[发明专利]沟槽图案的深度的测定方法和测定装置

说明书

技术领域

本发明涉及测定形成在基板上的沟槽图案的深度的技术。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明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。按照本发明，能够高精度地求得沟槽图案的深度。

按照本发明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0.1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。