形状测量装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种形状测量装置，基于对第1A面测量光和第2A面测量光进行光外差干涉而得到的A面参照干涉光和A面测量干涉光、以及对第1B面测量光和第2B面测量光进行光外差干涉而得到的B面参照干涉光和B面测量干涉光来测量被测量物(WA)的厚度变化量，在进行上述各光外差干涉时，将上述第1A面测量光和上述第2B面测量光设为同一频率，并且将上述第1B面测量光和上述第2A面测量光设为同一频率。

Shape measuring device and its method

【技术实现步骤摘要】
形状测量装置及其方法
本专利技术涉及使用光外差干涉法来测量例如半导体晶圆等被测量物的厚度变化量的形状测量装置及形状测量方法。
技术介绍
近年来，集成电路的元件越来越集成化。在半导体晶圆上制造这样的集成电路的工艺条件即工艺规则通常由栅极布线的线宽或间隔的最小加工尺寸规定。如果该工艺规则再降低一半，则理论上能够在相同面积内配置4倍数量的晶体管或布线，因此相同数量的晶体管只占1/4的面积。结果是不仅一片半导体晶圆所能制造的裸片数量变4倍，通常生产率也能得到改善，因此能够制造更多的裸片。为了制造高密度的集成电路，上述最小加工尺寸在2015年最先进时达到了14nm。在这样的亚微米量级(1μm以下)工艺规则下，要求半导体晶圆有很高的平坦度，例如表面的高度变化等半导体晶圆的形状可以忽略。因此，希望有能够高精度地、例如在亚纳米量级(1nm以下)测量半导体晶圆的形状的形状测量装置。作为这样的形状测量装置之一，已知有利用光外差干涉法测量被测量物的形状的装置(例如参考日本专利技术公开公报特开2010-175499(D1))。该光外差干涉法使不同频率的两束激光发生干涉，从而生成频率为这两束激光的频率差的差拍信号，并对该生成的差拍信号的相位变化进行检波，该差拍信号的相位变化与上述两束激光之间的光路长度之差对应，因此与被测量物的厚度变化有关。如上所述，在光外差干涉法中，需要有不同频率的两束激光。因此采用的是如下方法：利用从同一光轴输出不同频率的两束激光的塞曼激光器或稳频激光器，并利用声光调制器(AOM，acoustopticalmodulator)等对上述激光器输出的激光进行频率调制，从而生成上述不同频率的两束激光。在该方法中，为了获得塞曼效应而生成磁场的电路、使频率稳定的电路及用于泵浦的电路等自身产生的杂讯或从外部进入的杂讯等有时会包含在上述不同频率的两束激光的频率分量中，结果可能导致测量值中混入杂讯。光外差干涉法使用所谓的锁相放大器来进行相位检测，但上述杂讯有时候会达到即便是构成该锁相放大器的低通滤波器也无法去除的频率。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种能够进一步降低杂讯的形状测量装置及形状测量方法。本专利技术提供的形状测量装置，包括：光源部，生成测量光；分光部，将所述光源部生成的测量光分为A面测量光和B面测量光；A面干涉部，将所述分光部分出的A面测量光进一步分为第1A面测量光和第2A面测量光，并利用光外差干涉，使所述第1A面测量光中照射到被测量物的一个面上的第1测量位置的部位并反射后的照射后A面测量光与所述第2A面测量光干涉，从而生成A面测量干涉光，并且，利用光外差干涉，使所述第1A面测量光中照射到所述第1测量位置的部位之前的照射前A面测量光与所述第2A面测量光干涉，从而生成A面参照干涉光；B面干涉部，将所述分光部分出的B面测量光进一步分为第1B面测量光和第2B面测量光，并利用光外差干涉，使所述第1B面测量光中照射到被测量物的另一个面上的与所述第1测量位置的部位相对向的第2测量位置的部位并反射后的照射后B面测量光与所述第2B面测量光干涉，从而生成B面测量干涉光，并且利用光外差干涉，使所述第1B面测量光中照射到所述第2测量位置的部位之前的照射前B面测量光与所述第2B面测量光干涉，从而生成B面参照干涉光；以及形状测量部，基于对所述A面干涉部所生成的A面测量干涉光和A面参照干涉光进行相位检波而得到的第1相位、以及对所述B面干涉部生成的B面测量干涉光和B面参照干涉光进行相位检波而得到的第2相位，来求出所述被测量物的厚度变化量，其中，所述A面干涉部和所述B面干涉部在进行所述光外差干涉时，将所述第1A面测量光和所述第2B面测量光设为同一频率，且将所述第1B面测量光和所述第2A面测量光设为同一频率。本专利技术提供的形状测量方法，包括：分光工序，将测量光分为A面测量光和B面测量光；A面干涉工序，将所述分光工序中分出的A面测量光进一步分为第1A面测量光和第2A面测量光，并利用光外差干涉，使所述第1A面测量光中照射到被测量物的一个面上的第1测量位置的部位并反射后的第1照射后A面测量光与所述第2A面测量光干涉，从而生成A面测量干涉光，并且，利用光外差干涉，使所述第1A面测量光中照射到所述第1测量位置的部位之前的第1照射前A面测量光与所述第2A面测量光干涉，从而生成A面参照干涉光；B面干涉工序，将所述分光工序中分出的B面测量光进一步分为第1B面测量光和第2B面测量光，并利用光外差干涉，使所述第1B面测量光中照射到被测量物的另一个面上的与所述第1测量位置的部位相对向的第2测量位置的部位并反射后的第1照射后B面测量光与所述第2B面测量光干涉，从而生成B面测量干涉光，并且，利用光外差干涉，使所述第1B面测量光中照射到所述第2测量位置的部位之前的第1照射前B面测量光与所述第2B面测量光干涉，从而生成B面参照干涉光；以及形状测量工序，基于对在所述A面干涉工序生成的A面测量干涉光和A面参照干涉光进行相位检波而得到的第1相位、以及对在所述B面干涉工序生成的B面测量干涉光和B面参照干涉光进行相位检波而得到的第2相位，来求出所述被测量物的厚度变化量，其中，所述A面干涉工序和所述B面干涉工序，在进行所述光外差干涉时，将所述第1A面测量光和所述第2B面测量光设为同一频率，且将所述第1B面测量光和所述第2A面测量光设为同一频率。通过阅读以下的详细描述和附图，本专利技术的这些和其他目的、特征和优点将变得更加明显。附图说明图1是表示实施方式的形状测量装置的结构的框图。图2是表示上述形状测量装置中的光源部的结构的图。图3是表示上述形状测量装置中的A面干涉部(B面干涉部)的结构的图。图4是表示上述形状测量装置中的A面相位检波部(B面相位检波部)的结构的图。图5是表示上述形状测量装置中的工作台的结构的图。图6是用于说明使用上述形状测量装置测量被测量物的厚度变化量时的测量部位的图。图7是表示测量结果的一例的图。图8是表示变形方式所涉及的A面相位检波部(B面相位检波部)的结构的图。具体实施方式下面，参照附图，对本专利技术的一个或多个实施方式进行说明。然而，本专利技术的范围并不限定为公开的实施方式。另外，在各图中，标注了相同附图标记的构件表示相同的构件，故适当地省略说明。本说明中，在总称时以省略了附加文字的参考标记来表示，在表示个别部件时以带附加文字的参考标记来表示。本实施方式的形状测量装置是利用光外差干涉法非接触地以例如纳米级或亚纳米级(1nm以下)来测量例如半导体晶圆等被测量物WA的厚度变化量的装置。本实施方式中的形状测量装置，包括：光源部，生成测量光；分光部，将所述光源部生成的测量光分为A面测量光和B面测量光；A面干涉部，将所述分光部分出的A面测量光进一步分为第1A面测量光和第2A面测量光，并利用光外差干涉，使所述第1A面测量光中照射到被测量物的一个面上的第1测量位置的部位并反射后的照射后A面测量光与所述第2A面测量光干涉，从而生成A面测量干涉光，并且，利用光外差干涉，使所述第1A面测量光中照射到所述第1测量位置的部位之前的照射前A面测量光与所述第2A面测量光干涉，从而生成A面参照干涉光；B面干涉部，将所述分光部分出的B面测量光进一步分为第1B面测量光和第2B面测量光，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种形状测量装置，其特征在于包括：光源部，生成测量光；分光部，将所述光源部生成的测量光分为A面测量光和B面测量光；A面干涉部，将所述分光部分出的A面测量光进一步分为第1A面测量光和第2A面测量光，并利用光外差干涉，使所述第1A面测量光中照射到被测量物的一个面上的第1测量位置的部位并反射后的照射后A面测量光与所述第2A面测量光干涉，从而生成A面测量干涉光，并且，利用光外差干涉，使所述第1A面测量光中照射到所述第1测量位置的部位之前的照射前A面测量光与所述第2A面测量光干涉，从而生成A面参照干涉光；B面干涉部，将所述分光部分出的B面测量光进一步分为第1B面测量光和第2B面测量光，并利用光外差干涉，使所述第1B面测量光中照射到被测量物的另一个面上的与所述第1测量位置的部位相对向的第2测量位置的部位并反射后的照射后B面测量光与所述第2B面测量光干涉，从而生成B面测量干涉光，并且利用光外差干涉，使所述第1B面测量光中照射到所述第2测量位置的部位之前的照射前B面测量光与所述第2B面测量光干涉，从而生成B面参照干涉光；以及形状测量部，基于对所述A面干涉部所生成的A面测量干涉光和A面参照干涉光进行相位检波而得到的第1相位、以及对所述B面干涉部生成的B面测量干涉光和B面参照干涉光进行相位检波而得到的第2相位，来求出所述被测量物的厚度变化量，其中，所述A面干涉部和所述B面干涉部在进行所述光外差干涉时，将所述第1A面测量光和所述第2B面测量光设为同一频率，且将所述第1B面测量光和所述第2A面测量光设为同一频率。...

【技术特征摘要】
2018.03.23 JP 2018-0565651.一种形状测量装置，其特征在于包括：光源部，生成测量光；分光部，将所述光源部生成的测量光分为A面测量光和B面测量光；A面干涉部，将所述分光部分出的A面测量光进一步分为第1A面测量光和第2A面测量光，并利用光外差干涉，使所述第1A面测量光中照射到被测量物的一个面上的第1测量位置的部位并反射后的照射后A面测量光与所述第2A面测量光干涉，从而生成A面测量干涉光，并且，利用光外差干涉，使所述第1A面测量光中照射到所述第1测量位置的部位之前的照射前A面测量光与所述第2A面测量光干涉，从而生成A面参照干涉光；B面干涉部，将所述分光部分出的B面测量光进一步分为第1B面测量光和第2B面测量光，并利用光外差干涉，使所述第1B面测量光中照射到被测量物的另一个面上的与所述第1测量位置的部位相对向的第2测量位置的部位并反射后的照射后B面测量光与所述第2B面测量光干涉，从而生成B面测量干涉光，并且利用光外差干涉，使所述第1B面测量光中照射到所述第2测量位置的部位之前的照射前B面测量光与所述第2B面测量光干涉，从而生成B面参照干涉光；以及形状测量部，基于对所述A面干涉部所生成的A面测量干涉光和A面参照干涉光进行相位检波而得到的第1相位、以及对所述B面干涉部生成的B面测量干涉光和B面参照干涉光进行相位检波而得到的第2相位，来求出所述被测量物的厚度变化量，其中，所述A面干涉部和所述B面干涉部在进行所述光外差干涉时，将所述第1A面测量光和所述第2B面测量光设为同一频率，且将所述第1B面测量光和所述第2A面测量光设为同一频率。2.如权利要求1所述的形状测量装置，其特征在于：所述形状测量部基于所述第1相位与所述第2相位之差来求出所述被测量物的厚度变化量。3.如权利要求1所述的形状测量装置，其特征在于：所述形状测量部包括：A面检测部，检测所述A面干涉部的所述A面测量干涉光和所述A面参照干涉光各自的各光强度信号；B面检测部，检测所述B面干涉部的所述B面测量干涉光和所述B面参照干涉光各自的各光强度信号；A面锁相放大器和B面锁相放大器，在将测量信号与参照信号的相位差表示为θ时，通过对所述测量信号和所述参照信号进行相位检波而输出cosθ和sinθ这2个输出信号；以及厚度计算部，基于所述A面锁相放大器和所述B面锁相放大器的各输出信号来求出所述被测量物的厚度变化量，其中，所述A面锁相放大器被输入所述A面检测部检测出的所述A面测量干涉光的光强度信号和所述A面参照...

【专利技术属性】
技术研发人员：田原和彦，
申请(专利权)人：株式会社钢臂功科研，
类型：发明
国别省市：日本,JP