KR940016660A - 박막 두께 측정 장치 및 방법 - Google Patents

박막 두께 측정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

웨이퍼(24)의 외부 막의 두께를 감지하는 측정기구는 개구면 이미지를 형성하는 필터된 백색 광원을 포함한다. 백색 광원은 할로겐 램프(10), 촛점 렌즈(12), 원형 개구면(14), 조준렌즈(16), 협대역 필터 휠(18) 및 제 2 조준렌즈(20)을 포함한다. 이러한 필터된 백색 광원에 의해 발생된 단색광선은 제 3 조준렌즈(22)를 통과하는 조준광선으로 웨이퍼(24)의 전체 표면을 조사한다. 웨이퍼(24)에서 반사된 광선은 제 3 조준렌즈(22)를 통해 리턴되어 광학장치에 개구면 이미지를 형성하고, 이 광학장치는 전하 결합소자(CCD) 카메라(30)에 이러한 이미지를 유도한다. 이 이미지는 디지탈 회로(34) 및 컴퓨터(36)에 의하여 측정된 반사율 데이타의 맵으로 변환된다. 이러한 측정된 반사율 데이타의 맵은 스스로 표준화되고, 웨이퍼(24)의 외부 막의 두께 프로파일의 맵을 만들기 위해 기준 반사율 데이타와 비교된다.

Description

박막 두께 측정 장치 및 방법
본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
제 1 도는 본 발명에 따라서 사용될 수 있는 웨이퍼 막 두께 측정 장치의 개략도.

Claims (26)

  1. 앞면 및 뒷면을 갖고, 복사선(radiation)를 전달하는 성질을 갖는 물질의 막의 두께를 측정하기 위한 장치에 있어서, 상기 앞면 및 뒷면으로부터 반사된 복사선이 표면내의 막의 두께에 대응하는 특성을 갖도록 상기 막의 상기 앞면 영역을 조준된 단색 파장의 복사선으로 조사하기 위한 수단, 상기 반사된 복사선을 수신하고 상기 특성을 감지하기 위한 수단 및 상기 감지된 특성을 스스로 표준화 하고, 상기 수신된 복사선의 상기 스스로 표준화된 특성을 공지된 두께에 대응하는 기준 특성의 세트(set)와 비교하고, 상기 영역내의 상기 막의 상기 두께에 대응하는 출력을 제공하기 위한 수단을 포함하며, 상기 단색 파장의 복사선으로 조사하기 위한 수단은 상기 두께가 파장의 배수인 때에 발생하는 모호성이 제거되도록 다른 파장의 단색광으로 상기 표면 영역을 순차적으로 조사하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 막의 두께 측정을 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 모든 파장에서 상기 감지된 특성은 특정의 파장에서 감지된 각각의 특성을 상기 모든 파장에서 감지된 모든 특성의 합으로 나눔으로써 스스로 표준화되는 막의 두께 측정을 위한 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 기준 특성 세트는 선정된 두께 및 물질의 가정된 광학성질에 기초하여 계산되는 막의 두께 측정을 위한 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 막의 상기 두께에 대응하는 상기 특성은 상기 물질의 반사율을 포함하고, 상기 반사된 복사선 수신 수단은 전하 결합 소자(charge coupled device)를 포함하는 막의 두께 측정을 위한 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 스스로 표준화하고 상기 감지된 특성을 비교하기 위한 수단은 상기 전하 결합 소자의 상기 출력 신호를 디지탈화하기 위한 디지탈 수단 및 상기 디지탈화된 출력 신호를 스스로 표준화하고, 상기 스스로 표준화된 디지탈 신호를 상기 기준특성에 대응하는 디지탈 신호의 세트와 비교하기 위한 계산수단을 포함하는 막의 두께 측정을 위한 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 스스로 표준화화기 위한 수단이 또한 상기 스스로 표준화된 감지 특성과 비교하기 위한 상기 기준 특성을 스스로 표준화하기 위한 것인 막의 두께 측정을 위한 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 계산 수단에 사용된 상기 기준 특성의 세트는 선정된 두께 및 가정된 물질의성질에 기초하여 계산되는 막의 두께 측정을 위한 장치.
  8. 앞면과 뒷면을 갖고, 빛을 전달하는 성질을 갖는 물질의 막으로서, 상기 막은 기판의 앞면에 형성되고, 각각 앞면과 뒷면을 갖는 다수의 막들 중 하나인 막의 두께 측정을 위한 장치에 있어서, 조준광선을 제공하기 위한 수단, 각각의 필터가 상기 조준광선이 단색 파장이 되도록 단일 파장을 통과시키는 다수의 협대역 필터를 상기 조준 광선 중에 설치하기 위한 수단, 상기 광선은 상기 막의 표면, 상기 다수의 가능한 다른 막의 앞면 및 뒷면과 기판의 앞면으로부터 반사되고, 상기 반사된 광선은 간섭 무늬 패턴을 형성하고 반사된 이미지와 상호 작용하며, 상기 조준 광선이 상기 막의 상기 앞면의 전체를 조사하도록 상기 조준 광선을 확대하기 위한 수단, 전하 결합 소자 카메라가 상기 간섭 무늬 패턴에 대응하는 출력을 제공하도록 상기 반사된 간섭 무늬 패턴의 이미지를 상기 전하 결합 소자 카메라의 활성 표면에 유도하기 위한 수단, 상기 전하 결합 소자 카메라의 상기 출력을 디지탈화하기 위한 수단 및 상기 디지탈 출력을 수신하고, 상기 스스로 표준화된 출력을 공지된 막의 두께에 대응하는 저장된 스스로 표준화된 기준 특성과 비교하며, 상기 막 두께의 두께 맵에 대응하는 출력을 제공하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 막의 두께 측정을 위한 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 스스로 표준화된 디지탈 출력은 주어진 파장에서 각각의 감지된 특성을 모든 파장에서 감지된 모든 특성의 합으로 나눔으로써 얻어지는 막의 두께 측정을 위한 장치.
  10. 앞면과 뒷면을 갖고, 복사선을 전달하는 성질을 갖는 물질의 막 두께 측정을 위한 방법에 있어서, 상기 앞면 및 뒷면으로부터 반사된 복사선이 상기 막의 두께에 대응하는 특성을 갖도록 하고, 상기 막의 두께가 파장의 복수배인 때 발생하는 모호성이 명백하게 되도록 상기 막의 앞면 영역을 다른 파장의 조준된 단색 파장 복사선으로 순차적으로 조사하는 단계, 상기 반사된 복사선을 수신하는 단계, 상기 수신된 복사선의 상기 특성을 감지하는 단계, 각 파장에서 감지된 각 특성에 대하여, 기준 특성의 세트와 비교를 위하여, 감기 감지된 특성 감각을 스케일(scale)하여 상기 감지된 특성 각각을 스스로 표준화하는 단계, 상기 수신된 복사선의 스스로 표준화된 감지된 특성을 공지된 두께에 대응하는 강기 기준 특성의 세트와 비교하는 단계, 상기 감지된 특성을 상기 기준 특성 세트와 비교한 것에 기초해서 상기 영역내의 상기 막의 상기 두께에 대응하는 출력을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 막의 두께 측정을 위한 방법.
  11. 제10항에 있어서, 부가적으로 선정된 두께 및 상기 물질의 가정된 광학 특성에 기초해서 상기 기준 특성의 세트를 계산하는 단계 및 상기 계산된 기준 특성 세트를 저장하는 단계를 포함하는 막의 두께 측정을 위한 방법.
  12. 제10항에 있어서, 부가적으로 상기 비교 단계 이전에 상기 기준 특성의 세트를 스스로 표준화하는 단계를 포함하는 막의 두께 측정을 위한 방법.
  13. 제10항에 있어서, 상기 특성을 감지하는 단계는 전하 결합 소자 카메라가 상기 특성에 대응하는 출력신호룰 제공하도록 상기 카메라를 사용하여 상기 특성을 감지하는 단계를 포함하고, 상기 막의 두께 측정을 위한 방법은 상기 전하 결합 소자 카메라로 부터의 상기 출력 신호를 디지탈화 하는 단계 및 상기 디지탈화된 신호를 상기 기준 특성의 세트에 대응하는 디지탈화된 기준 신호의 세트와 비교하고 스스로 표준화하는 단계를 더 포함하는 막의 두께 측정을 위한 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 특성은 상기 반사된 복사선에 의하여 명백해진 반사율이고, 상기 전하 결합 소자 카메라는 다수의 다른 포인트에서의 상기 막의 상기 두께를 결정하기 위하여 상기 다수의 포인트에서의 상기 반사된 복사선을 측정하는 막의 두께 측정을 위한 방법.
  15. 제10항에 있어서, 상기 막의 상기 두께에 대응하고 상기 출력에 따라서 상기 막의 상기 앞면에 화학적으로 마이크로폴리싱 공정을 행하는 단계 및 상기 막의 상기 두께가 선정된 값에 대응할 때까지 상기 단계를 순차적으로 반복하는 단계를 더 포함하는 막의 두께 측정을 위한 방법.
  16. 제10항에 있어서, 상기 스스로 표준화하는 단계는 각각의 감지된 특성을 감지된 특성의 합으로 나누는 단계를 포함하는 막의 두께 측정을 위한 방법.
  17. 제10항에 있어서, 대응하는 미리 측정된 스펙트럼 응답 특성에 대하여 상기 감지된 특성을 표준화하는 단계를 더 포함하는 막의 두께 측정을 위한 방법.
  18. 제12항에 있어서, 상기 기준특성의 세트를 표준화하는 상기 단계는 각각의 기준특성을 기준특성의 합으로 나누는 단계를 포함하는 막의 두께 측정을 위한 방법.
  19. 메리트 함수에 의하여 다른 파장에서 계산된 반사율의 라이브러리와 상기 다른 파장에 측정된 대응하는 반사율을 비교함으로써 광학적 성질이 알려진 다수의 막 중에서 두께가 알려지지 않은 막의 실제 두께를 결정하기 위하여 기구를 사용하기 위한 방법에 있어서, 각각의 다른 파장에서의 각각의 다수의 두께에 대한 계산된 반사율의 라이브러리에 기초하여 계산되고 스스로 표준화된 반사율의 라이브러리를 컴파일링(compiling)하는 단계, 두께가 알려지지 않은 막의 다수의 영역 각각에 대하여 측정된 각각의 반사율에 대하여, 각각의 다른 파장에 대한 스스로 표준화된 측정된 반사율을 계산하는 단계, 다수의 두께 각각에 대하여, 스스로 표준화된 측정된 반사율을 다수의 두께 각각에서의 스스로 표준화된 계산된 반사율과 비교하기 위하여, 각각의 영역에 대하여 메리트 함수를 계산하는 단계 및 각각의 영역에 대하여, 메리트 함수의 크기에 기초해서 다수의 두께로부터 두께를 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 컴파일링하는 단계는 각 두께에서 계산된 각각의 반사율을 다수의 파장 모두에 대하여 계산된 반사율의 합으로 나눔으로써 수행되는 방법.
  21. 제19항에 있어서, 스스로 표준화된 측정된 반사율을 계산하기 전에, 선택된 반사체에 대한 다른 파장에서의 기구의 스펙트럼 응답을 측정하는 단계 및 상기 사른 파장 각각에서 측정된 반사율을 상기 다른 파장에서의 기구의 스펙트럼 응답에 대하여 표준화하는 단계를 더 포함하는 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 측정된 반사율을 표준화하는 단계는 주어진 두께에 대한 각 파장에서의 측정된 각각의 반사율을 그 파장에 대한 기구의 측정된 스펙트럼 응답으로 나눔으로써 수행되는 방법.
  23. 제22항에 있어서, 각각의 파장에 대하여 측정된 스펙트럼 응답을 다른 파장에 대하여 측정된 스펙트럼 응답에 대하여 표준화하는 단계를 더 포함하는 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 각 파장에 대한 측정된 스펙트럼 응답을 표준화하는 단계는 각 파장에서 측정된 스펙트럼 응답을 선택하는 하나의 파장에서 측정된 스펙트럼 응답으로 나눔으로써 수행되는 방법.
  25. 제19항에 있어서, 상기 각각의 영역에 대하여 각각의 다른 파장에 대한 각각의 두께에서 측정된 스스로 표준화된 반사율을 계산하는 단계는 각각의 다른 파장에서 측정된 반사율을 측정된 반사율의 합으로 나눔으로써 수행되는 방법.
  26. 제21항에 있어서, 상기 각각의 영역에 대하여 각각의 다른 파장에 대한 각각의 두께에서 측정된 스스로 표준화된 반사율을 계산하는 단계는 각각의 다른 파장에서 측정된 반사율을 측정된 표준화된 반사율의 합으로 나눔으로써 수행되는 방법.
    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
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