JP2002168774A

JP2002168774A - 表面状態測定方法及び装置

Info

Publication number: JP2002168774A
Application number: JP2000361449A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Endo; 礼暁遠藤
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 2000-11-28
Filing date: 2000-11-28
Publication date: 2002-06-14

Abstract

(57)【要約】【課題】赤外多重内部反射法による基板の表面状態の
測定において、基板内部における多重内部反射光に含ま
れる干渉縞に起因する吸光度スペクトルのノイズを極小
化することのできる表面状態測定方法及び装置を提供す
る。【解決手段】半導体ウェハ１２内部を多重反射した後
に半導体ウェハ１２より出射される赤外線に基づいて半
導体ウェハ１２の表面状態を測定する表面状態測定方法
において、所定の製造工程前に参照スペクトルを測定
し、所定の製造工程後に測定スペクトルを測定し、参照
スペクトル及び測定スペクトルに基づいて、干渉縞に起
因するノイズを低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、赤外多重内部反射
法により被測定基板の表面状態を製造現場においてその
場測定（in situ monitoring）しうる表面状態測定方法
及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置に用いられる半導体ウェハ
や、液晶表示装置を構成するガラス基板等のような基板
の有機物質による汚染状態や表面処理後の化学状態とい
った表面状態を知ることは、それらの基板を用いて製造
されるデバイスの歩留まり、品質の信頼性を確保する上
で非常に重要なことである。例えば、半導体ウェハ表面
の有機汚染は、製造プロセスにおいてパターン欠陥やゲ
ート絶縁膜耐圧不良、リーク電圧の増大等の悪影響を及
ぼし、歩留まりを低下することが知られている。従っ
て、このような基板の表面状態を把握し、基板の保管管
理や製造プロセス等を最適化することが必要とされてい
る。

【０００３】基板の表面状態を測定する方法としては、
赤外線を用いた基板内部の多重反射による表面状態を測
定する技術があり、例えば、米国のパーキン・エルマー
（Perkin-Elmer）社などから専用のＦＴ−ＩＲ（Fourie
r Transform - Infrared Radiation spectroscopy、赤
外フーリエ分光）装置として販売されている。また、そ
の応用範囲を広げるために、例えば、英国のグラスビー
（Graseby Specac Limited）社などから多様なアクセサ
リーが販売されている。

【０００４】基板内部に赤外線を入射して多重内部反射
することにより基板の表面状態を測定する基本原理は、
基板表面で光線が反射するときに滲み出る光（エヴァネ
ッセント光）の周波数成分が基板表面の有機汚染物質の
分子振動周波数と一致していると共鳴吸収されるので、
そのスペクトルを測定することにより有機汚染物質の種
類と量が特定できることによる。また、多重内部反射し
ながら基板表面の有機汚染物質の情報を煮詰めていく
（信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）を向上する）作用もある。
しかしながら、これらの測定方法は、被測定対象基板を
短冊状に切断するか、基板に追加工するか、或いは、基
板上部にプリズムを配置する必要があり、半導体装置の
製造現場におけるその場測定に使用することはできなか
った。

【０００５】また、基板表面の有機汚染を検出する他の
測定方法としては、加熱脱離ＧＣ／ＭＳ（Gas Chromato
graphy/Mass Spectroscopy）、ＡＰＩＭＳ（Atmospheri
c Pressure Ionization Mass Spectroscopy）、ＴＤＳ
（Thermal Desorption Spectroscopy）などが知られて
いる。しかしながら、これらの測定方法は、今後展開が
予定される直径３００ｍｍを越えるようなウェハのよう
な大型基板を直接観察することができないこと、真空雰
囲気が必要なこと、スループットが悪いこと、などの理
由により半導体装置等の製造現場におけるその場測定に
使用するには適していなかった。

【０００６】このように上記従来の表面状態測定方法
は、その測定方法が破壊的であるため、製造現場におけ
るその場測定には使用することができず、或いは、大型
基板を測定するには不向きであり、製造現場におけるそ
の場測定や大型基板の測定が可能な表面状態測定方法及
び装置が望まれていた。

【０００７】かかる観点から、本願発明者らは、基板表
面に付着した有機汚染物質を高感度で検出するために、
赤外多重内部反射法を用いた表面状態測定方法及び装置
をすでに提案している（例えば、特願平１１−９５８５
３号明細書を参照）。基板の一端に赤外線を特定の入射
角度で入射すると、赤外線は基板内部を両表面で全反射
を繰り返しながら伝搬する。このとき、基板表面で赤外
線が反射するときに滲み出る光の周波数成分が基板表面
の有機汚染物質の分子振動周波数と一致していると共鳴
吸収される。基板端面から放出されたこの伝搬光を分光
分析することによって基板表面に付着した有機汚染物質
の検出、同定が可能である。この測定方法は、ＧＣ／Ｍ
Ｓ法等に比べて同等の感度をもつとともに、測定にリア
ルタイム性があり、且つ、簡便で経済的である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、赤外多
重内部反射法を用いた表面状態測定方法及び装置では、
基板端面から赤外線を入射し、基板内部で多重反射した
赤外線を検出する際に、特定の入射及び検出条件のもと
では多重内部反射スペクトルに一定の波数間隔で周期的
な変動を繰り返すノイズが現れることがあった。このノ
イズは、基板内部における多重内部反射光の伝搬経路の
違いにより生じる干渉縞であると考えられる。

【０００９】基板の多重内部反射スペクトルの赤外線の
入射及び検出条件による違いを図５に示す。図５（ａ）
は干渉縞が現れる条件で測定したスペクトルであり、図
５（ｂ）は干渉縞が現れない条件で測定したスペクトル
である。図５（ａ）のスペクトルから、特定の入射及び
検出条件のもとでは、多重内部反射スペクトルに一定の
波数間隔で周期的な変動を繰り返すノイズが現れること
が明らかに分かる。

【００１０】上記の赤外多重内部反射法を用いた表面状
態測定方法及び装置では、基板の清浄表面について測定
した参照スペクトルと汚染表面について測定したスペク
トルとから吸光度スペクトルを求め、汚染物質が有する
Ｃ−Ｈ吸収ピークのバックグラウンドレベルからの高さ
によって基板表面に付着した汚染物質の存在量を算出し
ている。従って、干渉縞が現れる条件で吸光度スペクト
ルを測定すると、参照スペクトルを測定したときとの入
射及び検出条件の僅かな違いにより吸光度スペクトルに
も干渉縞に起因するノイズが現れる。

【００１１】図６は、干渉縞に起因するノイズが現れた
吸光度スペクトルを示している。このように吸光度スペ
クトルに現れるノイズ量がＣ−Ｈピークの高さと同程度
であると、基板表面に汚染が存在するにもかかわらず信
号として検出することができない。このため、上記従来
の赤外多重内部反射法を用いた表面状態測定装置におい
て基板表面の汚染を検出する感度が低下してしまうこと
があった。

【００１２】本発明の目的は、赤外多重内部反射法によ
る基板の表面状態の測定において、基板内部における多
重内部反射光に含まれる干渉縞に起因する吸光度スペク
トルのノイズを極小化することのできる表面状態測定方
法及び装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的は、被測定基板
内部を多重反射した後に前記被測定基板より出射される
赤外線に基づいて前記被測定基板の表面状態を測定する
表面状態測定方法において、所定の製造工程前に参照ス
ペクトルを測定し、前記所定の製造工程後に測定スペク
トルを測定し、前記参照スペクトル及び前記測定スペク
トルに基づいて、干渉縞に起因するノイズを低減するこ
とを特徴とする表面状態測定方法により達成される。

【００１４】また、上記の表面状態測定方法において、
前記参照スペクトル及び前記測定スペクトルに基づいて
吸光度スペクトルを算出し、前記吸光度スペクトルに現
れた干渉縞に起因するノイズを相殺するように、赤外線
光学系の位置合わせを行うようにしてもよい。

【００１５】また、上記の表面状態測定方法において、
前記被測定基板内部に赤外線を入射する角度を調整する
ことにより、前記赤外線光学系の位置合わせを行うよう
にしてもよい。

【００１６】また、上記の表面状態測定方法において、
前記被測定基板より出射する赤外線を検出する角度を調
整することにより、前記赤外線光学系の位置合わせを行
うようにしてもよい。

【００１７】また、上記の表面状態測定方法において、
前記被測定基板の位置を調整することにより、前記赤外
線光学系の位置合わせを行うようにしてもよい。

【００１８】また、上記の表面状態測定方法において、
前記参照スペクトルの測定及び前記測定スペクトルの測
定には、同一の前記被測定基板を用いるようにしてもよ
い。

【００１９】また、上記目的は、被測定基板内部で多重
反射するように前記被測定基板の内部に赤外線を導入す
る赤外線入射手段と、前記被測定基板の内部で多重反射
した後に出射される赤外線を検出する赤外線検出手段
と、前記赤外線検出手段により検出された赤外線に基づ
き、前記被測定基板表面の状態を測定する表面状態測定
手段と、所定の製造工程前に測定した参照スペクトル
と、前記所定の製造工程後に測定した測定スペクトルと
に基づいて、干渉縞に起因するノイズを低減するように
赤外線光学系の位置合わせを行う光学系調整手段とを有
することを特徴とする表面状態測定装置により達成され
る。

【００２０】また、上記の表面状態測定装置において、
前記光学系調整手段は、前記赤外線入射手段が赤外線を
導入する角度の調整及び／又は前記赤外線検出手段が赤
外線を検出する角度の調整を行うことにより、前記赤外
線光学系の位置合わせを行うようにしてもよい。

【００２１】また、上記の表面状態測定装置において、
前記光学系調整手段は、前記被測定基板の位置を調整す
ることにより、前記赤外線光学系の位置合わせを行うよ
うにしてもよい。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態による表面状
態測定方法及び装置について図１乃至図４を用いて説明
する。図１は、本実施形態による表面状態測定装置の構
造を示す概略図、図２は、表面状態測定装置の構造を示
すブロック図、図３は、ノイズの大きさの算出方法の一
例を示す概略図、図４は、吸光度スペクトルに現れる干
渉縞に起因するノイズの検出角度のずれによる変化を示
すグラフである。

【００２３】まず、本実施形態による表面状態測定装置
の構成について図１及び図２を用いて説明する。なお、
赤外多重内部反射法を用いた表面状態測定装置の構成に
ついては、例えば、本願発明者が発明者の一部として加
わっている特願平１１−９５８５３号明細書に詳述され
ている。

【００２４】図１に示すように、基板搭載台１０上に
は、被測定基板である両面研磨された半導体ウェハ１２
が載置されている。基板搭載台１０は、位置調整機構
（図示せず）を備えており、搭載した半導体ウェハ１２
の位置及び角度を調整できるようになっている。半導体
ウェハ１２端面近傍には、半導体ウェハ１２内部に赤外
線を入射する入射光学系１４が配置されている。また、
入射光学系１４が配置されている半導体ウェハ１２端面
に対向する端面近傍には、半導体ウェハ１２内部で多重
反射した後に半導体ウェハ１２端面より出射する赤外線
を検出する赤外線検出器１６が配置されている。赤外線
検出器１６は、測定結果から有機汚染物質の種類の特定
及びその存在量の算出等を行う演算部２６に接続されて
いる。

【００２５】入射光学系１４は、赤外線を出射する赤外
光源１８と、赤外光源１８から出射された赤外線をスペ
クトル成分に分解する分光器２０と、分光器２０から出
射された赤外線を集光し半導体ウェハ１２端面へ導入す
る反射鏡２２とから構成されている。反射鏡２２は、赤
外線を半導体ウェハ１２端面に導入する角度を調整する
角度調整機構（図示せず）を備えている。

【００２６】赤外線検出器１６は、回転台２４に取り付
けられており、半導体ウェハ１２の端面より出射される
赤外線を検出する角度を調整できるようになっている。
回転台２４は演算部２６に接続されており、演算部２６
により赤外線検出器１６の位置を制御できるようになっ
ている。

【００２７】図２に示すように、演算部２６には、赤外
線検出器１６に接続され多重内部反射スペクトルを計算
するスペクトル演算装置２８と、参照スペクトルを記憶
し、測定結果の定量化のためのデータベースが蓄えられ
ている記憶演算装置３０とが設けられている。更に、演
算部２６には、吸光度スペクトルを計算する吸光度スペ
クトル演算装置３２と、吸光度スペクトルに含まれるノ
イズ量を算出するノイズ量算出装置３４と、ノイズ量算
出装置３４によって算出されたノイズ量と基準のノイズ
量を比較し、回転台２４の動作を制御する信号比較装置
３６とが設けられている。信号比較装置３６には回転台
２４が接続されている。

【００２８】このように、本実施形態による表面状態測
定装置は、半導体ウェハ１２の位置及び角度を調整する
位置調整機構を備えた基板搭載台１０と、赤外線の入射
角度を調整する角度調整機構を備えた反射鏡２２と、赤
外線検出器１８が赤外線を検出する角度を調整する回転
台２４とを有することに特徴がある。これらにより、吸
光度スペクトルを測定するときに、赤外線の入射及び検
出条件が参照スペクトル測定時と僅かにずれた場合、測
定された吸光度スペクトルのノイズ量に応じて、赤外線
の入射及び検出条件の微調整を繰り返すことにより吸光
度スペクトルに現れる干渉縞に起因するノイズ量を極小
化することが可能となる。

【００２９】次に、本実施形態による表面状態測定方法
について図１乃至図４を用いて説明する。本実施形態で
は、半導体ウェハ１２端面から出射された赤外線を赤外
線検出器１６が検出する角度を調整して赤外線の検出条
件を参照スペクトル測定時と同一にすることにより、干
渉縞に起因する吸光度スペクトルのノイズを極小化する
場合について記述する。なお、赤外多重内部反射法によ
る表面状態の測定方法については、例えば本願発明者が
発明者の一部として加わっている特願平１１−９５８５
３号明細書に詳述されている。

【００３０】本実施形態による表面状態測定方法では、
洗浄、その他の所定の製造工程に先立ち、表面が清浄な
状態の半導体ウェハ１２について、吸光度スペクトルを
測定するための基準となる多重内部反射スペクトル、す
なわち参照スペクトルの測定を行う。そして、洗浄、そ
の他の所定の工程を経た半導体ウェハ１２について表面
状態を測定する際に、その半導体ウェハ１２について予
め測定しておいた参照スペクトルを基準として用いるこ
とに特徴がある。以下に、参照スペクトルの測定につい
て説明する。

【００３１】まず、表面が清浄な状態の半導体ウェハ１
２を基板搭載台１０に載置する。

【００３２】次いで、赤外光源１８から赤外線を出射
し、その赤外線を分光器２０に導入する。

【００３３】次いで、赤外線を分光器２０によりスペク
トル成分に分解し、反射鏡２２を介して半導体ウェハ１
２端面から半導体ウェハ１２内部に導入する。尚、半導
体ウェハ１２端面から半導体ウェハ１２内部に赤外線を
導入する際には、赤外線が所定の角度で半導体ウェハ１
２内部に入射するように反射鏡２２の角度を調整する。
すなわち、半導体ウェハ１２への入射赤外線が、半導体
ウェハ１２内部で多重反射するように入射角を設定す
る。なお、入射角は、参照スペクトルに現れる干渉縞が
小さくなるように設定することが望ましい。

【００３４】半導体ウェハ１２内部に導入された赤外線
は、半導体ウェハ１２内部を多重反射しながら伝搬し、
その後半導体ウェハ１２の対向する端面より出射され
る。

【００３５】次いで、半導体ウェハ１２内部で多重反射
した後に端面より出射された赤外線を赤外線検出器１６
によって検出し、検出結果を検出信号としてスペクトル
演算装置２８に入力する。

【００３６】次いで、スペクトル演算装置２８によって
フーリエ変換分光の原理に基づき、赤外線検出器１６か
らの検出信号より多重内部反射スペクトルを求める。

【００３７】こうして、表面が清浄な状態の半導体ウェ
ハ１２について測定した多重内部反射スペクトルを参照
スペクトルとして記憶演算装置３０に記憶する。この
際、半導体ウェハ１２のノッチ部分に振られたロット番
号等の半導体ウェハ１２を個別に識別する情報も同時に
記憶しておく。このように記憶演算装置３０に記憶され
た参照スペクトルは、吸光度スペクトルの計算に基準と
して用いられる。

【００３８】上述のようにして参照スペクトルを取得し
た後、半導体ウェハ１２に対して、洗浄、その他の所定
の工程により各種の表面処理・加工等を行う。所定の工
程前後、或いは工程間等に、半導体ウェハ１２について
適宜表面状態の測定を行うことができる。

【００３９】次いで、所定の工程を経た半導体ウェハ１
２を再度基板搭載台１０に載置し、その半導体ウェハ１
２について取得した参照スペクトルの測定時と同一条件
で多重内部反射スペクトルを測定を行う。

【００４０】次いで、吸光度スペクトル演算装置３２に
より、現在表面状態を測定している半導体ウェハ１２に
ついて、予め測定しておいた記憶演算装置３０から参照
スペクトルを読み出す。このとき、現在表面状態を測定
している半導体ウェハ１２と参照スペクトルとを対応づ
けるため、参照スペクトルとともに記憶された半導体ウ
ェハ１２の識別情報を参照する。

【００４１】続いて、吸光度スペクトル演算装置３２に
より、読み出した参照スペクトルをバックグラウンドレ
ベルとして、現在表面状態を測定している半導体ウェハ
１２について得られた多重内部反射スペクトルから差し
引き、吸光度スペクトルを計算する。

【００４２】半導体ウェハ１２の位置が参照スペクトル
測定時と僅かにずれていると、赤外線の入射及び検出条
件等が微妙に変化し、干渉縞に起因するノイズが吸光度
スペクトルに現れることがある。そこで、本実施形態に
よる表面状態測定方法では、以下の方法により、このノ
イズの低減を低減する。

【００４３】まず、吸光度スペクトル演算装置３２によ
り計算された吸光度スペクトルをノイズ量算出装置３４
に入力し、吸光度スペクトルに現れている干渉縞に起因
するノイズの大きさを算出する。

【００４４】具体的なノイズの大きさの算出方法の一例
について図３を用いて説明する。図３（ａ）は、ノイズ
の大きさを算出するための波数域の吸光度スペクトルか
らの切り出しを示す概略図、図３（ｂ）は、吸光度スペ
クトルのデータ点に対する近似曲線を示す概略図であ
る。

【００４５】まず、図３（ａ）に示すように、吸光度ス
ペクトルから適当な波数域を切り出す。有機汚染の検出
を行う場合には、有機汚染によるＣ−Ｈ伸縮振動が観察
される２８００ｃｍ^-1から３０００ｃｍ^-1の近傍の波数
域から１００ｃｍ^-1程度のスペクトルを切り出す。

【００４６】上記の切り出した吸光度スペクトルのデー
タ点に対して、図３（ｂ）に示すように、最小二乗法に
よる近似直線を求め、各データ点と求めた近似曲線との
差の絶対値を計算する。ノイズが大きい場合は、近似曲
線とデータ点とのずれの総和は大きくなり、ノイズが小
さい場合は、近似曲線とデータ点とのずれの総和は小さ
くなり、ある一定値に近づくと考えられる。従って、こ
の計算された差の絶対値を全て足し合わせたものをノイ
ズの大きさを判断する目安とすることができる。

【００４７】次いで、こうして算出されたノイズ量、す
なわち近似直線とデータ点との差の絶対値の総和が基準
信号値より小さくなるように赤外線検出器１６の検出角
度を調整することとなる。

【００４８】まず、得られたノイズ量を信号比較装置３
６に入力する。同様に、参照スペクトルについてもノイ
ズ量を算出し、参照スペクトルのノイズ量を基準ノイズ
量として信号比較装置３６に入力する。

【００４９】次いで、吸光度スペクトルについて得られ
たノイズ量と基準ノイズ量とを信号比較装置３６によっ
て比較する。このノイズ量の比較結果に応じて、信号比
較装置３６は、吸光度スペクトルのノイズ量が低減する
ように回転台２４を駆動し赤外線の検出角度を調整する
フィードバック信号を発生する。

【００５０】信号比較装置３６からのフィードバック信
号に基づき、回転台２４は赤外線検出器１６を回転し、
半導体ウェハ１２端面より出射される赤外線の検出角度
を調整する。

【００５１】回転台２４による赤外線検出角度の調整
後、再度同様にして吸光度スペクトルを測定し、吸光度
スペクトルに含まれるノイズが更に低減するように、回
転台２４を回転して赤外線の検出角度の調整を行う。こ
のような調整を繰り返し行うことにより、参照スペクト
ル測定時との赤外線の検出条件の僅かなずれが解消さ
れ、吸光度スペクトルに含まれるノイズ量が極小化され
る。

【００５２】図４は、半導体ウェハより出射される赤外
線の検出条件が僅かにずれたときの、吸光度スペクトル
に現れる干渉縞に起因するノイズの変化を示している。
図４（ａ）に示すように、入射及び検出条件が参照スペ
クトル測定時と完全に一致している場合には、吸光度ス
ペクトルにノイズは発生していない。

【００５３】一方、図４（ｂ）乃至図４（ｄ）に示すよ
うに、赤外線の検出条件が参照スペクトルを測定したと
きの基準検出角から僅かにずれた場合には干渉縞に起因
するノイズが発生している。また、干渉縞に起因するノ
イズの大きさは検出角度のずれの大きさに比例してい
る。しかし、図４の場合では、検出角度のずれが１度以
上になるとノイズの大きさはほとんど変化していない。
従ってこの場合は、赤外線の検出角度の調整を１度以内
で行えば充分である。

【００５４】このようにして干渉縞起因のノイズを除去
した後、ノイズ量を極小化した吸光度スペクトルについ
て、記憶演算装置３０に蓄えられているデータベース及
び検量線を参照し、半導体ウェハ１２表面に付着した有
機汚染物質の構造、或いは種類を同定し、その存在量を
算出する。

【００５５】次いで、必要に応じて、予め参照スペクト
ルを取得した他の半導体ウェハ１２に代えて、表面状態
の測定を継続する。

【００５６】このように、本実施形態によれば、所定の
工程前に測定した参照スペクトルと所定の工程後の測定
スペクトルとから吸光度スペクトルを算出し、その干渉
縞起因のノイズ量の大きさに基づき赤外線検出器１６が
赤外線を検出する角度を調整するので、吸光度スペクト
ルに現れる干渉縞起因のノイズを極小化して汚染の検出
感度を向上することができる。

【００５７】なお、上記実施形態では、回転台２４を回
転することにより赤外線検出器１６の角度を変化し赤外
線を検出する角度を調整したが、半導体ウェハ１２端面
から等距離の位置に複数の赤外線検出器を垂直面内に配
置し、半導体ウェハ１２端面より出射する赤外線を異な
る角度で検出できるようにしてもよい。この場合、干渉
縞に起因するノイズ量が極小化される角度で、半導体ウ
ェハ１２端面より出射される赤外線を検出する赤外線検
出器を選択する。このようにしても、半導体ウェハ１２
端面より出射される赤外線を検出する条件を、参照スペ
クトル測定時と同一にすることが可能である。

【００５８】また、上記実施形態では、半導体ウェハ１
２端面より出射される赤外線の検出角度のみが僅かに変
化した場合について、赤外線検出器１６の検出角度を調
整することにより干渉縞起因のノイズの極小化を行っ
た。

【００５９】一方、半導体ウェハ１２内部に入射する赤
外線の入射条件が、参照スペクトル測定時と僅かにずれ
た場合は、測定された吸光度スペクトルのノイズ量に応
じて、反射鏡２２の角度調整機構によって反射鏡２２の
角度を変化し赤外線の入射位置及び角度を調整すること
によりノイズの極小化を行う。

【００６０】半導体ウェハ１２内部へ導入する赤外線の
入射角度を調整する場合、信号比較装置３６は、測定さ
れた吸光度スペクトルのノイズ量が低減するように反射
鏡２２の角度調整機構を駆動し赤外線の入射角度を変化
するフィードバック信号を発生する。このフィードバッ
ク信号に基づき、反射鏡２２の角度調整機構は、半導体
ウェハ１２端面に入射する赤外線を半導体ウェハ１２端
面を中心として回転し、赤外線の入射角度を調整する。

【００６１】また、赤外線の入射及び検出条件のずれを
半導体ウェハ１２の位置及び角度を基板搭載台１０によ
って調整し、ノイズの極小化を行うこともできる。

【００６２】半導体ウェハ１２の位置及び角度を基板搭
載台１０によって調整する場合についても同様に、信号
比較装置３６が発生するフィードバック信号に基づき、
基板搭載台１０の位置調整機構により半導体ウェハ１２
の位置及び角度が調整される。

【００６３】また、上述の各調整を単独で行うだけでな
く、全て、或いはいずれかの調整を適宜組み合わせて行
うことにより、干渉縞に起因するノイズを極小化するこ
とも可能である。吸光度スペクトルの算出の基準となる
参照スペクトルが、同一の半導体ウェハ１２について取
得したものであれば、上述のようにして参照スペクトル
測定時と赤外線の入射及び検出条件が一致するように測
定系を調整することにより、吸光度スペクトルに含まれ
る干渉縞に起因するノイズを極小化することができる。

【００６４】［変形実施形態］本発明の上記実施形態に
限らず種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態
では、被測定基板として半導体ウェハ１２を用いて表面
状態の測定について説明したが、測定可能な基板は半導
体ウェハ１２に限定されるものではない。例えば、液晶
表示装置を構成するガラス基板についても同様の原理で
測定することができる。

【００６５】また、上記実施形態では、表面状態測定装
置を単独で用いたが、他の製造工程で用いられる装置と
組み合わせて使用してもよい。例えば、基板の洗浄処理
装置と組み合わせて使用し、表面状態測定装置による基
板の表面状態の測定結果を洗浄処理の終点の判定に使用
してもよい。これによって、基板の洗浄処理の作業効率
を向上することができる。

【００６６】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、所定の製
造工程前に参照スペクトルを測定し、所定の製造工程後
に測定スペクトルを測定し、参照スペクトル及び測定ス
ペクトルに基づいて吸光度スペクトルを算出し、吸光度
スペクトルに現れた干渉縞に起因するノイズを相殺する
ように赤外線光学系の位置合わせを行うので、干渉縞に
起因するノイズを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による表面状態測定装置の
構造を示す概略図である。

【図２】本発明の一実施形態による表面状態測定装置の
構造を示すブロック図である。

【図３】ノイズの大きさの算出方法の一例を示す概略図
である。

【図４】吸光度スペクトルに現れる干渉縞に起因するノ
イズの検出角度のずれによる変化を示すグラフである。

【図５】従来の赤外多重内部反射法を用いた表面状態測
定装置における赤外多重内部反射スペクトルを示すグラ
フであり、（ａ）は干渉縞が現れる条件で測定したスペ
クトルを示すグラフであり、（ｂ）は干渉縞が現れない
条件で測定したスペクトルを示すグラフである。

【図６】従来の赤外多重内部反射法を用いた表面状態測
定装置における吸光度スペクトルに及ぼす干渉縞の影響
を示すグラフである。

【符号の説明】

１０…基板搭載台１２…半導体ウェハ１４…入射光学系１６…赤外線検出器１８…赤外光源２０…分光器２２…反射鏡２４…回転台２６…演算部２８…スペクトル演算装置３０…記憶演算装置３２…吸光度スペクトル演算装置３４…ノイズ量算出装置３６…信号比較装置

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０１Ｎ 21/956 Ｇ０１Ｎ 21/956 Ａ４Ｍ１０６ 21/958 21/958 Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｊ // Ｇ０１Ｊ 1/20 Ｇ０１Ｊ 1/20 Ｆターム(参考） 2F065 AA49 BB01 BB22 CC18 CC19 DD04 FF42 FF46 FF61 GG01 GG21 HH12 JJ01 JJ08 LL04 LL12 LL67 PP05 PP12 PP22 QQ16 QQ25 QQ44 UU02 UU03 UU05 2G020 AA03 BA15 BA17 BA20 CA12 CB42 CC01 CC23 CD03 CD12 CD35 2G051 AA51 AA73 AB02 AB20 AC12 AC15 BA06 BB01 BB11 BB15 BC04 CA20 CB01 CD05 DA07 EA11 EA12 EA25 EA26 EB01 2G059 AA01 AA05 BB16 CC12 DD01 DD13 EE02 EE10 EE12 EE20 FF10 GG10 HH01 JJ01 JJ13 KK10 LL04 MM01 MM05 MM09 NN01 2G065 AA04 AB02 AB22 BA14 BB11 BB25 BB44 BB48 BC13 BC14 BC23 BC28 CA05 DA07 4M106 AA01 CA38 DB02 DB07 DB13 DB20 DJ21

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被測定基板内部を多重反射した後に前記
被測定基板より出射される赤外線に基づいて前記被測定
基板の表面状態を測定する表面状態測定方法において、所定の製造工程前に参照スペクトルを測定し、前記所定
の製造工程後に測定スペクトルを測定し、前記参照スペ
クトル及び前記測定スペクトルに基づいて、干渉縞に起
因するノイズを低減することを特徴とする表面状態測定
方法。
【請求項２】請求項１記載の表面状態測定方法におい
て、前記参照スペクトル及び前記測定スペクトルに基づいて
吸光度スペクトルを算出し、前記吸光度スペクトルに現
れた干渉縞に起因するノイズを相殺するように、赤外線
光学系の位置合わせを行うことを特徴とする表面状態測
定方法。
【請求項３】請求項２記載の表面状態測定方法におい
て、前記被測定基板内部に赤外線を入射する角度を調整する
ことにより、前記赤外線光学系の位置合わせを行うこと
を特徴とする表面状態測定方法。
【請求項４】請求項２又は３記載の表面状態測定方法
において、前記被測定基板より出射する赤外線を検出する角度を調
整することにより、前記赤外線光学系の位置合わせを行
うことを特徴とする表面状態測定方法。
【請求項５】請求項２乃至４のいずれか１項に記載の
表面状態測定方法において、前記被測定基板の位置を調整することにより、前記赤外
線光学系の位置合わせを行うことを特徴とする表面状態測定方法。
【請求項６】請求項１乃至５のいずれか１項に記載の
表面状態測定方法において、前記参照スペクトルの測定及び前記測定スペクトルの測
定には、同一の前記被測定基板を用いることを特徴とす
る表面状態測定方法。
【請求項７】被測定基板内部で多重反射するように前
記被測定基板の内部に赤外線を導入する赤外線入射手段
と、前記被測定基板の内部で多重反射した後に出射される赤
外線を検出する赤外線検出手段と、前記赤外線検出手段により検出された赤外線に基づき、
前記被測定基板表面の状態を測定する表面状態測定手段
と、所定の製造工程前に測定した参照スペクトルと、前記所
定の製造工程後に測定した測定スペクトルとに基づい
て、干渉縞に起因するノイズを低減するように赤外線光
学系の位置合わせを行う光学系調整手段とを有すること
を特徴とする表面状態測定装置。
【請求項８】請求項７記載の表面状態測定装置におい
て、前記光学系調整手段は、前記赤外線入射手段が赤外線を
導入する角度の調整及び／又は前記赤外線検出手段が赤
外線を検出する角度の調整を行うことにより、前記赤外
線光学系の位置合わせを行うことを特徴とする表面状態
測定装置。
【請求項９】請求項７又は８記載の表面状態測定装置
において、前記光学系調整手段は、前記被測定基板の位置を調整す
ることにより、前記赤外線光学系の位置合わせを行うこ
とを特徴とする表面状態測定装置。