JPS62201304A - 膜厚測定方法 - Google Patents
膜厚測定方法Info
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- JPS62201304A JPS62201304A JP4455386A JP4455386A JPS62201304A JP S62201304 A JPS62201304 A JP S62201304A JP 4455386 A JP4455386 A JP 4455386A JP 4455386 A JP4455386 A JP 4455386A JP S62201304 A JPS62201304 A JP S62201304A
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 claims 1
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- 239000010408 film Substances 0.000 description 17
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
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Landscapes
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（利用分野）
本発明は薄い膜、特に半導体装造工程でのシリコン上の
酸化膜の様にミクロンメータ以下の１１９厚測定方法に
関するものである。
酸化膜の様にミクロンメータ以下の１１９厚測定方法に
関するものである。
本発明で利用している基本的な膜厚算出の３１１定原理
について第１図を用いて以下説明する。
について第１図を用いて以下説明する。
媒質の屈折率を入射側からｎｌ 、ｎ２．ｎ３とし、い
ま測定しようとするｎり厚をｄとする。使用波長（真空
中での波長入０）の各々の入射角をＯＬ、０２．０３と
する。この時の振巾反射率γは次のようになる。〔参考
：Ｍ、Ｂｏｒｎ ａｎｄＥ、Ｗｏｌｆ著、”Ｐｒ１ｎ
ｃｉｐｌｅｓ ｏｆ ０ｐｔｉｃｓ”３ｒｄ ｅ
ｄｉｔｉｏｎ、ＰＥＲＧＡＭＯＮ ＰＲＥＳＳ、６２Ｌ
ｔｌここでγ１２は媒質ｌと２の境界でのフレネルの反
射係数で、γ２３は媒質２と３の境界での）である、実
ｉ測定可能な量は、反射強度すなわちＲ＝ｌγ１２ （
通常反射率と呼ぶ）であり１次のようになる。
ま測定しようとするｎり厚をｄとする。使用波長（真空
中での波長入０）の各々の入射角をＯＬ、０２．０３と
する。この時の振巾反射率γは次のようになる。〔参考
：Ｍ、Ｂｏｒｎ ａｎｄＥ、Ｗｏｌｆ著、”Ｐｒ１ｎ
ｃｉｐｌｅｓ ｏｆ ０ｐｔｉｃｓ”３ｒｄ ｅ
ｄｉｔｉｏｎ、ＰＥＲＧＡＭＯＮ ＰＲＥＳＳ、６２Ｌ
ｔｌここでγ１２は媒質ｌと２の境界でのフレネルの反
射係数で、γ２３は媒質２と３の境界での）である、実
ｉ測定可能な量は、反射強度すなわちＲ＝ｌγ１２ （
通常反射率と呼ぶ）であり１次のようになる。
（２）式よりＩｌ！２厚ｄは次のようになる。
−＝−＝−−−（３）
ここでＮは整数である。
使用波長入０を変化させた時の反射率Ｒとｄは第１図（
ｂ）及び（Ｃ）のようになる。従って各波長での膜厚ｄ
の平均値ｄＡＶを膜厚とすることにより、再現性の良い
高精度な測定ができる。
ｂ）及び（Ｃ）のようになる。従って各波長での膜厚ｄ
の平均値ｄＡＶを膜厚とすることにより、再現性の良い
高精度な測定ができる。
第２図は本発明の一実施例で、システムのブロック図で
ある。分光器ｌで分光された光を試料ステージ２１ニに
置かれた試料面にファイバープローブ３で照明し試料面
から反射した光を再びファイバープローブ３で受は分光
器ｌ内に設”けられた光電変換検出器１１Ｂにより電気
信号に変換する。コントローラ４により分光器ｌの波長
設定、試料ステージ２の移動をコントロールすると共に
、前記分光器ｌの光電変換検出器１１Ｂの電気信号をデ
ジタル信号に変換し、そして試料ステージ２の位置を確
認する。更にＩＩＡは分光器ｌ内のファイバープローブ
３への投光量を検出する投光？検出器である。コンピュ
ータ５は前記コントローラ４を制御すると共にコントロ
ーラ４から得られる前記ディジタル信号を受けとり、反
射率Ｒを求め前記（３）式から膜厚ｄを計算する。その
結果をＣＲＴ８やフロッピーディスクドライブ９やプリ
ンター１０に出力する。操作パネル６とフルキーボード
７によりコンピュータ５に屈折率等の条件を指定したり
、分光器１の波長、試料ステージ２の移動量を指示する
と共に測定開始等の指令を行う。
ある。分光器ｌで分光された光を試料ステージ２１ニに
置かれた試料面にファイバープローブ３で照明し試料面
から反射した光を再びファイバープローブ３で受は分光
器ｌ内に設”けられた光電変換検出器１１Ｂにより電気
信号に変換する。コントローラ４により分光器ｌの波長
設定、試料ステージ２の移動をコントロールすると共に
、前記分光器ｌの光電変換検出器１１Ｂの電気信号をデ
ジタル信号に変換し、そして試料ステージ２の位置を確
認する。更にＩＩＡは分光器ｌ内のファイバープローブ
３への投光量を検出する投光？検出器である。コンピュ
ータ５は前記コントローラ４を制御すると共にコントロ
ーラ４から得られる前記ディジタル信号を受けとり、反
射率Ｒを求め前記（３）式から膜厚ｄを計算する。その
結果をＣＲＴ８やフロッピーディスクドライブ９やプリ
ンター１０に出力する。操作パネル６とフルキーボード
７によりコンピュータ５に屈折率等の条件を指定したり
、分光器１の波長、試料ステージ２の移動量を指示する
と共に測定開始等の指令を行う。
操作パネル６は通常よく使用する条件で測定させる場合
で、更にオペレータが誤操作しないよう必要最小限にキ
ーをもっている。
で、更にオペレータが誤操作しないよう必要最小限にキ
ーをもっている。
（２）式より反射率Ｒは、２β＝２πの周期比例する。
すなわち反射率Ｒはに＝２ｎ２ｄ・ｃｏｓ θ２の周期
関数となり、波数等間隔でピークを有することになる０
本実施例の膜厚の計算では、この波数を用いて計算を行
う。
関数となり、波数等間隔でピークを有することになる０
本実施例の膜厚の計算では、この波数を用いて計算を行
う。
ところで膜厚測定の為にある波数間の分光反射率を知る
必要がありそのために、波数を変化させて等波数間隔ご
との反射率をＪｌｌ定する必要がある。その際にＷ＋１
定誤差を生ずる大きな要因の一部として次の様なものが
ある。
必要がありそのために、波数を変化させて等波数間隔ご
との反射率をＪｌｌ定する必要がある。その際にＷ＋１
定誤差を生ずる大きな要因の一部として次の様なものが
ある。
（１）光量を検出するために光量を電気信号に変換、増
幅、量子化するが、その際に生ずる電気的ノイズ。
幅、量子化するが、その際に生ずる電気的ノイズ。
゛（２）投光量及び反射光量を測定する装置や、試料が
振動することにより生ずる光量変化。
振動することにより生ずる光量変化。
この様な誤差を含むデータを用いて膜厚計算を行った場
合、計算された膜厚にも誤差が含まれ、また計算過程に
おいて反射率が極値をとる波数を求める際に誤った点を
極値として判断してしまう可能性がある。
合、計算された膜厚にも誤差が含まれ、また計算過程に
おいて反射率が極値をとる波数を求める際に誤った点を
極値として判断してしまう可能性がある。
これらの誤差を取り除く方法としてＡ／Ｄ変換を行う前
に必要な周波数以上をカットするアナログフィルタを用
いる方法があるがこの方法ではデータの周波数成分が波
数のスキャン速度に依存するため、スキャン速度によっ
てフィルタのカットオフ周波数を変更する必要があり、
又−回のＡ１１ｌ定は一定速度でスキャンしなければな
らないという問題があった。すなわち、同じ反射率をと
ってもスキャン速度が倍になれば。
に必要な周波数以上をカットするアナログフィルタを用
いる方法があるがこの方法ではデータの周波数成分が波
数のスキャン速度に依存するため、スキャン速度によっ
てフィルタのカットオフ周波数を変更する必要があり、
又−回のＡ１１ｌ定は一定速度でスキャンしなければな
らないという問題があった。すなわち、同じ反射率をと
ってもスキャン速度が倍になれば。
スキャン時間は半分になり、その周波数成分は倍になっ
てしまう。又−回の測定の途中でスキャン速度が変わる
とその周波数成分は速い所は高く遅い所は低くなってし
まう。
てしまう。又−回の測定の途中でスキャン速度が変わる
とその周波数成分は速い所は高く遅い所は低くなってし
まう。
またその他の方法としては複数回測定してその平均を用
いる方法もあるが、この方法では測定時間がかかること
、又スキャン時に発生する振動の様な測定と同期して起
こる誤差を取り除くことができないという問題があった
。
いる方法もあるが、この方法では測定時間がかかること
、又スキャン時に発生する振動の様な測定と同期して起
こる誤差を取り除くことができないという問題があった
。
（発明が解決しようとする問題点）
本発明は前述の問題点を除去して測定誤差の少ない反射
率ａｌｌｌ装定を提供することを目的とするものである
。
率ａｌｌｌ装定を提供することを目的とするものである
。
（問題点の解決手段）
本発明では前述の問題解決のためにディジタルフィルタ
が主として装備される。ディジタルフィルタはフィルタ
部と位相補正部から成る。
が主として装備される。ディジタルフィルタはフィルタ
部と位相補正部から成る。
さらにフィルタを通すと位相遅れが生ずるのでこれを補
正しなくてはならないが一般に位相遅れは周波数に対し
て正確に直線とはならないため、対象となる信号の周波
数が分からない場合やその信号がさまざまな周波数成分
を含んでいる場合には正確な補正はできない。しかし膜
のついた試料の分光反射率では、極く低い周波数にある
特定周波数の乗ったものと見なせるのでその特定周波数
成分を検出しそれに従ってその特定周波数成分を検出し
、その周波数について位相の遅れ量を求め、修正するこ
とによりほぼ正確な補正が可能となる。反射率測定では
、位相ずれは、波数のずれとなるので膜厚の計算に用い
る波数は実際に測定した点とはずれるが、膜厚計′ｆ１
北は全く問題ない。
正しなくてはならないが一般に位相遅れは周波数に対し
て正確に直線とはならないため、対象となる信号の周波
数が分からない場合やその信号がさまざまな周波数成分
を含んでいる場合には正確な補正はできない。しかし膜
のついた試料の分光反射率では、極く低い周波数にある
特定周波数の乗ったものと見なせるのでその特定周波数
成分を検出しそれに従ってその特定周波数成分を検出し
、その周波数について位相の遅れ量を求め、修正するこ
とによりほぼ正確な補正が可能となる。反射率測定では
、位相ずれは、波数のずれとなるので膜厚の計算に用い
る波数は実際に測定した点とはずれるが、膜厚計′ｆ１
北は全く問題ない。
（構成及び作用の説明〉
第３図は未発明の１実施例である投光量及び反射光穴は
検出器１１Ａ、１１Ｂでそれぞれ電気信号に変えられ、
増幅器１２Ａ、１２Ｂによって増幅されたのちＡ／Ｄ変
換器に入力される。波数スキャナ１３はあらかじめ設定
された波数間をスキャンして試料に単色光を照射し、等
波数間隔ごとにＡ／Ｄ変換器１３Ａ、１３Ｂに変換のタ
イミングパルスを送る。波長スキャナ１３からのタイミ
ングパルスに従って精子化され、数値化された各々のデ
ータ列はＣＰＵに取り込まれ１５で反射率ｘ （ｉ）が
計算され。
検出器１１Ａ、１１Ｂでそれぞれ電気信号に変えられ、
増幅器１２Ａ、１２Ｂによって増幅されたのちＡ／Ｄ変
換器に入力される。波数スキャナ１３はあらかじめ設定
された波数間をスキャンして試料に単色光を照射し、等
波数間隔ごとにＡ／Ｄ変換器１３Ａ、１３Ｂに変換のタ
イミングパルスを送る。波長スキャナ１３からのタイミ
ングパルスに従って精子化され、数値化された各々のデ
ータ列はＣＰＵに取り込まれ１５で反射率ｘ （ｉ）が
計算され。
１６はディジタルフィルタを通り高次成分を除去される
。
。
次に１７の周波数検出でデータの大よその周波数を検出
しそれに従って１８の位相補正でデータの位相遅れが補
正される。そのデータを用いて１９で膜厚が計算される
。
しそれに従って１８の位相補正でデータの位相遅れが補
正される。そのデータを用いて１９で膜厚が計算される
。
が計算され、反射：Ｂｘのデータ列ｘ （１） 〜ｘ
（ｎ）が算出される。Ｋ（＋）は反射率の補正イ＋Ｑで
定数である。この様子を第４図（Ａ）に示す。
（ｎ）が算出される。Ｋ（＋）は反射率の補正イ＋Ｑで
定数である。この様子を第４図（Ａ）に示す。
データ列ｘ（１）〜ｘ（ｎ）を所定の周波数似トを除去
するディジタルフィルタ１６に印加することにより新た
な反射率データ列ｙ（１）〜ｙ （ｎ）が得られる。こ
れを第４図（Ｂ）に示す。ここで所定の周波数は理想的
な分光反射率から得られる最高周波数に設定するのが好
ましい。なぜならそれ以北の周波数成分は、ノイズと見
なせる為である。第４図（Ｂ）に示される如くフィルタ
通過のデータ列ｙ （１）〜ｙ （ｎ）は第４図（Ａ）
のｘ （１） 〜ｘ （ｎ）に比べて丸みを帯び即ち高
次のノイズ成分が除去されたデータとなり計′Ｊ′１誤
差が少なくなることが分る。
するディジタルフィルタ１６に印加することにより新た
な反射率データ列ｙ（１）〜ｙ （ｎ）が得られる。こ
れを第４図（Ｂ）に示す。ここで所定の周波数は理想的
な分光反射率から得られる最高周波数に設定するのが好
ましい。なぜならそれ以北の周波数成分は、ノイズと見
なせる為である。第４図（Ｂ）に示される如くフィルタ
通過のデータ列ｙ （１）〜ｙ （ｎ）は第４図（Ａ）
のｘ （１） 〜ｘ （ｎ）に比べて丸みを帯び即ち高
次のノイズ成分が除去されたデータとなり計′Ｊ′１誤
差が少なくなることが分る。
さらにこのデータ列ｙ（１）〜ｙ （ｎ）の位相を補正
するため周波数検出部１７に印加し、ｌ１７ｉ述の如く
特定周波数成分を検出し、その周波数について位相ｄれ
量を算出し１位相補正部１８で位相が補正される。例え
ば算出された遅れｊ、Ｉ＝Ｐの分だけ補正した様子を第
４図（Ｃ）に示す。
するため周波数検出部１７に印加し、ｌ１７ｉ述の如く
特定周波数成分を検出し、その周波数について位相ｄれ
量を算出し１位相補正部１８で位相が補正される。例え
ば算出された遅れｊ、Ｉ＝Ｐの分だけ補正した様子を第
４図（Ｃ）に示す。
ディジタルフィルタの例として２次のバターワース（Ｂ
ｕｔｔｅｒ Ｗｏｒｔｈ）フィルタを用いた場合の計
算式を示す。
ｕｔｔｅｒ Ｗｏｒｔｈ）フィルタを用いた場合の計
算式を示す。
このフィルタの伝ｌｔ関ａＨ（Ｓ）は
（Ｗｃ：カットオフ各周波数、Ｓ：ｊＷ）で表わされる
。ｘ （ｎ） 、 ｙ （ｎ）をそれぞれｎ番目の入
力データ、出力データとすると。
。ｘ （ｎ） 、 ｙ （ｎ）をそれぞれｎ番目の入
力データ、出力データとすると。
（４）式をＺ変換し整理して逆Ｚ変換を行うことにより
次式が得られる。
次式が得られる。
Ａ＝ １ ＋、／’７ｗａＣ＋Ｗ、１（２Ｂ＝２−Ｗ、
ｃ２−２ Ｃ＝ １−、／ＴＷａｃ＋ＷａＣ２（５）［）＝Ｗａ（
２ （５）式により出力データ列ｙ（ｎ）が得られる。（５
）式によって得られるデータ列ｖ （ｎ）は位相遅れを
含んでいるため、これを補正しなくてはならない。
ｃ２−２ Ｃ＝ １−、／ＴＷａｃ＋ＷａＣ２（５）［）＝Ｗａ（
２ （５）式により出力データ列ｙ（ｎ）が得られる。（５
）式によって得られるデータ列ｖ （ｎ）は位相遅れを
含んでいるため、これを補正しなくてはならない。
（４）式（７）Ｈ（Ｓ） ヲＺ変換り、 ｚ＝ｅｊｗ
ヲ代入してその虚部と実部の比の逆ｎＥ接を取ること
により求まり、その式は となる。ここでのＷは信号の角周波数で１７の周波数検
出で求められた値が入る。θは角度で表わされるのでこ
れを波数に変換する必要がある。波数８れＤＷは θ（Ｗ） ＤＷ＝−（７） により求まる。
ヲ代入してその虚部と実部の比の逆ｎＥ接を取ること
により求まり、その式は となる。ここでのＷは信号の角周波数で１７の周波数検
出で求められた値が入る。θは角度で表わされるのでこ
れを波数に変換する必要がある。波数８れＤＷは θ（Ｗ） ＤＷ＝−（７） により求まる。
以Ｈの処理が周波数１位相検出部１７で行なわれる。
（効果）
本発明によれば膜厚測定装置の分光反射特定′Ａ１１定
において、量子化された反射率をディジタルフィルタを
通し、その周波数に従った位相補正を施すことにより、
反射率データ上の高次のノイズを波数スキャノン速度に
依らずに取り除くことかでき、同時にデータの周波数に
従って位相を補正するため正確な膜厚計算が可能である
。
において、量子化された反射率をディジタルフィルタを
通し、その周波数に従った位相補正を施すことにより、
反射率データ上の高次のノイズを波数スキャノン速度に
依らずに取り除くことかでき、同時にデータの周波数に
従って位相を補正するため正確な膜厚計算が可能である
。
第１図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明に用いる膜厚計
算の原理を説明する図、第２図は本発明の一例の全体ブ
ロック図、第３図はその一部詳細ブロック図、第４図は
その動作説明のためのデータ図である。 １１Ａ、ＩＩＢはそれぞれ投光部及び受光が検出用ディ
テクタ、１４Ａ、１４ＢはＡ／Ｄ変換器、１５は反射率
計算部、１６はディジタルフィルタ部、１７は周波数成
分検出部、１８は位相補正部、１９は膜厚計算部を示す
。 町 λ 混入 ■λ
算の原理を説明する図、第２図は本発明の一例の全体ブ
ロック図、第３図はその一部詳細ブロック図、第４図は
その動作説明のためのデータ図である。 １１Ａ、ＩＩＢはそれぞれ投光部及び受光が検出用ディ
テクタ、１４Ａ、１４ＢはＡ／Ｄ変換器、１５は反射率
計算部、１６はディジタルフィルタ部、１７は周波数成
分検出部、１８は位相補正部、１９は膜厚計算部を示す
。 町 λ 混入 ■λ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、試料の分光反射率からその試料上の膜厚を測定する
装置において、分光反射率測定データから所定の周波数
以上を除去することにより高次のノイズ成分を取り除い
た後に膜厚を計算することを特徴とする膜厚測定方法。 ２、前記高次のノイズ成分を取り除いたデータからおよ
その周波数を検出し、それに従い位相補正を行うことを
特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の膜厚測定方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4455386A JPS62201304A (ja) | 1986-02-28 | 1986-02-28 | 膜厚測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4455386A JPS62201304A (ja) | 1986-02-28 | 1986-02-28 | 膜厚測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62201304A true JPS62201304A (ja) | 1987-09-05 |
Family
ID=12694690
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4455386A Pending JPS62201304A (ja) | 1986-02-28 | 1986-02-28 | 膜厚測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62201304A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05505044A (ja) * | 1990-12-21 | 1993-07-29 | イーストマン コダック カンパニー | ティーチャブルカメラ |
| US5756938A (en) * | 1990-01-25 | 1998-05-26 | Ishida Scales Mfg. Co., Ltd. | Weight measuring apparatus |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56153207A (en) * | 1980-04-28 | 1981-11-27 | Ricoh Co Ltd | Measuring device for film thickness |
| JPS5890856A (ja) * | 1981-11-26 | 1983-05-30 | Toshiba Corp | サンプリング位相同期回路 |
| JPS6073407A (ja) * | 1983-09-30 | 1985-04-25 | Nippon Soken Inc | 膜厚モニタ |
| JPS60220615A (ja) * | 1984-04-17 | 1985-11-05 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | デイジタルフイルタ |
-
1986
- 1986-02-28 JP JP4455386A patent/JPS62201304A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS56153207A (en) * | 1980-04-28 | 1981-11-27 | Ricoh Co Ltd | Measuring device for film thickness |
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| US5756938A (en) * | 1990-01-25 | 1998-05-26 | Ishida Scales Mfg. Co., Ltd. | Weight measuring apparatus |
| JPH05505044A (ja) * | 1990-12-21 | 1993-07-29 | イーストマン コダック カンパニー | ティーチャブルカメラ |
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