[發(fā)明專利]表面形狀測定裝置及方法、以及應(yīng)力測定裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710170065.0
• 申請日: 2007-11-09
• 公開（公告）號: CN101183656A
• 公開（公告）日: 2008-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 赤鹿久美子;堀江正浩
• 申請（專利權(quán)）人: 大日本網(wǎng)目版制造株式會社
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66;G01B11/24;G01L1/00
• 代理公司: 隆天國際知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 徐恕

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種測定對象物表面形狀的技術(shù)，還涉及一種利用所測定表面形狀測定對象物上的膜內(nèi)應(yīng)力的技術(shù)。

背景技術(shù)

到目前為止，在半導(dǎo)體元件的制造中，通常半導(dǎo)體基板(下面簡稱為“基板”)上進行成膜(film?deposition)或退火(annealing?process)等各種處理。根據(jù)這些處理，在基板上的薄膜內(nèi)產(chǎn)生殘余應(yīng)力(residual?stress)。近年來，隨著半導(dǎo)體元件的高精細(xì)化要求，該殘余應(yīng)力對半導(dǎo)體元件的品質(zhì)的影響日益突出，需要提高薄膜內(nèi)的應(yīng)力測定。

作為以非接觸方式測定薄膜內(nèi)應(yīng)力的裝置之一，JP特開2000-9553號公報(文獻1)中公開了這樣一種薄膜評價裝置，即，采用光杠桿法(optical?leverdetection?method：光杠桿檢測法)測定基板的曲率半徑，利用得到的曲率半徑求得薄膜內(nèi)應(yīng)力。在文獻1的薄膜評價裝置中，將激光光源出射的激光在基板上進行掃描，基于來自薄膜的反射光的檢測器上的受光位置，計算出薄膜上多個位置的反射角從而求得曲率半徑。

另一方面，JP特開2004-138519號公報(文獻2)中公開了這樣一種技術(shù)，即，在測定對象物上膜厚的膜厚測定裝置中，在從光源射向基板的照明光的光路上配置遮光圖案，基于成像于對象物反射光的光路上的遮光圖案的像而求得對象物的傾斜角。在文獻2的膜厚測定裝置中，通過利用所得到的傾斜角求得對象物上膜厚從而能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的膜厚測定。

然而，在文獻1的薄膜評價裝置中，由于曲率半徑測定中利用激光，所以在測定目標(biāo)相對該激光波長反射率低的情況曲率半徑測定誤差將會變大，從而不能高精度的求得膜內(nèi)應(yīng)力。另外，在基板上形成圖案的情況下，激光會由于該圖案而發(fā)生散射，從而不能高精度測定曲率半徑，所以，不太適用于形成有圖案的基板的應(yīng)力測定。

進一步，在該裝置中，根據(jù)多個測定位置上的反射光在檢測器上的受光位置的偏移而求得曲率半徑，各測定位置的聚焦位置對測定結(jié)果的影響很大，所以，需要在各測定位置上進行高精度調(diào)焦。因此，裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，應(yīng)力測定用時增加。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明面向測定對象物表面形狀的表面形狀測定裝置，其目的在于能夠容易且迅速的得到對象物的表面形狀。本發(fā)明還面向測定對象物上的膜內(nèi)應(yīng)力的應(yīng)力測定裝置，其目的還在于提供一種能夠基于對象物表面形狀容易且迅速的得到對象物上的膜內(nèi)應(yīng)力。

一種表面形狀測定裝置，包括：光源，其射出光；光學(xué)系統(tǒng)，其將上述光源射出的光經(jīng)由物鏡導(dǎo)向?qū)ο笪锷系恼丈鋮^(qū)域，并將來自上述照射區(qū)域的反射光經(jīng)由上述物鏡導(dǎo)向規(guī)定位置；遮光圖案，其在從上述光源至上述照射區(qū)域的光路上，配置于在光路上與孔徑光闌位置大致成共軛關(guān)系的位置；拍攝部，其獲取成像于上述規(guī)定位置的上述遮光圖案的像；傾斜矢量計算部，其基于上述拍攝部的輸出，求得表示上述照射區(qū)域法線方向的傾斜矢量；移動機構(gòu)，其使上述照射區(qū)域相對上述對象物移動；表面形狀計算部，其基于上述傾斜矢量計算部求得的上述對象物上的多個區(qū)域的傾斜矢量，求得上述對象物的表面形狀。在表面形狀測定裝置中，能夠容易且迅速地求得對象物的表面形狀。

一種應(yīng)力測定裝置，包括：光源，射出光；光學(xué)系統(tǒng)，其將上述光源射出的光經(jīng)由物鏡導(dǎo)向?qū)ο笪锷系恼丈鋮^(qū)域，并將來自上述照射區(qū)域的反射光經(jīng)由上述物鏡導(dǎo)向規(guī)定位置；遮光圖案，其在從上述光源至上述照射區(qū)域的光路上，配置于在光學(xué)上與孔徑光闌位置大致成共軛關(guān)系的位置；拍攝部，其獲取成像于上述規(guī)定位置的上述遮光圖案的像；傾斜矢量計算部，其基于上述拍攝部的輸出，求得表示上述照射區(qū)域法線方向的傾斜矢量；移動機構(gòu)，其使上述照射區(qū)域相對上述對象物移動；表面形狀計算部，其基于上述傾斜矢量計算部求得的上述對象物上的多個區(qū)域的傾斜矢量，求得上述對象物的表面形狀；曲率半徑計算部，其基于上述表面形狀計算部求得的上述表面形狀，求得上述對象物上的應(yīng)力測定區(qū)域的曲率半徑；膜厚測定部，其通過光學(xué)方法測定上述對象物上的膜的膜厚；應(yīng)力計算部，其基于上述曲率半徑計算部及上述膜厚測定部求得的上述應(yīng)力測定區(qū)域的曲率半徑及膜厚，求得上述應(yīng)力測定區(qū)域中的上述膜內(nèi)的應(yīng)力。應(yīng)力測定裝置中，能夠容易且迅速地求得對象物上膜內(nèi)的應(yīng)力。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式中，上述膜厚測定部具有：受光部，其接收來自上述光源射出的光被上述照射區(qū)域反射的反射光；膜厚計算部，其基于上述受光部的輸出，通過光干涉法求得上述照射區(qū)域中的上述膜的膜厚。