JPH01143904A

JPH01143904A - 薄膜検査装置

Info

Publication number: JPH01143904A
Application number: JP30262487A
Authority: JP
Inventors: Sachihiro Sugiyama; 祥弘杉山; Yukihiro Goto; 幸博後藤; Akira Ono; 明小野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-11-30
Filing date: 1987-11-30
Publication date: 1989-06-06

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、半導体ウェハ表面に形成されるレジスト等の
薄膜を検査するに好適な薄膜検査装置に関する。

（従来の技術）半導体ウェハに形成されるレジストの検査は、通常斜光
検査と称する方法で行われており、この検査は作業員が
半導体ウェハをバキュームピンセットで吸着してタング
ステンランプの照明下に運び、このときの半導体ウェハ
の反射光を目視で監視することによって行なっている。

そして、このときの検査方法としては半導体ウェハに照
射する光の波長を単一とし、その反射光から膜厚を測定
することが行われるなど、各種方法が行なわれている。

！Ｊ７図はこのような薄膜検査装置の一例を示す構成図
であって、被検査物である半導体ウェハ（以下、ウェハ
と省略する）１に対して所定角度で光源２から放射され
た光が照射されている。このウェハ１で反射された光は
干渉フィルタ３を通して単一波長の光のみを通過させて
撮像装置４に入射させるようになっている。しかして、
膜厚をｎ１定する検査であれば、この膜厚が異なれば撮
像装置４で捕えられた光強度が異なることから、この光
強度から膜厚の検査が行われる。

ところが、光源２からウェハ１に照射される光の角度は
一様でなく各方向から照射されており、このため薄膜が
一様に同一厚みで形成されていても異なった厚みとして
検出されてしまう。例えば、Ａ及びＢ部分における光の
入射角度を見てみると、Ａ部分では第８図（ａ）に示す
ように比較的大きな角度θａで入射する光を有し、又Ｂ
部分ではこの角度θａよりも小さい入射角度θｂで入射
する光を有している。このように入射角度が異なると薄
膜１ａ内部での光伝播距離が異なり、従って薄膜表面と
下面との干渉が異なり、単一波長における光強度が異な
ってくる。このため、薄膜１ａの厚さが一様であっても
ウェハ１の各部分において異なった厚みとして検出され
てしまう。

（発明が解決しようとする問題点）以上のように従来の技術では各部分によって例えば膜厚
を異なって検出してしまい精度高く薄膜を検査できるも
のでなかった。

そこで本発明は、被検査物への入射角度及び反射角度を
均一化して精度高く薄膜を検査できる薄膜検査装置を提
供することを目的とする。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明は、光源から放射された光を被検査物に照射しそ
の反射光を受光して光強度の異なることから被検査物に
形成された薄膜の検査を行なう薄膜検査装置において、
光源から放射された光の強度を均一にする光強度均一光
学系と、被検査物からの反射光の平行成分のみを集光し
て単一波長を干渉させる干渉フィルタを通して撮像装置
に導く集光光学系とを備えて上記目的を達成しようとす
る薄膜検査装置である。

（作用）このような手段を備えたことにより、光源から放射され
た光は光強度均一光学系によって均一強度の光に形成さ
れて被検査物に照射され、この被検査物からの反射光の
平行成分のみが集光光学系の干渉フィルタを通して集光
されて撮像装置に導かれる。

（実施例）以下、本発明の第１実施例について第１図に示す構成図
を参照して説明する。同図において１０は光源であって
、ランプ１１を多数平面状の支持板１２に羅列固定した
ものとなっている。この光源１０の前方には光強度均一
光学系を構成する拡散板１３が配置されるとともにウェ
ハ１の上方にハーフミラ−１４が配置されている。従っ
て、光源１０から放射された光は拡散板１３によって均
一強度の光に形成され、さらにハーフミラ−１４によっ
てこの光をウェハ１に向かって反射させるとともにウェ
ハ１からの反射光を通過させて集光光学系としての集光
レンズ１５へ伝播させるものとなっている。そして、こ
の集光レンズ１５の光軸上に干渉フィルタ１６が配置さ
れ、さらに撮像装置１７が配置されている。

しかして、このような構成であれば、光源１゜から放射
された光は拡散板１３によって拡散均一化されてハーフ
ミラ−１４に送られ、このハーフミラ−１４で反射され
てウェハ１の面に対して垂直方向に照射される。そうし
て、ウェハ１からの反射光はハーフミラ−１４を通過し
て集光レンズ１５に伝達し、この集光レンズ１５でウェ
ハ１上での平行光のみ集光され干渉フィルター１６を通
過することによって単一波長の光のみ選択されて撮像装
置１７に入射する。この後、撮像装置１７の撮像によっ
て得られる画像データからウェハ１の各部分における光
強度が検出されて膜厚等が測定される。

このように上記第１実施例においては、拡散板１３によ
って均一化されウェハ１に照射し、ウェハ１からの反射
光を集光レンズ１５でウェハ１上での平行光のみ集光し
て撮像装置１７へ伝達する構成としたので、ウェハ１に
入射する光の角度はウェハ１の各部分において同一角度
となり、そのうえ薄膜内部での光伝播距離が等しくなる
ためウェハ１の各部分において同一の干渉条件にできる
。

従って、ウェハ１に形成されたレジストの薄膜等を高精
度に検査できる。

次に第２実施例について第２図及び第３図を参照して説
明する。第２図において２０は光強度均一光学系であっ
て、この光学系２０は第１図に示す光源１０が備えられ
、この光源１０から放射される光を強度均一化する拡散
板１３と同一のものから構成されている。なお、この光
学系２０は他の光学手段によって構成されていてもよい
。又、ウェハ１の反射光路上には集光レンズ２１が配置
されている。しかして、このような構成であれば光強度
均一光学系２０から放射された光はウェハ１の面に対し
て所定の角度で照射される。そして、ウェハ１からの反
射光は集光レンズ２１で集光され干渉フィルター１６を
通過して撮像装置１７に入射する。

ここで、Ｃ及びＤ部分における光の反射作用について説
明するとＣ部分は第３図（ａ）に示すように平行光は角
度θＣでウェハ１に入射し、一方のＤ部分においても平
行光は角度θＣで入射する。

従って、薄膜１ａ内での光の伝播距離はウェハ１の各部
分において同一となる。

このように上記第２実施例においては、ウェハ１の面に
対して所定角度で照射した平行光のみを集光レンズ２１
で集光して撮像装置１７へ入射させる構成としたので、
ウェハ１への平行光の入射角度及び反射角度がウェハ１
の各部分において均一にできる。従って、入射角度の異
なることを無くしてウェハ１の各部分における膜厚を高
精度に検査できる。

次に第３実施例について第４図を参照して説明する。な
お、この装置は第１図に示す装置の光強度均一光学系を
変更したものとなっている。つまり、光源としてハロゲ
ンランプ３０が用いられ、このハロゲンランプ３０から
放射される光を第ルンズ３１で強度均一化した光に形成
してハーフミラ−１４へ伝達するものとなっている。

しかして、このような構成であってもウェハ１に形成さ
れたレジストの膜厚を精度高く検査できることは言うま
でもない。

次に第４実施例について第５図を参照して説明する。光
源３２から放射された光はウェハ１の上方に配置された
ハーフミラ−３３で反射されて第２凸レンズ３４へ伝達
されるようになっている。

この第２凸レンズ３４は強度均一化した光を形成する作
用とウェハ１からの平行な反射光を集光して撮像装置１
７へ伝達する作用とを有するもので、ハーフミラ−３３
，干渉フィルター１６及び撮像装置１７で形成される光
路上に配置されている。

しかして、光源３２から放射された光はハーフミラ−３
３で反射して第２凸レンズ３４に伝達し、この第２凸レ
ンズ３４で平行光に形成されてウェハ１の面に対して垂
直方向に照射される。そして、このウェハ１からの平行
な反射光は同一光路を通って第２凸レンズ３４の作用に
よって集光され、かくして干渉フィルタ１６を通って撮
像装置１７へ伝達する。

従って、このような構成であっても平行光がつエバ１の
面上に照射されるので、上記各実施例と同様に高精度に
ウェハ１に形成された膜厚を検査できる。そのうえ、同
実施例では乃レンズの使用枚数を少なくできる。

次に第５実施例について第６図を参照して説明する。こ
の装置は光強度均一光学系と集光光学系を共用した第３
凸レンズ３５を使用したものである。つまり、光源３２
から放射された光は第３凸レンズ３５によって平行光に
形成されて所定角度でウェハ１の面に照射される。この
ウェハ１からの反射光はｊｆＩ３凸レンズ３５によって
平行光のみ集光され干渉フィルター１６を通過して撮像
装置１７に入射する。従って、平行光はウェハ１の各部
分において同一角度で入射することになり、よって高精
度にウェハ１に形成されたレジストの膜厚を測定できる
ことは言うまでもない。

なお、本発明は上記一実施例に限定されるものでなくそ
の主旨を逸脱しない範囲で変形しもよい。

［発明の効果］以上詳記したように本発明によれば、被検査物への入射
角度及び反射角度を均一化して精度高く薄膜を検査でき
る薄膜検査装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる薄膜検査装置の第１実施例を示
す構成図、第２図及び第３図は同装置の第２実施例を説
明するための図、第４図は同装置の第３実施例を示す構
成図、第５図は同装置の第４実施例の構成図、第６図は
同装置の第５実施例を示す図、第７図及び第８゛図は従
来技術を説明するための図である。１・・・ウェハ、１０・・・光源、１１・・・ランプ、
１３・・・拡散板、１４・・・ハーフミラ−１１５・・
・集光レンズ、１６・・・干渉フィルター、１７・・・
撮像装置、２０・・・光強度均一光学系、２１・・・集
光レンズ、３０・・・ハロゲンランプ、３１・・・第１
凸レンズ、３２・・・光源、３３・・・ハーフミラ−１
３４・・・第２凸レンズ、３５・・・第３凸レンズ。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図第２図９Ｊ３図第　４ｖＡ第　５　図ｊ８６　　凶第　７　因Ｅ８（ｂ）図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光源から放射された光を被検査物に照射しその反
射光を受光して光強度の異なることから前記被検査物に
形成された薄膜の検査を行なう薄膜検査装置において、
前記光源から放射された光の強度を均一にする光強度均
一光学系と、前記被検査物からの反射光の平行成分のみ
を集光して単一波長を干渉させる干渉フィルタを通して
撮像装置に導く集光光学系とを備えたことを特徴とする
薄膜検査装置。
（２）光強度均一光学系は、面光源から放射された光を
拡散板の作用によって均一な強度の光としこの光をハー
フミラーで反射させて被検査物に対して垂直方向に照射
する特許請求の範囲第（１）項記載の薄膜検査装置。
（３）光強度均一光学系は均一な強度の光を被検査物面
に対して所定角度で照射する特許請求の範囲第（１）項
記載の薄膜検査装置。
（４）光強度均一光学系は、点光源から放射された光を
第１凸レンズを通して均一強度の光としこの光をハーフ
ミラーによって反射させて被検査物に対して垂直方向に
照射する特許請求の範囲第（１）項記載の薄膜検査装置
。
（５）光強度均一光学系は、点光源から放射された光を
被検査物の上方に配置されたハーフミラーによって反射
させて第２凸レンズに導きこの第２凸レンズで均一強度
の光に形成して前記被検査物に対して垂直方向に照射さ
せる特許請求の範囲第（１）項記載の薄膜検査装置。
（６）光強度均一光学系及び集光光学系を第３凸レンズ
で共用しこの凸レンズで光源から放射された光を均一強
度の光に形成して被検査物に照射させかつこの被検査物
からの反射光を集光して撮像装置へ導く特許請求の範囲
第（１）項記載の薄膜検査装置。