JPH03110405A - 多層薄膜評価装置 - Google Patents
多層薄膜評価装置Info
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- JPH03110405A JPH03110405A JP24885089A JP24885089A JPH03110405A JP H03110405 A JPH03110405 A JP H03110405A JP 24885089 A JP24885089 A JP 24885089A JP 24885089 A JP24885089 A JP 24885089A JP H03110405 A JPH03110405 A JP H03110405A
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- multilayer thin
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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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、例えば半導体結晶のエピタキシャル成長に
よる多層薄膜の各層の膜厚や各層の境界の状態等を、非
破壊・非接触で評価可能な多層薄膜評価装置に関する。
よる多層薄膜の各層の膜厚や各層の境界の状態等を、非
破壊・非接触で評価可能な多層薄膜評価装置に関する。
薄膜の膜厚測定を非破壊・非接触で行う場合、一般には
光の干渉現象が利用される。
光の干渉現象が利用される。
いま、例えば第４図に示すように、半導体基板１上に半
導体薄膜層２，３．４が形成された試料を想定し、この
試料表面に所定の光線束５を入射角θで入射させる。こ
のときの各薄膜層２，３゜４表面および基板１表面での
一次元反射光成分を符号６，７，８．９によりそれぞれ
表す。また、各薄膜層２，３．４の膜厚および屈折率を
、それぞれ（ｄｉ、ｎｌ）、（ｄ２．ｎ２）、（ｄ３、
ｎ３）とし、基板１の屈折率をｎｓとする。
導体薄膜層２，３．４が形成された試料を想定し、この
試料表面に所定の光線束５を入射角θで入射させる。こ
のときの各薄膜層２，３゜４表面および基板１表面での
一次元反射光成分を符号６，７，８．９によりそれぞれ
表す。また、各薄膜層２，３．４の膜厚および屈折率を
、それぞれ（ｄｉ、ｎｌ）、（ｄ２．ｎ２）、（ｄ３、
ｎ３）とし、基板１の屈折率をｎｓとする。
各薄膜層２，３．４表面および基板１表面での反射光成
分６．７，８．９は、それぞれの光路長による位相差を
生じ、試料表面で合成されて干渉する。いま、最上層か
ら第１番目（但し、ｉは整数）の薄膜層を第１層と定義
した場合、最上層表面での反射光成分６と、第ｉ層−第
（ｉ＋１）層界面での反射光成分との光路差δ１は、次
式で与したがって、これらの位相差δ１を有する各反射
光成分が合成された反射光線束の干渉光強度波形を解析
することにより、各薄膜層２，３．４の膜厚情報が得ら
れる。
分６．７，８．９は、それぞれの光路長による位相差を
生じ、試料表面で合成されて干渉する。いま、最上層か
ら第１番目（但し、ｉは整数）の薄膜層を第１層と定義
した場合、最上層表面での反射光成分６と、第ｉ層−第
（ｉ＋１）層界面での反射光成分との光路差δ１は、次
式で与したがって、これらの位相差δ１を有する各反射
光成分が合成された反射光線束の干渉光強度波形を解析
することにより、各薄膜層２，３．４の膜厚情報が得ら
れる。
一般に、薄膜の反射干渉スペクトルの干渉縞の分析から
膜厚を評価する方法が従来より採用されているが、この
方法は膜構成が単層の場合には有用であるが、層構造が
複層の場合には、各干渉縞を分離・分析することが極め
て困難であり、実用に供さない。
膜厚を評価する方法が従来より採用されているが、この
方法は膜構成が単層の場合には有用であるが、層構造が
複層の場合には、各干渉縞を分離・分析することが極め
て困難であり、実用に供さない。
そこで、多層薄膜の膜厚測定を非破壊・非接触で行う方
法として、フーリエ解析を利用したいわゆるＦＴＩＲ法
が提案されている。第５図はこのようなＦＴＩＲ法を利
用した多層薄膜評価装置の光学系を示す概略構成図であ
る。
法として、フーリエ解析を利用したいわゆるＦＴＩＲ法
が提案されている。第５図はこのようなＦＴＩＲ法を利
用した多層薄膜評価装置の光学系を示す概略構成図であ
る。
同図に示すように、光源１０からは、所定波数領域の赤
外線光束が出射される。この赤外線光束の波数領域は、
試料１１の多層薄膜を構成する結晶材料に合わせて設定
され、例えばＡＪＧａＡｓ１ 系では１２０００〜２０００ｃｍ 、 Ｉ ｎ Ｇ
ａ Ａ ｓ Ｐ系では８０００〜１００１００Ｏ’に
設定される。
外線光束が出射される。この赤外線光束の波数領域は、
試料１１の多層薄膜を構成する結晶材料に合わせて設定
され、例えばＡＪＧａＡｓ１ 系では１２０００〜２０００ｃｍ 、 Ｉ ｎ Ｇ
ａ Ａ ｓ Ｐ系では８０００〜１００１００Ｏ’に
設定される。
この光源１０より出射した光線束は、非球面鏡１２で平
行光線束に変換されてマイケルソン干渉計１３に導入さ
れる。
行光線束に変換されてマイケルソン干渉計１３に導入さ
れる。
マイケルソン干渉計１３は、入射してきた平行光線束を
透過光線束と反射光線束に二分割するビーム・スプリッ
タ１４と、ビーム・スプリッタ１４の透過光線束を反射
する固定鏡１５と、ビーム・スプリッタ１４の反射光線
束を反射する移動鏡１６と、移動鏡１６を第５図矢符方
向に定速走行させるドライバ１７を備える。マイケルソ
ン干渉計１３に入射してきた平行光線束は、ビーム・ス
プリッタ１４により透過光線束と反射光線束に２分割さ
れ、これら透過光線束と反射光線束は固定鏡１５と移動
鏡１６でそれぞれ反射された後、再びビーム・スプリッ
タ１４に戻り、その面上で合成されて干渉する。この場
合、移動鏡１６はドライバ１７により第５図矢符方向に
定速走行されているため、上記透過光線束と上記反射光
線束は、それらの光路差を連続的に変化させながら合成
されることになる。したがって、ビーム・スプリッタ１
４上で合成される干渉光は、移動［１６の定速走行に応
じて時間的に変調された光線束となる。
透過光線束と反射光線束に二分割するビーム・スプリッ
タ１４と、ビーム・スプリッタ１４の透過光線束を反射
する固定鏡１５と、ビーム・スプリッタ１４の反射光線
束を反射する移動鏡１６と、移動鏡１６を第５図矢符方
向に定速走行させるドライバ１７を備える。マイケルソ
ン干渉計１３に入射してきた平行光線束は、ビーム・ス
プリッタ１４により透過光線束と反射光線束に２分割さ
れ、これら透過光線束と反射光線束は固定鏡１５と移動
鏡１６でそれぞれ反射された後、再びビーム・スプリッ
タ１４に戻り、その面上で合成されて干渉する。この場
合、移動鏡１６はドライバ１７により第５図矢符方向に
定速走行されているため、上記透過光線束と上記反射光
線束は、それらの光路差を連続的に変化させながら合成
されることになる。したがって、ビーム・スプリッタ１
４上で合成される干渉光は、移動［１６の定速走行に応
じて時間的に変調された光線束となる。
この干渉光線束は、試料照射用の光学系１８に向けて導
出される。
出される。
光学系１８に導入された干渉光線束は、光線束のエネル
ギー利用効率を高めるために、非球面鏡１９により試料
１１面上に集光される。この試料１１で反射された反射
光線束は、既述したように試料１１の膜構成による干渉
をうけ、非球面鏡２０で検出器２１の受光面上に集光さ
れる。
ギー利用効率を高めるために、非球面鏡１９により試料
１１面上に集光される。この試料１１で反射された反射
光線束は、既述したように試料１１の膜構成による干渉
をうけ、非球面鏡２０で検出器２１の受光面上に集光さ
れる。
こうして、多層薄膜の情報を含む光信号が検出器２１に
より電気信号に変換されて次段のデータ処理部（図示省
略）に送られ、以下に述べるフーリエ解析を利用した所
定のデータ処理が実行されて多層薄膜の各層の膜厚が求
められる。なお、上記データ処理は、周知の事項である
ため、ここでは概念的な説明に留め、詳細な説明は省略
する。
より電気信号に変換されて次段のデータ処理部（図示省
略）に送られ、以下に述べるフーリエ解析を利用した所
定のデータ処理が実行されて多層薄膜の各層の膜厚が求
められる。なお、上記データ処理は、周知の事項である
ため、ここでは概念的な説明に留め、詳細な説明は省略
する。
すなわち、まず検出器２１より送られてくる電気信号に
基づき、試料１１の多層薄膜の情報を含む干渉光強度波
形を測定し、この干渉光強度波形をフーリエ変換して分
光スペクトルを求める。また、この試料１１の干渉光強
度波形の測定に先立ち、例えば半導体基板上に金を蒸着
した標準試料を用いて上記と同様の方法で干渉光強度波
形を測定しておき、メモリに記憶させておく。そして、
必要に応じ標準試料の干渉光強度波形データをメモリか
ら読み出し、フーリエ変換してその分光スペクトルを求
める。こうして求めた多層薄膜試料１１の分光スペクト
ルから標準試料の分光スペクトルを差し引いて差スペク
トルを求め、この差スペクトルのノイズ波数域をデータ
数値上でフィルタリングしてノイズ処理を行う。さらに
ノイズ処理した差スペクトルをフーリエ逆変換して、ケ
プストラムと呼ばれるインターフェログラムを得る。
基づき、試料１１の多層薄膜の情報を含む干渉光強度波
形を測定し、この干渉光強度波形をフーリエ変換して分
光スペクトルを求める。また、この試料１１の干渉光強
度波形の測定に先立ち、例えば半導体基板上に金を蒸着
した標準試料を用いて上記と同様の方法で干渉光強度波
形を測定しておき、メモリに記憶させておく。そして、
必要に応じ標準試料の干渉光強度波形データをメモリか
ら読み出し、フーリエ変換してその分光スペクトルを求
める。こうして求めた多層薄膜試料１１の分光スペクト
ルから標準試料の分光スペクトルを差し引いて差スペク
トルを求め、この差スペクトルのノイズ波数域をデータ
数値上でフィルタリングしてノイズ処理を行う。さらに
ノイズ処理した差スペクトルをフーリエ逆変換して、ケ
プストラムと呼ばれるインターフェログラムを得る。
第６図は、第４図の多層薄膜試料を用いて得られるケプ
ストラムの例を示す。横軸は移動鏡１６の走行距離、縦
軸は反射光線束の干渉強度を表わしている。同図に示す
ように、ケプストラムには、上記（１）式で示した各反
射光成分の光路差に対し、移動鏡１６の走行位置による
光路差が一致するところで全光が干渉により強め合うこ
とによる、各バースト２２〜２５が表われる。この各バ
ースト間の距離が各反射光成分の光路差に対応する。第
６図の例では、試料表面（薄膜層２表面）での反射光成
分６（第４図）に対応するセンタ・バースト２２を原点
として、左右対称に各層反射光成分７．８．９に対応す
る各サイド・バースト２３゜２４．２５が現れている。
ストラムの例を示す。横軸は移動鏡１６の走行距離、縦
軸は反射光線束の干渉強度を表わしている。同図に示す
ように、ケプストラムには、上記（１）式で示した各反
射光成分の光路差に対し、移動鏡１６の走行位置による
光路差が一致するところで全光が干渉により強め合うこ
とによる、各バースト２２〜２５が表われる。この各バ
ースト間の距離が各反射光成分の光路差に対応する。第
６図の例では、試料表面（薄膜層２表面）での反射光成
分６（第４図）に対応するセンタ・バースト２２を原点
として、左右対称に各層反射光成分７．８．９に対応す
る各サイド・バースト２３゜２４．２５が現れている。
いま、センタ・バースト２２からの各サイド・バースト
２３．２４．２５までの距離をＬ 、 （１−１，２，
３）とすると、各反射光成分の光路差δｌは、移動鏡１
６への往路と復路の２Ｌ、に一致する。従って、上記（
１）式より、記ケプストラムを用いてバースト間距ＭＬ
、が判明すると、上記（２）式を用いて各層の膜厚ｄ１
を算出できる。
２３．２４．２５までの距離をＬ 、 （１−１，２，
３）とすると、各反射光成分の光路差δｌは、移動鏡１
６への往路と復路の２Ｌ、に一致する。従って、上記（
１）式より、記ケプストラムを用いてバースト間距ＭＬ
、が判明すると、上記（２）式を用いて各層の膜厚ｄ１
を算出できる。
こうして、フーリエ解析を利用したケプストラムの波形
分析から、多層薄膜の各層の膜厚を／Ｉ１１定すること
ができる。また、上記ケプストラムを用いれば、各層の
膜厚以外に、例えばサイド・バースト２３〜２５の波形
の急峻度から各層の境界状態の評価も可能となる。
分析から、多層薄膜の各層の膜厚を／Ｉ１１定すること
ができる。また、上記ケプストラムを用いれば、各層の
膜厚以外に、例えばサイド・バースト２３〜２５の波形
の急峻度から各層の境界状態の評価も可能となる。
従来の多層薄膜評価装置は、以上のように構成されてい
るが、既述したように試料照射用の光学系１８として、
集光系の光学系が使用されている。
るが、既述したように試料照射用の光学系１８として、
集光系の光学系が使用されている。
これは、マイケルソン干渉計１３から取り出された干渉
光線束を試料１１の表面に集光させることにより、検出
器２１に入射される検出光の光強度を高め、その検出信
号のＳＮ特性を向上させるとともに、測定時間の短縮を
図ること等を目的として採用されたものである。
光線束を試料１１の表面に集光させることにより、検出
器２１に入射される検出光の光強度を高め、その検出信
号のＳＮ特性を向上させるとともに、測定時間の短縮を
図ること等を目的として採用されたものである。
このように、集光系の光学系１８が採用されているため
、第４図の試料表面に照射される光線束５の入射角θは
、実際にはこの値を中心に連続的に分布している。その
結果、各薄膜層２〜４の透過光路にばらつきが生じ、更
に入射波面にも一定範囲の分布が生じる。このため、干
渉強度は低下し、ケプストラム上のバースト形状はぼや
けて幅広くなり、分解能・測定精度等の劣化を引き起こ
していた。特に薄膜の測定においては、干渉光強度波形
は波数に対して極めて滑かな強度分布を示すため、少し
でもその強度分布に測定誤差等による変化が生じると、
有限波数域におけるフーリエ逆変換処理によるケプスト
ラムの波形が変化し、バースト位置がずれたり、隣接し
たバーストが重なったりして、膜厚測定値にばらつきが
生じたり、薄膜の測定限界膜厚が大きくなってしまうと
いう問題があった。
、第４図の試料表面に照射される光線束５の入射角θは
、実際にはこの値を中心に連続的に分布している。その
結果、各薄膜層２〜４の透過光路にばらつきが生じ、更
に入射波面にも一定範囲の分布が生じる。このため、干
渉強度は低下し、ケプストラム上のバースト形状はぼや
けて幅広くなり、分解能・測定精度等の劣化を引き起こ
していた。特に薄膜の測定においては、干渉光強度波形
は波数に対して極めて滑かな強度分布を示すため、少し
でもその強度分布に測定誤差等による変化が生じると、
有限波数域におけるフーリエ逆変換処理によるケプスト
ラムの波形が変化し、バースト位置がずれたり、隣接し
たバーストが重なったりして、膜厚測定値にばらつきが
生じたり、薄膜の測定限界膜厚が大きくなってしまうと
いう問題があった。
さらにそのため、上記（１）式および（２）式はそのま
まの形では使用できず、入射角θの分布や反射の偏向特
性についての考察も必要になるという問題を有していた
。
まの形では使用できず、入射角θの分布や反射の偏向特
性についての考察も必要になるという問題を有していた
。
この発明は、上記問題を解決するためになされたもので
、多層薄膜の評価を、より正確にかつ安定に非破壊・非
接触で行える多層薄膜評価装置を提供することを目的と
する。
、多層薄膜の評価を、より正確にかつ安定に非破壊・非
接触で行える多層薄膜評価装置を提供することを目的と
する。
この発明は、所定波数領域の２光線束をそれらの光路差
を連続的に変化させながら合成して得られる干渉光線束
を多層薄膜試料と基準試料にそれぞれ照射してそれぞれ
の干渉光強度波形を測定し、これら両干渉光強度波形を
それぞれフーリエ変換して得られる分光スペクトルの差
をフーリエ逆変換してケプストラムを求め、そのケプス
トラムに基づいて多層薄膜の評価を行うようにした多層
薄膜評価装置であって、上記目的を達成するために、前
記干渉光線束を所定のビーム径を有する平行ビームとし
て前記試料に照射する光学系を設けている。
を連続的に変化させながら合成して得られる干渉光線束
を多層薄膜試料と基準試料にそれぞれ照射してそれぞれ
の干渉光強度波形を測定し、これら両干渉光強度波形を
それぞれフーリエ変換して得られる分光スペクトルの差
をフーリエ逆変換してケプストラムを求め、そのケプス
トラムに基づいて多層薄膜の評価を行うようにした多層
薄膜評価装置であって、上記目的を達成するために、前
記干渉光線束を所定のビーム径を有する平行ビームとし
て前記試料に照射する光学系を設けている。
この多層薄膜評価装置によれば、干渉光線束が上記光学
系により所定のビーム径を有する平行ビームに仕上げら
れて試料表面に入射されるため、試料に対する入射角θ
のばらつきや入射面のばらつきが著しく軽減される。そ
の結果、多層薄膜中の透過光路は、第４図に示した理想
系に限りなく近づけられることになり、得られるケプス
トラムには多層薄膜の正確な情報が載せられるようにな
る。このため、上記（１）式、（２）式をそのままの形
で用いて解析することが可能となる。
系により所定のビーム径を有する平行ビームに仕上げら
れて試料表面に入射されるため、試料に対する入射角θ
のばらつきや入射面のばらつきが著しく軽減される。そ
の結果、多層薄膜中の透過光路は、第４図に示した理想
系に限りなく近づけられることになり、得られるケプス
トラムには多層薄膜の正確な情報が載せられるようにな
る。このため、上記（１）式、（２）式をそのままの形
で用いて解析することが可能となる。
第１図は、この発明の第１の実施例である多層薄膜評価
装置の光学系を示す概略構成図である。
装置の光学系を示す概略構成図である。
同図に示すように、この評価装置では、マイケルソン干
渉計１３より導出された干渉光線束を、所定のビーム径
を有する平行ビームとして試料１１に照射する照明用光
学系２６が採用されている。
渉計１３より導出された干渉光線束を、所定のビーム径
を有する平行ビームとして試料１１に照射する照明用光
学系２６が採用されている。
照明用光学系２６は、アパーチャマスク２７と、反射鏡
２８．２９と、非球面［３０を備えている。
２８．２９と、非球面［３０を備えている。
マイケルソン干渉計１３より導出された１渉光線束は、
アパーチャマスク２７により膜厚測定に適した数ｍ＋径
の平行ビームに変換され、平面鏡２８を介して試料１１
上に照射される。この試料１１で反射された反射光は平
面鏡２９で正反射され、非球面鏡３０により検出部２１
の受光部に集光されて電気信号に変換される。
アパーチャマスク２７により膜厚測定に適した数ｍ＋径
の平行ビームに変換され、平面鏡２８を介して試料１１
上に照射される。この試料１１で反射された反射光は平
面鏡２９で正反射され、非球面鏡３０により検出部２１
の受光部に集光されて電気信号に変換される。
検出部２１の次段に接続されているデータ処理部（図示
省略）では、フーリエ分光解析を行うにあたり、多層膜
分離解析を可能にするために、データ・サンプリング間
隔を従来一般に用いられているＨｅ−Ｎｅレーザ光波長
（６：１２ｇ人）の１／２逓倍に対し、１／４．更に１
／８逓倍にまで狭くしている。また、これに対しスペク
トル演算波数領域を、３２０００〜０（２）−１にまで
拡張している。したがって、光源１１の波数領域も上記
スペクトル演算波数領域に対応して広く定められている
。
省略）では、フーリエ分光解析を行うにあたり、多層膜
分離解析を可能にするために、データ・サンプリング間
隔を従来一般に用いられているＨｅ−Ｎｅレーザ光波長
（６：１２ｇ人）の１／２逓倍に対し、１／４．更に１
／８逓倍にまで狭くしている。また、これに対しスペク
トル演算波数領域を、３２０００〜０（２）−１にまで
拡張している。したがって、光源１１の波数領域も上記
スペクトル演算波数領域に対応して広く定められている
。
その他の構成は、従来の多層薄膜評価装置と同一である
ので、同−又は相当部分に同一符号を付してその説明を
省略する。
ので、同−又は相当部分に同一符号を付してその説明を
省略する。
この実施例の評価装置によれば、マイケルソン干渉計１
３より導出された干渉光線束が、照明用光学系２６によ
り所定のビーム径を有する平行ビームに仕上げられて試
料１１表面に入射されるたけ、入射角θのばらつきや入
射面のばらつきが著しく低減される。その結果、多層薄
膜中の透過光路は、第４図に示した理想系に限りなく近
づけられることになり、得られるケプストラム（第６図
）には多層薄膜の正確な情報が載せられるようになる。
３より導出された干渉光線束が、照明用光学系２６によ
り所定のビーム径を有する平行ビームに仕上げられて試
料１１表面に入射されるたけ、入射角θのばらつきや入
射面のばらつきが著しく低減される。その結果、多層薄
膜中の透過光路は、第４図に示した理想系に限りなく近
づけられることになり、得られるケプストラム（第６図
）には多層薄膜の正確な情報が載せられるようになる。
したがって、多層薄膜の各層の膜厚や各層の境界の状態
等を正確に評価することができる。しかもフーリエ分光
解析を行うにあたり、移動鏡１６の走行に対するデータ
・サンプリング間隔を短くするとともに、データ演算波
数領域を広帯域に拡張しているため、極めて薄い多層薄
膜の各層膜厚測定等を正確に分離・分析することが１１
能になる。
等を正確に評価することができる。しかもフーリエ分光
解析を行うにあたり、移動鏡１６の走行に対するデータ
・サンプリング間隔を短くするとともに、データ演算波
数領域を広帯域に拡張しているため、極めて薄い多層薄
膜の各層膜厚測定等を正確に分離・分析することが１１
能になる。
第２図は、この発明の第２実施例である多層薄膜評価装
置の光学系を示す概略構成図である。
置の光学系を示す概略構成図である。
同図に示すように、この評価装置では、マイケルソン干
渉計１３より導出された干渉光線束を所定のビーム径を
有する平行ビームとして試料１１に照射する照射用光学
系３１が採用されている。
渉計１３より導出された干渉光線束を所定のビーム径を
有する平行ビームとして試料１１に照射する照射用光学
系３１が採用されている。
照明用光学系３１は、平面鏡３２，３６．３７゜３８．
３９と、非球面鏡３３．３５．４０と、アパーチャマス
ク３４を備えている。
３９と、非球面鏡３３．３５．４０と、アパーチャマス
ク３４を備えている。
マイケルソン干渉計１３より導出されたＦ渉光線束は、
平面鏡３２で正反射された後、非球面鏡３３により一度
集光される。集光された光線束は、コリメーションを高
めるためにアパーチャマスク３４に通された後、非球面
鏡３５で再び平行ビームに変換される。この平行ビーム
は、平面鏡３６゜３７を経て試料１１に照射され、その
反射光が平面鏡３８．３９を経た後、非球面鏡４０によ
り検出器２１の受光面に集光される。
平面鏡３２で正反射された後、非球面鏡３３により一度
集光される。集光された光線束は、コリメーションを高
めるためにアパーチャマスク３４に通された後、非球面
鏡３５で再び平行ビームに変換される。この平行ビーム
は、平面鏡３６゜３７を経て試料１１に照射され、その
反射光が平面鏡３８．３９を経た後、非球面鏡４０によ
り検出器２１の受光面に集光される。
その他の構成は、上記第１実施例と同一であり、上記実
施例と同様の効果が得られる。
施例と同様の効果が得られる。
第３図はこの発明の第３実施例である多層薄膜評価装置
の光学系を示す概略構成図である。
の光学系を示す概略構成図である。
同図に示すように、この評価装置では、カセグレイン構
造の照明用光学系４１が採用されており、マイケルソン
干渉計１３より導出された干渉光線束をより広い範囲で
集光して平行ビームに変換できるようにしている。
造の照明用光学系４１が採用されており、マイケルソン
干渉計１３より導出された干渉光線束をより広い範囲で
集光して平行ビームに変換できるようにしている。
すなわち、照明用光学系４１は、非球面鏡４２゜４６と
、アパーチャマスク４３と、楕円の反射面をもつ集光鏡
４４と、双曲面鏡（又は近似的に凸面鏡）４５とを備え
ている。
、アパーチャマスク４３と、楕円の反射面をもつ集光鏡
４４と、双曲面鏡（又は近似的に凸面鏡）４５とを備え
ている。
マイケルソン干渉系１３より導出された干渉光線束は、
非球面鏡４２により１度集光されてコリメーションを高
めるためにアパーチャマスク４３に通される。この集光
位置は、集光鏡４４の楕円反射面の一方の焦点位置に一
致しており、したがってアパーチャマスク４３を通過後
発散した光線束は、集光鏡４５により再度集光されて双
曲面鏡４５で反射され、平行ビームに変換される。こう
して形成された平行ビームが試料１１に照射され、その
反射光が非球面鏡４６で検出器２１の受光面に集光され
る。
非球面鏡４２により１度集光されてコリメーションを高
めるためにアパーチャマスク４３に通される。この集光
位置は、集光鏡４４の楕円反射面の一方の焦点位置に一
致しており、したがってアパーチャマスク４３を通過後
発散した光線束は、集光鏡４５により再度集光されて双
曲面鏡４５で反射され、平行ビームに変換される。こう
して形成された平行ビームが試料１１に照射され、その
反射光が非球面鏡４６で検出器２１の受光面に集光され
る。
その他の構成Ｃ才上記第１の実施例と同一であり、上記
実施例と同様の効果が得られる。
実施例と同様の効果が得られる。
この発明の多層薄膜評価装置によれば、干渉光線束を所
定ビーム径を有する平行ビームに仕上げて試料表面に入
射させているため、試料表面に入射される光線束の入射
角のばらつきや入射面のばらつきが著しく軽減されて精
度の高いケプストラムが得られ、多層薄膜の評価をより
正確にかつ安定に、非破壊・非接触で行えるという効果
が得られる。
定ビーム径を有する平行ビームに仕上げて試料表面に入
射させているため、試料表面に入射される光線束の入射
角のばらつきや入射面のばらつきが著しく軽減されて精
度の高いケプストラムが得られ、多層薄膜の評価をより
正確にかつ安定に、非破壊・非接触で行えるという効果
が得られる。
第１図はこの発明の第１実施例である多層；Ｗ膜評価装
置の光学系を示す概略構成図、第２図はこの発明の第２
実施例である多層薄膜評価装置の光学系を示す概略構成
図、第３図はこの発明の第３実施例である多層薄膜評価
装置の光学系を示す概略構成図、第４図は多層薄膜構造
に入射した光線の各層１次反射光路を示す模式図、第５
図は従来の多層薄膜評価装置の光学系を示す概略構成図
、第６図は第４図の多層薄膜試料を用いて得られるケプ
ストラムの一例を示す図である。 図において、１０は光源、１１は試料、１３はマイケル
ソン干渉計、２６，３１．４１は照明用光学系、２７，
３４．４３はアパーチャマスク、２８．２９，３２，３
６．３７，３８．３９は平面鏡、３０，３３，３５，４
０，４２．４６は非球面鏡、４４は集光鏡、４５は双曲
面鏡である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
置の光学系を示す概略構成図、第２図はこの発明の第２
実施例である多層薄膜評価装置の光学系を示す概略構成
図、第３図はこの発明の第３実施例である多層薄膜評価
装置の光学系を示す概略構成図、第４図は多層薄膜構造
に入射した光線の各層１次反射光路を示す模式図、第５
図は従来の多層薄膜評価装置の光学系を示す概略構成図
、第６図は第４図の多層薄膜試料を用いて得られるケプ
ストラムの一例を示す図である。 図において、１０は光源、１１は試料、１３はマイケル
ソン干渉計、２６，３１．４１は照明用光学系、２７，
３４．４３はアパーチャマスク、２８．２９，３２，３
６．３７，３８．３９は平面鏡、３０，３３，３５，４
０，４２．４６は非球面鏡、４４は集光鏡、４５は双曲
面鏡である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (1)
- （１）所定波数領域の２光線束をそれらの光路差を連続
的に変化させながら合成して得られる干渉光線束を多層
薄膜試料と基準試料にそれぞれ照射してそれぞれの干渉
光強度波形を測定し、これら両干渉光強度波形をそれぞ
れフーリエ変換して得られる分光スペクトルの差をフー
リエ逆変換してケプストラムを求め、そのケプストラム
に基づいて多層薄膜の評価を行うようにした多層薄膜評
価装置において、 前記干渉光線束を所定のビーム径を有する平行ビームと
して前記試料に照射する光学系を設けたことを特徴とす
る多層薄膜評価装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24885089A JPH03110405A (ja) | 1989-09-25 | 1989-09-25 | 多層薄膜評価装置 |
| DE69033111T DE69033111T2 (de) | 1989-09-25 | 1990-09-24 | Apparat und Verfahren für die Ausmessung von dünnen mehrschichtigen Lagen |
| EP90118322A EP0420113B1 (en) | 1989-09-25 | 1990-09-24 | Apparatus for and method of evaluating multilayer thin films |
| US07/587,114 US5227861A (en) | 1989-09-25 | 1990-09-24 | Apparatus for and method of evaluating multilayer thin film |
| EP95100378A EP0650030B1 (en) | 1989-09-25 | 1990-09-24 | Apparatus for and method of evaluating multilayer thin films |
| DE69021813T DE69021813T2 (de) | 1989-09-25 | 1990-09-24 | Apparat und Verfahren für die Ausmessung von dünnen mehrschichtigen Lagen. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24885089A JPH03110405A (ja) | 1989-09-25 | 1989-09-25 | 多層薄膜評価装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03110405A true JPH03110405A (ja) | 1991-05-10 |
Family
ID=17184354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24885089A Pending JPH03110405A (ja) | 1989-09-25 | 1989-09-25 | 多層薄膜評価装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03110405A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5371596A (en) * | 1992-04-28 | 1994-12-06 | Jasco Corporation | Optical apparatus components having spectrally overlapping characteristics for measuring semiconductor layer thickness |
| US5523840A (en) * | 1993-06-21 | 1996-06-04 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for measuring the thicknesses of layers of a multiple layer semiconductor film utilizing the comparison between a spatialgram and an optical characteristic matrix |
| JP2007071685A (ja) * | 2005-09-07 | 2007-03-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 界面の位置測定方法および位置測定装置 |
| JP2009092389A (ja) * | 2007-10-03 | 2009-04-30 | Canon Inc | 測定装置、露光装置及びデバイス製造方法 |
| KR20160027851A (ko) * | 2014-09-02 | 2016-03-10 | 삼성전자주식회사 | 광학 측정 방법 및 광학 측정 장치 |
| JP2021110698A (ja) * | 2020-01-15 | 2021-08-02 | 株式会社Xtia | 光学式三次元形状測定装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5245455B2 (ja) * | 1971-12-29 | 1977-11-16 | ||
| JPS56115905A (en) * | 1980-02-19 | 1981-09-11 | Unitika Ltd | Measuring method for thickness of transparent film and device therefor |
| JPS61140806A (ja) * | 1984-12-14 | 1986-06-27 | Jeol Ltd | 膜厚測定方法 |
| JPH01132936A (ja) * | 1987-11-18 | 1989-05-25 | Kawasaki Steel Corp | 被膜の分析方法及び装置 |
-
1989
- 1989-09-25 JP JP24885089A patent/JPH03110405A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5245455B2 (ja) * | 1971-12-29 | 1977-11-16 | ||
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