[发明专利]膜厚测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种膜厚测量装置，特别是涉及对在基板上至少形成一层膜的被测量物的膜厚进行测量的结构。

背景技术

近年来，为了实现CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互补金属氧化物半导体)电路等的低功耗化、高速化，关注了称为SOI(Silicon on Insulator：绝缘体上硅)的基板结构。该S OI基板在两个Si(硅)基板之间配置了SiO₂等的绝缘层(BOX层)，能够降低在形成于一个Si层的PN结与另一个Si层(基板)之间产生的寄生二极管、杂散电容等。

作为这种SOI基板的制造方法，已知如下方法：在硅晶片的表面形成氧化膜的基础上，以夹着该氧化膜的方式粘贴其它硅晶片，而且对形成电路元件侧的硅晶片进行研磨而设为规定的厚度。

为了这样通过研磨工序控制硅晶片的厚度而需要连续地监视膜厚。作为这种研磨工序中的膜厚的测量装置以及测量方法，日本特开2009-270939号公报(专利文献1)、日本特开平05-306910号公报(专利文献2)以及日本特开平05-308096号公报(专利文献3)公开了使用傅立叶变换红外分光光度计(FTIR：Fourier Transform infrared Spectrometer)的测量装置以及测量方法。

另外，日本特开2003-114107号公报(专利文献4)公开了作为测量光而使用红外光的光干涉式的膜厚测量装置。

而且，日本特开2005-19920号公报(专利文献5)公开了使用由分散型多通道分光器测量出的反射光谱的方法。

另外，日本特开2002-228420号公报(专利文献6)公开了向硅薄膜的表面照射具有0.9μm以上的波长的红外线，并根据硅薄膜的表面的反射光和薄膜的背面的反射光的干涉结果测量薄膜的膜厚的方法。

而且，日本特开平10-125634号公报(专利文献7)公开了使来自红外线光源的红外线透过研磨体而照射在研磨对象物上，并通过检测其反射光来测量膜厚的方法。

然而，日本特开2009-270939号公报(专利文献1)所公开的测量装置限制了能够测量的光的波长，因此无法测量膜厚大的被测量物。另外，专利文献1的光学结构利用了在入射进聚光透镜的反射光与通过聚光透镜的发射侧端面反射的反射光之间由光路差引起光的干涉，因此与被测量物的距离(工作距离)、焦点深度受到限制。

在日本特开平05-306910号公报(专利文献2)以及日本特开平05-308096号公报(专利文献3)所公开的测量方法中，只能测量相对于预先成为基准的样品的膜厚的相对值，无法测量膜厚的绝对值。

另外，在日本特开2003-114107号公报(专利文献4)所公开的测量装置中，对分析方法以及测量数据要求高的精度、并且设为对象的被测量物是液晶显示装置用的滤色器。

而且，在日本特开2005-19920号公报(专利文献5)所公开的测量方法中，例如将折射率假定为不依赖于波长的固定值，而进行自回归模型的周期推定，但是实际的折射率具有波长依赖性，无法排除因这种波长依赖性导致的误差。

另外，在日本特开2002-228420号公报(专利文献6)所公开的测量方法中，需要在测量对象的样品形成贯通部，无法非破坏性地连续测量膜厚。

发明内容

发明要解决的问题

本发明的目的在于提供一种能够不依赖于与被测量物的距离而高精度地测量被测量物膜厚的膜厚测量装置。

用于解决问题的方案

根据本发明的一个方面，膜厚测量装置具备：光源、至少一个第一光路、分光测量部、至少一个第二光路、以及数据处理部。光源向在基板上至少形成一层膜而得到的被测量物照射具有规定的波长范围的测量光。至少一个第一光路将从光源照射的测量光引导到被测量物。第一聚光透镜将从第一光路发射的测量光汇聚到被测量物。第二聚光透镜将由被测量物反射的光或者透过被测量物的光聚光到第二光路的端部。至少一个第二光路将由被测量物反射的光或者透过被测量物的光引导到分光测量部。分光测量部根据由第一聚光透镜汇聚的测量光中的由被测量物反射的光或者透过被测量物的光，来获取反射率或者透射率的波长分布特性。数据处理部通过分析由分光测量部获取的波长分布特性来求出被测量物的膜厚。

发明的效果