JPH10300422A - 薄膜スタック上に堆積された表面層の本来の場所における三次元測定および観察のための装置および方法 - Google Patents
薄膜スタック上に堆積された表面層の本来の場所における三次元測定および観察のための装置および方法Info
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- JPH10300422A JPH10300422A JP10044922A JP4492298A JPH10300422A JP H10300422 A JPH10300422 A JP H10300422A JP 10044922 A JP10044922 A JP 10044922A JP 4492298 A JP4492298 A JP 4492298A JP H10300422 A JPH10300422 A JP H10300422A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】オリジンとして選択された表面と、エッチング
されたもしくは堆積されたパターンとの間のレベル差の
瞬時の測定を行うことができる装置および方法を提供す
る。 【解決手段】薄膜構造の表面層の三次元測定および観察
のための装置および方法は、ビデオカメラ１２、広いビ
ームの照明源１４、狭いビームの照明源２０、動作およ
び制御ユニット、および水平移動のためのテーブルを備
えている。装置は、偏光状態が線型でありかつ相互に直
交する２つの狭い光ビームを得るために狭い光ビームの
光学路上に配列されるウォラストンプリズム２４と、ウ
ォラストンプリズム２４の光学軸上に配列されて、反射
された狭い光ビームがウォラストンプリズム２４を通る
その走行後にそれを通過する偏光子２７と、検出セル２
８とを備えている。
されたもしくは堆積されたパターンとの間のレベル差の
瞬時の測定を行うことができる装置および方法を提供す
る。 【解決手段】薄膜構造の表面層の三次元測定および観察
のための装置および方法は、ビデオカメラ１２、広いビ
ームの照明源１４、狭いビームの照明源２０、動作およ
び制御ユニット、および水平移動のためのテーブルを備
えている。装置は、偏光状態が線型でありかつ相互に直
交する２つの狭い光ビームを得るために狭い光ビームの
光学路上に配列されるウォラストンプリズム２４と、ウ
ォラストンプリズム２４の光学軸上に配列されて、反射
された狭い光ビームがウォラストンプリズム２４を通る
その走行後にそれを通過する偏光子２７と、検出セル２
８とを備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、真空室内の薄膜構
造の表面層から、本来の場所において、三次元幾何学的
測定を行うための、また、エッチングまたは堆積プロセ
ス中に前記構造における変化を測定するための装置およ
び方法に関するものである。
造の表面層から、本来の場所において、三次元幾何学的
測定を行うための、また、エッチングまたは堆積プロセ
ス中に前記構造における変化を測定するための装置およ
び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】本発明の応用分野の中で、例えば、電気
的マイクロシステムの製造のために、またはマイクロセ
ンサの製造のために意図されたマイクロ絞りを薄くする
ために、シリコンへの深いエッチングでもって半導体層
の製造を本来の場所でかつリアルタイムで制御すること
について言及が為され得る。
的マイクロシステムの製造のために、またはマイクロセ
ンサの製造のために意図されたマイクロ絞りを薄くする
ために、シリコンへの深いエッチングでもって半導体層
の製造を本来の場所でかつリアルタイムで制御すること
について言及が為され得る。
【０００３】仏特許出願第 2,680,414号(SOFIE) は、真
空室に置かれた薄膜のスタックから本来の場所で干渉計
による測定を行うことを可能とする、レーザーによる観
察および同時干渉計測定のためのコンパクトなアセンブ
リを開示している。このアセンブリは、一方では照明ビ
ームが、そして他方では干渉計測定のための１つまたは
２つのレーザービームが通過される対物レンズを有する
観察カメラを備えている。
空室に置かれた薄膜のスタックから本来の場所で干渉計
による測定を行うことを可能とする、レーザーによる観
察および同時干渉計測定のためのコンパクトなアセンブ
リを開示している。このアセンブリは、一方では照明ビ
ームが、そして他方では干渉計測定のための１つまたは
２つのレーザービームが通過される対物レンズを有する
観察カメラを備えている。
【０００４】この技術により、特に、研究されるべき層
上にレーザービームを位置付けること、および薄膜構造
の表面層の厚さの増加または減少率を測定することが可
能である。しかしながら、単色の照明を行う光ビームお
よび測定を行うレーザービームは正確に同じ波長を有さ
ず、このことは、対物レンズが色消し性のものである場
合にのみ２つの光ビームのための同時焦点合わせを可能
とするという色消し性の問題を創成する。さらに、この
技術は、観察される領域において表面層の厚さの絶対的
な測定を許容しない。というのは、この技術は、λ／２
ｎ（λは観察長であり、ｎは表面層の屈折率である）に
接近した期間を法として反復される差動的な干渉計測定
に基づいているからである。
上にレーザービームを位置付けること、および薄膜構造
の表面層の厚さの増加または減少率を測定することが可
能である。しかしながら、単色の照明を行う光ビームお
よび測定を行うレーザービームは正確に同じ波長を有さ
ず、このことは、対物レンズが色消し性のものである場
合にのみ２つの光ビームのための同時焦点合わせを可能
とするという色消し性の問題を創成する。さらに、この
技術は、観察される領域において表面層の厚さの絶対的
な測定を許容しない。というのは、この技術は、λ／２
ｎ（λは観察長であり、ｎは表面層の屈折率である）に
接近した期間を法として反復される差動的な干渉計測定
に基づいているからである。
【０００５】さらに、仏特許出願第 2,718,231号(SOFI
E) は、薄膜構造の表面層の局所化された領域の厚さを
監視するための方法を開示しており、これは、薄膜スタ
ックによって反射された白色光ビームから生じた光ビー
ムの分光グラフを用いて分光分析を行うことによって特
定の分析領域における表面層の絶対的な厚さを測定する
ことができる。この技術は効果的であるが、これは、層
の厚さおよびそれが変化する割合を、高々ミクロンの数
十倍の深さに対する局所化された領域に渡って、確実に
することを可能にするだけである。
E) は、薄膜構造の表面層の局所化された領域の厚さを
監視するための方法を開示しており、これは、薄膜スタ
ックによって反射された白色光ビームから生じた光ビー
ムの分光グラフを用いて分光分析を行うことによって特
定の分析領域における表面層の絶対的な厚さを測定する
ことができる。この技術は効果的であるが、これは、層
の厚さおよびそれが変化する割合を、高々ミクロンの数
十倍の深さに対する局所化された領域に渡って、確実に
することを可能にするだけである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
技術によって行われる測定を利用することができる改良
された技術を提供することであるが、また、マイクロメ
カニックスにおける応用のために大きい厚さまたは深さ
を有するパターンに適されている。この必要性が生じる
のは、層が厚いときまたはパターンが深いときに、測定
されるべき光の強度が非常に小さくなって、通常の技術
では最早適切ではないからである。
技術によって行われる測定を利用することができる改良
された技術を提供することであるが、また、マイクロメ
カニックスにおける応用のために大きい厚さまたは深さ
を有するパターンに適されている。この必要性が生じる
のは、層が厚いときまたはパターンが深いときに、測定
されるべき光の強度が非常に小さくなって、通常の技術
では最早適切ではないからである。
【０００７】本発明のさらなる目的は、オリジンとして
選択された表面と、エッチングされたもしくは堆積され
たパターンとの間のレベル差の瞬時の測定を行うことが
できる装置および方法を提供することである。
選択された表面と、エッチングされたもしくは堆積され
たパターンとの間のレベル差の瞬時の測定を行うことが
できる装置および方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、ビデオ
カメラ、広いビームの照明源、狭いビームの照明源およ
び光学要素を密封するコンパクトケーシングを含む監視
ユニットと、監視ユニットをそれぞれファイバ光ケーブ
ルおよび電気ケーブルを介して動作および制御ユニット
に接続するために、監視ユニットのケーシングに装着さ
れる光コネクタおよび電気コネクタを含む動作および制
御ユニットと、一方では、場所を選択するために２つの
軸に沿って水平に監視ユニットを動かすために、他方で
は、２つの入射ビームおよび表面層で反射された２つの
ビームが、ビデオカメラの光学軸に近接した近隣の光学
路に追随するように正確な位置付けを提供するために処
理室の上部に装着されたテーブルと、を備えた、１つの
壁に窓が装備された真空室で処理を受ける薄膜構造の表
面層の本来の場所におけるリアルタイムでの三次元測定
および観察のための装置であって、狭い光ビームの光学
路に配列されるウォラストンプリズムを備えて、該ウォ
ラストンプリズムの出口で、角度αだけオフセットされ
た異なった方向を有しかつ直角の偏光（polarizations
）を有する２つの狭い干渉性の偏光ビームを得、ウォ
ラストンプリズムは、層によって反射される狭い光ビー
ムがそれを通過するように配列され、偏光子は、反射さ
れた狭い光ビームが、前記ウォラストンプリズムを通っ
てその戻り走行の後にそれを通過するようにウォラスト
ンプリズムの光軸に配列され、前記偏光子は、前記ウォ
ラストンプリズムおよび検出セルに対して回転すること
ができるように装着されていることを特徴とする装置が
提供される。
カメラ、広いビームの照明源、狭いビームの照明源およ
び光学要素を密封するコンパクトケーシングを含む監視
ユニットと、監視ユニットをそれぞれファイバ光ケーブ
ルおよび電気ケーブルを介して動作および制御ユニット
に接続するために、監視ユニットのケーシングに装着さ
れる光コネクタおよび電気コネクタを含む動作および制
御ユニットと、一方では、場所を選択するために２つの
軸に沿って水平に監視ユニットを動かすために、他方で
は、２つの入射ビームおよび表面層で反射された２つの
ビームが、ビデオカメラの光学軸に近接した近隣の光学
路に追随するように正確な位置付けを提供するために処
理室の上部に装着されたテーブルと、を備えた、１つの
壁に窓が装備された真空室で処理を受ける薄膜構造の表
面層の本来の場所におけるリアルタイムでの三次元測定
および観察のための装置であって、狭い光ビームの光学
路に配列されるウォラストンプリズムを備えて、該ウォ
ラストンプリズムの出口で、角度αだけオフセットされ
た異なった方向を有しかつ直角の偏光（polarizations
）を有する２つの狭い干渉性の偏光ビームを得、ウォ
ラストンプリズムは、層によって反射される狭い光ビー
ムがそれを通過するように配列され、偏光子は、反射さ
れた狭い光ビームが、前記ウォラストンプリズムを通っ
てその戻り走行の後にそれを通過するようにウォラスト
ンプリズムの光軸に配列され、前記偏光子は、前記ウォ
ラストンプリズムおよび検出セルに対して回転すること
ができるように装着されていることを特徴とする装置が
提供される。
【０００９】２つの狭い光ビームはこのように利用可能
であり、一方は、例えば、処理されていない表面層の部
分に向けられ、他方は、例えば、処理を受けている表面
層の部分に向けられる。光学軸の回りに偏光子を回転さ
せれば、偏光され反射されたビームの一方または他方も
しくは２つの結合を選択することを可能とし、かつ分析
を行うことは、表面層の２つの部分間のレベル差を確実
にすることを可能とする。
であり、一方は、例えば、処理されていない表面層の部
分に向けられ、他方は、例えば、処理を受けている表面
層の部分に向けられる。光学軸の回りに偏光子を回転さ
せれば、偏光され反射されたビームの一方または他方も
しくは２つの結合を選択することを可能とし、かつ分析
を行うことは、表面層の２つの部分間のレベル差を確実
にすることを可能とする。
【００１０】本発明の一実施形態において、ウォラスト
ンプリズムは並進的に動くことができ、偏光子をも支持
する回転フレームに装着され、それ故、ウォラストンプ
リズムの回転は、偏光子の回転をもたらし、後者は、前
記フレームに対して回転することができる支持体に装着
される。ウォラストンプリズムのフレームを回転させれ
ば、２つの狭い光ビームによって照明される表面層の２
つの特定の領域を、広い光ビームによって照明される場
所内で光学軸の回りで回転させることを可能とする。
ンプリズムは並進的に動くことができ、偏光子をも支持
する回転フレームに装着され、それ故、ウォラストンプ
リズムの回転は、偏光子の回転をもたらし、後者は、前
記フレームに対して回転することができる支持体に装着
される。ウォラストンプリズムのフレームを回転させれ
ば、２つの狭い光ビームによって照明される表面層の２
つの特定の領域を、広い光ビームによって照明される場
所内で光学軸の回りで回転させることを可能とする。
【００１１】本発明の一実施形態において、装置は、狭
い光ビームを発生するための、特に非常に深いパターン
を測定するためのレーザービームを備えている。
い光ビームを発生するための、特に非常に深いパターン
を測定するためのレーザービームを備えている。
【００１２】本発明のもう１つの実施形態において、装
置は、狭い光ビームを発生するための白色源を備えてい
る。
置は、狭い光ビームを発生するための白色源を備えてい
る。
【００１３】長所的には、ウォラストンプリズムには、
１０分と１００分の間の値になる２つのビームの角度分
離αが与えられる。
１０分と１００分の間の値になる２つのビームの角度分
離αが与えられる。
【００１４】本発明の１つの実施形態において、装置
は、偏光子および検出セル間に配列された絞りを備え、
該絞りの穴は、反射された狭い光ビームの直径に対応す
る直径を有する。絞りは、このように、反射された狭い
光ビームの軌道の外側に横たわる光を減少することによ
り空間フィルタとして働く。変形例として、絞りは、２
つの絞りと中間レンズを備えると共に検出セルの前に置
かれるアセンブリによって置き換えられ得る。
は、偏光子および検出セル間に配列された絞りを備え、
該絞りの穴は、反射された狭い光ビームの直径に対応す
る直径を有する。絞りは、このように、反射された狭い
光ビームの軌道の外側に横たわる光を減少することによ
り空間フィルタとして働く。変形例として、絞りは、２
つの絞りと中間レンズを備えると共に検出セルの前に置
かれるアセンブリによって置き換えられ得る。
【００１５】本発明の１つの実施形態において、装置
は、検出セルの前に配列された干渉フィルタを備え、該
フィルタの帯域は、反射された狭い光ビームの波長に対
応している。これは、レーザービームが用いられるとき
に長所的である周波数濾波（filtering ）を提供する。
は、検出セルの前に配列された干渉フィルタを備え、該
フィルタの帯域は、反射された狭い光ビームの波長に対
応している。これは、レーザービームが用いられるとき
に長所的である周波数濾波（filtering ）を提供する。
【００１６】本発明の１つの実施形態は、２つの反射さ
れた狭いビームの光の偏光の変調器を提供し、該変調器
は、前記反射された狭いビームの通路で偏光子の上流に
配列され、かつ２つのビーム間の位相差を測定する目的
で、回転する四分の一波長板の形態にあり、該位相差
は、２つの狭いビームが反射される表面層の領域間のレ
ベル差を表している。
れた狭いビームの光の偏光の変調器を提供し、該変調器
は、前記反射された狭いビームの通路で偏光子の上流に
配列され、かつ２つのビーム間の位相差を測定する目的
で、回転する四分の一波長板の形態にあり、該位相差
は、２つの狭いビームが反射される表面層の領域間のレ
ベル差を表している。
【００１７】また、本発明によれば、１つの壁に窓が装
備された真空室に置かれた薄膜構造の表面層の本来の場
所におけるリアルタイムでの測定および観察のための方
法であって、観察されるべき構造の場所に広い照明光ビ
ームを送り、観察されるべき構造の第１の特定の領域に
第１の狭い照明光ビームを送り、観察されるべき構造の
第２の特定の領域に第２の狭い照明光ビームを送り、こ
れらビームは、ビデオカメラの光学軸に近接した近隣の
光学路に追随し、かつ処理室の窓を通過して場所に達
し、第１および第２の狭い光ビームは、互いに干渉性で
あり、かつそれらの方向は角度αだけオフセットされて
おり、前記第１および第２の狭い光ビームは単一の光源
によって発生され、薄膜構造の場所によって反射された
光ビームを広い分野のビデオカメラのマトリクスセンサ
に送り、２つの特定の領域によって反射され、共通の光
学路をたどる２つの光ビームを、それらを光学的に結合
することができる手段に送り、結合され反射された光ビ
ームは、偏光子の出口で干渉し、その後、２つの特定の
領域間でのレベル差を測定する目的で検出セルによって
続けられる、ことを特徴とする方法が提供される。
備された真空室に置かれた薄膜構造の表面層の本来の場
所におけるリアルタイムでの測定および観察のための方
法であって、観察されるべき構造の場所に広い照明光ビ
ームを送り、観察されるべき構造の第１の特定の領域に
第１の狭い照明光ビームを送り、観察されるべき構造の
第２の特定の領域に第２の狭い照明光ビームを送り、こ
れらビームは、ビデオカメラの光学軸に近接した近隣の
光学路に追随し、かつ処理室の窓を通過して場所に達
し、第１および第２の狭い光ビームは、互いに干渉性で
あり、かつそれらの方向は角度αだけオフセットされて
おり、前記第１および第２の狭い光ビームは単一の光源
によって発生され、薄膜構造の場所によって反射された
光ビームを広い分野のビデオカメラのマトリクスセンサ
に送り、２つの特定の領域によって反射され、共通の光
学路をたどる２つの光ビームを、それらを光学的に結合
することができる手段に送り、結合され反射された光ビ
ームは、偏光子の出口で干渉し、その後、２つの特定の
領域間でのレベル差を測定する目的で検出セルによって
続けられる、ことを特徴とする方法が提供される。
【００１８】単一の源から得られる狭い光ビームが、第
１および第２の入射する狭い光ビームを得るためにウォ
ラストンプリズムに送られ得、２つの反射された狭い光
ビームは、それらのそれぞれの偏光の直交を維持しつ
つ、それらを単一の光学軸上で結合するためにウォラス
トンプリズムに送られ得、偏光子は、少なくとも９０°
の角度を通しての回転で動くことができ、それにより、
単一の偏光において第１の反射された狭い光ビームを選
択することができ、第１のビームの偏光に対して９０°
だけオフセットされた単一の偏光で第２の反射された狭
い光ビームを選択することができ、そして第１に対して
４５°程度オフセットされた角度位置において２つの反
射された狭い光ビームの結合を選択することができる。
１および第２の入射する狭い光ビームを得るためにウォ
ラストンプリズムに送られ得、２つの反射された狭い光
ビームは、それらのそれぞれの偏光の直交を維持しつ
つ、それらを単一の光学軸上で結合するためにウォラス
トンプリズムに送られ得、偏光子は、少なくとも９０°
の角度を通しての回転で動くことができ、それにより、
単一の偏光において第１の反射された狭い光ビームを選
択することができ、第１のビームの偏光に対して９０°
だけオフセットされた単一の偏光で第２の反射された狭
い光ビームを選択することができ、そして第１に対して
４５°程度オフセットされた角度位置において２つの反
射された狭い光ビームの結合を選択することができる。
【００１９】長所的には、２つの特定の領域間の距離
は、ウォラストンプリズムを並進させることにより調整
され得、それらはウォラストンプリズムおよび偏光子を
回転させることにより回転で動かされる。
は、ウォラストンプリズムを並進させることにより調整
され得、それらはウォラストンプリズムおよび偏光子を
回転させることにより回転で動かされる。
【００２０】ウォラストンプリズムは、偏光状態スプリ
ッタの範疇に属する。出射ビームは入射光線の平均方向
のいずれかの側にそれるが、このそれは厳密に対称では
ない。
ッタの範疇に属する。出射ビームは入射光線の平均方向
のいずれかの側にそれるが、このそれは厳密に対称では
ない。
【００２１】例えば、３０分に等しい角度分離αのウォ
ラストンプリズムが選択されたならば、約４５０ミクロ
ンだけオフセットされた特定の領域が、構造から２０ｃ
ｍの距離において得られる。カメラ内でウォラストンプ
リズムを並進的に動かせば、この分離を調整することを
可能とする。ウォラストンプリズムを回転させれば、２
つの特定の領域を動かすことを可能とする。マスクによ
ってカバーされ従って処理によって害されない表面層の
部分に１つの特定の領域、ならびにエッチングを受けて
いる部分に他の特定の領域を選択することはこのように
容易である。もちろん、エッチングを受けている場所の
異なった部分で複数の測定を行うことは可能である。場
所は、水平に移動するテーブルを用いて変更され得る。
ラストンプリズムが選択されたならば、約４５０ミクロ
ンだけオフセットされた特定の領域が、構造から２０ｃ
ｍの距離において得られる。カメラ内でウォラストンプ
リズムを並進的に動かせば、この分離を調整することを
可能とする。ウォラストンプリズムを回転させれば、２
つの特定の領域を動かすことを可能とする。マスクによ
ってカバーされ従って処理によって害されない表面層の
部分に１つの特定の領域、ならびにエッチングを受けて
いる部分に他の特定の領域を選択することはこのように
容易である。もちろん、エッチングを受けている場所の
異なった部分で複数の測定を行うことは可能である。場
所は、水平に移動するテーブルを用いて変更され得る。
【００２２】エッチングを受けている部分と、マスクに
よってカバーされている部分との間のエッジに特定の領
域が配列されたならば、回折現象が生じ、これは監視カ
メラで観察され得、この現象を避けるために特定の領域
が僅かに移動されるのを許容する。薄膜構造の部分をカ
バーするマスクは、５０の程度のそれ自身の構造に対す
る選択性を持って、用いられる波長に対して透明であ
る。エッチングされた材料とマスクとの間の選択性が１
０より大きいとき、マスクのエッチングは測定の精度に
影響しない。カメラは、ビームの位置づけを確認するた
め、かつそれが行うデジタル化により幾何学的測定を行
うための双方のために働く。さらに、エッチングプロセ
スは、マスクによってカバーされない部分をそのエッジ
を侵すことにより広げる傾向を有し得、さもなくば、エ
ッチングを受けている部分のエッジで、マスク下を侵す
ことによりマスクされた部分をえぐる傾向を有し得る。
この型の展開は、画像処理および干渉測定によりリアル
タイムで観察され、その理由は、それらが時間に渡って
対照を成して変化を伴うからである。サンプルの２つの
引き続く画像が、この可能な対照変化を避けるために比
較され得る。マスクの安定性が、ＸおよびＹ軸に沿った
水平面で深さにおいてリアルタイムでチェックされる。
これは、サンプルのパターンの変化に関する三次元情報
を提供する。
よってカバーされている部分との間のエッジに特定の領
域が配列されたならば、回折現象が生じ、これは監視カ
メラで観察され得、この現象を避けるために特定の領域
が僅かに移動されるのを許容する。薄膜構造の部分をカ
バーするマスクは、５０の程度のそれ自身の構造に対す
る選択性を持って、用いられる波長に対して透明であ
る。エッチングされた材料とマスクとの間の選択性が１
０より大きいとき、マスクのエッチングは測定の精度に
影響しない。カメラは、ビームの位置づけを確認するた
め、かつそれが行うデジタル化により幾何学的測定を行
うための双方のために働く。さらに、エッチングプロセ
スは、マスクによってカバーされない部分をそのエッジ
を侵すことにより広げる傾向を有し得、さもなくば、エ
ッチングを受けている部分のエッジで、マスク下を侵す
ことによりマスクされた部分をえぐる傾向を有し得る。
この型の展開は、画像処理および干渉測定によりリアル
タイムで観察され、その理由は、それらが時間に渡って
対照を成して変化を伴うからである。サンプルの２つの
引き続く画像が、この可能な対照変化を避けるために比
較され得る。マスクの安定性が、ＸおよびＹ軸に沿った
水平面で深さにおいてリアルタイムでチェックされる。
これは、サンプルのパターンの変化に関する三次元情報
を提供する。
【００２３】サンプルからの反射後、ウォラストンプリ
ズムの出口において得られる２つのビームは、以下のこ
とによって特徴付けられる： ・ 線型かつ相互に直交する偏光状態； ・ 異なった振幅ｅｘおよびｅｙ； ・ 位相シフトΔ。
ズムの出口において得られる２つのビームは、以下のこ
とによって特徴付けられる： ・ 線型かつ相互に直交する偏光状態； ・ 異なった振幅ｅｘおよびｅｙ； ・ 位相シフトΔ。
【００２４】異なった振幅は、サンプルからの反射の異
なった性質からだけでなく、ビームの偏光に依存するア
センブリエレメント、特にカメラの作用からも生じる。
なった性質からだけでなく、ビームの偏光に依存するア
センブリエレメント、特にカメラの作用からも生じる。
【００２５】位相シフトΔは主に以下のものから生じ
る： ・ 狭いビームが反射される表面層の領域間のレベル
差； ・ サンプルからの反射の異なった性質； ・ アセンブリのエレメント。
る： ・ 狭いビームが反射される表面層の領域間のレベル
差； ・ サンプルからの反射の異なった性質； ・ アセンブリのエレメント。
【００２６】満足な精度を得るために、３つの貢献が適
切な較正手続きによって分離される。
切な較正手続きによって分離される。
【００２７】位相シフトΔは、サンプル上の２つの異な
った点での２つのビームの振幅間の位相シフトである。
った点での２つのビームの振幅間の位相シフトである。
【００２８】回転する四分の一波長板の場合において、
位相シフトの２つの測定値が取られ、２つのビームが同
じ面から反射される第１のものは値Δ1 を与え、２つの
ビームが異なった面から反射される第２のものは値Δ2
を与える。面間のレベル差は、これら位相シフト値と関
連される：Δ2 −Δ1 ＝（２ π／λ）２ｅ、ここに、
λはビームの波長であり、ｅは面間の垂直距離である。
元の位相シフトの影響はこのように除去され得る。装置
は、サンプル上の薄いパターンを測定することができ、
このことは、それに極度に大きい測定範囲を与える。
位相シフトの２つの測定値が取られ、２つのビームが同
じ面から反射される第１のものは値Δ1 を与え、２つの
ビームが異なった面から反射される第２のものは値Δ2
を与える。面間のレベル差は、これら位相シフト値と関
連される：Δ2 −Δ1 ＝（２ π／λ）２ｅ、ここに、
λはビームの波長であり、ｅは面間の垂直距離である。
元の位相シフトの影響はこのように除去され得る。装置
は、サンプル上の薄いパターンを測定することができ、
このことは、それに極度に大きい測定範囲を与える。
【００２９】
【発明の実施の形態】本発明は、添付の図面を参照して
全く制限的でない実施の形態の詳細な説明を研究するこ
とにより一層明瞭に理解されるであろう。出願人は、特
に薄膜構造上において、観察およびレーザーによる同時
的な干渉計測定のための非常にコンパクトなアセンブリ
を開発した。かかる技術は、仏特許出願第 2,680,414号
および仏特許出願第 2,718,231号に詳細に提起されてお
り、読者は、装置の装備および基本的動作に関してさら
に詳細を知るためにそれら仏特許出願を参照するよう求
められる。
全く制限的でない実施の形態の詳細な説明を研究するこ
とにより一層明瞭に理解されるであろう。出願人は、特
に薄膜構造上において、観察およびレーザーによる同時
的な干渉計測定のための非常にコンパクトなアセンブリ
を開発した。かかる技術は、仏特許出願第 2,680,414号
および仏特許出願第 2,718,231号に詳細に提起されてお
り、読者は、装置の装備および基本的動作に関してさら
に詳細を知るためにそれら仏特許出願を参照するよう求
められる。
【００３０】図１に示されるように、真空処理室は、処
理されるべきサンプル２、例えば絞り（diaphragm ）を
得るようにプラズマエッチングされたシリコンウエファ
を封入しており、そしてその上部壁にシリカ窓３を含ん
でいる。監視ユニット４は、処理室１の上部で、水平に
Ｘ−Ｙ移動するテーブル５上に装着されている。監視ユ
ニット４は、光ファイバ６と電気ケーブル７とによっ
て、動作および制御ユニット８に接続されている。動作
および制御ユニット８には、コントロールキーボード９
およびディスプレイスクリーン１０が関連している。ユ
ニット８は、テーブル５上で監視ユニット４の水平移動
を制御するために２つの電気ステッパモータ（図示せ
ず）に接続される。
理されるべきサンプル２、例えば絞り（diaphragm ）を
得るようにプラズマエッチングされたシリコンウエファ
を封入しており、そしてその上部壁にシリカ窓３を含ん
でいる。監視ユニット４は、処理室１の上部で、水平に
Ｘ−Ｙ移動するテーブル５上に装着されている。監視ユ
ニット４は、光ファイバ６と電気ケーブル７とによっ
て、動作および制御ユニット８に接続されている。動作
および制御ユニット８には、コントロールキーボード９
およびディスプレイスクリーン１０が関連している。ユ
ニット８は、テーブル５上で監視ユニット４の水平移動
を制御するために２つの電気ステッパモータ（図示せ
ず）に接続される。
【００３１】図２において一層詳細に分かるように、監
視ユニット４は、ビデオカメラ１２を封入するケーシン
グ１１と、オートフォーカスタイプのものであって良い
調節可能な対物レンズ１３と、広いビームの照明源１４
と、光ビームを所定の光学路に沿って案内するための幾
つかの光学板とを有している。ビデオカメラ１２は、好
ましくは、マトリクスに配列された複数個のＣＣＤセル
から成るセンサ１５を含んでいる。センサ１５は、ディ
ジタルビデオ信号を動作および制御ユニット８に出力し
てスクリーン１０上に表示するために、電気ケーブル７
のための電気コネクタ１６に（図示しない態様で）接続
されており、電気コネクタ１６は、ケーシング１１に装
着されている。
視ユニット４は、ビデオカメラ１２を封入するケーシン
グ１１と、オートフォーカスタイプのものであって良い
調節可能な対物レンズ１３と、広いビームの照明源１４
と、光ビームを所定の光学路に沿って案内するための幾
つかの光学板とを有している。ビデオカメラ１２は、好
ましくは、マトリクスに配列された複数個のＣＣＤセル
から成るセンサ１５を含んでいる。センサ１５は、ディ
ジタルビデオ信号を動作および制御ユニット８に出力し
てスクリーン１０上に表示するために、電気ケーブル７
のための電気コネクタ１６に（図示しない態様で）接続
されており、電気コネクタ１６は、ケーシング１１に装
着されている。
【００３２】ケーシング１１は、可視光スペクトルと少
なくとも部分的な重複を好ましくは有するスペクトルで
発光する照明源１４を収容する内部区画１１ａを含んで
いる。以下の説明を簡単化するために、照明源１４によ
って発光される白色光に対して参照する。内部区画１１
ａは、光学レンズ１７が設けられた窓を有しており、該
光学レンズは照明光ビームを、対物レンズ１３とカメラ
１２のセンサ１５との間に配列された半透明板１８に向
け、これにより、照明光ビームは、カメラの光学路、す
なわち、対物レンズ１３の光学軸１３ａをたどる。板の
形態にある第１の光トラップ１９が半透明板１８の後部
に配置されており、これにより、半透明板１８を通過し
た照明光ビームの部分を吸収して監視ユニット４におけ
る光学的妨害を減少する。
なくとも部分的な重複を好ましくは有するスペクトルで
発光する照明源１４を収容する内部区画１１ａを含んで
いる。以下の説明を簡単化するために、照明源１４によ
って発光される白色光に対して参照する。内部区画１１
ａは、光学レンズ１７が設けられた窓を有しており、該
光学レンズは照明光ビームを、対物レンズ１３とカメラ
１２のセンサ１５との間に配列された半透明板１８に向
け、これにより、照明光ビームは、カメラの光学路、す
なわち、対物レンズ１３の光学軸１３ａをたどる。板の
形態にある第１の光トラップ１９が半透明板１８の後部
に配置されており、これにより、半透明板１８を通過し
た照明光ビームの部分を吸収して監視ユニット４におけ
る光学的妨害を減少する。
【００３３】レーザービーム源２０はダイオードレーザ
ーを含んでおり、半透明板２１を介して、対物レンズ１
３とカメラ１２のセンサ１５との間の光学通路に挿間さ
れたもう１つの半透明板２２に投影される狭いビームを
発し、これにより、このレーザービームも、対物レンズ
１３の光学軸１３ａと一致するカメラ１２の光学路をた
どる。板の形態にあるもう１つの光トラップ２３が、半
透明板２２の後部に配列されている。
ーを含んでおり、半透明板２１を介して、対物レンズ１
３とカメラ１２のセンサ１５との間の光学通路に挿間さ
れたもう１つの半透明板２２に投影される狭いビームを
発し、これにより、このレーザービームも、対物レンズ
１３の光学軸１３ａと一致するカメラ１２の光学路をた
どる。板の形態にあるもう１つの光トラップ２３が、半
透明板２２の後部に配列されている。
【００３４】変形例として、レーザー源２０に代えて、
ケーシング１１の外側に配列されて光ファイバ（図示せ
ず）を介してそれに接続されて良い、キセノンアークを
用いた白色光源を用いても良い。
ケーシング１１の外側に配列されて光ファイバ（図示せ
ず）を介してそれに接続されて良い、キセノンアークを
用いた白色光源を用いても良い。
【００３５】ウォラストンプリズム２４が、半透明板２
１および半透明板２２間で、レーザー源２０によって発
せられるレーザービームの通路上に配列される。このプ
リズムの効果は、レーザー源２０によって出力されたビ
ームを、３０分の角度分離を有して偏光状態(polarizat
ion states) が線型かつ相互に直交する２つの狭いビー
ム２５および２６に分割することである。２つの干渉性
レーザービームがこのようにして与えられる。明瞭性の
ために、ビーム２５および２６の角度オフセットは図２
では故意に誇張されている。線型偏光(linear polariza
tions)は、ウォラストンプリズムを去る際の線型偏光方
向が、実際それぞれ、板２２への入射面と平行および直
角であるという条件で、通路に沿って一定に保たれ、そ
うでなければ、ビームの各々は楕円偏光(elliptical po
larization) を取るであろう。
１および半透明板２２間で、レーザー源２０によって発
せられるレーザービームの通路上に配列される。このプ
リズムの効果は、レーザー源２０によって出力されたビ
ームを、３０分の角度分離を有して偏光状態(polarizat
ion states) が線型かつ相互に直交する２つの狭いビー
ム２５および２６に分割することである。２つの干渉性
レーザービームがこのようにして与えられる。明瞭性の
ために、ビーム２５および２６の角度オフセットは図２
では故意に誇張されている。線型偏光(linear polariza
tions)は、ウォラストンプリズムを去る際の線型偏光方
向が、実際それぞれ、板２２への入射面と平行および直
角であるという条件で、通路に沿って一定に保たれ、そ
うでなければ、ビームの各々は楕円偏光(elliptical po
larization) を取るであろう。
【００３６】このように、監視ユニット４のコンパクト
なケーシング１１は、照明源１４およびレーザービーム
源２０と共にビデオカメラ１２を封入しており、照明源
１４およびレーザービーム源２０は、照明源１４によっ
て発せられる照明光ビームと、レーザービーム源２０に
よって発せられ、ウォラストンプリズム２４によって分
割される狭いレーザービーム２５および２６とから成る
光ビームを、カメラ１２の対物レンズ１３を通る光学路
に沿って発する。結合された光ビームは、監視ユニット
４により、対物レンズ１３および処理室１の窓３を通し
て送られ、薄膜構造(thin-film structure) のサンプル
２（図１）に達する。
なケーシング１１は、照明源１４およびレーザービーム
源２０と共にビデオカメラ１２を封入しており、照明源
１４およびレーザービーム源２０は、照明源１４によっ
て発せられる照明光ビームと、レーザービーム源２０に
よって発せられ、ウォラストンプリズム２４によって分
割される狭いレーザービーム２５および２６とから成る
光ビームを、カメラ１２の対物レンズ１３を通る光学路
に沿って発する。結合された光ビームは、監視ユニット
４により、対物レンズ１３および処理室１の窓３を通し
て送られ、薄膜構造(thin-film structure) のサンプル
２（図１）に達する。
【００３７】サンプル２により反射された光ビームは、
対物レンズ１３を通って監視ユニット４のケーシング１
１に入る。半透明板２２は、反射された光ビームを２つ
の部分に分割する。第１の透過された部分は、半透明板
２２および１８を通過した後、カメラ１２のセンサ１５
に達する。板２２によって反射された部分は、ウォラス
トンプリズム２４を通過し、２つの反射された狭いレー
ザービームが単一のビームに結合される。ウォラストン
プリズム２４の出口における単一の反射されたレーザー
ビームは、偏光子２７を通過して、光ファイバ６によっ
て動作ユニット８に接続された検出セル２８に達する。
対物レンズ１３を通って監視ユニット４のケーシング１
１に入る。半透明板２２は、反射された光ビームを２つ
の部分に分割する。第１の透過された部分は、半透明板
２２および１８を通過した後、カメラ１２のセンサ１５
に達する。板２２によって反射された部分は、ウォラス
トンプリズム２４を通過し、２つの反射された狭いレー
ザービームが単一のビームに結合される。ウォラストン
プリズム２４の出口における単一の反射されたレーザー
ビームは、偏光子２７を通過して、光ファイバ６によっ
て動作ユニット８に接続された検出セル２８に達する。
【００３８】カメラ１２のセンサ１５に向けられた反射
されたビームは、２つの高い強度で反射されたレーザー
ビームを持った、照明光ビームのスペクトルに対応す
る。反射されたレーザービームの効果による、センサ１
５、従ってビデオカメラ１２の眩惑を避けるために、カ
メラ１２の光学通路に、センサ１５の直ぐ前で、フィル
タ２９が配列されている。
されたビームは、２つの高い強度で反射されたレーザー
ビームを持った、照明光ビームのスペクトルに対応す
る。反射されたレーザービームの効果による、センサ１
５、従ってビデオカメラ１２の眩惑を避けるために、カ
メラ１２の光学通路に、センサ１５の直ぐ前で、フィル
タ２９が配列されている。
【００３９】光学フィルタ２９は、特有の波長に対して
は透明であり、他の波長に対しては不透明であり、実質
的に単色光だけをカメラ１２のセンサ１５に透過する。
このように、センサ１５の各ＣＣＤセルは、カメラ１２
の平面画像の画素を表す干渉計として個々に振る舞う。
ビデオカメラ１２はこのように、マトリクスで装着され
た複数個の干渉計として振る舞い、従って、スクリーン
１０に表示されかつサンプル２の照明された場所の表面
を表す単色マップに対応するビデオ信号を出力する。光
学フィルタ２９の特有の波長は、照明され局所化された
領域の内側の２つのレーザースポットも、ビデオカメラ
１２を眩惑することなく、スクリーン１０上に表示され
るように、反射されたレーザービームの波長に充分に近
くに選択されるのが好ましい。
は透明であり、他の波長に対しては不透明であり、実質
的に単色光だけをカメラ１２のセンサ１５に透過する。
このように、センサ１５の各ＣＣＤセルは、カメラ１２
の平面画像の画素を表す干渉計として個々に振る舞う。
ビデオカメラ１２はこのように、マトリクスで装着され
た複数個の干渉計として振る舞い、従って、スクリーン
１０に表示されかつサンプル２の照明された場所の表面
を表す単色マップに対応するビデオ信号を出力する。光
学フィルタ２９の特有の波長は、照明され局所化された
領域の内側の２つのレーザースポットも、ビデオカメラ
１２を眩惑することなく、スクリーン１０上に表示され
るように、反射されたレーザービームの波長に充分に近
くに選択されるのが好ましい。
【００４０】ビームの干渉は、２つのビームの電界ベク
トルが投影される透過軸上に、偏光子２７により可能で
ある。出口で、これは、直角であり、従って対応の光線
が正確に一致しているとしても干渉することができない
偏光子の前の電界とは違って、干渉することができる位
相シフトされた同一直線上の振動を提供する。
トルが投影される透過軸上に、偏光子２７により可能で
ある。出口で、これは、直角であり、従って対応の光線
が正確に一致しているとしても干渉することができない
偏光子の前の電界とは違って、干渉することができる位
相シフトされた同一直線上の振動を提供する。
【００４１】偏光子２７は、電磁界の第１の方向に対し
て光を吸収し、第１と直交する第２の方向に対して透過
する二色性の粒子を含む膜の形態にある。反射されたレ
ーザービームの偏光(polarizations) は、ウォラストン
プリズム２４を通るそれらの進行によって変更されない
ので、偏光子２７の回転は、第１の角度位置において、
反射されたレーザービームの１つを選択し、第１に対し
て９０°だけオフセットされた第２の位置において、第
２の反射されたレーザービームを選択し、第１に対して
４５°の程度でオフセットされた第３の位置において、
２つの反射されたレーザービーム、特にそれらの干渉性
を分析することを可能とする。検出セル２８は、種々の
型、特にスペクトルグラフのものであって良い。
て光を吸収し、第１と直交する第２の方向に対して透過
する二色性の粒子を含む膜の形態にある。反射されたレ
ーザービームの偏光(polarizations) は、ウォラストン
プリズム２４を通るそれらの進行によって変更されない
ので、偏光子２７の回転は、第１の角度位置において、
反射されたレーザービームの１つを選択し、第１に対し
て９０°だけオフセットされた第２の位置において、第
２の反射されたレーザービームを選択し、第１に対して
４５°の程度でオフセットされた第３の位置において、
２つの反射されたレーザービーム、特にそれらの干渉性
を分析することを可能とする。検出セル２８は、種々の
型、特にスペクトルグラフのものであって良い。
【００４２】源１４から生じる光の検出セル２８による
検出を制限するように、偏光子２７の前に、反射された
レーザービームの直径に対応する直径の穴を有する絞り
(diaphragm) ３０を装着しても良い。偏光子２７と検出
セル２８との間に配列された干渉フィルタ（図示せず）
を設けて偏光(polarization)への影響を有するフィルタ
を避けることも可能であり、該フィルタの通過帯域は、
源１４からも直接もしくは反射を通して生じる他の色の
光を減少するよう、源２０の波長に対応する。これは、
特に使用が青領域に富んでいるキセノンアークについて
為されるときに検出セル２８の信号対雑音比を改善し、
これに対し、源１４は赤領域に富んでおり、分析は後者
の領域で行われる。
検出を制限するように、偏光子２７の前に、反射された
レーザービームの直径に対応する直径の穴を有する絞り
(diaphragm) ３０を装着しても良い。偏光子２７と検出
セル２８との間に配列された干渉フィルタ（図示せず）
を設けて偏光(polarization)への影響を有するフィルタ
を避けることも可能であり、該フィルタの通過帯域は、
源１４からも直接もしくは反射を通して生じる他の色の
光を減少するよう、源２０の波長に対応する。これは、
特に使用が青領域に富んでいるキセノンアークについて
為されるときに検出セル２８の信号対雑音比を改善し、
これに対し、源１４は赤領域に富んでおり、分析は後者
の領域で行われる。
【００４３】図３および図４は、本発明の方法を表す画
像を概略的に示す。処理されるべきサンプル２は、エッ
チングにより絞り(diaphragms)を製造する際に使用され
る薄膜構造である。サンプル２は、シリコン基板３１を
備えており、その幾つかの部分は、マスク３２によって
保護されている。マスク３２により保護されない基板３
１の領域３１ａは、それ自体既知のプラズマプロセス(a
plasma process)により所定の厚さに侵される。
像を概略的に示す。処理されるべきサンプル２は、エッ
チングにより絞り(diaphragms)を製造する際に使用され
る薄膜構造である。サンプル２は、シリコン基板３１を
備えており、その幾つかの部分は、マスク３２によって
保護されている。マスク３２により保護されない基板３
１の領域３１ａは、それ自体既知のプラズマプロセス(a
plasma process)により所定の厚さに侵される。
【００４４】監視ユニット４により発せられる入射光ビ
ームは、サンプル２の上部表面の場所２ａを照明する。
場所２ａは、白色光照明ビーム３３によって範囲を定め
られる。第１のレーザービーム２５は、マスク３２によ
って保護された領域でサンプル２に達する。マスク３２
は光に対して透明であるので、レーザービーム２５は、
マスク３２の下に配列された基板３１の表面から反射さ
れる。第２のレーザービーム２６は、エッチングを受け
ている基板３１の領域３１ａから反射される。レーザー
ビーム２５および２６の位置は、監視ユニット４のスク
リーンに表示され、それらは、一方がマスク３２によっ
て保護された領域から反射され、他方が、基板３１にエ
ッチングされている溝から反射されるように、動かされ
得る。
ームは、サンプル２の上部表面の場所２ａを照明する。
場所２ａは、白色光照明ビーム３３によって範囲を定め
られる。第１のレーザービーム２５は、マスク３２によ
って保護された領域でサンプル２に達する。マスク３２
は光に対して透明であるので、レーザービーム２５は、
マスク３２の下に配列された基板３１の表面から反射さ
れる。第２のレーザービーム２６は、エッチングを受け
ている基板３１の領域３１ａから反射される。レーザー
ビーム２５および２６の位置は、監視ユニット４のスク
リーンに表示され、それらは、一方がマスク３２によっ
て保護された領域から反射され、他方が、基板３１にエ
ッチングされている溝から反射されるように、動かされ
得る。
【００４５】レーザービーム２５および２６は、一方で
は水平面でテーブル５をシフトすることによって、他方
ではウォラストンプリズム２４を移動することによっ
て、サンプル２に対してシフトされる。ウォラストンプ
リズム２４は、その光学軸に沿って並進的に動くことが
でき、これにより、サンプル２上でレーザービーム２５
および２６間の分離を調節することができる。ウォラス
トンプリズム２４は、それらの元の軸３４の回りの回転
によりレーザービーム２５および２６を動かすことを可
能とする回転フレーム（図示せず）に装着される。偏光
子２７もウォラストンプリズム２４の回転フレームに装
着される。ウォラストンプリズム２４を回転させれば、
偏光子２７が回転され、それ故、レーザービーム２５お
よび２６を動かすことは偏光子２７の調整を変更しな
い。偏光子２７は、ウォラストンプリズム２４のフレー
ムに対して回転することができる支持体（図示せず）に
装着される。偏光子２７はこのように、ウォラストンプ
リズム２４とは独立して調整される。
は水平面でテーブル５をシフトすることによって、他方
ではウォラストンプリズム２４を移動することによっ
て、サンプル２に対してシフトされる。ウォラストンプ
リズム２４は、その光学軸に沿って並進的に動くことが
でき、これにより、サンプル２上でレーザービーム２５
および２６間の分離を調節することができる。ウォラス
トンプリズム２４は、それらの元の軸３４の回りの回転
によりレーザービーム２５および２６を動かすことを可
能とする回転フレーム（図示せず）に装着される。偏光
子２７もウォラストンプリズム２４の回転フレームに装
着される。ウォラストンプリズム２４を回転させれば、
偏光子２７が回転され、それ故、レーザービーム２５お
よび２６を動かすことは偏光子２７の調整を変更しな
い。偏光子２７は、ウォラストンプリズム２４のフレー
ムに対して回転することができる支持体（図示せず）に
装着される。偏光子２７はこのように、ウォラストンプ
リズム２４とは独立して調整される。
【００４６】２つの反射されたレーザービームが進行す
る距離の差のために、サンプル２の基板３１の露出され
た領域３１ａのエッチング深さに起因して、２つの反射
されたレーザービームの強度は、ウォラストンプリズム
２４を通過した後、全く等しいものではなく、これによ
り干渉縞のコントラストを減少する。２つの反射された
レーザービーム間の干渉を研究することが望まれると
き、偏光子２７は次に、４５°からわずかに異なり得る
角度に設定され、２つの反射されたレーザービームから
それぞれ発生した成分の強度を平衡させる。反射された
レーザービームの強度の差は、また、部分的に、板２２
からの反射にも起因し得、その間、板２２への入射面と
平行な偏光が奨励される。
る距離の差のために、サンプル２の基板３１の露出され
た領域３１ａのエッチング深さに起因して、２つの反射
されたレーザービームの強度は、ウォラストンプリズム
２４を通過した後、全く等しいものではなく、これによ
り干渉縞のコントラストを減少する。２つの反射された
レーザービーム間の干渉を研究することが望まれると
き、偏光子２７は次に、４５°からわずかに異なり得る
角度に設定され、２つの反射されたレーザービームから
それぞれ発生した成分の強度を平衡させる。反射された
レーザービームの強度の差は、また、部分的に、板２２
からの反射にも起因し得、その間、板２２への入射面と
平行な偏光が奨励される。
【００４７】ビーム間の位相シフトが、一方では、サン
プル２からの反射から生じ（これは層の厚さまたはエッ
チング深さを測定するのを可能とする有用な位相シフト
である）、他方では、板２１、２２およびウォラストン
プリズム２４を通しての反射から生じる（特に、後者が
正当に中心付けられていない場合）。単色光（レーザ
ー）において、サンプル２の単一表面に２つのビームを
向けることにより、較正が行われ得る。
プル２からの反射から生じ（これは層の厚さまたはエッ
チング深さを測定するのを可能とする有用な位相シフト
である）、他方では、板２１、２２およびウォラストン
プリズム２４を通しての反射から生じる（特に、後者が
正当に中心付けられていない場合）。単色光（レーザ
ー）において、サンプル２の単一表面に２つのビームを
向けることにより、較正が行われ得る。
【００４８】偏光立方(polarization cube) もしくは第
２のウォラストンプリズムが、ウォラストンプリズム２
４を通るその戻り進行の後に、反射されたビームの光学
路上に配列され得、これにより、それらの偏光に従って
空間的にビームを分離し、それらの振幅ＲｘおよびＲｙ
を別々に測定し、そしてそれらの比を計算する。偏光立
方は、９０°の角度で空間的な分離を許容する。方解石
から成るウォラストンプリズムは、数度の角度で空間的
な分離を許容する。
２のウォラストンプリズムが、ウォラストンプリズム２
４を通るその戻り進行の後に、反射されたビームの光学
路上に配列され得、これにより、それらの偏光に従って
空間的にビームを分離し、それらの振幅ＲｘおよびＲｙ
を別々に測定し、そしてそれらの比を計算する。偏光立
方は、９０°の角度で空間的な分離を許容する。方解石
から成るウォラストンプリズムは、数度の角度で空間的
な分離を許容する。
【００４９】図５に示されるように、カメラ１２は、偏
光子２７と、光の偏光を変調するために電気モータ３７
によってその中心の回りに回転される四分の一波長板３
６とを支持するアセンブリ３５を備える。
光子２７と、光の偏光を変調するために電気モータ３７
によってその中心の回りに回転される四分の一波長板３
６とを支持するアセンブリ３５を備える。
【００５０】このことは、サンプル上の表面条件の変更
に関係した情報を提供する。
に関係した情報を提供する。
【００５１】
【発明の効果】本発明により、半導体層上の深いエッチ
ング動作が、単一の源から生じるという理由で干渉性で
ある２つのレーザービームでもって監視され得る。エッ
チング深さの正確な測定がこのようにして行われる。エ
ッチングの開始前に、サンプルの複数個のパターンの各
々に連続的に向けることにより、サンプルの複数個のパ
ターンを観察し、それにより、大規模な工業的なエッチ
ングプロセスにとって有益であるサンプルのモデルをそ
こから推論することが可能である。
ング動作が、単一の源から生じるという理由で干渉性で
ある２つのレーザービームでもって監視され得る。エッ
チング深さの正確な測定がこのようにして行われる。エ
ッチングの開始前に、サンプルの複数個のパターンの各
々に連続的に向けることにより、サンプルの複数個のパ
ターンを観察し、それにより、大規模な工業的なエッチ
ングプロセスにとって有益であるサンプルのモデルをそ
こから推論することが可能である。
【図１】 本発明の方法を実施するために用いられる装
置の説明図である。
置の説明図である。
【図２】 本発明の装置の説明図である。
【図３】 本発明の技術により監視される薄膜構造の断
面図である。
面図である。
【図４】 図３に対応する平面図である。
【図５】 図２の変形例である。
１ 真空室 ４ 監視ユニット ５ テーブル ８ 制御ユニット １２ ビデオカメラ １４ 広いビームの照明源 ２０ 狭いビームの照明源 ２４ ウォラストンプリズム ２７ 偏光子 ２８ 検出セル ２９ 絞り
Claims (12)
- 【請求項１】ビデオカメラ（１２）、広いビームの照明
源（１４）、狭いビームの照明源（２０）および光学要
素を密封するコンパクトケーシングを含む監視ユニット
（４）と、監視ユニットをそれぞれファイバ光ケーブル
および電気ケーブルを介して動作および制御ユニットに
接続するために、監視ユニットのケーシングに装着され
る光コネクタおよび電気コネクタを含む動作および制御
ユニット（８）と、一方では、場所を選択するために２
つの軸（Ｘ，Ｙ）に沿って水平に監視ユニットを動かす
ために、他方では、２つの入射ビームおよび表面層で反
射された２つのビームが、ビデオカメラの光学軸に近接
した近隣の光学路に追随するように正確な位置付けを提
供するために処理室の上部に装着されたテーブル（５）
と、を備えた、１つの壁に窓が装備された真空室（１）
で処理を受ける薄膜構造の表面層の本来の場所における
リアルタイムでの三次元測定および観察のための装置で
あって、狭い光ビームの光学路に配列されるウォラスト
ンプリズム（２４）を備えて、該ウォラストンプリズム
の出口で、角度αだけオフセットされた異なった方向を
有しかつ直角の偏光を有する２つの狭い干渉性の偏光ビ
ーム（２５、２６）を得、ウォラストンプリズムは、層
によって反射される狭い光ビームがそれを通過するよう
に配列され、偏光子（２７）は、反射された狭い光ビー
ムが、前記ウォラストンプリズムを通ってその戻り走行
の後にそれを通過するようにウォラストンプリズムの光
軸に配列され、前記偏光子は、前記ウォラストンプリズ
ムおよび検出セル（２８）に対して回転することができ
るように装着されていることを特徴とする装置。 - 【請求項２】ウォラストンプリズムは並進的に動くこと
ができ、偏光子をも支持する回転フレームに装着され、
それ故、ウォラストンプリズムの回転は、偏光子の回転
をもたらし、後者は、前記フレームに対して回転するこ
とができる支持体に装着されることを特徴とする請求項
１に記載の装置。 - 【請求項３】狭い光ビームを発生するためのレーザービ
ームを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載
の装置。 - 【請求項４】狭い光ビームを発生するための白色源を備
えたことを特徴とする請求項１または２に記載の装置。 - 【請求項５】ウォラストンプリズムおよび偏光子間に配
列された絞り（２９）を備え、該絞りの穴は、反射され
た狭い光ビームの直径に対応する直径を有することを特
徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の装
置。 - 【請求項６】２つの絞りおよび中間レンズが設けられ、
検出セルの前に置かれるアセンブリを備えたことを特徴
とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の装置。 - 【請求項７】偏光子および検出セル間に配列された干渉
フィルタを備え、該フィルタの帯域は、反射された狭い
光ビームの周波数に対応する請求項１乃至請求項６のい
ずれかに記載の装置。 - 【請求項８】２つの反射された狭いビームの光の偏光の
変調器を備え、該変調器は、前記反射された狭いビーム
の通路で偏光子の上流に配列され、かつ２つのビーム間
の位相差を測定する目的で、回転する四分の一波長板の
形態にあり、該位相差は、２つの狭いビームが反射され
る表面層の領域間のレベル差を表すことを特徴とする請
求項１乃至請求項７のいずれかに記載の装置。 - 【請求項９】１つの壁に窓が装備された真空室に置かれ
た薄膜構造の表面層の本来の場所におけるリアルタイム
での測定および観察のための方法であって、 観察されるべき構造の場所に広い照明光ビームを送り、
観察されるべき構造の第１の特定の領域に第１の狭い照
明光ビームを送り、観察されるべき構造の第２の特定の
領域に第２の狭い照明光ビームを送り、これらビーム
は、ビデオカメラの光学軸に近接した近隣の光学路に追
随し、かつ処理室の窓を通過して場所に達し、第１およ
び第２の狭い光ビームは、互いに干渉性であり、かつそ
れらの方向は角度αだけオフセットされており、前記第
１および第２の狭い光ビームは単一の光源によって発生
され、 薄膜構造の場所によって反射された光ビームを広い分野
のビデオカメラのマトリクスセンサに送り、２つの特定
の領域によって反射され、共通の光学路をたどる２つの
光ビームを、それらを光学的に結合することができる手
段に送り、結合され反射された光ビームは、偏光子の出
口で干渉し、その後、２つの特定の領域間でのレベル差
を測定する目的で検出セルによって続けられる、ことを
特徴とする方法。 - 【請求項１０】単一の源から得られる狭い光ビームが、
第１および第２の入射する狭い光ビームを得るためにウ
ォラストンプリズムに送られ、２つの反射された狭い光
ビームは、それらのそれぞれの偏光の直交を維持しつ
つ、それらを単一の光学軸上で結合するためにウォラス
トンプリズムに送られ、偏光子は、少なくとも９０°の
角度を通しての回転で動くことができ、それにより、単
一の偏光において第１の反射された狭い光ビームを選択
することができ、第１のビームの偏光に対して９０°だ
けオフセットされた単一の偏光で第２の反射された狭い
光ビームを選択することができ、そして第１に対して４
５°程度オフセットされた角度位置において２つの反射
された狭い光ビームの結合を選択することができること
を特徴とする請求項９に記載の方法。 - 【請求項１１】２つの特定の領域間の距離は、ウォラス
トンプリズムを並進させることにより調整され、それら
はウォラストンプリズムおよび偏光子を回転させること
により回転で動かされることを特徴とする請求項１０に
記載の方法。 - 【請求項１２】２つの反射された光ビームは、偏光子に
入る前に偏光を変調するための手段を通過することを特
徴とする請求項９乃至請求項１１のいずれかに記載の方
法。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9702283 | 1997-02-26 | ||
| FR9702283A FR2760084A1 (fr) | 1997-02-26 | 1997-02-26 | Dispositif et procede de mesures tridimensionnelles et d'observation in situ d'une couche superficielle deposee sur un empilement de couches minces |
| FR9705672A FR2760085B1 (fr) | 1997-02-26 | 1997-05-07 | Dispositif et procede de mesures tridimensionnelles et d'observation in situ d'une couche superficielle deposee sur un empilement de couches minces |
| FR9705672 | 1997-05-07 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10300422A true JPH10300422A (ja) | 1998-11-13 |
| JP4083859B2 JP4083859B2 (ja) | 2008-04-30 |
Family
ID=26233346
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04492298A Expired - Fee Related JP4083859B2 (ja) | 1997-02-26 | 1998-02-26 | 薄膜スタック上に堆積された表面層の本来の場所における三次元測定および観察のための装置および方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5898500A (ja) |
| JP (1) | JP4083859B2 (ja) |
| DE (1) | DE19807649B4 (ja) |
| FR (1) | FR2760085B1 (ja) |
| GB (1) | GB2322697B (ja) |
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- 1998-02-23 DE DE19807649A patent/DE19807649B4/de not_active Expired - Fee Related
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