RU2158897C1 - Method testing thickness of film in process of its deposition and device for its realization - Google Patents
Method testing thickness of film in process of its deposition and device for its realization Download PDFInfo
- Publication number
- RU2158897C1 RU2158897C1 RU99123457A RU99123457A RU2158897C1 RU 2158897 C1 RU2158897 C1 RU 2158897C1 RU 99123457 A RU99123457 A RU 99123457A RU 99123457 A RU99123457 A RU 99123457A RU 2158897 C1 RU2158897 C1 RU 2158897C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radiation
- thickness
- film
- substrate
- intensity
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для неразрушающего контроля толщины и измерения разнотолщинности пленок, в частности в устройствах для нанесения фоторезиста в операциях фотолитографии. The invention relates to a measurement technique and is intended for non-destructive testing of the thickness and measurement of the thickness of the films, in particular in devices for applying photoresist in photolithography operations.
Известен способ определения толщины пленки (а. с. СССР N1128114, 07.12.84. Бюл. N 45), согласно которому направляют пучок монохроматического излучения на эталонные пленки, измеряют интенсивность рассеянного излучения, строят градуировочный график, связывающий толщину эталонных пленок с интенсивностью рассеянного излучения, направляют пучок монохроматического излучения на контролируемую пленку, измеряют интенсивность рассеянного излучения и определяют толщину пленки по градуировочному графику. A known method for determining the thickness of the film (a. With. The USSR N1128114, 07.12.84. Bull. N 45), according to which direct the beam of monochromatic radiation to the reference film, measure the intensity of the scattered radiation, build a calibration curve that connects the thickness of the reference films with the intensity of the scattered radiation , direct the beam of monochromatic radiation to the controlled film, measure the intensity of the scattered radiation and determine the thickness of the film according to the calibration curve.
Недостаток этого способа заключается в предварительном построении градуировочного графика и невозможности определения разнотолщинности пленки, так как погрешность определения толщины больше допустимых пределов разнотолщинности пленок фоторезиста (±200 ).The disadvantage of this method is the preliminary construction of a calibration graph and the impossibility of determining the film thickness, since the error in determining the thickness is greater than the allowable limits of the film thickness of the photoresist (± 200 )
Наиболее близким к изобретению по технической сущности к предлагаемому является способ контроля толщины пленки в процессе ее нанесения (а.с. СССР N1746214, 07.07.92. Бюл. N 25), заключающийся в том, что до и в процессе нанесения пленки освещают контролируемую подложку излучением с длиной волны λ под углом θ, регистрируют интенсивность отраженного от подложки линейно поляризованного излучения и определяют момент прекращения процесса нанесения пленки заданной толщины d. При этом длину λ волны излучения и угол θ освещения подложки выбирают из условия d=d0K, где d - заданная толщина пленки; K= 1, 2,... - коэффициент; где n - показатель преломления материала пленки. Момент прекращения процесса нанесения пленки определяют по достижению K-й кратности равенства интенсивности отраженного линейно поляризованного излучения до и в процессе нанесения пленки.Closest to the invention in technical essence, the proposed method is to control the film thickness during application (AS USSR N1746214, 07.07.92. Bull. N 25), which consists in the fact that before and during the application of the film illuminate the controlled substrate radiation with a wavelength λ at an angle θ, register the intensity of linearly polarized radiation reflected from the substrate and determine the moment of termination of the process of applying a film of a given thickness d. In this case, the wavelength λ of the radiation and the angle θ of illumination of the substrate are selected from the condition d = d 0 K, where d is the specified film thickness; K = 1, 2, ... is the coefficient; where n is the refractive index of the film material. The moment of termination of the film deposition process is determined by reaching the Kth multiplicity of equality of the intensity of the reflected linearly polarized radiation before and during the film deposition.
Недостатком данного способа является отсутствие измерения разнотолщинности пленки после ее нанесения, необходимого в операциях нанесения фоторезиста, когда неравномерность покрытия более важна, чем ее толщина. The disadvantage of this method is the lack of measurement of the thickness of the film after its application, which is necessary in the operations of applying photoresist, when the unevenness of the coating is more important than its thickness.
Техническая задача изобретения - измерение толщины нанесенной пленки по всей площади подложки. The technical task of the invention is the measurement of the thickness of the deposited film over the entire area of the substrate.
Техническая задача изобретения достигается тем, что в способе контроля толщины пленки в процессе ее нанесения, включающем освещение контролируемой подложки излучением с длиной волны λнач под углом θ до и в процессе нанесения пленки, регистрирование интенсивности отраженного от подложки излучения и определение момента окончания процесса нанесения пленки заданной толщины d, новым является то, что измерение толщины пленки осуществляют по всей площади подложки после ее нанесения при одновременном вращении подложки и продольном перемещении оптического блока, при этом длину волны λ излучения выбирают из условия λ = λначK/(K-1/4), где K=1, 2,... - коэффициент; таким образом, чтобы в момент начала измерения толщины по всей пленке интенсивность отраженного от контролируемой подложки излучения равнялась (Imax-Imin)/2+Imin, где Imax, Imin - максимальная и минимальная интенсивности отраженного излучения, а изменение толщины пленки определяется по выражению
где Δd - изменение толщины пленки;
n - показатель преломления пленки;
ΔI - изменение интенсивности;
I=(Imax-Imin)/2.The technical problem of the invention is achieved by the fact that in the method of controlling the thickness of the film during its deposition, which includes lighting the controlled substrate with radiation with a wavelength λ nach at an angle θ before and during the film deposition, recording the intensity of the radiation reflected from the substrate and determining the end of the film deposition process of a given thickness d, it is new that the measurement of the film thickness is carried out over the entire area of the substrate after its application with simultaneous rotation of the substrate and the longitudinal displacement uu optical unit, wherein the wavelength λ of the radiation is selected from the condition of λ = λ nach K / (K-1/4), where K = 1, 2, ... - ratio; so that at the time the thickness measurement begins over the entire film, the intensity of the radiation reflected from the controlled substrate is equal to (I max -I min ) / 2 + I min , where I max , I min is the maximum and minimum intensity of the reflected radiation, and the change in the film thickness determined by expression
where Δd is the change in film thickness;
n is the refractive index of the film;
ΔI is the change in intensity;
I = (I max -I min ) / 2.
Способ реализуется следующим образом. Контроль толщины осуществляют способом, аналогичным прототипу. После прекращения процесса нанесения пленки, определяемого по моменту достижения K-й кратности равенства интенсивности отраженного излучения до и в процессе нанесения пленки (фиг. 1), длину волны λ излучения на подложку выбирают из условия λ = λначK/(K-1/4), чтобы отраженный луч имел интенсивность Iнач, равную (Imax-Imin)/2+Imin. Это достигается для того, чтобы устранить ошибку в определении изменения толщины, так как процесс нанесения прекратился при максимальной интенсивности, следовательно, при любом изменении толщины, увеличении либо уменьшении, интенсивность отраженного излучения будет уменьшаться. После этого механизмами одновременно вращают держатель подложки и продольно перемещают оптический блок, при этом луч перемещается по всей площади подложки от центра к краю, и регистрируют изменение интенсивности отраженного излучения ΔI относительно Iнач, а по выражению (1) определяют изменение толщины пленки.The method is implemented as follows. The thickness control is carried out in a manner analogous to the prototype. After the termination of the film deposition process, determined by the moment the Kth multiplicity of equality of the intensity of the reflected radiation is reached before and during the film deposition (Fig. 1), the wavelength λ of radiation on the substrate is selected from the condition λ = λ beginning K / (K-1 / 4) so that the reflected beam has an intensity I beg equal to (I max -I min ) / 2 + I min . This is achieved in order to eliminate the error in determining the change in thickness, since the application process stopped at maximum intensity, therefore, with any change in thickness, increase or decrease, the intensity of the reflected radiation will decrease. After this, the substrate holder is rotated simultaneously by the mechanisms and the optical unit is longitudinally moved, while the beam moves over the entire area of the substrate from the center to the edge, and the change in the intensity of the reflected radiation ΔI relative to I beg is recorded, and the change in the film thickness is determined by expression (1).
Предлагаемый способ дает возможность измерять неравномерность толщины пленок, в частности пленок фоторезистов, после нанесения их на полупроводниковую подложку, к которым предъявляются высокие технологические требования на неравномерность толщины покрытия. The proposed method makes it possible to measure the unevenness of the thickness of the films, in particular the photoresist films, after applying them to a semiconductor substrate, which are subject to high technological requirements for the unevenness of the coating thickness.
Данный способ осуществляется устройством (фиг.2), в состав которого входят: держатель 1; подложка 2; механизм вращения держателя подложки 3; оптический блок, состоящий из источника излучения 4, фотоприемника излучения 5, поворотных зеркал 6 и 7, поляризатора 8, анализатора 9 и светофильтра 11; аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) 11; ЭВМ 12 и механизм продольного перемещения оптического блока 13. This method is carried out by the device (figure 2), which includes:
Излучение длиной волны λ от источника 4 после отражения от поворотного зеркала 6 попадает на подложку 2, закрепленную на держателе 1, на которую необходимо нанести слой вещества с показателем преломления n требуемой толщины. После отражения от подложки 2 излучение направляется поворотным зеркалом 7 на фотоприемник излучения 5, а затем через АЦП 11 в ЭВМ 12, на дисплее которой отображается график изменения интенсивности излучения (фиг.1). После источника излучения установлен поляризатор 8, а на пути излучения перед приемником установлен анализатор 9. Поляризатор 8 и анализатор 9 установлены в устройства, обеспечивающие их вращение вокруг их оптической оси. Угол падения θ излучения на подложку можно изменять путем изменения расстояния между поворотными зеркалами 6 и 7 при их одновременном повороте вокруг их осей. Длина λ волны излучения задается, например, светофильтром 10, установленным непосредственно после источника 4. После окончания процесса нанесения механизмом 3 осуществляют вращение держателя подложки 2 и одновременно с этим механизмом 13 начинают продольно перемещать оптический блок 2. Radiation with a wavelength λ from a
Пример. Example.
Способом плазменной полимеризации на полупроводниковую подложку наносили фоторезист ФП-383 толщиной 1,2 мкм. В этом случае длина волны λнач= 0,643 мкм; угол падения излучения θ = 30o; показатель преломления n = 1,684; максимальная интенсивность Imax = 84; минимальная интенсивность Imin = 16 (за 100 взята интенсивность падающего излучения). После нанесения слоя требуемой толщины (коэффициент К = 6) длину волны выбрали из условия λ = λначK/(K-1/4) = 0,643*6/(6-1/4) = 0,671 мкм, чтобы интенсивность Iнач = (Imax - Imin)/2 + Imin = (84 - 16)/2 + 16 = 50. Максимальная разнотолщинность
Δdmax= 7,9+10,9 = 18,8 нм.By the method of plasma polymerization, a FP-383 photoresist 1.2 μm thick was deposited on a semiconductor substrate. In this case, the wavelength λ beg = 0.643 microns; angle of incidence of radiation θ = 30 o ; refractive index n = 1,684; maximum intensity I max = 84; minimum intensity I min = 16 (for 100 the intensity of the incident radiation is taken). After applying a layer of the required thickness (coefficient K = 6), the wavelength was chosen from the condition λ = λ beg K / (K-1/4) = 0.643 * 6 / (6-1 / 4) = 0.671 μm, so that the intensity I beg = (I max - I min ) / 2 + I min = (84 - 16) / 2 + 16 = 50. Maximum thickness difference
Δd max = 7.9 + 10.9 = 18.8 nm.
Claims (2)
λ = λначK/(K- 1/4),
где К=1,2,... - коэффициент,
таким образом, чтобы в момент начала измерения толщины по всей пленке интенсивность отраженного от контролируемой подложки излучения равнялась
(Imax-Imin)/2+Imin,
где Imax, Imin - максимальная и минимальная интенсивности отраженного излучения, а изменение толщины пленки определяется по выражению
где Δd - изменение толщины пленки;
n - показатель преломления пленки;
ΔI - изменение интенсивности;
I=(Imax-Imin)/2.1. The method of controlling the thickness of the film during its application, including lighting the controlled substrate with radiation with a wavelength λ nach at an angle θ before and during the film deposition, recording the intensity of radiation reflected from the substrate and determining the end time of the film deposition process of a given thickness d, characterized in that the measurement of the film thickness is carried out over the entire area of the substrate after its application while rotating the holder of the substrate and the longitudinal movement of the optical unit, while the wavelength λ radiation is selected from the condition
λ = λ beginning K / (K- 1/4),
where K = 1,2, ... is the coefficient,
so that at the time the thickness measurement begins over the entire film, the intensity of the radiation reflected from the controlled substrate is equal to
(I max -I min ) / 2 + I min ,
where I max , I min - the maximum and minimum intensities of the reflected radiation, and the change in film thickness is determined by the expression
where Δd is the change in film thickness;
n is the refractive index of the film;
ΔI is the change in intensity;
I = (I max -I min ) / 2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99123457A RU2158897C1 (en) | 1999-11-04 | 1999-11-04 | Method testing thickness of film in process of its deposition and device for its realization |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99123457A RU2158897C1 (en) | 1999-11-04 | 1999-11-04 | Method testing thickness of film in process of its deposition and device for its realization |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2158897C1 true RU2158897C1 (en) | 2000-11-10 |
Family
ID=20226691
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99123457A RU2158897C1 (en) | 1999-11-04 | 1999-11-04 | Method testing thickness of film in process of its deposition and device for its realization |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2158897C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2668344C1 (en) * | 2017-12-05 | 2018-09-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Method of measuring the thickness of coating in the process of plasma-electrolytic oxidation |
RU2692120C1 (en) * | 2018-11-01 | 2019-06-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Method for determining coating thickness during a plasma-electrolytic oxidation process |
-
1999
- 1999-11-04 RU RU99123457A patent/RU2158897C1/en active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2668344C1 (en) * | 2017-12-05 | 2018-09-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Method of measuring the thickness of coating in the process of plasma-electrolytic oxidation |
RU2692120C1 (en) * | 2018-11-01 | 2019-06-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Method for determining coating thickness during a plasma-electrolytic oxidation process |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4999014A (en) | Method and apparatus for measuring thickness of thin films | |
JP3995579B2 (en) | Film thickness measuring device and reflectance measuring device | |
US6172752B1 (en) | Method and apparatus for simultaneously interferometrically measuring optical characteristics in a noncontact manner | |
EP0585883B1 (en) | Method of measuring refractive index of thin film | |
RU2158897C1 (en) | Method testing thickness of film in process of its deposition and device for its realization | |
KR101036455B1 (en) | Ellipsometer using Half Mirror | |
US6768550B2 (en) | Beam shifting surface plasmon resonance system and method | |
JPS62266439A (en) | Spectral temporary optical analyzer | |
JPS60122333A (en) | Polarization analyzer | |
JP3617916B2 (en) | Shearing interferometer | |
JP4049458B2 (en) | Thin film thickness measuring apparatus and thin film thickness measuring method | |
JPH02238376A (en) | Probe for measuring electric field | |
JP2699753B2 (en) | Spectrophotometer | |
JP2004279286A (en) | Method and device for evaluating optically anisotropic thin film | |
RU2157509C1 (en) | Method testing thickness of film in process of its deposition | |
RU2694167C1 (en) | Device for measuring thickness and dielectric permeability of thin films | |
US20070216901A1 (en) | Ellipsometry Device Provided With A Resonance Platform | |
KR100252937B1 (en) | Method for thin film density measurement using X-ray | |
JP2768720B2 (en) | Coating device | |
Spanier | Double film thickness measurements in the semiconductor industry | |
JPH1010039A (en) | Beam splitter, and absorbance measuring device using this beam splitter | |
RU2075727C1 (en) | Method of measurement of angles of turn of several objects and device for its implementation | |
JP3441408B2 (en) | Sample inspection device and sample inspection method | |
JPS6041732B2 (en) | polarization analyzer | |
WO1996024034A1 (en) | Method for improving optical measurement of rough samples in ellipsometry and reflectometry |