成膜量測定方法及び成膜量測定装置
【課題】成膜中における基板上の表面温度を正確に測定することができる表面温度測定方法及び表面温度測定装置を提供すること。
【解決手段】ウエハＷの放射光を所定波長領域にわたって複数の波長範囲に分ける分光器１４と、分光器１４によって得られた複数の波長範囲の光の強度をそれぞれ検出するアレイセンサ１５と、アレイセンサ１５によって検出された複数の波長範囲毎の強度を累積加算して放射強度の積分値を算出するとともに、温度と積分値との関係が予め関連付けられたリファレンスデータに基づいて積分値から表面温度を算出するコンピュータ１７とを具備するようにした。
【解決手段】ウエハＷの放射光を所定波長領域にわたって複数の波長範囲に分ける分光器１４と、分光器１４によって得られた複数の波長範囲の光の強度をそれぞれ検出するアレイセンサ１５と、アレイセンサ１５によって検出された複数の波長範囲毎の強度を累積加算して放射強度の積分値を算出するとともに、温度と積分値との関係が予め関連付けられたリファレンスデータに基づいて積分値から表面温度を算出するコンピュータ１７とを具備するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハ等の基板上に薄膜を成膜するプロセス中に基板の表面温度や成膜量を測定する表面温度測定方法及び表面温度測定装置に関する。また、本発明は、ウエハ等の基板上に薄膜を成膜するプロセス中に最上層の膜厚を測定する成膜量測定方法及び成膜量測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウエハ（基板）表面に薄膜を成膜するプロセス中にそのウエハの表面温度を測定する場合には、ウエハステージ内部に熱電対等のセンサを置いて測定する接触法を用いて温度測定を行ったり、ウエハ表面上方に放射温度計を配置し、温度が上がることによって変化する１波長あるいは２波長の放射光強度を検出し、温度測定を行ったりしていた。
【０００３】
一方、薄膜の成膜量は、連続的なスペクトル分布をもつ光源から光をウエハ基板上に照射し、成膜量が増加することによって変化する反射光の干渉強度を検出し成膜量測定を行っていた。
【０００４】
また、同様にして、膜構造（膜数、膜種、膜付け順序等）を理想的なモデルにして理論波形を求め、理論波形と波形マッチングすることで成膜量を決定していた。
【０００５】
なお、基板の温度を測定するために熱放射光を検知素子で検出して温度に換算することは知られている（例えば、「特許文献１」参照）。
【特許文献１】特開平０７−１３４０６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した表面温度測定方法にあっては、次のような問題があった。すなわち、接触法の場合には、熱電対の周辺が成膜されにくくなり、不均一になる等の問題があった。
【０００７】
また、放射分光強度を検出し温度測定する方法では、ウエハ等の基板上に積層した膜の種類や構造、厚さなどが異なる場合、膜の上面と下面での繰り返し反射による干渉の影響を受け、測定波長で十分な検出感度が得られず、正確な膜の表面温度の測定ができなかった。
【０００８】
一方、上述した成膜量測定方法にあっては、次のような問題があった。すなわち、反射した光が照射した光に比べて波長特性がどう変化したかを検出して膜厚を演算するため、成膜プロセスのように数百度の高温になってくると、放射光の影響が無視できなくなり成膜量が正しく測定できなくなる。
【０００９】
また、ウエハが高速で回転するような成膜装置では、回転による偏心や面振れの影響を受けるため、反射光を安定して再現性よく測定することができなくなり成膜量が正しく測定できなくなる。
【００１０】
さらに、複数層からなる膜の膜構造を予め理想的なモデルにして理論波形を算出するため、膜構造が既知でないかぎり正確な成膜量測定ができない。
【００１１】
そこで本発明は、成膜中における基板上の表面温度を正確に測定することができる表面温度測定方法及び表面温度測定装置を提供することを目的としている。また、本発明は、成膜中における成膜量を正確に測定することができる成膜量測定方法及び成膜量測定装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決し目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、基板の表面温度を測定する表面温度測定方法において、上記基板の放射光を所定波長領域にわたって複数の波長範囲に分ける分光工程と、この分光工程によって得られた上記複数の波長範囲の光の強度をそれぞれ検出する検出工程と、この検出工程によって検出された上記複数の波長範囲毎の強度を累積加算して放射強度の積分値を算出する積分値算出工程と、温度と積分値との関係が予め関連付けられたリファレンスデータに基づいて上記積分値から上記表面温度を算出する表面温度算出工程とを具備するようにした。
【００１３】
請求項２に記載された発明は、基板の表面温度を測定する表面温度測定装置において、上記基板の放射光を所定波長領域にわたって複数の波長範囲に分ける分光部と、この分光部によって得られた上記複数の波長範囲の光の強度をそれぞれ検出する検出部と、この検出部によって検出された上記複数の波長範囲毎の強度を累積加算して放射強度の積分値を算出する積分値算出部と、温度と積分値との関係が予め関連付けられたリファレンスデータに基づいて上記積分値から上記表面温度を算出する表面温度算出部とを具備するようにした。
【００１４】
請求項３に記載された発明は、基板上に成膜されている最上層の膜の成膜量を測定する成膜量測定方法において、上記基板からの放射光に基づいて放射光強度分布を測定する実測放射光強度分布測定工程と、上記膜の成膜開始前の上記基板からの放射光に基づいて得られた基準放射光強度分布に対する上記実測放射光強度分布の比である相対放射光強度分布を求める相対放射光強度分布演算工程と、透過光理論から導かれた理論放射光強度分布と上記相対放射光強度分布と比較することで、上記膜の成膜量を算出する成膜量算出工程とを具備するようにした。
【００１５】
請求項４に記載された発明は、請求項３に記載された発明において、上記理論放射光強度分布と上記相対放射光強度分布との比較は、波形マッチングにより行うようにした。
【００１６】
請求項５に記載された発明は、請求項３に記載された発明において、上記理論放射光強度分布と上記相対放射光強度分布との比較は、上記理論放射光強度分布に対する上記相対放射光強度分布の極値の波長シフト量に基づいて行うようにした。
【００１７】
請求項６に記載された発明は、基板上に成膜されている最上層の膜の成膜量を測定する成膜量測定装置において、上記基板からの放射光に基づいて放射分光強度分布を測定する実測放射光強度分布測定部と、上記膜の成膜開始前の上記基板からの放射光に基づいて得られた基準放射光強度分布に対する上記実測放射光強度分布の比である相対放射光強度分布を求める相対放射光強度分布演算部と、透過光理論から導かれた理論放射光強度分布と上記相対放射光強度分布と比較することで、上記膜の成膜量を算出する成膜量算出部とを具備するようにした。
【００１８】
請求項７に記載された発明は、基板上に成膜されている最上層の膜の成膜量を測定する成膜量測定方法において、連続なスペクトル分布を持つ照射光を照射した状態における成膜開始前の上記基板からの上記照射光の反射光及び上記基板からの放射光に基づいて第1分光強度分布を測定する第１分光強度分布測定工程と、上記照射光の照射を停止した状態における成膜開始前の上記基板からの放射光に基づいて第２分光強度分布を測定する第２分光強度分布測定工程と、連続なスペクトル分布を持つ照射光を照射した状態における成膜中の上記基板からの上記照射光の反射光及び上記基板からの放射光に基づいて第３分光強度分布を測定する第３分光強度分布測定工程と、上記照射光の照射を停止した状態における成膜中の上記基板からの放射光に基づいて第４分光強度分布を測定する第４分光強度分布測定工程と、上記第１分光強度分布及び第２分光強度分布に基づいて上記反射光のみの基準反射光強度分布を求める第１演算工程と、上記第３分光強度分布及び第４分光強度分布に基づいて上記反射光のみの実測反射光強度分布を求める第２演算工程と、上記基準反射光強度分布に対する上記実測反射光強度分布の比である相対反射光強度分布を求める相対反射光強度分布演算工程と、予め成膜量との関係が既知である参照反射光強度分布と上記相対反射光強度分布と比較することで、上記膜の成膜量を算出する成膜量算出工程とを具備するようにした。
【００１９】
請求項８に記載された発明は、基板上に成膜されている最上層の膜の成膜量を測定する成膜量測定装置において、連続なスペクトル分布を持つ照射光を照射した状態における成膜開始前の上記基板からの上記照射光の反射光及び上記基板からの放射光に基づいて第1分光強度分布を測定する第１分光強度分布測定部と、上記照射光の照射を停止した状態における成膜開始前の上記基板からの放射光に基づいて第２分光強度分布を測定する第２分光強度分布測定部と、連続なスペクトル分布を持つ照射光を照射した状態における成膜中の上記基板からの上記照射光の反射光及び上記基板からの放射光に基づいて第３分光強度分布を測定する第３分光強度分布測定部と、上記照射光の照射を停止した状態における成膜中の上記基板からの放射光に基づいて第４分光強度分布を測定する第４分光強度分布測定部と、上記第１分光強度分布及び第２分光強度分布に基づいて上記反射光のみの基準反射光強度分布を求める第１演算部と、上記第３分光強度分布及び第４分光強度分布に基づいて上記反射光のみの実測反射光強度分布を求める第２演算部と、上記基準反射光強度分布に対する上記実測反射光強度分布の比である相対反射光強度分布を求める相対反射光強度分布演算部と、予め成膜量との関係が既知である参照反射光強度分布と上記相対反射光強度分布と比較することで、上記膜の成膜量を算出する成膜量算出部とを備えるようにした。
【００２０】
上記手段を講じた結果、次のような作用が生じる。すなわち、請求項１に記載された発明では、基板の放射光から得られた複数の波長範囲毎の強度を累積加算して放射強度の積分値を求めることで十分な検出感度を得ることができ、さらに温度と積分値との関係が予め関連付けられたリファレンスデータに基づいて積分値から表面温度を算出することで、正確な測定を行うことができる。
【００２１】
請求項２に記載された発明では、基板の放射光から得られた複数の波長範囲毎の強度を累積加算して放射強度の積分値を求めることで十分な検出感度を得ることができ、さらに温度と積分値との関係が予め関連付けられたリファレンスデータに基づいて積分値から表面温度を算出することで、正確な測定を行うことができる。
【００２２】
請求項３に記載された発明では、成膜開始前における基準放射光強度分布に対する実測放射光強度分布の比である相対放射光強度分布を求め、理論放射光強度分布と相対放射光強度分布と比較するようにしているので、光学系の影響を相殺させることができ、さらには外乱等により生じたノイズをキャンセルできるので、膜の成膜量をノイズ等に乱されることなく正確に算出することができる。すなわち、原理的には外乱等によるノイズをキャンセルできるので、ノイズに対して強い測定ができる。
【００２３】
請求項４に記載された発明では、理論放射光強度分布と相対放射光強度分布との比較は、波形マッチングにより行うようにした。
【００２４】
請求項５に記載された発明では、理論放射光強度分布と相対放射光強度分布との比較は、理論放射光強度分布に対する相対放射光強度分布の極値の波長シフト量に基づいて行うようにした。
【００２５】
請求項６に記載された発明では、成膜開始前における基準放射光強度分布に対する実測放射光強度分布の比である相対放射光強度分布を求め、理論放射光強度分布と相対放射光強度分布と比較するようにしているので、光学系の影響を相殺させることができ、さらには外乱等により生じたノイズをキャンセルできるので、膜の成膜量をノイズ等に乱されることなく正確に算出することができる。すなわち、原理的には外乱等によるノイズをキャンセルできるので、ノイズに対して強い測定ができる。
【００２６】
請求項７に記載された発明では、照射光を照射した場合と照射しない場合における強度分布を測定することで、照射光によって生じた反射光のみの強度分布を測定することができる。さらに、成膜前と成膜後の反射光のみの強度分布を測定し、成膜前に対する成膜後の反射光のみの強度分布を測定し、予め成膜量との関係が既知である参照反射光強度分布と比較するようにしているので、光学系の影響を相殺させることができるとともに、膜の構造が既知でなくとも、成膜量を測定することが可能である。
【００２７】
請求項８に記載された発明では、照射光を照射した場合と照射しない場合における強度分布を測定することで、照射光によって生じた反射光のみの強度分布を測定することができる。さらに、成膜前と成膜後の反射光のみの強度分布を測定し、成膜前に対する成膜後の反射光のみの強度分布を測定し、予め成膜量との関係が既知である参照反射光強度分布と比較するようにしているので、光学系の影響を相殺させることができるとともに、膜の構造が既知でなくとも、成膜量を測定することが可能である。
【発明の効果】
【００２８】
請求項１及び２に記載された発明によれば、成膜中における基板上の表面温度を正確に測定することができる。
【００２９】
請求項３乃至８に記載された発明によれば、成膜中における成膜量を正確に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る表面温度測定装置１０の構成を示す図である。
【００３１】
表面温度測定装置１０は、ウエハ（基板）Ｗを保持するウエハステージ１１と、ウエハＷに対向配置されウエハＷからの放射光を集光するレンズ１２と、その一端がレンズ１２に対向配置され、レンズ１２により集光された放射光を導く光ファイバ１３と、この光ファイバ１３の他端に対向配置され、所定範囲の波長を所定の波長ステップ毎に分光する分光器１４と、この分光器１４に取り付けられ、分光された光の強度を波長ステップ毎に検出し、光強度の積分値として出力するアレイセンサ１５と、このアレイセンサ１５からの信号を収集して、Ａ／Ｄ変換する信号処理回路１６と、この信号処理回路１６からの出力が入力された光強度の積分値に基づいて放射光の強度分布を算出するコンピュータ１７とを備えている。一方、コンピュータ１７には複数のリファレンスデータから構成されるテーブルを格納した記憶部１８が接続されている。なお、ウエハステージ１１の底部にはヒータ１１ａが設けられている。
【００３２】
このように構成された表面温度測定装置１０では、次のようにして成膜プロセス中のウエハＷ上の膜の表面温度を測定する。すなわち、ヒータ１１ａによって昇温されたウエハステージ１１上に置かれたウエハＷの表面からの放射光をレンズ１２で集め、光ファイバ１３で分光器１４に導く。分光器１４では、所定の波長ステップ毎に分解された光をアレイセンサ１５に導く。アレイセンサ１５では、各センサ毎に所定の波長ステップ幅の光強度の積分値を検出する。この積分値を信号処理回路１６においてＡ／Ｄ変換して、コンピュータ１７に取り込む。
【００３３】
コンビュータ１７では積分値に基づいて放射光の波長分布Ｑ（ｄ，ｔ，λ）を算出する。さらに、この波長分布Ｑ（ｄ，ｔ，λ）に基づいて積分範囲を全波長とする全波長強度積分値Ｇ（ｄ，ｔ）＝∫Ｑ（ｄ，ｔ，λ）ｄλを算出する。
【００３４】
この全波長強度積分値Ｇは、膜の種類、構造、厚さによって予め記憶部１８に格納されているテーブルに基づいて規格化され、温度が求められる。
【００３５】
次に、テーブルについて説明する。膜の種類、構造、厚さが異なると、放射率が異なるので膜の表面温度に対する全波長強度積分値Ｇの関係は、例えば図２の（ａ）に示すように積分値の絶対量の異なる曲線となる。例えば、τＫ（ケルビン温度）のときの積分値Ｇｒｅｆ ＝Ｇ（ｄ，τ）で規格化することを考えると、Ｇｋ＝Ｇ（ｄ，ｔ）／Ｇｒｅｆ となる。
【００３６】
なお、リファレンスデータであるＧｒｅｆ は膜の種類、構造、厚さに応じて、予め、接触法等でτＫの較正をとっておく。このとき規格積分値Ｇｋは図２の（ｂ）に示すように、膜の種類、構造、厚さによらず温度に対して同じ曲線を描く。したがって規格積分特性を理論的に示すことができれば、規格積分値Ｇｋの値から被測定物の膜の表面温度を推定することができる。すなわち、膜の種類、構造、厚さに応じてあらかじめリファレンス値Ｇｒｅｆ を求めてテーブルを用意しておくことで、あらゆる種類、構造、厚さの膜の表面温度を求めることができる。
【００３７】
一方、黒体輻射理論によると、黒体の放射光分布はＭ＝Ｃ１／λ５ ／（exp （Ｃ２／λτ）−１）で与えられる。ここでＣ１は第一放射定数（２πｈｃ２ ）、Ｃ２は第二放射定数（ｃｈ／ｋ）である（λ：波長、ｈ：プランク定数、ｋ：ボルツマン定数、ｃ：光速）。Ｍを全波長について積分すると、いわゆるステファン・ボルツマン（Ｓｔｅｆａｎ−Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ）の法則 Ｍｓｂ＝στ４ が得られる。ここでσはステファン・ボルツマン定数（２π５ ・ｋ４ ／１５ｃ３ ／ｈ３ ）である。今τＫでの理論積分値Ｍｓｂ（τＫ）で規格化すると、規格理論積分値Ｍｋ＝Ｍｓｂ／Ｍｓｂ（τＫ）を得る。Ｍｋは表面温度の４乗に比例する。
【００３８】
図３に示すように実測値から演算された規格積分値Ｗｋは黒体輻射理論から導かれた規格理論積分値Ｍｋによく従うので、規格積分値Ｗｋに対応する膜の表面温度を理論曲線Ｍｋから推定することができる。
【００３９】
上述したように本第１の実施の形態に係る表面温度測定装置１０では、成膜プロセス中におけるウエハＷの高精度な表面温度測定ができる。また、ウエハＷの膜の種類、構造、厚さが変わっても高精度な表面温度測定ができる。
【００４０】
なお、上述した第1の実施の形態においては、積分範囲を全波長としたが、積分範囲を特定の波長域に限定する方法もある。すなわち、実際の放射分光は測定系の感度や被測定物の光学特性の影響を強く受ける。特に、測定感度の低い波長域では放射分光強度が理論値に比べ不当に低く測定されてしまうことが多いので、表面温度を正しく算出できなくなる。また、被測定物の光学特性、例えばＳｉウエハでは波長が１μｍをこす赤外域では透過率が１００％に近くなり、ウエハＷを昇温するヒータ１１ａの温度をウエハＷの表面温度として誤測定してしまうことがある。
【００４１】
このため、測定系の感度特性や被測定物の光学特性の影響を受けない波長域に限定して強度積分値を求め、表面温度を算出することができる。すなわち、Ｍｓｂに相当する理論式はＭｓｂ＝∫Ｍｄλ（積分範囲はλ１＜λ＜λ２）となり、上述した第1の実施の形態と同様な方法で温度測定ができる。波長域を限定することで、測定系の感度特性や被測定物の光学特性に影響を最小限に抑えた精度の高い温度測定が可能となる。
【００４２】
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る成膜量測定装置２０の構成を示す図である。
【００４３】
成膜量測定装置２０は、ウエハ（基板）Ｗを保持するウエハステージ２１と、ウエハＷに対向配置されウエハＷからの放射光を集光するレンズ２２と、その一端がレンズ２２に対向配置され、レンズ２２により集光された放射光を導く光ファイバ２３と、この光ファイバ２３の他端に対向配置され、所定範囲の波長を所定の波長ステップ毎に分光する分光器２４と、この分光器２４に取り付けられ、分光された光の強度を波長ステップ毎に検出し、光強度の積分値として出力するアレイセンサ２５と、このアレイセンサ２５からの信号を収集して、Ａ／Ｄ変換する信号処理回路２６と、この信号処理回路２６からの出力が入力された光強度の積分値に基づいて放射光の強度分布を算出するコンピュータ２７とを備えている。コンピュータ２７には複数のリファレンスデータから構成されるテーブルを格納した記憶部２８が接続されている。なお、ウエハステージ２１の底部にはヒータ２１ａが設けられている。
【００４４】
このように構成された成膜量測定装置２０では、次のようにして成膜プロセス中のウエハＷ上の膜の成膜量ｄを測定する。すなわち、ヒータ２１ａによって昇温されたウエハステージ２１上に置かれたウエハＷの表面からの放射光をレンズ２２で集め、光ファイバ２３で分光器２４に導く。分光器２４では、所定の波長ステップ毎に分解された光をアレイセンサ２５に導く。アレイセンサ２５では、各センサ毎に所定の波長ステップ幅の光強度の積分値を検出する。この積分値を信号処理回路２６においてＡ／Ｄ変換して、コンピュータ２７に取り込み、放射光分布を算出する。これを成膜直前と、成膜中に行う。
【００４５】
図５は、成膜直前のウエハＷから得られた基準放射光分布Ａ０ と、成膜中のウエハＷから得られた実測放射光分布Ａについて説明する図である。すなわち、基準放射光分布Ａ０ （ｄ，ｔ，λ）＝Ｔｎ−１ （Ｔｎ−２ （…Ｔ１（Ｒａ（ｔ，λ））…））で示され、ウエハＷからの放射光Ｒａ（ｔ，λ）がウエハＷ上の膜（最下位層〜第ｎ−１層）を透過する時の繰り返し反射の影響が考慮されたものである。この基準放射光分布Ａ０ は図６の（ａ）に示すような分布となる。
【００４６】
一方、実測放射光分布Ａは、Ａ（ｄ，ｔ，λ）＝Ｔｎ （Ｔｎ−１ （…Ｔ１（Ｒａ（ｔ，λ））…））で示され、ウエハＷからの放射光Ｒａ（ｔ，λ）がウエハＷ上の膜（最下位層〜最上位層）を透過する時の繰り返し反射の影響が考慮されたものである。この実測放射光分布Ａは図６の（ｂ）に示すような分布となる。なお、図６の（ｂ）中α１，α２，α３はそれぞれ異なる成膜量における実測放射光分布を示している。
【００４７】
ここで、基準放射光分布Ａ０ （ｄ，ｔ，λ）に対する実測放射光分布Ａ（ｄ，ｔ，λ）の比、すなわち相対放射光分布Ｂ（ｄ，ｔ，λ）＝Ａ（ｄ，ｔ，λ）／Ａ０ （ｄ，ｔ，λ）をとると、図７の（ａ）に示すように、最上位層ｎだけの影響をあらわすものに変換できる。
【００４８】
なお、相対放射光分布Ｂ（ｄ，ｔ，λ）に変換する演算により光ファイバ２３や分光器２４など光学系の特性および外乱からのノイズの影響をキャンセルされたものとなり、成膜量ｄの測定精度が向上することになる。
【００４９】
次に、相対放射光分布Ｂを理論放射光分布Ｂｒにマッチングすることで成膜量ｄを算出する。すなわち、最上位層ｎの屈折率Ｎ（ｎ，ｋ）がわかっていると、最上位層ｎだけの影響をあらわす理論放射光分布Ｂｒ（ｄ，ｔ，λ）は繰り返しを考慮した単層透過光理論から計算できる。このため、相対放射光分布Ｂ（ｄ，ｔ，λ）とマッチングすることにより、成膜中の最上位層ｎの成膜量ｄが推定できる。なお、マッチングの方法としては、例えば相対放射光分布Ｂと理論放射光分布Ｂｒとの差Ｋ＝Ｂ（ｄ，ｔ，λ）−Ｂｒ（ｄ，ｔ，λ）の絶対値の和が最小になるＢｒ（ｄ，ｔ，λ）を探す方法がある。
【００５０】
実際の放射分光は測定系の感度の影響を強く受けるため、測定感度の低い波長域では放射分光強度が理論計算値に比ぺ不当に低く測定されてしまうことが多いので、成膜量を正しく算出できなくなることがある。この場合、成膜量が増加すると放射分光強度波形が長波長側にシフトしていく特性を利用し、強度波形極値の波長シフト量から成膜量を推定することができる。この方法は測定感度の影響に強いという特徴を持つ。
【００５１】
上述したように本第２の実施の形態に係る成膜量測定装置２０では、成膜中のウエハＷの最上層の成膜量を高精度に測定することができる。また、ウエハＷが高速回転するような反射光測定に不向きな条件下でも放射光を利用することで高精度な成膜量測定ができる。なお、成膜量測定装置２０を成膜装置に設け、成膜量が予め設定された値に達した時点で成膜を終了させることで、成膜量の終点制御のできる成膜装置を提供することができる。
【００５２】
図８は、本第２の成膜量測定装置２０の変形例に係る成膜量測定装置３０の要部を示す図である。なお、図８において図４と同一機能部分には同一符号を付し、その説明は省略する。成膜量測定装置３０が上述した成膜量測定装置２０と異なる点は、複数の測定点において成膜量を測定するために、放射光をレンズ３１ａ，３１ｂ及び光ファイバ３２ａ，３２ｂで分光器３３ａ，３３ｂ及びアレイセンサ３４ａ，３４ｂに導くことで、複数に分けて受光するようにしてもよい。
【００５３】
図９は、本発明の第３の実施の形態に係る成膜量測定装置４０の構成を示す図である。
【００５４】
成膜量測定装置４０は、ウエハ（基板）Ｗを保持するウエハステージ４１と、ウエハＷに対向配置されウエハＷからの放射光を集光するレンズ４２と、その一端がレンズ４２に対向配置され、レンズ４２により集光された放射光を導く光ファイバ４３と、この光ファイバ４３の他端に対向配置され、所定範囲の波長を所定の波長ステップ毎に分光する分光器４４と、この分光器４４に取り付けられ、分光された光の強度を波長ステップ毎に検出し、光強度の積分値として出力するアレイセンサ４５と、このアレイセンサ４５からの信号を収集して、Ａ／Ｄ変換する信号処理回路４６と、この信号処理回路４６からの出力が入力された光強度の積分値に基づいて放射光の強度分布を算出するコンピュータ４７とを備えている。コンピュータ４７には複数のリファレンスデータから構成されるテーブルを格納した記憶部４８が接続されている。なお、ウエハステージ４１の底部にはヒータ４１ａが設けられている。
【００５５】
一方、レンズ４２と光ファイバ４３との間にはハーフミラー５０が配置されている。このハーフミラー５０にはレンズ５１を介して光源５２からの照射光が照射され、ウエハステージ４１に照射されるようになっている。また、光源５２には、光源点滅回路５３が接続されている。
【００５６】
このように構成された成膜量測定装置４０では、次のようにして成膜プロセス中のウエハＷ上の膜の成膜量ｄを測定する。予め成膜前に測定を行う。すなわち、光源５２をＯＮにして、レンズ５１、ハーフミラー５０を介してウエハＷ上に照射する。照射された光は、ウエハＷの表面で反射し、反射光となる。一方、ヒータ４１ａによって昇温されたウエハステージ４１上に置かれたウエハＷの表面から放射光が放射する。これら反射光と放射光とをレンズ４２で集め、光ファイバ４３で分光器４４に導く。分光器４４では、所定の波長ステップ毎に分解された光をアレイセンサ４５に導く。アレイセンサ４５では、各センサ毎に所定の波長ステップ幅の光強度の積分値を検出する。この積分値を信号処理回路４６においてＡ／Ｄ変換して、コンピュータ４７に取り込む。
【００５７】
これによってコンピュータ４７では、反射光と放射光が一緒になった第1分光強度分布Ｐ１（ｄ，ｔ，λ）が得られる。一方、光源５２をＯＦＦにしてウエハＷの放射光のみから同様の測定を行って第２分光強度分布Ｐ２（ｄ，ｔ，λ）を得る。
【００５８】
ここで、第１分光強度分布Ｐ１と第２分光強度分布Ｐ２との差Ｌ０ は反射光のみの基準反射光強度分布となり、記憶部３８に記憶される。 なお、Ｌ０ ＝Ｒｎ―１ （Ｒｎ−２ （…Ｒ１（Ｓ（λ）・Ｊ（λ））…））であって、光源５２の波長分布Ｓ（λ）と照射光学系及び受光光学系の影響Ｊ（λ）の積に、ウエハＷ上の膜（最下位層（１）〜第ｎ−１層（ｎ−１））を光が繰り返し反射するときの影響が考慮されたものである。
【００５９】
次に、成膜を開始する。光源５２をＯＮにしてウエハＷからの放射光及び反射光から同様の測定を行って第３分光強度分布Ｐ３（ｄ，ｔ，λ）を得る。さらに、光源５２をＯＦＦにしてウエハＷからの放射光のみから同様の測定を行って第４分光強度分布Ｐ４（ｄ，ｔ，λ）を得る。
【００６０】
ここで、第３分光強度分布Ｐ３と第４分光強度分布Ｐ４との差Ｌは反射光のみの実測反射光強度分布となる。なお、Ｌ＝Ｒｎ （Ｒｎ−１ （…Ｒ１（Ｓ（λ）・Ｊ（λ））…））であって、光源５２の波長分布Ｓ（λ）と照射光学系及び受光光学系の影響Ｊ（λ）の積に、ウエハＷ上の膜（最下位層（１）〜最上位層（ｎ））を光が繰り返し反射するときの影響が考慮されたものである。
【００６１】
この実測反射光強度分布Ｌは図１１の（ａ）に示すような分布となる。なお、図１１の（ａ）中β１，β２，β３はそれぞれ異なる成膜量における実測波長分布を示している。
【００６２】
ここで、基準反射光強度分布Ｌ０ （ｄ，ｔ，λ）に対する実測反射光強度分布Ｌ（ｄ，ｔ，λ）の比、すなわち相対反射光強度分布Ｆ（ｄ，ｔ，λ）＝Ｌ（ｄ，ｔ，λ）／Ｌ０ （ｄ，ｔ，λ）をとると、図１２の（ａ）に示すように、最上位層ｎだけの影響をあらわすものに変換できる。
【００６３】
なお、相対反射光強度分布Ｆ（ｄ，ｔ，λ）に変換する演算により光ファイバ４３や分光器４４など光学系の特性および外乱からのノイズの影響をキャンセルされたものとなり、成膜量ｄの測定精度が向上することになる。
【００６４】
次に、相対反射光強度分布Ｆをリファレンスデータ（参照反射光強度分布）Ｆｒｅｆと比較することで成膜量ｄを算出する。ここでいうリファレンスデータＦｒｅｆというのは、薄膜干渉の理論計算により求めた計算値、または事前に同じ成膜条件下で膜付けしたときの実測値のことであり、最上位層ｎだけの影響を表す信号である。いずれの場合も、リファレンスデータＦｒｅｆと成膜量ｄとの関係が定量的に既知となる。
【００６５】
図１２の（ａ）に示すように、最上位層ｎだけの影響を表す信号Ｆは、積層している最上位層の成膜量に依存する。相対反射光分布Ｆは成膜量が増加すると長波長側に波長シフトするので、例えば相対反射光分布Ｆの極値に注目し、その波長シフト量を求めれば、リファレンスデータＦｒｅｆと比較して最上位層の膜厚ｄを推定することができる。
【００６６】
図１２の（ｂ）は成膜量ｄと相対反射光分布Ｆの極値の波長シフト量との関係をプロットしたものである。これにより、下地膜の膜構造に依存することなく、最上位層の成膜量を正確に、簡単に測定することが可能である。
【００６７】
上述したように本第３の実施の形態に係る成膜量測定装置４０では、成膜中のウエハＷの最上層の成膜量を高精度に測定することができる。また、ウエハＷの下地膜の膜構造に依存することなく簡単に最上位層の膜厚測定ができる。さらに、測定系の感度特性や被測定物の光学特性の影響に強い高精度な膜厚測定ができる。なお、成膜量測定装置４０を成膜装置に設け、成膜量が予め設定された値に達した時点で成膜を終了させることで、成膜量の終点制御のできる成膜装置を提供することができる。
【００６８】
なお、本発明は前記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る表面温度測定装置を示す構成図。
【図２】同表面温度測定装置における温度と強度との関係を示す図。
【図３】同表面温度測定装置における理論強度と実測強度との関係を示す図。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る成膜量測定装置を示す構成図。
【図５】同成膜量測定装置における測定原理を示す説明図。
【図６】同成膜量測定装置により測定された放射光強度分布を示す図。
【図７】（ａ）は相対放射光強度分布を示す図、（ｂ）は理論放射光強度分布を示す図。
【図８】第２の実施の形態の変形例に係る成膜量測定装置の要部を示す構成図。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係る成膜量測定装置を示す構成図。
【図１０】同成膜量測定装置により測定された反射光強度分布を示す図。
【図１１】（ａ）は相対放射光強度分布を示す図、（ｂ）は成膜量と極値の発生した波長との関係を示す図。
【符号の説明】
【００７０】
１０…表面温度測定装置
１１…ウエハステージ
１２，３１ａ，３１ｂ…レンズ
１３，３２ａ，３２ｂ…光ファイバ
１４，３３ａ，３３ｂ…分光器
１５，３４ａ，３４ｂ…アレイセンサ
１６…信号処理回路
１７…コンピュータ
１８…記憶部
２０，３０，４０…成膜量測定装置
５３…光源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハ等の基板上に薄膜を成膜するプロセス中に基板の表面温度や成膜量を測定する表面温度測定方法及び表面温度測定装置に関する。また、本発明は、ウエハ等の基板上に薄膜を成膜するプロセス中に最上層の膜厚を測定する成膜量測定方法及び成膜量測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウエハ（基板）表面に薄膜を成膜するプロセス中にそのウエハの表面温度を測定する場合には、ウエハステージ内部に熱電対等のセンサを置いて測定する接触法を用いて温度測定を行ったり、ウエハ表面上方に放射温度計を配置し、温度が上がることによって変化する１波長あるいは２波長の放射光強度を検出し、温度測定を行ったりしていた。
【０００３】
一方、薄膜の成膜量は、連続的なスペクトル分布をもつ光源から光をウエハ基板上に照射し、成膜量が増加することによって変化する反射光の干渉強度を検出し成膜量測定を行っていた。
【０００４】
また、同様にして、膜構造（膜数、膜種、膜付け順序等）を理想的なモデルにして理論波形を求め、理論波形と波形マッチングすることで成膜量を決定していた。
【０００５】
なお、基板の温度を測定するために熱放射光を検知素子で検出して温度に換算することは知られている（例えば、「特許文献１」参照）。
【特許文献１】特開平０７−１３４０６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した表面温度測定方法にあっては、次のような問題があった。すなわち、接触法の場合には、熱電対の周辺が成膜されにくくなり、不均一になる等の問題があった。
【０００７】
また、放射分光強度を検出し温度測定する方法では、ウエハ等の基板上に積層した膜の種類や構造、厚さなどが異なる場合、膜の上面と下面での繰り返し反射による干渉の影響を受け、測定波長で十分な検出感度が得られず、正確な膜の表面温度の測定ができなかった。
【０００８】
一方、上述した成膜量測定方法にあっては、次のような問題があった。すなわち、反射した光が照射した光に比べて波長特性がどう変化したかを検出して膜厚を演算するため、成膜プロセスのように数百度の高温になってくると、放射光の影響が無視できなくなり成膜量が正しく測定できなくなる。
【０００９】
また、ウエハが高速で回転するような成膜装置では、回転による偏心や面振れの影響を受けるため、反射光を安定して再現性よく測定することができなくなり成膜量が正しく測定できなくなる。
【００１０】
さらに、複数層からなる膜の膜構造を予め理想的なモデルにして理論波形を算出するため、膜構造が既知でないかぎり正確な成膜量測定ができない。
【００１１】
そこで本発明は、成膜中における基板上の表面温度を正確に測定することができる表面温度測定方法及び表面温度測定装置を提供することを目的としている。また、本発明は、成膜中における成膜量を正確に測定することができる成膜量測定方法及び成膜量測定装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決し目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、基板の表面温度を測定する表面温度測定方法において、上記基板の放射光を所定波長領域にわたって複数の波長範囲に分ける分光工程と、この分光工程によって得られた上記複数の波長範囲の光の強度をそれぞれ検出する検出工程と、この検出工程によって検出された上記複数の波長範囲毎の強度を累積加算して放射強度の積分値を算出する積分値算出工程と、温度と積分値との関係が予め関連付けられたリファレンスデータに基づいて上記積分値から上記表面温度を算出する表面温度算出工程とを具備するようにした。
【００１３】
請求項２に記載された発明は、基板の表面温度を測定する表面温度測定装置において、上記基板の放射光を所定波長領域にわたって複数の波長範囲に分ける分光部と、この分光部によって得られた上記複数の波長範囲の光の強度をそれぞれ検出する検出部と、この検出部によって検出された上記複数の波長範囲毎の強度を累積加算して放射強度の積分値を算出する積分値算出部と、温度と積分値との関係が予め関連付けられたリファレンスデータに基づいて上記積分値から上記表面温度を算出する表面温度算出部とを具備するようにした。
【００１４】
請求項３に記載された発明は、基板上に成膜されている最上層の膜の成膜量を測定する成膜量測定方法において、上記基板からの放射光に基づいて放射光強度分布を測定する実測放射光強度分布測定工程と、上記膜の成膜開始前の上記基板からの放射光に基づいて得られた基準放射光強度分布に対する上記実測放射光強度分布の比である相対放射光強度分布を求める相対放射光強度分布演算工程と、透過光理論から導かれた理論放射光強度分布と上記相対放射光強度分布と比較することで、上記膜の成膜量を算出する成膜量算出工程とを具備するようにした。
【００１５】
請求項４に記載された発明は、請求項３に記載された発明において、上記理論放射光強度分布と上記相対放射光強度分布との比較は、波形マッチングにより行うようにした。
【００１６】
請求項５に記載された発明は、請求項３に記載された発明において、上記理論放射光強度分布と上記相対放射光強度分布との比較は、上記理論放射光強度分布に対する上記相対放射光強度分布の極値の波長シフト量に基づいて行うようにした。
【００１７】
請求項６に記載された発明は、基板上に成膜されている最上層の膜の成膜量を測定する成膜量測定装置において、上記基板からの放射光に基づいて放射分光強度分布を測定する実測放射光強度分布測定部と、上記膜の成膜開始前の上記基板からの放射光に基づいて得られた基準放射光強度分布に対する上記実測放射光強度分布の比である相対放射光強度分布を求める相対放射光強度分布演算部と、透過光理論から導かれた理論放射光強度分布と上記相対放射光強度分布と比較することで、上記膜の成膜量を算出する成膜量算出部とを具備するようにした。
【００１８】
請求項７に記載された発明は、基板上に成膜されている最上層の膜の成膜量を測定する成膜量測定方法において、連続なスペクトル分布を持つ照射光を照射した状態における成膜開始前の上記基板からの上記照射光の反射光及び上記基板からの放射光に基づいて第1分光強度分布を測定する第１分光強度分布測定工程と、上記照射光の照射を停止した状態における成膜開始前の上記基板からの放射光に基づいて第２分光強度分布を測定する第２分光強度分布測定工程と、連続なスペクトル分布を持つ照射光を照射した状態における成膜中の上記基板からの上記照射光の反射光及び上記基板からの放射光に基づいて第３分光強度分布を測定する第３分光強度分布測定工程と、上記照射光の照射を停止した状態における成膜中の上記基板からの放射光に基づいて第４分光強度分布を測定する第４分光強度分布測定工程と、上記第１分光強度分布及び第２分光強度分布に基づいて上記反射光のみの基準反射光強度分布を求める第１演算工程と、上記第３分光強度分布及び第４分光強度分布に基づいて上記反射光のみの実測反射光強度分布を求める第２演算工程と、上記基準反射光強度分布に対する上記実測反射光強度分布の比である相対反射光強度分布を求める相対反射光強度分布演算工程と、予め成膜量との関係が既知である参照反射光強度分布と上記相対反射光強度分布と比較することで、上記膜の成膜量を算出する成膜量算出工程とを具備するようにした。
【００１９】
請求項８に記載された発明は、基板上に成膜されている最上層の膜の成膜量を測定する成膜量測定装置において、連続なスペクトル分布を持つ照射光を照射した状態における成膜開始前の上記基板からの上記照射光の反射光及び上記基板からの放射光に基づいて第1分光強度分布を測定する第１分光強度分布測定部と、上記照射光の照射を停止した状態における成膜開始前の上記基板からの放射光に基づいて第２分光強度分布を測定する第２分光強度分布測定部と、連続なスペクトル分布を持つ照射光を照射した状態における成膜中の上記基板からの上記照射光の反射光及び上記基板からの放射光に基づいて第３分光強度分布を測定する第３分光強度分布測定部と、上記照射光の照射を停止した状態における成膜中の上記基板からの放射光に基づいて第４分光強度分布を測定する第４分光強度分布測定部と、上記第１分光強度分布及び第２分光強度分布に基づいて上記反射光のみの基準反射光強度分布を求める第１演算部と、上記第３分光強度分布及び第４分光強度分布に基づいて上記反射光のみの実測反射光強度分布を求める第２演算部と、上記基準反射光強度分布に対する上記実測反射光強度分布の比である相対反射光強度分布を求める相対反射光強度分布演算部と、予め成膜量との関係が既知である参照反射光強度分布と上記相対反射光強度分布と比較することで、上記膜の成膜量を算出する成膜量算出部とを備えるようにした。
【００２０】
上記手段を講じた結果、次のような作用が生じる。すなわち、請求項１に記載された発明では、基板の放射光から得られた複数の波長範囲毎の強度を累積加算して放射強度の積分値を求めることで十分な検出感度を得ることができ、さらに温度と積分値との関係が予め関連付けられたリファレンスデータに基づいて積分値から表面温度を算出することで、正確な測定を行うことができる。
【００２１】
請求項２に記載された発明では、基板の放射光から得られた複数の波長範囲毎の強度を累積加算して放射強度の積分値を求めることで十分な検出感度を得ることができ、さらに温度と積分値との関係が予め関連付けられたリファレンスデータに基づいて積分値から表面温度を算出することで、正確な測定を行うことができる。
【００２２】
請求項３に記載された発明では、成膜開始前における基準放射光強度分布に対する実測放射光強度分布の比である相対放射光強度分布を求め、理論放射光強度分布と相対放射光強度分布と比較するようにしているので、光学系の影響を相殺させることができ、さらには外乱等により生じたノイズをキャンセルできるので、膜の成膜量をノイズ等に乱されることなく正確に算出することができる。すなわち、原理的には外乱等によるノイズをキャンセルできるので、ノイズに対して強い測定ができる。
【００２３】
請求項４に記載された発明では、理論放射光強度分布と相対放射光強度分布との比較は、波形マッチングにより行うようにした。
【００２４】
請求項５に記載された発明では、理論放射光強度分布と相対放射光強度分布との比較は、理論放射光強度分布に対する相対放射光強度分布の極値の波長シフト量に基づいて行うようにした。
【００２５】
請求項６に記載された発明では、成膜開始前における基準放射光強度分布に対する実測放射光強度分布の比である相対放射光強度分布を求め、理論放射光強度分布と相対放射光強度分布と比較するようにしているので、光学系の影響を相殺させることができ、さらには外乱等により生じたノイズをキャンセルできるので、膜の成膜量をノイズ等に乱されることなく正確に算出することができる。すなわち、原理的には外乱等によるノイズをキャンセルできるので、ノイズに対して強い測定ができる。
【００２６】
請求項７に記載された発明では、照射光を照射した場合と照射しない場合における強度分布を測定することで、照射光によって生じた反射光のみの強度分布を測定することができる。さらに、成膜前と成膜後の反射光のみの強度分布を測定し、成膜前に対する成膜後の反射光のみの強度分布を測定し、予め成膜量との関係が既知である参照反射光強度分布と比較するようにしているので、光学系の影響を相殺させることができるとともに、膜の構造が既知でなくとも、成膜量を測定することが可能である。
【００２７】
請求項８に記載された発明では、照射光を照射した場合と照射しない場合における強度分布を測定することで、照射光によって生じた反射光のみの強度分布を測定することができる。さらに、成膜前と成膜後の反射光のみの強度分布を測定し、成膜前に対する成膜後の反射光のみの強度分布を測定し、予め成膜量との関係が既知である参照反射光強度分布と比較するようにしているので、光学系の影響を相殺させることができるとともに、膜の構造が既知でなくとも、成膜量を測定することが可能である。
【発明の効果】
【００２８】
請求項１及び２に記載された発明によれば、成膜中における基板上の表面温度を正確に測定することができる。
【００２９】
請求項３乃至８に記載された発明によれば、成膜中における成膜量を正確に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る表面温度測定装置１０の構成を示す図である。
【００３１】
表面温度測定装置１０は、ウエハ（基板）Ｗを保持するウエハステージ１１と、ウエハＷに対向配置されウエハＷからの放射光を集光するレンズ１２と、その一端がレンズ１２に対向配置され、レンズ１２により集光された放射光を導く光ファイバ１３と、この光ファイバ１３の他端に対向配置され、所定範囲の波長を所定の波長ステップ毎に分光する分光器１４と、この分光器１４に取り付けられ、分光された光の強度を波長ステップ毎に検出し、光強度の積分値として出力するアレイセンサ１５と、このアレイセンサ１５からの信号を収集して、Ａ／Ｄ変換する信号処理回路１６と、この信号処理回路１６からの出力が入力された光強度の積分値に基づいて放射光の強度分布を算出するコンピュータ１７とを備えている。一方、コンピュータ１７には複数のリファレンスデータから構成されるテーブルを格納した記憶部１８が接続されている。なお、ウエハステージ１１の底部にはヒータ１１ａが設けられている。
【００３２】
このように構成された表面温度測定装置１０では、次のようにして成膜プロセス中のウエハＷ上の膜の表面温度を測定する。すなわち、ヒータ１１ａによって昇温されたウエハステージ１１上に置かれたウエハＷの表面からの放射光をレンズ１２で集め、光ファイバ１３で分光器１４に導く。分光器１４では、所定の波長ステップ毎に分解された光をアレイセンサ１５に導く。アレイセンサ１５では、各センサ毎に所定の波長ステップ幅の光強度の積分値を検出する。この積分値を信号処理回路１６においてＡ／Ｄ変換して、コンピュータ１７に取り込む。
【００３３】
コンビュータ１７では積分値に基づいて放射光の波長分布Ｑ（ｄ，ｔ，λ）を算出する。さらに、この波長分布Ｑ（ｄ，ｔ，λ）に基づいて積分範囲を全波長とする全波長強度積分値Ｇ（ｄ，ｔ）＝∫Ｑ（ｄ，ｔ，λ）ｄλを算出する。
【００３４】
この全波長強度積分値Ｇは、膜の種類、構造、厚さによって予め記憶部１８に格納されているテーブルに基づいて規格化され、温度が求められる。
【００３５】
次に、テーブルについて説明する。膜の種類、構造、厚さが異なると、放射率が異なるので膜の表面温度に対する全波長強度積分値Ｇの関係は、例えば図２の（ａ）に示すように積分値の絶対量の異なる曲線となる。例えば、τＫ（ケルビン温度）のときの積分値Ｇｒｅｆ ＝Ｇ（ｄ，τ）で規格化することを考えると、Ｇｋ＝Ｇ（ｄ，ｔ）／Ｇｒｅｆ となる。
【００３６】
なお、リファレンスデータであるＧｒｅｆ は膜の種類、構造、厚さに応じて、予め、接触法等でτＫの較正をとっておく。このとき規格積分値Ｇｋは図２の（ｂ）に示すように、膜の種類、構造、厚さによらず温度に対して同じ曲線を描く。したがって規格積分特性を理論的に示すことができれば、規格積分値Ｇｋの値から被測定物の膜の表面温度を推定することができる。すなわち、膜の種類、構造、厚さに応じてあらかじめリファレンス値Ｇｒｅｆ を求めてテーブルを用意しておくことで、あらゆる種類、構造、厚さの膜の表面温度を求めることができる。
【００３７】
一方、黒体輻射理論によると、黒体の放射光分布はＭ＝Ｃ１／λ５ ／（exp （Ｃ２／λτ）−１）で与えられる。ここでＣ１は第一放射定数（２πｈｃ２ ）、Ｃ２は第二放射定数（ｃｈ／ｋ）である（λ：波長、ｈ：プランク定数、ｋ：ボルツマン定数、ｃ：光速）。Ｍを全波長について積分すると、いわゆるステファン・ボルツマン（Ｓｔｅｆａｎ−Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ）の法則 Ｍｓｂ＝στ４ が得られる。ここでσはステファン・ボルツマン定数（２π５ ・ｋ４ ／１５ｃ３ ／ｈ３ ）である。今τＫでの理論積分値Ｍｓｂ（τＫ）で規格化すると、規格理論積分値Ｍｋ＝Ｍｓｂ／Ｍｓｂ（τＫ）を得る。Ｍｋは表面温度の４乗に比例する。
【００３８】
図３に示すように実測値から演算された規格積分値Ｗｋは黒体輻射理論から導かれた規格理論積分値Ｍｋによく従うので、規格積分値Ｗｋに対応する膜の表面温度を理論曲線Ｍｋから推定することができる。
【００３９】
上述したように本第１の実施の形態に係る表面温度測定装置１０では、成膜プロセス中におけるウエハＷの高精度な表面温度測定ができる。また、ウエハＷの膜の種類、構造、厚さが変わっても高精度な表面温度測定ができる。
【００４０】
なお、上述した第1の実施の形態においては、積分範囲を全波長としたが、積分範囲を特定の波長域に限定する方法もある。すなわち、実際の放射分光は測定系の感度や被測定物の光学特性の影響を強く受ける。特に、測定感度の低い波長域では放射分光強度が理論値に比べ不当に低く測定されてしまうことが多いので、表面温度を正しく算出できなくなる。また、被測定物の光学特性、例えばＳｉウエハでは波長が１μｍをこす赤外域では透過率が１００％に近くなり、ウエハＷを昇温するヒータ１１ａの温度をウエハＷの表面温度として誤測定してしまうことがある。
【００４１】
このため、測定系の感度特性や被測定物の光学特性の影響を受けない波長域に限定して強度積分値を求め、表面温度を算出することができる。すなわち、Ｍｓｂに相当する理論式はＭｓｂ＝∫Ｍｄλ（積分範囲はλ１＜λ＜λ２）となり、上述した第1の実施の形態と同様な方法で温度測定ができる。波長域を限定することで、測定系の感度特性や被測定物の光学特性に影響を最小限に抑えた精度の高い温度測定が可能となる。
【００４２】
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る成膜量測定装置２０の構成を示す図である。
【００４３】
成膜量測定装置２０は、ウエハ（基板）Ｗを保持するウエハステージ２１と、ウエハＷに対向配置されウエハＷからの放射光を集光するレンズ２２と、その一端がレンズ２２に対向配置され、レンズ２２により集光された放射光を導く光ファイバ２３と、この光ファイバ２３の他端に対向配置され、所定範囲の波長を所定の波長ステップ毎に分光する分光器２４と、この分光器２４に取り付けられ、分光された光の強度を波長ステップ毎に検出し、光強度の積分値として出力するアレイセンサ２５と、このアレイセンサ２５からの信号を収集して、Ａ／Ｄ変換する信号処理回路２６と、この信号処理回路２６からの出力が入力された光強度の積分値に基づいて放射光の強度分布を算出するコンピュータ２７とを備えている。コンピュータ２７には複数のリファレンスデータから構成されるテーブルを格納した記憶部２８が接続されている。なお、ウエハステージ２１の底部にはヒータ２１ａが設けられている。
【００４４】
このように構成された成膜量測定装置２０では、次のようにして成膜プロセス中のウエハＷ上の膜の成膜量ｄを測定する。すなわち、ヒータ２１ａによって昇温されたウエハステージ２１上に置かれたウエハＷの表面からの放射光をレンズ２２で集め、光ファイバ２３で分光器２４に導く。分光器２４では、所定の波長ステップ毎に分解された光をアレイセンサ２５に導く。アレイセンサ２５では、各センサ毎に所定の波長ステップ幅の光強度の積分値を検出する。この積分値を信号処理回路２６においてＡ／Ｄ変換して、コンピュータ２７に取り込み、放射光分布を算出する。これを成膜直前と、成膜中に行う。
【００４５】
図５は、成膜直前のウエハＷから得られた基準放射光分布Ａ０ と、成膜中のウエハＷから得られた実測放射光分布Ａについて説明する図である。すなわち、基準放射光分布Ａ０ （ｄ，ｔ，λ）＝Ｔｎ−１ （Ｔｎ−２ （…Ｔ１（Ｒａ（ｔ，λ））…））で示され、ウエハＷからの放射光Ｒａ（ｔ，λ）がウエハＷ上の膜（最下位層〜第ｎ−１層）を透過する時の繰り返し反射の影響が考慮されたものである。この基準放射光分布Ａ０ は図６の（ａ）に示すような分布となる。
【００４６】
一方、実測放射光分布Ａは、Ａ（ｄ，ｔ，λ）＝Ｔｎ （Ｔｎ−１ （…Ｔ１（Ｒａ（ｔ，λ））…））で示され、ウエハＷからの放射光Ｒａ（ｔ，λ）がウエハＷ上の膜（最下位層〜最上位層）を透過する時の繰り返し反射の影響が考慮されたものである。この実測放射光分布Ａは図６の（ｂ）に示すような分布となる。なお、図６の（ｂ）中α１，α２，α３はそれぞれ異なる成膜量における実測放射光分布を示している。
【００４７】
ここで、基準放射光分布Ａ０ （ｄ，ｔ，λ）に対する実測放射光分布Ａ（ｄ，ｔ，λ）の比、すなわち相対放射光分布Ｂ（ｄ，ｔ，λ）＝Ａ（ｄ，ｔ，λ）／Ａ０ （ｄ，ｔ，λ）をとると、図７の（ａ）に示すように、最上位層ｎだけの影響をあらわすものに変換できる。
【００４８】
なお、相対放射光分布Ｂ（ｄ，ｔ，λ）に変換する演算により光ファイバ２３や分光器２４など光学系の特性および外乱からのノイズの影響をキャンセルされたものとなり、成膜量ｄの測定精度が向上することになる。
【００４９】
次に、相対放射光分布Ｂを理論放射光分布Ｂｒにマッチングすることで成膜量ｄを算出する。すなわち、最上位層ｎの屈折率Ｎ（ｎ，ｋ）がわかっていると、最上位層ｎだけの影響をあらわす理論放射光分布Ｂｒ（ｄ，ｔ，λ）は繰り返しを考慮した単層透過光理論から計算できる。このため、相対放射光分布Ｂ（ｄ，ｔ，λ）とマッチングすることにより、成膜中の最上位層ｎの成膜量ｄが推定できる。なお、マッチングの方法としては、例えば相対放射光分布Ｂと理論放射光分布Ｂｒとの差Ｋ＝Ｂ（ｄ，ｔ，λ）−Ｂｒ（ｄ，ｔ，λ）の絶対値の和が最小になるＢｒ（ｄ，ｔ，λ）を探す方法がある。
【００５０】
実際の放射分光は測定系の感度の影響を強く受けるため、測定感度の低い波長域では放射分光強度が理論計算値に比ぺ不当に低く測定されてしまうことが多いので、成膜量を正しく算出できなくなることがある。この場合、成膜量が増加すると放射分光強度波形が長波長側にシフトしていく特性を利用し、強度波形極値の波長シフト量から成膜量を推定することができる。この方法は測定感度の影響に強いという特徴を持つ。
【００５１】
上述したように本第２の実施の形態に係る成膜量測定装置２０では、成膜中のウエハＷの最上層の成膜量を高精度に測定することができる。また、ウエハＷが高速回転するような反射光測定に不向きな条件下でも放射光を利用することで高精度な成膜量測定ができる。なお、成膜量測定装置２０を成膜装置に設け、成膜量が予め設定された値に達した時点で成膜を終了させることで、成膜量の終点制御のできる成膜装置を提供することができる。
【００５２】
図８は、本第２の成膜量測定装置２０の変形例に係る成膜量測定装置３０の要部を示す図である。なお、図８において図４と同一機能部分には同一符号を付し、その説明は省略する。成膜量測定装置３０が上述した成膜量測定装置２０と異なる点は、複数の測定点において成膜量を測定するために、放射光をレンズ３１ａ，３１ｂ及び光ファイバ３２ａ，３２ｂで分光器３３ａ，３３ｂ及びアレイセンサ３４ａ，３４ｂに導くことで、複数に分けて受光するようにしてもよい。
【００５３】
図９は、本発明の第３の実施の形態に係る成膜量測定装置４０の構成を示す図である。
【００５４】
成膜量測定装置４０は、ウエハ（基板）Ｗを保持するウエハステージ４１と、ウエハＷに対向配置されウエハＷからの放射光を集光するレンズ４２と、その一端がレンズ４２に対向配置され、レンズ４２により集光された放射光を導く光ファイバ４３と、この光ファイバ４３の他端に対向配置され、所定範囲の波長を所定の波長ステップ毎に分光する分光器４４と、この分光器４４に取り付けられ、分光された光の強度を波長ステップ毎に検出し、光強度の積分値として出力するアレイセンサ４５と、このアレイセンサ４５からの信号を収集して、Ａ／Ｄ変換する信号処理回路４６と、この信号処理回路４６からの出力が入力された光強度の積分値に基づいて放射光の強度分布を算出するコンピュータ４７とを備えている。コンピュータ４７には複数のリファレンスデータから構成されるテーブルを格納した記憶部４８が接続されている。なお、ウエハステージ４１の底部にはヒータ４１ａが設けられている。
【００５５】
一方、レンズ４２と光ファイバ４３との間にはハーフミラー５０が配置されている。このハーフミラー５０にはレンズ５１を介して光源５２からの照射光が照射され、ウエハステージ４１に照射されるようになっている。また、光源５２には、光源点滅回路５３が接続されている。
【００５６】
このように構成された成膜量測定装置４０では、次のようにして成膜プロセス中のウエハＷ上の膜の成膜量ｄを測定する。予め成膜前に測定を行う。すなわち、光源５２をＯＮにして、レンズ５１、ハーフミラー５０を介してウエハＷ上に照射する。照射された光は、ウエハＷの表面で反射し、反射光となる。一方、ヒータ４１ａによって昇温されたウエハステージ４１上に置かれたウエハＷの表面から放射光が放射する。これら反射光と放射光とをレンズ４２で集め、光ファイバ４３で分光器４４に導く。分光器４４では、所定の波長ステップ毎に分解された光をアレイセンサ４５に導く。アレイセンサ４５では、各センサ毎に所定の波長ステップ幅の光強度の積分値を検出する。この積分値を信号処理回路４６においてＡ／Ｄ変換して、コンピュータ４７に取り込む。
【００５７】
これによってコンピュータ４７では、反射光と放射光が一緒になった第1分光強度分布Ｐ１（ｄ，ｔ，λ）が得られる。一方、光源５２をＯＦＦにしてウエハＷの放射光のみから同様の測定を行って第２分光強度分布Ｐ２（ｄ，ｔ，λ）を得る。
【００５８】
ここで、第１分光強度分布Ｐ１と第２分光強度分布Ｐ２との差Ｌ０ は反射光のみの基準反射光強度分布となり、記憶部３８に記憶される。 なお、Ｌ０ ＝Ｒｎ―１ （Ｒｎ−２ （…Ｒ１（Ｓ（λ）・Ｊ（λ））…））であって、光源５２の波長分布Ｓ（λ）と照射光学系及び受光光学系の影響Ｊ（λ）の積に、ウエハＷ上の膜（最下位層（１）〜第ｎ−１層（ｎ−１））を光が繰り返し反射するときの影響が考慮されたものである。
【００５９】
次に、成膜を開始する。光源５２をＯＮにしてウエハＷからの放射光及び反射光から同様の測定を行って第３分光強度分布Ｐ３（ｄ，ｔ，λ）を得る。さらに、光源５２をＯＦＦにしてウエハＷからの放射光のみから同様の測定を行って第４分光強度分布Ｐ４（ｄ，ｔ，λ）を得る。
【００６０】
ここで、第３分光強度分布Ｐ３と第４分光強度分布Ｐ４との差Ｌは反射光のみの実測反射光強度分布となる。なお、Ｌ＝Ｒｎ （Ｒｎ−１ （…Ｒ１（Ｓ（λ）・Ｊ（λ））…））であって、光源５２の波長分布Ｓ（λ）と照射光学系及び受光光学系の影響Ｊ（λ）の積に、ウエハＷ上の膜（最下位層（１）〜最上位層（ｎ））を光が繰り返し反射するときの影響が考慮されたものである。
【００６１】
この実測反射光強度分布Ｌは図１１の（ａ）に示すような分布となる。なお、図１１の（ａ）中β１，β２，β３はそれぞれ異なる成膜量における実測波長分布を示している。
【００６２】
ここで、基準反射光強度分布Ｌ０ （ｄ，ｔ，λ）に対する実測反射光強度分布Ｌ（ｄ，ｔ，λ）の比、すなわち相対反射光強度分布Ｆ（ｄ，ｔ，λ）＝Ｌ（ｄ，ｔ，λ）／Ｌ０ （ｄ，ｔ，λ）をとると、図１２の（ａ）に示すように、最上位層ｎだけの影響をあらわすものに変換できる。
【００６３】
なお、相対反射光強度分布Ｆ（ｄ，ｔ，λ）に変換する演算により光ファイバ４３や分光器４４など光学系の特性および外乱からのノイズの影響をキャンセルされたものとなり、成膜量ｄの測定精度が向上することになる。
【００６４】
次に、相対反射光強度分布Ｆをリファレンスデータ（参照反射光強度分布）Ｆｒｅｆと比較することで成膜量ｄを算出する。ここでいうリファレンスデータＦｒｅｆというのは、薄膜干渉の理論計算により求めた計算値、または事前に同じ成膜条件下で膜付けしたときの実測値のことであり、最上位層ｎだけの影響を表す信号である。いずれの場合も、リファレンスデータＦｒｅｆと成膜量ｄとの関係が定量的に既知となる。
【００６５】
図１２の（ａ）に示すように、最上位層ｎだけの影響を表す信号Ｆは、積層している最上位層の成膜量に依存する。相対反射光分布Ｆは成膜量が増加すると長波長側に波長シフトするので、例えば相対反射光分布Ｆの極値に注目し、その波長シフト量を求めれば、リファレンスデータＦｒｅｆと比較して最上位層の膜厚ｄを推定することができる。
【００６６】
図１２の（ｂ）は成膜量ｄと相対反射光分布Ｆの極値の波長シフト量との関係をプロットしたものである。これにより、下地膜の膜構造に依存することなく、最上位層の成膜量を正確に、簡単に測定することが可能である。
【００６７】
上述したように本第３の実施の形態に係る成膜量測定装置４０では、成膜中のウエハＷの最上層の成膜量を高精度に測定することができる。また、ウエハＷの下地膜の膜構造に依存することなく簡単に最上位層の膜厚測定ができる。さらに、測定系の感度特性や被測定物の光学特性の影響に強い高精度な膜厚測定ができる。なお、成膜量測定装置４０を成膜装置に設け、成膜量が予め設定された値に達した時点で成膜を終了させることで、成膜量の終点制御のできる成膜装置を提供することができる。
【００６８】
なお、本発明は前記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る表面温度測定装置を示す構成図。
【図２】同表面温度測定装置における温度と強度との関係を示す図。
【図３】同表面温度測定装置における理論強度と実測強度との関係を示す図。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る成膜量測定装置を示す構成図。
【図５】同成膜量測定装置における測定原理を示す説明図。
【図６】同成膜量測定装置により測定された放射光強度分布を示す図。
【図７】（ａ）は相対放射光強度分布を示す図、（ｂ）は理論放射光強度分布を示す図。
【図８】第２の実施の形態の変形例に係る成膜量測定装置の要部を示す構成図。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係る成膜量測定装置を示す構成図。
【図１０】同成膜量測定装置により測定された反射光強度分布を示す図。
【図１１】（ａ）は相対放射光強度分布を示す図、（ｂ）は成膜量と極値の発生した波長との関係を示す図。
【符号の説明】
【００７０】
１０…表面温度測定装置
１１…ウエハステージ
１２，３１ａ，３１ｂ…レンズ
１３，３２ａ，３２ｂ…光ファイバ
１４，３３ａ，３３ｂ…分光器
１５，３４ａ，３４ｂ…アレイセンサ
１６…信号処理回路
１７…コンピュータ
１８…記憶部
２０，３０，４０…成膜量測定装置
５３…光源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面温度を測定する表面温度測定方法において、
上記基板の放射光を所定波長領域にわたって複数の波長範囲に分ける分光工程と、
この分光工程によって得られた上記複数の波長範囲の光の強度をそれぞれ検出する検出工程と、
この検出工程によって検出された上記複数の波長範囲毎の強度を累積加算して放射強度の積分値を算出する積分値算出工程と、
温度と積分値との関係が予め関連付けられたリファレンスデータに基づいて上記積分値から上記表面温度を算出する表面温度算出工程とを具備したことを特徴とする表面温度測定方法。
【請求項２】
基板の表面温度を測定する表面温度測定装置において、
上記基板の放射光を所定波長領域にわたって複数の波長範囲に分ける分光部と、
この分光部によって得られた上記複数の波長範囲の光の強度をそれぞれ検出する検出部と、
この検出部によって検出された上記複数の波長範囲毎の強度を累積加算して放射強度の積分値を算出する積分値算出部と、
温度と積分値との関係が予め関連付けられたリファレンスデータに基づいて上記積分値から上記表面温度を算出する表面温度算出部とを具備したことを特徴とする表面温度測定装置。
【請求項３】
基板上に成膜されている最上層の膜の成膜量を測定する成膜量測定方法において、
上記基板からの放射光に基づいて放射光強度分布を測定する実測放射光強度分布測定工程と、
上記膜の成膜開始前の上記基板からの放射光に基づいて得られた基準放射光強度分布に対する上記実測放射光強度分布の比である相対放射光強度分布を求める相対放射光強度分布演算工程と、
透過光理論から導かれた理論放射光強度分布と上記相対放射光強度分布と比較することで、上記膜の成膜量を算出する成膜量算出工程とを具備していることを特徴とする成膜量測定方法。
【請求項４】
上記理論放射光強度分布と上記相対放射光強度分布との比較は、波形マッチングにより行うことを特徴とする請求項３に記載の成膜量測定方法。
【請求項５】
上記理論放射光強度分布と上記相対放射光強度分布との比較は、上記理論放射光強度分布に対する上記相対放射光強度分布の極値の波長シフト量に基づいて行うことを特徴とする請求項３に記載の成膜量測定方法。
【請求項６】
基板上に成膜されている最上層の膜の成膜量を測定する成膜量測定装置において、
上記基板からの放射光に基づいて放射分光強度分布を測定する実測放射光強度分布測定部と、
上記膜の成膜開始前の上記基板からの放射光に基づいて得られた基準放射光強度分布に対する上記実測放射光強度分布の比である相対放射光強度分布を求める相対放射光強度分布演算部と、
透過光理論から導かれた理論放射光強度分布と上記相対放射光強度分布と比較することで、上記膜の成膜量を算出する成膜量算出部とを具備していることを特徴とする成膜量測定装置。
【請求項７】
基板上に成膜されている最上層の膜の成膜量を測定する成膜量測定方法において、
連続なスペクトル分布を持つ照射光を照射した状態における成膜開始前の上記基板からの上記照射光の反射光及び上記基板からの放射光に基づいて第1分光強度分布を測定する第１分光強度分布測定工程と、
上記照射光の照射を停止した状態における成膜開始前の上記基板からの放射光に基づいて第２分光強度分布を測定する第２分光強度分布測定工程と、
連続なスペクトル分布を持つ照射光を照射した状態における成膜中の上記基板からの上記照射光の反射光及び上記基板からの放射光に基づいて第３分光強度分布を測定する第３分光強度分布測定工程と、
上記照射光の照射を停止した状態における成膜中の上記基板からの放射光に基づいて第４分光強度分布を測定する第４分光強度分布測定工程と、
上記第１分光強度分布及び第２分光強度分布に基づいて上記反射光のみの基準反射光強度分布を求める第１演算工程と、
上記第３分光強度分布及び第４分光強度分布に基づいて上記反射光のみの実測反射光強度分布を求める第２演算工程と、
上記基準反射光強度分布に対する上記実測反射光強度分布の比である相対反射光強度分布を求める相対反射光強度分布演算工程と、
予め成膜量との関係が既知である参照反射光強度分布と上記相対反射光強度分布と比較することで、上記膜の成膜量を算出する成膜量算出工程とを具備していることを特徴とする成膜量測定方法。
【請求項８】
基板上に成膜されている最上層の膜の成膜量を測定する成膜量測定装置において、
連続なスペクトル分布を持つ照射光を照射した状態における成膜開始前の上記基板からの上記照射光の反射光及び上記基板からの放射光に基づいて第1分光強度分布を測定する第１分光強度分布測定部と、
上記照射光の照射を停止した状態における成膜開始前の上記基板からの放射光に基づいて第２分光強度分布を測定する第２分光強度分布測定部と、
連続なスペクトル分布を持つ照射光を照射した状態における成膜中の上記基板からの上記照射光の反射光及び上記基板からの放射光に基づいて第３分光強度分布を測定する第３分光強度分布測定部と、
上記照射光の照射を停止した状態における成膜中の上記基板からの放射光に基づいて第４分光強度分布を測定する第４分光強度分布測定部と、
上記第１分光強度分布及び第２分光強度分布に基づいて上記反射光のみの基準反射光強度分布を求める第１演算部と、
上記第３分光強度分布及び第４分光強度分布に基づいて上記反射光のみの実測反射光強度分布を求める第２演算部と、
上記基準反射光強度分布に対する上記実測反射光強度分布の比である相対反射光強度分布を求める相対反射光強度分布演算部と、
予め成膜量との関係が既知である参照反射光強度分布と上記相対反射光強度分布と比較することで、上記膜の成膜量を算出する成膜量算出部とを備えていることを特徴とする成膜量測定装置。
【請求項１】
基板の表面温度を測定する表面温度測定方法において、
上記基板の放射光を所定波長領域にわたって複数の波長範囲に分ける分光工程と、
この分光工程によって得られた上記複数の波長範囲の光の強度をそれぞれ検出する検出工程と、
この検出工程によって検出された上記複数の波長範囲毎の強度を累積加算して放射強度の積分値を算出する積分値算出工程と、
温度と積分値との関係が予め関連付けられたリファレンスデータに基づいて上記積分値から上記表面温度を算出する表面温度算出工程とを具備したことを特徴とする表面温度測定方法。
【請求項２】
基板の表面温度を測定する表面温度測定装置において、
上記基板の放射光を所定波長領域にわたって複数の波長範囲に分ける分光部と、
この分光部によって得られた上記複数の波長範囲の光の強度をそれぞれ検出する検出部と、
この検出部によって検出された上記複数の波長範囲毎の強度を累積加算して放射強度の積分値を算出する積分値算出部と、
温度と積分値との関係が予め関連付けられたリファレンスデータに基づいて上記積分値から上記表面温度を算出する表面温度算出部とを具備したことを特徴とする表面温度測定装置。
【請求項３】
基板上に成膜されている最上層の膜の成膜量を測定する成膜量測定方法において、
上記基板からの放射光に基づいて放射光強度分布を測定する実測放射光強度分布測定工程と、
上記膜の成膜開始前の上記基板からの放射光に基づいて得られた基準放射光強度分布に対する上記実測放射光強度分布の比である相対放射光強度分布を求める相対放射光強度分布演算工程と、
透過光理論から導かれた理論放射光強度分布と上記相対放射光強度分布と比較することで、上記膜の成膜量を算出する成膜量算出工程とを具備していることを特徴とする成膜量測定方法。
【請求項４】
上記理論放射光強度分布と上記相対放射光強度分布との比較は、波形マッチングにより行うことを特徴とする請求項３に記載の成膜量測定方法。
【請求項５】
上記理論放射光強度分布と上記相対放射光強度分布との比較は、上記理論放射光強度分布に対する上記相対放射光強度分布の極値の波長シフト量に基づいて行うことを特徴とする請求項３に記載の成膜量測定方法。
【請求項６】
基板上に成膜されている最上層の膜の成膜量を測定する成膜量測定装置において、
上記基板からの放射光に基づいて放射分光強度分布を測定する実測放射光強度分布測定部と、
上記膜の成膜開始前の上記基板からの放射光に基づいて得られた基準放射光強度分布に対する上記実測放射光強度分布の比である相対放射光強度分布を求める相対放射光強度分布演算部と、
透過光理論から導かれた理論放射光強度分布と上記相対放射光強度分布と比較することで、上記膜の成膜量を算出する成膜量算出部とを具備していることを特徴とする成膜量測定装置。
【請求項７】
基板上に成膜されている最上層の膜の成膜量を測定する成膜量測定方法において、
連続なスペクトル分布を持つ照射光を照射した状態における成膜開始前の上記基板からの上記照射光の反射光及び上記基板からの放射光に基づいて第1分光強度分布を測定する第１分光強度分布測定工程と、
上記照射光の照射を停止した状態における成膜開始前の上記基板からの放射光に基づいて第２分光強度分布を測定する第２分光強度分布測定工程と、
連続なスペクトル分布を持つ照射光を照射した状態における成膜中の上記基板からの上記照射光の反射光及び上記基板からの放射光に基づいて第３分光強度分布を測定する第３分光強度分布測定工程と、
上記照射光の照射を停止した状態における成膜中の上記基板からの放射光に基づいて第４分光強度分布を測定する第４分光強度分布測定工程と、
上記第１分光強度分布及び第２分光強度分布に基づいて上記反射光のみの基準反射光強度分布を求める第１演算工程と、
上記第３分光強度分布及び第４分光強度分布に基づいて上記反射光のみの実測反射光強度分布を求める第２演算工程と、
上記基準反射光強度分布に対する上記実測反射光強度分布の比である相対反射光強度分布を求める相対反射光強度分布演算工程と、
予め成膜量との関係が既知である参照反射光強度分布と上記相対反射光強度分布と比較することで、上記膜の成膜量を算出する成膜量算出工程とを具備していることを特徴とする成膜量測定方法。
【請求項８】
基板上に成膜されている最上層の膜の成膜量を測定する成膜量測定装置において、
連続なスペクトル分布を持つ照射光を照射した状態における成膜開始前の上記基板からの上記照射光の反射光及び上記基板からの放射光に基づいて第1分光強度分布を測定する第１分光強度分布測定部と、
上記照射光の照射を停止した状態における成膜開始前の上記基板からの放射光に基づいて第２分光強度分布を測定する第２分光強度分布測定部と、
連続なスペクトル分布を持つ照射光を照射した状態における成膜中の上記基板からの上記照射光の反射光及び上記基板からの放射光に基づいて第３分光強度分布を測定する第３分光強度分布測定部と、
上記照射光の照射を停止した状態における成膜中の上記基板からの放射光に基づいて第４分光強度分布を測定する第４分光強度分布測定部と、
上記第１分光強度分布及び第２分光強度分布に基づいて上記反射光のみの基準反射光強度分布を求める第１演算部と、
上記第３分光強度分布及び第４分光強度分布に基づいて上記反射光のみの実測反射光強度分布を求める第２演算部と、
上記基準反射光強度分布に対する上記実測反射光強度分布の比である相対反射光強度分布を求める相対反射光強度分布演算部と、
予め成膜量との関係が既知である参照反射光強度分布と上記相対反射光強度分布と比較することで、上記膜の成膜量を算出する成膜量算出部とを備えていることを特徴とする成膜量測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−２１２４７７（Ｐ２００７−２１２４７７Ａ）
【公開日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１２１２１２（Ｐ２００７−１２１２１２）
【出願日】平成１９年５月１日（２００７．５．１）
【分割の表示】特願平１０−２６２８９４の分割
【原出願日】平成１０年９月１７日（１９９８．９．１７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月１日（２００７．５．１）
【分割の表示】特願平１０−２６２８９４の分割
【原出願日】平成１０年９月１７日（１９９８．９．１７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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