JP3491337B2 - 半導体厚非接触測定装置 - Google Patents
半導体厚非接触測定装置Info
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- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
- G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
- G01B11/0616—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
- H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
- H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体圧力センサなど
に利用される半導体微小ダイヤフラムなどにおける半導
体の厚みを検出する装置および方法に関し、特に、干渉
光を用いて非接触に半導体厚を測定する半導体厚非接触
測定装置および方法に関する。
に利用される半導体微小ダイヤフラムなどにおける半導
体の厚みを検出する装置および方法に関し、特に、干渉
光を用いて非接触に半導体厚を測定する半導体厚非接触
測定装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体の機械的機構を用いた半導
体素子が開発され利用されている。そして半導体集積技
術の転用から集積度の高い半導体機構素子として提案さ
れているが、これらの素子は微細な構成となることか
ら、半導体材料に対する加工精度をさらに高める要求が
高く、例えばシリコンダイヤフラムをエッチングで形成
する場合に、通常はエッチング時間を管理することでダ
イヤフラム厚の制御を実施しているが、エッチング条件
によって影響を受け、ダイヤフラム厚がばらつく現状が
あり、エッチング中にリアルタイムでシリコン厚をモニ
タして高精度に厚さを制御したいということが望まれて
いる。
体素子が開発され利用されている。そして半導体集積技
術の転用から集積度の高い半導体機構素子として提案さ
れているが、これらの素子は微細な構成となることか
ら、半導体材料に対する加工精度をさらに高める要求が
高く、例えばシリコンダイヤフラムをエッチングで形成
する場合に、通常はエッチング時間を管理することでダ
イヤフラム厚の制御を実施しているが、エッチング条件
によって影響を受け、ダイヤフラム厚がばらつく現状が
あり、エッチング中にリアルタイムでシリコン厚をモニ
タして高精度に厚さを制御したいということが望まれて
いる。
【０００３】そのため最近、特開平2-307003号公報で示
されるように、レーザ光を半導体に照射して半導体層か
ら得られる干渉光の強度変化を観測して、エッチングを
モニタする方法が提案されている。またその他、ハロゲ
ン光をシリコンに照射し、分光分析した結果からシリコ
ン厚を計測する方法も提案されている（MEMS/94 Procee
dings pp.217-222）。
されるように、レーザ光を半導体に照射して半導体層か
ら得られる干渉光の強度変化を観測して、エッチングを
モニタする方法が提案されている。またその他、ハロゲ
ン光をシリコンに照射し、分光分析した結果からシリコ
ン厚を計測する方法も提案されている（MEMS/94 Procee
dings pp.217-222）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
レーザ光を照射する方法では、厚み分の変化は測定でき
ても、絶対値が判らない方法であり、モニタとしては予
め厚さが判っていないと活用できないという制約があ
る。また後者のハロゲン光を用いる方法では、検出光が
非常に微弱となり、シリコン表面粗さなどによる外乱に
よって影響を受けやすく、特殊な検出器が必要となっ
て、装置としては大がかりなものとなり、実用的とはい
えない、という問題がある。
レーザ光を照射する方法では、厚み分の変化は測定でき
ても、絶対値が判らない方法であり、モニタとしては予
め厚さが判っていないと活用できないという制約があ
る。また後者のハロゲン光を用いる方法では、検出光が
非常に微弱となり、シリコン表面粗さなどによる外乱に
よって影響を受けやすく、特殊な検出器が必要となっ
て、装置としては大がかりなものとなり、実用的とはい
えない、という問題がある。
【０００５】従って本発明の目的は、半導体厚の絶対値
を非接触で、ノイズに強く、簡潔な構成で測定を可能に
する測定装置と測定方法を提供することである。
を非接触で、ノイズに強く、簡潔な構成で測定を可能に
する測定装置と測定方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め本発明は、被測定対象である半導体に対する透過波長
領域で、連続的に又は特定波長間領域で発振中心波長を
変えて光ビームを放射することができる波長可変レーザ
と、前記光ビームを当該半導体の厚さを求めたい測定部
分に導いて照射する光学系手段と、前記測定部分から得
られる反射光もしくは透過光による信号光を検出する光
強度検出手段と、前記信号光の強度を検出しながら前記
波長可変レーザの波長を変化させ、得られた光強度変化
の波形から位相変化量を求める信号処理手段と、前記位
相変化量を基に、半導体厚の絶対値と信号光強度の位相
変化量との関係式から、半導体厚の絶対値を換算して出
力する解析手段とから構成される半導体厚非接触測定装
置において、波長可変レーザからの光ビームを複数の光
路に分離して、既知の厚さの参照用半導体に照射する参
照用光学手段を光学系手段に有し、信号処理手段に既知
の厚さの半導体からの参照信号光と直接の信号光とが入
力されて、位相変化量が演算されるものであって、位相
変化量の演算においては、直接の信号光の光強度変化の
波形を周波数解析することにより信号光の中心周波数を
求め、参照信号光の光強度変化の波形を周波数解析する
ことにより参照信号光の中心周波数を求め、既知の厚さ
に信号光の中心周波数と参照信号光の中心周波数の比を
乗ずることにより被測定対象である半導体厚を求めるこ
とを要旨とする。また関連発明の構成は、信号処理手段
においては、光強度変化の波形を周波数解析することに
より中心周波数を求め、それを基に位相変化量を求める
ことを特徴とする。また別の関連発明の構成は、エッチ
ング中の半導体の厚さをモニタすることを特徴とする。
また別の関連発明の構成は、前記光学系手段が、光ファ
イバを含む光導波路で構築されていることを特徴とし、
あるいは前記半導体がシリコンであり、前記波長領域が
赤外線領域であることを特徴とする。
め本発明は、被測定対象である半導体に対する透過波長
領域で、連続的に又は特定波長間領域で発振中心波長を
変えて光ビームを放射することができる波長可変レーザ
と、前記光ビームを当該半導体の厚さを求めたい測定部
分に導いて照射する光学系手段と、前記測定部分から得
られる反射光もしくは透過光による信号光を検出する光
強度検出手段と、前記信号光の強度を検出しながら前記
波長可変レーザの波長を変化させ、得られた光強度変化
の波形から位相変化量を求める信号処理手段と、前記位
相変化量を基に、半導体厚の絶対値と信号光強度の位相
変化量との関係式から、半導体厚の絶対値を換算して出
力する解析手段とから構成される半導体厚非接触測定装
置において、波長可変レーザからの光ビームを複数の光
路に分離して、既知の厚さの参照用半導体に照射する参
照用光学手段を光学系手段に有し、信号処理手段に既知
の厚さの半導体からの参照信号光と直接の信号光とが入
力されて、位相変化量が演算されるものであって、位相
変化量の演算においては、直接の信号光の光強度変化の
波形を周波数解析することにより信号光の中心周波数を
求め、参照信号光の光強度変化の波形を周波数解析する
ことにより参照信号光の中心周波数を求め、既知の厚さ
に信号光の中心周波数と参照信号光の中心周波数の比を
乗ずることにより被測定対象である半導体厚を求めるこ
とを要旨とする。また関連発明の構成は、信号処理手段
においては、光強度変化の波形を周波数解析することに
より中心周波数を求め、それを基に位相変化量を求める
ことを特徴とする。また別の関連発明の構成は、エッチ
ング中の半導体の厚さをモニタすることを特徴とする。
また別の関連発明の構成は、前記光学系手段が、光ファ
イバを含む光導波路で構築されていることを特徴とし、
あるいは前記半導体がシリコンであり、前記波長領域が
赤外線領域であることを特徴とする。
【０００７】
【０００８】
【作用】波長可変レーザから放射された光ビームが、被
測定対象の半導体の目的とする測定領域に照射される
と、一部は表面で反射し、一部は内部を透過して底面で
反射して再び表面から出て、表面で反射した光と干渉す
る。もしくは透過した光と底面および表面で反射して再
び底面から出ていく光とが干渉する。この反射もしくは
透過してくる干渉光を光学的手段で検出器に導き、所定
の範囲で光ビームの波長を変化させる。その際、この干
渉光強度の位相（もしくは周期）が半導体厚に依存して
変化するので、光ビームの波長を変えた干渉光の強度変
化から演算して半導体厚の絶対値を換算する。予め厚さ
の判っている参照用半導体を用いる場合は、前もって波
長可変レーザの波長変化量や波長の絶対値を測定しなく
てもよい。
測定対象の半導体の目的とする測定領域に照射される
と、一部は表面で反射し、一部は内部を透過して底面で
反射して再び表面から出て、表面で反射した光と干渉す
る。もしくは透過した光と底面および表面で反射して再
び底面から出ていく光とが干渉する。この反射もしくは
透過してくる干渉光を光学的手段で検出器に導き、所定
の範囲で光ビームの波長を変化させる。その際、この干
渉光強度の位相（もしくは周期）が半導体厚に依存して
変化するので、光ビームの波長を変えた干渉光の強度変
化から演算して半導体厚の絶対値を換算する。予め厚さ
の判っている参照用半導体を用いる場合は、前もって波
長可変レーザの波長変化量や波長の絶対値を測定しなく
てもよい。
【０００９】
【発明の効果】加工中の半導体を非接触で簡便にその厚
さをモニタできるので、より正確な厚さを制御でき、半
導体装置の製造バラツキを十分抑制でき、品質を向上さ
せることができる。
さをモニタできるので、より正確な厚さを制御でき、半
導体装置の製造バラツキを十分抑制でき、品質を向上さ
せることができる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。図１は、本発明の半導体厚非接触測定装置をシ
リコンの所定部分の厚みを測定する装置全体のシステム
を示す模式図で、シリコンを透過する近赤外波長領域
で、連続、又は、特定間隔で発振中心波長を変化させる
ことができる波長可変レーザ１から出射された出射光ビ
ーム２は、光の強度を反射方向と透過方向に二分する光
学素子３を介して、厚さを測定したい被測定対象のシリ
コンのサンプル４に照射される。シリコン４で表面と裏
面とで反射した光が干渉してシリコンの厚みに応じた干
渉光が得られ、反射された反射光ビーム５は、再び光学
素子３を介して、光ビームの強度を電気的信号に変換す
る検出器６に向けられる。そして検出器６で得られた電
気的信号から、必要とするシリコン厚の情報以外の信号
を除去する信号処理装置７に入力される。そして、この
信号処理装置７の出力信号からシリコン厚の情報を取り
出し、シリコンの厚みの絶対値に換算し出力する解析装
置８で演算されて最終的な結果が得られる。なお図示し
ないが、この装置８は波長可変レーザ１と信号処理装置
７の制御も同時に行う構成である。
明する。図１は、本発明の半導体厚非接触測定装置をシ
リコンの所定部分の厚みを測定する装置全体のシステム
を示す模式図で、シリコンを透過する近赤外波長領域
で、連続、又は、特定間隔で発振中心波長を変化させる
ことができる波長可変レーザ１から出射された出射光ビ
ーム２は、光の強度を反射方向と透過方向に二分する光
学素子３を介して、厚さを測定したい被測定対象のシリ
コンのサンプル４に照射される。シリコン４で表面と裏
面とで反射した光が干渉してシリコンの厚みに応じた干
渉光が得られ、反射された反射光ビーム５は、再び光学
素子３を介して、光ビームの強度を電気的信号に変換す
る検出器６に向けられる。そして検出器６で得られた電
気的信号から、必要とするシリコン厚の情報以外の信号
を除去する信号処理装置７に入力される。そして、この
信号処理装置７の出力信号からシリコン厚の情報を取り
出し、シリコンの厚みの絶対値に換算し出力する解析装
置８で演算されて最終的な結果が得られる。なお図示し
ないが、この装置８は波長可変レーザ１と信号処理装置
７の制御も同時に行う構成である。
【００１１】図１の、測定したい半導体シリコンサンプ
ル４の所定の点に出射光ビーム２が片面から照射できる
ように設置される。そして、出射光ビーム２及び反射光
ビーム５の光路を妨げなければ、照射はサンプル４の厚
みを加工中であってもかまわない。出射光ビーム２はシ
リコン中を透過するため４の表面と裏面の双方で反射
し、５の反射ビームは各反射光が干渉したものになる。
この時、図２のように１の波長を変化させると、５は強
め合う時と弱め合う時を繰り返し、検出器６で検出され
る光強度は干渉信号となる。この場合、光の波長の変化
は、シリコンの厚みの変化よりも十分速いものとする。
波長可変レーザ１の波長をλ1 からλ2 まで変化させた
とき干渉信号の位相がψ［ｒａｄ］変化したとすると、
シリコンサンプル４の厚み（以下、シリコン厚と記す）
ｄは干渉の関係式から
ル４の所定の点に出射光ビーム２が片面から照射できる
ように設置される。そして、出射光ビーム２及び反射光
ビーム５の光路を妨げなければ、照射はサンプル４の厚
みを加工中であってもかまわない。出射光ビーム２はシ
リコン中を透過するため４の表面と裏面の双方で反射
し、５の反射ビームは各反射光が干渉したものになる。
この時、図２のように１の波長を変化させると、５は強
め合う時と弱め合う時を繰り返し、検出器６で検出され
る光強度は干渉信号となる。この場合、光の波長の変化
は、シリコンの厚みの変化よりも十分速いものとする。
波長可変レーザ１の波長をλ1 からλ2 まで変化させた
とき干渉信号の位相がψ［ｒａｄ］変化したとすると、
シリコンサンプル４の厚み（以下、シリコン厚と記す）
ｄは干渉の関係式から
【数 １】
と表される。よって、信号処理装置７、解析装置８で干
渉信号の位相変化ψを検出すれば、厚みｄの絶対値を計
測することができる。図３の測定結果は上(1) 式を実験
によって確認したものである。以下、具体的な実施例を
説明する。
渉信号の位相変化ψを検出すれば、厚みｄの絶対値を計
測することができる。図３の測定結果は上(1) 式を実験
によって確認したものである。以下、具体的な実施例を
説明する。
【００１２】シリコンダイヤフラム形成などのようにシ
リコン厚を減少させる加工、例としてエッチング時にリ
アルタイムで観測した干渉信号を図４に示す。図４の
(a) から(c) へエッチングが進行してシリコン厚が薄く
なるに従い、波長可変レーザ１を一定波長変化させた時
の干渉信号の位相変化量（波数）が減少していく。この
波形から位相変化ψを検出するにあたって、さまざまな
手法をとることができるが、ここではψを直接求めない
で周波数解析を用いた実施例を説明する。波長可変レー
ザの波長を一定量Δλ変化させた時、波長を横軸とした
干渉信号は、中心周波数に微小な周波数変調がかかった
波形となる。その中心周波数ｆとシリコン厚ｄは、(1)
を微分して得られる式、
リコン厚を減少させる加工、例としてエッチング時にリ
アルタイムで観測した干渉信号を図４に示す。図４の
(a) から(c) へエッチングが進行してシリコン厚が薄く
なるに従い、波長可変レーザ１を一定波長変化させた時
の干渉信号の位相変化量（波数）が減少していく。この
波形から位相変化ψを検出するにあたって、さまざまな
手法をとることができるが、ここではψを直接求めない
で周波数解析を用いた実施例を説明する。波長可変レー
ザの波長を一定量Δλ変化させた時、波長を横軸とした
干渉信号は、中心周波数に微小な周波数変調がかかった
波形となる。その中心周波数ｆとシリコン厚ｄは、(1)
を微分して得られる式、
【数 ２】
の関係があり、右辺のｆ以外の項は既知であるため、ｆ
を検出すればシリコン厚ｄの絶対値を求められる。
を検出すればシリコン厚ｄの絶対値を求められる。
【００１３】図５は、信号処理部、解析部の処理の流れ
を示すフローチャートである。ここでは信号をデジタル
処理する構成で説明する。まず、検出器６で出力される
電気的なアナログ信号をディジタル信号に変換する（ス
テップ５０２）。次に、予め測定しておいた検出部感度
の波長特性の特性値で、干渉信号を除算することで感度
変化の影響を除去する（ステップ５０４）。次にシリコ
ン厚の上限値と下限値を上の(2) 式に代入し、各々相当
する干渉信号周波数を求め、その周波数間のみを通すバ
ンドパスフィルタ１４を介し、シリコン厚以外の情報を
除去する（ステップ５０６）。
を示すフローチャートである。ここでは信号をデジタル
処理する構成で説明する。まず、検出器６で出力される
電気的なアナログ信号をディジタル信号に変換する（ス
テップ５０２）。次に、予め測定しておいた検出部感度
の波長特性の特性値で、干渉信号を除算することで感度
変化の影響を除去する（ステップ５０４）。次にシリコ
ン厚の上限値と下限値を上の(2) 式に代入し、各々相当
する干渉信号周波数を求め、その周波数間のみを通すバ
ンドパスフィルタ１４を介し、シリコン厚以外の情報を
除去する（ステップ５０６）。
【００１４】そしてステップ５０８で周波数解析を施し
て干渉信号のスペクトラムを求め、パワーが最大となる
周波数を中心周波数ｆとして求める。図４の９〜１１の
干渉信号から、線形予測法を用いて求めたスペクトラム
を図５(d) のグラフの１７〜１９に示している。そし
て、この大きいピークが中心周波数ｆである。この三つ
のグラフは、被測定部分の厚さが変化中に、中心周波数
が変化する様子を時間の違うデータとして示してある。
例えばエッチングで厚さが薄くなっていくと、この中心
周波数ｆは小さい値の方にずれていき、図５(d) で１７
から１９に移る。最後に、得られたｆを上の(2) 式に代
入して計算し、シリコン厚ｄを出力する。なおＦＦＴ
（高速フーリエ変換）で信号処理しても同様の結果が得
られる。
て干渉信号のスペクトラムを求め、パワーが最大となる
周波数を中心周波数ｆとして求める。図４の９〜１１の
干渉信号から、線形予測法を用いて求めたスペクトラム
を図５(d) のグラフの１７〜１９に示している。そし
て、この大きいピークが中心周波数ｆである。この三つ
のグラフは、被測定部分の厚さが変化中に、中心周波数
が変化する様子を時間の違うデータとして示してある。
例えばエッチングで厚さが薄くなっていくと、この中心
周波数ｆは小さい値の方にずれていき、図５(d) で１７
から１９に移る。最後に、得られたｆを上の(2) 式に代
入して計算し、シリコン厚ｄを出力する。なおＦＦＴ
（高速フーリエ変換）で信号処理しても同様の結果が得
られる。
【００１５】以上の計測で、非接触で片面側からシリコ
ンの厚みを求めることができる（反射光利用）。また、
シリコン加工時で厚みが絶えず変化している場合でもリ
アルタイムにシリコン厚の絶対値をモニタすることがで
き（ただし厚みの時間的変化は光の波長変化より十分小
さいものとする）、任意の厚みで加工を停止させること
も可能になるため、高精度なシリコンの加工が実現され
る。図６に、シリコンエッチング中にリアルタイムにそ
の厚みを計測した例を示す。この図６から明らかなよう
に、本発明を半導体の加工中に適用してモニタすること
により、きめ細かい加工制御が実施することができる。
ンの厚みを求めることができる（反射光利用）。また、
シリコン加工時で厚みが絶えず変化している場合でもリ
アルタイムにシリコン厚の絶対値をモニタすることがで
き（ただし厚みの時間的変化は光の波長変化より十分小
さいものとする）、任意の厚みで加工を停止させること
も可能になるため、高精度なシリコンの加工が実現され
る。図６に、シリコンエッチング中にリアルタイムにそ
の厚みを計測した例を示す。この図６から明らかなよう
に、本発明を半導体の加工中に適用してモニタすること
により、きめ細かい加工制御が実施することができる。
【００１６】（第二実施例）
波長変化量や波長の絶対値を正確に求めるためには、波
長可変レーザ１の精度に関わり、そのコストを増加させ
る。そのため、波長変化量や波長の絶対値を正確に求め
る代わりに、図１の光学系に図７の参照光学系を付加す
ることが有効である。つまり、測定サンプルと同一の組
成で厚みが正確にわかっている参照用サンプル２０を利
用する。図１の検出器６、信号処理装置７と同じ検出器
２１、信号処理装置２２を利用し、その参照信号を解析
装置８に入力するものである。つまり、測定サンプルを
計測する際、同時に同じ波長可変レーザからの光ビーム
を参照用サンプルに照射し、透過光の強度変化を検出器
２１で検出する（または反射光を利用する構成でもよ
い）。さらに第一実施例と同様、信号処理を信号処理装
置２２で施し、図１の解析装置８に入力する。なお、信
号処理装置７と２２は兼用する構成としてももちろん構
わない。
長可変レーザ１の精度に関わり、そのコストを増加させ
る。そのため、波長変化量や波長の絶対値を正確に求め
る代わりに、図１の光学系に図７の参照光学系を付加す
ることが有効である。つまり、測定サンプルと同一の組
成で厚みが正確にわかっている参照用サンプル２０を利
用する。図１の検出器６、信号処理装置７と同じ検出器
２１、信号処理装置２２を利用し、その参照信号を解析
装置８に入力するものである。つまり、測定サンプルを
計測する際、同時に同じ波長可変レーザからの光ビーム
を参照用サンプルに照射し、透過光の強度変化を検出器
２１で検出する（または反射光を利用する構成でもよ
い）。さらに第一実施例と同様、信号処理を信号処理装
置２２で施し、図１の解析装置８に入力する。なお、信
号処理装置７と２２は兼用する構成としてももちろん構
わない。
【００１７】ここで、干渉信号の周波数解析を用いた場
合で説明する。図７の信号処理装置２２から出力された
干渉信号の周波数をｆref 、図１の信号処理装置７から
出力された信号の周波数をｆobj としたとき、測定サン
プルの厚みｄobj と参照用サンプル厚ｄref は、(2) 式
から得られる(3) 式の関係がある。よって、波長可変レ
ーザの波長を正確に測定すること無く、シリコンの厚み
の絶対値ｄobj を(3)式より出力でき、より低コストな
計測が実現される。
合で説明する。図７の信号処理装置２２から出力された
干渉信号の周波数をｆref 、図１の信号処理装置７から
出力された信号の周波数をｆobj としたとき、測定サン
プルの厚みｄobj と参照用サンプル厚ｄref は、(2) 式
から得られる(3) 式の関係がある。よって、波長可変レ
ーザの波長を正確に測定すること無く、シリコンの厚み
の絶対値ｄobj を(3)式より出力でき、より低コストな
計測が実現される。
【数 ３】
【００１８】さらに、干渉信号波形から位相変化ψを検
出する処理は周波数解析に限らず、信号の周期を検出し
てψを求める方法、例えば、１．波形強度が０と交差す
る点間の波長を検出する、あるいは、２．波形のピーク
点間の波長を検出する、という方法でも可能である。
出する処理は周波数解析に限らず、信号の周期を検出し
てψを求める方法、例えば、１．波形強度が０と交差す
る点間の波長を検出する、あるいは、２．波形のピーク
点間の波長を検出する、という方法でも可能である。
【００１９】また、図１の光学系を光ファイバ、光導波
路で構成すれば小型化が可能で扱いやすくなり、シリコ
ン加工中で計測環境にかかる制約が多い場合に有効な計
測装置を構成することができる。また、測定点は一点に
限らず、光ビームを分離し、検出器をその分離したビー
ム数分用意すれば、多点同時計測も可能である。
路で構成すれば小型化が可能で扱いやすくなり、シリコ
ン加工中で計測環境にかかる制約が多い場合に有効な計
測装置を構成することができる。また、測定点は一点に
限らず、光ビームを分離し、検出器をその分離したビー
ム数分用意すれば、多点同時計測も可能である。
【００２０】なお請求項でいう周期とは、波長を変化さ
せた場合に得られる干渉光の強弱の変化が周期的になっ
ている、その周期を言い、その周期が信号処理データか
ら求められるということである。
せた場合に得られる干渉光の強弱の変化が周期的になっ
ている、その周期を言い、その周期が信号処理データか
ら求められるということである。
【図１】本発明の第一実施例を示すシステム構成図。
【図２】本発明の検出原理の説明図。
【図３】干渉信号の位相変化量とシリコン厚との関係
図。
図。
【図４】エッチングによるシリコン厚の変化に伴う干渉
光の変化を示す説明図。
光の変化を示す説明図。
【図５】信号処理部、解析部の処理の流れを示すフロー
チャート。
チャート。
【図６】エッチング時間とシリコン厚との関係図。
【図７】第二実施例の構成を示すシステム図。
１ 波長可変レーザ
２ 光ビーム
３ 光学素子（ハーフミラー、光学系手段）
４ シリコンサンプル（被測定対象）
５ 反射光（干渉光）
６ 検出器（ホトディテクタ、光強度検出手段）
７ 信号処理装置（信号処理手段）
８ 解析装置（解析手段）
２０ 参照用サンプル
２１ 検出器（参照用）
２２ 信号処理装置（参照用、信号処理手段）
─────────────────────────────────────────────────────
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(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01B 11/00 - 11/30 102
Claims (5)
- 【請求項１】 被測定対象である半導体に対する透過波
長領域で、連続的に又は特定波長間領域で発振中心波長
を変えて光ビームを放射することができる波長可変レー
ザと、 前記光ビームを当該半導体の厚さを求めたい測定部分に
導いて照射する光学系手段と、 前記測定部分から得られる反射光もしくは透過光による
信号光を検出する光強度検出手段と、 前記信号光の強度を検出しながら前記波長可変レーザの
波長を変化させ、得られた光強度変化の波形から位相変
化量を求める信号処理手段と、 前記位相変化量を基に、半導体厚の絶対値と信号光強度
の位相変化量との関係式から、半導体厚の絶対値を換算
して出力する解析手段とを有する半導体厚非接触測定装
置において、 前記波長可変レーザからの前記光ビームを複数の光路に
分離して、既知の厚さの参照用半導体に照射する参照用
光学手段を前記光学系手段に有し、前記信号処理手段に
前記既知の厚さの半導体からの参照信号光と直接の前記
信号光とが入力されて、位相変化量が演算されるもので
あって、 前記位相変化量の演算においては、直接の前記信号光の
光強度変化の波形を周波数解析することにより前記信号
光の中心周波数を求め、前記参照信号光の光強度変化の
波形を周波数解析することにより前記参照信号光の中心
周波数を求め、前記既知の厚さに前記信号光の中心周波
数と前記参照信号光の中心周波数の比を乗ずることによ
り被測定対象である半導体厚を求める ことを特徴とする
半導体厚非接触測定装置。 - 【請求項２】 前記信号処理手段においては、前記光強
度変化の波形を周波数解析することにより中心周波数を
求め、それを基に位相変化量を求めることを特徴とする
請求項１に記載の半導体厚非接触測定装置。 - 【請求項３】 エッチング中の半導体の厚さをモニタす
ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導
体厚非接触測定装置。 - 【請求項４】 前記光学系手段が、光ファイバを含む光
導波路で構築されていることを特徴とする請求項１乃至
３のいずれか１項に記載の半導体厚非接触測定装置。 - 【請求項５】 前記半導体がシリコンであり、前記波長
領域が赤外線領域であることを特徴とする請求項１乃至
４のいずれか１項に記載の半導体厚非接触測定装置。
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|---|---|---|---|
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| DE19517534A DE19517534A1 (de) | 1994-05-13 | 1995-05-12 | Gerät und Verfahren zur kontaktlosen Dickemessung |
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP12463694A Expired - Lifetime JP3491337B2 (ja) | 1994-05-13 | 1994-05-13 | 半導体厚非接触測定装置 |
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