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JPS62223609A - Method for measuring film thickness and refractive index of semiconductor thin film - Google Patents

Method for measuring film thickness and refractive index of semiconductor thin film

Info

Publication number
JPS62223609A
JPS62223609A JP6697486A JP6697486A JPS62223609A JP S62223609 A JPS62223609 A JP S62223609A JP 6697486 A JP6697486 A JP 6697486A JP 6697486 A JP6697486 A JP 6697486A JP S62223609 A JPS62223609 A JP S62223609A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wavelength
thin film
light
refractive index
film thickness
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6697486A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ichirou Tounai
一郎 唐内
Hiroshi Okuda
奥田 寛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP6697486A priority Critical patent/JPS62223609A/en
Publication of JPS62223609A publication Critical patent/JPS62223609A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 例技術分野 r  /l”t W  111日 /−) + 道 r
Hc j仁f/7’t  μ 11 働卦 W  ’r
  4q  f−m道 仕薄膜の膜厚及び屈折率を測定
する方法に関する。
[Detailed description of the invention] Example technical field r /l”t W 111 days /-) + road r
Hc j 仁f/7't μ 11 Worker W 'r
4q f-m path This invention relates to a method for measuring the thickness and refractive index of a thin film.

イ)従来技術 半導体基板の上に積層された半導体薄膜の膜厚は、従来
、次のような方法によって測定されている。
B) Prior Art The thickness of a semiconductor thin film laminated on a semiconductor substrate has conventionally been measured by the following method.

(1)基板を襞間し、その断面をエツチングする。(1) The substrate is folded and its cross section is etched.

エツチングにより材料の違いによる段差ができるので、
これを顕微鏡で観察する。これは、比較的厚い膜厚のも
のに適する方法である。
Etching creates steps due to different materials, so
Observe this using a microscope. This is a method suitable for relatively thick films.

(2)襞間面を出すのではなく、面に対して小さい角度
をなす方向に角度研磨し、エツチングして薄膜と基板の
境界を出し、顕微鏡で薄膜の研磨幅を測定する。この値
に傾き角θの正弦sin Oを乗すると膜厚が分る。薄
い薄膜の測定に適している。
(2) Rather than exposing the interfold surfaces, angle polishing is performed in a direction that makes a small angle to the surface, etching is performed to expose the boundary between the thin film and the substrate, and the polished width of the thin film is measured using a microscope. The film thickness can be found by multiplying this value by the sine sin O of the inclination angle θ. Suitable for measuring thin films.

(3)薄膜と基板とを円筒形に研磨し、境界を露出させ
る。エツチングして境界を見易くし、顕微鏡で上面と下
面の境界の幅を測定する。
(3) Polish the thin film and substrate into a cylindrical shape to expose the boundary. Etch the border to make it easier to see, and measure the width of the border between the top and bottom surfaces using a microscope.

円筒の曲率半径が分っているから、薄膜の厚A%(言十
′Wr7+会ス〜 (4)半導体基板に単色光を照射し、その反射光を測定
することにより膜厚を計算する。これを利用したものが
エリプソメータである。
Since the radius of curvature of the cylinder is known, the thickness of the thin film is A% (approximately 10'Wr7+A) (4) Calculate the film thickness by irradiating the semiconductor substrate with monochromatic light and measuring the reflected light. An ellipsometer uses this.

(つ)従来技術の問題点 前述の方法の内(1)〜(3)は破壊検査である。検査
に要した部分に素子を作製することができない。
(1) Problems with the Prior Art Of the methods described above, (1) to (3) are destructive inspections. It is not possible to fabricate a device in the area required for inspection.

このため、実際に素子を作製する部分の情報を得ること
ができない。またエッチラグに時間を要する。ざらに(
1)は、顕微鏡を用いて膜厚を測定する際の厚み誤差が
大きい、という欠点があった。
For this reason, it is not possible to obtain information on the part where the device is actually manufactured. Also, it takes time to etch the lag. Zarani (
1) had the disadvantage that there was a large thickness error when measuring the film thickness using a microscope.

(4)の方法は非破壊検査である。このため、実際に素
子を作製する部分の膜厚を知る事ができる。
Method (4) is a non-destructive inspection. Therefore, it is possible to know the film thickness of the part where the element is actually manufactured.

しかし、(4)の方法は、反射光が直線偏波となる条件
を見つけるのに手間がかかるという欠点がある。さらに
、試料を置く位置、角度の調整が難しく測定に時間がか
かる、という難点もある。また光源はコヒーレントでな
ければならず、レーザーが不可欠であった。
However, method (4) has a drawback in that it takes time and effort to find the conditions under which the reflected light becomes linearly polarized. Another drawback is that it is difficult to adjust the position and angle of the sample, making measurements time-consuming. Also, the light source had to be coherent, so a laser was essential.

江)  目     的 非破壊で、半導体基板の上に形成された薄膜の膜厚及び
屈折率を測定できる方法を提供することが本発明の第1
の目的である。
A first object of the present invention is to provide a method capable of non-destructively measuring the thickness and refractive index of a thin film formed on a semiconductor substrate.
This is the purpose of

試料を置く位置調整、角度調整などが容易で、位置や角
度の狂いがあっても測定精度を大きく損なわないような
膜厚、屈折率測定方法を提供することが本発明の第2の
目的である。
A second object of the present invention is to provide a method for measuring film thickness and refractive index that allows easy adjustment of the position and angle of the sample and does not significantly impair measurement accuracy even if there is a deviation in position or angle. be.

既に述べた方法のように、膜厚だけを求めるのではなく
、屈折率も同時に求められるようにした膜厚測定方法を
提供することが、本発明の第3の目的である。
A third object of the present invention is to provide a film thickness measuring method that not only determines the film thickness but also the refractive index at the same time as in the method described above.

困 発明の方法 非破壊検査とするため、本発明では光を用い゛る。Troubled invention method The present invention uses light for non-destructive testing.

また、試料の取扱いが簡単になるよう、透過光を測定に
用いる。
In addition, transmitted light is used for measurements to facilitate sample handling.

単色光を試料に入射し、透過光の強度を測定する。これ
により、その波長での試料の透過率を求める。光源は波
長可変の単色光を出すものとする。
Monochromatic light is incident on the sample and the intensity of the transmitted light is measured. This determines the transmittance of the sample at that wavelength. The light source emits wavelength-tunable monochromatic light.

単色光の波長を連続的に変えながら透過率の測定を行な
う。
Transmittance is measured while continuously changing the wavelength of monochromatic light.

透過率をT(λ)とすると、これは波長によって変動す
る。波長による透過率の変化から、半導体基板の上に積
層された半導体薄膜の膜厚及び屈折率を算出することが
できる。
Let T(λ) be the transmittance, which varies depending on the wavelength. The film thickness and refractive index of the semiconductor thin film laminated on the semiconductor substrate can be calculated from the change in transmittance depending on the wavelength.

以下に、この方法の原理を説明する。The principle of this method will be explained below.

第3図に示すように、屈折率がnoの媒質Pと、屈折率
が旧の媒質Qとが、平面の境界Sに於て接しているとす
る。
As shown in FIG. 3, it is assumed that a medium P with a refractive index of no and a medium Q with a refractive index of old are in contact at a boundary S of a plane.

PからQへ単色光が入射するものとする。これはQへ入
射するものと、反射してPへ戻るものに分かれる。境界
Sへ直角に当たるものとし、入射波の電場をEOlQへ
入った屈折波の電波をElとし、境界Sで反射された光
の電場をFoとする。
Assume that monochromatic light is incident from P to Q. This is divided into those that are incident on Q and those that are reflected and return to P. The electric field of the incident wave is assumed to be perpendicular to the boundary S, the electric wave of the refracted wave entering the EOlQ is assumed to be El, and the electric field of the light reflected at the boundary S is assumed to be Fo.

境界面の近傍での電磁場の境界条件から、反射波につい
て 屈折波について 、Elハら間屡が本乙。
From the boundary conditions of the electromagnetic field near the boundary surface, Elha et al. will discuss reflected waves and refracted waves in this book.

次に、第4図のように、3つの媒質P、Q、λがある場
合を考える。それぞれの屈折率がno 。
Next, consider the case where there are three media P, Q, and λ, as shown in FIG. The refractive index of each is no.

旧、 n2であるとする。Assume that the old name is n2.

Pから境界Sに入った光EOの内、既に述べたように、
一部は反射して失われる。残りのElはQへ入射する。
Of the light EO entering the boundary S from P, as already mentioned,
Some of it is reflected and lost. The remaining El is incident on Q.

この内、一部はKへ出射する。この光の電場の強さを0
1とする。
A part of this is emitted to K. The strength of the electric field of this light is 0
Set to 1.

ところが、Elの残りは境界Tで反射される。However, the remainder of El is reflected at the boundary T.

この光Hxは、境界Sで一部は媒質Pへ出射し、残りは
反射される。この光の強度をElとする。
A part of this light Hx is emitted to the medium P at the boundary S, and the rest is reflected. Let the intensity of this light be El.

Elは境界Tに当たり、一部は出射する。この光の電場
を02とする。Elの残りはTで反射される。
El hits the boundary T, and a part of it is emitted. Let the electric field of this light be 02. The remainder of El is reflected at T.

これをH2とする。This is called H2.

第5図にこれらの反射、出射、屈折光などの関係を示す
。光軸を分離して示すために、斜めに書いであるが、実
際には全ての光軸は面S、Tに直角である。
FIG. 5 shows the relationship among these reflected, emitted, refracted lights, etc. In order to show the optical axes separately, they are drawn diagonally, but in reality all the optical axes are perpendicular to the planes S and T.

1面での反射率をn、5面での反射率をmとする。媒質
Qの厚さをdとする。媒質dでの波数をkとする。これ
は真空中の波数の前借の波数である。
The reflectance on one surface is n, and the reflectance on five surfaces is m. Let the thickness of the medium Q be d. Let k be the wave number in medium d. This is the predetermined wave number of the wave number in vacuum.

である。It is.

El、Ez、Ej、・・・・・・・・は、媒質Qの中を
P→Qの方向へ進む光の電場である。
El, Ez, Ej, . . . are the electric fields of light traveling in the medium Q in the direction of P→Q.

EzとElを比較すると、EzはT、S面で1回ずつ反
射し、しかも媒質Qを往復している。位相差は2kdと
なり、振幅はmn倍になる。ただし、媒質Qは十分薄い
ので、ここに於ける吸収を無視している。
Comparing Ez and El, Ez is reflected once each on the T and S planes, and also travels back and forth in the medium Q. The phase difference becomes 2 kd, and the amplitude becomes mn times. However, since the medium Q is sufficiently thin, absorption here is ignored.

Ez = El m n e ”kd(5)となる。同
様に、E j+xはEjに対して(5)式の関係がある
Ez = El m n e ''kd (5) Similarly, E j + x has the relationship of equation (5) with respect to E j.

さて、面Tに於てEjの光が媒質艮へ透過しGjの光に
なる。透過率を(とする。これは、によって与えられる
。GjとEjの間には、Gj  =  t  Ej  
                   (力の関係が
ある。
Now, on the plane T, the light of Ej is transmitted to the medium and becomes the light of Gj. Let the transmittance be (, which is given by. Between Gj and Ej, Gj = t Ej
(There is a power relationship.

媒質Kが基板であるとみなし、基板の裏面に出射した光
の強度を測定するものとする。媒質艮に入射してから、
Kを通過し、Kから出射した時点までの吸収や反射によ
る損失を全て含めて、裏面の出射光がGjの5倍である
とする。これは電場の大きさに拘わらず一定である。
Assume that the medium K is a substrate, and the intensity of light emitted to the back surface of the substrate is measured. After entering the medium,
It is assumed that the light emitted from the back surface is five times as large as Gj, including all losses due to absorption and reflection from the point where the light passes through K and is emitted from K. This is constant regardless of the magnitude of the electric field.

結局、基板(媒質R)を出た光の総和りは、となる。In the end, the total sum of light exiting the substrate (medium R) is:

これは、波長λの函数である。This is a function of the wavelength λ.

単色光を連続的Cト波長変化させ入射させるのであるか
ら、波長(ス)の函数として、透過光強度L(λ)が求
められる。
Since the monochromatic light is made incident while changing its wavelength continuously, the transmitted light intensity L(λ) is determined as a function of the wavelength (S).

屈折率no 、 nl 、 n2も波長依存性を持って
いるが、これは僅かである。また光源のスペクトルによ
り、Elも波長λの函数として変動する。しかし、主に
波長によって変動するのは、1kd e                 (11の部分で
ある。Imn+<1であるから、分母が(1−1mn+
)となるときに(9)は最大となり、分母が(1+ 1
mn1 )となるとき、(9)は最小となる。
The refractive indices no, nl, and n2 also have wavelength dependence, but this is slight. El also varies as a function of the wavelength λ depending on the spectrum of the light source. However, what mainly changes depending on the wavelength is the 1kd e (11 part. Since Imn+<1, the denominator is (1-1mn+
), (9) becomes maximum, and the denominator becomes (1+1
mn1), (9) becomes the minimum.

透過率Tを、IL/Eol  によって定義する。Transmittance T is defined by IL/Eol.

この比は、(2) 、 (9)式から、s 、 t 、
 no 、旧などの値を含んでいる。つまり、(2)式
の係数をWとして とおけば、透過率Tは である。Tは測定可能な量である。nO、n2は既知で
あるとする。これは空気の屈折率及び基板の屈折率だか
らである。n2は他の手段によって予め測定されるので
既知とする。未知数は薄膜の屈折重重と厚さdである。
From equations (2) and (9), this ratio is calculated as s, t,
Contains values such as no and old. That is, if the coefficient of equation (2) is set to W, the transmittance T is. T is a measurable quantity. It is assumed that nO and n2 are known. This is because the refractive index of air and the refractive index of the substrate. Since n2 is measured in advance by other means, it is assumed that it is known. The unknowns are the refraction weight and thickness d of the thin film.

最大透過率Tmaxは 最小透過率T mi nは となる。これらは測定可能な量である。T ma xか
らT mi nを差し引いて、これを(Tmax −1
−Tmin )で割ると、この比Uは となる。T ma xとT m i nの測定値から、
(」9の比Uを求める事ができる。すると によって求める事ができる。
The maximum transmittance Tmax is the minimum transmittance Tmin. These are measurable quantities. Subtract T min from T max and convert this to (Tmax −1
-Tmin), this ratio U becomes. From the measured values of T max and T min,
We can find the ratio U of ('9).

(3)式に於て、nt−no)Qであることが分ってい
れば、mは正であるし、(4)式で(nl−n2)の正
負が予め分っていれば、(3) 、 (4) 、αeか
ら、Qの屈折率nlが計算できる。
In equation (3), if it is known that nt-no)Q, m is positive, and in equation (4), if the sign of (nl-n2) is known in advance, (3), (4) From αe, the refractive index nl of Q can be calculated.

旧が決定されるから、媒質Qの厚さdも決定できる。Since the thickness d of the medium Q is determined, the thickness d of the medium Q can also be determined.

αの式から、透過率を最大とする波長は数多く存在し、
これを、λ0 、λ1.・・・・・・′Aj  、・・
・・・・・・とする。
From the formula for α, there are many wavelengths that have maximum transmittance,
This is expressed as λ0, λ1. ...'Aj,...
.....

これに対応する波数をに1. k2.・・・・・・、k
j、・・・・とすると、 (j=o、1.2.・・・・・・) となるべきである。波長の間隔ΔλjをΔλj=λj+
1−λj          (1υによって定義する
と、 によって、薄膜の厚みdが求められる。
The corresponding wave number is 1. k2.・・・・・・,k
If j,..., it should be (j=o, 1.2...). The wavelength interval Δλj is Δλj=λj+
1−λj (defined by 1υ), the thickness d of the thin film can be found by:

第1図は本発明の方法を実施するための画定装置の構成
図である。
FIG. 1 is a block diagram of a defining device for carrying out the method of the present invention.

白色光源1は白色光を発する。これは連続スペクトルを
もつ白色光である。本発明に於ては、透過率T(又は透
過光強度L)を波長の函数として連続的に測定する必要
があるので、白色光源を用いる。
A white light source 1 emits white light. This is white light with a continuous spectrum. In the present invention, since it is necessary to continuously measure the transmittance T (or transmitted light intensity L) as a function of wavelength, a white light source is used.

モノクロメータ2によって、波長スの単色光を取り出す
。単色光は減衰器3を通って、適当な強度になるまで減
衰する。これは入射光強度EOを、波長λによらない一
定値とするためのものである。
A monochromator 2 extracts monochromatic light of wavelengths. The monochromatic light passes through an attenuator 3 and is attenuated to a suitable intensity. This is to make the incident light intensity EO a constant value independent of the wavelength λ.

一定の強度になった単色光は、分波器4に入り、光強度
計5と、試料7へ一定比率で分波される。
The monochromatic light having a constant intensity enters the demultiplexer 4 and is demultiplexed to the light intensity meter 5 and the sample 7 at a constant ratio.

この比率は波長によらず一定である事が望ましい。It is desirable that this ratio be constant regardless of the wavelength.

一定でなくても、波長と比率の関係が分っていればよい
Even if it is not constant, it is sufficient if the relationship between wavelength and ratio is known.

比率が一定であるから、光強度計5で測定した光強度に
よって、試料7に入射光として照射される光の電場EO
を計算する事ができる。
Since the ratio is constant, the electric field EO of the light irradiated onto the sample 7 as incident light is determined by the light intensity measured by the light intensity meter 5.
can be calculated.

光強度計5は、EOに一定比率を乗じた電場E。The light intensity meter 5 measures the electric field E obtained by multiplying EO by a certain ratio.

を受けるべきである。しかし、白色光源1のスペクトル
やモノクロメータ2の特性により、波長に拘わらずモノ
クロメータ2を出た単色光強度が一定であるという事は
ない。そこで、光強度計5に入る光の電場EがEoより
大きければ、減衰器3の減衰を増やし、EがEOより小
さければ減衰器3の減衰を減少させる。こうして、光強
度計5に入る光の電場がEOになるよう減衰器3の減衰
を設定する。
should be received. However, due to the spectrum of the white light source 1 and the characteristics of the monochromator 2, the intensity of monochromatic light exiting the monochromator 2 is not constant regardless of the wavelength. Therefore, if the electric field E of the light entering the light intensity meter 5 is larger than Eo, the attenuation of the attenuator 3 is increased, and if E is smaller than EO, the attenuation of the attenuator 3 is decreased. In this way, the attenuation of the attenuator 3 is set so that the electric field of the light entering the light intensity meter 5 becomes EO.

入射光EOは、試料7の上面に、垂直方向に入射する。The incident light EO enters the upper surface of the sample 7 in the vertical direction.

薄膜が基板の上に形成された試料7であるから、入射光
EOは薄膜に入るが、薄膜と基板の境界、及び薄膜と空
気との境界で多重反射する。
Since the sample 7 has a thin film formed on a substrate, the incident light EO enters the thin film, but undergoes multiple reflections at the boundary between the thin film and the substrate and at the boundary between the thin film and air.

多重反射しながら、一部が基板を透過し、外部へ出射さ
れる。
While undergoing multiple reflections, a portion of the light passes through the substrate and is emitted to the outside.

透過光の強度りを、光強度計8によって測定する。The intensity of the transmitted light is measured by a light intensity meter 8.

光強度計8の光強度出力と、モノクロメータ2の波長λ
の値とを、XYレコーダ3のX、Y端子に入力する。た
とえば、波長λをX端子に、光強度りをY端子に入力す
る。XY座標系に於て、波長λに対応する位置に光強度
がプロットされる。
The light intensity output of the light intensity meter 8 and the wavelength λ of the monochromator 2
The values are input to the X and Y terminals of the XY recorder 3. For example, the wavelength λ is input to the X terminal, and the light intensity is input to the Y terminal. In the XY coordinate system, the light intensity is plotted at a position corresponding to the wavelength λ.

モノクロメータ2の波長λを連続的に変えてゆく。する
と、その波長λに対応し、規格化された単色光が試料7
に入射されることになり、透過光強度りがXYレコーダ
に記録される。光強度計5、フィードバック6、減衰器
3が、単色光の強度を一定に保つ。強度が一定である単
色光を規格化された単色光といっている。
The wavelength λ of the monochromator 2 is continuously changed. Then, standardized monochromatic light corresponding to that wavelength λ is emitted from sample 7.
The transmitted light intensity is recorded on the XY recorder. A light intensity meter 5, a feedback 6, and an attenuator 3 keep the intensity of monochromatic light constant. Monochromatic light whose intensity is constant is called standardized monochromatic light.

波長λに応じ光強度りが測定されるから、XYレコーダ
9のXY座標に、透過光波長を横軸、透過光強度L を
縦軸とする波長・透過光グラフが得られる。
Since the light intensity is measured according to the wavelength λ, a wavelength/transmitted light graph is obtained on the XY coordinates of the XY recorder 9, with the transmitted light wavelength on the horizontal axis and the transmitted light intensity L on the vertical axis.

入射光の強度EOは一定であるから、縦軸は透過光強度
L といってもよいし、透過率Tといってもよい。
Since the intensity EO of the incident light is constant, the vertical axis can be said to be the transmitted light intensity L or the transmittance T.

このグラフは、ある波長まで透過光が0であつで、その
波長を越えると透過率が増える部分と、透過光強度が波
長変化に対して振動する部分とよりなっている。
This graph consists of a part where the transmitted light is 0 up to a certain wavelength, and the transmittance increases beyond that wavelength, and a part where the intensity of the transmitted light oscillates as the wavelength changes.

振動する部分は、最大値T ma xと最小値T mi
 nの間を振動している。
The vibrating part has a maximum value T max and a minimum value T mi
It oscillates between n.

試料がない場合の透過光の強度を測ることにより、T=
lの高さが分るから、Tmax 、 Tminの値を求
める事ができる。
By measuring the intensity of transmitted light when there is no sample, T=
Since the height of l is known, the values of Tmax and Tmin can be found.

α9式に従って、両者の差を両者の和で割った値Uを求
める。Uから、反射率の積m 、 nを求める。
A value U is obtained by dividing the difference between the two by the sum of the two according to the α9 formula. From U, find the reflectance product m, n.

他の屈折率no、n2を既知として、薄膜屈折率n1を
求める事ができる。
The thin film refractive index n1 can be determined by assuming that the other refractive indices no and n2 are known.

最大値T ma xをとる波長はいくつもあるが、この
内ひとつの波長λjを測定し、隣接する最大値波長λj
+xも測定する。この差Δjとλjの値によって、薄膜
の膜厚dを計算することができる。
There are many wavelengths that take the maximum value T max, but one of these wavelengths λj is measured, and the adjacent maximum value wavelength λj
+x is also measured. The thickness d of the thin film can be calculated from the values of the differences Δj and λj.

カ)効 果 (1)  本発明の方法は、透過光を用いた非破壊検査
である。破壊してしまわないから、実際に素子として使
用する部分の情報が得られる。
F) Effects (1) The method of the present invention is a non-destructive inspection using transmitted light. Since it is not destroyed, information on the parts that are actually used as elements can be obtained.

(2)透過光を用いるため、試料は光路上にあればよく
、位置の調整は容易である。
(2) Since transmitted light is used, the sample only needs to be on the optical path, and its position can be easily adjusted.

(3)試料表面が光路となす角が直角からずれると膜厚
の測定に誤差を生ずる。しかし、5゜ずれても誤差1/
1000程度にすぎない。
(3) If the angle between the sample surface and the optical path deviates from the right angle, errors will occur in the measurement of film thickness. However, even if the deviation is 5 degrees, the error is 1/
It's only about 1000.

(4)半導体基板搬送ラインの途中に本発明の装置を設
置することにより、搬送と同時に、膜厚、屈折率を測定
することも可能となる。ライン設計が容易となる。
(4) By installing the apparatus of the present invention in the middle of a semiconductor substrate transport line, it becomes possible to measure the film thickness and refractive index simultaneously with the transport. Line design becomes easier.

(+)用 途 本発明は、光に対して透明な基板の上に形成した透明な
薄膜の膜厚、屈折率の測定に広く用いる事ができる。例
えば、(薄膜)/(基板)という表記法で示すと、 (1)  InGaAs / InP (2)  InGaAsSb / Ga5b(3)  
GaAl!InSb / A/5b(4)  GaAl
!AsSb / AlAsなどの薄膜・基板構造の薄膜
の膜厚、屈折率の測定に用いる事ができる。
(+) Applications The present invention can be widely used for measuring the thickness and refractive index of a transparent thin film formed on a substrate transparent to light. For example, when expressed using the notation (thin film)/(substrate), (1) InGaAs / InP (2) InGaAsSb / Ga5b (3)
GaAl! InSb/A/5b(4) GaAl
! It can be used to measure the film thickness and refractive index of thin films with thin film/substrate structures such as AsSb/AlAs.

(り)実施例 InP基板(屈折率3.2)上に積層したInGaAs
層について、本発明の方法により、膜厚と屈折率とを測
定した。
(ri) Example InGaAs laminated on InP substrate (refractive index 3.2)
The film thickness and refractive index of the layer were measured by the method of the present invention.

その結果n = 3.5、d = 6.9 /’mを得
た。
As a result, n = 3.5 and d = 6.9/'m were obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の方法を実施するための測定装置のブロ
ック図。 第2図は本発明の方法によって得られた薄膜透過光強度
と透過光波長の測定値を示すグラフ。横軸は透過光の波
長(μm)、縦軸は透過光強度(相対値)である。 第3図は屈折率noの媒質Pと、屈折重重の媒質Qの境
界に於ける入射光、反射光の方向を示す図。 第4図は薄膜での多重反射を示す図。S、Tは薄膜と空
気、薄膜と基板との境界である。 第5図は多重反射をより詳しく示すために、光軸を斜め
にして示す説明図。(実際の光軸は面に@有でふスへ) 1・・・・・・白色光源 2・・・・・・モノクロメータ 3・・・・・・減衰器 4・・・・・・分波器 5・・・・・・光強度計 6・・・・・・フィードバック 7・・・・・・試  料 8・・・・・・光強度計 9・・・・・・xyレコーダ 発  明  者        唐  内  −部奥 
 1)    寛 第   1   図 第   2   図 !4−1 第   4   図
FIG. 1 is a block diagram of a measuring device for carrying out the method of the invention. FIG. 2 is a graph showing measured values of thin film transmitted light intensity and transmitted light wavelength obtained by the method of the present invention. The horizontal axis is the wavelength (μm) of transmitted light, and the vertical axis is the transmitted light intensity (relative value). FIG. 3 is a diagram showing the directions of incident light and reflected light at the boundary between a medium P with a refractive index no and a medium Q with heavy refraction. FIG. 4 is a diagram showing multiple reflections in a thin film. S and T are boundaries between the thin film and air, and between the thin film and the substrate. FIG. 5 is an explanatory diagram showing the optical axis obliquely to show multiple reflection in more detail. (Actual optical axis is on the plane) 1... White light source 2... Monochromator 3... Attenuator 4... Minutes Wave device 5...Light intensity meter 6...Feedback 7...Sample 8...Light intensity meter 9...XY recorder invention person inside - inside
1) Kan 1st figure 2nd figure! 4-1 Figure 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 半導体薄膜が積層された半導体基板に、波長を連続的に
変化できる単色光を薄膜の存在する表面方向から面に対
して直角に照射し、薄膜中で多重反射し基板裏面から出
射される光の強度を、単色光の波長を連続的に変化させ
ながら測定し、透過率の最大値Tmaxと最小値Tmi
nと基板の屈折率n2とから薄膜の屈折率n1を求め、
最大値Tmax又は最小値Tminを与える単色光の波
長λj及びその隣接最大値Tmax又は最小値Tmin
を与える単色光の波長と前記波長λjとの差△λによつ
て薄膜の膜厚を計算することを特徴とする半導体薄膜の
膜厚及び屈折率を測定する方法。
A semiconductor substrate on which a semiconductor thin film is laminated is irradiated with monochromatic light whose wavelength can be continuously changed from the direction of the surface where the thin film is present at right angles to the surface. The intensity is measured while continuously changing the wavelength of monochromatic light, and the maximum value Tmax and minimum value Tmi of transmittance are determined.
Find the refractive index n1 of the thin film from n and the refractive index n2 of the substrate,
Wavelength λj of monochromatic light giving maximum value Tmax or minimum value Tmin and its adjacent maximum value Tmax or minimum value Tmin
A method for measuring the film thickness and refractive index of a semiconductor thin film, characterized in that the film thickness of the thin film is calculated based on the difference Δλ between the wavelength of monochromatic light giving the wavelength λj and the wavelength λj.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106871798A (en) * 2017-03-09 2017-06-20 广东工业大学 The measuring method and system of a kind of film thickness and refractive index

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JPS60305A (en) * 1983-06-16 1985-01-05 Ricoh Co Ltd Method for measuring film thickness of light transmitting thin film

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