JPH02196908A - 透明膜を有する物体の最表面形状測定方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、透明膜を有する物体の最表面形状測定方法に
関するものであり、例えば表面にシリコン酸化膜を備え
る半導体の最表面形状の測定に用いられるものである。

［従来の技術］ 最近の加ニレベルの向上に伴い、物体の表面形状の測定
には高い精度が要求されるようになってきている６例え
ば、旋盤や研削盤を用いた高精度加工でも、その表面粗
さはＲｓａｘ＝　０．０２μ輪のレベルに達している。

このことは物体の表面形状測定において、ナノメートル
オーダーの分解能を要求されるということである。また
、半導体や光学レンズなどの表面形状の測定の場合には
、精度が高いということ以外に、非接触測定であること
が重要な条件となっている。

従来、表面形状を精度良く測定するためには、電子顕微
鏡が広く用いられている。これは測定面に電子線を照射
して、その照射点から発生ずる２次電子又は反射電子に
より像を形成する装置であるが、２次電子又は反射電子
の発生効率を高めるために、非導電体であれば表面に金
などを蒸着する必要がある。したがって、測定そのもの
は非接触的であっても、表面に金を蒸着するということ
は破壊検査を行うことになる。また、表面粗さ測定の分
野においては、触針を用いた表面粗さ計が広く用いられ
ている。この測定方法では、精度的にはナノメートルオ
ーダーの測定も可能であるが、触針を用いて表面を引っ
がきながら測定するため電子顕微鏡の場合と同じく破壊
測定となる。

そこで、最近では、光の干渉を用いた高精度の非接触式
の表面形状測定装置が開発されており、高精度の金型、
光学レンズ、半導体ウェハー等の表面形状を測定するた
めに使用されている。

［発明が解決しようとする課題１ ところが、光の干渉を用いた表面形状測定法においては
、物体の最表面に薄い透明膜があると、測定用の光が透
明膜を透過してしまい、測定できないという問題がある
。透明膜の厚さが十分に大きい場合には、透明膜の最表
面での反射光と、それ以外の反射光とを比較的容易に区
別できるので、干渉測定に影響を及ぼさないが、透明膜
の厚さが数ミクロン又はそれ以下の場合には、透明膜の
上面での反射光と透明膜の下面での反射光とを区別する
ことが困難となり、さらに悪いことには、透明膜の上面
と下面との間で多重反射が生じるために、反射回数によ
って反射光の光路長が異なり、光を用いた干渉測定法で
は、最表面の形状測定が困難になるという問題がある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、表面に透明膜を有する物体の最
表面形状を光干渉法により測定可能とする測定力−法を
提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明にあっては、上記の課題を解決するために、第１
図に示すように、表面に透明膜を有する物体の最表面形
状を光干渉法により測定する測定方法Ｃ；おいて、測定
前に物体の最表面にレジスト腹５４を付ける工程と、レ
ンズｌ−Ｍ　５４の上に金蒸着膜５５を付ける工程と、
測定後にレジスト１摸５４の剥離液により金蒸着膜５５
をレジストＪＩＧｉ５４と共に除去する工程とを含むこ
とを特徴とするものである。

なお、金魚１ｆｌｌＲ５５は、銀蒸着膜その他の金属蒸
着膜であっても良い、レジスト１１１５４としては、半
導体の製造工程において用いられるフォトレジストを用
いれば良い。

［作用］ 本発明にあっては、このように、物体の表面に金蒸着膜
５５を直接付けずに、レジスト膜５４を介して金蒸着１
ｉ５５を付けているので、測定後にレジスト剥離液によ
りレジスト膜５４を剥離すれば、金蒸着膜５５を同時に
剥離することができる。

［実施例］ 第１図は本発明の測定対象となる半導体ウェハーの要部
拡大断面図である。この構造では、シリコン基板５０の
上に、厚さが１０００〜８０００人のシリコン酸化Ｍ５
１、厚さが４０００人のポリシリコン膜５２、及び厚さ
が５０００〜８０００人のシリコン酸化１１Ｇ１５３が
形成されている。半導体ウェハーの最表面に設けられて
いるシリコン酸化ｐｌＡ５３の光学特性は、可視光領域
においては、はぼ透明体となる。このため、光を用いた
干渉法では、測定光がシリコン酸化膜５３の中に入射し
、シリコン酸化膜５３の上面と下面の間で多重反射を生
じる。そして、その反射回数によって反射光の光路長が
異なることになり、光を用いた干渉法では、測定が困難
となる。そこで、本実施例では、シリコン酸化膜５３の
上面に、まずレンズ１へ膜５４を付け、さらに、その上
面に金蒸着膜５５を付ける。

これで測定準備が完了し、次に第２図に示す測定装置に
より表面形状の測定を行う、第２図に示す装置は、非接
触型の表面形状測定装置であり、光の干渉縞を用いて表
面形状を非接触的に測定するものである０図中、５は上
述の第１図に示す方法で準備された被測定物であり、そ
の表面は金蒸着膜５．５による反射面となっている。光
源１がら放射された可干渉光はコリメータレンズよりな
る光学系２により平行光線に変換され、ビームスプリッ
タ３により第１及び第２の光線に分割される。

第１の光線は平面鏡４の表面にて反射されてビームスプ
リッタ３に戻る。第２の光線は被測定物５に照射され、
被測定物５の表面にて反射されてビームスプリッタ３に
戻る。平面鏡４がらビームスプリッタ３に戻った光と、
被測定物５がらビームスプリッタ３に戻った光は干渉し
、干渉縞を生じる。被測定物５からの反射光の光路長は
、被測定物５の表面形状に応じて異なるので、干渉縞は
被測定物５の表面形状を示す等高線として現れる。

光の波長をλとすると、隣接する等高線はλ／２の高さ
変化を表す、この干渉縞を光学系６により拡大してテレ
ビカメラ１０により撮像し、画像入力ボード１１を介し
てマイクロコンピュータ１２に入力する。干渉縞の様子
はモニターテレビ１３又はマイクロコンピュータ１２の
ＣＲＴ１４により観察され、干渉縞が適度に発生するよ
うに平面鏡４の位置制御を行う、マイクロコンピュータ
１２は、ＣＲＴ１４の一走査線に含まれる等高線が適度
な密度となるように、平面鏡４の位置制御量を決定し、
Ｄ／Ａ変換ボード１５、アンプ１６を介してピエゾ素子
１７に駆動信号を与えて、平面鏡４の位置制御を行う。

これによって、被測定物５の表面形状を非接触的に精密
測定することができる。

測定が終了すれば、酸又は有機溶剤よりなるレジスト剥
離液により、レジスト膜５４を剥離する。

この際、レジスト１１１５４の上面に蒸着された金蒸着
膜５５はレジスト膜５４と共にｉｌＪ　Ｍされる。した
がって、金蒸着ＩＩ！５５の除去に際して、被測定物５
にダメージを与える恐れはない。従来例のように、被測
定物らの表面に金蒸着８５５だけを付けると、金蒸着膜
５５を溶解・除去できるのは王水（硝酸１：塩Ｍ３）の
みであり、王水はウェハー自体にダメージを与えるため
、使用できない。これに対して、レジスト剥離液は、半
導体の製造工程において使用されているので、ウェハー
を全く傷付けないという利点がある。

なお、本実施例では光を用いた干渉計として、第２図に
示すようなトワイマングリーン干渉計を例示したが、他
の干渉計を用いても本発明を実施できることは言うまで
もない。

［発明の効果］ 本発明にあっては、上述のように、表面に透明膜を有す
る物体の最表面にレジスト膜を付け、その上に金属蒸着
膜を付けて、光による干渉法により表面形状を非接触的
に測定するようにしたから、透明膜を有する物体の最表
面形状を高い精度で測定することができるという効果が
あり、また、測定が終了すれば、レジスト剥離液により
レジスト膜と共に金属蒸着膜を除去するようにしたから
、透明膜を有する物体の最表面形状を非破壊的に測定す
ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明により測定される半導体ウェハーの要部
拡大断面図、第２図は本発明に用いる測定装置の概略構
成を示す斜視図である。 １は光源、２は光学系、３はビームスプリッタ、４は平
面鏡、５は被測定物、６は光学系、５３はシリコン酸化
膜、５４はレジスト膜、５５は金蒸着膜である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）表面に透明膜を有する物体の最表面形状を光干渉
   法により測定する測定方法において、測定前に物体の最
   表面にレジスト膜を付ける工程と、レジスト膜の上に金
   属蒸着膜を付ける工程と、測定後にレジスト膜の剥離液
   により金属蒸着膜をレジスト膜と共に除去する工程とを
   含むことを特徴とする透明膜を有する物体の最表面形状
   測定方法。