JPH10311708A - 干渉式膜厚計 - Google Patents
干渉式膜厚計Info
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- JPH10311708A JPH10311708A JP12202097A JP12202097A JPH10311708A JP H10311708 A JPH10311708 A JP H10311708A JP 12202097 A JP12202097 A JP 12202097A JP 12202097 A JP12202097 A JP 12202097A JP H10311708 A JPH10311708 A JP H10311708A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ウェーハ等の基板上に形成された薄膜の膜厚が
ミクロン、サブミクロンのオーダーの範囲で複数存在し
ている場合にも、精度良くこれらの膜厚を同時に測定す
ることができ、膜厚分布を測定することができる干渉式
膜厚計を提供する。 【解決手段】ウェーハ５０のシリコン基板上に形成され
た複数の膜厚を有する薄膜に光源１０から光を照射し、
薄膜の前面と後面で反射した干渉光を分光プリズム１６
により各波長の光に分光する。そして、この分光した各
波長の光強度をディテクター１８により電気信号に光電
変換し、干渉光の光強度分布を検出する。次に、この干
渉光の光強度分布をＦＦＴ２０により周波数成分にフー
リエ変換し、その周波数成分の分布に基づいて、フィル
ター２２により各膜厚による干渉光の光強度分布の周波
数帯域を選出する。そして、この選出した各周波数帯域
毎に周波数成分を逆ＦＦＴ２４により光強度分布に逆フ
ーリエ変換し、この光強度分布からフィッティング２６
により膜厚を求める。
ミクロン、サブミクロンのオーダーの範囲で複数存在し
ている場合にも、精度良くこれらの膜厚を同時に測定す
ることができ、膜厚分布を測定することができる干渉式
膜厚計を提供する。 【解決手段】ウェーハ５０のシリコン基板上に形成され
た複数の膜厚を有する薄膜に光源１０から光を照射し、
薄膜の前面と後面で反射した干渉光を分光プリズム１６
により各波長の光に分光する。そして、この分光した各
波長の光強度をディテクター１８により電気信号に光電
変換し、干渉光の光強度分布を検出する。次に、この干
渉光の光強度分布をＦＦＴ２０により周波数成分にフー
リエ変換し、その周波数成分の分布に基づいて、フィル
ター２２により各膜厚による干渉光の光強度分布の周波
数帯域を選出する。そして、この選出した各周波数帯域
毎に周波数成分を逆ＦＦＴ２４により光強度分布に逆フ
ーリエ変換し、この光強度分布からフィッティング２６
により膜厚を求める。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は干渉式膜厚計に係
り、特にシリコン基板上に形成された酸化膜（SiO2）等
の薄膜の膜厚及び金属膜（Ｗ、Ａｌ、Ｃｕ等）の段差を
光学的に測定する干渉式膜厚計に関する。
り、特にシリコン基板上に形成された酸化膜（SiO2）等
の薄膜の膜厚及び金属膜（Ｗ、Ａｌ、Ｃｕ等）の段差を
光学的に測定する干渉式膜厚計に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体素子の高集積化の要求に伴
い、ウェーハの高密度化及び多層化が進んでいる。これ
により、ウェーハ上に回路配線パターンを形成する露光
装置の焦点深度が浅くなり、ウェーハの平面度が高精度
に要求されている。この高精度の平坦化を実現する装置
として化学的機械研磨（ＣＭＰ）装置が知られている。
化学的機械研磨装置は、ケミカル研磨材を研磨面に供給
しながらウェーハの表面を研磨布に押し付けてウェーハ
表面を研磨する。
い、ウェーハの高密度化及び多層化が進んでいる。これ
により、ウェーハ上に回路配線パターンを形成する露光
装置の焦点深度が浅くなり、ウェーハの平面度が高精度
に要求されている。この高精度の平坦化を実現する装置
として化学的機械研磨（ＣＭＰ）装置が知られている。
化学的機械研磨装置は、ケミカル研磨材を研磨面に供給
しながらウェーハの表面を研磨布に押し付けてウェーハ
表面を研磨する。
【０００３】その研磨量を管理する方法として、例え
ば、ウェーハの基板上に絶縁膜（ＳｉＯ2 ）が形成され
ているものに対しては、干渉式膜厚計等によって絶縁膜
の膜厚を測定する方法が知られている。干渉式膜厚計
は、ウェーハ表面の絶縁膜に光を照射して絶縁膜の表面
と裏面とで光を反射させ、これらの干渉光の各波長の光
強度を検出する。そして、その各波長の光強度（例え
ば、ピーク波長）から膜厚を求めている。
ば、ウェーハの基板上に絶縁膜（ＳｉＯ2 ）が形成され
ているものに対しては、干渉式膜厚計等によって絶縁膜
の膜厚を測定する方法が知られている。干渉式膜厚計
は、ウェーハ表面の絶縁膜に光を照射して絶縁膜の表面
と裏面とで光を反射させ、これらの干渉光の各波長の光
強度を検出する。そして、その各波長の光強度（例え
ば、ピーク波長）から膜厚を求めている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ウェー
ハの基板上に薄膜形成装置（ＣＶＤ装置等）によりアル
ミ配線パターンが施され、その配線上に絶縁膜（ＳｉＯ
2 ）が形成されたようなものについては、近年の高集積
化によってミクロン、サブミクロンオーダーの範囲内に
配線パターンが存在し、この範囲で複数の膜厚が存在す
る場合がある。この場合に上記従来の干渉式膜厚計によ
り絶縁膜の膜厚を測定しようとすると、絶縁膜に照射し
た光のスポット内において、配線パターンの多種の段差
を含み、結果的に複数の膜厚に対する平均的な膜厚を測
定することしかできなかった。このため、配線パターン
が形成された箇所において表面の平坦化が実現されてい
るかを検出することが出来ないという問題があった。
ハの基板上に薄膜形成装置（ＣＶＤ装置等）によりアル
ミ配線パターンが施され、その配線上に絶縁膜（ＳｉＯ
2 ）が形成されたようなものについては、近年の高集積
化によってミクロン、サブミクロンオーダーの範囲内に
配線パターンが存在し、この範囲で複数の膜厚が存在す
る場合がある。この場合に上記従来の干渉式膜厚計によ
り絶縁膜の膜厚を測定しようとすると、絶縁膜に照射し
た光のスポット内において、配線パターンの多種の段差
を含み、結果的に複数の膜厚に対する平均的な膜厚を測
定することしかできなかった。このため、配線パターン
が形成された箇所において表面の平坦化が実現されてい
るかを検出することが出来ないという問題があった。
【０００５】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、ウェーハ等の基板上に形成された薄膜の膜厚が
ミクロン、サブミクロンのオーダーの範囲で複数存在し
ている場合にも、精度良くこれらの膜厚を同時に測定す
ることができ、膜厚分布を測定することができる干渉式
膜厚計を提供することを目的とする。
もので、ウェーハ等の基板上に形成された薄膜の膜厚が
ミクロン、サブミクロンのオーダーの範囲で複数存在し
ている場合にも、精度良くこれらの膜厚を同時に測定す
ることができ、膜厚分布を測定することができる干渉式
膜厚計を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、基板上に形成された薄膜の複数の膜厚を測
定する干渉式膜厚計であって、前記ウェーハの薄膜に光
を照射する光照射手段と、前記ウェーハの薄膜の前面で
反射した光と、前記薄膜の裏面で反射した光の干渉光を
各波長に分光する分光手段と、前記分光手段によって分
光された各波長の光強度を電気信号に光電変換し、前記
干渉光の波長に対する光強度分布を検出する光電変換手
段と、前記光電手段によって検出した光強度分布を周波
数成分にフーリエ変換するフーリエ変換手段と、前記フ
ーリエ変換手段によって得られた周波数成分の分布に基
づいて各膜厚による干渉光の光強度分布の周波数帯域を
選出し、該選出した周波数帯域毎に前記周波数成分を抽
出するフィルタ手段と、前記フィルタ手段によって前記
周波数帯域毎に抽出された周波数成分を、前記周波数帯
域毎に光強度分布に逆フーリエ変換する逆フーリエ変換
手段と、前記逆フーリエ変換手段によって得られた各周
波数帯域毎の光強度分布に基づいて各周波数帯域毎の光
強度分布が示す膜厚を求め、前記ウェーハの薄膜の複数
の膜厚を求める膜厚算出手段と、からなることを特徴と
している。
するために、基板上に形成された薄膜の複数の膜厚を測
定する干渉式膜厚計であって、前記ウェーハの薄膜に光
を照射する光照射手段と、前記ウェーハの薄膜の前面で
反射した光と、前記薄膜の裏面で反射した光の干渉光を
各波長に分光する分光手段と、前記分光手段によって分
光された各波長の光強度を電気信号に光電変換し、前記
干渉光の波長に対する光強度分布を検出する光電変換手
段と、前記光電手段によって検出した光強度分布を周波
数成分にフーリエ変換するフーリエ変換手段と、前記フ
ーリエ変換手段によって得られた周波数成分の分布に基
づいて各膜厚による干渉光の光強度分布の周波数帯域を
選出し、該選出した周波数帯域毎に前記周波数成分を抽
出するフィルタ手段と、前記フィルタ手段によって前記
周波数帯域毎に抽出された周波数成分を、前記周波数帯
域毎に光強度分布に逆フーリエ変換する逆フーリエ変換
手段と、前記逆フーリエ変換手段によって得られた各周
波数帯域毎の光強度分布に基づいて各周波数帯域毎の光
強度分布が示す膜厚を求め、前記ウェーハの薄膜の複数
の膜厚を求める膜厚算出手段と、からなることを特徴と
している。
【０００７】本発明によれば、基板上に形成された複数
の膜厚を有する薄膜に光を照射し、薄膜の前面と後面で
反射した干渉光を各波長の光に分光する。そして、この
分光した各波長の光強度を電気信号に光電変換し、干渉
光の光強度分布を検出する。次に、この干渉光の光強度
分布を周波数成分にフーリエ変換し、その周波数成分の
分布に基づいて、各膜厚による干渉光の光強度分布の周
波数帯域を選出する。そして、この選出した各周波数帯
域毎に周波数成分を光強度分布に逆フーリエ変換し、こ
の光強度分布から膜厚を求める。
の膜厚を有する薄膜に光を照射し、薄膜の前面と後面で
反射した干渉光を各波長の光に分光する。そして、この
分光した各波長の光強度を電気信号に光電変換し、干渉
光の光強度分布を検出する。次に、この干渉光の光強度
分布を周波数成分にフーリエ変換し、その周波数成分の
分布に基づいて、各膜厚による干渉光の光強度分布の周
波数帯域を選出する。そして、この選出した各周波数帯
域毎に周波数成分を光強度分布に逆フーリエ変換し、こ
の光強度分布から膜厚を求める。
【０００８】これにより、基板上に形成された薄膜の膜
厚が複数存在する場合にも、精度良くこれらの膜厚をそ
れぞれ同時に測定することができる。
厚が複数存在する場合にも、精度良くこれらの膜厚をそ
れぞれ同時に測定することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
る干渉式膜厚計の好ましい実施の形態について詳説す
る。図１は本発明に係る干渉式膜厚計の一実施の形態を
示した構成図である。尚、以下、ウェーハの基板上に形
成された絶縁膜（ＳｉＯ2 ）の膜厚を測定する場合につ
いて説明する。
る干渉式膜厚計の好ましい実施の形態について詳説す
る。図１は本発明に係る干渉式膜厚計の一実施の形態を
示した構成図である。尚、以下、ウェーハの基板上に形
成された絶縁膜（ＳｉＯ2 ）の膜厚を測定する場合につ
いて説明する。
【００１０】同図に示すように例えばハロゲンランプや
キセノンランプ等の光源１０から光が出射される。光源
１０から出射された光はビームスプリッター１２を介し
てレンズ１４に導かれ、レンズ１４により最適なスポッ
トまで集光されてウェーハ５０の表面に照射される。図
２に示すようにウェーハ５０のシリコン基板５１の表面
には、アルミ配線パターン５２がミクロン又はサブミク
ロンのオーダーで形成され、その上に絶縁膜（Ｓｉ
Ｏ2 ）５４が形成されている。ウェーハ５０に照射され
た光は例えば、同図に示すように配線パターン５２を含
むスポットＳの範囲に照射され、そのスポットＳの範囲
内において一部が絶縁膜５４の表面５４Ａで反射し、一
部が絶縁膜内に進行し、基板表面５４又は配線パターン
表面５４Ｃで反射する。従って、絶縁膜に照射された光
は、同図及びで示す複数の膜厚からなる絶縁膜５４
の表面５４Ａと裏面５４Ｂ、５４Ｃとで反射される。
キセノンランプ等の光源１０から光が出射される。光源
１０から出射された光はビームスプリッター１２を介し
てレンズ１４に導かれ、レンズ１４により最適なスポッ
トまで集光されてウェーハ５０の表面に照射される。図
２に示すようにウェーハ５０のシリコン基板５１の表面
には、アルミ配線パターン５２がミクロン又はサブミク
ロンのオーダーで形成され、その上に絶縁膜（Ｓｉ
Ｏ2 ）５４が形成されている。ウェーハ５０に照射され
た光は例えば、同図に示すように配線パターン５２を含
むスポットＳの範囲に照射され、そのスポットＳの範囲
内において一部が絶縁膜５４の表面５４Ａで反射し、一
部が絶縁膜内に進行し、基板表面５４又は配線パターン
表面５４Ｃで反射する。従って、絶縁膜に照射された光
は、同図及びで示す複数の膜厚からなる絶縁膜５４
の表面５４Ａと裏面５４Ｂ、５４Ｃとで反射される。
【００１１】このようにして絶縁膜５４で反射された光
は、絶縁膜５４の膜厚分の光路差によって生じる位相差
によって干渉し、この干渉した光（干渉光）は図１に示
すようにビームスプリッター１２により反射されて分光
プリズム１６に入射される。分光プリズム１６に入射し
た干渉光は、各波長の光に分光され、ディテクター１８
に入射される。
は、絶縁膜５４の膜厚分の光路差によって生じる位相差
によって干渉し、この干渉した光（干渉光）は図１に示
すようにビームスプリッター１２により反射されて分光
プリズム１６に入射される。分光プリズム１６に入射し
た干渉光は、各波長の光に分光され、ディテクター１８
に入射される。
【００１２】ディテクター１８は光を電気信号に変換す
る受光素子により構成され、このディテクター１８に入
射した干渉光は、各波長毎に光電変換される。これによ
り、干渉光の各波長の光強度を示す光強度分布が得られ
る。図３は、このディテクター１８によって得られる光
強度分布の一例を示した図である。同図横軸は波長、縦
軸は光強度を示す。同図に示すように、ディテクター１
８によって得られる光強度分布は、干渉によって強度の
山と谷を形成する。尚、絶縁膜の屈折率をｎ、絶縁膜の
膜厚をｄとすると、干渉光の光強度が極大となる波長λ
の条件は、ｎｄ＝（２ｍ＋１）λ／４であり、極小とな
る波長λの条件は、ｎｄ＝（２ｍ）λ／４である。尚、
ｍは干渉の次数で整数である。
る受光素子により構成され、このディテクター１８に入
射した干渉光は、各波長毎に光電変換される。これによ
り、干渉光の各波長の光強度を示す光強度分布が得られ
る。図３は、このディテクター１８によって得られる光
強度分布の一例を示した図である。同図横軸は波長、縦
軸は光強度を示す。同図に示すように、ディテクター１
８によって得られる光強度分布は、干渉によって強度の
山と谷を形成する。尚、絶縁膜の屈折率をｎ、絶縁膜の
膜厚をｄとすると、干渉光の光強度が極大となる波長λ
の条件は、ｎｄ＝（２ｍ＋１）λ／４であり、極小とな
る波長λの条件は、ｎｄ＝（２ｍ）λ／４である。尚、
ｍは干渉の次数で整数である。
【００１３】ここで、上記絶縁膜５４で反射された干渉
光には、図２に示したように膜厚と膜厚によって干
渉した干渉光が混在している。従って、上記ディテクタ
ー１８によって得られた図３に示す光強度分布には、こ
れらの膜厚と膜厚の干渉により観測される光強度分
布が重ね合わせられている。即ち、仮に図２に示す膜厚
によって干渉した干渉光の光強度分布を図４（１）に
示す分布とし、図２に示す膜厚によって干渉した干渉
光の光強度分布を図４（２）に示す分布とすると、上記
ディテクター１８によって得られた図３に示す光強度分
布は、これらの図４（１）と図４（２）に示す光強度分
布を加算した分布となる。
光には、図２に示したように膜厚と膜厚によって干
渉した干渉光が混在している。従って、上記ディテクタ
ー１８によって得られた図３に示す光強度分布には、こ
れらの膜厚と膜厚の干渉により観測される光強度分
布が重ね合わせられている。即ち、仮に図２に示す膜厚
によって干渉した干渉光の光強度分布を図４（１）に
示す分布とし、図２に示す膜厚によって干渉した干渉
光の光強度分布を図４（２）に示す分布とすると、上記
ディテクター１８によって得られた図３に示す光強度分
布は、これらの図４（１）と図４（２）に示す光強度分
布を加算した分布となる。
【００１４】従って、ディテクター１８で得られた光強
度分布を、次に各膜厚に対する光強度分布に分解し、分
解した光強度分布から各膜厚を求める。そこで、図１に
示すようにディテクター１８で得られた光強度分布の波
形をまず、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フー
リエ変換）２０によりフーリエ変換し、光強度分布の波
形を周波数成分に分解する。
度分布を、次に各膜厚に対する光強度分布に分解し、分
解した光強度分布から各膜厚を求める。そこで、図１に
示すようにディテクター１８で得られた光強度分布の波
形をまず、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フー
リエ変換）２０によりフーリエ変換し、光強度分布の波
形を周波数成分に分解する。
【００１５】そして、この分解した周波数成分の分布
（周波数分布）から特徴のある周波数帯域をフィルター
２２によって抽出する。例えば、周波数分布のうちピー
ク近傍の周波数帯域を抽出する。図２に示したように、
２種類の膜厚、による干渉光の光強度分布の場合に
は、周波数分布の２箇所にピークを発生させるため、こ
れらの２箇所のピーク近傍の周波数帯域をそれぞれ抽出
する。尚、２種類の膜厚が明らかに相違する場合には、
広域と低域で周波数成分を分離するようにしてもよい。
また、異なる膜厚が多数存在する場合には、周波数分布
に現れるピークも同数存在するが、この場合もピーク近
傍の周波数帯域をそれぞれ抽出する。
（周波数分布）から特徴のある周波数帯域をフィルター
２２によって抽出する。例えば、周波数分布のうちピー
ク近傍の周波数帯域を抽出する。図２に示したように、
２種類の膜厚、による干渉光の光強度分布の場合に
は、周波数分布の２箇所にピークを発生させるため、こ
れらの２箇所のピーク近傍の周波数帯域をそれぞれ抽出
する。尚、２種類の膜厚が明らかに相違する場合には、
広域と低域で周波数成分を分離するようにしてもよい。
また、異なる膜厚が多数存在する場合には、周波数分布
に現れるピークも同数存在するが、この場合もピーク近
傍の周波数帯域をそれぞれ抽出する。
【００１６】これにより、複数の膜厚により生じた干渉
光の光強度分布が各膜厚毎の光強度分布の周波数成分に
分割される。そして、このようにしてフィルターによっ
て抽出した各周波数帯域の周波数成分に基づいて逆ＦＦ
Ｔ２４により逆フーリエ変換を行い、各周波数帯域の周
波数成分が示す光強度分布を求める。これにより、各膜
厚による干渉光の光強度分布が求められ、図３に示した
光強度分布の場合は、図４（１）、（２）に示す膜厚
と膜厚による干渉光の光強度分布がそれぞれ得られ
る。
光の光強度分布が各膜厚毎の光強度分布の周波数成分に
分割される。そして、このようにしてフィルターによっ
て抽出した各周波数帯域の周波数成分に基づいて逆ＦＦ
Ｔ２４により逆フーリエ変換を行い、各周波数帯域の周
波数成分が示す光強度分布を求める。これにより、各膜
厚による干渉光の光強度分布が求められ、図３に示した
光強度分布の場合は、図４（１）、（２）に示す膜厚
と膜厚による干渉光の光強度分布がそれぞれ得られ
る。
【００１７】以上のように各膜厚による干渉光の光強度
分布を求めた後、この光強度分布からフィッティング２
６により各膜厚を算出する。フィッティング２６は、上
記逆ＦＦＴ２４により得られた光強度分布と理論式によ
り算出される光強度分布との差が最小となる膜厚を算出
する。即ち、膜厚をパラメータとする理論式の光強度分
布が測定によって得られた光強度分布と最適に一致する
ように理論式の膜厚を決定する。これにより各膜厚によ
る干渉光の光強度分布から各膜厚が求められ、例えば、
図４（１）、（２）に示した膜厚と膜厚による干渉
光の光強度分布からその膜厚及び膜厚が求められ
る。
分布を求めた後、この光強度分布からフィッティング２
６により各膜厚を算出する。フィッティング２６は、上
記逆ＦＦＴ２４により得られた光強度分布と理論式によ
り算出される光強度分布との差が最小となる膜厚を算出
する。即ち、膜厚をパラメータとする理論式の光強度分
布が測定によって得られた光強度分布と最適に一致する
ように理論式の膜厚を決定する。これにより各膜厚によ
る干渉光の光強度分布から各膜厚が求められ、例えば、
図４（１）、（２）に示した膜厚と膜厚による干渉
光の光強度分布からその膜厚及び膜厚が求められ
る。
【００１８】尚、上記干渉式膜厚計は、例えば、ＣＭＰ
装置に搭載される。図２に示したように、ウェーハのシ
リコン基板５１上に配線パターン５２が形成され、その
上に絶縁膜５４が形成されたものの絶縁膜表面を研磨す
る場合に、上記干渉式膜厚計によって膜厚及び膜厚
を測定する。仮に、配線パターンの高さが既知である場
合には、この高さと膜厚の加算値が膜厚と一致した
場合に絶縁膜の表面が平坦に研磨されたと判断すること
ができる。
装置に搭載される。図２に示したように、ウェーハのシ
リコン基板５１上に配線パターン５２が形成され、その
上に絶縁膜５４が形成されたものの絶縁膜表面を研磨す
る場合に、上記干渉式膜厚計によって膜厚及び膜厚
を測定する。仮に、配線パターンの高さが既知である場
合には、この高さと膜厚の加算値が膜厚と一致した
場合に絶縁膜の表面が平坦に研磨されたと判断すること
ができる。
【００１９】また、上記逆ＦＦＴ２４によって得られた
各膜厚による干渉光の光強度分布から各膜厚を求める方
法は、上記フィッティングに限らず、例えば、光強度分
布のピーク波長から求めるようにしてもよい。また、上
記実施の形態では、ウェーハの基板上に形成されたＳｉ
Ｏ2 等の絶縁膜の膜厚を測定する場合について説明した
が、これに限らず、基板上に形成された金属膜（例え
ば、タングステンＷ、アルミニウムＡｌ、銅Ｃｕ等）で
も光を透過することができるため、これらの金属膜の膜
厚も測定することができる。従って、金属膜の表面に例
えば段差がある場合にこの段差を測定することができ
る。
各膜厚による干渉光の光強度分布から各膜厚を求める方
法は、上記フィッティングに限らず、例えば、光強度分
布のピーク波長から求めるようにしてもよい。また、上
記実施の形態では、ウェーハの基板上に形成されたＳｉ
Ｏ2 等の絶縁膜の膜厚を測定する場合について説明した
が、これに限らず、基板上に形成された金属膜（例え
ば、タングステンＷ、アルミニウムＡｌ、銅Ｃｕ等）で
も光を透過することができるため、これらの金属膜の膜
厚も測定することができる。従って、金属膜の表面に例
えば段差がある場合にこの段差を測定することができ
る。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る干渉式
膜厚計によれば、基板上に形成された複数の膜厚を有す
る薄膜に光を照射し、薄膜の前面と後面で反射した干渉
光を各波長の光に分光する。そして、この分光した各波
長の光強度を電気信号に光電変換し、干渉光の光強度分
布を検出する。次に、この干渉光の光強度分布を周波数
成分にフーリエ変換し、その周波数成分の分布に基づい
て、各膜厚による干渉光の光強度分布の周波数帯域を選
出する。そして、この選出した各周波数帯域毎に周波数
成分を光強度分布に逆フーリエ変換し、この光強度分布
から膜厚を求める。これにより、基板上に形成された薄
膜の膜厚が複数存在する場合にも、精度良くこれらの膜
厚をそれぞれ同時に測定することができる。
膜厚計によれば、基板上に形成された複数の膜厚を有す
る薄膜に光を照射し、薄膜の前面と後面で反射した干渉
光を各波長の光に分光する。そして、この分光した各波
長の光強度を電気信号に光電変換し、干渉光の光強度分
布を検出する。次に、この干渉光の光強度分布を周波数
成分にフーリエ変換し、その周波数成分の分布に基づい
て、各膜厚による干渉光の光強度分布の周波数帯域を選
出する。そして、この選出した各周波数帯域毎に周波数
成分を光強度分布に逆フーリエ変換し、この光強度分布
から膜厚を求める。これにより、基板上に形成された薄
膜の膜厚が複数存在する場合にも、精度良くこれらの膜
厚をそれぞれ同時に測定することができる。
【図１】図１は、本発明に係る干渉式膜厚計の一実施の
形態を示した構成図である。
形態を示した構成図である。
【図２】図２は、被測定ワークの一例であるウェーハの
表面の構成を示した断面図である。
表面の構成を示した断面図である。
【図３】図３は、ディテクターによって得られる光強度
分布の一例を示した図である。
分布の一例を示した図である。
【図４】図４（１）及び（２）は、それぞれ図２に示す
膜厚及び膜厚により観測される光強度分布を示した
図である。
膜厚及び膜厚により観測される光強度分布を示した
図である。
１０…光源 １２…ビームスプリッター １４…レンズ １６…分光プリズム １８…ディテクター ２０…ＦＦＴ（高速フーリエ変換） ２２…フィルター ２４…逆ＦＦＴ ２６…フィッティング
Claims (2)
- 【請求項１】 基板上に形成された薄膜の複数の膜厚を
測定する干渉式膜厚計であって、 前記ウェーハの薄膜に光を照射する光照射手段と、 前記ウェーハの薄膜の前面で反射した光と、前記薄膜の
裏面で反射した光の干渉光を各波長に分光する分光手段
と、 前記分光手段によって分光された各波長の光強度を電気
信号に光電変換し、前記干渉光の波長に対する光強度分
布を検出する光電変換手段と、 前記光電手段によって検出した光強度分布を周波数成分
にフーリエ変換するフーリエ変換手段と、 前記フーリエ変換手段によって得られた周波数成分の分
布に基づいて各膜厚による干渉光の光強度分布の周波数
帯域を選出し、該選出した周波数帯域毎に前記周波数成
分を抽出するフィルタ手段と、 前記フィルタ手段によって前記周波数帯域毎に抽出され
た周波数成分を、前記周波数帯域毎に光強度分布に逆フ
ーリエ変換する逆フーリエ変換手段と、 前記逆フーリエ変換手段によって得られた各周波数帯域
毎の光強度分布に基づいて各周波数帯域毎の光強度分布
が示す膜厚を求め、前記ウェーハの薄膜の複数の膜厚を
求める膜厚算出手段と、 からなることを特徴とする干渉式膜厚計。 - 【請求項２】 前記膜厚算出手段は、前記フーリエ逆変
換手段によって得られた各周波数帯域毎の光強度分布と
所定の膜厚の場合に理論的に得られる光強度分布とのフ
ィッティングにより前記所定の膜厚を算出することを特
徴とする請求項１の干渉式膜厚計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12202097A JPH10311708A (ja) | 1997-05-13 | 1997-05-13 | 干渉式膜厚計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12202097A JPH10311708A (ja) | 1997-05-13 | 1997-05-13 | 干渉式膜厚計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10311708A true JPH10311708A (ja) | 1998-11-24 |
Family
ID=14825602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12202097A Pending JPH10311708A (ja) | 1997-05-13 | 1997-05-13 | 干渉式膜厚計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10311708A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6271047B1 (en) | 1998-05-21 | 2001-08-07 | Nikon Corporation | Layer-thickness detection methods and apparatus for wafers and the like, and polishing apparatus comprising same |
| US7271916B2 (en) * | 2002-11-14 | 2007-09-18 | Fitel Usa Corp | Characterization of optical fiber using Fourier domain optical coherence tomography |
| WO2008114471A1 (ja) | 2007-02-20 | 2008-09-25 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | 膜厚計測方法及びその装置ならびに薄膜デバイスの製造システム |
| JP2008233063A (ja) * | 2007-02-21 | 2008-10-02 | Canon Inc | 形状測定装置、露光装置およびコンピュータ |
| JP2009283578A (ja) * | 2008-05-20 | 2009-12-03 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | ウェーハの研磨状態モニタ方法並びに研磨状態モニタ装置 |
| JP2010016016A (ja) * | 2008-06-30 | 2010-01-21 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | 研磨終点検出方法及び研磨装置 |
| JP2010019636A (ja) * | 2008-07-09 | 2010-01-28 | Canon Inc | 多層構造計測方法および多層構造計測装置 |
| JP2010114327A (ja) * | 2008-11-07 | 2010-05-20 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | 研磨終了時点の検出方法及び検出装置 |
| JP2011518312A (ja) * | 2007-12-14 | 2011-06-23 | インテクプラス カンパニー、リミテッド | 立体形状測定装置 |
| JP2012063149A (ja) * | 2010-09-14 | 2012-03-29 | Tokyo Electron Ltd | 温度測定装置及び温度測定方法 |
| CN103063149A (zh) * | 2011-10-20 | 2013-04-24 | 仓敷纺织株式会社 | 干涉式膜厚计 |
| JP2013145229A (ja) * | 2011-12-16 | 2013-07-25 | Toray Eng Co Ltd | 干渉色のモデル適合による膜厚測定方法およびその装置 |
| CN104792418A (zh) * | 2015-02-06 | 2015-07-22 | 中国科学院电子学研究所 | 端面斜反射光波导傅立叶光谱仪 |
| JP2020016650A (ja) * | 2018-07-17 | 2020-01-30 | 株式会社システムロード | 膜厚測定方法およびその装置 |
-
1997
- 1997-05-13 JP JP12202097A patent/JPH10311708A/ja active Pending
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6670200B2 (en) | 1998-05-21 | 2003-12-30 | Nikon Corporation | Layer-thickness detection methods and apparatus for wafers and the like, and polishing apparatus comprising same |
| US6271047B1 (en) | 1998-05-21 | 2001-08-07 | Nikon Corporation | Layer-thickness detection methods and apparatus for wafers and the like, and polishing apparatus comprising same |
| US7271916B2 (en) * | 2002-11-14 | 2007-09-18 | Fitel Usa Corp | Characterization of optical fiber using Fourier domain optical coherence tomography |
| US8184303B2 (en) | 2007-02-20 | 2012-05-22 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Film-thickness measurement method and apparatus therefor, and thin-film device fabrication system |
| WO2008114471A1 (ja) | 2007-02-20 | 2008-09-25 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | 膜厚計測方法及びその装置ならびに薄膜デバイスの製造システム |
| JP2008233063A (ja) * | 2007-02-21 | 2008-10-02 | Canon Inc | 形状測定装置、露光装置およびコンピュータ |
| JP2011518312A (ja) * | 2007-12-14 | 2011-06-23 | インテクプラス カンパニー、リミテッド | 立体形状測定装置 |
| JP2009283578A (ja) * | 2008-05-20 | 2009-12-03 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | ウェーハの研磨状態モニタ方法並びに研磨状態モニタ装置 |
| JP2010016016A (ja) * | 2008-06-30 | 2010-01-21 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | 研磨終点検出方法及び研磨装置 |
| JP2010019636A (ja) * | 2008-07-09 | 2010-01-28 | Canon Inc | 多層構造計測方法および多層構造計測装置 |
| JP2010114327A (ja) * | 2008-11-07 | 2010-05-20 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | 研磨終了時点の検出方法及び検出装置 |
| JP2012063149A (ja) * | 2010-09-14 | 2012-03-29 | Tokyo Electron Ltd | 温度測定装置及び温度測定方法 |
| US8777483B2 (en) | 2010-09-14 | 2014-07-15 | Tokyo Electron Limited | Temperature measuring apparatus and temperature measuring method |
| CN103063149A (zh) * | 2011-10-20 | 2013-04-24 | 仓敷纺织株式会社 | 干涉式膜厚计 |
| KR20130043577A (ko) * | 2011-10-20 | 2013-04-30 | 구라시키 보세키 가부시키가이샤 | 간섭식 막두께 측정기 |
| JP2013088358A (ja) * | 2011-10-20 | 2013-05-13 | Kurabo Ind Ltd | 干渉式膜厚計 |
| JP2013145229A (ja) * | 2011-12-16 | 2013-07-25 | Toray Eng Co Ltd | 干渉色のモデル適合による膜厚測定方法およびその装置 |
| CN104792418A (zh) * | 2015-02-06 | 2015-07-22 | 中国科学院电子学研究所 | 端面斜反射光波导傅立叶光谱仪 |
| JP2020016650A (ja) * | 2018-07-17 | 2020-01-30 | 株式会社システムロード | 膜厚測定方法およびその装置 |
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