JPH06331320A - 膜厚測定装置 - Google Patents
膜厚測定装置Info
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- JPH06331320A JPH06331320A JP11570693A JP11570693A JPH06331320A JP H06331320 A JPH06331320 A JP H06331320A JP 11570693 A JP11570693 A JP 11570693A JP 11570693 A JP11570693 A JP 11570693A JP H06331320 A JPH06331320 A JP H06331320A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明の目的は半導体ウエハ表面の被測定パタ
ーン上に高精度、簡便に位置決めし、この半導体ウエハ
表面の膜厚を測定することを可能とする膜厚測定装置を
提供することにある。 【構成】シリコン基板２２上にＳｉＯ2 膜２３を形成し
ているシリコンウエハ１７上に白色光源１からの光を照
射し、シリコンウエハ１７からの反射光に基づいて測定
部分の位置決めを行う。その際シリコンウエハ１７から
の反射光に基づいてＳｉＯ2 膜２３の厚さの測定もす
る。
ーン上に高精度、簡便に位置決めし、この半導体ウエハ
表面の膜厚を測定することを可能とする膜厚測定装置を
提供することにある。 【構成】シリコン基板２２上にＳｉＯ2 膜２３を形成し
ているシリコンウエハ１７上に白色光源１からの光を照
射し、シリコンウエハ１７からの反射光に基づいて測定
部分の位置決めを行う。その際シリコンウエハ１７から
の反射光に基づいてＳｉＯ2 膜２３の厚さの測定もす
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はパターン付き半導体ウエ
ハ表面の薄膜の膜厚を測定する装置に係り、特にパター
ン上の特定の測定位置に高精度、簡便に位置決めし精度
良く膜厚を測定する装置に関する。
ハ表面の薄膜の膜厚を測定する装置に係り、特にパター
ン上の特定の測定位置に高精度、簡便に位置決めし精度
良く膜厚を測定する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来では、膜厚測定装置の例としては光
の干渉を利用した方式や分光反射率測定方式などの光学
的手法が知られている。例えば光の干渉を利用した方式
では特開昭57-19607号公報に示されているように薄膜の
膜厚をレーザ光で測定するものが知られている。その装
置の概略構成図を図７に示す。
の干渉を利用した方式や分光反射率測定方式などの光学
的手法が知られている。例えば光の干渉を利用した方式
では特開昭57-19607号公報に示されているように薄膜の
膜厚をレーザ光で測定するものが知られている。その装
置の概略構成図を図７に示す。
【０００３】この図において半導体レーザ素子４５、レ
ンズ４６、平面鏡４７により、自己結合型半導体レーザ
４８が形成されている。平面鏡４７は半導体レーザ素子
４５からの出射光に対して直角に対向して適当な反射率
をもち表面には誘電体膜４９が形成されている。
ンズ４６、平面鏡４７により、自己結合型半導体レーザ
４８が形成されている。平面鏡４７は半導体レーザ素子
４５からの出射光に対して直角に対向して適当な反射率
をもち表面には誘電体膜４９が形成されている。
【０００４】半導体レーザ素子４５から出射された光は
平面鏡４７により反射され再び半導体レーザ素子４５の
発光部に帰還する。帰還する光の量により半導体レーザ
素子４５の活性領域内の光密度が変化し半導体レーザ素
子４５の端子電圧が変化するので平面鏡４７の反射率の
変化は半導体レーザ素子４５の端子電圧の変化として検
知できる。
平面鏡４７により反射され再び半導体レーザ素子４５の
発光部に帰還する。帰還する光の量により半導体レーザ
素子４５の活性領域内の光密度が変化し半導体レーザ素
子４５の端子電圧が変化するので平面鏡４７の反射率の
変化は半導体レーザ素子４５の端子電圧の変化として検
知できる。
【０００５】ところで平坦な面上に一様な厚さを有する
誘電体膜があるときこの面の反射率および透過率は入射
する光の波長と膜物質の屈折率とで決まる周期で、膜の
厚さの変化と共に変化する。従って反射率や透過率の変
化を光強度の変化として検出すれば膜厚の測定ができ
る。これが光の干渉を利用した膜厚測定装置の原理であ
る。
誘電体膜があるときこの面の反射率および透過率は入射
する光の波長と膜物質の屈折率とで決まる周期で、膜の
厚さの変化と共に変化する。従って反射率や透過率の変
化を光強度の変化として検出すれば膜厚の測定ができ
る。これが光の干渉を利用した膜厚測定装置の原理であ
る。
【０００６】さて、誘電体膜４９の形成に伴いその厚さ
が変化すると平面鏡４７の反射率が周期的に変化する。
よって平面鏡４７に誘電体膜４９が蒸着されるような配
置を取れば半導体レーザ素子４５のみを動作させること
で簡便に誘電体膜４９の膜厚をモニタすることができ
る。
が変化すると平面鏡４７の反射率が周期的に変化する。
よって平面鏡４７に誘電体膜４９が蒸着されるような配
置を取れば半導体レーザ素子４５のみを動作させること
で簡便に誘電体膜４９の膜厚をモニタすることができ
る。
【０００７】例えば屈折率が約１．５のＳｉＯ2 の薄膜
を用いた誘電体膜４９を測定する場合に、屈折率が約
３．６のＧａＡｓ結晶を平面鏡４７に用いると平面鏡４
７の屈折率は３２〜３５％の範囲でＳｉＯ2 の膜厚の変
化と共に周期的に変化する。
を用いた誘電体膜４９を測定する場合に、屈折率が約
３．６のＧａＡｓ結晶を平面鏡４７に用いると平面鏡４
７の屈折率は３２〜３５％の範囲でＳｉＯ2 の膜厚の変
化と共に周期的に変化する。
【０００８】このほか分光反射率測定方式に関するもの
は弊社の先願である特願平5-79819 号明細書に記載され
ている。また市販の分光反射率測定方式の膜厚測定装置
については大日本スクリーン社の「ラムダエース」シリ
ーズやナノメトリクス社の「ナノスペック」シリーズな
どが知られている。上述した装置を始めとする従来の装
置では、膜厚の測定装置と、測定部位への位置決め装置
とが一体となったものは存在しなかった。
は弊社の先願である特願平5-79819 号明細書に記載され
ている。また市販の分光反射率測定方式の膜厚測定装置
については大日本スクリーン社の「ラムダエース」シリ
ーズやナノメトリクス社の「ナノスペック」シリーズな
どが知られている。上述した装置を始めとする従来の装
置では、膜厚の測定装置と、測定部位への位置決め装置
とが一体となったものは存在しなかった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記したような装置を
始めとする従来の光学的手法による膜厚測定装置では、
以下に述べるような問題点が発生してくる。即ち上記の
技術などの従来技術では予め被測定対象に測定光が照射
されるようにせねばならない。しかし被測定対象が半導
体ウエハ表面の回路パターン上の薄膜の膜厚であった場
合、特に精度が高い位置決めをしなければならないが、
従来技術においては位置決め装置は別に構成する必要が
あった。実際に上記の市販品においても位置決め装置は
別途購入しなければならなかった。
始めとする従来の光学的手法による膜厚測定装置では、
以下に述べるような問題点が発生してくる。即ち上記の
技術などの従来技術では予め被測定対象に測定光が照射
されるようにせねばならない。しかし被測定対象が半導
体ウエハ表面の回路パターン上の薄膜の膜厚であった場
合、特に精度が高い位置決めをしなければならないが、
従来技術においては位置決め装置は別に構成する必要が
あった。実際に上記の市販品においても位置決め装置は
別途購入しなければならなかった。
【００１０】具体的には、この様な位置決め装置は半導
体ウエハ表面に形成されたアラインメントマークを顕微
鏡などで光学的に拡大し、それをカメラで撮像し、その
撮像画面を画像処理装置で処理して前記アラインメント
マークの位置を算出し、その位置情報に基づき位置決め
テーブルを駆動させて前記半導体ウエハを位置決めする
ものが代表的である。
体ウエハ表面に形成されたアラインメントマークを顕微
鏡などで光学的に拡大し、それをカメラで撮像し、その
撮像画面を画像処理装置で処理して前記アラインメント
マークの位置を算出し、その位置情報に基づき位置決め
テーブルを駆動させて前記半導体ウエハを位置決めする
ものが代表的である。
【００１１】上述したような位置決め装置は機構が複雑
となり高額である。また装置自体が巨大なため、主とし
て半導体ウエハが扱われるクリーンルーム内に載置した
り、半導体ウエハの加工装置に内蔵することが非常に困
難となっていた。
となり高額である。また装置自体が巨大なため、主とし
て半導体ウエハが扱われるクリーンルーム内に載置した
り、半導体ウエハの加工装置に内蔵することが非常に困
難となっていた。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記したよう
な技術的課題を解決するためになされたものであり、基
板上に薄膜と、配線パターンの形成部とを有している半
導体ウエハに測定光を照射し、上記半導体ウエハからの
反射光に基づいて上記薄膜の膜厚を測定する膜厚測定装
置において、上記薄膜の被測定部分への位置決めに用い
るデータの算出と、上記薄膜の膜厚の測定とを上記半導
体ウエハからの反射光を用いて単一の光学系で行うこと
を特徴とする膜厚測定装置である。
な技術的課題を解決するためになされたものであり、基
板上に薄膜と、配線パターンの形成部とを有している半
導体ウエハに測定光を照射し、上記半導体ウエハからの
反射光に基づいて上記薄膜の膜厚を測定する膜厚測定装
置において、上記薄膜の被測定部分への位置決めに用い
るデータの算出と、上記薄膜の膜厚の測定とを上記半導
体ウエハからの反射光を用いて単一の光学系で行うこと
を特徴とする膜厚測定装置である。
【００１３】また上記反射光の干渉光を分光し、この分
光した光の反射率と波長との関係に基づいて上記薄膜の
被測定部分への位置決めに用いるデータの算出と、上記
薄膜の膜厚データの測定とをすることを特徴とする膜厚
測定装置である。
光した光の反射率と波長との関係に基づいて上記薄膜の
被測定部分への位置決めに用いるデータの算出と、上記
薄膜の膜厚データの測定とをすることを特徴とする膜厚
測定装置である。
【００１４】さらに上記反射光の干渉光を分光し、この
分光した光の強度と波長との関係に基づいて上記薄膜の
被測定部分への位置決めに用いるデータの算出と、上記
薄膜の膜厚データの測定とをすることを特徴とする膜厚
測定装置である。
分光した光の強度と波長との関係に基づいて上記薄膜の
被測定部分への位置決めに用いるデータの算出と、上記
薄膜の膜厚データの測定とをすることを特徴とする膜厚
測定装置である。
【００１５】
【作用】本発明の膜厚測定装置は上記したような構成に
より、半導体ウエハ表面の被測定パターン上に高精度、
簡便に位置決めし、この半導体ウエハ表面の膜厚を測定
することを可能とするものである。
より、半導体ウエハ表面の被測定パターン上に高精度、
簡便に位置決めし、この半導体ウエハ表面の膜厚を測定
することを可能とするものである。
【００１６】
【実施例】本発明の膜厚測定装置の第１の実施例を図１
に示す。この膜厚測定装置は白色光源１、レンズ２、レ
ンズ３、スリット４、レンズ５、ビームスプリッタ６、
対物レンズ７、レンズ８、回折格子９、１次元撮像素子
１０、インターフェース１１、ｘｙステージ１２、基台
１３、ｘｙステージドライバ１４、処理回路１５、イン
ターフェース１６からなる。
に示す。この膜厚測定装置は白色光源１、レンズ２、レ
ンズ３、スリット４、レンズ５、ビームスプリッタ６、
対物レンズ７、レンズ８、回折格子９、１次元撮像素子
１０、インターフェース１１、ｘｙステージ１２、基台
１３、ｘｙステージドライバ１４、処理回路１５、イン
ターフェース１６からなる。
【００１７】ここで測定対象は図２および図３に示すよ
うなパターン付きウエハを用いることとする。図２
（ａ）に示すようにこのパターン付きウエハであるシリ
コンウエハ１７上の全面には、ダイシングライン１８で
区切られたメモリやロジックなどの素子１９が形成され
ている。図２（ｂ）に示すように素子１９は電気回路が
形成されたセル２０と、Ａｌ電極パッド２１とから構成
されている。
うなパターン付きウエハを用いることとする。図２
（ａ）に示すようにこのパターン付きウエハであるシリ
コンウエハ１７上の全面には、ダイシングライン１８で
区切られたメモリやロジックなどの素子１９が形成され
ている。図２（ｂ）に示すように素子１９は電気回路が
形成されたセル２０と、Ａｌ電極パッド２１とから構成
されている。
【００１８】また図３に示すように図２（ｂ）をＡ−Ａ
´線で断面を区切るとシリコン基板２２とＡｌ電極パッ
ド２１はＳｉＯ2 膜２３で覆われている。白色光源１か
ら出射した光ビームはレンズ２、レンズ３、スリット
４、レンズ５、ビームスプリッタ６、対物レンズ７を介
してシリコンウエハ１７上にビーム径約３０μｍで入射
する。ここで前記光ビームは合焦状態でシリコンウエハ
１７に入射するほうがよい。
´線で断面を区切るとシリコン基板２２とＡｌ電極パッ
ド２１はＳｉＯ2 膜２３で覆われている。白色光源１か
ら出射した光ビームはレンズ２、レンズ３、スリット
４、レンズ５、ビームスプリッタ６、対物レンズ７を介
してシリコンウエハ１７上にビーム径約３０μｍで入射
する。ここで前記光ビームは合焦状態でシリコンウエハ
１７に入射するほうがよい。
【００１９】シリコンウエハ１７はパターンの付いてい
る面を上面とし、自身のオリエンテーションフラットを
機械的な基準として、基台１３上に大まかに位置決めさ
れている。ここでＡｌ電極パッド２１は一辺が約１００
μｍの長さであるが、機械的に大まかな位置決めをする
だけでは前記光ビームをＡｌ電極パッド２１上に位置決
めすることは非常に困難である。
る面を上面とし、自身のオリエンテーションフラットを
機械的な基準として、基台１３上に大まかに位置決めさ
れている。ここでＡｌ電極パッド２１は一辺が約１００
μｍの長さであるが、機械的に大まかな位置決めをする
だけでは前記光ビームをＡｌ電極パッド２１上に位置決
めすることは非常に困難である。
【００２０】前記光ビームはセル２０やＡｌ電極パッド
２１もしくはシリコン基板２２を覆っているＳｉＯ2 膜
２３に入射する。図３に示すように入射した光はＳｉＯ
2膜２３の表面およびＳｉＯ2 膜２３とＡｌ電極パッド
２１もしくはシリコン基板２２との界面で反射し、両反
射光ｕ1 ，ｕ2 は干渉を起こす。図４に反射率と波長の
関係図、即ちｕ1 ，ｕ2 による干渉光の干渉縞波形の一
例を示す。
２１もしくはシリコン基板２２を覆っているＳｉＯ2 膜
２３に入射する。図３に示すように入射した光はＳｉＯ
2膜２３の表面およびＳｉＯ2 膜２３とＡｌ電極パッド
２１もしくはシリコン基板２２との界面で反射し、両反
射光ｕ1 ，ｕ2 は干渉を起こす。図４に反射率と波長の
関係図、即ちｕ1 ，ｕ2 による干渉光の干渉縞波形の一
例を示す。
【００２１】反射した光は対物レンズ７、ビームスプリ
ッタ６、レンズ８を介して回折格子９に入射して分光さ
れる。分光された光は１次元撮像素子１０に入射して各
波長ごとの光の強度を電気信号に光電変換する。光電変
換された電気信号はインターフェース１１を介して処理
回路１５に入力する。ここで、ある波長λ1 について考
えると前記光ビームがシリコンウエハ１７のどの場所に
入射しているかにより反射率ｒ1 が異なる。即ちＡｌ電
極パッド２１上の反射率はシリコン基板２２上の反射率
より大きいのでＡｌ電極パッド２１と前記光ビームとの
相対位置により反射率が異なる。
ッタ６、レンズ８を介して回折格子９に入射して分光さ
れる。分光された光は１次元撮像素子１０に入射して各
波長ごとの光の強度を電気信号に光電変換する。光電変
換された電気信号はインターフェース１１を介して処理
回路１５に入力する。ここで、ある波長λ1 について考
えると前記光ビームがシリコンウエハ１７のどの場所に
入射しているかにより反射率ｒ1 が異なる。即ちＡｌ電
極パッド２１上の反射率はシリコン基板２２上の反射率
より大きいのでＡｌ電極パッド２１と前記光ビームとの
相対位置により反射率が異なる。
【００２２】図５（ａ）・（ｂ）に前記光ビームの照射
面とＡｌ電極パッド２１との相対位置（ｘ，ｙ方向）
と、反射率ｒ1 との関係を示す。ここで波長λ1 はＡｌ
電極パッド２１上の反射率とシリコン基板２２上の反射
率との差が最大となる波長とする。
面とＡｌ電極パッド２１との相対位置（ｘ，ｙ方向）
と、反射率ｒ1 との関係を示す。ここで波長λ1 はＡｌ
電極パッド２１上の反射率とシリコン基板２２上の反射
率との差が最大となる波長とする。
【００２３】この実施例では処理回路１５からの指令に
基づいてインターフェース１６で制御して、ｘｙステー
ジドライバ１４を介してｘｙステージ１２をｘ，ｙ方向
に走査しながら、１次元撮像素子１０で検出した光から
処理回路１５において反射率ｒ1 を求める。
基づいてインターフェース１６で制御して、ｘｙステー
ジドライバ１４を介してｘｙステージ１２をｘ，ｙ方向
に走査しながら、１次元撮像素子１０で検出した光から
処理回路１５において反射率ｒ1 を求める。
【００２４】処理回路１５は前記光ビームの照射面が全
てＡｌ電極パッド２１に入射して且つ反射率ｒ1 が最大
となった時点でｘｙステージ１２の走査を停止する指令
をインターフェース１６に出す。つまり前記反射率ｒ1
の変化を検出することによりシリコンウエハ１７の位置
決めを行う。処理回路１５では光電変換された電気信号
に基づき下式によりセル２０やＡｌ電極パッド２１もし
くはシリコン基板２２を覆っているＳｉＯ2 膜２３の膜
厚ｄの算出を行う。
てＡｌ電極パッド２１に入射して且つ反射率ｒ1 が最大
となった時点でｘｙステージ１２の走査を停止する指令
をインターフェース１６に出す。つまり前記反射率ｒ1
の変化を検出することによりシリコンウエハ１７の位置
決めを行う。処理回路１５では光電変換された電気信号
に基づき下式によりセル２０やＡｌ電極パッド２１もし
くはシリコン基板２２を覆っているＳｉＯ2 膜２３の膜
厚ｄの算出を行う。
【００２５】
【数１】
【００２６】ここでλm は干渉縞波形に現れたｍ番目の
反射率の極大もしくは極小を与える波長であり、λm-l
はλm から波長の増加する方向にｌ番目の反射率の極大
もしくは極小を与える波長である。またｎはＳｉＯ2 膜
２３の屈折率、θは前記光ビームのＳｉＯ2 膜２３への
入射角である。
反射率の極大もしくは極小を与える波長であり、λm-l
はλm から波長の増加する方向にｌ番目の反射率の極大
もしくは極小を与える波長である。またｎはＳｉＯ2 膜
２３の屈折率、θは前記光ビームのＳｉＯ2 膜２３への
入射角である。
【００２７】なお本発明はこの第１の実施例に限定され
るものではなく要旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能
である。例えば投受光系に光ファイバを用いた本発明の
第２の実施例を図６に示す。この膜厚測定装置において
は、測定光学系２４が白色光源２５、レンズ２６、レン
ズ２７、レンズ２８、投受光ファイバ２９、スリット３
０、反射ミラー３１、回折格子３２、および１次元撮像
素子３３を有している。そして処理回路３５が備えられ
ており、この処理回路３５にはインターフェース３４を
介して１次元撮像素子３３が接続されており、加えてイ
ンターフェース３６を介してｘｙステージドライバ３７
が接続されている。
るものではなく要旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能
である。例えば投受光系に光ファイバを用いた本発明の
第２の実施例を図６に示す。この膜厚測定装置において
は、測定光学系２４が白色光源２５、レンズ２６、レン
ズ２７、レンズ２８、投受光ファイバ２９、スリット３
０、反射ミラー３１、回折格子３２、および１次元撮像
素子３３を有している。そして処理回路３５が備えられ
ており、この処理回路３５にはインターフェース３４を
介して１次元撮像素子３３が接続されており、加えてイ
ンターフェース３６を介してｘｙステージドライバ３７
が接続されている。
【００２８】投受光ファイバ２９は投光端３８、投受光
端３９および受光端４０を有しており、これらのうち投
光端３８はレンズ２６を介して白色光源２５に対向して
いる。また受光端４０は１次元撮像素子３３のの側に導
かれておりレンズ２７に対向している。投受光端３９は
ファイバガイド部４１を介してｘｙステージ４３の基台
４４上のシリコンウエハ１７上に導かれておりレンズ２
８を介して窓４２に対向している。ここで本実施例でも
第１の実施例と同じく薄膜としてＳｉＯ2 膜２３が採用
されている。
端３９および受光端４０を有しており、これらのうち投
光端３８はレンズ２６を介して白色光源２５に対向して
いる。また受光端４０は１次元撮像素子３３のの側に導
かれておりレンズ２７に対向している。投受光端３９は
ファイバガイド部４１を介してｘｙステージ４３の基台
４４上のシリコンウエハ１７上に導かれておりレンズ２
８を介して窓４２に対向している。ここで本実施例でも
第１の実施例と同じく薄膜としてＳｉＯ2 膜２３が採用
されている。
【００２９】まず白色光源２５から出射された光ビーム
はレンズ２６を通って平行光となり投受光ファイバ２９
の投光端３８に入射する。投受光ファイバ２９に入射し
た前記光ビームは投受光端３９へ伝送され投受光端３９
から出射した前記光ビームはレンズ２７および窓４２を
通ってシリコンウエハ１７に入射する。
はレンズ２６を通って平行光となり投受光ファイバ２９
の投光端３８に入射する。投受光ファイバ２９に入射し
た前記光ビームは投受光端３９へ伝送され投受光端３９
から出射した前記光ビームはレンズ２７および窓４２を
通ってシリコンウエハ１７に入射する。
【００３０】シリコンウエハ１７に入射したこの光ビー
ムはＳｉＯ2 膜２３の表面およびＳｉＯ2 膜２３とＡｌ
電極パッド２１もしくはシリコン基板２２との界面で反
射し、第１の実施例と同様に図３に示す両反射光ｕ1 ，
ｕ2 は干渉を起こす。そして干渉光が投受光端４２に入
射して投光端４０へ伝送される。
ムはＳｉＯ2 膜２３の表面およびＳｉＯ2 膜２３とＡｌ
電極パッド２１もしくはシリコン基板２２との界面で反
射し、第１の実施例と同様に図３に示す両反射光ｕ1 ，
ｕ2 は干渉を起こす。そして干渉光が投受光端４２に入
射して投光端４０へ伝送される。
【００３１】投光端４０から出射した干渉光はレンズ２
７に絞られてスリット３０を通過し反射ミラー３１によ
り回折格子３２に導かれる。そして前記干渉光は回折格
子３２により分光され、分光された光は１次元撮像素子
３３に入射する。
７に絞られてスリット３０を通過し反射ミラー３１によ
り回折格子３２に導かれる。そして前記干渉光は回折格
子３２により分光され、分光された光は１次元撮像素子
３３に入射する。
【００３２】１次元撮像素子３３は入射光を光電変換し
各波長ごとの光の強度に応じた信号を出力する。光電変
換された電気信号はインターフェース３４を介して処理
回路３５に入力する。この実施例でも処理回路３５から
の指令に基づいてインターフェース３６で制御して、ｘ
ｙステージドライバ３７を介してｘｙステージ４３を
ｘ，ｙ方向に走査しながら、１次元撮像素子３３で検出
した光から処理回路３５において反射率ｒ1 を求める。
各波長ごとの光の強度に応じた信号を出力する。光電変
換された電気信号はインターフェース３４を介して処理
回路３５に入力する。この実施例でも処理回路３５から
の指令に基づいてインターフェース３６で制御して、ｘ
ｙステージドライバ３７を介してｘｙステージ４３を
ｘ，ｙ方向に走査しながら、１次元撮像素子３３で検出
した光から処理回路３５において反射率ｒ1 を求める。
【００３３】処理回路３５は投受光端３９から出射した
前記光ビームの照射面が全てＡｌ電極パッド２１に入射
して且つ反射率ｒ1 が最大となった時点でｘｙステージ
４３の走査を停止する指令をインターフェース３６に出
す。つまり前記反射率ｒ1の変化を検出することにより
シリコンウエハ１７の位置決めを行う。
前記光ビームの照射面が全てＡｌ電極パッド２１に入射
して且つ反射率ｒ1 が最大となった時点でｘｙステージ
４３の走査を停止する指令をインターフェース３６に出
す。つまり前記反射率ｒ1の変化を検出することにより
シリコンウエハ１７の位置決めを行う。
【００３４】さらに１次元撮像素子３３の出力信号はイ
ンターフェース３４を介して処理装置３５に送られ処理
装置３５は入力された信号と第１の実施例中において上
述した式により、セル２０やＡｌ電極パッド２１もしく
はシリコン基板２２を覆っているＳｉＯ2 膜２３の膜厚
ｄの算出を行う。
ンターフェース３４を介して処理装置３５に送られ処理
装置３５は入力された信号と第１の実施例中において上
述した式により、セル２０やＡｌ電極パッド２１もしく
はシリコン基板２２を覆っているＳｉＯ2 膜２３の膜厚
ｄの算出を行う。
【００３５】なお上記の２つの実施例においては回折格
子を用いて分光をしているが、分光は回折格子に限らず
他の分光手段を用いても良い。また１次元撮像素子を用
いずに回折格子を回転し光電子倍増管で受光する方式で
も同様の効果が得られる。
子を用いて分光をしているが、分光は回折格子に限らず
他の分光手段を用いても良い。また１次元撮像素子を用
いずに回折格子を回転し光電子倍増管で受光する方式で
も同様の効果が得られる。
【００３６】そしてｘｙステージ４３を走査する方式に
限らず光学系全体を走査する方式や光ビームをミラーな
どで走査する方式でも良い。上記の２つの実施例では１
つの測定波長について反射率を測定して位置決めを行っ
ていたが、特定波長帯域について反射率を測定してその
積分値に基づいて位置決めをすることができる。もしく
は複数個の波長を用いてＡｌ電極パッド２１上の反射率
とシリコン基板２２上の反射率との差をそれぞれ求め
て、その反射率の差の最大値に基づいて位置決めするこ
ともできる。
限らず光学系全体を走査する方式や光ビームをミラーな
どで走査する方式でも良い。上記の２つの実施例では１
つの測定波長について反射率を測定して位置決めを行っ
ていたが、特定波長帯域について反射率を測定してその
積分値に基づいて位置決めをすることができる。もしく
は複数個の波長を用いてＡｌ電極パッド２１上の反射率
とシリコン基板２２上の反射率との差をそれぞれ求め
て、その反射率の差の最大値に基づいて位置決めするこ
ともできる。
【００３７】加えて本発明の膜厚測定装置は、大気中の
測定に限らずシリコンウエハ１７を水中に水没させた状
態でも水に対応した光学パラメータを持った光学系を用
いることにより測定が可能である。また研磨材を含み清
浄ではない水中での測定やシリコンウエハ１７の表面に
研磨材が付着した状態での測定においても、測定光の波
長を研磨材を透過するように選ぶことにより位置決めが
できる。そして膜厚を求めることもできる。
測定に限らずシリコンウエハ１７を水中に水没させた状
態でも水に対応した光学パラメータを持った光学系を用
いることにより測定が可能である。また研磨材を含み清
浄ではない水中での測定やシリコンウエハ１７の表面に
研磨材が付着した状態での測定においても、測定光の波
長を研磨材を透過するように選ぶことにより位置決めが
できる。そして膜厚を求めることもできる。
【００３８】実施例においては被測定薄膜にＳｉＯ2 膜
２３を、被測定パターンにＡｌ電極パッド２１を用いた
が被測定対象はこれらに限られることはない。またＡｌ
電極パッド２１上の反射率とシリコン基板２２上の反射
率を比較しているが双方の比較ができるパラメータなら
ば反射率でなくとも反射光を分光した光の強度を用いて
比較しても良い。実際には処理回路１５・３５の構成を
変えることで容易に実現は可能である。
２３を、被測定パターンにＡｌ電極パッド２１を用いた
が被測定対象はこれらに限られることはない。またＡｌ
電極パッド２１上の反射率とシリコン基板２２上の反射
率を比較しているが双方の比較ができるパラメータなら
ば反射率でなくとも反射光を分光した光の強度を用いて
比較しても良い。実際には処理回路１５・３５の構成を
変えることで容易に実現は可能である。
【００３９】
【発明の効果】本発明によればパターン付き半導体ウエ
ハ表面の薄膜の膜厚を測定する装置において、特にパタ
ーン上の特定の測定位置に高精度、簡便に位置決めする
と同時に精度良く膜厚を測定する装置が提供できる。こ
のようにするとパターン上の特定の測定位置に位置決め
をするための複雑な装置を他に接続する必要がないので
測定装置全体を小形化でき、低価格で測定装置全体を製
作することができる。
ハ表面の薄膜の膜厚を測定する装置において、特にパタ
ーン上の特定の測定位置に高精度、簡便に位置決めする
と同時に精度良く膜厚を測定する装置が提供できる。こ
のようにするとパターン上の特定の測定位置に位置決め
をするための複雑な装置を他に接続する必要がないので
測定装置全体を小形化でき、低価格で測定装置全体を製
作することができる。
【図１】本発明の第１の実施例を示す概略構成図。
【図２】（ａ）はシリコンウエハの構成図。（ｂ）は
（ａ）の拡大図。
（ａ）の拡大図。
【図３】図２（ｂ）のＡ−Ａ´線における断面図。
【図４】反射率と干渉光の波長との関係図。
【図５】（ａ）は光ビームの照射面とＡｌ電極パッドと
の相対位置の関係図。（ｂ）はこの相対位置と反射率ｒ
1 との関係図。
の相対位置の関係図。（ｂ）はこの相対位置と反射率ｒ
1 との関係図。
【図６】本発明の第２の実施例を示す概略構成図。
【図７】従来例を示す概略構成図。
１・２５…白色光源 ２・３・５・８・２６・２７・２８・４６…レンズ ４・３０…スリット ６…ビームスプリッタ ７…対物レンズ ９・３２…回折格子 １０・３３…１次元撮像素子 １１・１６・３４・３６…インターフェース １２・４３…ｘｙステージ １３・４４…基台 １４・３７…ｘｙステージドライバ １５・３５…処理回路 １７…シリコンウエハ １９…素子 ２０…セル ２１…Ａｌ電極パッド ２２…シリコン基板 ２３…ＳｉＯ2 膜 ２４…測定光学系 ２９…投受光ファイバ ３１…反射ミラー ３８…投光端 ３９…投受光端 ４０…受光端 ４１…ファイバガイド部 ４２…窓 ４５…半導体レーザ素子 ４７…平面鏡 ４８…自己結合型半導体レーザ ４９…誘電体膜
Claims (3)
- 【請求項１】 基板上に薄膜と、配線パターンの形成
部とを有している半導体ウエハに測定光を照射し、上記
半導体ウエハからの反射光に基づいて上記薄膜の膜厚を
測定する膜厚測定装置において、上記薄膜の被測定部分
への位置決めに用いるデータの検出と、上記薄膜の膜厚
データの測定とを上記半導体ウエハからの反射光を用い
て単一の光学系で行うことを特徴とする膜厚測定装置。 - 【請求項２】 上記反射光の干渉光を分光し、この分
光した光の反射率と波長との関係に基づいて上記薄膜の
被測定部分への位置決めに用いるデータの検出と、上記
薄膜の膜厚データの測定とをすることを特徴とする請求
項１記載の膜厚測定装置。 - 【請求項３】 上記反射光の干渉光を分光し、この分
光した光の強度と波長との関係に基づいて上記薄膜の被
測定部分への位置決めに用いるデータの検出と、上記薄
膜の膜厚データの測定とをすることを特徴とする請求項
１記載の膜厚測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11570693A JPH06331320A (ja) | 1993-05-18 | 1993-05-18 | 膜厚測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11570693A JPH06331320A (ja) | 1993-05-18 | 1993-05-18 | 膜厚測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06331320A true JPH06331320A (ja) | 1994-12-02 |
Family
ID=14669198
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11570693A Pending JPH06331320A (ja) | 1993-05-18 | 1993-05-18 | 膜厚測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06331320A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002280258A (ja) * | 2001-03-19 | 2002-09-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 積層体の製造方法および製造装置 |
| JP2009059427A (ja) * | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Hoya Corp | 磁気ディスク用ガラス基板の製造方法、磁気ディスクの製造方法及び板厚測定装置 |
| JP2009180640A (ja) * | 2008-01-31 | 2009-08-13 | Oki Semiconductor Co Ltd | 膜厚測定方法 |
| JP2013197553A (ja) * | 2012-03-22 | 2013-09-30 | Hitachi Cable Ltd | 圧電体膜付き基板、圧電体膜素子及びその製造方法 |
-
1993
- 1993-05-18 JP JP11570693A patent/JPH06331320A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002280258A (ja) * | 2001-03-19 | 2002-09-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 積層体の製造方法および製造装置 |
| JP2009059427A (ja) * | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Hoya Corp | 磁気ディスク用ガラス基板の製造方法、磁気ディスクの製造方法及び板厚測定装置 |
| JP2009180640A (ja) * | 2008-01-31 | 2009-08-13 | Oki Semiconductor Co Ltd | 膜厚測定方法 |
| JP2013197553A (ja) * | 2012-03-22 | 2013-09-30 | Hitachi Cable Ltd | 圧電体膜付き基板、圧電体膜素子及びその製造方法 |
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