JPH087045B2 - 干渉計装置、半導体処理装置ならびに基板表面位置の計測方法および装置 - Google Patents

干渉計装置、半導体処理装置ならびに基板表面位置の計測方法および装置

Info

Publication number
JPH087045B2
JPH087045B2 JP4304131A JP30413192A JPH087045B2 JP H087045 B2 JPH087045 B2 JP H087045B2 JP 4304131 A JP4304131 A JP 4304131A JP 30413192 A JP30413192 A JP 30413192A JP H087045 B2 JPH087045 B2 JP H087045B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light beam
light
moving
reflecting
supplying
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP4304131A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH05248817A (ja
Inventor
ジョージ バービー スティーヴン
（エヌエムエヌ） リー レピン
ジョゼフ スィルヴェストリ ヴィクター
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by International Business Machines Corp filed Critical International Business Machines Corp
Publication of JPH05248817A publication Critical patent/JPH05248817A/ja
Publication of JPH087045B2 publication Critical patent/JPH087045B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • G01B11/0616—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating
    • G01B11/0675—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating using interferometry

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Weting (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は集積回路の製造に係り、
詳細には、エッチング又は付着によって生じられる単分
子膜（monolayer ）レベルでの薄膜の厚さの変化のイン
サイチュ（もとの位置での）測定用の干渉計に関する。
【０００２】
【従来の技術】超小型電子デバイスの製作技術では、極
薄膜の材料に小さく且つ精密な変化がなされることが要
求される。こうしたタイプの薄膜を正確且つ一貫して製
造するために、膜厚の変化を実現する異なる処理工程中
に膜厚をモニタするインサイチュ測定技術が必要とされ
る。膜測定のための種々の測定技術は既に開発されてい
るものの、薄膜（即ち、１単分子膜のオーダの厚さを有
する膜）を測定する要件を満たすものではなかった。
【０００３】これまで各々の適用又は処理に対する最適
な測定技術は、膜の種類、膜の厚さ及び望ましい精度に
依存するものであった。これらの基準には、膜厚、膜の
透明度、厚さの均一性、膜と基板の平滑性、膜と基板の
光学特性及び膜と基板のサイズなどの特性が含まれる。
種々のタイプの光学干渉現象又は光学インターフェロメ
トリー（干渉計使用法）は、ほぼ光の波長のオーダであ
る薄膜の測定に対して最も有効であることがわかってい
る。これら光学インターフェロメトリー測定システム
は、透明膜を測定するものと不透明膜を測定するものと
の二つのカテゴリーに分類されることもある。最も広範
囲に使用される薄膜の光学インターフェロメトリー技術
によってシリコン基板上の透明膜が測定されることは知
られている。しかしながら、半導体技術の進歩の結果、
種々の基板又は媒体上の金属及び積層レイヤなどの極薄
膜の不透明材料を測定することが特別に必要とされるよ
うになってきた。
【０００４】不透明膜をモニタするための従来技術は一
般的に、２ビームインターフェロメトリーの使用に依存
して材料のエッチング割合を引き出す。かかる構成にお
いて、光の単一の波面は２つのビームに分割され、その
内の一つは基準としての非エッチング表面に突き当た
り、他方は、先の基準から離れる方向に移動し、且つエ
ッチング中の表面に突き当たる。このように経路長の変
化によって生じられる位相のずれは、これら２つのビー
ムが光検出器において再結合された後にシヌソイド型信
号を生成する。この種のシステムの例は、アメリカ特許
第４、１４７、４３５号に見ることができる。しかしな
がら、こうした種類のシステムは、全体のエッチングの
深さがシステムそのものの分解能と同じオーダの量であ
るために先天的に好ましくない厚さに調節される。
【０００５】２ビームのシステムの欠点を解決するため
にさらに最近において試みられた方法として、処理中の
表面から反射されたものと比較される基準反射信号を提
供するモニタウェハの使用が上げられる。この種のシス
テムの例は、アメリカ特許第４、３６７、０４４号にお
いて述べられる。
【０００６】しかしながら、上記アメリカ特許第４、１
４７、４３５号及び同第４、３６７、０４４号において
述べられている光学インターフェロメトリーシステム
は、不適切な分解能、ならびにシステムを整列したりそ
の整列状態を維持する際に先天的に困難があるために、
現在のＶＬＳＩ（超大規模集積回路）製作技術に対して
非実用的である。
【０００７】エッチング及び付着（蒸着）工程中に不透
明膜の厚さを正確にインサイチュ測定するための従来技
術の欠点を克服するシステムはそれ故に、非常に望まし
いとされる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、エッ
チング又は付着工程中に膜厚の変化をモニタするための
改良型インサイチュ光学インターフェロメトリー方法及
び装置を提供することである。
【０００９】本発明の他の目的は、エッチング又は付着
工程中に不透明膜の厚さの変化をモニタするための改良
型インサイチュ光学インターフェロメトリー方法及び装
置を提供することである。
【００１０】本発明のさらに別の目的は、エッチング又
は付着工程中の不透明膜の厚さの変化を高分解能及び高
精度でモニタするための改良型インサイチュ光学インタ
ーフェロメトリー方法及び装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の実施例に
よる干渉計は、コヒーレント光源と、コヒーレント光を
部分的に反射し且つ部分的に透過するためのビームスプ
リッタと、その透過されたコヒーレント光を反射するた
めの変調ミラーと、反射光を反射するための処理中の基
板と、基板から反射されてきた光と変調ミラーから反射
されてきた光との間の位相のずれを測定するための検出
及び測定手段と、を有する。
【００１２】本発明の第２の実施例による干渉計は本発
明の第１の実施例による一対の干渉計と同じコヒーレン
ト光源を利用する２つのシステムを備え、２つのシステ
ムにおいて、第１の干渉計は基板の処理表面から反射さ
れてきた光と変調ミラーから反射されてきた光との位相
差を測定し、第２の干渉計は上記処理表面とは反対側の
基板の裏面から反射されてきた光と第２の変調ミラーか
ら反射されてきた光との位相差を測定する。これら二つ
の位相差信号は相互比較され、その差は基板の処理表面
によって供給される位相差信号から差し引かれて、シス
テム振動、ウェハのワーピング（反り）及び一個の干渉
計を不正確にするような他の事象による影響を無効にす
る。
【００１３】本発明は、製造が容易で単分子膜レベルで
のインサイチュ膜厚測定を行なう。さらに、単分子膜分
解能による処理を停止するために、本発明をエンドポイ
ント検出システムとして利用することもできる。
【００１４】
【実施例】図１を参照すると、本発明の第１実施例によ
る干渉計１０は、コヒーレント光を供給するコヒーレン
ト光源１２を有する。光源１２はスイス国内に所在のメ
ルグリオット（Melles Griot）社製造の０５ＬＨＲカタ
ログシリーズなどのＨｅＮｅレーザであってもよい。光
源１２からの光ビーム（ライン１４によって示される）
は、ビームスプリッタ１６によって部分的に反射され且
つ部分的に透過される。ビームスプリッタ１６は、上記
メルグリオット社製造のカタログ番号０３ＢＴＦ００７
など、当該分野周知の多数のビームスプリッタの任意の
ものでもよい。好ましいビームスプリッタは５０／５０
型ビームスプリッタであり、ビームの５０％は透過さ
れ、残りの５０％は反射される。しかしながら、この特
定の反射／透過割合は、本発明の動作に対して重要では
ない。ビームスプリッタ１６によって反射される光ビー
ム（ライン１８によって示される）は付着又はエッチン
グの何れかの処理中の処理表面２１を有する基板２０か
ら反射され、処理表面２１の位置はモニタされるか、測
定されるかの少なくとも何れかのためにある。基板２０
から反射されてくる光ビーム（ライン２２によって示さ
れる）はビームスプリッタ１６を介して部分的に透過さ
れて、光検出器２４に突き当たる。
【００１５】本発明の図１及び図２においてコリニア光
ビームは別々のラインによって示されるものであり、例
えば、ライン１８及び２２によって示される。
【００１６】光検出器２４は、米国マサチューセッツ州
セイラムにあるＥＧ＆Ｇエレクトロ−オプティックス社
製造のＤＴシリーズのフォトダイオードなどの、光エネ
ルギーを電気エネルギーに変換するために利用される当
該分野周知の多数の変換器の内の任意のものでよい。光
検出器２４は、そこに突き当たる光の強度を示すライン
２６上の電気信号を、位相又は電圧メータなどの測定器
具（図示せず）に対し供給する。検出器２４の出力信号
２６はさらにサーボユニット２８に供給される。
【００１７】ビームスプリッタ１６はまた、光ビーム１
４の一部を透過させる。透過された光ビーム（ライン３
０によって示される）は、ミラー等の反射器３４を有す
るトランスレータ３２（移動装置）に突き当たり、反射
器３４は光ビーム３１を反射してビームスプリッタ１６
方向に返す。反射器３４から反射されてきた光ビーム
（ライン３１で示される）は部分的に、ビームスプリッ
タ１６によって光検出器２４方向に反射される。反射器
３４は変調器３６に取り付けられており、変調器３６
は、そこに印加された電圧信号に比例する所定変位に反
射器を変換又は移動させるものであり、これについては
以下で詳細に説明される。本発明の好ましい変換器３６
はドイツ国ミュンヘンに所在のピエゾメカニックオプテ
ィック（Piezomechanik Optik ）のルッツ・ピッケルマ
ン博士（Dr. Lutz Pickelman）製造のようなピエゾ・エ
レクトリック・クリスタル（ピエゾ電気結晶体）であ
る。トランスレータ３２の変位量は、ピエゾ・エレクト
リック・クリスタル３２に対してライン３８上に供給さ
れる電圧信号に比例する。
【００１８】電圧出力信号３８はサーボユニット２８に
よって供給され、これは光検出器２４からの出力信号２
６に応答する。サーボユニット２８は、電圧信号２６を
ライン２７上に供給される所定の基準電圧ＶR と比較
し、差信号を増幅し、ほかの場合には調節し、さらに調
節された異なる信号をライン３８上に供給するシステム
である。サーボユニット２８は、２つの入力信号を比較
し、その結果である差信号を増幅する、電子工学分野で
周知の多数の回路の内の任意の回路から構成することも
でき、これについてはここでは詳述しない。光検出器出
力信号２６は、基板２０とトランスレータ３２から発生
する組み合わされた（合成）光ビーム２２と３１の強度
とは機能的に関係があり、且つこれを表わす。組み合わ
された光ビーム２２と３１の強度はこれらの位相差の関
数である。２つの信号間の位相差はまた、ビームスプリ
ッタ１６と処理表面２１との間の距離Ｘ1 ならびにビー
ムスプリッタ１６と反射器３４との間の距離Ｘ2 の差に
よって決定する。従ってサーボユニット２８は、処理表
面２１の相対位置の関数であるライン３８上の電圧出力
信号を供給する。サーボユニット２８の出力信号３８が
増大すると、変調器３６の変位が増加し、これによって
出力信号３８をゼロに駆動する。このためサーボユニッ
ト２８は、トランスレータ３２に帰還ループを提供す
る。
【００１９】サーボユニット２８の電圧出力信号３８は
さらに、測定器具（図示せず）に供給される。上述した
ように、電圧出力信号３８は基板２０の処理表面２１の
位置の関数であり、基板上に起きる付着又はエッチング
の量に関する正確な情報を提供するために電圧出力信号
３８を測定且つ使用することができる。実際のところ好
ましい実施例では、基板２０上の変化を単分子膜レベル
に対して測定することができ、これによって上述した以
前のインターフェロメトリー技術よりも好ましい分解能
のオーダを提供する。
【００２０】本発明の干渉計の動作は以下の通りであ
る。光源１２からの光１４は、ビームスプリッタ１６に
よって部分的に反射され、処理中の基板２０から反射さ
れて、ビームスプリッタ１６を介して透過され、光検出
器２４に対し供給される。光源１２からの光１４はさら
に、ビームスプリッタ１６を介して部分的に透過され、
トランスレータ３２から反射されて、ビームスプリッタ
１６によって反射され、光検出器２４内に入射する。こ
れら２つの組み合わされた（合成）光ビーム２２、３１
は光検出器２４に突き当たる。これら２つの光ビーム
は、２つの光ビーム間の位相差しだいで光検出器２４に
突き当たる光の強度によって明示されている加算又は減
算の量によって、相互に加算し、又は何れかから減算す
るように結合し、そのため、光検出器２４により組み合
わされた光ビーム２２、３１の強度を示す電気信号に変
換されることになる。変換された信号はライン２６を介
して提供される。サーボユニット２８はライン２６上の
信号を基準電圧ＶR と比較し、ライン３８上の帰還信号
をトランスレータ３２に供給するために差信号を増幅す
る。好ましくは、ＶR は付着又はエッチング工程の初め
に光検出器出力信号２６に等しい大きさをもつように設
定されるので、これによってサーボユニット２８の初期
の電圧出力信号３８をゼロにする。次にエッチング又は
付着工程が開始され、処理表面２１は成長又はエッチン
グによって移動する。その工程の結果、光検出器２４は
以前に供給されたものと比較される光強度の変化を示す
ことになる。この光度の差は電気信号に変換され、サー
ボユニット２８へのライン２６上に提供される。このた
めサーボユニット２８によって供給される出力信号３８
は、変調器によって反射器３４の位置を変化させ、これ
によって光検出器２４での最小光強度を維持する。サー
ボユニット２８によって供給される電圧出力信号３８
は、このためにトランスレータ３２が必要とする変位量
の関数であって、光検出器２４での最小光強度を維持す
ることになる。従って、ライン３８上でサーボユニット
２８によって供給される電圧出力は、基板表面２０にお
ける変化又は変位の量の関数であり、実施中の付着又は
エッチングの量を指示するものである。入力光１４の光
度と光検出器２４で組み合わされた光ビーム２２、３１
の光強度との数学的関係は以下の通りである。
【００２１】（１）入射電界が以下のように定義される
と、 Ｅ ＝ ＥO ｃｏｓ（ｗｔ − ｋｘ ＋ Θ） （１） ここでは、ＥO ＝ 入射電界の振幅、 ｗ ＝ ２πｖ は光の円振動数、 ＝ ２π／Ｔ Ｔ ＝ 電界振動の周期、 ｋ ＝ ２π／λで、波動ベクトルであり、 λは波長、 Θは一定の初期位相（任意）である。
【００２２】（２）検出器では測定された光強度ＩD は
以下のように｜ＥD ｜2 に比例する。
【００２３】
【数１】
【００２４】ここでは、ｘ1 はサンプルの反射面とビー
ムスプリッタとの間の距離、ｘ2 はビームスプリッタと
変調ミラーの反射面との距離、ＥD は光検出器での入射
電界の振幅、Ｅ1 は光検出器での入射電界の基板表面か
らの振幅、Ｅ2 は光検出器での入射電界のトランスレー
タからの振幅、である。
【００２５】５０／５０ビームスプリッタについては、
Ｅ1 ＝Ｅ2 であり、以下のように示される。
【００２６】
【数２】
【００２７】
【数３】
【００２８】本発明の第１の実施例による干渉計１０
は、基板２０が処理状態のもとでは安定性を保つ理想的
状態において有効である。しかしながら、この仮定は一
般に製造環境においては不正確であって、測定を不正確
にするような工程の際に基板２０の振動及び他の運動を
考慮した手段をとる必要がある。
【００２９】図２を参照すると、本発明による干渉計シ
ステムの第２の実施例では、基板２０の振動及び運動が
考慮されており、図１について述べられ且つ図示された
光源１２と同一の光源１１２を有し、これは光出力１１
４をメルグリオット社製造のカタログ番号０３Ａ・ＰＴ
Ａ・１０５などの直線偏光子１１６に供給する。直線偏
光子１１６の偏光出力光ビーム１１８は半波長板１２０
を介して透過され、半波長板はその反射面を調整するこ
とによって調節可能な所定角度に偏光１１８を回転させ
る。半波長板１２０は、メルグリオット社製造のカタロ
グ番号０２ＷＲＭ０３５などの当該分野周知の多数の製
品の内の任意の製品でもよい。回転光ビーム１２２は、
メルグリオット社製造のカタログ番号０３ＢＳＤ０３５
などのビームスプリッタ立方体（キューブ）１２４に供
給され、このビームスプリッタ立方体１２４は回転光ビ
ーム１２２ベクトルの直交構成要素を構成する２つの光
ビーム１２６、１２８を供給する。ビームスプリッタ立
方体１２４の出力光ビーム１２６、１２８はこのため、
それぞれ矢印１３８と点１３２によって指示された偏光
の直交面を有する。ビームスプリッタ立方体１２４から
透過された光信号１２６はビームスプリッタ１４０に供
給され、このビームスプリッタ１４０は図１について述
べられ且つ図示されたビームスプリッタ１６と同一であ
る。ビームスプリッタ１４０は光ビーム１２６を部分的
に透過し且つ反射することによって、光ビーム１４２、
１４４をそれぞれ供給する。反射された光ビーム１４４
は基板１９５の処理表面１９４から反射されて、次にビ
ームスプリッタ１４０を介して透過され、光検出器１４
８（Ｄ1 ）に供給され、この光検出器１４８もまた図１
において述べられ且つ図示された光検出器２４と同一で
ある。ビームスプリッタ１４０から透過された光ビーム
１４２はトランスレータ１５４から反射されるが、この
トランスレータ１５４もまた、図１において述べられ且
つ図示されたトランスレータ３２と同一である。トラン
スレータ１５４から反射されてきた光ビームはライン１
４３によって示され、ビームスプリッタ１４０によって
反射され、さらに光検出器１４８に供給される。光検出
器１４８の出力信号はライン１５０上でサーボユニット
１５２に対し供給され、このサーボユニット１５２もま
た図１において述べられ且つ図示されたサーボユニット
２８と同一である。サーボユニット１５２の出力信号は
ライン１５６上においてトランスレータ１５４とコンパ
レータ１５８に対し供給される。
【００３０】ビームスプリッタ１２４からの反射光１２
８はミラー１６０で反射されて、半波長板１６２を介し
て透過される。半波長板１６２は、矢印１６４で示され
るように光１２８の偏光面を回転する。回転された光信
号１６６は第２のビームスプリッタ１６８に対し供給さ
れるが、このビームスプリッタ１６８は第１のビームス
プリッタ１４０と同一である。
【００３１】ビームスプリッタ１６８によって反射され
た光ビーム１７０は、基板１９５の裏面１９６で反射さ
れてくる。裏面１９６から反射された光ビームはライン
１７１によって示され、ビームスプリッタ１６８を介し
て透過され、光検出器１４８と同一の第２の光検出器１
７４に対して供給される。光検出器１７４はライン１７
６上において、第１のサーボシステム１５２と同一の第
２のサーボシステム１７８に対し出力信号を供給する。
【００３２】ビームスプリッタ１６８を介して透過され
た光ビーム１８０は、第１のトランスレータ１５４と同
一の第２のトランスレータ１８２から反射されてくる。
第２のトランスレータ１８２から反射されてきた光ビー
ムはライン１８１によって示され、ビームスプリッタ１
６８によって反射されて、さらに光検出器１７４に対し
供給される。光検出器１７４は組み合わされた光ビーム
１７２を変換して、ライン１７６において上述のサーボ
ユニット１５２と同一の第２のサーボユニット１７８に
対し出力信号を供給する。サーボユニット１７８の出力
はライン１８４上でトランスレータ１８２と、さらにコ
ンパレータ１５８と、に対し供給される。コンパレータ
１５８は電気信号１５６と１８４を比較し、ライン１８
６上において測定機器（図示せず）で利用されるべき電
気差信号を供給する。
【００３３】干渉計システム１００はこのため、２つの
実質的に同一の測定システム１９０、１９２を有し、こ
れら測定システムは基板２０の処理側１９４及び裏側１
９６の相対位置をそれぞれ測定する。裏面以外の他の表
面も使用できることに注意すべきである。測定システム
１９２からの出力信号１８４は基準信号として供給さ
れ、コンパレータ１５８によって測定システム１９０の
出力信号１５６から差し引かれる。基板２０の相対位置
に対する振動、運動、又は他の外部入力による変化が干
渉計１００の二重の測定システムで考慮されることによ
って、かかる振動又は位置変化とは関係のないネット出
力１８６を供給することになる。測定システム１９０、
１９２はそれぞれ、上述され且つ図示された干渉計シス
テム１０と同様に動作する。
【００３４】直線偏光子１１６、半波長板１２０及びビ
ームスプリッタ立方体１２４の構成を調整用として、基
板の処理表面１９４と基板の裏側１９６の相対的反射特
性を補償するものであることがわかる。例えば、基板の
裏側が基板の処理表面に対して非常に高い反射性がある
場合、ビームスプリッタ立方体を反射される（ライン１
２８）よりも透過される（ライン１３８）光の方が多く
なるように調整することができる。このため、付着又は
エッチング工程の初めにライン１５６と１８４上に適切
な信号レベルを提供するためにシステムの波長を合わせ
ることができる。追加の補償手段をサーボユニット１５
２、１７８におけるような他の領域でも提供できること
は言うまでもない。
【００３５】本発明において、上述された光源１２、１
１２によって供給された入力光の周波数は、基板処理表
面、基板裏面及び反射器表面が光を通さないようなもの
が好ましいこともまた理解される。
【００３６】さらに上述された典型的な実施例におい
て、トランスレータ３２、１５４、１８２がビームスプ
リッタ１６、１４０、１６８を介して透過された光を反
射することは重要ではないと示される。システムは、ト
ランスレータが透過された光を反射するのと全く同じよ
うに作動する。
【００３７】本発明はエンドポイント検出システムとし
ての使用に最適であり、この場合、出力信号３８、１８
６は（図示せぬ測定システムによって）所望の量と比較
される。出力信号がいったん所望値に到達（して所望の
工程のエンドポイントを指示）すると、進行中の付着又
はエッチング工程は停止される。干渉計は次の工程の開
始のために初期化される。
【００３８】本発明はさらに、基板表面形状を測定する
のに適している。図１を参照すると、基板表面２１の形
状をビームスプリッタ１６、光検出器２４及びトランス
レータ３２をブロック９０内に組み合わせることによっ
て測定することもでき、このブロックは光ビーム１４と
同一面において基板表面２１全体にかけての距離を変換
する。干渉計１０はこのように、基板表面２１にかけて
の「走査」と、その形状の測定のために利用することも
できる。コンパレータ２８がブロック９０内に示されて
いるとは言え、このユニットを変換ブロック９０と組み
合わせることは必要ではない。
【００３９】図２を参照すると、ブロック１９０は光ビ
ーム１２６と同一面において変換し、そのため図１のブ
ロック９０と同様に使用することによって、その形状を
測定すると同様に基板表面１９４にわたって走査するこ
とができる。
【００４０】本発明の他の適用には、図１と図２につい
て上記で述べられ且つ図示されたような基板表面２１、
１９４の相対位置をモニタすることによって基板２０、
１９５の熱膨張を測定することがある。本発明はこのよ
うに、基板２０、１９５の膨張、収縮を測定するために
利用することもできる。
【００４１】
【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、エッチング又は付着工程中に薄膜の厚さの変化をモ
ニタすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例による干渉計の概略ブロ
ック図である。
【図２】本発明の第２の実施例による干渉計の概略ブロ
ック図である。
【符号の説明】
１０ 干渉計 １２ 光源 １４ 光ビーム １６ ビームスプリッタ ２０ 基板 ２１ 処理表面 ２４ 光検出器 ２８ サーボユニット ３２ トランスレータ ３６ コンパレータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 レピン （エヌエムエヌ） リー アメリカ合衆国12561、ニューヨーク州ニ ューポーツ、コロニアル ドライヴ 36ビ ー (72)発明者 ヴィクター ジョゼフ スィルヴェストリ アメリカ合衆国12533、ニューヨーク州ホ ープウェル ジャンクション、ベヴァリー コート ３ (56)参考文献 特開 昭61−99805（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−80859（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−78640（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−117251（ＪＰ，Ａ)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 コヒーレント光の第１の光ビームを供給
    する第１の光源手段と、 前記第１の光ビームを部分的に透過し且つ部分的に反射
    することによって、第２の光ビームと第３の光ビームを
    それぞれ供給する第１のビームスプリッタ手段と、前記第２の光ビームを部分的に反射し且つ部分的に透過
    することによって、第４の光ビームと第５の光ビームを
    それぞれ供給する第２のビームスプリッタ手段と、 予め定められた距離を移動する第１の移動表面を有する
    第１の移動手段であって、前記第５の光ビームを反射す
    ることによって第６の光ビームを供給する、移動手段
    と、 その位置が計測される処理表面と、背面とを有する基板
    であって、前記処理表面は前記第４の光ビームを反射す
    ることによって第７の光ビームを供給する、基板と、 前記第６および第７の光ビームに応答し、両ビーム間の
    位相シフトを計測する第１の計測手段であって、位相シ
    フトは処理表面と第１の移動表面との位置の差の関数で
    あり、前記第１の計測手段は処理表面の相対的位置を表
    す第１の計測信号を供給する、計測手段と、 前記第３の光ビームを部分的に反射し且つ部分的に透過
    することによって、第８の光ビームと第９の光ビームを
    それぞれ供給する第３のビームスプリッタ手段と、 予め定められた距離を移動する第２の移動表面を有する
    第２の移動手段であって、前記第９の光ビームを反射す
    ることによって第１０の光ビームを供給し、前記背面は
    前記第８の光ビームを反射することによって第１１の光
    ビームを供給する、移動手段と、 前記第１０および第１１の光ビームに応答し、両ビーム
    間の位相シフトを計測する第２の計測手段であって、位
    相シフトは前記背面と第２の移動表面との位置の差の関
    数であり、前記第２の計測手段は前記背面の相対的位置
    を表す第２の計 測信号を供給する、計測手段と、 第１と第２の計測信号を比較することによって位置出力
    信号を供給する比較器手段と、 を含む干渉計装置。
  2. 【請求項２】 基板を処理するために必要とされる条件
    を供給する処理チャンバ手段であって、前記基板は処理
    表面と背面とを有し、処理表面は計測されるべき位置を
    有する、処理チャンバ手段と、 コヒーレント光の第１の光ビームを供給する光源手段
    と、 前記第１の光ビームを部分的に透過し且つ部分的に反射
    することによって、第２の光ビームと第３の光ビームを
    それぞれ供給する第１のビームスプリッタ手段と、 前記第２の光ビームを部分的に反射し且つ部分的に透過
    することによって、第４の光ビームと第５の光ビームを
    それぞれ供給する第２のビームスプリッタ手段と、 予め定められた距離を移動する第１の移動表面を有する
    第１の移動手段であって、前記第５の光ビームを反射す
    ることによって第６の光ビームを供給し、処理表面は前
    記第４の光ビームを反射することによって第７の光ビー
    ムを供給する、 移動手段と、 前記第６および第７の光ビームに応答し、両ビーム間の
    位相シフトを計測する第１の計測手段であって、位相シ
    フトは処理表面と第１の移動表面との位置の差の関数で
    あり、前記第１の計測手段は処理表面の相対的位置を表
    す第１の計測信号を供給する、計測手段と、 前記第３の光ビームを部分的に反射し且つ部分的に透過
    することによって、第８の光ビームと第９の光ビームを
    それぞれ供給する第３のビームスプリッタ手段と、 予め定められた距離を移動する第２の移動表面を有する
    第２の移動手段であって、前記第９の光ビームを反射す
    ることによって第１０の光ビームを供給し、前記背面は
    前記第８の光ビームを反射することによって第１１の光
    ビームを供給する、移動手段と、 前記第１０および第１１の光ビームに応答し、両ビーム
    間の位相シフトを計測する第２の計測手段であって、位
    相シフトは前記背面と第２の移動表面との位置の差の関
    数であり、前記第２の計測手段は前記背面の相対的位置
    を表す第２の計測信号を供給する、計測手段と、 第１と第２の計測信号を比較することによって位置出力
    信号を供給する比較器手段と、 を含む半導体処理装置。
  3. 【請求項３】 背面を有する基板処理表面の位置を計測
    する方法であって、 コヒーレント光の第１の光ビームを供給するステップ
    と、 前記第１の光ビームを部分的に透過することによって第
    ２の光ビームを供給し、且つ前記第１の光ビームを部分
    的に反射することによって第３の光ビームを供給する第
    １のビームスプリッタを供給するステップと、 前記第２の光ビームを部分的に反射することによって第
    ４の光ビームを供給し且つ前記第３の光ビームを部分的
    に透過することによって第５の光ビームを供給する第２
    のビームスプリッタを供給するステップと、 第１の予め定められた距離を移動する第１の移動表面を
    有する第１の移動手段であって、前記第５の光ビームを
    反射することによって第６の光ビームを供給する移動手
    段を供給するステップと、 前記第４の光ビームを処理表面から反射させることによ
    って第７の光ビームを供給するステップと、 前記第６と第７の光ビーム間の位相シフトを計測するス
    テップであって、位相シフトは処理表面の相対的位置の
    関数である、位相シフト計測ステップと、 第６と第７の光ビーム間の位相シフトを表す第１の計測
    信号を供給するステップと、 前記第１の計測信号に応答して前記第１の予め定められ
    た距離を制御するステップと、 前記第３の光ビームを部分的に反射することによって第
    ８の光ビームを供給し且つ前記第３の光ビームを部分的
    に透過することによって第９の光ビームを供給する第３
    のビームスプリッタを供給するステップと、 第２の予め定められた距離を移動する第２の移動表面を
    有する第２の移動手段であって、前記第９の光ビームを
    反射することによって第１０の光ビームを供給する移動
    手段を供給するステップと、 前記第８の光ビームを前記背面から反射させることによ
    って第１１の光ビームを供給するステップと、 前記第１０と第１１の光ビーム間の位相シフトを計測す
    るステップであって、位相シフトは前記背面の相対的位
    置の関数である、位相シフト計測ステップと、 第１０と第１１の光ビーム間の位相シフトを表す第２の
    計測信号を供給するステップと、 前記第２の計測信号に応答して前記第２の予め定められ
    た距離を制御するステップと、 前記第１と第２の計測信号を比較することによって総合
    的出力信号を供給する比較器手段と、 を含む基板表面位置の計測方法。
  4. 【請求項４】 背面を有する基板処理表面の位置を計測
    する装置であって、 コヒーレント光の第１の光ビームを供給する第１の光源
    手段と、 前記第１の光ビームを部分的に透過し且つ部分的に反射
    することによって、第２の光ビームと第３の光ビームを
    それぞれ供給する第１のビームスプリッタ手段と、 前記第２の光ビームを部分的に反射し且つ部分的に透過
    することによって、第４の光ビームと第５の光ビームを
    それぞれ供給する第２のビームスプリッタ手段と、 予め定められた距離を移動する第１の移動表面を有する
    第１の移動手段であって、前記第５の光ビームを反射す
    ることによって第６の光ビームを供給し、処理表面は前
    記第４の光ビームを反射することによって第７の光ビー
    ムを供給する、移動手段と、 前記第６および第７の光ビームに応答し、両ビーム間の
    位相シフトを計測する第１の計測手段であって、位相シ
    フトは処理表面と第１の移動表面との位置の差の関数で
    あり、前記第１の計測手段は処理表面の相対的位置を表
    す第１の計測信 号を供給する、計測手段と、 前記第３の光ビームを部分的に反射し且つ部分的に透過
    することによって、第８の光ビームと第９の光ビームを
    それぞれ供給する第３のビームスプリッタ手段と、 予め定められた距離を移動する第２の移動表面を有する
    第２の移動手段であって、前記第９の光ビームを反射す
    ることによって第１０の光ビームを供給し、前記背面は
    前記第８の光ビームを反射することによって第１１の光
    ビームを供給する、移動手段と、 前記第１０および第１１の光ビームに応答し、両ビーム
    間の位相シフトを計測する第２の計測手段であって、位
    相シフトは前記背面と第２の移動表面との位置の差の関
    数であり、前記第２の計測手段は前記背面の相対的位置
    を表す第２の計測信号を供給する、計測手段と、 第１と第２の計測信号を比較することによって位置出力
    信号を供給する比較器手段と、 を含む基板表面位置の計測装置。
JP4304131A 1991-12-20 1992-11-13 干渉計装置、半導体処理装置ならびに基板表面位置の計測方法および装置 Expired - Lifetime JPH087045B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/811,506 US5220405A (en) 1991-12-20 1991-12-20 Interferometer for in situ measurement of thin film thickness changes
US811506 1997-03-04

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05248817A JPH05248817A (ja) 1993-09-28
JPH087045B2 true JPH087045B2 (ja) 1996-01-29

Family

ID=25206743

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4304131A Expired - Lifetime JPH087045B2 (ja) 1991-12-20 1992-11-13 干渉計装置、半導体処理装置ならびに基板表面位置の計測方法および装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US5220405A (ja)
JP (1) JPH087045B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002533711A (ja) * 1998-12-24 2002-10-08 ビ−エイイ− システムズ パブリック リミテッド カンパニ− ストレーンの絶対測定用の変調されたファイバブラググレーティングストレーンゲージアセンブリ

Families Citing this family (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5393624A (en) * 1988-07-29 1995-02-28 Tokyo Electron Limited Method and apparatus for manufacturing a semiconductor device
JPH04355916A (ja) * 1990-10-12 1992-12-09 Seiko Epson Corp ドライエッチング装置
US5753530A (en) * 1992-04-21 1998-05-19 Seiko Instruments, Inc. Impurity doping method with diffusion source of boron-silicide film
US5395769A (en) * 1992-06-26 1995-03-07 International Business Machines Corporation Method for controlling silicon etch depth
WO1994002832A1 (en) * 1992-07-15 1994-02-03 On-Line Technologies, Inc. Method and apparatus for monitoring layer processing
US5499733A (en) * 1992-09-17 1996-03-19 Luxtron Corporation Optical techniques of measuring endpoint during the processing of material layers in an optically hostile environment
US5399229A (en) * 1993-05-13 1995-03-21 Texas Instruments Incorporated System and method for monitoring and evaluating semiconductor wafer fabrication
WO1995002813A1 (en) * 1993-07-12 1995-01-26 On-Line Technologies, Inc. Method and apparatus for monitoring layer processing
US5891352A (en) 1993-09-16 1999-04-06 Luxtron Corporation Optical techniques of measuring endpoint during the processing of material layers in an optically hostile environment
US5461007A (en) * 1994-06-02 1995-10-24 Motorola, Inc. Process for polishing and analyzing a layer over a patterned semiconductor substrate
US5548404A (en) * 1994-09-23 1996-08-20 Sunshine Medical Instruments, Inc. Multiple wavelength polarization-modulated ellipsometer with phase-generated carrier
JPH08316279A (ja) * 1995-02-14 1996-11-29 Internatl Business Mach Corp <Ibm> 半導体基体の厚さ測定方法及びその測定装置
JPH08281550A (ja) * 1995-04-14 1996-10-29 Sony Corp 研磨装置及びその補正方法
US5609718A (en) * 1995-09-29 1997-03-11 Micron Technology, Inc. Method and apparatus for measuring a change in the thickness of polishing pads used in chemical-mechanical planarization of semiconductor wafers
US5655951A (en) * 1995-09-29 1997-08-12 Micron Technology, Inc. Method for selectively reconditioning a polishing pad used in chemical-mechanical planarization of semiconductor wafers
US6075606A (en) 1996-02-16 2000-06-13 Doan; Trung T. Endpoint detector and method for measuring a change in wafer thickness in chemical-mechanical polishing of semiconductor wafers and other microelectronic substrates
US5777739A (en) * 1996-02-16 1998-07-07 Micron Technology, Inc. Endpoint detector and method for measuring a change in wafer thickness in chemical-mechanical polishing of semiconductor wafers
US5940175A (en) * 1996-11-01 1999-08-17 Msp Corporation Method and apparatus for surface inspection in a chamber
US6007408A (en) * 1997-08-21 1999-12-28 Micron Technology, Inc. Method and apparatus for endpointing mechanical and chemical-mechanical polishing of substrates
US6261152B1 (en) * 1998-07-16 2001-07-17 Nikon Research Corporation Of America Heterdoyne Thickness Monitoring System
US6046111A (en) * 1998-09-02 2000-04-04 Micron Technology, Inc. Method and apparatus for endpointing mechanical and chemical-mechanical planarization of microelectronic substrates
ATE396497T1 (de) * 2000-01-21 2008-06-15 Hamamatsu Photonics Kk Dickenmessvorrichtung, dickenmessverfahren und nassätzvorrichtung und nassätzverfahren, die diese verwenden
US6290572B1 (en) 2000-03-23 2001-09-18 Micron Technology, Inc. Devices and methods for in-situ control of mechanical or chemical-mechanical planarization of microelectronic-device substrate assemblies
JP4486217B2 (ja) * 2000-05-01 2010-06-23 浜松ホトニクス株式会社 厚み計測装置、及びそれを用いたウエットエッチング装置、ウエットエッチング方法
US6612901B1 (en) 2000-06-07 2003-09-02 Micron Technology, Inc. Apparatus for in-situ optical endpointing of web-format planarizing machines in mechanical or chemical-mechanical planarization of microelectronic-device substrate assemblies
US6428386B1 (en) 2000-06-16 2002-08-06 Micron Technology, Inc. Planarizing pads, planarizing machines, and methods for mechanical and/or chemical-mechanical planarization of microelectronic-device substrate assemblies
US6447369B1 (en) 2000-08-30 2002-09-10 Micron Technology, Inc. Planarizing machines and alignment systems for mechanical and/or chemical-mechanical planarization of microelectronic substrates
US6609947B1 (en) * 2000-08-30 2003-08-26 Micron Technology, Inc. Planarizing machines and control systems for mechanical and/or chemical-mechanical planarization of micro electronic substrates
US6593238B1 (en) 2000-11-27 2003-07-15 Motorola, Inc. Method for determining an endpoint and semiconductor wafer
JP4286460B2 (ja) * 2001-01-18 2009-07-01 パイオニア株式会社 レーザ測長器及びレーザ測長方法
US6319093B1 (en) 2001-02-06 2001-11-20 International Business Machines Corporation Chemical-mechanical polishing system and method for integrated spin dry-film thickness measurement
US6579149B2 (en) 2001-02-06 2003-06-17 International Business Machines Corporation Support and alignment device for enabling chemical mechanical polishing rinse and film measurements
US7365858B2 (en) * 2001-12-18 2008-04-29 Massachusetts Institute Of Technology Systems and methods for phase measurements
US7557929B2 (en) 2001-12-18 2009-07-07 Massachusetts Institute Of Technology Systems and methods for phase measurements
US7341502B2 (en) 2002-07-18 2008-03-11 Micron Technology, Inc. Methods and systems for planarizing workpieces, e.g., microelectronic workpieces
US7025498B2 (en) * 2003-05-30 2006-04-11 Asml Holding N.V. System and method of measuring thermal expansion
CA2529942A1 (en) * 2003-06-19 2005-01-06 Massachusetts Institute Of Technology Systems and methods for phase measurements
JP4939304B2 (ja) * 2007-05-24 2012-05-23 東レエンジニアリング株式会社 透明膜の膜厚測定方法およびその装置
US8662962B2 (en) * 2008-06-30 2014-03-04 3M Innovative Properties Company Sandpaper with non-slip coating layer and method of using
US8705041B2 (en) 2010-05-27 2014-04-22 Promet International, Inc. Coaxial interferometer and inspection probe
GB2516277A (en) * 2013-07-17 2015-01-21 Cambridge Consultants Optical apparatus and methods
GB2516281A (en) * 2013-07-17 2015-01-21 Cambridge Consultants Optical apparatus and methods
DE102015007054A1 (de) 2015-06-02 2016-12-08 Thomas Huth-Fehre Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Dicke von dünnen organischen Schichten
TWI736940B (zh) * 2019-07-19 2021-08-21 力晶積成電子製造股份有限公司 膜厚量測系統及膜厚量測方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3612692A (en) * 1968-11-21 1971-10-12 Ibm Dielectric film thickness monitoring and control system and method
US3744916A (en) * 1971-06-08 1973-07-10 Us Navy Optical film thickness monitor
JPS4978640A (ja) * 1972-12-06 1974-07-29
US4203799A (en) * 1975-05-30 1980-05-20 Hitachi, Ltd. Method for monitoring thickness of epitaxial growth layer on substrate
JPS598762B2 (ja) * 1975-12-27 1984-02-27 キヤノン株式会社 カンシヨウケイオシヨウシタソクテイホウ
US4147435A (en) * 1977-06-30 1979-04-03 International Business Machines Corporation Interferometric process and apparatus for the measurement of the etch rate of opaque surfaces
US4141780A (en) * 1977-12-19 1979-02-27 Rca Corporation Optically monitoring the thickness of a depositing layer
JPS5529708A (en) * 1978-08-22 1980-03-03 Konishiroku Photo Ind Co Ltd Contactless film thickness measuring unit
US4422764A (en) * 1980-12-12 1983-12-27 The University Of Rochester Interferometer apparatus for microtopography
US4367044A (en) * 1980-12-31 1983-01-04 International Business Machines Corp. Situ rate and depth monitor for silicon etching
JPS5833106A (ja) * 1981-08-22 1983-02-26 Nippon Paint Co Ltd 塗料層の層厚変化量測定装置
JPS6199805A (ja) * 1984-10-23 1986-05-17 Hitachi Ltd 段差測定装置
JPH0384401A (ja) * 1989-08-28 1991-04-10 Anelva Corp 膜厚測定方法および装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002533711A (ja) * 1998-12-24 2002-10-08 ビ−エイイ− システムズ パブリック リミテッド カンパニ− ストレーンの絶対測定用の変調されたファイバブラググレーティングストレーンゲージアセンブリ

Also Published As

Publication number Publication date
JPH05248817A (ja) 1993-09-28
US5220405A (en) 1993-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH087045B2 (ja) 干渉計装置、半導体処理装置ならびに基板表面位置の計測方法および装置
US5991033A (en) Interferometer with air turbulence compensation
EP0740769B1 (en) Heterodyne interferometer with second harmonic correction
US4298283A (en) Interferometric measuring method
US7130056B2 (en) System and method of using a side-mounted interferometer to acquire position information
JPS61207903A (ja) ヘテロダイン干渉計システム
KR20000068090A (ko) 슈퍼헤테로다인 간섭계 및 전자 주파수 증배를 사용하여 공기의굴절률을 보상하기 위한 방법
JPH1090175A (ja) 測定経路内のガスの屈折率の変動を測定する装置及び方法
US6188050B1 (en) System and method for controlling process temperatures for a semi-conductor wafer
US4498771A (en) Method and means for interferometric surface topography
US4221486A (en) Interferometric measurement with λ/4 resolution
Řeřucha et al. Compact differential plane interferometer with in-axis mirror tilt detection
US6856405B2 (en) Non linear phase shift calibration for interferometric measurement of multiple surfaces
Zhong et al. High dynamic wavefront stability control for high-uniformity periodic microstructure fabrication
Kaewon et al. Polarization phase-shifting technique for the determination of a transparent thin film’s thickness using a modified Sagnac interferometer
Ishii et al. New method for interferometric measurement of gauge blocks without wringing onto a platen
KR20090046564A (ko) 레이저 간섭계식 메코메타 및 이를 이용한 거리 측정 방법
JPH0575044B2 (ja)
JPS62233704A (ja) 差動平面鏡干渉計システム
KR0178079B1 (ko) 온도측정방법 및 그 장치
US20260056059A1 (en) Method and apparatus for characterizing thin films
Watkins Accurate heterodyne interferometric ellipsometer
JP2694045B2 (ja) 回折格子を用いた位置合せ装置
JPS6231281B2 (ja)
JPH0719842A (ja) 表面形状の光学的測定装置