JPH1137725A - 膜厚分布測定方法 - Google Patents
膜厚分布測定方法Info
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- JPH1137725A JPH1137725A JP20540497A JP20540497A JPH1137725A JP H1137725 A JPH1137725 A JP H1137725A JP 20540497 A JP20540497 A JP 20540497A JP 20540497 A JP20540497 A JP 20540497A JP H1137725 A JPH1137725 A JP H1137725A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体製造プロセスにおけるCMP 工程後、膜
厚が異なる半導体基板下地段の凸部上及び凹部上の被測
定膜の膜厚を同時に測定できるようにする。 【解決手段】 半導体基板5 上の凹凸面上に形成された
被測定膜6 に、多波長発振可干渉性光源1 からの光を照
射し、膜内干渉によって生じた反射光強度スペクトルを
所定の複数の波長ごとに分離して検出し、その検出結果
を前記被測定膜6の異なる膜厚ごとにスペクトル分離
し、前記半導体基板5 下地段の凸部と凹部上の被測定膜
6 の膜厚を同時に測定する。前記スペクトル分離方法
は、検出された波長成分に関する反射光強度スペクトル
を用い、予め導出しておいた所定の波長及び被測定膜6
の所定の厚みごとの反射光強度スペクトルの計算値、或
いは予め用意した標準サンプルによる所定の波長及び所
定の厚みごとの反射光強度スペクトルの実測値を用い
て、最小自乗法によって膜厚ごとにスペクトル分離す
る。
厚が異なる半導体基板下地段の凸部上及び凹部上の被測
定膜の膜厚を同時に測定できるようにする。 【解決手段】 半導体基板5 上の凹凸面上に形成された
被測定膜6 に、多波長発振可干渉性光源1 からの光を照
射し、膜内干渉によって生じた反射光強度スペクトルを
所定の複数の波長ごとに分離して検出し、その検出結果
を前記被測定膜6の異なる膜厚ごとにスペクトル分離
し、前記半導体基板5 下地段の凸部と凹部上の被測定膜
6 の膜厚を同時に測定する。前記スペクトル分離方法
は、検出された波長成分に関する反射光強度スペクトル
を用い、予め導出しておいた所定の波長及び被測定膜6
の所定の厚みごとの反射光強度スペクトルの計算値、或
いは予め用意した標準サンプルによる所定の波長及び所
定の厚みごとの反射光強度スペクトルの実測値を用い
て、最小自乗法によって膜厚ごとにスペクトル分離す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法における膜厚分布測定方法関し、特に、半導体基板
表面の凹凸部上に形成された被測定膜の厚みを同時に測
定する方法に関する。
方法における膜厚分布測定方法関し、特に、半導体基板
表面の凹凸部上に形成された被測定膜の厚みを同時に測
定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体基板表面の凹凸部上に形成された
絶縁膜の膜厚測定方法の従来例としては、光の干渉を利
用した干渉膜厚計による測定が行われている。この方法
は、例えば特開昭64-57107号公報に見られるように、波
長の変化に対応する干渉強度をモニタ−し、二つの干渉
強度ピ−クにおける波長から膜厚を求めるものである。
絶縁膜の膜厚測定方法の従来例としては、光の干渉を利
用した干渉膜厚計による測定が行われている。この方法
は、例えば特開昭64-57107号公報に見られるように、波
長の変化に対応する干渉強度をモニタ−し、二つの干渉
強度ピ−クにおける波長から膜厚を求めるものである。
【０００３】前記公報には、パタ−ン付ウエハ上のレジ
スト膜厚分布測定について、波長に関する干渉パタ−ン
強度の測定方法及び各サンプル点ごとに計測した干渉パ
タ−ン強度を用いて膜厚分布を求める手段が開示されて
いる。
スト膜厚分布測定について、波長に関する干渉パタ−ン
強度の測定方法及び各サンプル点ごとに計測した干渉パ
タ−ン強度を用いて膜厚分布を求める手段が開示されて
いる。
【０００４】測定の基本的な原理は、入射光の被測定膜
の表面からの反射光と被測定膜の下地基板界面からの反
射光との干渉を利用するものである。例えば、前記被測
定膜の厚さが dで屈折率が nの場合、入射光の波長λを
変化させた場合、反射光強度は4d/(n ・λ) が偶数の整
数倍のときには強くなり、奇数の整数倍のときには弱く
なる。この反射光強度の隣り合うピ−ク値に対する波長
をそれぞれλ1 、λ2とすると、(2d/n)( 1/λ2- 1/
λ1)=1が成立する。
の表面からの反射光と被測定膜の下地基板界面からの反
射光との干渉を利用するものである。例えば、前記被測
定膜の厚さが dで屈折率が nの場合、入射光の波長λを
変化させた場合、反射光強度は4d/(n ・λ) が偶数の整
数倍のときには強くなり、奇数の整数倍のときには弱く
なる。この反射光強度の隣り合うピ−ク値に対する波長
をそれぞれλ1 、λ2とすると、(2d/n)( 1/λ2- 1/
λ1)=1が成立する。
【０００５】前記の関係式から膜厚 dが求められる。実
際の測定では、入射光はせいぜい10μm φ程度しか絞れ
ないため、入射光領域端部の影響を考慮して、通常、膜
厚測定用の20-30 μm φ程度のパタ−ンを設けて膜厚の
測定を行っている。そして、前記膜厚測定用に用意され
た領域の平均的な膜厚を前記原理に従って求めている。
際の測定では、入射光はせいぜい10μm φ程度しか絞れ
ないため、入射光領域端部の影響を考慮して、通常、膜
厚測定用の20-30 μm φ程度のパタ−ンを設けて膜厚の
測定を行っている。そして、前記膜厚測定用に用意され
た領域の平均的な膜厚を前記原理に従って求めている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】以上のように測定して
いるので、従来の膜厚測定技術によれば、あくまでポイ
ントデ−タとしての膜厚、もしくはある大きさをもった
領域の平均的膜厚しか得られなかった。入射光の照明領
域内の平均的膜厚に関しても、CMP(Chemical Mechanica
l Polishing)法はパタ−ン依存度が強く、パタ−ンの大
きさによって求められる膜厚に差異が生じるため、用意
された膜厚チェックパタ−ンを用いた測定によって決定
されるCMP 後の残膜の厚さと、実際のデバイスパタ−ン
の残膜の厚さとでは異なる結果を生じるといった問題も
あった。
いるので、従来の膜厚測定技術によれば、あくまでポイ
ントデ−タとしての膜厚、もしくはある大きさをもった
領域の平均的膜厚しか得られなかった。入射光の照明領
域内の平均的膜厚に関しても、CMP(Chemical Mechanica
l Polishing)法はパタ−ン依存度が強く、パタ−ンの大
きさによって求められる膜厚に差異が生じるため、用意
された膜厚チェックパタ−ンを用いた測定によって決定
されるCMP 後の残膜の厚さと、実際のデバイスパタ−ン
の残膜の厚さとでは異なる結果を生じるといった問題も
あった。
【０００７】更に、半導体デバイス製造プロセスにおい
て、図６に示すような凹凸を有する半導体基板5 の表面
上に被測定膜6 を形成し、CMP 法により前記被測定膜6
を研磨して得られる段差パターンがμm オーダー以下の
微細パターンの場合、半導体基板への入射光径がそれよ
りも非常に大きいため、従来、半導体基板5 の凸部上の
被測定膜の膜厚a 、凹部上の被測定膜の膜厚b を測定す
ることは不可能であった。
て、図６に示すような凹凸を有する半導体基板5 の表面
上に被測定膜6 を形成し、CMP 法により前記被測定膜6
を研磨して得られる段差パターンがμm オーダー以下の
微細パターンの場合、半導体基板への入射光径がそれよ
りも非常に大きいため、従来、半導体基板5 の凸部上の
被測定膜の膜厚a 、凹部上の被測定膜の膜厚b を測定す
ることは不可能であった。
【０００８】本発明は前記問題を解決するために、CMP
を実施した後、膜厚が異なる半導体基板下地段の凸部と
凹部上の被測定膜の膜厚を同時に測定することが可能な
方法を提供することを目的とする。
を実施した後、膜厚が異なる半導体基板下地段の凸部と
凹部上の被測定膜の膜厚を同時に測定することが可能な
方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の膜厚分布測定方
法は、半導体基板上の凹凸面上に形成された被測定膜
に、多波長発振可干渉性光源からの光を照射し、膜内干
渉によって生じた反射光強度スペクトルを所定の複数の
波長ごとに分離して検出し、検出された波長成分に関す
る前記反射光強度スペクトルを、多波長発振可干渉性光
源による入射光の波長、前記被測定膜の屈折率及び厚み
の理論的関係に基づいて、前記被測定膜の異なる膜厚ご
とにスペクトル分離し、半導体基板下地段の凸部と凹部
上の被測定膜の膜厚を同時に測定する。
法は、半導体基板上の凹凸面上に形成された被測定膜
に、多波長発振可干渉性光源からの光を照射し、膜内干
渉によって生じた反射光強度スペクトルを所定の複数の
波長ごとに分離して検出し、検出された波長成分に関す
る前記反射光強度スペクトルを、多波長発振可干渉性光
源による入射光の波長、前記被測定膜の屈折率及び厚み
の理論的関係に基づいて、前記被測定膜の異なる膜厚ご
とにスペクトル分離し、半導体基板下地段の凸部と凹部
上の被測定膜の膜厚を同時に測定する。
【００１０】前記スペクトル分離方法は、検出された波
長成分に関する前記反射光強度スペクトルを、予め導出
しておいた所定の波長及び被測定膜の所定の膜厚ごとの
反射光強度スペクトルの計算値、或いは予め用意した被
測定膜の標準サンプルによる所定の波長及び被測定膜の
所定の膜厚ごとの反射光強度スペクトルの実測値を用い
て最小自乗法によって膜厚ごとにスペクトル分離する。
長成分に関する前記反射光強度スペクトルを、予め導出
しておいた所定の波長及び被測定膜の所定の膜厚ごとの
反射光強度スペクトルの計算値、或いは予め用意した被
測定膜の標準サンプルによる所定の波長及び被測定膜の
所定の膜厚ごとの反射光強度スペクトルの実測値を用い
て最小自乗法によって膜厚ごとにスペクトル分離する。
【００１１】
【作用】本発明の膜厚分布測定方法によれば、実デバイ
ス上に光を入射して得られる波長に依存した反射光スペ
クトルを入射光の波長λk 、被測定膜の屈折率 n及び厚
み dp の理論的関係に基づいて、(2d p /n)(1 / λk+1
- 1/λk ) =1となるように、スペクトル分離することに
よって、半導体基板凹凸上の膜厚に対応するスペクトル
を分離し、このスペクトルを用いて半導体基板凹凸上の
膜厚を導出することができるようになる。
ス上に光を入射して得られる波長に依存した反射光スペ
クトルを入射光の波長λk 、被測定膜の屈折率 n及び厚
み dp の理論的関係に基づいて、(2d p /n)(1 / λk+1
- 1/λk ) =1となるように、スペクトル分離することに
よって、半導体基板凹凸上の膜厚に対応するスペクトル
を分離し、このスペクトルを用いて半導体基板凹凸上の
膜厚を導出することができるようになる。
【００１２】
【実施例】以下に、本発明の第１の実施例を、図面を参
照しながら具体的に説明する。図１及び図２は、本発明
の実施例に係わる測定系の概略構成図を示す。図１に示
すように、本実施例の測定系は、多波長発振可干渉性光
源1 から多色光を半導体基板5 に入射し、被測定膜6 に
より干渉を受けた反射光をモノクロメータ3 で分光し、
波長ごとの反射光強度を光電子増倍管4 にて検出する。
照しながら具体的に説明する。図１及び図２は、本発明
の実施例に係わる測定系の概略構成図を示す。図１に示
すように、本実施例の測定系は、多波長発振可干渉性光
源1 から多色光を半導体基板5 に入射し、被測定膜6 に
より干渉を受けた反射光をモノクロメータ3 で分光し、
波長ごとの反射光強度を光電子増倍管4 にて検出する。
【００１３】あるいは、測定系は図２に示すように、多
波長発振可干渉性光源1 から発せられた多色光をモノク
ロメータ3 で分光した後、これを半導体基板5 に入射
し、被測定膜6 による干渉を受けた反射光強度を光電子
増倍管4 にて検出しても良い。なお、半導体基板5 への
入射光はレンズ系（図１及び図２では図示せず）によ
り、20μm φ程度に集光されている。
波長発振可干渉性光源1 から発せられた多色光をモノク
ロメータ3 で分光した後、これを半導体基板5 に入射
し、被測定膜6 による干渉を受けた反射光強度を光電子
増倍管4 にて検出しても良い。なお、半導体基板5 への
入射光はレンズ系（図１及び図２では図示せず）によ
り、20μm φ程度に集光されている。
【００１４】図６に示すように、測定サンプルは、凹凸
を有する半導体基板5 表面上に被測定膜6 を形成し、CM
P 法により被測定膜6 を研磨したものである。これは、
半導体デバイス製造プロセスで通常行われる工程途中の
状態であり、段差パターンがμm オーダー以下の微細パ
ターンである。
を有する半導体基板5 表面上に被測定膜6 を形成し、CM
P 法により被測定膜6 を研磨したものである。これは、
半導体デバイス製造プロセスで通常行われる工程途中の
状態であり、段差パターンがμm オーダー以下の微細パ
ターンである。
【００１５】本実施例では、半導体基板5 としてシリコ
ン、被測定膜6 として屈折率が1.47の酸化シリコン膜を
用いた。また、段差パターンは1 μm 程度のラインアン
ドスペースであり、段の高さは900nm である。
ン、被測定膜6 として屈折率が1.47の酸化シリコン膜を
用いた。また、段差パターンは1 μm 程度のラインアン
ドスペースであり、段の高さは900nm である。
【００１６】前記図１または図２の測定系を用いて、図
６の測定サンプルを測定し、モノクロメータ3 により波
長を走査すると、図３に示す波長スペクトルが得られ
る。これは、図６の凸部上膜厚a からの反射光と、凹部
上膜厚b からの反射光とが合成されたものである。
６の測定サンプルを測定し、モノクロメータ3 により波
長を走査すると、図３に示す波長スペクトルが得られ
る。これは、図６の凸部上膜厚a からの反射光と、凹部
上膜厚b からの反射光とが合成されたものである。
【００１７】以下に、本発明の第１の実施例に係わる膜
厚の解析方法について述べる。一般に、膜厚d からの反
射光強度I は、 I=COS2(4・π・d ／ n・λ）……………(1) 式 で表される。
厚の解析方法について述べる。一般に、膜厚d からの反
射光強度I は、 I=COS2(4・π・d ／ n・λ）……………(1) 式 で表される。
【００１８】したがって、凸部上膜厚a からの反射光強
度Iaは、 Ia=COS2 (4・π・a ／ n・λ）……………(2) 式 と表される。
度Iaは、 Ia=COS2 (4・π・a ／ n・λ）……………(2) 式 と表される。
【００１９】また、凹部上膜厚b からの反射光強度Ib
は、 Ib=COS2(4 ・π・b ／ n・λ）……………(3) 式 と表される。結果として、光電子増倍管で検出されるス
ペクトルIsは、 Is=Ia+Ib=X・COS2(4・π・a ／ n・λ）+Y・COS2(4・π・b ／ n・λ）…(4) と表される。
は、 Ib=COS2(4 ・π・b ／ n・λ）……………(3) 式 と表される。結果として、光電子増倍管で検出されるス
ペクトルIsは、 Is=Ia+Ib=X・COS2(4・π・a ／ n・λ）+Y・COS2(4・π・b ／ n・λ）…(4) と表される。
【００２０】ここで、n は被測定膜の屈折率であり、本
実施例では1.47である。また、λは波長を示している。
X とY は、半導体基板5 の段差の凸部と凹部に面積に依
存する係数である。半導体基板5 に入射する入射光の領
域には多数の凹凸部を含み、この凹凸部に対応する面積
の割合に依存する。ここでは、膜厚 aと膜厚 bの値を求
めることが目的であるため、以下の演算を行う。
実施例では1.47である。また、λは波長を示している。
X とY は、半導体基板5 の段差の凸部と凹部に面積に依
存する係数である。半導体基板5 に入射する入射光の領
域には多数の凹凸部を含み、この凹凸部に対応する面積
の割合に依存する。ここでは、膜厚 aと膜厚 bの値を求
めることが目的であるため、以下の演算を行う。
【００２１】まず、あらかじめ膜厚が種々の場合の反射
光スペクトルを前記(1) 式により数値的に求めておく。
ここでは膜厚の種類をk+1 個求める。すなわち、膜厚d
が0からL までの値をk 等分し、d が dp =L・p ／k （p は0 からk の自然数）…(5) 式 の場合の波長スペクトルを求めておく。なお、L （最大
の厚み）の値としては、CMP による研磨を行う前に形成
された被測定膜の値を入力する。
光スペクトルを前記(1) 式により数値的に求めておく。
ここでは膜厚の種類をk+1 個求める。すなわち、膜厚d
が0からL までの値をk 等分し、d が dp =L・p ／k （p は0 からk の自然数）…(5) 式 の場合の波長スペクトルを求めておく。なお、L （最大
の厚み）の値としては、CMP による研磨を行う前に形成
された被測定膜の値を入力する。
【００２２】ここで、波長λが350 から800(nm) の間を
等分した値、例えば2nm 毎の数値計算をしておく。すな
わち、膜厚が dp (=L ・p ／k ）、波長がλl の場合、
反射光強度をI(p 、λl ) とする。I(p 、350)、I(p 、
352)、I(p 、354)、…、I(p、 λl ) 、…、I(p 、79
6)、I(p 、798)、I(p 、800)のデータ集合を1 セットと
し、p が0 からk のk+1 個のセットを登録しておく。次
に、λがλl の場合の測定された反射光強度スペクトル
Isを、I(350)、I(352)、I(354)、…、I(λl )、…、I(7
96)、I(798)、I(800)として登録する。
等分した値、例えば2nm 毎の数値計算をしておく。すな
わち、膜厚が dp (=L ・p ／k ）、波長がλl の場合、
反射光強度をI(p 、λl ) とする。I(p 、350)、I(p 、
352)、I(p 、354)、…、I(p、 λl ) 、…、I(p 、79
6)、I(p 、798)、I(p 、800)のデータ集合を1 セットと
し、p が0 からk のk+1 個のセットを登録しておく。次
に、λがλl の場合の測定された反射光強度スペクトル
Isを、I(350)、I(352)、I(354)、…、I(λl )、…、I(7
96)、I(798)、I(800)として登録する。
【００２３】 次いで、P(X ,Y,p,q)= ( I(350) -(X ・I(p ,350)+Y ・I(q ,350)))2+( I(352 ) -(X ・I(p ,352)+ Y・I(q ,352)))2+( I(354) - （X ・I(p ,354)+Y ・I(q ,3 54)))2+ ……+ ( I(λl )-( X ・I(p , λl )+Y ・I(q , λl)))2+……+ ( I(800) -( X ・I(p ,800)+Y ・I(q ,800)))2 ……(6) 式 を計算する。
【００２４】ここで、p 及びq はあらかじめセットされ
たデータベースの(5) 式において、各々0 からk までの
組み合わせで繰り返し計算する。また、X 及びY は、各
々Xは0 から1 までの値をx 個に分割した値、Y は0 か
ら1 までの値をy 個の分割した値で繰り返し計算する。
すなわち、(6) 式のP(X 、Y 、p 、q)の値は、(x+1)・
(y+1) ・(k+1)2個、求まる。
たデータベースの(5) 式において、各々0 からk までの
組み合わせで繰り返し計算する。また、X 及びY は、各
々Xは0 から1 までの値をx 個に分割した値、Y は0 か
ら1 までの値をy 個の分割した値で繰り返し計算する。
すなわち、(6) 式のP(X 、Y 、p 、q)の値は、(x+1)・
(y+1) ・(k+1)2個、求まる。
【００２５】これらの中から最も最小のP(X 、Y 、p 、
q)となるX 、Y 、p 、q の組み合わせの中のp 、q が測
定サンプルの各々凸部上と凹部上の被測定膜の膜厚を示
すものとなる。
q)となるX 、Y 、p 、q の組み合わせの中のp 、q が測
定サンプルの各々凸部上と凹部上の被測定膜の膜厚を示
すものとなる。
【００２６】この求まったp 及びq を(5) 式にいれて、
それぞれの膜厚a 及びb を求め、更に前記a 、b を(2)
式、(3) 式に入れると、各々図４及び、図５のスペクト
ルが得られる。図４及び、図５は実測した反射光強度ス
ペクトルを半導体基板凹凸部上の被測定膜の膜厚ごとに
分離した反射光強度スペクトル示す。
それぞれの膜厚a 及びb を求め、更に前記a 、b を(2)
式、(3) 式に入れると、各々図４及び、図５のスペクト
ルが得られる。図４及び、図５は実測した反射光強度ス
ペクトルを半導体基板凹凸部上の被測定膜の膜厚ごとに
分離した反射光強度スペクトル示す。
【００２７】これらが、それぞれ図６における凸部及び
凹部からの反射スペクトルを示すものである。図４は半
導体基板凸部上の被測定膜の膜厚に対応する反射光強度
スペクトルを示し、図５は半導体基板凹部上の被測定膜
の膜厚に対応する反射光強度スペクトルを示す。なお、
図４及び図５のスペクトルは、膜厚の違いによって生じ
るピ−クの周期が異なり、膜厚が薄いほど周期が短いこ
とを示している。
凹部からの反射スペクトルを示すものである。図４は半
導体基板凸部上の被測定膜の膜厚に対応する反射光強度
スペクトルを示し、図５は半導体基板凹部上の被測定膜
の膜厚に対応する反射光強度スペクトルを示す。なお、
図４及び図５のスペクトルは、膜厚の違いによって生じ
るピ−クの周期が異なり、膜厚が薄いほど周期が短いこ
とを示している。
【００２８】次に、本発明の第２の実施例を図面を参照
しながら具体的に説明する。なお、本実施例に用いる測
定系は、本発明の第１の実施例に用いた図１または図２
と同じものを用いる。ここでは、第１の実施例のよう
に、予め(1) 式から計算したk+1 個のデータのセット
を、膜厚の異なるフラットな標準サンプルをあらかじめ
多数測定しておくことにより、計算を用いずに準備する
ものである。
しながら具体的に説明する。なお、本実施例に用いる測
定系は、本発明の第１の実施例に用いた図１または図２
と同じものを用いる。ここでは、第１の実施例のよう
に、予め(1) 式から計算したk+1 個のデータのセット
を、膜厚の異なるフラットな標準サンプルをあらかじめ
多数測定しておくことにより、計算を用いずに準備する
ものである。
【００２９】実際の測定法及び演算方法は、基本的には
第１の実施例と同様であるが、異なるのは次の２点であ
る。すなわち、第１の相違点は、あらかじめセットされ
るデータのパラメータである dp 数は、第１の実施例で
は計算する上で設定されたk+1 個であり、それぞれの d
p が一定に離散していたのに対し、本実施例では dpの
数はあらかじめ標準サンプルとして準備されたサンプル
数であり、 dp は不規則に離散している点である。
第１の実施例と同様であるが、異なるのは次の２点であ
る。すなわち、第１の相違点は、あらかじめセットされ
るデータのパラメータである dp 数は、第１の実施例で
は計算する上で設定されたk+1 個であり、それぞれの d
p が一定に離散していたのに対し、本実施例では dpの
数はあらかじめ標準サンプルとして準備されたサンプル
数であり、 dp は不規則に離散している点である。
【００３０】また、第２の相違点は、前記第１の点のデ
ータセットと対応して、(6) 式の計算を行う際に、p と
q の設定される数はいずれも標準サンプル数と同じとな
る。すなわち、標準サンプル数をz 個とすると、(6) 式
で計算されるP(X 、Y 、p 、q)の種類は、(x+1) ・(y+
1) ・z2個となる。第２の実施例においては、第１の実
施例と比較して被測定膜の局所的な屈折率や反射率を考
慮できるため、より正確な厚さの凹凸分布及び平均厚さ
を求めることができる。無論、あらかじめ準備される標
準サンプルの膜厚の種類が多いほど、測定精度が上がる
ことは明らかである。
ータセットと対応して、(6) 式の計算を行う際に、p と
q の設定される数はいずれも標準サンプル数と同じとな
る。すなわち、標準サンプル数をz 個とすると、(6) 式
で計算されるP(X 、Y 、p 、q)の種類は、(x+1) ・(y+
1) ・z2個となる。第２の実施例においては、第１の実
施例と比較して被測定膜の局所的な屈折率や反射率を考
慮できるため、より正確な厚さの凹凸分布及び平均厚さ
を求めることができる。無論、あらかじめ準備される標
準サンプルの膜厚の種類が多いほど、測定精度が上がる
ことは明らかである。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来は困難であった半導体基板の段差パターンがμm オ
ーダー以下の微細パターンの場合にも、半導体基板凹凸
部上の被測定膜の膜厚を測定することが可能となり、特
に、半導体製造プロセスにおけるCMP 工程後、膜厚が異
なる半導体基板下地段の凸部上及び凹部上の被測定膜の
膜厚を同時に測定することができる。
従来は困難であった半導体基板の段差パターンがμm オ
ーダー以下の微細パターンの場合にも、半導体基板凹凸
部上の被測定膜の膜厚を測定することが可能となり、特
に、半導体製造プロセスにおけるCMP 工程後、膜厚が異
なる半導体基板下地段の凸部上及び凹部上の被測定膜の
膜厚を同時に測定することができる。
【図１】本発明の実施例に係わる測定系の概略構成を示
す図である。
す図である。
【図２】本発明の実施例に係わる測定系の概略構成を示
す図である。
す図である。
【図３】本発明の実施例に係わる波長に対する実測反射
光強度スペクトルを示す図である。
光強度スペクトルを示す図である。
【図４】本発明によって、実測反射光強度スペクトルを
分離して得られる半導体基板凸部上の被測定膜の膜厚に
対応する反射光強度スペクトルを示す図である。
分離して得られる半導体基板凸部上の被測定膜の膜厚に
対応する反射光強度スペクトルを示す図である。
【図５】本発明によって、実測反射光強度スペクトルを
分離して得られる半導体基板凹部上の被測定膜の膜厚に
対応する反射光強度スペクトルを示す図である。
分離して得られる半導体基板凹部上の被測定膜の膜厚に
対応する反射光強度スペクトルを示す図である。
【図６】本発明の実施例に係わる半導体基板上の被測定
膜の膜厚を示す模式図である。
膜の膜厚を示す模式図である。
1 光源 2 ハ−フミラ− 3 モノロメ−タ 4 光電子増倍管 5 半導体基板 6 被測定膜 a 半導体基板凸部上の被測定膜の膜厚 b 半導体基板凹部上の被測定膜の膜厚
Claims (5)
- 【請求項１】 半導体基板上の凹凸面上に形成された被
測定膜に、多波長発振可干渉性光源からの光を照射し、
膜内干渉によって生じた反射光強度スペクトルを所定の
複数の波長ごとに分離して検出し、検出された波長成分
に関する反射光強度スペクトルを、前記多波長発振可干
渉性光源による入射光の波長、前記被測定膜の屈折率及
び膜厚の理論的関係に基づいて、前記被測定膜の異なる
膜厚ごとにスペクトル分離し、前記半導体基板の下地段
の凸部と凹部上の前記被測定膜の膜厚を同時に測定する
ことを特徴とする膜厚分布測定方法。 - 【請求項２】 前記スペクトル分離方法は、検出された
波長成分に関する前記反射光強度スペクトルを、予め導
出しておいた所定の波長及び前記被測定膜の所定の膜厚
ごとの反射光強度スペクトルの計算値を用いて最小自乗
法によって、膜厚ごとにスペクトル分離することを特徴
とする請求項１に記載の膜厚分布測定方法。 - 【請求項３】 前記スペクトル分離方法は、検出された
波長成分に関する前記反射光強度スペクトルを、予め用
意した被測定膜の標準サンプルによる所定の波長及び前
記被測定膜の所定の膜厚ごとの反射光強度スペクトルの
実測値を用いて最小自乗法によって、膜厚ごとにスペク
トル分離することを特徴とする請求項１に記載の膜厚分
布測定方法。 - 【請求項４】 前記反射光強度スペクトルの波長領域は
350nm から800nm の範囲であることを特徴とする請求項
１〜３の何れか１項に記載の膜厚分布測定方法。 - 【請求項５】 前記反射光強度スペクトルを検出する波
長間隔は2nm であることを特徴とする請求項１〜３の何
れか１項に記載の膜厚分布測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20540497A JPH1137725A (ja) | 1997-07-15 | 1997-07-15 | 膜厚分布測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20540497A JPH1137725A (ja) | 1997-07-15 | 1997-07-15 | 膜厚分布測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1137725A true JPH1137725A (ja) | 1999-02-12 |
Family
ID=16506284
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20540497A Withdrawn JPH1137725A (ja) | 1997-07-15 | 1997-07-15 | 膜厚分布測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1137725A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005266084A (ja) * | 2004-03-17 | 2005-09-29 | Lasertec Corp | コンフォーカル顕微鏡及び膜厚測定装置 |
| JP2013096858A (ja) * | 2011-11-01 | 2013-05-20 | Tokyo Electron Ltd | 光干渉システム、基板処理装置及び計測方法 |
| JP2017167295A (ja) * | 2016-03-15 | 2017-09-21 | 三菱ケミカル株式会社 | 分光反射率設計方法、分光反射率設計装置および分光反射率設計プログラム |
| CN119932511A (zh) * | 2023-11-06 | 2025-05-06 | 芯恩（青岛）集成电路有限公司 | 膜厚标准片及其制备方法、膜厚测量设备的校准方法 |
-
1997
- 1997-07-15 JP JP20540497A patent/JPH1137725A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005266084A (ja) * | 2004-03-17 | 2005-09-29 | Lasertec Corp | コンフォーカル顕微鏡及び膜厚測定装置 |
| JP2013096858A (ja) * | 2011-11-01 | 2013-05-20 | Tokyo Electron Ltd | 光干渉システム、基板処理装置及び計測方法 |
| JP2017167295A (ja) * | 2016-03-15 | 2017-09-21 | 三菱ケミカル株式会社 | 分光反射率設計方法、分光反射率設計装置および分光反射率設計プログラム |
| CN119932511A (zh) * | 2023-11-06 | 2025-05-06 | 芯恩（青岛）集成电路有限公司 | 膜厚标准片及其制备方法、膜厚测量设备的校准方法 |
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|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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