專利名稱：厚度或表面形貌檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及厚度或表面形貌檢測方法，更詳細地涉及利用白色光掃描干涉法能夠 準確地檢測透射性薄膜層的厚度及其薄膜層的表面形貌的厚度或表面形貌檢測方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體制造工程及FPD制造工程中確定產(chǎn)品質(zhì)量的各種要素中，薄膜層的厚度 控制所占的比重較大，因此在制造工程中必須對其進行監(jiān)控。“薄膜層”是一種在基底層即 基板表面上形成的極小厚度的層，一般指厚度為幾十λ 幾μ m的范圍。為了在特定場合上 使用這種薄膜層，需要了解薄膜層的厚度、組成、粗度及其它物理特性、光學(xué)特性。特別是， 最近為了提高半導(dǎo)體元件的集成度，一般的趨勢是在基板上形成多層超薄膜層。為了開發(fā) 這種高集成度半導(dǎo)體元件，需要準確控制對特性的影響很大的、包含薄膜層厚度在內(nèi)的膜 的物理特性。在半導(dǎo)體制造工程及其他應(yīng)用工程等中使用的薄膜層的厚度檢測方法有幾種方 式，但其中最普遍的方式是利用探針(stylus)的機械方式、光學(xué)方式等。光學(xué)方式中，可以 使用白色光干涉計(white light interferometer)來檢測薄膜層的厚度。

圖1為表示一種以往的厚度檢測方法的一個例子的圖。如圖1所示，在基底層10上層疊有需要檢測厚度的透射性薄膜層20a、20b，在薄 膜層20a、20b上面具有空氣層30。第一面21a、21b是空氣層30和薄膜層20a、20b的分界 面，第二面IlaUlb是薄膜層20a、20b和基底層10的分界面。左側(cè)的薄膜層20a比右側(cè)的 薄膜層20b厚。若利用一般的白色光干涉計朝向相對比較厚的薄膜層20a照射白色光，則可以得 到由第一面21a產(chǎn)生的第一波形41及由第二面Ila產(chǎn)生的第二波形42。由于薄膜層20a 的厚度厚，第一波形41和第二波形42互不干涉而分離，選擇兩波形41、42的具有最高值的 峰值即可以求出薄膜層20a的厚度。但是，在相對薄的薄膜層20b的情況下，不能通過上述方式求出薄膜層20b的厚 度。即，若向較薄的薄膜層20b照射白色光，則在由第一面21b產(chǎn)生的第一波形43及由第 二面lib產(chǎn)生的第二波形44之間產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。若產(chǎn)生這種干涉現(xiàn)象，則無法搞清第一波 形及第二波形中出現(xiàn)的峰值是由實際加強干涉產(chǎn)生的峰值還是由第一波形43和第二波形 44的干涉引起的峰值。因此，不能使用選擇兩波形43、44的具有最高值的峰值來求出薄膜 層20b的厚度的方法。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的所述問題，其提供一種厚度或表面 形貌檢測方法，對于具有不同厚度的多個薄膜層樣品進行模擬而獲得模擬干涉信號，對層 疊在基底層上的薄膜層獲得實際干涉信號之后，經(jīng)比較實際干涉信號和模擬干涉信號是否 一致來設(shè)定薄膜層的厚度，從而對于厚度薄到在空氣層-薄膜層的分界面的干涉信號波形與薄膜層-基底層的分界面的干涉信號波形之間產(chǎn)生干涉現(xiàn)象程度的薄膜層，精確地檢測 其厚度或表面形貌。為了實現(xiàn)所述目的，本發(fā)明的厚度或表面形貌檢測方法利用白色光干涉計檢測層 疊在基底層上的薄膜層的厚度或表面形貌，且包括以下步驟設(shè)置多個具有不同厚度的假 想的薄膜層樣品并對每一個薄膜層樣品模擬出干涉信號，以形成與各個厚度相對應(yīng)的模擬 干涉信號的步驟；向所述薄膜層照射白色光，獲得相對于入射到所述薄膜層的光軸方向的 實際干涉信號的步驟；根據(jù)所述實際干涉信號，形成可能成為所述薄膜層厚度的多個厚度 估算值的步驟；對具有與所述厚度估算值相對應(yīng)厚度的模擬干涉信號與所述實際干涉信號 進行比較并判斷是否基本一致的步驟；將與所述實際干涉信號基本一致的模擬干涉信號的 厚度確定為所述薄膜層的厚度的步驟。根據(jù)本發(fā)明的厚度或表面形貌檢測方法中，在所述形成多個厚度估算值的步驟 中，最好在所述實際干涉信號中選擇2個以上的峰值，并利用2個峰值之間的峰值個數(shù)來形 成所述厚度估算值。 根據(jù)本發(fā)明的厚度或表面形貌檢測方法中，所述形成多個厚度估算值的步驟最好 包括以下步驟將所述實際干涉信號分為由空氣層和所述薄膜層的分界面的干涉現(xiàn)象產(chǎn)生 的第一波形、和由所述薄膜層和所述基底層的分界面的干涉現(xiàn)象產(chǎn)生的第二波形的步驟； 在所述第一波形及所述第二波形中分別選擇峰值的步驟；利用所述第一波形的峰值和所述 第二波形的峰值之間的峰值個數(shù)來計算所述厚度估算值的步驟。根據(jù)本發(fā)明的厚度或表面形貌檢測方法中，所述選擇峰值的步驟最好包括以下步 驟將所述第二波形的峰值中具有最高值的峰值設(shè)定為基準峰值的步驟；在所述第一波形 中選擇多個峰值的步驟，其中，所述獲得厚度估算值的步驟包括以下步驟對所述第一波形 的多個峰值和所述基準峰值進行組合，并針對各種組合的情況，分別計算出所述第一波形 的峰值和所述基準峰值之間的峰值個數(shù)的步驟；利用所述峰值個數(shù)來計算所述厚度估算值 的步驟。根據(jù)本發(fā)明的厚度或表面形貌檢測方法中，所述選擇峰值的步驟最好包括以下步 驟在所述第一波形中選擇多個峰值，在所述第二波形中選擇多個峰值的步驟。所述獲得厚 度估算值的步驟包括以下步驟對所述第一波形的多個峰值和所述第二波形的多個峰值進 行組合，并針對各種組合的情況，分別計算出所述第一波形的峰值和所述第二波形的峰值 之間的峰值個數(shù)的步驟；利用所述峰值個數(shù)來計算所述厚度估算值的步驟。根據(jù)本發(fā)明的厚度或表面形貌檢測方法中，所述厚度估算值最好由下述公式計 算，即
權(quán)利要求
1.一種厚度或表面形貌檢測方法，利用白色光干涉計檢測層疊于基底層上的薄膜層的 厚度或表面形貌，其特征在于，包括以下步驟設(shè)置多個具有不同厚度的假想的薄膜層樣品，并對每個薄膜層樣品模擬出干涉信號， 以形成對應(yīng)于每一厚度的模擬干涉信號的步驟；向所述薄膜層照射白色光，從而在入射到所述薄膜層的光軸方向上獲得實際干涉信號 的步驟；根據(jù)所述實際干涉信號，形成可能成為所述薄膜層的厚度的多個厚度估算值的步驟； 對具有與所述厚度估算值對應(yīng)的厚度的模擬干涉信號和所述實際干涉信號進行比較 并判斷是否基本一致的步驟；以及將與所述實際干涉信號基本一致的模擬干涉信號的厚度確定為所述薄膜層的厚度的 步驟ο
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的厚度或表面形貌檢測方法，其特征在于，在形成多個厚度估 算值的步驟中，通過在所述實際干涉信號中選擇2個以上峰值，并利用2個峰值之間的峰值 個數(shù)來形成所述厚度估算值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的厚度或表面形貌檢測方法，其特征在于，所述形成多個厚度 估算值的步驟包括以下步驟將所述實際干涉信號分為由空氣層和所述薄膜層的分界面上的干涉現(xiàn)象產(chǎn)生的第一 波形、和由所述薄膜層和所述基底層的分界面上的干涉現(xiàn)象產(chǎn)生的第二波形的步驟； 在所述第一波形與所述第二波形中分別選擇峰值的步驟；及利用所述第一波形的峰值和所述第二波形的峰值之間的峰值個數(shù)來計算所述厚度估 算值的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的厚度或表面形貌檢測方法，其特征在于，所述峰值的選擇步 驟包括以下步驟將所述第二波形的多個峰值中具有最高值的峰值設(shè)定為基準峰值的步驟；以及 在所述第一波形中選擇多個峰值的步驟， 計算所述厚度估算值的步驟包括以下步驟組合所述第一波形的峰值與所述基準峰值，針對被組合的各個情況計算出所述第一波 形的峰值與所述基準峰值之間的峰值個數(shù)的步驟；以及 利用所述峰值個數(shù)計算出所述厚度估算值的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的厚度或表面形貌檢測方法，其特征在于，所述峰值的選擇步 驟包括以下步驟在所述第一波形中選擇多個峰值，在所述第二波形中選擇多個峰值的步 驟，計算所述厚度估算值的步驟包括以下步驟組合所述第一波形的多個峰值與所述第二波形的多個峰值，針對被組合的各種情況， 計算所述第一波形的峰值與所述第二波形的峰值之間的峰值個數(shù)的步驟；以及 利用所述峰值個數(shù)計算所述厚度估算值的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的厚度或表面形貌檢測方法，其特征在于，所述厚度估算值 由以下公式計算
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的厚度或表面形貌檢測方法，其特征在于，包括以下步驟 針對與所確定的薄膜層的厚度對應(yīng)的第一波形的峰值，將相對于入射到所述薄膜層的 光軸方向的位置設(shè)定為所述薄膜層的表面高度的步驟；重復(fù)進行一邊沿所述薄膜層移動一邊設(shè)置所述表面高度的步驟，以求出所述薄膜層的 表面形貌的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及厚度或表面形貌檢測方法，根據(jù)本發(fā)明的厚度或表面形貌檢測方法，利用白色光干涉計檢測層疊在基底層上的薄膜層的厚度或表面形貌，其包括以下步驟設(shè)置多個具有不同厚度的假想的薄膜層樣品，并對各個薄膜層樣品模擬出干涉信號，以形成與每一個厚度對應(yīng)的模擬干涉信號的步驟；向所述薄膜層照射白色光，獲得相對于入射到所述薄膜層的光軸方向的實際干涉信號的步驟；根據(jù)所述實際干涉信號，形成可能成為所述薄膜層厚度的多個厚度估算值的步驟；對具有與所述厚度估算值對應(yīng)的厚度的模擬干涉信號與所述實際干涉信號進行比較并判斷是否基本一致的步驟；以及將與所述實際干涉信號基本一致的模擬干涉信號的厚度確定為所述薄膜層的厚度的步驟。
文檔編號G01B11/25GK102077051SQ200980124818
公開日2011年5月25日 申請日期2009年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月30日
發(fā)明者安祐正, 樸喜載, 李焌赫, 金星龍 申請人:株式會社Snu精密