TW420750B - Rapid and accurate thin film measurement of individual layers in a multi-layered or patterned sample - Google Patents

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A20T 50 五、發明說明（1) I.發明之背景 本發明一般係關於薄膜厚度測量及薄膜蝕刻及沉積終點— 檢測方面，更具體言之，係關於例如半導體晶圓製造及處 理環境中之薄膜測量及終點檢測方面，於此種環境中需要 測量厚度之層，係存在於一多層或已定型之樣品中。 很多工業上之處理過程均需要對薄膜厚度有精確之控 制。例如於半導體處理過程中，在製造一半導體晶圓時， 係將一層或多層由金屬，金屬氧化物，絕緣體，二氧化矽 (S i 02)，氣化碎（S i N)，聚ί夕等之類材料疊置於由例如石夕 材料製成之一基體上。此等層經常係使之經過一減薄處理 過程而後使之相加，於此處理過程中，具有較所需厚度為 厚之一層係加至先前之層上，然後使之經過之為化學機械 平面化（CMP )之處理過程，將其打光或磨平至所需厚度。 所要求之精確水平可自0 · 0 0 1毫微米（數原子厚度）至1 0 0毫 微米（約為人髮厚度）。 現參看圓1 ，圖中例示一 CΜΡ站。此站包括上部平板或托 板2及下部平板或托板6，此二板經配置使之相對移動。根 據圖中所例示之特定實例，托板2經配置相對於托板6以軸 向反鐘向方向移動，托板6經配置相對於托板2以水平或縱 向移動。上部托板2具有一板座3用以固定安裝半導體晶圓 4。下部托板6配置有一磨光墊5，此磨光墊於操作時與晶 圓4之底側上之層4 a相接觸。一裝置7用以將黏液送交至磨 光墊5之上部表面5a。如圖示，此送交裝置包括一個或數 個通道，其中一通道於圖中以7 a識別用以將黏合液送交至

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磨光塾之上部矣& ^ ir ,, , 5a。黏合液便利晶圓表面之打光及一般 包括例如由固體s 取 , ^ 礼化鋁或二氧化矽溶液所形成之極細之砂 粒之磨檫之化學絚成。 gi ， \ 執’、 ' ’上方平板及下方平板彼此相對移動，因此磨 一 5a之上部表面係以摩擦方式與晶圓4之層4a之下部表 面相接合’與此同時黏液即經由裝置7送至磨光熱5a之上 #表面°經由此處理程序，即完成對於層4 a之下部表面之 打光。另儀有一機構（未示於圖中）用以監視層43之厚度。 此機構用以控制CMp站，俾層4a之厚度不會因為過份之磨 光而打薄至低於所要求之厚度^經配置成用於將半導體晶 圓磨光之CMP站之示範性實例，經說明於美國專利案第 5, 667, 424 號；5, 663, 797 號；5, 658 ,183 號；及5, 643,044 號，每一此等專利均以參考方式及以其全文表述納於本文 中 。 於CMP處理過程中，需要即使不為連續方式，亦需為週 期方式監視薄膜厚度或厚度之改變，以確使厚度不會由於 過度打磨而打薄至低於所要求之厚度。用於監視薄膜厚度 之光學方法，在應用方面業經提出者例如CMP。根據此等 方法，薄膜之估計厚度係經由對於自薄獏表面反射之光線 之適當分析而獲致。 此種應用C Μ P方法之一項問題為對於薄膜厚度或厚产之 改變之監視一般無法在原位置進行’亦即無法在晶圓^之化 學機械平面化進行期間實施。其理由為黏液導致反射光之 失真使精確測量薄膜厚度之工作發生固難或甚至不可能。

第5頁 Λ 2〇75〇 玉、發明說明（3) 此問題經例示於圖2中’與圖1相較，相同元件均以相同 識別號瑪識別。如圖示’黏液8置於薄膜4a之下部表面與 ^光替5之上部表面5a之間°光線9經導引至薄膜4a以達到 測量薄膜厚度之目的。隨之而來之反射光線10即被捕捉與 分析。邛自圖中看出’光線10經由黏液8通過。此種處理 ;將失真或雜訊引入光線1 0。 結果，此CMP程序一般必須停止及將薄膜4a上之黏液去 掉，以便對薄膜厚度有精埃之測量。由於如果不能連續實 施，亦需週期性實施對薄膜厚度之監視，重複停止CMP程 序及去掉黏液之額外處理工作，對於CMP程序之流量減少 而言’其化費驁人。在很多情況下，由於所產生之此種額 外處理工作’逐使應用C Μ P而測量薄膜之光學方法無法實 施。 此種處理方法之另一問題為由薄膜測量裝置之光學組件 所引入之失真’於薄膜厚度測量之精確性可有不良影響。 現參看圖2，與導引光線9至薄膜“及捕捉與分析反射光束 1 0有關之每一光學組件，可將此種失真引入反射光丨〇中。 此種方法之第三問題為當需測量厚度之層係存在於多層 或疋型樣品之中或之上時，來自鄰近之層之干擾可干擾對 於此層厚度之精確測量β此問題亦可發生於有關半導體製 造而非CMP處理之情況，例如經由化學蒸氣沉積（CVD)之附 加處理而將一半導體層加添至一疊半導體材料之薄膜頂部 之情況。在此種情況時，使用傳統方法對於最頂端薄膜厚 度從事測量時，由於來自鄰近層之干擾，可能發生問題。

第6頁 420750 五、發明說明（4) 用於薄膜厚度測量之光學方法業經有人提出，此種方法 使用光譜或傅里葉分析對於薄膜反射之光線加以測量。此-種方法之代表性實例，經說明於美國專利第5，6 4 6，7 3 4 號；5, 642, 1 96 號；5, 58 7, 7 92 號；5, 227, 861 號； 4,984, 894 號；4,5 55,767 號；3, 985,447 號；及3,8 80,524 號β然而此等方法計算複雜，需要與理論或預期波形從事 費時之比較’使用太多之分析步驟以決定薄膜厚度，或需 要例如一鏡之光學裝置之費時之角度及機械動作或掃推。 結果，在很多情況下’使用此等方法之監視薄膜厚度之處 理無法即時實施，亦即無法於半導體處理停止之同時實施 以及於無需停止之情況下實施。在此種情況下，半導體處 理速度必須減慢以便監視薄膜。結果為半導體處理之輪貫 量固而減少。 此種方法之另一問題係有關於多層或定型樣品中個別薄 膜測量方面，亦即來自鄰近層之光學干擾可妨碍對於此— 個別之薄膜層之精確之厚度測量。 因此，本發明之另一目的為提供一種在有雜訊環境中達 成迅速精確薄膜測量及終點檢測之方法及裝置。 本發明之另一目的為一種用於薄膜處理之方法及裝置， 以其可於CMP處理期間從事"現場"監視薄膜之厚度及终點 檢測。 另一目的為一種用於CΜΡ處理期間從事薄膜測量及终點 檢測，以其提供薄膜厚度之精確測量，儘管有黏液所引Λ 之失真時亦然。

420750 五'發明說明（5) 另一目的為一種周於薄膜測量及終點檢測之光學方法及 裝置，使其可有對於薄膜厚度之精確測量，儘管有光學組 件引入之失真亦然。 另一目的為一種用於薄膜測量及終點檢測之光學方法及 裝置，以其能於半導體處理或製造期間以即時方式操作。 另外之一目的為一種用於薄膜測量及終點檢測之光學方 法及裝置，以其 薄膜厚度之精確測量。 另外之一目的為一種 法及裝置，以其能於例 層或定型樣品中個別薄 另外之一目的為一種 法及裝置，以其克服先 本發明之另夕卜目的包 的，其他之目的及優點 具有一般之本行技術及 優點當屬顯然易見。 II.相關申請案 下列之同在申請程序 在同一天提出申請及有 此等相關申請案以全文 雜訊環境中快速及精確 Dkt. No. 23 6/ 1 38 ； 2. 重強度光譜之光譜儀， 能提供對於多層或定型樣品中個別薄膜之 〇 用於薄膜測量及終點檢測之光學方 如CV D或C MP半導體處理期間對於多 膜提供精確測量。 用於薄膜測量及終點檢測之光學方 前技術之缺點。 括單獨或合併使用或完成上述目 將於後文說明中闡明，或對於該等 實施本發明之人士言，此等目的及 中之美國專利申請案均與本申請案 本申請案之共同受讓人，現將每一 方式納入本文中以作參考：1 )"在有 測量薄膜11 ，見於L y ο η & L y ο η V用於提供得自獨立光源之同時多 見於Lyon & Lyon Dkt. No.

4a〇75〇 五、發明說明（6) 239/003 ;及3)"在有雜訊環境中之迅速及精確之終點檢 湏,’ 見於 Lyon & Lyon Dkt. No. 2 3 7/1 28 。 ill.發明之概述 為達成上述諸目的，及根據具體表現及廣泛說明於本文 中之本發明之宗旨，本發明提供一種方法用以自樣品反射 及具多個各自有一強度之波長成分，測量力σ添至此樣品或 自此樣取下之至少一薄膜，此方法包括以下步驟：獲致代 表至少若干該等波長成分之強度之資料；實施對於此強度 資料之光譜分析以獲取作為層之可能厚度之一函數之厚度 光譜資料；檢測厚度光譜資料中之至少一峯值，此包括一 經選擇之峯值；在將薄膜加添於樣品之當時，期間或之 後，或者自此樣品取下薄膜之時，於此光譜厚度資料之中 檢測經選擇之峯值之位移；及提供導自厚度光譜資料中經 選定之峯值之位移之一數值而當作經加添或取下之薄膜厚 度之一估計值。 相關之裝置及可由電腦讀取之媒體亦有提供。 圖式簡單說明 圖1及2例示一 CM Ρ台之一典型之具體實例； 圖3例示本發明之一裝置之第一具體實例； 圖4例示自一薄膜反射之光線間之相互作用； 圖5 ( a )及5 ( b )例示典型之強度光譜； 圖6 ( a )及6 ( b)例示典型之功率光譜密度函數； 圖7例示第一具體實例之一光譜儀之典型具體實例； 圖8例示根據第一具體實例之方法；

420750 五、發明說明（7) 圖9(a)-9(e)為圖3中所示之裝置之各種不同光學組件之 光譜之舉例； 圖1 0 ( a ) -1 0 (c )例示本發明之第二具體實例之一項應 用，此實例係有關金屬接觸孔已完成之後，自半導體晶圓 去掉一金屬屬； 圖11(a)為自一不透明薄膜反射之光線強度之光譜之舉 例，圖1 1 (b )為自一透明或半透明薄膜反射之光線強度之 光譜舉例；

圖1 2 (a ) - 1 2 (d )例示使用一經點參數Q (t)而檢測終點情 況之依據； 圖1 3例示在發生終點情況時參數之轉變； 圖1 4例示根據本發明之第二具體實例之一種方法； 圖1 5例示一定型之晶圓或薄膜； 圖1 6 (a ) - 1 6 (d )對於使用本發明以測量一定型薄膜中多 重薄膜提供解說； 圖1 7例示根據本發明之第三具體實例之一種方法； 圖1 8為顯示使用本發明之CMP情況之一報告之舉例； 圖19(a)-19(d)為顯示R(A)，PSD(d)，及Q(t)之典型描 圖之本發明之一具體實例所產生之報告之舉例； 圖2 0為顯示本發明之一具體實例之另外特點之一代表性 報告； 圖2 1 (a ) - 2 1 (d )例示根據本發明之第四具體實例之一種 方法； 圖2 2 ( a ) - 2 2 (d )例示在加添一新層於根據本發明第四具

第10頁 4207 50 五、發明說明（8) 體實例之現有樣品上時，厚度光譜資料之一經選擇之峯值 之位移； 圖2 3例示在加添一新層於根據本發明第四具體實例之一 變體之現有樣品上時，強度光譜之最小值/最大值之位 移；及 圖24例示根據本發明之第四具體實例之一種操作方法。 V.較佳具體實例之詳細說明 適用於測量透明或半透明薄膜厚度之本發明第一具體實 例經例示於圖3中，於圖中，相較於圖卜2，相同元件均以 相同之識別號碼當作參考。一種有利方式為需予以測量之 薄膜厚度範圍係自0 . 0 0 0 1毫微米至5 0 0毫微米，但需瞭解 者，此範圍僅為舉例，並無限制之意。此具體實例係經有 利設計以與先前例示於圖1 - 2所例示之C Μ P站1配合使用。 此具體實例亦包括一光源1 1以其耦合至一光纖或光纖束1 2 以將光源之光送至CMP站1。實施之較佳者此光源為白色光 源。實施有利者，此光源為一鎢ii素燈或類似之燈，燈之 輸出係經調整以使其在實質上不隨時間而改變。為例示起 見，此具體實例係用以測量基體4上之薄膜4 a之厚度，此 二者共同構成一樣品，但應瞭解者此具體實例可以有利方 式使用，以測量包含多層成疊之薄膜或定型之薄膜之樣 品，或包含一單一薄膜之一樣品，或缺少一基體之樣品之 個別之薄膜之厚度。 另外此具體實例亦包括光纖/光纖束1 5，及一電腦1 5。 來自CMP站1之光經由光/光束1 6通過而達到光譜儀1 5，由

O:\6i\61499.PTD 第11頁 420750 五、發明說明¢9) 光譜儀響應於經由光纖/光纖束1 6而產生之資料經由'一條 或多條信號線1 8而送至處理器或電腦1 7。此電腦可印製此' 資料或以圖形方式繪出此資料。此外，電腦能利周適當技 術分析此資料以獲致薄膜4 a之厚度之精確估計值，儘管有 黏液8之存在，以及儘管有因光源1 8，光纖/光纖束丨2，光 纖/光纖束1 6，或光譜儀1 5所引入之任何失真亦然。此電 腦亦經設計實施終點檢測，亦即決定薄膜4a厚度何時到達 所需厚度，響應此決定而於信號線1 9上提供一信號以其指 弓丨CMP站停止薄膜4 a之平面化或磨光處理。 如圖示，光纖/光纖束1 2延伸經由C Μ P站1之下部平台咬 平板6及磨光墊5但終止於約為磨光墊5之上部表面5&處及 與薄膜4 a之上部表面隔開。實施之較佳者，此間隔在〇 1 毫米至2毫米之範圍，最佳者為〇 ♦ 1至1毫米。然而，有如 前述，提出此範圍亦僅為例示性質，而無限制之意。光纖 /光纖束1 2係經設計使自其端部發射之光線1 3可經由黏液8 進行’然後即自此處衝擊位於基體4頂部之上之透明或半 透明之薄膜4a。 如圖示’亦備有第二光纖/光纖束1 6。此光束以數字丨6a 標識’其自下部平台6及磨光塾5延伸，但终止於約在磨光 墊5之上部表面5 a附近及與薄膜4 a之上部表面間隔。此間 隔之實施之較佳者，僅為例示起見，但無限制之意，其蘇 圍在0. 1毫米至52毫米，最佳者其範圍為0.1毫米至！毫4 米。光纖/光纖束16於鄰近第一光纖/光纖束12之端部i2a 延伸經由下部平台6及磨光墊5之處，延伸經由下部平台6

O:\61\61499.PTD 第12頁 420750 五、發明說明（ίο) 及磨光墊5。光纖/光纖束1 6經設計在將光線1 4業已通過黏 液8之後*即將由薄膜4a之上部表面及（或）基體4之上部表 面所反射之光線送至光譜儀1 5。 雖然光纖/光纖束1 2及1 6於圖3中經例示為送光線往返於 CMP站1之裝置’但需瞭解者亦可能使用其他適當之裝置， 包括導引鏡及類似裝置，而實施此種功能。此外，需瞭解 者’除去例示於圖3中之組件外，亦可能在不偏離本發明 之精神及範圍之情況下，沿圖3中例示之光線之光學路 徑'加添例如聚焦透鏡或類似裝置之其他光學組件。 光譜儀15經設計用以將光線16分解為其組^波長，此等 波長於後文中係以符號又表示。現參看圖7 ,光磁儀15之 -代表性具趙實例包括-狹縫22，幻如 曰，折

射光柵25，聚焦鏡26，聚焦透鏡27，及# ^ ^ , SI0Q ^ , i 〜光二極體陣列2 8。 貫；fe之有利者，狹縫2 2為一 1 〇毫微米狨 亦可有其他尺寸。準直鏡24與孔隙23之但需瞭解者” 此校準…卜，準直鏡24之實施較佳之較佳者為彼 鏡經設計將光線30導引於繞射光栅2 5 :尚度磨光之精確 此聚焦鏡2 6接收來 實施之較佳者為一塊玻璃或磨光之金屬/繞射光柵2 5之 量之刻於其上之極細之平行之槽或縫隙。，’〃表面上有大 繞射光柵將光線3 0分解成其組成之波長實施之較佳者， 在繞射光拇2 5之對面為一聚焦鏡2 6 , 自繞射光柵2 5之光譜3 1及將此光譜導弓丨 焦透鏡27係以有利方式設計以在實質至聚焦透鏡27。聚 於光二極體陣列28之上。陣列28包括|能將光譜均句擴屬 丹有接收器功能之光

第13頁 420 ί50 420750 五、發明說明（11) ------ —極扯貫鈀之較佳者為就每一頻率或有關之頻帶設置一 或數個此種接收器。每—接收器均為一光二極肖，此f極 體包括由一半導體材料形成之一個二電極幸I射敏感接面， 於此接面處反向電流係隨入射照明而改變。二極體陣列28 之輸出為多個電信號，每一此等信號係以有利方式就每一 頻率或有關頻帶供應’ A信號代表在該頻率或相關頻率之 入射光線之強度。 於操作期間，光譜儀係以如下方式操作。來自光纖/光 纖束16之光線29通過狹縫22及孔隙23，自此處此光線即揸 擊準直鏡24。光線30隨後即自準直鏡24衝擊繞射光柵25， 光栅2 5將光線分解成為其組成波長。隨後發生之光譜3丨然 後衝擊聚焦鏡2 6，聚焦鏡2 6將隨後發生之光線3 2導引至聚 焦透鏡2 7 °聚焦透鏡2 7再將光線導引至光二極體陣列2 8。 光二極體陣列2 8包括多個光二極體，每一光二極體均經設 計檢測光線之不同波長，及每一光二極體響應於在該波長 之輸入光線3 2之強度而產生一電信號。所產生之多個電信 號共同以圖中之參考數字3 3識別，此等信號然後提供予電 路34，此電路可為光譜儀1 5之一部分或者與分開設置。電 路3 4包括電子電路用以將以參考號碼3 3識別之每一電信號 放大及予以數位化。結果所得之經放大及數位化信號共同 以圖中參考號碼丨8識別，此等信號然後提供予電腦1 7。因 此可以看出光譜儀1 5提供多個數位化信號或資料，每一信 號均代表自光纖/光纖束1 6所接收之於一特別波長之光線 強度β

O:\6W61499.PTD 第14頁 420750 五、發明說明（12) 當自信號18獲得之強度資料以z = n/又為函數而繪成圖形 時’即會產生如圖5(a)及5(b)所例示之曲線，於方程式中 Π為構成薄膜之材料之折射係數’ λ為光線之波長。每一 此等曲線一般均遵循以下形式之一方程式： R = A + Bcos(2/ λ ad) (1) 在此方程中’ A及B為常數’ η為構成薄膜4a材料之折射 係數，λ為光線之波長，及d為薄膜之厚度。一般言之，n 為數值隨λ改變。 此方程式之導出可參考圖4加以解釋，圖中例示光線1 3 衝擊位於基體4上之薄膜4a之情形。可自圖中看出，於圖 中以參考數字1 4 a識別之部分此光線係自薄膜4a之頂部表 雨反射出去。於圖中以參考數字20識別之其餘部分之此光 線則繼續進入薄膜4a。於圖令以參考數字2 1識別之一部分 此光線自基體4之頂部表面反射出去，及經由薄膜4a之上 方表面射出。此光線於圖中以參考數字14b識別。 當光線1 4 a與1 4 b同相，彼等即以互助方式相加。當光線 、緩由薄膜行進之光學距離（亦即為正比於2nd之一數值）， 係為波長；I之波長之一整數倍時（亦即等於i又，其中i為 〜整數時），即會有此種情況發生《反言之，當光線1 4 a與 光線1 4 b為反相時，彼等即以抵消方式相加。當光線經由 缚膜行進之光學距離（亦即為正比於2nd之一數值），係為 歧長λ之整數加一半之倍數時（亦即等於（i + 1/ 2) λ ,其中 1為一整數時），即會有此種情況發生）。當此二種情況合 併時，即產生上列方程式（1 ) β

420750 五、發明說明（13) 此等曲線連同代表薄膜4a之厚度d之ζ +η/又之數值即呈 現一週期性。事實上’其所呈現之週期長度係反比於薄膜 4a之厚度。因此’於圖5(a)中，所展現之由圖中Τ1所示之 曲線週期係代表厚度d 1，及於圖5 ( b )中，所展現之由圖中 T2所示之曲線週期係代表具有厚度大於dl之一厚度d2之一 薄膜。

參看圖3 ’來自光譜儀之數位化資料然後經由一條或數 條信號線1 8而進行至電腦1 7 »於本文中，一處理器或電腦 為任何響應於儲存於記憶器或類似裝置中之命令之任何分 立之命令組而得啟動之處理裝置。此電腦可根據此資訊以 有利方式設計以產生例如由圖5 ( a)及5 (b)所呈現之圊形。 於前述之具體實例中，雖然光譜儀經例示及說明為用以 決定當作一波長函數之光線強度之裝置，但需瞭解者亦玎 使用其他裝置以實施此功能，其他型式，而非例示於圖中 之型式之光譜儀亦可予以使用》 計算機1 7之主要功能為對於此資料予以光譜分析以獲得 薄膜4 a厚度之一精確估計值。為達成此種功能，電腦係予 以設計可使用例如傅里葉變換分析及功率光譜密度分析之 各種不同形式之光譜分析β實施之較佳者，電腦係經設計 首先係以η/又對於光譜儀1 5之強度資料排序而開始分析。 電腦亦可以有利方式設計藉使用一種快速傅里葉變換演 算法而獲得此資料之傅里葉變換，此演算法說明於 Wi 1 1 iam H. Press等人所撰，劍橋大學印書館出版之 "Numerical Recipes in C，科學計算之藝術"（ 1 99 2 年第 2

O:\61\61499.PTD 第16頁 A L'J ϊ o J, 420 /50 細利0 五、發明說明（14) 版）中之第12章；此文獻以有如其以全文發表方式納於本 文中以為參考。實施之較佳者，由於強度資料為實數，第 5 1 3 - 5 1 4頁上所列演算法（此演算法再提及第5 0 7 - 5 0 8頁之 演算法）即為所使用之演算法，其為特別設計用於實值資 料功能。演算結果為強度資料之傅里葉變換，資料中之因 變數為潛在之薄膜厚度d。 自此種結果，電腦即經設計以導出功率光譜密度 (PSD)，其中之因變數再度為潛在之薄膜厚度d。當因變數 為潛在之薄膜厚度d時，說明光譜密度之此一功能可稱之 為厚度光譜。電腦亦可予以設計然後藉找出PSD峯值位置 而決定薄膜4 a之估計之薄膜厚度，及然後識別響應此峯值 之d值。於一具體實例中，一使用者事先知道一所需峯值 之一預期位置或數個預期位置，此即適合用於估計薄膜厚 度之一峯值。使用者將此峯值指示予電腦，電腦即搜尋以 找出此峯值在所得光譜中之位置。如果找到一峯值，所估 計之薄膜厚度即認作係在此峯值處之潛在之層厚度。於另 一具體實例中，所估計之薄膜厚度係得自位於該峯值之潛 在層厚度。於一實施例中，所估計之薄膜厚度係由使所測 得之厚度光譜與計算出或模擬之厚度光譜相匹配而決定。 以圖形方式表示，此程序例示於圖6 ( a )及圖6 ( b )中，圖 中例示典型之PSDs。於圖6(a)中，估計之薄膜厚度可為自 d 1導出之一數值，因為此即對應於例示於圖中波形之峯值 之因變數之數值。於圖6 ( b)中，在相同情況下，估計之薄 膜厚度可為自d2導出之一數值，因為此即對應於例示於圖

第17頁 420750 五、發明說明（15) 中波形之峯值之因變數之數值。 現提出程序之數學說明。令子指示變數^又，R指示由 光譜儀15所提供之強度資料’及R(z)指示作為子之函數2 之經排序之強度資料，R(z)之傅里葉變換，FT(d)即可獲 得’其中因變數為潛在薄膜厚度d。下列方程式說明此步 驟： FT(d)= S R(z)e dz ⑴ 注意上述積分僅取自0至〇〇之區間，因為此區間代表子 之僅有可能之數值。 R(z)，PSD (d)之功率光譜密度然後自下列方程式獲得· PSD(d) = 2(Re[FT(d)]Hlm[FT(d)]2) (3) "' 注意PSD(d)之實施較佳者為僅界定於d 數值之一單側 功率光譜密度函數。此單側功率光譜密度函數根據下列方 程式界定： PSD(d)= I FT(d) I Η I FT(-d) M 0 ^ 〇〇 但是’由於R(z)為實數’所知者FT(d) = FT(-d)*，式中* 係指複數共軛函數。此即意指丨FT(d)丨=丨FT(-d)丨，及 因此PSD(d)=2 | FT(d)丨 2 。由於 丨 FT(d) | 2 = (Re[FT(d]2+Im[FT(d]2)，因此即產生方程式 (3)。 電腦係以選擇方式設計以將估計之薄膜厚度與所需之薄 膜厚度相比較，根據此比較’於信號線1 9上產生一信號以 指示CMP站1停止或至少調整正在對於薄膜4a進行磨光之作 業。僅為例示但無限制之意者為電腦可予以設計以其產生

420750 五、發明說明（16) 一信號用以響應於一終點情況（即指示估計之薄膜厚度約 為或低於所需薄膜厚度之情況），指示電腦停止對於薄膜 4 a之磨光工作。 現將說明根據上述具體實例之一種估計薄膜厚度之方 法。參看圖8，於步驟3 5中，接收自所測量之薄膜反射之 光線，於步驟3 6中，獲得光線之組成波長中之每一組成波 長或實質上每一組成波長之強度。 於步驟37中，此強度資料R經安排為z = n/又之一函數。 然後，於步驟3 8令，決定此強度資料之傅里葉變換，以其 作為薄膜厚度d之函數。在數學上，此步驟可由上列方程 式（2 )說明。 於步驟3 9中，獲致功率光譜密度函數，以其作為d之函 數。上列之方程式（3 )為此步驟之數學型式。 最後，於步驟40中，獲致步驟39中所決定之PSD資料之 峯值。薄膜厚度之一估計值藉將其設定為對應於PSD(d ) 之峯值之d之數值而導出。 未示於圖8中之另外步驟，但可為本發明之方法之選擇 性部分者，特別係屬於薄膜在評估時接受CMP處理之情況 時，可有響應於估計之厚度與所需薄膜厚度之間之一比 較，而產生代表一終端情況之一信號之步驟，及響應於此 信號停止或至少調整薄膜上CMP程序之步驟。 需瞭解者，在上述具體實例中之步驟37可予以去掉或修 改，如此對於輸入之強度光譜實施傅里葉變換以其作為除 去子以外例如為λ或1 / λ之一變數之函數。例如，當η在

第19頁 42〇750 五、發明說明（17) 相關之波長區域相對而言為常數時，此資料可使具保持作 為又之一函數而排序’或作為1/又之一函數而排序。 此外，需進一步瞭解者，前述具體實例中步雜39可以去 掉’薄膜厚.度之估計可直接由傅里葉變換FT(d)於步驟38 中決疋。。再者’需瞭解者，前述方法中之步驟Μ及gg可合 併成二單獨步驟，藉使用直接自輸入強度光譜R(z)計算功 率光譜密度函數PSD(d)之演算法完成。需進一步瞭解者， 在峯值可自正值之d值檢測出來及在此位置之峰值之d值可 此以决定之情況下，亦可能有其他形式之光譜分析。屬於 ，式之—舉例為雙側功率光譜密度函數PSD (d)，此函 在=〇沈正值及負值之d值二者而界定。雙側PDF(d)函數係 值。僅^付近為對稱及對於d之正值及負值二者將展現對稱峯 藉使用d為正值區域中之峯值及忽略在d為負值區域 中之曲谂，Prt 1 ^ 咏即可獲致對於薄膜厚度之精確估計。 虽隹秋. 則文之具體實例中係就導體晶圓之CMp處理及 例不連同—Pud m ^ 可化 L MP站用以實施此功能予以說明，需瞭解者亦 1把在其他情況及連同其他處理裝置而使用此具體實例。 Z K應用包括在積體電路製造過程中沉積之介質

層’力口方^冷生_S* U 、Α皁塑骖材料，眼鏡用之速鏡之防止刮傷之薄 、’及類似塑膠包裝應用，及 平板顯示製造提供適 當之聚醯亞胺乃仅％时培& 明 — 版及保護膜厚度之應用。 L , 均有i t ’任何在原地或線上薄獏測量之應用或工業處理 ^八’的要’此即意指在工業處理期間薄膜之測量均可能 己σ本具趙實例使用’在此種測量期間由工業處理所引進 420750 ----- -_____— _____— 五 ' 發明說明（18) 之雜訊或失真會干擾薄膜所反射之光線或使此光線失真。 為能理解此種情況，可考慮於電腦1 7處所接收之光線強度-資料R ( z )可認為係以下三種成分所構成之產物： R(z) = I(z)*S( λ )*K(t) (4) 式中I(z)為所測量之薄膜之作為z之一函數之實際上之 反射’ S ( λ)為一任意函數以其說明系統之光學組件之特 性決定於波長，及K ( t )為決定於時間之強度變化之一函 數’此種變化例如照明強度，樣品位置，薄膜處理變化 等。例如在CMP處理情況，S (人）將會捕捉黏液之效應。 一例示性S ( λ )之曲線示於圖9 ( e )中。此曲線為圊 9( a )-9(d)曲線之合成。圖9(a)為光源11之響應之例示性 又曲線，圖9 (b )代表光纖/光纖束1 2及1 6之一相似之響 應，圖9 ( c )例示黏液8之相似之響應，及圖9 (d )代表作為 又之一函數之光譜儀15之一響應。 雖然會有失真因S ( λ )及K (z )而引入〖（z )，但本實例仍 然能利用此等失真一般對於又或ζ非為週期性性質而提供 薄膜厚度之精確估計。因此，此等失真一般不會於結果所 得之FT (d)或PSD (d)中產生具有任何意義之峯值。因此， 儘管有此等失真之情況存在，仍然可以決定估計之相等於 在FT(d)或PSD(d)資料中所產生之峯值位置處d之數值。 上述具體實例中另外之優點為對於即時應用特別適用。 其原因為於先前技術中所發現之光學組件之耗時之角度或 機械掃描之資料收集步驟均予以消除，由電腦丨7實施之分 析步驟數目限制為—項或僅有數項。例如，於本實例中光

第21頁 420750 五、發明說明（19) Π15直ί;供作為λ之-函數之輸入光線強度之數位化 之Ϊ 2 機械掃描步驟或類似步驟°再者，當經估計 1 二 無_需任何額外分析步驟之情況下而業經予 之使，此經估計之薄膜厚度4可直接根或 r 6 LH d )決定。 現將⑨明根據本發明之—第三具體實例，此實例適合對 t ΐ如^位於透明或半透明基體項部上之材料構成之不透 3 4膜實施終點檢測。此具體實例與先前之具體實例相 似，現以與該具體實例之差別之觀點作最佳說明。 ，，本具體實例，並未提供對於半透明薄膜之厚度之精 確定量之測量。而係代之以提供一終點參數，使用此參數 可以檢測一端點情況，亦即此不透明之薄膜係現已完全或 即將完全自透明/半透明基體之表面去掉之情況。 此具體實例極為適合例如於一絕緣體形成之基體上方設 置一金屬層之應用方面，以便填充接觸孔以對絕緣體下方 之層提供電接觸，然後將此金屑層自絕緣體上去掉以使僅 將金屬留於接觸扎中。 此種應用經例示於圖1 0 ( a ) -1 0 ( c )中。圖1 〇 ( a )例示一薄 膜4 1，絕緣薄膜4 2設置於薄膜4 1上，薄膜4 2中業已蝕刻有 接觸孔4 3 a及4 3 b。圖1 0 ( b )例示此結構於一金屬層4 4業已 設置於絕緣層4 2上方之情形’因而以金屬填充接觸孔4 3 a 及4 3b。圖10(c)例示此結構業已將金屬層44自薄膜42去掉 之情形。可以看出金屬係留於接觸孔43a及43b中。所希望 者為能經由CMP磨光及類似處理去掉層44，及檢測何時層

第22頁 t ) 420750 五、發明說明（20) 44自薄膜42之表面去掉或即將去掉，以便使CMP磨光處理 停止。 如就先前具體實例所說明者，此具體實例有利於配合 CMP站1使用，但應瞭解者此具體實例亦能配合需要能對不 透明薄膜進行終點檢測之工業處理使用，特別係有利於需 要在原地及（或）即時對不透明薄膜進行終點檢測之應用。 此具體實例之組件除去電腦1 5之外，其他組件之設計均 與第一具體實例之同樣組件相同。在電腦1 5方面，其所使 用之分析步驟係稍有不同，以說明不透明之薄膜不會產生 例示於圖5(a)及5(b)及說明於方程式（3)中之強度光譜形 式之事實，亦即不會產生具有z = n/又數值之一週期性光 譜。代之以如圖11 ( a)所示，此圖例示一不透明薄膜之示 範性強度光譜，其在一般情形下非為具變數z之週期性光 譜。 當CMP程序業已進行至不透明層係現已完全或即將完全 自下層表面去掉之情況時（例如於圖1 0 ( c )中例示之情況 時），結果所得之強度光譜將會與例示於圖11 (b )中者相 似，此光譜為有極少殘餘不透明層位於其上之一透明或半 透明層之光譜。可看出圖1 1 (b )中之曲線與圖1 1 ( a )中所例 示者差別很大。本具體實例之一目的為決定此強度光譜之 變換何時已經發生。 為能達成此目的，電腦1 5經設計以週期方式計算終點參 數Q (t )，此參數為一時間函數，其可藉下列方程式以數學 方式說明：

第23頁 420750 五、發明說明（21) Q( t) = S PSD I R(z Q) - i [ dd ( 5 ) 於式中R(z，t)為於時間t時得自光譜儀15之作為z = n/久 之一函數之強度資料，R(z，〇)為時間t = 〇時之此強度資 料，P S D係指上述單側功率光譜密度函數，其中因變數為 <1’及其中引數為？（2，1:)=1?(2，1:)/1?(2,〇)-1，及0(1：)為此 函數之積分被d之正值除。當〇(〇以不連續方式自約為零 值跳至越過一規定臨限值之一正值時，即指示不透明層已 完全或即將自底層去掉，電腦經予以設計以於信號線〗8上 提供一終點情況。其目的為對CMP站1及類似裝置發出信號 指示停止對於薄膜之加工。 終點參數Q(t)可參看圖12(a)至12(d)而進一步說明。為 使RC z，t)就上述方程式（4 )所說明之效應而規範化及假定 信號I ( t )對時間而言不會迅速改變，R (z，t)即被r ( z，◦) 除，R(z，t)之一基線樣品位於t = 0處。於實施時，此步驟 係藉儲存R ( z，〇 )及於每次取樣時使用此儲存資料，以使 R ( z，t)規範化。然後自此規範化樣品減去數值„ 1"以獲致 R(z，t)。 在終點情況實現之前之一任意時間11，及假設方程式 (4 )之K (t )係隨時間而缓慢改變’一 p ( z，11 )相對於z之西 線將出現於圖1 2 ( a )中。可自圖中看出 > 此變數對於所有z 值言幾乎為零。因此，亦於圖12(b)之中p(z，u)之psD對 於所有d值言亦同樣幾乎為零。因此，q (t丨）之數值亦約為 零’ Q(tl )為圖1 2(b)相對於所有d值之積分曲線。此種情 形經示於圓1 3中，圖丨3為q( t)對於時間之一曲線圖。

第24頁 420750 五、發明說明（22) 於假定為終點情況實現之時之時間t 2，有一 p ( z , t 2 )诖 線如圖12(c)所示，由於此曲線展示高度週期性，逐有一 P(z，t2)之PSD曲線有如圖12(d)所示。例示於圖12(d)令之 峯值發生於d=dl ，式中dl約等於位於不透明層下方之薄膜 之薄獏厚度。Q( t2 )之數值然後以不連續方式跳至一大正 數值，此處Q (12 )代表1 2 ( d)中所示對於所有d值之曲線。 此種情形經例示於圖1 3中，圖1 3再度為Q ( t)對於蛀 曲線圖。 、^間之一 根據上述具體實例之一種方法經例示於圖1 4中。 4 5中，強度資料係自光譜儀1 5獲得及將其排序為2 <於步驛 數以獲致R(z，〇)。此構成基線樣品之資料然後予以：〜函 供在規範化方面使用。 _存以 於步驟46中，在任意時間t ^ 0時，再度獲得強度資 將其排序而成為z之一函數以獲玫R ( z，t)。於步驟$ 7、料及 使用得自步驟45之基線實料而以選擇方式規範此資料+ ， 後於繼續進行規範化程序之選擇性步驟48中，p ( z°然 據下列方程式之步驟4 7之資料決定： 由根 P(z，t )"R(z, t)-1 R(z,〇) 式

於步驟49中，獲致P(z，t)之PSD。一種有利之實施方 為使用由下述方裎式所說明之二步驟程序完成： FT⑷M P(z，t )e dz FDO(d)=〇2 I FT(d) i2 d ^ 0 亦屬有利方式者，為使闬先前具體實例中所說 <快速

420T50 五、發明說明（23) 傅里葉變換演算法以計算j? 了（ d )。 於步驟50中，變數Q(t )係根據方程式（5)而決定。然 後’於步驟51中，對於是否已有朝向Q(t)*之正值之不連 續轉移而作出決定。如果未有此種轉移，即轉回至步騍 4 6，及重複前述步驟β如果係如此，即轉移至步驟5 2。現 在已有決定終點情況業已存在，於一輸出信號線上逐提供 一彳s號以其指示終點情況存在。實施之較佳者，步驟 5 0 - 5 2係藉將Q ( t)與一預定之臨限值相比較而完成，如果 超過此數值即轉移至步驟46，如果此數值未被超過，則進 行至步驟52 » 未於圖1 4中顯不之一選擇性步驟，為響應於輸出信號線 上之終點情況訊息，經由C μ p或類似程序，實際上終止或 調整薄膜之處理。 ' $ 即需瞭解者，步驟46-47中所說明之精確規範化程序並非 嚴格要求，而係可予以修改而可斟酌使用其他形式之規範 化程序》 由於上文中就方程式（4)所討論之效應，重要之點為碎 使終點參數不能產生確實之錯誤訊息，亦即錯誤之終點情 況指示。 於前述程序中，需瞭解者步驟49可以去掉及Q(t)值可 僅由FT(d)決定。需進一步睁解老步別, f少驟48及49可經由適當 演算法而合併成一單獨步驟。此外雪路 哪此外蓠瞭解者，可使用例如 雙侧PDF之代替形式之光譜分析以取仲+ _ ^ „ 首刀析以取代步驟49中所指示之 早側PDF 〇

第26頁 420750 五、 發明說明（24) 適合連同 定 型 之 薄 膜 亦即 安排 於基 體 上 方之 不 同 厚 度 之 薄膜使用 之 本 發 明 之 第 三具 體實 例， 現 將 予以 說 明 此 實 例包括定 型 之 半 導 體 晶 圊， 但不 限於 此 晶 圓。 此 具 體 /Lii. 實 例 類似於第 一 具 體 實 例 及在 此種 情況 下 有如 連 同 第 二 具 體實例所 說 明 者 〇 係 以 其與 第一 具體 實 例 之差 別 而 作 取 佳 說明。 此具體實 例 有 如 就 第 一具 體實 例所 說 明 者， 特 別 適 合 連 同CMP站1 使 用 在 此 種 應用 方面 ，可 將 一 定型 之 半 導 體 晶 圓置於位 於 薄 膜4a 及 基 體4處之CMP站 上 0 然而 需 瞭 解 者 此具體實 例 可 用 以 測 量 多種 其他 應用 方 面 之定 型 薄 膜 I 例 如以上所 討 論 之 有 關 將 防止 反射 塗層 置 於 眼鏡 及 汽 車 塑 膠 物質上， 將 聚 醯 亞 胺 置 於平 板顯 示器 上 將介 質 層 置 於 積 體電路製 造 等 應 用 方 面 0 現參看圖 15 圖 中 例 示 一定 型之 半導 體 晶 體。 此 定 型 之 薄 膜包括一 基 體 基 體 之 頂部 具有 薄膜 厚 度 為dl 之 薄 膜 部 分54a，54b， 54 C ，及具有厚度為d2之薄膜部分55a ，55b ] 其 中 dl 2d2。 於 此 舉 例 中 54a， 54b， 5 4 c於基體之表面上較 之 部分5 5 a， 55b ，係位於分立隔開之區域 但是需瞭解者 在 應用方面 此 等 部 分 亦 可 能係 彼此 重疊 古又 置 D 此具體實 例 之 組 件 除 去電 腦1 5 之外 其 士 4- 叹旮Τ 均 與 例 示 於 圖3中之第- -具體實例中之組件完全相同 1在電腦1 5之 情 況，裝置 之 設 計 稍 有 不 同’ 其不 同方 式 將 於後 文 中 討 論 。在其他 情 況 下 第 — 具體 實例 將會 白 動 處理 情 況 且 不 會改變涉 及 定 型 薄 膜 之 應用 0

第27頁 420750 五、發明說明（25) 為能進一步解釋此具體實例’參看圖16(3)46((1)2¾ 線將有助益。圖1 6 ( a)例示使用·第一具體實例測量厚度為 之一薄膜所得之強度光譜ri (z)，而圖16(b)例示亦使用 第—具體實例測量厚度為d2之一薄膜所得之強度光譜 R2(z)。可自圖中看出，二曲線均為週期性，圖16(a)中之 曲線較之於圖1 6 ( b )中者有較長之週期，此顯示自圖1 6 (a ) 所得之下方薄膜之厚度dl係小於自圖i6(b)所得之下方 膜之厚度d2之事實。 广當為使用第一具體實例測量具有二薄膜厚度之多重定型 缚骐之情況時，將會產生如圖16(<：)所示之R(z)。如可自 1中所看出者，此曲線實質上為圖16(3)及16(15)之相加， '、顯示強度光譜之相加性，亦即以2) = 1?1(2) + 1?2(2)。 單側功率密度光譜R(z)將有如圖16((〇所示，有如可自 ，：所看出纟，於光譜中將有二峯值’一峯值對應於厚声 及另一峯值對應於厚度“。再者，由於功率密度光规二 才目2性質，此曲線實質上為R1(2)#R2(z)之功率密度二; ’亦即PSD[R(z)]=PSD[Rl(z)]+PSD[R2(z)]。 因此，使用第一具體實例之裝置，屬於圖丨6 ( d )所示型 ^ ^曲線可以圖形方式製作報告而無需對電腦1 5從事任何 枝？。根據第三具體實例，電腦亦能提供薄膜厚度之定量 計，此電腦經設計以檢測所獲得之pSD中之多重峯值之 ，在，及決定及報告對應於每一峯值之0值。因此，在例 ⑷中所示之曲線之情況下，第三具體實例能檢測 —峯值之存在’及檢測對應於二峯值之4數值，亦即。及

第28頁 420750 五、發明說明（26) d2之數值。 此外，根據第三具體實例，電腦亦經設計以根據需要與 估計之薄膜厚度間之比較就所有有關薄膜實施終點檢測。 因此，在二種厚度之薄膜均經檢測之圖1 6 ( d )之情況下， 如果估計之薄膜厚度d 1小於或等於所需數值或估計之薄膜 厚度d2小於或等於所需數值時，電腦即能夠於輸出線1 9上 提供一信號。 一種用以估計根據第三具體 之方法係例示於圊1 7中。於步 作λ之一函數而獲致。然後， ζ = η/λ之一函數以獲致R(z)。 譜密度函數得到決定。結果所 之薄膜厚度d之一函數。 於步驟59中，自步驟58中所 析，資料中所有峯值均找出其 一估計之薄膜厚度。於步驟60 度設定於對應於此峯值之d值< 未示於圖17中例示之一選擇 之薄膜厚度之間之比較，就步 出之峯值實施終點檢測。實施 就業經檢測之所有峯值檢測終 膜厚度小於或等於任何業經檢 出信號指示一終點情況。然而 峯值之經選擇之次組合實施。 實例之定型薄膜之薄膜厚度 驟56中，強度光譜R再度當 於步驟5 7中，此資料係當作 於步驟58中，R(z)之功率光 得之PSD(d)資料係作為可能 獲得之資料PSD (d)經予以分 位置。然後就每一峯值界定 中，將峯值之估計之薄膜厚 性步驟為根據估計之與所需 驟5 9中所檢測之全部或經選 之較佳者，系統設定情況係 點情況，亦即如果估計之薄 測之所需薄膜厚度時，即發 ，需瞭解者此步驟可對此等

第29頁 420750 五、發明說明（27) >實施之有利者，步驟58中所指示之pSD(d)為經由關於先 前具體實例所說明之程序而計算之單側功率光譜密度函 數，但需瞭解者例如為傅里葉變換或雙側pSD之其他型式 之光譜分析亦有可能，但需此等光譜分析對於對應於所評 估之樣品之薄膜厚度之每一 d值均能提供一峯值或其他相 . 似之指示符。 本發明之第四具趙實例可參考圖21(a)_21(d)，圖中相 同元件均使用相同之參考號碼予以識別。此等圖式例示經 由例如化學凑氣沉積（C V D)之加添處理步驟將一層半導體 材料加添至一現有之樣品。將一可移動之平台6 4設置於一 一 真空室61中。真空室61經由一適當界面裝置7〇而與一轉換 至62共界面。平台能經由界面7〇縱向移動進出轉換室62。 於真空室61中設置有一入口 63用以引入例如。以或匕之各 種不同之前驅氣體。 一透明窗69如圖示設置於轉換室62中。耦合至窗69中者 為光纖電纜67之一端。包括於光纖電纜中者為示於圖5中 及前文中就先前具體實例所說明之同樣之光纖/光纖束12 及光纖/光纖束1 6。於此第四具體實例中，光纖/光纖束！ 2 及16抵靠位於朝向電纜67遠端之透鏡68。 及U之近端如圖5中所示轉合至光和及二二纖^ . 理器1 7亦如圖5所示耦合至光譜丨5。此等元件均有如先前 具體實例中之設計，例外之處為處理器17係經設計以實施 將如後文所說明之進一步分析步驟。 一半導體材料樣品71如圖示置於平台64之頂部。於本舉

第30頁 (420750 五、發明說明C28) 例中’樣品包括一基趙65，基趙65上置有一疊薄膜66。雖 然於本舉例中經示出為—疊薄膜66，需瞭解者亦可能有至 少若干之層或薄膜係有如圖15中所示彼此相鄰設置之一定 型樣品，而非上下相疊之一疊定型樣品。此外’單層樣 品，或缺少基體之樣品亦有可能。 現將參考此等圖式說明根據此第四具體實例之一種操作 方法。於圖2 1 ( a )中，平台係假定可使樣品7 1位於真空室 6 1中之位置。然後’如圖2 1 ( b )所示，平台縱向移動以使 樣品係位於轉換室6 2中及直接位於窗6 9之下方β然後使用 前文中說明及例示於圖8中之第一具體實例中之方法實 施。此即謂來自光源1 1之入射光線通過光纖/光纖束丨2， 通過透鏡68 ’窗69 ’及衝擊於樣品66之上。反射光線經由 窗69折返’經過透鏡68，而達到光纖/光纖束μ。反射光 線以前文所說明及例示於圖4所例示方式產生，但是需瞭 解者，於圖21(a)-21(d)所示包括一疊薄膜之舉例中，反 射光線不僅由成疊薄膜之最頂層表面及此成疊薄膜與基體 6 5之間之界面提供，另外亦由構成此樣品6 6之薄膜之間之 每一界面提供。 反射光線經由光纖/光纖束1 6通過折返至光譜儀1 5，此 光譜儀將光線分解成其組成之波長成分以形成一強度光 譜，及提供代表每一組成波長或有關之波長區域之強度數 值之電信號。此等電信號經予以放大及數位化以形成經成 信號線1 8提供予處理器1 7之數位化強度光譜。處理器1 7以 就第一具體實例所說明之方式分析此資料。因此獲致一厚

第31頁 420750 之一厚度光譜舉 者，由於樣品包 不同層厚度處之 峯值一般為在最 中所有層之厚度 樣品中所有 i之厚度時 中數位化強度光譜之變換係經繪製或至少安排 度之一函數。根據一舉例，此厚度光譜為 五、發明說明（29) 度光譜，其 成潛在層厚 PSD(d)。 可能獲致 圖中可看出 含示於圖中 言，重要之 常與樣品6 6 薄膜之一樣品中，峯值7 2 層之厚度累積之 峯值7 2將與De = 例經例示於圖2 2 ( a )中。如自 括一疊薄膜，其厚度光譜將包 多個峯值。對於第四具體實例 右方之峯值72，因為此峯值經 之和相關。此即謂在有η層或 般與一d值0〇相關，此值等於 和。此即當以d i表示樣品中層 Σ山相關。然而，需瞭解者， 此有關之 在最右方 之多個峯 其次， 品返回至 之處理。 63引入及 21 (c)中 現參看 加添之層 譜再度使 經例示於 峯值則視情況而定，可為另一經選擇之峯值而非 之峯值，或例如在圖22(b)中之峯值72，80及81 值。 可參看圖2 1 ( c )，平台6 4係使之縱向移動以使樣 真空室61中。此時可進行將一層加添於樣本66上 根據一舉例，可將各種不同之前驅氣體經由入口 施加電聚或熱以將此層沉積於樣品上。於圖 ’所加之層係以參考號碼6 6 a識別。 圊21(d)，平台64再度使之縱向移動以使具有新 之樣品位於轉換室62中窗69之直接下方。厚度光 用第一具體實例之方法而獲致。結果所得之光譜 圖22(b)中。在最右方之峯值72再度以有利方式

第32頁 420750 五、發明說明（30) 為有關之峯值，因為其一般係與構成原始樣品之層與新加 添之層之組合厚度相關，但需瞭解者亦可能有其他經選擇 之峯值。此即使01代表連同樣樣品之樣品中所有層之累積 厚度，及士代表一個別層之厚度，則Dt Σ 。 使圖22(b)與22(a)相比較，可以看出厚度光譜中最右方 之峯值72業已移向右方，且經過新加添層之厚度dnTl距 離。因此，dn+1之數值可藉在新層加添之前及之後所測量 之最右方峯值之位移而得精確估計，此即dntl三D, - D。。 需瞭解者，可能有具體實例，其中有多於一經選擇之峯 值位移需予以分析以決定新加添層之厚度。現參看圖 2 2 ( b )，例如’峯值7 2，8 0及8 1之位移可用以估計加添薄 膜之厚度。根據一項實施，係將各種不同位移數值予以比 較以確認彼等係相等，若如此，位移之數值即當作估計之 薄膜厚度。根據另一實施，係將各種不同之位移值予以平 均以提供估計之薄膜厚度。根據另一具體實例，此位移可 藉將所測得之厚度光譜與模擬或計算所得之厚度光譜相匹 配而決定。所有此等方法均為自一個或數個位移數值導出 估計之薄膜厚度之舉例。 亦需瞭解者亦可能有具體實例，於其中薄膜厚度係於將 一薄膜加添於樣品上之當時，期間，或以後而予以測量。 現參看圖2 1 ( a )，用於在原處薄膜測量之一裝置可藉直接 將轉換室6 2與真空室6 1合併而獲致。此即謂，可使窗6 9， 光纜6 7等移至真空室6 1之頂部，及將轉換室62去掉。然

第33頁 420750 五、發明說明（31) 後，可在原地實施薄膜測量，此即當正將薄獏6 0經由C VD 加添至樣品7 1之時實施。 需進一步瞭解者，經由CMP或類似程序自樣品取下一薄 膜厚度可藉使用圖3之裝置在取下此層之當時，期間或以 後，經由一個或數個經選擇之峯值之位移而決定。然而需 瞭解者經選擇之峯值之位移可發生於最左方之處而非在最 右方，但在其他方面原則上均相同。

根據一舉例，所使用之厚度光譜為PSD (d )。根據此舉例 之一種操作方法經例示於圖24中。於步驟73中，PSD(d)係 在新層加添之前予以決定。於步驟74争，於經選定之峯值 發生之處之厚度值h予以決定。於一舉例中，所選定之峯 值為最右方之峯值。於步驟75中，加添新層，及於步驟76 中，在新層加添之後重新計算PSD(d)。於步驟77中，於經 選擇之峯值發生時之厚度值予以決定。最後，於步驟78 中，新層之厚度經估計為PSD(d)之經選擇之峯值之位移。 此即謂，新層之厚度估計為D, - DQ。 此方法可以有利方式予以使用，以當加添一新層時實施 即時終點檢測。所需之新層厚度首先予以決定。然後，如 圖2 1 ( c )所例示，開始加添新層處理步驟。於此步驟中之 週期性點處，中止沉積，及如圖2 1 ( d )所例示，將樣品移 至轉換室，及決定樣品之厚度光譜。一種代替性方式為可 在沉積發生之當時原地採取厚度光譜。決定光譜中一經選 擇之峯值之累積性位移及與所需之層之厚度相比較。當累 積之位移大於或等於所需之層之厚度時，即終止沉積處

第34頁

、發明説明（32) 五 理。 本方法之優點為在對於位於新層下方之層之數目或型 式知道甚；之情況下，仍可決定新層之厚度。此時，惟一、 所需賁料為厚度光譜中經選擇之峯值（一般為最右方之峯 值）在當加添新層時仇移之大小。 - 此種方法之一種變化係有關在加添新層以估計層厚度 時’分析強度波譜之最大或最小值之位移。參看圖2 3，圖 中例示在加添新層之前及之後之強度光譜R (z )。在加添此 層之前之光譜係以數字7 3識別，及加添此層之後之光譜係 以數字74識別。圖中發生之等於Ζι-ζ〇之強度光譜之最大/ , 最小值之位移係予以決定及用以估計新層之厚度。 舉例 根據本發明之示範性具體實例，光源1 8為經調整之鎢/ 鹵素光源’光源用之燈泡係由麻省Woburn市之G i 1 way Techni cal Labs公司製造。此燈泡產生自約40 0毫微米至 3 0 0 0毫微米之光線。燈泡由一5伏直流電源供應器供應電 源。此5伏直流電源供應器之電源取自一 2 4伏直流電源， 係經由一高頻交換轉換器予以轉換。 光纖/光纖束1 2及光纖/光纖束1 6於此具體實例中分別為 直徑約0 · 5毫微米之一單一光纖。此外，衝擊本具體實例 所測量之薄膜表面上之光線光點之大小可自5 0 〇毫微呆調 整至1厘米。 此具體實例經設計用以同時配合與4個不同之C Μ P站1使 用 > 此等CMP係由亞利桑那州鳳凰城之積體處理設備公司

第35頁 42〇75〇 五、發明說明（33) (IPEC)開發’此公司亦製造光纖1 2及1 6與CMP站1之間之光 學界面。簡言之’根據此界面，光纖12及16之端部與磨光、 墊5之頂部表面齊平，於操作時，此等光纖端部與薄膜4a 之上部表面間之間隔保持於约〇 · 2毫微求。有關此界面之 進一步細節可自IPEC獲得。 於本實例中之光譜儀經設計如圖7所示，係由本申請案 之受讓人，加州聖地牙哥Filmetrics製造。於此光*善儀 中，光二極體陣列係由Hamamatsu製造。其件號為 3 9 2 3-5 1 2Q，及繞射光柵25係由明尼蘇達州Ayer城 Λ之 ^ S0- Τ ^

Optometries製造，其件號為33-4350。於本具如· Λ等51〇 光譜儀用以測量51 0不同波長之輸入光線之強度° $列出測 不同波長係視所需測量範圍而加以選擇。下列之表 量之波長範圍與所需厚度測量範圍之相互關係： 波長範圍 厚_度_盖立鬼圍 4 0 0 - 8 5 0 nm(可見光） l〇 nm_20#m 650- 1 02 0 nm(接近紅外線） 50 400-1020 nm 1〇 nm-50 μ m 215- 670 nm(紫外線） 3 2 1 5- 1 020 nm 3 nm-50 # m 由每〆 光二極體陣列具有5 1 0個別光二極體接收器及將^由用戶 接收器上之反射光線所產生之電流積分。經過 $積之電 所選擇之積分時間，電腦即讀取每一光二極趙中^太短導 荷。此積分時間即決定光譜儀之靈敏度。積分f ^袍和=> 致信號微弱並有雜訊，積分時間太長則會導致# ~ ^

λ2〇Ί5〇 五、發明說明（34) 在設定模式期間，可能將積分時間調整至一適當位準。 由於光二極體固有之電流洩漏，即使無光線進入光譜儀 時，陣列中之每一光二極體亦會有充電情形。為能精確測 量進入光譜儀中之光線，此"暗”讀數必須自真正測量得之 光線中減去。為能獲致此"暗”讀數，可暫時關掉光源1 1。 此時由電腦所讀取之光譜儀之數位輸出即構成此”暗"讀 數。 電腦15於此具體實例中為奔騰（Pentium) 100兆赫（MHz) 運作視窗95或接近期之視窗平台之電腦。需要一平行埠闬 以與光譜儀構成界面。至少需要5 MB硬碟及8 MB空閑記憶 器。 具體實施本發明及可由電腦執行之軟體可由包括 CD-ROM，軟碟及類似裝置之各種不同可由電腦讀取之媒體 提供。 電腦可使用視覺顯示設計。在操作時，所有4個C MP站均 同時顯示。參看圖1 8，圖中例示此狀態之一代表性顯示， 圖中顯示用於每一站（在圖中以"標題"表示）之經過之時間 計數器。亦顯示有關一標題是否為現行之指示。如果標題 為現行性質，即繼續使其對應之經過時間計數器更新。 如果時間以粗體字顯示（例如用於圖U中標題# 2之時 間），此即代表用該標題之一終點係業已檢測出來。此一 終點信號（先前說明之信號Q (t))或用於一標題之光譜資訊 (信號PSD(d)，R(z)，或R(A)可藉使用圖18之顯示幕上方 部分之任選紐選擇出需要之標題而得觀看。

第37頁 A2〇75° 五、發明說明（35) 圖19(a) - 19(d)為可能有之圖形顯示之舉例。圖19(a)代 表強度資料R之一曲線，此曲線為用於矽基體上Si 02薄膜 之λ之函數。薄膜之估計厚度1 5 7 3. 8 3毫微米亦經顯示。 圖1 9 (b )代表強度資料R之一曲線，此曲線為用於矽基體 上SiO薄膜之；I之函數。薄膜之估計厚度624, 86毫微采亦 經顯示。 圖1 9 ( c )為一結構之PS D (d )之一曲線，.此結構於矽基體 頂部上，一70毫微米Si3N4薄膜之頂部具有一2000毫微米之 Si 02薄膜。自圖申可看出，對應於二薄膜厚度之二峯值清 晰可見。 圖1 9 (d )為一結構之終點信號或參數Q (t )之曲線，於此 結構中最上面之金屬層係予以去掉或已經去掉。 可以使用二種分析方法以檢測一終點：即臨界方法及適 應方法。根據分析方法，保持前文所說明之終點信號 Q (t )，及當資料已超過用戶供應之臨限值時檢測情況。根 據適應性分析方法，將一設定時間之資料與數秒鐘前之資 料相比較，及當檢測到資料中有一峯值及繼之有數秒鐘較 為平穩資料時檢測終點情況。 準備一設定模式以供用戶可選擇所需之終點檢測方法， 及每種方法專用之參數，例如臨限方法所用之臨限位準， 及適應方法所用之平滑點數目》此設定模式亦提供機會供 用戶選擇是否需要自動暗色減法及所需之積分時間位準， 以供光譜儀之個別之光二極體接收器使用。 電腦亦經設計以決定及顯示作為λ函數之一種材料之一

第38頁 '1' Λ2〇^50 五、發明說明（36) 折射係數η。此程序經例示於圖1 9中，此圖為一曲線__圖以 其例示S i 〇2薄膜作為λ函數之測量值η。此資料然後周以 、 自光譜儀所獲致之資料決定R ( ζ )值。 然後將所測量之η值予以儲存以供以後使用。為能於將 來接達此等數值，用戶將會指出在試驗中之例如矽上之 S i 02之樣品結構，以指出矽基體上之一 S i 02薄膜。電腦然 後使用此資訊接達適當之η數值及自此數值決定R(z)。圖 2 1以圖形顯示矽上之PTF E之用戶專用結構。由光譜儀所測 量之此樣品之R ( λ )資料亦予以顯示。亦顯示有一表，以 其顯示對於一特定λ值而言PTFE之一 η值。此資料用以計 算R(z)。 根據此具體實例，負責計算R ( ζ )之傅里葉變換之編碼包 括下列二編碼模組。第一編碼模組於操作期間呼叫第二編 碼模組。 第一編碼模組 #include<math. h> void rea1f t(float d a t a [ ], unsigned long η, i n t i s i gn ) 計算一組實值資料點之傅里葉變換。 將此資料儲存於陣列中之資料[1 .. η ] 使其以複數傅里葉變換之正頻半部而 取代。複數變換之實值之最初及最 後成份分別當作元素資料[1 ]及資料 [2 ]返回。η必須為2之乘方。如果

第39頁 I 420750 五、發明說明（37) 常式為實值資料變換，此常式亦計 算複數資料之反向變換。（此計算之 結果必須乘以2 / η )。 void four 1 (flat da t a[ ], unsigned long nn, intisign); unsigned long i， i1， i2, i3， i4, np3 » float c1 = 0. 5 , c2, h1r,h1i,h2r,h2i ； b double wr,wi,wpr,wpi,wtemp, theta ；

Double precision for the theta=3.14159265389793/(double)(n>>l)； 三角循 環 if ( i s ign = = l ) { 設定循環初值 c 2 = - 0. 5 ; four 1 (data, n> >1, 1)； } else { 此處為前向變換 c 2 = 0.5 ； theta - -theta ； 其他處以反向變換設定 wtemp= s i η)〇. 5氺 theta )； wpr = 2.0*wtemp*wtemp ； wpi =s i n(the ta)； wr = 1. 0 +wpr ; w i = wp i ;

O:\6l\61499.PTD 第40頁 ί 420750 五、發明說明（38) ηρ3 =η+ 3 for(i + 2 ; iO(n>>2) ; i++) { i4= l+(i3=np3-(i2=l+(il=i+i-l))); h 1 r = cl *(data [ i 1 ]+da ta [ i 3 ] ； case i = l 如下列分別 完成 h2i=c2*(data[il]-data[i3]; hi i=cl*(data[ i 2]-data[ i4]； 二各別之變換自資料 data [ i 1 ] = h 1 r+wr*h2r-w i *h2 i ; 中分離 d a t a [ i 2 ] = h 1 i + w r * h 2 i - w i * h 2 r ; data[i3]=h1r~wr^h2r+wi^h2i ； da t a [ i 4 ] = h 1 I + w r 2 i - w i *h 2 r ； 此處二變換重新合併 wr = (wtemp = wr)*wpr-wi*wpi+wr ;以形成原始實資料 wi = (\vi 氺 wpr + wtemp 本 wpi+wi ; } i f(i s i gn = =1) { d a t a [ 1 ] = ( h 1 r = d a t a [ 1 ] + d a t a [ 2 ]; data[2] = (hlr-data[2]; } else { data[l]=cl* (hlr = data[l]+data[2];將最初及最後資 料擠壓在一起以使此等資料全部位於原始陣列中 data[2]=c1^ (hlr-data[2]； four 1 (data，η>>1，- 1 );

O:\6l\61499.PTD 第41頁 五、發明說明（39) 此為Caseisign = -1之反變換 第二編碼模組 # include<math. h> #define SWAP(a，b) tempr = (a); (a)二（b);雙精度三角 循環 (b)二 tempr void f1 our 1(f1 oat d at a[ ], unsigned long nn, int i s i gn) 如果isign輸入為1，則以資 此為常式之位元反 b 料之離散傅里葉變換取代資料 向區段 [1..2*nn]、或者如果 isign 為-1 ，則以n m倍之資料反離 散傅里葉變換取代資料[1 . , 2 * nn ]。 交換二複數，資料為長度為η η 之一複數陣列，或相當於長度 為2*ηη之一實數陣列。nn 必須為2之一整數乘方（惟此係 未經核對者！）。 { unsigned long. n,mmax,m, j, istep, i ； double wtemp,wr,wpr,wpi,wi,theta ; float tempr, tempi ； 此處開始常式之Danielson-Lanczos區段 n = nn< < 1 ； 執行外部迴路log2nn次

第42頁 420750 五、發明說明（40) i + 1 ； for(i=l;i<n;i+=2) { if (j>i)丨 設定三角循環初值 SWAP(data[j]，data[i]); SWAP(data[j+l]，data[i+l]; } m = n >> 1 ； while(m>=2&&j>m) { j - = m ； m>>=l ； } j + = m ; } mmax = 2 ； while ( n>mm ax ) { i step = mmax<<1 ； theta=isign*(6.28318530717959/mmax); wtemp=sin(0. S^theta)； wpr = _2. 0氺wtemp氺wtemp ； wpi=sin(theta)；

第43頁 420750 五、發明說明（41) for(ni=l ； m<mmax ； m+ = 2) { 此處為二巢套内部迴路 f or(i =m ; i < = η ； i + = i step){ =i Iminax ; 此為 Danielson-Lanczos 公式： tempr=wr*data[j]wi*data[j+l]; tempi:wr*data[ j + 1 ]w.i*data[ j ]; data[j]=data[i]-tempr ; data[j+l]=data[i+l]-tempi ; data[i]+= tempr ； data[i = 1]+ = t emp i ； } wr 二（1;empr = wr)*wpr_wi 木 wpi+wr ; wi^wi^wpr + wtemp^wpi+wi ： 三角參考 } mmax = i step ； 此等程式之列表見於藉參考納入本文之Press參考資料 第50 7及513頁。 此等程式之輸出為前述之資料F T ( d )。P S D (d )資料根據 界定於上列方程式（3 )之關係而自此資料導出。 結果所得之光譜資料為自〇至4 0 9 5計數範圍之一信號。 由於在前文中就方程式（4)所說明之效應，光譜資料之型 式自一標題至次一標題均有改變’即使在評估下之樣品均 相同時亦如此。

O:\61\61499.PTD 第44頁 20 750 案號 88121571 吞|年本月乎3/月曰8 修正 五'發明說明（42) '------------------------------------ 為能說明此種情況，在設定模式期間，先獲致一基線光 譜及然後將其儲存於系統中。此基線資料係用以使在作業-有效相位期間所捕捉之光譜資訊正規化。此為計算終點信 號Q (t)之一項關鍵性規定。 業經發現本具體實例於2 0 0毫微米薄膜厚度有± 1毫微米 之厚度精確性。在連續2 0天對於矽基體上5 0 0毫微米之 S i 02薄膜之1 0 0次厚度讀數之平均標準偏差而言，所獲致 之精確性為0 . 1毫微米。經發現此數值可在0 . 0 7毫微米之 位準重複產生。 另外之優點及修改對於熟諳本行技術人士而言係顯然易 見。本發明之較寬廣範圍因此不限於以上所示及說明之代 表性方法及例示性舉例。因此在不偏離申請人一般之創新 觀念之精神或範圍之情況下對於該等細節可有所修改。 元件符號說明

1 CMPM 3 板座 4 a 層 5 a 上部表面 7 裝置 8 黏液 1 0 反射光線 1 2 光纖或光纖束 1 5 光譜儀 17 處理器或電腦 1 9信號線 2 上部平板或托板 4 半導體晶圓 5 磨光墊 6 下部平板或托板 7a —個或數個通道 9 光線 11 光源 1 4 a、1 4 b 光線 1 6 光纖/光纖束 18信號線 2 0、2 1 光線

〇·Λ61\61499.ρκ 第45頁 2000. 08. 30. 045 曰 420750 _ 88121571 殳？年g月t 修正 五、發明說明（43) 22 狹 缝 23 孔 隙 24 準 直 鏡 25 折 射 光 柵 26 聚 焦 鏡 27 聚 焦 透 鏡 28 光 二 極 體 陣 列 29、 .30 光 線 3 1 光 譜 32 光 線 33 電 信 號 34 電 話 41 薄 膜 42 絕 緣 薄 膜 43a > 4 3 b 接 觸 孔 44 金 屬 層 53 基 體 54a 、 54b '54c 55a 、 55b 薄 膜 部 分 6 1 真 空 室 62 轉 換 室 63 入 64 可 移 動 平 台 65 基 體 66 樣 本 66a 層 67 光 纖 電 纜 68 透 鏡 69 透 明 窗 70 界 面 71 半 導 體 材 料 樣 品 72 、 80、 8 1峯 薄膜部分

O:\61\6M99.ptc 第45a頁 2000. 08. 30. 046

Claims (1)

1. 420750 六、申請專利範圍 1. 一薄膜測量裝置包括： 一白色光源經設計以產生一光線信號； 一第一光纖電纜經連接至該光源以接收該光線信號， 及經進一步設計以將該光線信號導引至樣品上，以獲致具 有多個波長成份之一反射光線信號，每一成份具有一強 度； 一第二光纖電纜經設置以接收該反射光線信號； 一光譜儀經設計以自該第二光纖電缓接收該反射光線 信號，及自此電纜導出多個電信號，每一信號代表反射光 線之一波長成份之強度； 一電腦經設計以自該光譜儀接收該等多個電信號，及 自該等信號決定添加至該樣品或自:¾¾樣品取下之至少一薄 膜之厚度，此薄膜包括具有一折數之一種材料，此項 決定係藉下述而作成： 獲致代表至少若干該等波長份之強度之資料： 安排該資料以使其為等於該材料之折射係數被波長除 之一變數之函數； 決定經安排作為潛在層之厚度之一函數之資料之功率 光譜密度； 檢測功率光譜密度中之至少一峯值，此包括一經選擇 之峯值； 決定在加添一層於樣品之上或自樣品取下一層之當 時，期間，或之後之一經選擇峯值之位移；及 提供取自功率光譜密度之經選擇之峯值之位移之一數

   第46頁 420750 六、申請專利範圍 值，而以其作為藉照明光線選樣之至少一區域中之層之厚 度之一估計值。 2. —薄膜測量裝置包括： 一光源經設計以產生一光線信號； —光學導引器經設計以接收該光線信號及導引該光線 信號於一樣品上，以獲致具有多個波長成份並且每一成份 均有一強度之一反射光線； 一第二光學導引器經設計以導引該經反射之光線信 號； —光學裝置經設計以接收來自第二光導引器之該經反 射之光線信號，及自此光線信號導出多個電信號，每一電 信號均代表反射光線之一波長成份之強度； 一電子裝置，此電子裝置屬於光學裝置之一部分或與 此光學裝置分開成獨立之裝置，此電子裝置經設計以接收 該等多個電信號及將此等電信號轉變為每一經檢測之波長 成份之以數字代表之強度； 一電腦經設計以接收該數字代表資料，以自此資料藉 以下步驟決定加添至該樣品或自該樣品取下之至少一薄膜 之厚度： 獲致代表至少若干該等波長成份之強度之資料； 實施對於該強度資料之分析以獲致作為潛在層之厚度 之一函數之厚度光譜資料； 檢測厚度光譜資料中之至少一峯值，此包括一經選定 之峯值；

   O:\6I\61499.PTD 第47頁 420750 六、申請專利範圍 決定在加 時，期間，或 提供取自 值，而以其作 厚度之一估計 3. 根 導出強 4. 根 導出強 5. 根 站’此 據申請 度資料 據申請 度資料 據申請 轉換站 添一層於樣品上及將此層自樣品取下之當 之後之經選定峯值之一位移；及 厚度光譜資料之經選擇之峯值之位移之一數 為藉照明光線而選樣之至少一區域中之層之 值。 專利範圍第2項之裝置，其中電腦經設計以 之傅里葉變換。 專利範圍第2項之裝置，其中電腦經設計以 之功率光譜密度。 專利範圍第2項之裝置，另外包括一轉換 具有與一真空站共界面之視窗用以沉積新 〇 6. —薄膜測量裝置包括： 一裝置用以將一光線信號導引至一樣品以獲致一經 光線信號，此光線信號具有多個波長成分，每一成 第 反射之 份具有 第 出代表 第 在層之 強度 二裝置 反射光 三裝置 厚度之 第四裝置 下一層之當時 峯值之位移， 至少一區域中 用以接收該經反射之光線信號及自此信號導 線之至少若干波長成份之強度之資料； 用以實施對該強度資料之分析以獲致作為潛 一函數之厚度光譜資料；及 用以檢測在加添一層至樣品上或自此樣品取 ，期間，或之後厚度光譜資料之一經選定之 反直接自此位移估計由光線照射之樣品中之 之該層之厚度。

   第48頁 ;420T50 六、申請專利範圍 7. —種具體實施可由電腦執行之一指令程式之電腦程式 媒體，以實施一種用以自一樣品反射之具有多個波長成餘 之光線測量加添加此樣品上或自此樣品取下之至少一薄膜 之方法’每一波長成份均具有一強度，及此薄膜包括具有 一折射系數之材料，此方法包括以下步驟： 獲致代表至少若干該等波長成份之強度之資料； 安排該資料以使其為等於材料之折射係數被波長除之 一變數之函數； 決定經安排作為潛在層之厚度之一函數之資料之功率 光譜密度； 檢測功率光譜密度中至少一峯值，此包括一經選擇之 峯值； 決定在加添一薄膜於樣品上或自此樣品取下薄膜之當 時，期間，或之後之經選擇之峯值之一位移；及 提供取自功率光譜密度中經選擇之峯值之位移之一數 值，以其作為藉照明光線而選樣之至少一區域中之膜之估 計厚度。 y 8. —種具體實施可由電腦執行之一指令程式之電腦程式 媒體，以實施一種用以自樣品反射之具有多個波長成份之 光線測量加添至此樣品上或自此樣品取下之至少一薄膜之 方法，每一波長成份均具有一強度，此方法包以下步驟： 獲致代表至少若干該等波長成份之強度之資料； 實施對於該強度資料之分析以獲致作為潛在之層厚度 之一函數之厚度光譜資料；

   第49頁 420750 六、申請專利範圍 檢測在將薄膜加添至樣品上或自樣品取下薄膜之當 時，期間，或之後之經選擇之峯值之一位移；及 _ 提供取自厚度光譜資料中經選擇之峯值之位移之一數 值，以其作為藉照明光線而選樣之至少一區域中之膜之厚 度估計值。 9. 一種具體實施可由電腦執行一指令程式之電腦程式媒 體，以實施一種用以自薄膜反射之具有多個波長成份之光 線測量加添至此樣品上或自樣品取下之至少一薄膜之方 法，此方法包括以下步驟： 獲致代表至少若干反射光線波長成份之強度之資料；.1 實施對於該強度資料之分析以獲致作為潛在層之厚度 之一函數之厚度光譜資料； 檢測厚度光譜資料中之至少一峯值，此包括一經選擇 之峯值，自在加添薄瞑於樣品上或將薄膜自樣品取下之當 時，期間，或之後之經選定峯值之位移，直接決定經照明 光線選樣之至少一區域中薄膜厚度之一估計值。 1 〇. —種自樣品反射之具有多個波長成份，且每一成份 均具有一強度之反射光線，測量加添於一樣品上或自樣品 取下之至少一薄膜之方法，此薄膜包括具有一折射係數之 材料，此方法包括以下步驟： ’ 獲致代表至少若干該等波長成份之強度之資料； 安排該資料以使其成為等於材料之折射係數被波長除 之一變數之函數； 決定經安排作為潛在層之厚度之資料之函數之功率光

   第50頁 420T 50 六、申請專利範圍 譜密度； 檢測功率光譜密度之至少一峯值，此包括一經選定之 峯值； 決定在將薄膜加添至樣品上或將薄膜自樣品取下之當 時，期間，或之後之經選定之峯值之位移；及 提供取自功率光譜密度中經選擇之峯值之位移之一數 值，以其作為藉照明光線而選樣之至少一區域中之薄膜厚 度之一估計值。 1 1. 一種自樣品反射具有多個波長成份之光線測量加添 於樣品上之至少一薄膜之方法，每一波長成份均具有一強 度，此方法包括以下步驟： 獲致代表至少若干該等波長成份之強度之資料； 實施對於該強度資料之分析以獲致作為潛在層之厚度 之一函數之厚度光譜資料； 檢測厚度光譜資料中之至少一峯值，此包括一經選定 之峯值； 決定在加添薄膜於樣品上及自樣品取下薄膜之當時， 期間，或之後之經選定之峯值之位移；及 提供取自厚度光譜資料之經選擇之峯值之位移之一數 值，以其作為藉照明光線而選樣之至少一區域中之薄膜厚 度之一估計值。 1 2.根據申請專利範圍第1 1項之方法，其中實施步驟包 括導出強度資料之傅里葉變換。 1 3.根據申請專利範圍第1 1項之方法，其中實施步驟包

   〇-.\61\6U99.PTD 第 51 頁 420T 50 六、申請專利範圍 括導出強度資料之功率光譜密度。 1 4.根據申請專利範圍第1 1項之方法，另外包括在實施 上述步驟之同時，將薄膜加添於樣品上或自樣品取下薄膜 之步驟。 1 5. —種自樣品反射具有多個波長成份之光線測量加添 於樣品上或自樣品取下至少一薄膜之方法，每一成份均具 有一強度，此方法包括以下步驟： 獲致代表至少若千反射光線波長成份之強度之資料； 實施對於該強度資料之分析以獲致作為潛在層之厚度 之一函數之厚度光譜資料；及 檢測厚度光譜資料中之至少一峯值，包括一經選擇之 峯值，及在加添薄膜於樣品上及自樣品取下薄膜之當時， 期間，或之後，自經選擇之峯值之位移，直接決定藉照明 光線選樣之至少一區域中之薄膜厚度之一估計值。 1 6.根據申請專利範圍第1 ，2及6項中任何一項之裝置， 其中樣品為定型樣品β 1 7.根據申請專利範圍第1 ，2及6項中任何一項之裝置， 其中樣品為多層樣品。 1 8.根據申請專利範圍第7，8及9項中任何一項之電腦程 式媒體，其中樣品為定型樣品。 1 9.根據申請專利範圍第7，8及9項中任何一項之電腦程 式媒體，其中樣品為多層樣品。 2 0.根據申請專利範圍第1 0，1 1及丨5項中任何一項之方 法，其中樣品為定型樣品。

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