JPH02196909A - 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仁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０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Ｒｍａｘ＝　０．０２μ−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する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
っかきながら測定するため電子１ｍ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な
めに使用されている。

［発明が解決しようとする課題］ 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方法を提
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において、測定光
の波長を紫外線域とし、測定前に物体の最表面にレジス
ｌ−膜５４を付ける工程と、測定後にレジスト膜５４を
剥離液により溶解・除去する工程とを含むことを特徴と
するものである。

［作用］ 本発明にあっては、このように、測定光の波長を紫外線
域とし、測定前に物体の最表面にレジスト膜５４を付け
るようにしたので、レジスト［５４が紫外線に対して不
透明となることにより、表面に透明膜を有する物体の最
表面形状を測定することが可能となる。しかも、測定後
にレジスト膜５４を剥離液により溶解・除去するように
したので、物体の表面形状測定を非破壊的に行うことが
できるものである。

［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ＪＩ
Ｇ！５１、厚さが４０００人のポリシリコン膜５２、及
び厚さが５０００〜８０００人のシリコン酸化膜５３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
いるシリコン酸化膜５３の光学特性は、可視光領域がら
紫外線領域にわたって、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、レジスト膜５４を付ける。レジスト
Ｊｇ！５４としては、半導体の製造工程において用いら
れるフォｌ〜レジストを用いれば良い。

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
の表面にはレジストＲ５４が表面形状に沿って設けられ
ている。

レジスト膜５４は僅かに色が着いており、可視光領域で
は透過率が高いが、波長が３００ｎｉ〜４００ｎＩ１１
の紫外線域では透過率は低くなる。このため、レジスト
膜５４の表面における紫外線の反射光が他の反射光に比
べて強くなり、光干渉法による表面形状測定が可能とな
る。

以下、この測定装置の原理について説明する。

紫外線光源１から放射された可干渉な紫外線光はコリメ
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の紫外線光に
分割される。第１の紫外線光は平面鏡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の紫外線光は被
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からビームスプリ
ッタ３に戻った紫外線光と、被測定物５からビームスプ
リッタ３に戻った紫外線光は干渉し、干渉縞を生じる。

被測定物５から反射される紫外線光の光路長は、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。紫外線光の
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により拡大して紫外線
撮影用のテレビカメラ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
に発生ずるように平面鏡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ｌ１１５４を溶解・除去する０本
発明では、このレジスト膜５４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５の表面に金蒸着膜を付けると、金魚＠膜を溶
解・除去できるのは王水（硝酸１：塩１３）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、本実施例では紫外線域の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て、紫外線域の光に
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を溶解・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。

なお、本発明にあっては、レジスト膜での透過率を低く
するために、測定光の波長を紫外線域としているもので
あるが、これにより測定光の波長が短くなるので、結果
的に表面形状の分解能は、可視光域の測定光を用いる場
合よりも高くなるという副次的な効果も得られるもので
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は紫外線光源、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ｌ−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、測定光の波長を紫
   外線域とし、測定前に物体の最表面にレジスト膜を付け
   る工程と、測定後にレジスト膜を剥離液により溶解・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。