沟槽图案的深度的测定方法和测定装置制造方法及图纸

一种沟槽图案的深度的测定方法和测定装置，把在测定区域（９３）形成有沿给定沟槽方向延伸的沟槽图案的基板（９）保持在保持部（２１）上；光照明部（３）对基板（９）的测定区域（９３）照射照明光，分光器（５）的衍射光栅（５２）把来自测定区域（９３）的照明光的反射光分光，从而取得测定分光反射率。此时在沟槽形状测定装置（１）中，以使对应于衍射光栅（５２）的光栅方向的基板（９）上的方向与沟槽方向４５度的状态来配置衍射光栅（５２），所以即使在因沟槽图案的影响而限定了来自基板（９）的反射光的振动方向的情况下，也不会受反射光的偏振光的影响而能正确地求得测定区域（９３）的分光反射率，并能高精度地求出沟槽图案的深度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及测定形成在基板上的沟槽图案的深度的技术。技术背景以往，提出过用分光干涉法非破坏性地测定形成在基板上的沟(沟槽) 的图案(例如沿一个方向延伸的多条沟槽的集合)的深度的方法的技术方案，例如，在JP特公平6-65963号公报中公开如下的方法把光照射在有沟槽的 基板上，并把来自基板的反射光分光后取得分光光谱；用最大平均信息量法 确定由基板的最上面与沟槽的底面之间的光程差引起的分光光谱中的峰值 的周期，由此来测出沟槽深度。在日本专利第3740079号公报中，在测定通 过蚀刻基板上的膜而形成的刻蚀槽的深度时，首先取得对基板上的原始厚度 的膜所得到的光谱和假定在基板上形成有比该原始厚度薄的膜的情况下的 光谱的理论值。该薄的膜对应于刻蚀槽的底面(即，原始厚度的膜与薄的膜 的厚度之差为沟槽的深度)，通过将原始厚度的膜的光谱与薄的膜的光谱依 据相应于设计的刻蚀槽的面积比的混合比混合起来，而获得分别对应于多种 深度的刻蚀槽的多种混合光谱。然后把从基板得到的实际的光谱与多种混合 光谱相比较来求出刻蚀槽的深度。可是，在取得分光反射率时经常使用具有衍射光栅的分光器，但是，众 所周知，在衍射光栅中，对于p偏振光和s偏振光来说，光入射强度与反射 强度之比即衍射效率会因光的波长不同而有很大差异。另一方面，在测定形 成在基板上的沟槽图案的深度时，根据各种条件的不同，沟槽图案的影响会 限定来自基板的反射光的振动方向(即，来自基板的反射光成为偏振光)。 因此，按入射到衍射光栅的反射光的振动方向就不能根据来自基板的反射光 正确地求得分光反射率(spectral reflectance)，有时不能高精度地求得沟槽 图案的深度。在测定具有单层膜或多层膜的基板的沟槽图案的深度时，在比较从基板 的反射光取得的测定分光反射率与通过运算求得的理论分光反射率的情况 下，由于测定分光反射率受膜的影响，所以在理论分光反射率中也必须考虑膜的影响。但是，在基板上的膜极薄(例如膜厚为10nm)的情况下，即使 想要比较把该膜的膜厚也作为参数的理论分光反射率与测定分光反射率来 求得膜的膜厚和沟槽图案的深度，也无法高精度地决定这些参数的值。同样， 多层膜形成在基板上的情况下也是如此。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种形成在基板上的沟槽图案的深度的测定方 法及装置，以能够高精度地求得沟槽图案的深度。本专利技术的沟槽图案的深度的测定方法包括如下步骤a步骤对在测定 区域形成有沿给定方向延伸的沟槽图案的基板照射照明光；b步骤把对来 自所述基板的所述照明光的反射光进行引导的衍射光栅，以与所述衍射光栅 的光栅方向对应的所述基板上的方向和所述给定方向所成的角度为40度以 上50度以下的状态进行配置，所述衍射光栅接受所述反射光并将其分光；C 歩骤检测器接受由所述b步骤分光后的光并取得所述测定区域的测定分光 反射率；d歩骤将至少把所述沟槽图案的深度和所述沟槽图案的底面的面 积率作为参数进行运算所求得的理论分光反射率与所述测定分光反射率进 行比较，由此确定所述参数的值。按照本专利技术，能够高精度地求得沟槽图案 的深度。按照本专利技术的一个优选实施方式，在a步骤中，照明光经由数值孔径为 0.05以上O.l以下的物镜被导向基板，从而能够确实地进行照明光向沟槽图 案的底面的照射。优选在d步骤中，参数中包含基板的表面上的最上面的面 积率，并且把根据来自沟槽图案的底面的光而理论上求得的复数振幅反射系 数(複素振幅反射係数)乘以底面的面积率而得的数值、与根据来自最上面 的光而理论上求得的复数振幅反射系数乘以最上面的面积率而得的数值之 和作为测定区域上的复数振幅反射系数，由此求出理论分光反射率。这样， 就能够忽略来自沟槽图案的侧面的反射光的影响，可以容易地取得沟槽图案 的深度以及底面的面积率和最上面的面积率。其他优选的沟槽图案的深度的测定方法包括如下步骤a步骤对在测 定区域形成有沿给定方向延伸的沟槽图案的基板照射照明光；b步骤使来 自所述基板的所述照明光的反射光通过去偏振元件后，由衍射光栅接受并将 其分光；C步骤检测器接受由所述b步骤中分光后的光并取得所述测定区 域的测定分光反射率；d步骤对至少把所述沟槽图案的深度和所述沟槽图 案的底面的面积率作为参数进行运算所求得的理论分光反射率、与所述测定 分光反射率进行比较，由此确定所述参数的值。这样，能够高精度地求得沟 槽图案的深度。另外的其他优选的沟槽图案的深度的测定方法包括如下步骤a步骤对在形成有沟槽图案的测定区域和不存在所述沟槽图案的辅助区域形成有至少一层膜的基板的所述辅助区域照射照明光；b步骤根据来自所述辅助 区域的所述照明光的反射光取得所述辅助区域的分光反射率，由此来求出所 述至少一层膜的一部分膜或全部膜的膜厚；c步骤对所述测定区域照射照 明光；d步骤根据来自所述测定区域的所述照明光的反射光取得所述测定 区域的测定分光反射率；e步骤利用在所述b步骤中取得的所述膜厚，对 至少把所述沟槽图案的深度和所述沟槽图案的底面的面积率作为参数进行 运算所求得的理论分光反射率、与所述测定分光反射率进行比较，由此确定 所述参数的值。在具有至少一层膜的基板上，在不存在沟槽图案的区域内求 得膜厚，就能够高精度地求出沟槽图案的深度。本专利技术还提供在基板上形成的沟槽图案的深度的测定装置。 艮口， 一种沟槽图案的深度的测定装置，该沟槽图案形成在基板上，其特 征在于，包括保持部，其对在测定区域形成有沿给定方向延伸的沟槽图案 的基板进行保持；光照射部，其对所述基板照射照明光；光学系统，其将来 自所述基板的所述照明光的反射光导向给定位置；分光器，其具有配置在所 述给定位置的衍射光栅，并处于使与所述衍射光栅的光栅方向对应的所述基 板上的方向和所述给定方向的夹角成为40度以上50度以下的状态，且由所 述衍射光栅接受所述反射光并将其分光；检测器，其接受由所述分光器分光 后的光并取得所述测定区域的测定分光反射率；运算部，其对至少把所述沟 槽图案的深度和所述沟槽图案的底面的面积率作为参数进行运算所求得的 理论分光反射率、与所述测定分光反射率进行比较，由此确定所述参数的值。 此外，本专利技术的沟槽图案的深度的测定装置，该沟槽图案形成在基板上， 其特征在于，包括保持部，其对在测定区域形成有沿给定方向延伸的沟槽图案的基板进行保持；光照射部，其对所述基板照射照明光；分光器，其用 衍射光栅接受来自所述基板的所述照明光的反射光并将其分光；去偏振元 件，其配置在所述基板与所述衍射光栅之间的光路上；检测器，其接受由所 述分光器分光后的光并取得所述测定区域的测定分光反射率；运算部，其对 至少把所述沟槽图案的深度和所述沟槽图案的底面的面积率作为参数进行 运算所求得的理论分光反射率、与所述测定分光反射率进行比较，由此确定 所述参数的值。此外，本专利技术的沟槽图案的深度的测定装置，该沟槽图案形成在基板上， 其特征在于，包括保持部，其对在形成有沟槽图案的测定区域和不存在所 述沟槽图案的辅助区域形成有至少一层膜的基板进行保持；光照射部，其对 所述基板照射照明光；分光器，其接受来自所述基板的所述照明光的反射光 并将其分光；检测器，其接受由所述分光器分光后的光并取得分光反射率； 照射位置变更部，其变更来自所述光照射部的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沟槽图案的深度的测定方法，该沟槽图案形成在基板上，其特征在于，包括如下步骤：ａ步骤：对在测定区域形成有沿给定方向延伸的沟槽图案的基板照射照明光；ｂ步骤：把对来自所述基板的所述照明光的反射光进行引导的衍射光栅，以与所述衍射 光栅的光栅方向对应的所述基板上的方向和所述给定方向所成的角度为４０度以上５０度以下的状态进行配置，所述衍射光栅接受所述反射光并将其分光；ｃ步骤：检测器接受由所述ｂ步骤分光后的光并取得所述测定区域的测定分光反射率；ｄ步骤：将至 少把所述沟槽图案的深度和所述沟槽图案的底面的面积率作为参数进行运算所求得的理论分光反射率与所述测定分光反射率进行比较，由此确定所述参数的值。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：山口真二，堀江正浩，
申请(专利权)人：大日本网目版制造株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]