[发明专利]使用了干涉的膜厚计测装置及使用了干涉的膜厚计测方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用了干涉的膜厚计测装置及使用了干涉的膜厚计测方法。

背景技术

白色扫描干涉计成为图10所示的光学系统。在图10中，白色光源1101是例如卤素灯那样的照射宽频带的波长分布的光的光源。从白色光源1101照射的白色光向半透半反镜1102入射。半透半反镜1102对光进行分割，将光导向试料1103和参照面1104。这些光分别向试料1103和参照面1104入射，进行反射，然后再通过半透半反镜1102重合。重合后的光向面传感器1105入射。此时，沿图的箭头1110方向扫描参照面1104并同时利用面传感器1105取入图像。入射的光被转换成图像，由运算装置1106取入。

接下来，使用图11所示的流程图，说明利用该装置进行膜厚分布的计测的次序。需要说明的是，试料1103在内部具有第一界面和第二界面。

在图11中，首先，在步骤S201中，利用图10的光学系统扫描参照面1104并同时取入图像，抽出图像的各像素下的亮度变化，由此检测各像素下的干涉波形。

接着，在步骤S202中，算出第一界面处的与反射光的各干涉波形的峰值位置。在此，作为峰值位置的算出方法，例如使用如下的方法，即，通过低通滤波器来算出包络线，并检测成为其最大值的扫描位置的方法。

接着，在步骤S203中，算出第二界面处的与反射光的各干涉波形的峰值位置。

接着，在步骤S204中，算出在步骤S202和步骤S203中算出的各两个峰值位置处的参照面1104的距离，将该距离除以(divide)折射率，由此算出膜厚。

最后，在步骤S205中，输出膜厚的算出结果，结束计测。

如上所述，对试料1103照射白色光，使反射出的光与来自参照面1104的反射光重合而在面传感器1105上成像。其结果是，仅在从半透半反镜1102到参照面1104的距离Z与从半透半反镜1102到试料1103的距离h相等的部分处，在面传感器1105上出现干涉条纹。在该光学系统中，当沿着箭头1110方向扫描参照面1104时，各计测点处出现干涉波形。通过在各计测点检测干涉波形的峰值，并进行结合而能够求出试料1103的整面的干涉波形。然后，基于该干涉波形来计测物体的表面形状分布。而且，利用该技术，能够进行透明体的膜厚计测。

在选择透明膜作为试料1103时，如图12A所示，存在有表面1111(第一界面)处的反射光1112和背面1113(第二界面)处的反射光1114。沿着试料1103的深度方向扫描光学系统时，这些光分别形成干涉条纹，能得到图12B所示的测定结果。由于测定结果的峰值间隔相当于试料1103的厚度t，因此能够在干涉条纹不发生重叠的范围内计测厚度。

在该计测方法中，优选使用干涉条纹出现的范围即可干涉距离最短的白色光源1101。具体而言，白色光源1101的强度光谱优选具有尽可能宽的频带且为正态分布。因此，作为白色光源1101，使用卤素灯那样的宽频带光源，并且在紧接着白色光源1101的后方插入与光的透射率存在波长依赖性的滤波器(例如，参照专利文献1)。

在此，当试料1115由多个透明膜的层1116、1117构成时，在白色光源1101采用卤素灯的情况下，可干涉距离成为1μm以上。因此，在试料1103的膜厚为1μm以下时，如图13A及图13B所示，在透明膜的层1116与透明膜的层1117的界面1118和透明膜的层1117与其下侧的层的界面1119之间会产生干涉波形的重叠。

【在先技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开昭62-259006号公报

【发明要解决的问题】

然而，在上述以往的结构中，如图13A及图13B所示，当发生干涉波形的重叠时，无法进行试料表面的膜厚分布计测。

另外，在上述以往的结构中，由于扫描参照面且取入面传感器的图像时的振动噪声或电气噪声的影响，而可能使计测的精度下降。

发明内容

【用于解决课题的手段】