厚さまたは表面形状の測定方法
本発明は、厚さまたは表面形状の測定方法に関するものであって、本発明に係る厚さまたは表面形状の測定方法は、白色光干渉計を用いた、基底層上に積層された薄膜層の厚さまたは表面形状の測定方法であって、互いに異なる厚さを有する複数のサンプル薄膜層を想定し、各サンプル薄膜層に対する干渉信号をシミュレーションすることにより、各厚さに対応するシミュレーション干渉信号を生成するステップと、前記薄膜層に白色光を照射して前記薄膜層に入射する光軸方向に対する実際の干渉信号を取得するステップと、前記実際の干渉信号から前記薄膜層の厚さとなり得る複数の予想厚さを求めるステップと、前記予想厚さに対応する厚さを有するシミュレーション干渉信号と前記実際の干渉信号とが実質的に一致するか否かを比較するステップと、前記実際の干渉信号と実質的に一致するシミュレーション干渉信号の厚さを前記薄膜層の厚さに決定するステップとを含むことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、厚さまたは表面形状の測定方法に関し、より詳細には、白色光走査干渉法を用いて透過性薄膜層の厚さ及びその薄膜層の表面形状を正確に測定できる厚さまたは表面形状の測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体工程及びＦＰＤ工程において、品質を決定する様々な要因のうち、薄膜層の厚さの制御が占める比重が大きいため、これを工程中において直接モニタすることが必須といえる。「薄膜層」とは、基底層、すなわち、基板の表面に形成させた非常に薄い厚さを有する層であって、一般的に厚さが数十Å〜数μｍの範囲内のものをいう。これらの薄膜層を特定の用途に応用するためには、薄膜層の厚さ、組成、照度及びその他の物理的・光学的特性を知ることが必要である。特に、最近では、半導体素子の集積度を高めるために、基板上に超薄膜層を多層形成することが一般的な傾向である。この高集積の半導体素子を開発するためには、特性に大きな影響を与える因子である薄膜層の厚さを含む膜の物性を正確に制御しなければならない。
【０００３】
半導体工程及びその他の応用工程などで使用する薄膜層の厚さを測定するには様々な方式があるが、探針（ｓｔｙｌｕｓ）を用いた機械的方法、光学的方法などが最も一般的である。光学的方法のうち、白色光干渉計（ｗｈｉｔｅ ｌｉｇｈｔ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ）を用いて薄膜層の厚さを決定することができる。
【０００４】
図１は、従来の厚さ測定方法の一例を示す図である。
【０００５】
図１に示すように、基底層１０上には厚さを測定する透過性薄膜層２０ａ、２０ｂが積層され、薄膜層２０ａ、２０ｂの上側には空気層３０が存在する。第１面２１ａ、２１ｂは、空気層３０と薄膜層２０ａ、２０ｂとの境界面であり、第２面１１ａ、１１ｂは、薄膜層２０ａ、２０ｂと基底層１０との境界面である。左側の薄膜層２０ａは、右側の薄膜層２０ｂより厚い。
【０００６】
一般的な白色光干渉計を用いて相対的に厚い薄膜層２０ａに向けて白色光を照射すると、第１面２１ａから生成される第１波形４１及び第２面１１ａから生成される第２波形４２が得られる。薄膜層２０ａの厚さが厚いために、第１波形４１と第２波形４２とは干渉せずに分離され、両波形４１、４２の最高値を有するピーク（ｐｅａｋ）を選択して薄膜層２０ａの厚さを求めることができる。
【０００７】
しかしながら、相対的に薄い薄膜層２０ｂの場合、上述の方法により薄膜層２０ｂの厚さを求めることは不可能である。つまり、厚さの薄い薄膜層２０ｂに向けて白色光を照射すると、第１面２１ｂから生成される第１波形４３及び第２面１１ｂから生成される第２波形４４の間に干渉現象が発生する。このような干渉現象が発生すると、第１及び２波形中に現れたピークが実際の建設的干渉によるピークなのか、あるいは第１波形４３と第２波形４４の干渉によるピークなのかが不明である。このため、両波形４３、４４の最高値を有するピークを選択して薄膜層２０ｂの厚さを求める方法を利用できない問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明の目的は、このような従来の問題を解決するためのものであって、互いに異なる厚さを有する複数のサンプル薄膜層に対してシミュレーションを行うことによりシミュレーション干渉信号を生成し、基底層上に積層された薄膜層に対して実際の干渉信号を取得した後、実際の干渉信号とシミュレーション干渉信号とが一致するか否かを比較して薄膜層の厚さを設定することにより、空気層−薄膜層の境界面における干渉信号の波形と薄膜層−基底層の境界面における干渉信号の波形との間で干渉現象が発生する程度の厚さの薄い薄膜層に対して、その厚さまたは表面形状を正確に測定できる厚さまたは表面形状の測定方法を提供するためのものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明の厚さまたは表面形状の測定方法は、白色光干渉計を用いた、基底層上に積層された薄膜層の厚さまたは表面形状の測定方法であって、互いに異なる厚さを有する複数のサンプル薄膜層を想定し、各サンプル薄膜層に対する干渉信号をシミュレーションすることにより、各厚さに対応するシミュレーション干渉信号を生成するステップと、前記薄膜層に白色光を照射して前記薄膜層に入射する光軸方向に対する実際の干渉信号を取得するステップと、前記実際の干渉信号から前記薄膜層の厚さとなり得る複数の予想厚さを求めるステップと、前記予想厚さに対応する厚さを有するシミュレーション干渉信号と前記実際の干渉信号とが実質的に一致するか否かを比較するステップと、前記実際の干渉信号と実質的に一致するシミュレーション干渉信号の厚さを前記薄膜層の厚さに決定するステップとを含むことを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る厚さまたは表面形状の測定方法において、好ましくは、前記複数の予想厚さを求めるステップは、前記実際の干渉信号から２つ以上のピークを選択し、２つのピークの間のピーク数を用いて前記予想厚さを求める。
【００１１】
本発明に係る厚さまたは表面形状の測定方法において、好ましくは、前記複数の予想厚さを求めるステップは、前記実際の干渉信号を、空気層と前記薄膜層との境界面における干渉現象により生成される第１波形と、前記薄膜層と前記基底層との境界面における干渉現象により生成される第２波形とに区分するステップと、前記第１波形及び前記第２波形からそれぞれピークを選択するステップと、前記第１波形のピークと前記第２波形のピークとの間のピーク数を用いて前記予想厚さを求めるステップとを含む。
【００１２】
本発明に係る厚さまたは表面形状の測定方法において、好ましくは、前記ピークを選択するステップは、前記第２波形のピークのうち最高値を有するピークを基準ピークに設定するステップと、前記第１波形から複数のピークを選択するステップとを含み、前記予想厚さを求めるステップは、前記第１波形の複数のピークと前記基準ピークとを組合せ、組合せられた各々のケースに対して、前記第１波形のピークと前記基準ピークとの間のピーク数を算出するステップと、前記ピーク数を用いて前記予想厚さを求めるステップとを含む。
【００１３】
本発明に係る厚さまたは表面形状の測定方法において、好ましくは、前記ピークを選択するステップは、前記第１波形から複数のピークを選択し、前記第２波形から複数のピークを選択するステップを含み、前記予想厚さを求めるステップは、前記第１波形の複数のピークと前記第２波形の複数のピークとを組合せ、組合せられた各々のケースに対して、前記第１波形のピークと前記第２波形のピークとの間のピーク数を算出するステップと、前記ピーク数を用いて前記予想厚さを求めるステップとを含む。
【００１４】
本発明に係る厚さまたは表面形状の測定方法において、好ましくは、前記予想厚さは、以下の数式により求められる。
【数１】
式中、ｄｃａｎは前記予想厚さであり、Ｎは前記ピーク数であり、λは前記白色光の実効波長であり、ｎは前記薄膜層の屈折率である。
【００１５】
本発明に係る厚さまたは表面形状の測定方法において、好ましくは、決定された薄膜層の厚さに対応する第１波形のピークに対して、前記薄膜層に入射する光軸方向に対する位置を前記薄膜層の表面高さに設定するステップと、前記薄膜層に沿って移動して前記表面高さを設定するステップを繰り返すことにより、前記薄膜層の表面形状を求めるステップとを含む。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、限られた数の予想厚さを求め、予想厚さに対応するシミュレーション干渉信号のみを選択して実際の干渉信号と比較することにより、最終的に薄膜層の厚さを決定するのにかかる時間を節約することができる。
【００１７】
また、計測された実際の干渉信号とシミュレーション干渉信号とが一致するか否かを比較して薄膜層の厚さを決定することにより、互いに異なる境界面における波形間で互いに干渉が発生する程度の厚さの薄い薄膜層に対しても、その厚さを正確に測定することができる。
【００１８】
さらに、薄膜層の厚さのみならず、薄膜層の相対的な高さの差を意味する表面形状を同時に求めることができるため、薄膜層に関する総合的な情報を算出及び可視化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来の厚さ測定方法の一例を示す図である。
【図２】本発明に係る厚さまたは表面形状の測定方法を実現するための白色光干渉計の一例を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る厚さまたは表面形状の測定方法のフローチャートである。
【図４】互いに異なる厚さのサンプル薄膜層に対するシミュレーション干渉信号を示す図である。
【図５】図３の厚さまたは表面形状の測定方法において薄膜層に白色光を照射して取得した実際の干渉信号を示す図である。
【図６】各予想厚さに対応するシミュレーション干渉信号と実際の干渉信号とが実質的に一致するか否かを比較する過程を説明するための図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る厚さまたは表面形状の測定方法のフローチャートである。
【図８】図７の厚さまたは表面形状の測定方法において薄膜層に白色光を照射して取得した実際の干渉信号を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る厚さまたは表面形状の測定方法の実施形態について、添付した図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
図２は、本発明に係る厚さまたは表面形状の測定方法を実現するための白色光干渉計の一例を示す図である。
【００２２】
図２に示すように、前記干渉計１００は、透過性薄膜層２０の厚さまたは表面形状を測定するのに一般的に用いられるミラウ干渉計の構成を採用している。前記干渉計１００は、白色光源１０１を具備し、白色光源１０１としては、ハロゲンランプなどを含む多様なソースのランプが使用可能である。白色光源１０１から入射した光を、スペクトル特性を変えることなく、単に輝度のみを減らすために、減光フィルタ（Ｎｅｕｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ ｆｉｌｔｅｒ、「ＮＤ ｆｉｌｔｅｒ」ともいう。）１０２が設けられる。前記干渉計１００は、減光フィルタ１０２を通過した光を集めるための集光レンズ１０３を備える。集光レンズ１０３を通過した光は、平行光を生成するためのコリメータ（ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）１０４を通過する。
【００２３】
コリメータ１０４を通過した光は、分光器１１１により反射光５３と透過光５９に分割され、反射光５３は対物レンズ１３１側に入射する。ここで、分光器１１１は、反射率と透過率が５０：５０であるものを利用する。対物レンズ１３１から入射する光は、分光器１３２により再び反射光５７と透過光５５に分割される。前記透過光５５は、測定光として透過性薄膜層２０及び基底層１０側に照射され、前記反射光５７は、基準光として基準ミラー１３３に照射される。前記分光器１３２は、基準ミラー１３３から反射された基準光５７と、薄膜層２０と基底層１０との境界面により反射された測定光５５を集めて干渉光を生成するためのものである。また、前記基準ミラー１３３は、分光器１３２から入射する基準光５７を反射させ、再び分光器１３２に入射させるためのものである。
【００２４】
前記干渉計１００は、分光器１１１から入射する干渉光５９を結像させるための結像レンズ１２１と、干渉光５９から干渉信号を検出するための検出器１２２とを備える。一般的に、検出器１２２としては、測定しようとする領域に適した画素数を有するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラが利用される。
【００２５】
また、前記干渉計１００は、測定点を、基底層１０と交差する方向、すなわち、光軸方向に微小間隔移動して干渉信号を取得するための駆動部１４０を備える。対物レンズ１３１を収める鏡筒１３０は駆動部１４０に取り付けられ、駆動部１４０の作動により対物レンズ１３１の光軸方向への移動が可能になる。ここで、基底層１０に入射する垂直な光軸方向Ａを、図２のｚ軸と定義する。このように、対物レンズ１３１をｚ軸方向に沿って測定点の上下に数ｎｍの間隔で移動し、検出器１２２を介して強い干渉信号が検出される位置を見つけるようになる。
【００２６】
以下、上述のように構成された干渉計１００を用いた、本発明に係る厚さまたは表面形状の測定方法の第１実施形態について、図３〜図６を参照して詳細に説明する。
【００２７】
図３は、本発明の第１実施形態に係る厚さまたは表面形状の測定方法のフローチャートであり、図４は、互いに異なる厚さのサンプル薄膜層に対するシミュレーション干渉信号を示す図であり、図５は、図３の厚さまたは表面形状の測定方法において薄膜層に白色光を照射して取得した実際の干渉信号を示す図であり、図６は、各予想厚さに対応するシミュレーション干渉信号と実際の干渉信号とが実質的に一致するか否かを比較する過程を説明するための図である。
【００２８】
図４に示すように、まず、互いに異なる厚さを有する複数のサンプル薄膜層を想定し、各サンプル薄膜層に対する干渉信号をシミュレーションすることにより、各厚さに対応するシミュレーション干渉信号１５１、１５２、１５３を生成する（Ｓ１１０）。ここで、サンプル薄膜層は、実際に存在する薄膜層ではなく、シミュレーションを行うための、互いに異なる厚さを有する仮想の薄膜層である。サンプル薄膜層に対する干渉信号をシミュレーションするときは、サンプル薄膜層を、実際にその厚さを測定する透過性薄膜層２０と同じ物質として想定し、厚さを測定する薄膜層２０の物性値、例えば、屈折率（ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ ｉｎｄｅｘ）、吸収率（ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）を利用してシミュレーションする。
【００２９】
生成するシミュレーション干渉信号１５１、１５２、１５３の厚さの下限と上限を予め設定し、上限厚さと下限厚さを一定の間隔で分割した後、各々の厚さに対してシミュレーション干渉信号１５１、１５２、１５３を生成する。シミュレーション干渉信号１５１、１５２、１５３の厚さの下限と上限は、工程で処理される薄膜層２０の厚さの上限と下限により決定される。
【００３０】
次に、薄膜層２０に白色光を照射して薄膜層２０に入射する光軸方向Ａに対する実際の干渉信号１６０を取得する（Ｓ１２０）。薄膜層２０に対して実際に測定した干渉信号１６０は図５に示されている。本実施形態において、実際の干渉信号１６０は、薄膜層２０に向けて照射された干渉光の光強度の変化信号である。
【００３１】
次に、取得された実際の干渉信号１６０から薄膜層２０の厚さとなり得る複数の予想厚さを求める。前記複数の予想厚さを求めることなく、取得された実際の干渉信号１６０とすべてのシミュレーション干渉信号１５１、１５２、１５３の各々とが一致するか否かを比較しながら、薄膜層２０の厚さを決定することもできる。しかし、すべてのシミュレーション干渉信号１５１、１５２、１５３といちいち比較するとシステムに多くの負荷がかかってしまい、実際の干渉信号１６０と一致するシミュレーション干渉信号１５１、１５２、１５３を探して最終的に薄膜層２０の厚さを決定するのにも多くの時間がかかる問題があった。そこで、本発明のように、複数の予想厚さを求めることにより、予想厚さに対応するシミュレーション干渉信号１５１、１５２、１５３のみを選択して実際の干渉信号１６０と比較することにより、最終的に薄膜層２０の厚さを決定するのにかかる時間を節約することができる。
【００３２】
複数の予想厚さを求めるために、まず、取得された実際の干渉信号１６０を第１波形１６１と第２波形１６２とに区分する（Ｓ１３１）。第１波形１６１は、空気層３０と薄膜層２０との境界面における干渉現象により生成されるもので、実際の干渉信号１６０の前半部に位置する。第２波形１６２は、薄膜層２０と基底層１０との境界面における干渉現象により生成されるもので、実際の干渉信号１６０の後半部に位置する。
【００３３】
次に、第２波形１６２のピークのうち最高値を有するピークを基準ピーク１６３に設定し（Ｓ１３３）、第１波形１６１から複数のピーク１６４ａ、１６４ｂ、１６４ｃ、１６４ｄを選択する（Ｓ１３５）。本実施形態においては、第１波形１６１に存在する４つのピークを選択する。第１波形１６１のピークと基準ピーク１６３とを組合せると、４つのケース、すなわち、第１ピーク１６４ａと基準ピーク１６３、第２ピーク１６４ｂと基準ピーク１６３、第３ピーク１６４ｃと基準ピーク１６３、及び第４ピーク１６４ｄと基準ピーク１６３の計４つのケースが生成される。
【００３４】
次に、第１ピーク１６４ａと基準ピーク１６３、第２ピーク１６４ｂと基準ピーク１６３、第３ピーク１６４ｃと基準ピーク１６３、及び第４ピーク１６４ｄと基準ピーク１６３の各々に対して、両ピークの間に存在するピークの数を算出する（Ｓ１３７）。
【００３５】
次に、各ケースに対して算出されたピークの数を以下の数式に代入して予想厚さを求める（Ｓ１３９）。
【数１】
式中、ｄｃａｎは予想厚さであり、Ｎはピーク数であり、λは白色光の実効波長であり、ｎは薄膜層２０の屈折率である。
【００３６】
本実施形態においては、第１波形１６１のピークと基準ピーク１６３とを組合せた場合の数が４つであるので、予想厚さも４つ生成される。
【００３７】
次に、図６に示すように、予想厚さに対応する厚さを有するシミュレーション干渉信号１５１、１５２、１５３と実際の干渉信号１６０とが実質的に一致するか否かを比較する（Ｓ１４０）。実質的な一致の有無を確認する過程では、最小二乗法を利用した誤差関数を求めることで最小の誤差関数を有するとき、両干渉信号を「実質的な一致」と判定するが、この方法は当業者にとって広く知られているため、これ以上の詳細な説明は省略する。
【００３８】
例えば、第３ピーク１６４ｃと基準ピーク１６３との間のピーク数に基づいて予想厚さを求め、その予想厚さに対応する厚さを有するシミュレーション干渉信号１５３と実際の干渉信号１６０とが一致するか否かを判別するにあたり、最小二乗法を利用した誤差関数を求める。次に、第４ピーク１６４ｄと基準ピーク１６３との間のピーク数に基づいて予想厚さを求め、その予想厚さに対応する厚さを有するシミュレーション干渉信号１５２と実際の干渉信号１６０とが一致するか否かを判別するにあたり、最小二乗法を利用した誤差関数を求める。同じように、第１ピーク１６４ａと基準ピーク１６３、第２ピーク１６４ｂと基準ピーク１６３の場合にもそれぞれ誤差関数を求め、最小の誤差関数を有する場合を「実質的な一致」と判定する。本実施形態においては、「実質的な一致」に該当する場合を、第４ピーク１６４ｄと基準ピーク１６３として想定し、図６においても、シミュレーション干渉信号と実際の干渉信号とを重畳すると、両干渉信号がほぼ一致する様子を確認することができる。
【００３９】
次に、実際の干渉信号１６０と実質的に一致するシミュレーション干渉信号を選択し、そのシミュレーション干渉信号に対応する厚さを薄膜層２０の厚さに最終的に決定する（Ｓ１５０）。
【００４０】
一方、実際の干渉信号１６０と実質的に一致するシミュレーション干渉信号から薄膜層２０の厚さを決定するとき、薄膜層２０の表面形状も同時に求めることができる。
【００４１】
図６に示すように、第４ピーク１６４ｄと基準ピーク１６３との組合せから得た予想厚さが実際の薄膜層２０の厚さに決定された場合、薄膜層２０に入射する光軸方向（Ｚ）、すなわち、ｚ軸方向に対する第４ピーク１６４ｄの位置を空気層３０と薄膜層２０との境界面と判断することができる。
【００４２】
したがって、実際の干渉信号１６０のグラフにおいて、第４ピーク１６４ｄのｘ座標（ｚ軸方向に対する第４ピークの位置）を表面高さに設定する（Ｓ１６２）。このとき、ｚ軸方向のゼロ（０）ポイントが絶対的な基準を意味するのではないため、第４ピーク１６４ｄのｘ座標の絶対値（個別の第４ピーク１６４ｄのｘ座標）は意味がなく、複数の表面高さの相対的な差が重要な意味をもつ。
【００４３】
薄膜層２０に沿って移動し、各々の位置で表面高さを設定するステップを繰り返し、これらのすべてをつなげると、全体的に薄膜層２０の表面高さの相対的な差、すなわち、表面形状を求めることができる（Ｓ１６４）。この薄膜層２０の表面高さの相対的な差により、薄膜層２０の表面がどれだけの高低を有して形成されているかを可視化することができるが、薄膜層２０の表面高さの相対的な差を、本明細書では「表面形状」と定義する。
【００４４】
上述のように構成された本実施形態に係る厚さまたは表面形状の測定方法は、計測された実際の干渉信号とシミュレーションを行うことにより得られたシミュレーション干渉信号のすべてをそれぞれ比較するのではなく、限られた数の予想厚さを求め、予想厚さに対応するシミュレーション干渉信号のみを選択して実際の干渉信号と比較することにより、最終的に薄膜層の厚さを決定するのにかかる時間を節約できる効果が得られる。
【００４５】
また、計測された実際の干渉信号とシミュレーション干渉信号とが一致するか否かを比較して薄膜層の厚さを決定することにより、互いに異なる境界面における波形間で互いに干渉が発生する程度の厚さの薄い薄膜層に対しても、その厚さを正確に測定できる効果が得られる。
【００４６】
さらに、薄膜層の厚さのみならず、薄膜層の相対的な高さの差を意味する表面形状を同時に求めることができるため、薄膜層に関する総合的な情報を算出及び可視化できる効果が得られる。
【００４７】
一方、図７は、本発明の第２実施形態に係る厚さまたは表面形状の測定方法のフローチャートである。図７及び図８において、図３〜図６に示す部材と同じ部材番号が付されている部材は、同じ構成及び機能を有するものであって、これらの各々に関する詳細な説明は省略する。
【００４８】
本実施形態においては、第２波形から基準ピークを設定するのではなく、実際の干渉信号２６０の第１波形２６１から複数のピーク２６４ａ、２６４ｂ、２６４ｃ、２６４ｄを選択し、第２波形２６２から複数のピーク２６３ａ、２６３ｂ、２６３ｃを選択する（Ｓ２３３）。本実施形態においては、第１波形２６１から４つのピークを、第２波形２６２から３つのピークを選択する。第１波形２６１のピークと第２波形２６２のピークとを組合せると、１２のケース、つまり、第１ピーク２６４ａと第５ピーク２６３ａ、第２ピーク２６４ｂと第５ピーク２６３ａ、・・・、第１ピーク２６４ａと第６ピーク２６３ｂ、第２ピーク２６４ｂと第６ピーク２６３ｂの計１２のケースが生成される。
【００４９】
次に、各々のケースに対して、両ピークの間に存在するピークの数を算出し（Ｓ２３５）、そのピーク数を用いて１２の予想厚さを求め、薄膜層２０の厚さを決定するのに利用することができる。
【００５０】
本実施形態の場合、本発明の第１実施形態と比較してケースの数が多くなり得るが、基準ピークの設定を間違える危険性を低減する効果が得られる。
【００５１】
本発明の権利範囲は、上述した実施例及び変形例に限定されず、添付した特許請求の範囲内で多様な形態の実施形態が実現可能である。特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく、当該発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、変形可能な多様な範囲が本発明の請求範囲内にすべて属することが分かるであろう。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、白色光走査干渉法を用いて透過性薄膜層の厚さ及びその薄膜層の表面形状を正確に測定できる厚さまたは表面形状の測定方法に利用可能である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、厚さまたは表面形状の測定方法に関し、より詳細には、白色光走査干渉法を用いて透過性薄膜層の厚さ及びその薄膜層の表面形状を正確に測定できる厚さまたは表面形状の測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体工程及びＦＰＤ工程において、品質を決定する様々な要因のうち、薄膜層の厚さの制御が占める比重が大きいため、これを工程中において直接モニタすることが必須といえる。「薄膜層」とは、基底層、すなわち、基板の表面に形成させた非常に薄い厚さを有する層であって、一般的に厚さが数十Å〜数μｍの範囲内のものをいう。これらの薄膜層を特定の用途に応用するためには、薄膜層の厚さ、組成、照度及びその他の物理的・光学的特性を知ることが必要である。特に、最近では、半導体素子の集積度を高めるために、基板上に超薄膜層を多層形成することが一般的な傾向である。この高集積の半導体素子を開発するためには、特性に大きな影響を与える因子である薄膜層の厚さを含む膜の物性を正確に制御しなければならない。
【０００３】
半導体工程及びその他の応用工程などで使用する薄膜層の厚さを測定するには様々な方式があるが、探針（ｓｔｙｌｕｓ）を用いた機械的方法、光学的方法などが最も一般的である。光学的方法のうち、白色光干渉計（ｗｈｉｔｅ ｌｉｇｈｔ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ）を用いて薄膜層の厚さを決定することができる。
【０００４】
図１は、従来の厚さ測定方法の一例を示す図である。
【０００５】
図１に示すように、基底層１０上には厚さを測定する透過性薄膜層２０ａ、２０ｂが積層され、薄膜層２０ａ、２０ｂの上側には空気層３０が存在する。第１面２１ａ、２１ｂは、空気層３０と薄膜層２０ａ、２０ｂとの境界面であり、第２面１１ａ、１１ｂは、薄膜層２０ａ、２０ｂと基底層１０との境界面である。左側の薄膜層２０ａは、右側の薄膜層２０ｂより厚い。
【０００６】
一般的な白色光干渉計を用いて相対的に厚い薄膜層２０ａに向けて白色光を照射すると、第１面２１ａから生成される第１波形４１及び第２面１１ａから生成される第２波形４２が得られる。薄膜層２０ａの厚さが厚いために、第１波形４１と第２波形４２とは干渉せずに分離され、両波形４１、４２の最高値を有するピーク（ｐｅａｋ）を選択して薄膜層２０ａの厚さを求めることができる。
【０００７】
しかしながら、相対的に薄い薄膜層２０ｂの場合、上述の方法により薄膜層２０ｂの厚さを求めることは不可能である。つまり、厚さの薄い薄膜層２０ｂに向けて白色光を照射すると、第１面２１ｂから生成される第１波形４３及び第２面１１ｂから生成される第２波形４４の間に干渉現象が発生する。このような干渉現象が発生すると、第１及び２波形中に現れたピークが実際の建設的干渉によるピークなのか、あるいは第１波形４３と第２波形４４の干渉によるピークなのかが不明である。このため、両波形４３、４４の最高値を有するピークを選択して薄膜層２０ｂの厚さを求める方法を利用できない問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明の目的は、このような従来の問題を解決するためのものであって、互いに異なる厚さを有する複数のサンプル薄膜層に対してシミュレーションを行うことによりシミュレーション干渉信号を生成し、基底層上に積層された薄膜層に対して実際の干渉信号を取得した後、実際の干渉信号とシミュレーション干渉信号とが一致するか否かを比較して薄膜層の厚さを設定することにより、空気層−薄膜層の境界面における干渉信号の波形と薄膜層−基底層の境界面における干渉信号の波形との間で干渉現象が発生する程度の厚さの薄い薄膜層に対して、その厚さまたは表面形状を正確に測定できる厚さまたは表面形状の測定方法を提供するためのものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明の厚さまたは表面形状の測定方法は、白色光干渉計を用いた、基底層上に積層された薄膜層の厚さまたは表面形状の測定方法であって、互いに異なる厚さを有する複数のサンプル薄膜層を想定し、各サンプル薄膜層に対する干渉信号をシミュレーションすることにより、各厚さに対応するシミュレーション干渉信号を生成するステップと、前記薄膜層に白色光を照射して前記薄膜層に入射する光軸方向に対する実際の干渉信号を取得するステップと、前記実際の干渉信号から前記薄膜層の厚さとなり得る複数の予想厚さを求めるステップと、前記予想厚さに対応する厚さを有するシミュレーション干渉信号と前記実際の干渉信号とが実質的に一致するか否かを比較するステップと、前記実際の干渉信号と実質的に一致するシミュレーション干渉信号の厚さを前記薄膜層の厚さに決定するステップとを含むことを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る厚さまたは表面形状の測定方法において、好ましくは、前記複数の予想厚さを求めるステップは、前記実際の干渉信号から２つ以上のピークを選択し、２つのピークの間のピーク数を用いて前記予想厚さを求める。
【００１１】
本発明に係る厚さまたは表面形状の測定方法において、好ましくは、前記複数の予想厚さを求めるステップは、前記実際の干渉信号を、空気層と前記薄膜層との境界面における干渉現象により生成される第１波形と、前記薄膜層と前記基底層との境界面における干渉現象により生成される第２波形とに区分するステップと、前記第１波形及び前記第２波形からそれぞれピークを選択するステップと、前記第１波形のピークと前記第２波形のピークとの間のピーク数を用いて前記予想厚さを求めるステップとを含む。
【００１２】
本発明に係る厚さまたは表面形状の測定方法において、好ましくは、前記ピークを選択するステップは、前記第２波形のピークのうち最高値を有するピークを基準ピークに設定するステップと、前記第１波形から複数のピークを選択するステップとを含み、前記予想厚さを求めるステップは、前記第１波形の複数のピークと前記基準ピークとを組合せ、組合せられた各々のケースに対して、前記第１波形のピークと前記基準ピークとの間のピーク数を算出するステップと、前記ピーク数を用いて前記予想厚さを求めるステップとを含む。
【００１３】
本発明に係る厚さまたは表面形状の測定方法において、好ましくは、前記ピークを選択するステップは、前記第１波形から複数のピークを選択し、前記第２波形から複数のピークを選択するステップを含み、前記予想厚さを求めるステップは、前記第１波形の複数のピークと前記第２波形の複数のピークとを組合せ、組合せられた各々のケースに対して、前記第１波形のピークと前記第２波形のピークとの間のピーク数を算出するステップと、前記ピーク数を用いて前記予想厚さを求めるステップとを含む。
【００１４】
本発明に係る厚さまたは表面形状の測定方法において、好ましくは、前記予想厚さは、以下の数式により求められる。
【数１】
式中、ｄｃａｎは前記予想厚さであり、Ｎは前記ピーク数であり、λは前記白色光の実効波長であり、ｎは前記薄膜層の屈折率である。
【００１５】
本発明に係る厚さまたは表面形状の測定方法において、好ましくは、決定された薄膜層の厚さに対応する第１波形のピークに対して、前記薄膜層に入射する光軸方向に対する位置を前記薄膜層の表面高さに設定するステップと、前記薄膜層に沿って移動して前記表面高さを設定するステップを繰り返すことにより、前記薄膜層の表面形状を求めるステップとを含む。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、限られた数の予想厚さを求め、予想厚さに対応するシミュレーション干渉信号のみを選択して実際の干渉信号と比較することにより、最終的に薄膜層の厚さを決定するのにかかる時間を節約することができる。
【００１７】
また、計測された実際の干渉信号とシミュレーション干渉信号とが一致するか否かを比較して薄膜層の厚さを決定することにより、互いに異なる境界面における波形間で互いに干渉が発生する程度の厚さの薄い薄膜層に対しても、その厚さを正確に測定することができる。
【００１８】
さらに、薄膜層の厚さのみならず、薄膜層の相対的な高さの差を意味する表面形状を同時に求めることができるため、薄膜層に関する総合的な情報を算出及び可視化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来の厚さ測定方法の一例を示す図である。
【図２】本発明に係る厚さまたは表面形状の測定方法を実現するための白色光干渉計の一例を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る厚さまたは表面形状の測定方法のフローチャートである。
【図４】互いに異なる厚さのサンプル薄膜層に対するシミュレーション干渉信号を示す図である。
【図５】図３の厚さまたは表面形状の測定方法において薄膜層に白色光を照射して取得した実際の干渉信号を示す図である。
【図６】各予想厚さに対応するシミュレーション干渉信号と実際の干渉信号とが実質的に一致するか否かを比較する過程を説明するための図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る厚さまたは表面形状の測定方法のフローチャートである。
【図８】図７の厚さまたは表面形状の測定方法において薄膜層に白色光を照射して取得した実際の干渉信号を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る厚さまたは表面形状の測定方法の実施形態について、添付した図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
図２は、本発明に係る厚さまたは表面形状の測定方法を実現するための白色光干渉計の一例を示す図である。
【００２２】
図２に示すように、前記干渉計１００は、透過性薄膜層２０の厚さまたは表面形状を測定するのに一般的に用いられるミラウ干渉計の構成を採用している。前記干渉計１００は、白色光源１０１を具備し、白色光源１０１としては、ハロゲンランプなどを含む多様なソースのランプが使用可能である。白色光源１０１から入射した光を、スペクトル特性を変えることなく、単に輝度のみを減らすために、減光フィルタ（Ｎｅｕｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ ｆｉｌｔｅｒ、「ＮＤ ｆｉｌｔｅｒ」ともいう。）１０２が設けられる。前記干渉計１００は、減光フィルタ１０２を通過した光を集めるための集光レンズ１０３を備える。集光レンズ１０３を通過した光は、平行光を生成するためのコリメータ（ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）１０４を通過する。
【００２３】
コリメータ１０４を通過した光は、分光器１１１により反射光５３と透過光５９に分割され、反射光５３は対物レンズ１３１側に入射する。ここで、分光器１１１は、反射率と透過率が５０：５０であるものを利用する。対物レンズ１３１から入射する光は、分光器１３２により再び反射光５７と透過光５５に分割される。前記透過光５５は、測定光として透過性薄膜層２０及び基底層１０側に照射され、前記反射光５７は、基準光として基準ミラー１３３に照射される。前記分光器１３２は、基準ミラー１３３から反射された基準光５７と、薄膜層２０と基底層１０との境界面により反射された測定光５５を集めて干渉光を生成するためのものである。また、前記基準ミラー１３３は、分光器１３２から入射する基準光５７を反射させ、再び分光器１３２に入射させるためのものである。
【００２４】
前記干渉計１００は、分光器１１１から入射する干渉光５９を結像させるための結像レンズ１２１と、干渉光５９から干渉信号を検出するための検出器１２２とを備える。一般的に、検出器１２２としては、測定しようとする領域に適した画素数を有するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラが利用される。
【００２５】
また、前記干渉計１００は、測定点を、基底層１０と交差する方向、すなわち、光軸方向に微小間隔移動して干渉信号を取得するための駆動部１４０を備える。対物レンズ１３１を収める鏡筒１３０は駆動部１４０に取り付けられ、駆動部１４０の作動により対物レンズ１３１の光軸方向への移動が可能になる。ここで、基底層１０に入射する垂直な光軸方向Ａを、図２のｚ軸と定義する。このように、対物レンズ１３１をｚ軸方向に沿って測定点の上下に数ｎｍの間隔で移動し、検出器１２２を介して強い干渉信号が検出される位置を見つけるようになる。
【００２６】
以下、上述のように構成された干渉計１００を用いた、本発明に係る厚さまたは表面形状の測定方法の第１実施形態について、図３〜図６を参照して詳細に説明する。
【００２７】
図３は、本発明の第１実施形態に係る厚さまたは表面形状の測定方法のフローチャートであり、図４は、互いに異なる厚さのサンプル薄膜層に対するシミュレーション干渉信号を示す図であり、図５は、図３の厚さまたは表面形状の測定方法において薄膜層に白色光を照射して取得した実際の干渉信号を示す図であり、図６は、各予想厚さに対応するシミュレーション干渉信号と実際の干渉信号とが実質的に一致するか否かを比較する過程を説明するための図である。
【００２８】
図４に示すように、まず、互いに異なる厚さを有する複数のサンプル薄膜層を想定し、各サンプル薄膜層に対する干渉信号をシミュレーションすることにより、各厚さに対応するシミュレーション干渉信号１５１、１５２、１５３を生成する（Ｓ１１０）。ここで、サンプル薄膜層は、実際に存在する薄膜層ではなく、シミュレーションを行うための、互いに異なる厚さを有する仮想の薄膜層である。サンプル薄膜層に対する干渉信号をシミュレーションするときは、サンプル薄膜層を、実際にその厚さを測定する透過性薄膜層２０と同じ物質として想定し、厚さを測定する薄膜層２０の物性値、例えば、屈折率（ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ ｉｎｄｅｘ）、吸収率（ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）を利用してシミュレーションする。
【００２９】
生成するシミュレーション干渉信号１５１、１５２、１５３の厚さの下限と上限を予め設定し、上限厚さと下限厚さを一定の間隔で分割した後、各々の厚さに対してシミュレーション干渉信号１５１、１５２、１５３を生成する。シミュレーション干渉信号１５１、１５２、１５３の厚さの下限と上限は、工程で処理される薄膜層２０の厚さの上限と下限により決定される。
【００３０】
次に、薄膜層２０に白色光を照射して薄膜層２０に入射する光軸方向Ａに対する実際の干渉信号１６０を取得する（Ｓ１２０）。薄膜層２０に対して実際に測定した干渉信号１６０は図５に示されている。本実施形態において、実際の干渉信号１６０は、薄膜層２０に向けて照射された干渉光の光強度の変化信号である。
【００３１】
次に、取得された実際の干渉信号１６０から薄膜層２０の厚さとなり得る複数の予想厚さを求める。前記複数の予想厚さを求めることなく、取得された実際の干渉信号１６０とすべてのシミュレーション干渉信号１５１、１５２、１５３の各々とが一致するか否かを比較しながら、薄膜層２０の厚さを決定することもできる。しかし、すべてのシミュレーション干渉信号１５１、１５２、１５３といちいち比較するとシステムに多くの負荷がかかってしまい、実際の干渉信号１６０と一致するシミュレーション干渉信号１５１、１５２、１５３を探して最終的に薄膜層２０の厚さを決定するのにも多くの時間がかかる問題があった。そこで、本発明のように、複数の予想厚さを求めることにより、予想厚さに対応するシミュレーション干渉信号１５１、１５２、１５３のみを選択して実際の干渉信号１６０と比較することにより、最終的に薄膜層２０の厚さを決定するのにかかる時間を節約することができる。
【００３２】
複数の予想厚さを求めるために、まず、取得された実際の干渉信号１６０を第１波形１６１と第２波形１６２とに区分する（Ｓ１３１）。第１波形１６１は、空気層３０と薄膜層２０との境界面における干渉現象により生成されるもので、実際の干渉信号１６０の前半部に位置する。第２波形１６２は、薄膜層２０と基底層１０との境界面における干渉現象により生成されるもので、実際の干渉信号１６０の後半部に位置する。
【００３３】
次に、第２波形１６２のピークのうち最高値を有するピークを基準ピーク１６３に設定し（Ｓ１３３）、第１波形１６１から複数のピーク１６４ａ、１６４ｂ、１６４ｃ、１６４ｄを選択する（Ｓ１３５）。本実施形態においては、第１波形１６１に存在する４つのピークを選択する。第１波形１６１のピークと基準ピーク１６３とを組合せると、４つのケース、すなわち、第１ピーク１６４ａと基準ピーク１６３、第２ピーク１６４ｂと基準ピーク１６３、第３ピーク１６４ｃと基準ピーク１６３、及び第４ピーク１６４ｄと基準ピーク１６３の計４つのケースが生成される。
【００３４】
次に、第１ピーク１６４ａと基準ピーク１６３、第２ピーク１６４ｂと基準ピーク１６３、第３ピーク１６４ｃと基準ピーク１６３、及び第４ピーク１６４ｄと基準ピーク１６３の各々に対して、両ピークの間に存在するピークの数を算出する（Ｓ１３７）。
【００３５】
次に、各ケースに対して算出されたピークの数を以下の数式に代入して予想厚さを求める（Ｓ１３９）。
【数１】
式中、ｄｃａｎは予想厚さであり、Ｎはピーク数であり、λは白色光の実効波長であり、ｎは薄膜層２０の屈折率である。
【００３６】
本実施形態においては、第１波形１６１のピークと基準ピーク１６３とを組合せた場合の数が４つであるので、予想厚さも４つ生成される。
【００３７】
次に、図６に示すように、予想厚さに対応する厚さを有するシミュレーション干渉信号１５１、１５２、１５３と実際の干渉信号１６０とが実質的に一致するか否かを比較する（Ｓ１４０）。実質的な一致の有無を確認する過程では、最小二乗法を利用した誤差関数を求めることで最小の誤差関数を有するとき、両干渉信号を「実質的な一致」と判定するが、この方法は当業者にとって広く知られているため、これ以上の詳細な説明は省略する。
【００３８】
例えば、第３ピーク１６４ｃと基準ピーク１６３との間のピーク数に基づいて予想厚さを求め、その予想厚さに対応する厚さを有するシミュレーション干渉信号１５３と実際の干渉信号１６０とが一致するか否かを判別するにあたり、最小二乗法を利用した誤差関数を求める。次に、第４ピーク１６４ｄと基準ピーク１６３との間のピーク数に基づいて予想厚さを求め、その予想厚さに対応する厚さを有するシミュレーション干渉信号１５２と実際の干渉信号１６０とが一致するか否かを判別するにあたり、最小二乗法を利用した誤差関数を求める。同じように、第１ピーク１６４ａと基準ピーク１６３、第２ピーク１６４ｂと基準ピーク１６３の場合にもそれぞれ誤差関数を求め、最小の誤差関数を有する場合を「実質的な一致」と判定する。本実施形態においては、「実質的な一致」に該当する場合を、第４ピーク１６４ｄと基準ピーク１６３として想定し、図６においても、シミュレーション干渉信号と実際の干渉信号とを重畳すると、両干渉信号がほぼ一致する様子を確認することができる。
【００３９】
次に、実際の干渉信号１６０と実質的に一致するシミュレーション干渉信号を選択し、そのシミュレーション干渉信号に対応する厚さを薄膜層２０の厚さに最終的に決定する（Ｓ１５０）。
【００４０】
一方、実際の干渉信号１６０と実質的に一致するシミュレーション干渉信号から薄膜層２０の厚さを決定するとき、薄膜層２０の表面形状も同時に求めることができる。
【００４１】
図６に示すように、第４ピーク１６４ｄと基準ピーク１６３との組合せから得た予想厚さが実際の薄膜層２０の厚さに決定された場合、薄膜層２０に入射する光軸方向（Ｚ）、すなわち、ｚ軸方向に対する第４ピーク１６４ｄの位置を空気層３０と薄膜層２０との境界面と判断することができる。
【００４２】
したがって、実際の干渉信号１６０のグラフにおいて、第４ピーク１６４ｄのｘ座標（ｚ軸方向に対する第４ピークの位置）を表面高さに設定する（Ｓ１６２）。このとき、ｚ軸方向のゼロ（０）ポイントが絶対的な基準を意味するのではないため、第４ピーク１６４ｄのｘ座標の絶対値（個別の第４ピーク１６４ｄのｘ座標）は意味がなく、複数の表面高さの相対的な差が重要な意味をもつ。
【００４３】
薄膜層２０に沿って移動し、各々の位置で表面高さを設定するステップを繰り返し、これらのすべてをつなげると、全体的に薄膜層２０の表面高さの相対的な差、すなわち、表面形状を求めることができる（Ｓ１６４）。この薄膜層２０の表面高さの相対的な差により、薄膜層２０の表面がどれだけの高低を有して形成されているかを可視化することができるが、薄膜層２０の表面高さの相対的な差を、本明細書では「表面形状」と定義する。
【００４４】
上述のように構成された本実施形態に係る厚さまたは表面形状の測定方法は、計測された実際の干渉信号とシミュレーションを行うことにより得られたシミュレーション干渉信号のすべてをそれぞれ比較するのではなく、限られた数の予想厚さを求め、予想厚さに対応するシミュレーション干渉信号のみを選択して実際の干渉信号と比較することにより、最終的に薄膜層の厚さを決定するのにかかる時間を節約できる効果が得られる。
【００４５】
また、計測された実際の干渉信号とシミュレーション干渉信号とが一致するか否かを比較して薄膜層の厚さを決定することにより、互いに異なる境界面における波形間で互いに干渉が発生する程度の厚さの薄い薄膜層に対しても、その厚さを正確に測定できる効果が得られる。
【００４６】
さらに、薄膜層の厚さのみならず、薄膜層の相対的な高さの差を意味する表面形状を同時に求めることができるため、薄膜層に関する総合的な情報を算出及び可視化できる効果が得られる。
【００４７】
一方、図７は、本発明の第２実施形態に係る厚さまたは表面形状の測定方法のフローチャートである。図７及び図８において、図３〜図６に示す部材と同じ部材番号が付されている部材は、同じ構成及び機能を有するものであって、これらの各々に関する詳細な説明は省略する。
【００４８】
本実施形態においては、第２波形から基準ピークを設定するのではなく、実際の干渉信号２６０の第１波形２６１から複数のピーク２６４ａ、２６４ｂ、２６４ｃ、２６４ｄを選択し、第２波形２６２から複数のピーク２６３ａ、２６３ｂ、２６３ｃを選択する（Ｓ２３３）。本実施形態においては、第１波形２６１から４つのピークを、第２波形２６２から３つのピークを選択する。第１波形２６１のピークと第２波形２６２のピークとを組合せると、１２のケース、つまり、第１ピーク２６４ａと第５ピーク２６３ａ、第２ピーク２６４ｂと第５ピーク２６３ａ、・・・、第１ピーク２６４ａと第６ピーク２６３ｂ、第２ピーク２６４ｂと第６ピーク２６３ｂの計１２のケースが生成される。
【００４９】
次に、各々のケースに対して、両ピークの間に存在するピークの数を算出し（Ｓ２３５）、そのピーク数を用いて１２の予想厚さを求め、薄膜層２０の厚さを決定するのに利用することができる。
【００５０】
本実施形態の場合、本発明の第１実施形態と比較してケースの数が多くなり得るが、基準ピークの設定を間違える危険性を低減する効果が得られる。
【００５１】
本発明の権利範囲は、上述した実施例及び変形例に限定されず、添付した特許請求の範囲内で多様な形態の実施形態が実現可能である。特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく、当該発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、変形可能な多様な範囲が本発明の請求範囲内にすべて属することが分かるであろう。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、白色光走査干渉法を用いて透過性薄膜層の厚さ及びその薄膜層の表面形状を正確に測定できる厚さまたは表面形状の測定方法に利用可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
白色光干渉計を用いた、基底層上に積層された薄膜層の厚さまたは表面形状の測定方法であって、
互いに異なる厚さを有する複数のサンプル薄膜層を想定し、各サンプル薄膜層に対する干渉信号をシミュレーションすることにより、各厚さに対応するシミュレーション干渉信号を生成するステップと、
前記薄膜層に白色光を照射して前記薄膜層に入射する光軸方向に対する実際の干渉信号を取得するステップと、
前記実際の干渉信号から前記薄膜層の厚さとなり得る複数の予想厚さを求めるステップと、
前記予想厚さに対応する厚さを有するシミュレーション干渉信号と前記実際の干渉信号とが実質的に一致するか否かを比較するステップと、
前記実際の干渉信号と実質的に一致するシミュレーション干渉信号の厚さを前記薄膜層の厚さに決定するステップとを含むことを特徴とする厚さまたは表面形状の測定方法。
【請求項２】
前記複数の予想厚さを求めるステップは、
前記実際の干渉信号から２つ以上のピークを選択し、２つのピークの間のピーク数を用いて前記予想厚さを求めることを特徴とする請求項１に記載の厚さまたは表面形状の測定方法。
【請求項３】
前記複数の予想厚さを求めるステップは、
前記実際の干渉信号を、空気層と前記薄膜層との境界面における干渉現象により生成される第１波形と、前記薄膜層と前記基底層との境界面における干渉現象により生成される第２波形とに区分するステップと、
前記第１波形及び前記第２波形からそれぞれピークを選択するステップと、
前記第１波形のピークと前記第２波形のピークとの間のピーク数を用いて前記予想厚さを求めるステップとを含むことを特徴とする請求項２に記載の厚さまたは表面形状の測定方法。
【請求項４】
前記ピークを選択するステップは、
前記第２波形のピークのうち最高値を有するピークを基準ピークに設定するステップと、
前記第１波形から複数のピークを選択するステップとを含み、
前記予想厚さを求めるステップは、
前記第１波形の複数のピークと前記基準ピークとを組合せ、組合せられた各々のケースに対して、前記第１波形のピークと前記基準ピークとの間のピーク数を算出するステップと、
前記ピーク数を用いて前記予想厚さを求めるステップとを含むことを特徴とする請求項３に記載の厚さまたは表面形状の測定方法。
【請求項５】
前記ピークを選択するステップは、
前記第１波形から複数のピークを選択し、前記第２波形から複数のピークを選択するステップを含み、
前記予想厚さを求めるステップは、
前記第１波形の複数のピークと前記第２波形の複数のピークとを組合せ、組合せられた各々のケースに対して、前記第１波形のピークと前記第２波形のピークとの間のピーク数を算出するステップと、
前記ピーク数を用いて前記予想厚さを求めるステップとを含むことを特徴とする請求項３に記載の厚さまたは表面形状の測定方法。
【請求項６】
前記予想厚さは、以下の数式により求められることを特徴とする請求項４または５に記載の厚さまたは表面形状の測定方法。
【数１】
（式中、ｄｃａｎは前記予想厚さであり、Ｎは前記ピーク数であり、λは前記白色光の実効波長であり、ｎは前記薄膜層の屈折率である。）
【請求項７】
決定された薄膜層の厚さに対応する第１波形のピークに対して、前記薄膜層に入射する光軸方向に対する位置を前記薄膜層の表面高さに設定するステップと、
前記薄膜層に沿って移動して前記表面高さを設定するステップを繰り返すことにより、前記薄膜層の表面形状を求めるステップとを含むことを特徴とする請求項３に記載の厚さまたは表面形状の測定方法。
【請求項１】
白色光干渉計を用いた、基底層上に積層された薄膜層の厚さまたは表面形状の測定方法であって、
互いに異なる厚さを有する複数のサンプル薄膜層を想定し、各サンプル薄膜層に対する干渉信号をシミュレーションすることにより、各厚さに対応するシミュレーション干渉信号を生成するステップと、
前記薄膜層に白色光を照射して前記薄膜層に入射する光軸方向に対する実際の干渉信号を取得するステップと、
前記実際の干渉信号から前記薄膜層の厚さとなり得る複数の予想厚さを求めるステップと、
前記予想厚さに対応する厚さを有するシミュレーション干渉信号と前記実際の干渉信号とが実質的に一致するか否かを比較するステップと、
前記実際の干渉信号と実質的に一致するシミュレーション干渉信号の厚さを前記薄膜層の厚さに決定するステップとを含むことを特徴とする厚さまたは表面形状の測定方法。
【請求項２】
前記複数の予想厚さを求めるステップは、
前記実際の干渉信号から２つ以上のピークを選択し、２つのピークの間のピーク数を用いて前記予想厚さを求めることを特徴とする請求項１に記載の厚さまたは表面形状の測定方法。
【請求項３】
前記複数の予想厚さを求めるステップは、
前記実際の干渉信号を、空気層と前記薄膜層との境界面における干渉現象により生成される第１波形と、前記薄膜層と前記基底層との境界面における干渉現象により生成される第２波形とに区分するステップと、
前記第１波形及び前記第２波形からそれぞれピークを選択するステップと、
前記第１波形のピークと前記第２波形のピークとの間のピーク数を用いて前記予想厚さを求めるステップとを含むことを特徴とする請求項２に記載の厚さまたは表面形状の測定方法。
【請求項４】
前記ピークを選択するステップは、
前記第２波形のピークのうち最高値を有するピークを基準ピークに設定するステップと、
前記第１波形から複数のピークを選択するステップとを含み、
前記予想厚さを求めるステップは、
前記第１波形の複数のピークと前記基準ピークとを組合せ、組合せられた各々のケースに対して、前記第１波形のピークと前記基準ピークとの間のピーク数を算出するステップと、
前記ピーク数を用いて前記予想厚さを求めるステップとを含むことを特徴とする請求項３に記載の厚さまたは表面形状の測定方法。
【請求項５】
前記ピークを選択するステップは、
前記第１波形から複数のピークを選択し、前記第２波形から複数のピークを選択するステップを含み、
前記予想厚さを求めるステップは、
前記第１波形の複数のピークと前記第２波形の複数のピークとを組合せ、組合せられた各々のケースに対して、前記第１波形のピークと前記第２波形のピークとの間のピーク数を算出するステップと、
前記ピーク数を用いて前記予想厚さを求めるステップとを含むことを特徴とする請求項３に記載の厚さまたは表面形状の測定方法。
【請求項６】
前記予想厚さは、以下の数式により求められることを特徴とする請求項４または５に記載の厚さまたは表面形状の測定方法。
【数１】
（式中、ｄｃａｎは前記予想厚さであり、Ｎは前記ピーク数であり、λは前記白色光の実効波長であり、ｎは前記薄膜層の屈折率である。）
【請求項７】
決定された薄膜層の厚さに対応する第１波形のピークに対して、前記薄膜層に入射する光軸方向に対する位置を前記薄膜層の表面高さに設定するステップと、
前記薄膜層に沿って移動して前記表面高さを設定するステップを繰り返すことにより、前記薄膜層の表面形状を求めるステップとを含むことを特徴とする請求項３に記載の厚さまたは表面形状の測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公表番号】特表２０１１−５２６６９２（Ｐ２０１１−５２６６９２Ａ）
【公表日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５１６１０１（Ｐ２０１１−５１６１０１）
【出願日】平成２１年１月１６日（２００９．１．１６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２００９／０００２５０
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／００２０８５
【国際公開日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【出願人】（５０９１７０１６５）エスエヌユー プレシジョン カンパニー，リミテッド (12)
【氏名又は名称原語表記】ＳＮＵ ＰＲＥＣＩＳＩＯＮ ＣＯ．， ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】Ｄｏｎｇ−ａ ｔｏｗｎ ＃２０１， Ｂｏｎｇ−ｃｈｕｎ ７−ｄｏｎｇ １６９２−２，Ｋｗａｎａｋ−ｇｕ，Ｓｅｏｕｌ １５２−８１８（ＫＲ）
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月１６日（２００９．１．１６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２００９／０００２５０
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／００２０８５
【国際公開日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【出願人】（５０９１７０１６５）エスエヌユー プレシジョン カンパニー，リミテッド (12)
【氏名又は名称原語表記】ＳＮＵ ＰＲＥＣＩＳＩＯＮ ＣＯ．， ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】Ｄｏｎｇ−ａ ｔｏｗｎ ＃２０１， Ｂｏｎｇ−ｃｈｕｎ ７−ｄｏｎｇ １６９２−２，Ｋｗａｎａｋ−ｇｕ，Ｓｅｏｕｌ １５２−８１８（ＫＲ）
【Ｆターム（参考）】
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