JPH0346502A - 膜厚測定方法 - Google Patents
膜厚測定方法Info
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- JPH0346502A JPH0346502A JP18124589A JP18124589A JPH0346502A JP H0346502 A JPH0346502 A JP H0346502A JP 18124589 A JP18124589 A JP 18124589A JP 18124589 A JP18124589 A JP 18124589A JP H0346502 A JPH0346502 A JP H0346502A
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Landscapes
- 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】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、基板上に透明薄膜が形成された被測定試料に
おける透明薄膜の膜厚を測定する方法に係り、特に膜厚
を光学的に高精度に測定する技術に関する。
おける透明薄膜の膜厚を測定する方法に係り、特に膜厚
を光学的に高精度に測定する技術に関する。
〈従来の技術〉
従来、半導体製造プロセスにおける検査工程などにおい
て、例えばシリコン基板上に形成されたシリコン酸化膜
の膜厚等を光学的に測定するには、反射光の偏光状態の
変化を測定することにより膜厚を知る方法（以下、偏光
解析方式と称する）と、反射光のエネルギーを測定する
ことにより膜厚を知る方法（以下、反射光エネルギー測
定方式と称する）が行われ、また、反射率を測定するこ
とにより膜厚を知る方法（以下、反射率測定方式と称す
る）が提案されている。
て、例えばシリコン基板上に形成されたシリコン酸化膜
の膜厚等を光学的に測定するには、反射光の偏光状態の
変化を測定することにより膜厚を知る方法（以下、偏光
解析方式と称する）と、反射光のエネルギーを測定する
ことにより膜厚を知る方法（以下、反射光エネルギー測
定方式と称する）が行われ、また、反射率を測定するこ
とにより膜厚を知る方法（以下、反射率測定方式と称す
る）が提案されている。
前記偏光解析方式は、被測定試料の斜め上方から光を照
射し、その反射光の偏光状態の変化、すなわち入射面に
平行な振動成分Ｐ波と入射面に垂直な成分Ｓ波との相対
的な位相ずれの変化と、両波の振幅比の変化とから、被
測定試料における透明薄膜の膜厚を求める方法である。
射し、その反射光の偏光状態の変化、すなわち入射面に
平行な振動成分Ｐ波と入射面に垂直な成分Ｓ波との相対
的な位相ずれの変化と、両波の振幅比の変化とから、被
測定試料における透明薄膜の膜厚を求める方法である。
この偏光解析方式は、いわゆるエリプソメータを使用し
た膜厚測定方法のことであり、１０ｎｍ以下の膜厚でも
精度良く測定できる優れた手法であるが、しかし、被測
定試料における膜厚測定対象域として微細な領域を指定
して膜厚測定するのは困難であるから、そのような膜厚
測定に対しては、後者の反射光エネルギー測定方式が採
用されている。
た膜厚測定方法のことであり、１０ｎｍ以下の膜厚でも
精度良く測定できる優れた手法であるが、しかし、被測
定試料における膜厚測定対象域として微細な領域を指定
して膜厚測定するのは困難であるから、そのような膜厚
測定に対しては、後者の反射光エネルギー測定方式が採
用されている。
この反射光エネルギー測定方式の膜厚測定方法は、被測
定試料からの反射光のうち、透明薄膜の表面からの反射
光と、透明薄膜と基板との界面からの反射光とが干渉す
るために、被測定試料からの反射光のエネルギーが透明
薄膜の膜厚に応して変化する性質を利用して膜厚を測定
する方法である。
定試料からの反射光のうち、透明薄膜の表面からの反射
光と、透明薄膜と基板との界面からの反射光とが干渉す
るために、被測定試料からの反射光のエネルギーが透明
薄膜の膜厚に応して変化する性質を利用して膜厚を測定
する方法である。
具体的には、透明薄膜や基板の光学定数が、被測定試料
の透明薄膜や基板の光学定数と同一である試料における
反射光エネルギーと透明薄膜の膜厚との相関データを入
手しておいて、次いで被測定試料の反射光エネルギーを
測定し、前記相関データのなかから反射光エネルギーが
近似するのは、との膜厚であるのかを捜し出し、その膜
厚が被測定試料における透明薄膜の膜厚であるとしてい
る。
の透明薄膜や基板の光学定数と同一である試料における
反射光エネルギーと透明薄膜の膜厚との相関データを入
手しておいて、次いで被測定試料の反射光エネルギーを
測定し、前記相関データのなかから反射光エネルギーが
近似するのは、との膜厚であるのかを捜し出し、その膜
厚が被測定試料における透明薄膜の膜厚であるとしてい
る。
また、反射率測定方式は、次に述べる原理に基づく方式
である。
である。
被測定試料の反射率をＲｓとすると、反射率Ｒ３は、透
明薄膜の入射側媒質（通常、大気中で膜厚測定するので
空気）の屈折率ｎｏおよび吸収率ｋｏと、透明薄膜の屈
折率ｎ１および吸収率に１と、基板の屈折率ｎ２および
吸収率に２と、測定光の波長λおよび入射角φと、透明
薄膜の膜厚ｄＸが与えられると、一義的に定まる。
明薄膜の入射側媒質（通常、大気中で膜厚測定するので
空気）の屈折率ｎｏおよび吸収率ｋｏと、透明薄膜の屈
折率ｎ１および吸収率に１と、基板の屈折率ｎ２および
吸収率に２と、測定光の波長λおよび入射角φと、透明
薄膜の膜厚ｄＸが与えられると、一義的に定まる。
したがって、ｎｏ、ｎｌ 、ｎ２、ｋｏ、ｋｌ、ｋ２、
λ、φが特定された条件のもとでは、反射率Ｒｓが明か
になると膜厚ｄｘが求まる。
λ、φが特定された条件のもとでは、反射率Ｒｓが明か
になると膜厚ｄｘが求まる。
そこで、透明薄膜や基板の光学定数が、被測定試料の透
明薄膜や基板の光学定数と同一であると設定した条件下
での反射率Ｒｓと膜厚ｄｘとの相関データを入手してお
いてから、測定光の波長λや入射角φが、係る相関デー
タにおける測定光の波長λや入射角φと同一であるよう
に設定した条件下で被測定試料の反射率Ｒｓを測定し、
前記相関データのなかから反射率Ｒｓが近似するのは、
どの膜厚ｄｘであるのかを捜し出し、その膜厚ｄＸが被
測定試料における透明薄膜の膜厚ｄｘであるとすること
を、膜厚測定の基本原理とする。
明薄膜や基板の光学定数と同一であると設定した条件下
での反射率Ｒｓと膜厚ｄｘとの相関データを入手してお
いてから、測定光の波長λや入射角φが、係る相関デー
タにおける測定光の波長λや入射角φと同一であるよう
に設定した条件下で被測定試料の反射率Ｒｓを測定し、
前記相関データのなかから反射率Ｒｓが近似するのは、
どの膜厚ｄｘであるのかを捜し出し、その膜厚ｄＸが被
測定試料における透明薄膜の膜厚ｄｘであるとすること
を、膜厚測定の基本原理とする。
〈発明が解決しようとする課題〉
上記のように反射光のエネルギー測定方式は、反射光の
エネルギーと膜厚との相関データをよりどころにして、
膜厚を測定する方式であるため、相関データを前もって
入手しておくことが必須であるが、それを入手すること
は、次に述べるように容易ではない。
エネルギーと膜厚との相関データをよりどころにして、
膜厚を測定する方式であるため、相関データを前もって
入手しておくことが必須であるが、それを入手すること
は、次に述べるように容易ではない。
反射光のエネルギーの測定値は、その測定に使用した装
置に固有の特性（例えば、光源のエネルギーや、反射光
エネルギー検出用光電交換手段の光電変換効率等の各種
特性）の影響を含有した値であるから、次に述べるよう
にして、経験的に入手することになる。
置に固有の特性（例えば、光源のエネルギーや、反射光
エネルギー検出用光電交換手段の光電変換効率等の各種
特性）の影響を含有した値であるから、次に述べるよう
にして、経験的に入手することになる。
まず初めに、それぞれの透明薄膜の膜厚が既知であって
、それぞれの透明薄膜や基板の光学定数が、被測定試料
の透明薄膜や基板の光学定数と同一である試料（以下、
標準試料と称する）を用意する。ただし、透明薄膜の膜
厚を違えて幾つも用意する。そして、これら標準試料の
反射光のエネルギーを、被測定試料の反射光のエネルギ
ーを測定するのと同一の装置で測定し、かかる測定結果
をもってして、反射光のエネルギーと膜厚との相関デー
タとする。
、それぞれの透明薄膜や基板の光学定数が、被測定試料
の透明薄膜や基板の光学定数と同一である試料（以下、
標準試料と称する）を用意する。ただし、透明薄膜の膜
厚を違えて幾つも用意する。そして、これら標準試料の
反射光のエネルギーを、被測定試料の反射光のエネルギ
ーを測定するのと同一の装置で測定し、かかる測定結果
をもってして、反射光のエネルギーと膜厚との相関デー
タとする。
ところで、反射光のエネルギーと■９厚との相関データ
は、ある程度細かくデータ取りしておかないと、十分な
膜厚測定精度を得られないので、標準試料を多く用意す
ることになる。このため、標準試料の反射光のエネルギ
ーの測定には、多大な作業を要することになる。また、
多くの標準試料を用意することも簡単なことではなく、
それ自体も多大な作業である。
は、ある程度細かくデータ取りしておかないと、十分な
膜厚測定精度を得られないので、標準試料を多く用意す
ることになる。このため、標準試料の反射光のエネルギ
ーの測定には、多大な作業を要することになる。また、
多くの標準試料を用意することも簡単なことではなく、
それ自体も多大な作業である。
このように、従来の反射光エネルギー測定方式に係る膜
厚測定方法は、反射光のエネルギーと膜厚との相関デー
タを、予め経験的に入手しておかねばならないので、前
準備に多大な作業を要するという問題がある。
厚測定方法は、反射光のエネルギーと膜厚との相関デー
タを、予め経験的に入手しておかねばならないので、前
準備に多大な作業を要するという問題がある。
そのようなエネルギー測定方式に対して、反射率測定方
式は、反射率Ｒｓと膜厚ｄｘとの相関データに基づく方
式であるため、上記のような問題は無い。すなわち、反
射率Ｒｓは、測定に使用した装置に固有の特性の影響を
含有した値では無いから、反射率Ｒｓと膜厚ｄｘとの相
関データは、各種文献に発表されている反射率Ｒｓと膜
厚ｄｘとの相関データを利用すればよ（、反射光エネル
ギー測定方式における反射光のエネルギーＥｓと膜厚ｄ
ｘとの相関データのように、経験的に求める必要が無い
からである。
式は、反射率Ｒｓと膜厚ｄｘとの相関データに基づく方
式であるため、上記のような問題は無い。すなわち、反
射率Ｒｓは、測定に使用した装置に固有の特性の影響を
含有した値では無いから、反射率Ｒｓと膜厚ｄｘとの相
関データは、各種文献に発表されている反射率Ｒｓと膜
厚ｄｘとの相関データを利用すればよ（、反射光エネル
ギー測定方式における反射光のエネルギーＥｓと膜厚ｄ
ｘとの相関データのように、経験的に求める必要が無い
からである。
しかし、被測定試料の反射率Ｒｓを測定することは、容
易ではない。それは反射率Ｒｓ と膜厚ｄＸとの相関デ
ータを人手した文献における反射率の測定と、被測定試
料の反射率の測定とで、各種測定条件、即ち、透明薄膜
の入射側媒質の屈折率ｎｏと吸収率ｋｏ、更に測定光の
波長λや入射角φ等を、厳密に一致させておかねばなら
ないからである。
易ではない。それは反射率Ｒｓ と膜厚ｄＸとの相関デ
ータを人手した文献における反射率の測定と、被測定試
料の反射率の測定とで、各種測定条件、即ち、透明薄膜
の入射側媒質の屈折率ｎｏと吸収率ｋｏ、更に測定光の
波長λや入射角φ等を、厳密に一致させておかねばなら
ないからである。
本発明の目的は、被測定試料の反射光のエネルギーを測
定することで膜厚測定ができる前記反射光エネルギー測
定方式の長所と、必ずしも経験的に人手することを要し
ない反射率Ｒｓ と膜厚ｄｘとの相関データを利用する
ために前準備に多大な作業を要しない前記反射率測定方
式の長所を兼ね備えた膜厚測定方法を提供することであ
る。すなわち、被測定試料に対する測定が簡単であるに
もかかわらず、前準備に多大な作業を要することを解消
した膜厚測定方法を提供することである。
定することで膜厚測定ができる前記反射光エネルギー測
定方式の長所と、必ずしも経験的に人手することを要し
ない反射率Ｒｓ と膜厚ｄｘとの相関データを利用する
ために前準備に多大な作業を要しない前記反射率測定方
式の長所を兼ね備えた膜厚測定方法を提供することであ
る。すなわち、被測定試料に対する測定が簡単であるに
もかかわらず、前準備に多大な作業を要することを解消
した膜厚測定方法を提供することである。
〈課題を解決するための手段〉
本発明は、基板と、基板上の透明薄膜からなる被測定試
料における透明薄膜の膜厚ｄｘを測定する方法であって
、被測定試料と同種の試料における反射率Ｒｓと透明薄
膜の膜厚ｄｘとの既知の相関データを利用してかかる測
定をする方法であり次の（ａ）〜（ｂ）の工程によって
求めることを特徴とする方法、 （ａ）前記相関データにおける反射率Ｒｓを、少なくと
も反射率が既知である任意の試料における反射率Ｒｐで
割り算して、前記相関データから、相対反射率Ｒｓ／Ｒ
ｐと膜厚との相関データを算出する工程、 （ｂ）前記した少なくとも反射率が既知である任意の試
料の反射光のエネルギーＥｐを測定する工程、 （ｃ）被測定試料の反射光のエネルギーＥｓを測定する
工程、 （ｄ）被測定試料の反射光のエネルギーＥｓを、前記し
た少なくとも反射率が既知である任意の試料の反射光の
エネルギーＥｐで割り算することによって、被測定試料
の反射光エネルギー比率Ｅｓ／Ｅｐを算出する工程、 （ｅ）前記工程（ａ）で算出した相対反射率Ｒｓ／Ｒｐ
と膜厚ｄｘとの相関データの中から、前記工程（ｄ）で
算出した被測定試料の反射光エネルギー比率Ｅｓ／Ｅｐ
と近似する相対反射率Ｒｓ／Ｒｐを検索し、その検索さ
れた相対反射率Ｒｓ／Ｒｐに相関している膜厚ｄｘの値
を、被測定試料の透明薄膜の膜厚ｄｘとする工程。
料における透明薄膜の膜厚ｄｘを測定する方法であって
、被測定試料と同種の試料における反射率Ｒｓと透明薄
膜の膜厚ｄｘとの既知の相関データを利用してかかる測
定をする方法であり次の（ａ）〜（ｂ）の工程によって
求めることを特徴とする方法、 （ａ）前記相関データにおける反射率Ｒｓを、少なくと
も反射率が既知である任意の試料における反射率Ｒｐで
割り算して、前記相関データから、相対反射率Ｒｓ／Ｒ
ｐと膜厚との相関データを算出する工程、 （ｂ）前記した少なくとも反射率が既知である任意の試
料の反射光のエネルギーＥｐを測定する工程、 （ｃ）被測定試料の反射光のエネルギーＥｓを測定する
工程、 （ｄ）被測定試料の反射光のエネルギーＥｓを、前記し
た少なくとも反射率が既知である任意の試料の反射光の
エネルギーＥｐで割り算することによって、被測定試料
の反射光エネルギー比率Ｅｓ／Ｅｐを算出する工程、 （ｅ）前記工程（ａ）で算出した相対反射率Ｒｓ／Ｒｐ
と膜厚ｄｘとの相関データの中から、前記工程（ｄ）で
算出した被測定試料の反射光エネルギー比率Ｅｓ／Ｅｐ
と近似する相対反射率Ｒｓ／Ｒｐを検索し、その検索さ
れた相対反射率Ｒｓ／Ｒｐに相関している膜厚ｄｘの値
を、被測定試料の透明薄膜の膜厚ｄｘとする工程。
〈作用〉
被測定試料の反射率をＲｓとすると、反射率Ｒ８は、透
明簿膜の入射側媒質（通常、大気中で膜厚測定するので
空気）の屈折率ｎｏおよび吸収率ｋＯと、透明薄膜の屈
折率ｎ１および吸収率に１と、基板の屈折率ｎ２および
吸収率に２と、測定光の波長λおよび入射角φと、透明
薄膜の膜厚ｄＸが与えられると、一義的に定まる。
明簿膜の入射側媒質（通常、大気中で膜厚測定するので
空気）の屈折率ｎｏおよび吸収率ｋＯと、透明薄膜の屈
折率ｎ１および吸収率に１と、基板の屈折率ｎ２および
吸収率に２と、測定光の波長λおよび入射角φと、透明
薄膜の膜厚ｄＸが与えられると、一義的に定まる。
したがって、ｎｏ、ｎｌ 、ｎ２、ｋｏ、ｋｌ、ｋ２、
λ、φが特定された条件のもとでは、反射率Ｒｓと膜厚
ｄ×とは相関している。
λ、φが特定された条件のもとでは、反射率Ｒｓと膜厚
ｄ×とは相関している。
そこで、本発明では、透明薄膜や基板の光学定数が、被
測定試料の透明薄膜や基板の光学定数と同一である条件
下での反射率Ｒｓと膜厚ｄｘとの相関データを入手して
おいて、まず（ａ）の工程において、少なくとも反射率
が既知である任意の試料（以下、反射率既知試料と称す
る）を用意し、前記相関データにおける反射率Ｒｓを反
射率既知試料の反射率Ｒｐで割り算するごとによって、
前記相関データを、相対反射率Ｒｓ／Ｒｐと膜厚ｄＸと
の相関データに変換しておく。
測定試料の透明薄膜や基板の光学定数と同一である条件
下での反射率Ｒｓと膜厚ｄｘとの相関データを入手して
おいて、まず（ａ）の工程において、少なくとも反射率
が既知である任意の試料（以下、反射率既知試料と称す
る）を用意し、前記相関データにおける反射率Ｒｓを反
射率既知試料の反射率Ｒｐで割り算するごとによって、
前記相関データを、相対反射率Ｒｓ／Ｒｐと膜厚ｄＸと
の相関データに変換しておく。
（ｂ）の工程において、反射率既知試料の反射光のエネ
ルギーＥｐを測定し、（ｃ）の工程において、被測定試
料の反射光のエネルギーＥｓを測定し、（ｄ）の工程に
おいて、被測定試料の反射光のエネルギーＥｓを、反射
率既知試料の反射光のエネルギーＥｐで割り算すること
によって、被測定試料の反射光エネルギー比率Ｅｓ／Ｅ
ｐを算出する。
ルギーＥｐを測定し、（ｃ）の工程において、被測定試
料の反射光のエネルギーＥｓを測定し、（ｄ）の工程に
おいて、被測定試料の反射光のエネルギーＥｓを、反射
率既知試料の反射光のエネルギーＥｐで割り算すること
によって、被測定試料の反射光エネルギー比率Ｅｓ／Ｅ
ｐを算出する。
次に、（ｅ）の工程において、被測定試料の反射光エネ
ルギー比率Ｅｓ／Ｅｐを、被測定試料の相対反射率Ｒｓ
／Ｒｐとみなして、前記工程（ａ）で算出した相対反射
率Ｒｓ／Ｒｐと膜厚ｄにとの相関データの中から、前記
工程（ｄ）で算出した被測定試料の反射光エネルギー比
率Ｅｓ／Ｅｐと近似する相対反射率Ｒｓ／Ｒｐを検索し
、その横築された相対反射率Ｒｓ／Ｒｐに相関している
膜厚ｄｘの値が、被測定試料の透明薄膜の朕Ｊ！７．
ｄ ｘである。
ルギー比率Ｅｓ／Ｅｐを、被測定試料の相対反射率Ｒｓ
／Ｒｐとみなして、前記工程（ａ）で算出した相対反射
率Ｒｓ／Ｒｐと膜厚ｄにとの相関データの中から、前記
工程（ｄ）で算出した被測定試料の反射光エネルギー比
率Ｅｓ／Ｅｐと近似する相対反射率Ｒｓ／Ｒｐを検索し
、その横築された相対反射率Ｒｓ／Ｒｐに相関している
膜厚ｄｘの値が、被測定試料の透明薄膜の朕Ｊ！７．
ｄ ｘである。
なお、反射光エネルギー比率Ｅｓ／Ｅｐなる計算値を、
被測定試料の相対反射率Ｒｓ／Ｒｐとみなしたのは、次
の理由による。
被測定試料の相対反射率Ｒｓ／Ｒｐとみなしたのは、次
の理由による。
反射率既知試料の反射光のエネルギーＥｐと、その反射
率Ｒ１０間には、Ｅｐ＝に−Ｒｐなる関係が成立する。
率Ｒ１０間には、Ｅｐ＝に−Ｒｐなる関係が成立する。
なお、Ｋは反１１光のエネルギーＥｐを測定した装置に
固有の値であって、装置に固有の特性によって定まる。
固有の値であって、装置に固有の特性によって定まる。
しからば、同一の装置を使用して被測定試料の反射光の
エネルギーＥｓを測定すると、Ｅｓ＝に−Ｒｓなる関係
も成立する。故に、Ｒｓ ／Ｒｐ −Ｅｓ ／Ｅｐ と
なる。
エネルギーＥｓを測定すると、Ｅｓ＝に−Ｒｓなる関係
も成立する。故に、Ｒｓ ／Ｒｐ −Ｅｓ ／Ｅｐ と
なる。
〈実施例〉
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図面は、本発明の一実施例に係る膜厚測定方法を使用し
た装置の概略図である。
た装置の概略図である。
同図において、Ｓは、例えばシリコン基板上にシリコン
酸化膜などの透明薄膜が形成された被測定試料である。
酸化膜などの透明薄膜が形成された被測定試料である。
光源１０から照射された光は、集光素子】２、ハーフミ
ラ−１６および結像素子１８を介して、被測定試料Ｓ面
に照射される。
ラ−１６および結像素子１８を介して、被測定試料Ｓ面
に照射される。
被測定試料Ｓ面で反射された光は、結像素子１８で集光
された後、ハーフ砧う−１６を透過し、ピンホール旦う
−２０およびミラー２２で反射され、さらに、結像レン
ズ２４を介してカメラユニット２Ｇに入射する。
された後、ハーフ砧う−１６を透過し、ピンホール旦う
−２０およびミラー２２で反射され、さらに、結像レン
ズ２４を介してカメラユニット２Ｇに入射する。
ｌ
オペレータは、カメラユニット２６によって撮像されて
ＣＲＴ （図示せず）に映し出された被測定試料Ｓ面の
パターンを見ながら、被測定試料Ｓが載置された図示し
ない試料台を操作して、前記結像素子１８による被測定
試料Ｓにおける反射光のエネルギー測定領域を所要の膜
厚測定個所に合致させる。
ＣＲＴ （図示せず）に映し出された被測定試料Ｓ面の
パターンを見ながら、被測定試料Ｓが載置された図示し
ない試料台を操作して、前記結像素子１８による被測定
試料Ｓにおける反射光のエネルギー測定領域を所要の膜
厚測定個所に合致させる。
光源１０としては、例えば可視白色光を照射するハロゲ
ンランプが使用される。
ンランプが使用される。
被測定試料Ｓに照射された光は、被測定試料Ｓの薄膜表
面で反射されるとともに、前記薄膜と基板表面との界面
で反射される。これらの光は、結像素子１８で集束され
た後、ハーフミラ−１６およびピンホールミラー２０を
通過して分光器３２に入射される。
面で反射されるとともに、前記薄膜と基板表面との界面
で反射される。これらの光は、結像素子１８で集束され
た後、ハーフミラ−１６およびピンホールミラー２０を
通過して分光器３２に入射される。
分光器３２で検出された信号は、被測定試料Ｓの膜厚を
算出するためのマイクロコンピュータ３４に与えられる
。マイクロコンピュータ３４は、膜厚データメモリ３５
と膜厚算出手段３Ｇとを備え、後述のように、膜厚デー
タメモリ３５は膜厚を算出するのに使用する欣厚算出用
データを記憶させてあり、膜厚算出手段３６は、膜厚算
出用データを参照することによって、分光器３２で検出
された特定波長のエネルギーから、被測定試料Ｓにおけ
る透明薄膜の膜厚を算出する。
算出するためのマイクロコンピュータ３４に与えられる
。マイクロコンピュータ３４は、膜厚データメモリ３５
と膜厚算出手段３Ｇとを備え、後述のように、膜厚デー
タメモリ３５は膜厚を算出するのに使用する欣厚算出用
データを記憶させてあり、膜厚算出手段３６は、膜厚算
出用データを参照することによって、分光器３２で検出
された特定波長のエネルギーから、被測定試料Ｓにおけ
る透明薄膜の膜厚を算出する。
次に、−に記膜厚測定装置を使用した実施例に係る方法
を説明する。まず、被測定試料Ｓにおける透明薄膜の膜
厚測定にかかる前準備として、透明薄膜や基板の光学定
数が被測定試料における透明薄膜や基板の光学定数と一
致していようが、一致してまいがどうでもよく、また、
透明薄膜が形成されていても、形成されていなくてもよ
いが、ただし、少なくとも絶対反射率が既知である試料
（以下、絶対反射率既知試１４Ｐという）を１個用意す
る。なお、絶対反射率既知試料Ｐとしては、絶対反射率
が明らかなものであれば何でもよいが、望ましくは被測
定試料と絶対反射率が極端に違わないものがよく、例え
ば被測定試料ＳにおｉＪる基板と同一の材質からなり、
透明薄膜が形成されていなくて、その表面が露出した試
料等を用意ずれ５ ばよい。そして、絶対反射率既知試料Ｐからの反則光の
特定波長のエネルギーを測定する。この際、分光器３２
で検出されたこのエネルギーの値（以下、Ｅｐという）
は、膜厚算出手段３６内のメモリ部に記憶される。また
、図示しないキーボード等の入力手段を介して、絶対反
射率既知試料Ｐの反射率（以下、Ｒｐという）を膜厚算
出手段３６に記憶しておく。
を説明する。まず、被測定試料Ｓにおける透明薄膜の膜
厚測定にかかる前準備として、透明薄膜や基板の光学定
数が被測定試料における透明薄膜や基板の光学定数と一
致していようが、一致してまいがどうでもよく、また、
透明薄膜が形成されていても、形成されていなくてもよ
いが、ただし、少なくとも絶対反射率が既知である試料
（以下、絶対反射率既知試１４Ｐという）を１個用意す
る。なお、絶対反射率既知試料Ｐとしては、絶対反射率
が明らかなものであれば何でもよいが、望ましくは被測
定試料と絶対反射率が極端に違わないものがよく、例え
ば被測定試料ＳにおｉＪる基板と同一の材質からなり、
透明薄膜が形成されていなくて、その表面が露出した試
料等を用意ずれ５ ばよい。そして、絶対反射率既知試料Ｐからの反則光の
特定波長のエネルギーを測定する。この際、分光器３２
で検出されたこのエネルギーの値（以下、Ｅｐという）
は、膜厚算出手段３６内のメモリ部に記憶される。また
、図示しないキーボード等の入力手段を介して、絶対反
射率既知試料Ｐの反射率（以下、Ｒｐという）を膜厚算
出手段３６に記憶しておく。
さらに、前準備として透明薄膜や基板が被測定試料にお
ける透明薄膜や基板と同一であって、測定光の波長λや
入射角φが後述する被測定試料Ｓからの反射光のエネル
ギー測定の際の特定波長や入射角と同しであると設定し
た条件の下での絶対反射率Ｒｓと膜厚ｄｘとの相関デー
タを、各種文献（例えば、ｌ１ａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ
０ｐｔｉｃａｌ Ｃｏｎ５ｔａｎｓ ｏｆＳｏｌｉｄｓ
＋ ＾ｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ）等で調べてお
いて、この相関データにおＬ−する絶対反射率Ｒｓを、
絶対反射率既知試料Ｐの絶対反射率Ｒｐで割り算して、
相対反射率Ｒｓ／Ｒｐと膜厚ｄＸとの相関データを算出
し、膜厚データメモリ３５に記憶しておく。
ける透明薄膜や基板と同一であって、測定光の波長λや
入射角φが後述する被測定試料Ｓからの反射光のエネル
ギー測定の際の特定波長や入射角と同しであると設定し
た条件の下での絶対反射率Ｒｓと膜厚ｄｘとの相関デー
タを、各種文献（例えば、ｌ１ａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ
０ｐｔｉｃａｌ Ｃｏｎ５ｔａｎｓ ｏｆＳｏｌｉｄｓ
＋ ＾ｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ）等で調べてお
いて、この相関データにおＬ−する絶対反射率Ｒｓを、
絶対反射率既知試料Ｐの絶対反射率Ｒｐで割り算して、
相対反射率Ｒｓ／Ｒｐと膜厚ｄＸとの相関データを算出
し、膜厚データメモリ３５に記憶しておく。
６
以−Ｌの前Ｐ−備が完了したら、被測定試料Ｓからの反
射光の特定波長のエネルギーＥ、を測定する。
射光の特定波長のエネルギーＥ、を測定する。
そうすると、分光器３２にて検出されたエネルギーＥ、
に対し、膜厚算出手段３６は、Ｆ、 、／ Ｅ Ｐなる
割り算をし、Ｅ Ｓ ／ Ｅ Ｐの値をアドレスとして
、膜厚データメモリ３５へ入力して、出力された膜厚が
被測定試料Ｓにおける透明薄膜の膜厚として、図示しな
いプリンタあるいはＣＲＴ等の表示器に出力される。
に対し、膜厚算出手段３６は、Ｆ、 、／ Ｅ Ｐなる
割り算をし、Ｅ Ｓ ／ Ｅ Ｐの値をアドレスとして
、膜厚データメモリ３５へ入力して、出力された膜厚が
被測定試料Ｓにおける透明薄膜の膜厚として、図示しな
いプリンタあるいはＣＲＴ等の表示器に出力される。
なお、絶対反射率既知試料Ｐの反射光エネルギー測定に
おける測定光の波長λと、絶対反射率既知試料Ｐおよび
被測定試料Ｓからの反射光のエネルギーを測定する際の
特定波長とは、同一の波長に統一しなければならないが
、統一されていればどの波長でもよい。
おける測定光の波長λと、絶対反射率既知試料Ｐおよび
被測定試料Ｓからの反射光のエネルギーを測定する際の
特定波長とは、同一の波長に統一しなければならないが
、統一されていればどの波長でもよい。
また、本発明の構成における（ｅ）の工程にいう「被測
定試料の反射光エネルギー比率Ｅ Ｓ ／ Ｅ、と近似
する相対反射率Ｒｓ／Ｒｐを検索し、その検索された相
対反射率Ｒｓ／Ｒｐに相関している膜厚ｄｘの値を、被
測定試料の透明薄膜の膜厚ｄｘとする」とは、相関デー
タの中から、反則光エネルギー比率Ｅｓ／Ｅ、と完全に
一致する相対反射率Ｒｓ／Ｒｐを検索することに限定せ
ず、最も近似する相対反射率Ｒｓ／Ｒｐを検索すること
も相当する。或いは、いくつかの近似する相対反射率Ｒ
ｓ／Ｒｐに相関している膜厚の値をもとに補間演算して
得た値を、被測定試料の透明薄膜の膜厚とすることも相
当する。
定試料の反射光エネルギー比率Ｅ Ｓ ／ Ｅ、と近似
する相対反射率Ｒｓ／Ｒｐを検索し、その検索された相
対反射率Ｒｓ／Ｒｐに相関している膜厚ｄｘの値を、被
測定試料の透明薄膜の膜厚ｄｘとする」とは、相関デー
タの中から、反則光エネルギー比率Ｅｓ／Ｅ、と完全に
一致する相対反射率Ｒｓ／Ｒｐを検索することに限定せ
ず、最も近似する相対反射率Ｒｓ／Ｒｐを検索すること
も相当する。或いは、いくつかの近似する相対反射率Ｒ
ｓ／Ｒｐに相関している膜厚の値をもとに補間演算して
得た値を、被測定試料の透明薄膜の膜厚とすることも相
当する。
〈発明の効果〉
本発明の膜厚測定方法は、被測定試料からの反射光のエ
ネルギーＥｓを測定することで膜厚ｄｘが求まり、簡単
な膜厚測定方法である。
ネルギーＥｓを測定することで膜厚ｄｘが求まり、簡単
な膜厚測定方法である。
しかも、本発明の膜厚測定方法は、従来のエネルギー測
定方式に係る膜厚測定方法のように、反射光のエネルギ
ーＥｓと膜厚ｄｘとの直接的な相関関係に基づいて膜厚
を求めるのではなく、反射率Ｒｓと膜厚ｄｘとの相関関
係から算出した相対反射率Ｒｓ／Ｒｐと膜厚ｄｘとの相
関関係に基づいて膜厚ｄｘを求める。このため、次のよ
うに便利である。反別光のエネルギーＥｓと膜厚ｄｘと
の相関データは、反射光のエネルギーＥｓが測定装置に
固有の特性等を含んだ特性であるため、経験的にしか得
られない相関データであって、それを得るには多大な作
業を必要とする。それに対し、相対反射率Ｒｓ／Ｒｐと
膜厚ｄｘとの相関データを算出する元になる反射率Ｒｓ
と膜厚ｄｘとの相関データは、測定装置に固有の特性
等を含んでおらず、経験的に求めることを要さず、各種
文献から容易に得られる。
定方式に係る膜厚測定方法のように、反射光のエネルギ
ーＥｓと膜厚ｄｘとの直接的な相関関係に基づいて膜厚
を求めるのではなく、反射率Ｒｓと膜厚ｄｘとの相関関
係から算出した相対反射率Ｒｓ／Ｒｐと膜厚ｄｘとの相
関関係に基づいて膜厚ｄｘを求める。このため、次のよ
うに便利である。反別光のエネルギーＥｓと膜厚ｄｘと
の相関データは、反射光のエネルギーＥｓが測定装置に
固有の特性等を含んだ特性であるため、経験的にしか得
られない相関データであって、それを得るには多大な作
業を必要とする。それに対し、相対反射率Ｒｓ／Ｒｐと
膜厚ｄｘとの相関データを算出する元になる反射率Ｒｓ
と膜厚ｄｘとの相関データは、測定装置に固有の特性
等を含んでおらず、経験的に求めることを要さず、各種
文献から容易に得られる。
したがって、従来の反射光エネルギー測定方式に係る膜
厚測定方法は、前準備として、多くの標準試料を用意し
、各々の反射光のエネルギーを測定すると言う多大な作
業を要するのに対し、本発明の膜厚測定方法は、このよ
うな多大な作業を要しない。なお、本発明の膜厚測定方
法は、被測定試料からの反射光のエネルギーＥｓより、
被測定試料の反射光エネルギーＥｓ／Ｅｐを算出するた
めに、前準備として絶対反射率既知試料Ｐを用意し、そ
の反射光エネギーＥｐを測定することが必要であるが、
反射率既知試料Ｐは１個だけ用意すれば事足り、その反
射光エネルギー測定作業も１回だけであるから、本発明
においても前準備は必要であるが、従来の反射光エネル
ギー測定方式に係る膜厚測定方法と比較して、その作業
は格段に少なくてすむ。
厚測定方法は、前準備として、多くの標準試料を用意し
、各々の反射光のエネルギーを測定すると言う多大な作
業を要するのに対し、本発明の膜厚測定方法は、このよ
うな多大な作業を要しない。なお、本発明の膜厚測定方
法は、被測定試料からの反射光のエネルギーＥｓより、
被測定試料の反射光エネルギーＥｓ／Ｅｐを算出するた
めに、前準備として絶対反射率既知試料Ｐを用意し、そ
の反射光エネギーＥｐを測定することが必要であるが、
反射率既知試料Ｐは１個だけ用意すれば事足り、その反
射光エネルギー測定作業も１回だけであるから、本発明
においても前準備は必要であるが、従来の反射光エネル
ギー測定方式に係る膜厚測定方法と比較して、その作業
は格段に少なくてすむ。
図面は本発明の一実施例に係る方法を使用した膜厚測定
装置の概略構成図である。 Ｓ・・・被測定試料 １０・・・光源 １８・・・結像素子 ３２・・・分光器 ３４・・・マイクロコンピュータ
装置の概略構成図である。 Ｓ・・・被測定試料 １０・・・光源 １８・・・結像素子 ３２・・・分光器 ３４・・・マイクロコンピュータ
Claims (1)
- （１）基板と、基板上の透明薄膜からなり、反射率Ｒｓ
と透明薄膜の膜厚ｄｘとの相関データが既知である被測
定試料における透明薄膜の膜厚ｄｘを、次の（ａ）〜（
ｂ）の工程によって求めることを特徴とする膜厚測定方
法、 （ａ）前記相関データにおける反射率Ｒｓを、少なくと
も反射率が既知である任意の試料における反射率Ｒｐで
割り算して、前記相関データから、相対反射率Ｒｓ／Ｒ
ｐと膜厚との相関データを算出する工程、 （ｂ）前記した少なくとも反射率が既知である任意の試
料の反射光のエネルギーＥｐを測定する工程、 （ｃ）被測定試料の反射光のエネルギーＥｓを測定する
工程、 （ｄ）被測定試料の反射光のエネルギーＥｓを、前記し
た少なくとも反射率が既知である任意の試料の反射光の
エネルギーＥｐで割り算することによって、被測定試料
の反射光エネルギー比率Ｅｓ／Ｅｐを算出する工程、 （ｅ）前記工程（ａ）で算出した相対反射率Ｒｓ／Ｒｐ
と膜厚ｄｘとの相関データの中から、前記工程（ｄ）で
算出した被測定試料の反射光エネルギー比率Ｅｓ／Ｅｐ
と近似する相対反射率Ｒｓ／Ｒｐを検索し、その検索さ
れた相対反射率Ｒｓ／Ｒｐに相関している膜厚ｄｘの値
を、被測定試料の透明薄膜の膜厚ｄｘとする工程。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18124589A JPH0690013B2 (ja) | 1989-07-13 | 1989-07-13 | 膜厚測定方法 |
| US07/549,194 US5101111A (en) | 1989-07-13 | 1990-07-06 | Method of measuring thickness of film with a reference sample having a known reflectance |
| EP19900113289 EP0408015A3 (en) | 1989-07-13 | 1990-07-11 | Method of measuring thickness of film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18124589A JPH0690013B2 (ja) | 1989-07-13 | 1989-07-13 | 膜厚測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0346502A true JPH0346502A (ja) | 1991-02-27 |
| JPH0690013B2 JPH0690013B2 (ja) | 1994-11-14 |
Family
ID=16097334
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18124589A Expired - Fee Related JPH0690013B2 (ja) | 1989-07-13 | 1989-07-13 | 膜厚測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0690013B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002277215A (ja) * | 2001-03-14 | 2002-09-25 | Omron Corp | 膜厚測定方法およびその方法を用いた膜厚センサ |
| CN115342741A (zh) * | 2022-08-29 | 2022-11-15 | 上海精测半导体技术有限公司 | 一种光声测量的建模方法、光声测量方法及系统 |
-
1989
- 1989-07-13 JP JP18124589A patent/JPH0690013B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002277215A (ja) * | 2001-03-14 | 2002-09-25 | Omron Corp | 膜厚測定方法およびその方法を用いた膜厚センサ |
| CN115342741A (zh) * | 2022-08-29 | 2022-11-15 | 上海精测半导体技术有限公司 | 一种光声测量的建模方法、光声测量方法及系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0690013B2 (ja) | 1994-11-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |