시각(T2)에 있어서 검출된 상기 출력광에 관한 제2 스펙트럼 파형(I(T2))의 차분(I(T2)－I(T1))을 연산하고, 그 차분이 제로로 되는 제로 크로스 파장을 상기 피크 파장으로 하는 것을 특징으로 하는 막두께 측정 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 막두께 해석 수단은 상기 제1 스펙트럼 파형(I(T1))과 상기 제2 스펙트럼 파형(I(T2))을 중첩한 파형(I(T1)＋I(T2))을 이용하여 상기 차분을 정규화한 후에, 상기 피크 파장을 구하는 것을 특징으로 하는 막두께 측정 장치.
  3. 제1면 및 제2면을 가지는 막형상의 측정 대상물의 막두께의 시간 변화를 측정하는 막두께 측정 장치로서,
    소정 대역에 걸친 파장 성분을 포함하는 측정광을 상기 측정 대상물로 공급하는 측정 광원과,
    상기 측정 대상물의 상기 제1면으로부터의 상기 측정광의 반사광, 및 상기 제2면으로부터의 상기 측정광의 반사광이 중첩해서 이루어지는 출력광의 각 시점에서의 강도를 파장마다 검출하는 검출 수단과,
    상기 측정 대상물의 막두께의 시간 변화를 구하는 막두께 해석 수단을 구비하고,
    상기 막두께 해석 수단은 상기 제1면으로부터의 상기 반사광과 상기 제2면으로부터의 상기 반사광이 서로 간섭하여 발생하는 간섭광의 강도가 극대 또는 극소로 되는 피크 파장 또는 이웃하는 상기 피크 파장의 간격에 상당하는 수치를, 상기 검출 수단에 있어서 서로 다른 2개 이상의 시각에서 검출된 상기 출력광의 각 스펙트럼 파형에 기초하여 구하고, 상기 피크 파장 또는 이웃하는 상기 피크 파장의 간격에 상당하는 수치의 시간 변화로부터 상기 측정 대상물의 막두께의 시간 변화를 구함과 아울러,
    상기 막두께 해석 수단은 제1 시각(T1)에 있어서 검출된 상기 출력광에 관한 제1 스펙트럼 파형(I(T1))과, 상기 제1 시각(T1)과는 다른 제2 시각(T2)에 있어서 검출된 상기 출력광에 관한 제2 스펙트럼 파형(I(T2))의 비(I(T2)／I(T1))를 연산하고, 그 비가 1로 되는 파장을 상기 피크 파장으로 하는 것을 특징으로 하는 막두께 측정 장치.
  4. 제1면 및 제2면을 가지는 막형상의 측정 대상물의 막두께의 시간 변화를 측정하는 막두께 측정 장치로서,
    소정 대역에 걸친 파장 성분을 포함하는 측정광을 상기 측정 대상물로 공급하는 측정 광원과,
    상기 측정 대상물의 상기 제1면으로부터의 상기 측정광의 반사광, 및 상기 제2면으로부터의 상기 측정광의 반사광이 중첩해서 이루어지는 출력광의 각 시점에서의 강도를 파장마다 검출하는 검출 수단과,
    상기 측정 대상물의 막두께의 시간 변화를 구하는 막두께 해석 수단을 구비하고,
    상기 막두께 해석 수단은 상기 제1면으로부터의 상기 반사광과 상기 제2면으로부터의 상기 반사광이 서로 간섭하여 발생하는 간섭광의 강도가 극대 또는 극소로 되는 피크 파장 또는 이웃하는 상기 피크 파장의 간격에 상당하는 수치를, 상기 검출 수단에 있어서 서로 다른 2개 이상의 시각에서 검출된 상기 출력광의 각 스펙트럼 파형에 기초하여 구하고, 상기 피크 파장 또는 이웃하는 상기 피크 파장의 간격에 상당하는 수치의 시간 변화로부터 상기 측정 대상물의 막두께의 시간 변화를 구함과 아울러,
    상기 막두께 해석 수단은 제1 시각(T1)에 있어서 검출된 상기 출력광에 관한 제1 스펙트럼 파형(I(T1))과, 상기 제1 시각(T1)과는 다른 제2 시각(T2)에 있어서 검출된 상기 출력광에 관한 제2 스펙트럼 파형(I(T2))을 각각 푸리에 변환하여 얻어지는 제1 푸리에 변환 파형(F{I(T1)}) 및 제2 푸리에 변환 파형(F{I(T2)})에 기초하여, 이웃하는 상기 피크 파장의 간격에 상당하는 수치를 구하고, 그 수치의 시간 변화로부터 상기 측정 대상물의 막두께의 시간 변화를 구하는 것을 특징으로 하는 막두께 측정 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    이웃하는 상기 피크 파장의 간격에 상당하는 상기 수치는, 단위 파장당 간섭광의 스펙트럼 파형의 반복수인 것을 특징으로 하는 막두께 측정 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    이웃하는 상기 피크 파장의 간격에 상당하는 상기 수치는, 단위 파장당 간섭광의 스펙트럼 파형의 반복수로부터 환산된 위상인 것을 특징으로 하는 막두께 측정 장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 대상물은 기판 상의 반도체막이며, 소정 처리의 실행 중에 있어서 상기 반도체막의 막두께의 시간 변화를 측정하는 것을 특징으로 하는 막두께 측정 장치.
  8. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 광원은 상기 소정 대역에 걸친 백색광을 상기 측정광으로서 공급하는 백색 광원인 것을 특징으로 하는 막두께 측정 장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 측정 광원은 상기 소정 대역에 걸친 백색광을 상기 측정광으로서 공급하는 백색 광원인 것을 특징으로 하는 막두께 측정 장치.
  10. 제1면 및 제2면을 가지는 막형상의 측정 대상물의 막두께의 시간 변화를 측정하는 막두께 측정 방법으로서,
    소정 대역에 걸친 파장 성분을 포함하는 측정광을 측정 광원으로부터 상기 측정 대상물로 공급하는 측정광 공급 단계와,
    상기 측정 대상물의 상기 제1면으로부터의 상기 측정광의 반사광, 및 상기 제2면으로부터의 상기 측정광의 반사광이 중첩해서 이루어지는 출력광의 각 시점에서의 강도를 파장마다 검출하는 검출 단계와,
    상기 측정 대상물의 막두께의 시간 변화를 구하는 막두께 해석 단계를 구비하고,
    상기 막두께 해석 단계 시에, 상기 제1면으로부터의 상기 반사광과 상기 제2면으로부터의 상기 반사광이 서로 간섭하여 발생하는 간섭광의 강도가 극대 또는 극소로 되는 피크 파장 또는 이웃하는 상기 피크 파장의 간격에 상당하는 수치를, 상기 검출 단계에 있어서 서로 다른 2개 이상의 시각에서 검출된 상기 출력광의 각 스펙트럼 파형에 기초하여 구하고, 상기 피크 파장 또는 이웃하는 상기 피크 파장의 간격에 상당하는 수치의 시간 변화로부터 상기 측정 대상물의 막두께의 시간 변화를 구함과 아울러,
    상기 막두께 해석 단계 시에, 제1 시각(T1)에 있어서 검출된 상기 출력광에 관한 제1 스펙트럼 파형(I(T1))과, 상기 제1 시각(T1)과는 다른 제2 시각(T2)에 있어서 검출된 상기 출력광에 관한 제2 스펙트럼 파형(I(T2))의 차분(I(T2)－I(T1))을 연산하고, 그 차분이 제로로 되는 제로 크로스 파장을 상기 피크 파장으로 하는 것을 특징으로 하는 막두께 측정 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 막두께 해석 단계 시에, 상기 제1 스펙트럼 파형(I(T1))과 상기 제2 스펙트럼 파형(I(T2))을 중첩한 파형(I(T1)＋I(T2))을 이용하여 상기 차분을 정규화한 후에, 상기 피크 파장을 구하는 것을 특징으로 하는 막두께 측정 방법.
  12. 제1면 및 제2면을 가지는 막형상의 측정 대상물의 막두께의 시간 변화를 측정하는 막두께 측정 방법으로서,
    소정 대역에 걸친 파장 성분을 포함하는 측정광을 측정 광원으로부터 상기 측정 대상물로 공급하는 측정광 공급 단계와,
    상기 측정 대상물의 상기 제1면으로부터의 상기 측정광의 반사광, 및 상기 제2면으로부터의 상기 측정광의 반사광이 중첩해서 이루어지는 출력광의 각 시점에서의 강도를 파장마다 검출하는 검출 단계와,
    상기 측정 대상물의 막두께의 시간 변화를 구하는 막두께 해석 단계를 구비하고,
    상기 막두께 해석 단계 시에, 상기 제1면으로부터의 상기 반사광과 상기 제2면으로부터의 상기 반사광이 서로 간섭하여 발생하는 간섭광의 강도가 극대 또는 극소로 되는 피크 파장 또는 이웃하는 상기 피크 파장의 간격에 상당하는 수치를, 상기 검출 단계에 있어서 서로 다른 2개 이상의 시각에서 검출된 상기 출력광의 각 스펙트럼 파형에 기초하여 구하고, 상기 피크 파장 또는 이웃하는 상기 피크 파장의 간격에 상당하는 수치의 시간 변화로부터 상기 측정 대상물의 막두께의 시간 변화를 구함과 아울러,
    상기 막두께 해석 단계 시에, 제1 시각(T1)에 있어서 검출된 상기 출력광에 관한 제1 스펙트럼 파형(I(T1))과, 상기 제1 시각(T1)과는 다른 제2 시각(T2)에 있어서 검출된 상기 출력광에 관한 제2 스펙트럼 파형(I(T2))의 비(I(T2)／I(T1))를 연산하고, 그 비가 1로 되는 파장을 상기 피크 파장으로 하는 것을 특징으로 하는 막두께 측정 방법.
  13. 제1면 및 제2면을 가지는 막형상의 측정 대상물의 막두께의 시간 변화를 측정하는 막두께 측정 방법으로서,
    소정 대역에 걸친 파장 성분을 포함하는 측정광을 측정 광원으로부터 상기 측정 대상물로 공급하는 측정광 공급 단계와,
    상기 측정 대상물의 상기 제1면으로부터의 상기 측정광의 반사광, 및 상기 제2면으로부터의 상기 측정광의 반사광이 중첩해서 이루어지는 출력광의 각 시점에서의 강도를 파장마다 검출하는 검출 단계와,
    상기 측정 대상물의 막두께의 시간 변화를 구하는 막두께 해석 단계를 구비하고,
    상기 막두께 해석 단계 시에, 상기 제1면으로부터의 상기 반사광과 상기 제2면으로부터의 상기 반사광이 서로 간섭하여 발생하는 간섭광의 강도가 극대 또는 극소로 되는 피크 파장 또는 이웃하는 상기 피크 파장의 간격에 상당하는 수치를, 상기 검출 단계에 있어서 서로 다른 2개 이상의 시각에서 검출된 상기 출력광의 각 스펙트럼 파형에 기초하여 구하고, 상기 피크 파장 또는 이웃하는 상기 피크 파장의 간격에 상당하는 수치의 시간 변화로부터 상기 측정 대상물의 막두께의 시간 변화를 구함과 아울러,
    상기 막두께 해석 단계 시에, 제1 시각(T1)에 있어서 검출된 상기 출력광에 관한 제1 스펙트럼 파형(I(T1))과, 상기 제1 시각(T1)과는 다른 제2 시각(T2)에 있어서 검출된 상기 출력광에 관한 제2 스펙트럼 파형(I(T2))을 각각 푸리에 변환하여 얻어지는 제1 푸리에 변환 파형(F{I(T1)}) 및 제2 푸리에 변환 파형(F{I(T2)})에 기초하여, 이웃하는 상기 피크 파장의 간격에 상당하는 수치를 구하고, 그 수치의 시간 변화로부터 상기 측정 대상물의 막두께의 시간 변화를 구하는 것을 특징으로 하는 막두께 측정 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    이웃하는 상기 피크 파장의 간격에 상당하는 상기 수치는 단위 파장당 간섭광의 스펙트럼 파형의 반복수인 것을 특징으로 하는 막두께 측정 방법.
  15. 청구항 13에 있어서,
    이웃하는 상기 피크 파장의 간격에 상당하는 상기 수치는 단위 파장당 간섭광의 스펙트럼 파형의 반복수로부터 환산된 위상인 것을 특징으로 하는 막두께 측정 방법.
  16. 청구항 10 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 대상물은 기판 상의 반도체막이며, 소정 처리의 실행 중에 있어서 상기 반도체막의 막두께의 시간 변화를 측정하는 것을 특징으로 하는 막두께 측정 방법.
  17. 청구항 10 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 광원은 상기 소정 대역에 걸친 백색광을 상기 측정광으로서 공급하는 백색 광원인 것을 특징으로 하는 막두께 측정 방법.
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 측정 광원은 상기 소정 대역에 걸친 백색광을 상기 측정광으로서 공급하는 백색 광원인 것을 특징으로 하는 막두께 측정 방법.
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Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012063321A (ja) 2010-09-17 2012-03-29 Hamamatsu Photonics Kk 反射率測定装置、反射率測定方法、膜厚測定装置及び膜厚測定方法
CN102353335B (zh) * 2011-06-14 2013-08-21 青岛理工大学 油膜厚度光干涉测量的阶梯速度方法
JP2013120063A (ja) * 2011-12-06 2013-06-17 Shimadzu Corp 表面処理状況モニタリング装置
CN103162830B (zh) * 2011-12-19 2015-02-04 北京智朗芯光科技有限公司 包含参考光束的垂直入射光谱仪及光学测量系统
CN103162832B (zh) 2011-12-19 2014-12-10 中国科学院微电子研究所 包含参考光束的垂直入射宽带偏振光谱仪及光学测量系统
JP5862433B2 (ja) * 2012-04-09 2016-02-16 株式会社島津製作所 表面処理状況モニタリング装置
US9395173B2 (en) 2014-10-22 2016-07-19 National Applied Research Laboratories Multi-functioned optical measurement device and method for optically measuring a plurality of parameters
KR101487519B1 (ko) * 2013-01-30 2015-01-29 우범제 플라즈마 공정챔버
JPWO2016181743A1 (ja) * 2015-05-12 2018-03-01 コニカミノルタ株式会社 植物生育指標測定装置および該方法ならびに植物生育指標測定システム
CN105136046B (zh) * 2015-05-15 2018-11-16 华南师范大学 激光干涉法薄膜厚度变化量在线监测方法和装置
JP6491054B2 (ja) * 2015-06-29 2019-03-27 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 構造材の変形量評価装置および方法
TWI600876B (zh) 2015-11-23 2017-10-01 財團法人工業技術研究院 量測系統
US10295409B2 (en) 2016-02-11 2019-05-21 Toshiba Memory Corporation Substrate measurement system, method of measuring substrate, and computer program product
JP6575824B2 (ja) * 2017-03-22 2019-09-18 トヨタ自動車株式会社 膜厚測定方法および膜厚測定装置
JP7199093B2 (ja) * 2019-01-29 2023-01-05 大塚電子株式会社 光学測定システムおよび光学測定方法
JP7141044B2 (ja) * 2019-05-15 2022-09-22 株式会社デンソー 膜厚測定方法
JP7363127B2 (ja) * 2019-06-26 2023-10-18 株式会社Sumco 半導体ウェーハの厚み測定方法
JPWO2021106299A1 (ko) * 2019-11-26 2021-06-03
DE112021007046T5 (de) 2021-02-09 2023-12-28 Hamamatsu Photonics K.K. Filmdickenmessvorrichtung und filmdickenmessverfahren
WO2022180830A1 (ja) * 2021-02-26 2022-09-01 日本電信電話株式会社 多層膜の非接触測定法
CN113137930B (zh) * 2021-04-25 2022-02-01 西南石油大学 一种泡沫液膜薄化的可视化与定量测定方法
CN114322762B (zh) * 2021-12-16 2024-03-29 上海精测半导体技术有限公司 光学参数测量方法及装置
CN117249773B (zh) * 2023-11-08 2024-02-06 南通元激发科技有限公司 一种近退相干厚膜的膜层厚度及其折射率的测量方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000097648A (ja) * 1998-09-25 2000-04-07 Toshiba Corp 段差測定装置および段差測定方法
US20080099443A1 (en) * 2006-10-31 2008-05-01 Applied Materials, Inc. Peak-based endpointing for chemical mechanical polishing

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4293224A (en) * 1978-12-04 1981-10-06 International Business Machines Corporation Optical system and technique for unambiguous film thickness monitoring
JPS6350703A (ja) 1986-08-21 1988-03-03 Chino Corp 膜厚測定装置
JPS63122906A (ja) 1986-11-13 1988-05-26 Toshiba Corp 膜厚測定装置
JPS6428509A (en) 1987-07-23 1989-01-31 Nippon Kokan Kk Apparatus for measuring thickness of film
JP2612089B2 (ja) 1990-08-10 1997-05-21 富士通株式会社 被エッチング膜の膜厚検出方法、膜厚検出装置及びエッチング装置
JP2656869B2 (ja) 1991-12-24 1997-09-24 沖電気工業株式会社 ドライエッチングにおける終点検出方法
JPH06252113A (ja) 1993-02-26 1994-09-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体基板の平坦化方法
JP3491337B2 (ja) 1994-05-13 2004-01-26 株式会社デンソー 半導体厚非接触測定装置
JPH1114312A (ja) * 1997-06-24 1999-01-22 Toshiba Corp 成膜装置及びエッチング装置
JPH11132726A (ja) 1997-10-24 1999-05-21 Canon Inc 膜厚測定方法
EP1124255A3 (en) 1999-04-05 2001-10-17 Applied Materials, Inc. Etching process in the fabrication of electronic devices
TW492106B (en) * 2000-06-20 2002-06-21 Hitachi Ltd Inspection method for thickness of film to be processed using luminous beam-splitter and method of film processing
JP3402321B2 (ja) 2000-12-08 2003-05-06 株式会社ニコン 測定装置、研磨状況モニタ装置、研磨装置、半導体デバイス製造方法、並びに半導体デバイス
US6888639B2 (en) * 2001-09-24 2005-05-03 Applied Materials, Inc. In-situ film thickness measurement using spectral interference at grazing incidence
US6547854B1 (en) 2001-09-25 2003-04-15 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Amine enriched solid sorbents for carbon dioxide capture
US20030133126A1 (en) 2002-01-17 2003-07-17 Applied Materials, Inc. Spectral reflectance for in-situ film characteristic measurements
US6806948B2 (en) * 2002-03-29 2004-10-19 Lam Research Corporation System and method of broad band optical end point detection for film change indication
JP3852386B2 (ja) 2002-08-23 2006-11-29 株式会社島津製作所 膜厚測定方法及び膜厚測定装置
US7306696B2 (en) 2002-11-01 2007-12-11 Applied Materials, Inc. Interferometric endpoint determination in a substrate etching process
EP1467177A1 (en) 2003-04-09 2004-10-13 Mitsubishi Chemical Engineering Corporation Method and apparatus for measuring thicknesses of layers of multilayer thin film
KR100947228B1 (ko) 2003-06-20 2010-03-11 엘지전자 주식회사 광디스크의 두께 측정 방법
JP2005084019A (ja) 2003-09-11 2005-03-31 Akifumi Ito 基板の温度測定方法
US20050194095A1 (en) * 2004-03-02 2005-09-08 Tatehito Usui Semiconductor production apparatus
JP4216209B2 (ja) 2004-03-04 2009-01-28 大日本スクリーン製造株式会社 膜厚測定方法および装置
JP2007040930A (ja) 2005-08-05 2007-02-15 Ebara Corp 膜厚測定方法及び基板処理装置
US7646489B2 (en) 2007-04-25 2010-01-12 Yokogawa Electric Corporation Apparatus and method for measuring film thickness
CN100573036C (zh) 2008-04-20 2009-12-23 华中科技大学 一种薄膜厚度和折射率的光学测量方法
JP5410806B2 (ja) * 2009-03-27 2014-02-05 浜松ホトニクス株式会社 膜厚測定装置及び測定方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000097648A (ja) * 1998-09-25 2000-04-07 Toshiba Corp 段差測定装置および段差測定方法
US20080099443A1 (en) * 2006-10-31 2008-05-01 Applied Materials, Inc. Peak-based endpointing for chemical mechanical polishing

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