(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層半導体構造の層の厚さばらつきを測定するための方法において、
画像取得システムを用いて、前記構造の表面の少なくとも１つの画像を取得するステップであって、前記画像が準単色光束を前記構造の前記表面で反射させることによって得られる、ステップと、
前記表面によって反射された前記光束の強度ばらつきから、測定される前記層の前記厚さばらつきを求めるように、前記少なくとも１つの取得画像を処理するステップと、を含むこと、
及び、前記準単色光束の波長が、前記厚さばらつきを測定しなければならない前記層以外の前記構造の層に関しては反射率の感度の最小値に対応するように選択され、ある層に関する前記反射率の前記感度が、
考慮される層が所与の厚さの差を有する２つの多層構造の前記反射率間の差と、
前記所与の厚さの差との比に等しく、
その他の層の前記厚さが両方の多層構造において同一であること、
を特徴とする、方法。
【請求項２】
前記画像取得システムが光学顕微鏡であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記画像取得システムが、ピクセルのサイズが０．２５μｍ以下であるディジタルカメラであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記画像取得システムの開口数が０．８以上であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記構造の前記表面での前記光束の入射が前記表面に垂直であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記処理が、前記準単色光束の前記波長に対する、測定される前記層の前記厚さに依存する前記多層構造の理論的な反射率を計算すること、及び前記計算から、前記層の前記厚さばらつきのマッピングを求めることを含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記処理が、
前記画像を、前もって確立した較正曲線と比較するステップであって、前記較正曲線が前記取得画像のグレイレベルと測定される前記層の局所的な厚さとの関係を提供する、ステップと、
前記較正曲線から、前記構造の前記表面上の前記層の前記厚さばらつきのマッピングを求めるステップと、
を含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記少なくとも１つの画像を取得する前に、以下のステップ、すなわち、
前記構造の前記層のそれぞれの前記厚さを測定するステップと、
前記測定された厚さから、入射光束の前記波長に対する前記層のそれぞれに関する前記反射率の前記感度をシミュレートするステップと、
前記シミュレーションから、前記構造の前記表面を照射するように意図された前記準単色光束の前記波長を求めるステップであって、前記波長が測定される前記層以外の層に関しては前記反射率の前記感度を最小にするように選択される、ステップと、
を含むことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記厚さ測定がエリプソメータ又は反射率計によって行われることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記多層構造が支持基板上の、前記準単色光束の前記波長に対して透明な２つの層から構成される構造であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記多層構造が支持基板、電気的絶縁層、及び半導体層を備える半導体・オン・インシュレーター構造であること、並びに前記厚さばらつきが測定される前記層が前記半導体層であることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記構造がＦＤＳＯＩ構造であり、前記厚さばらつきが測定される前記層が５０ｎｍ以下の厚さを有するシリコン層であることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
多層半導体構造の層の厚さばらつきを測定するためのシステムにおいて、
準単色光束を前記構造の表面へ向かって放出するように構成された、前記構造を照射するための照射装置と、
前記厚さばらつきを測定しなければならない前記層以外の前記構造の層に関しては反射率の感度の最小値に対応する波長を求めるように構成された、前記準単色光束の前記波長を選択するための選択装置であって、ある層に関する前記反射率の前記感度が、
考慮される層が所与の厚さの差を有する２つの多層構造の前記反射率間の差と、
前記所与の厚さの差との比に等しく、
その他の層の前記厚さが両方の多層構造において同一であり、
前記選択装置が、放出される前記光束の前記求めた波長を前記照射装置に提供するように、前記照射装置と結合されている、選択装置と、
前記準単色光束の反射によって前記構造の前記表面の少なくとも１つの画像を取得するように置かれた画像取得システムと、
前記少なくとも１つの取得画像から、及び前記表面によって反射された前記光束の強度ばらつきから、測定される前記層の前記厚さの前記ばらつきを求めるように構成された処理システムと、
を備えることを特徴とする、システム。
【請求項１４】
前記照射装置が白色光源、及び異なる波長を有する複数のフィルタを支持する回転盤を備え、前記回転盤が回転するように構成され、その結果前記光源によって放出された前記光が、測定される前記構造の前記表面に到達する前に前記選択装置によって求めた前記波長を有するフィルタを通過することを特徴とする、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記照射装置が、それぞれが異なる波長を有する複数の光源、及び、前記光源と結合された複数の取り外し可能な閉塞装置であって、前記選択装置によって求めた前記波長を有する前記光のみを、測定される前記構造の前記表面へ向かって通過させるよう置かれた複数の取り外し可能な閉塞装置を備えることを特徴とする、請求項１３に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層半導体層の層の厚さばらつきを測定するための方法、並びに前記方法の適用を可能するステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
エレクトロニクスの分野では、多層半導体構造が頻繁に使用される。
【０００３】
そうした構造の特定の例は、半導体・オン・インシュレーター（ＳｅＯＩ）タイプの構造である。
【０００４】
ＳｅＯＩタイプの構造は、典型的には、その基部からその表面にかけて、支持基板、電気的絶縁層、及び活性層と呼ばれる薄い半導体層を備え、この活性層内に又は活性層上に電子部品が形成されることが一般に意図されている。
【０００５】
薄層がシリコンである場合、本構造は、「シリコン・オン・インシュレータ」の頭字語であるＳＯＩという用語で呼ばれる。
【０００６】
電気的絶縁層は、誘電体材料、とりわけ支持基板及び／又は薄層の材料の酸化物である。したがって、この層は、「埋め込み酸化物」の頭字語であるＢＯＸという用語で通常呼ばれる。
【０００７】
最近、シリコンの極薄の層を有するＳＯＩ構造が開発された。
【０００８】
これらの構造は、「完全に空乏化されたＳＯＩ」、すなわち全て空乏化されたＳＯＩに対する「ＦＤＳＯＩ」という用語で呼ばれる。
【０００９】
「極めて薄い」とは、５０ｎｍ以下、好ましくは１２ｎｍ以下の厚さを意味し、この厚さはさらに約５ｎｍにまで薄くされることがある。
【００１０】
ＦＤＳＯＩ構造は、平坦な電子部品、例えば、ＦＤＭＯＳ（「完全に空乏化された金属酸化膜半導体」の頭字語）トランジスタの生成に特に有利であり、これらのトランジスタ用に、チャネルがシリコンの薄層内に又は薄層上に形成される。
【００１１】
前記薄層の厚さが極端に薄いため、この厚さに依存するトランジスタの（通常Ｖｔとして示される）しきい電圧は、薄層の厚さばらつきに非常に敏感である。
【００１２】
したがって、そうした用途に対しては、トランジスタ間で最小のＶｔばらつきを有するように、薄いシリコン層の最善の均一性が求められる。
【００１３】
これらのデバイスの寸法が小さいこと及びそれらが極めて近接していることを考えると、互いに極めて接近したポイント間の厚さばらつきを、例えば、０．５μｍごとに測定することが必要である。
【００１４】
このことは、ＳＯＩの作製過程で、ＳＯＩの表面の異なるポイントにおいて、薄いシリコン層及び電気的絶縁層の厚さを、広範囲の、典型的には０．５μｍ〜３００ｍｍに含まれる空間波長で測定することを意味する。
【００１５】
現在の測定法は、光学測定、とりわけエリプソメトリ又はスペクトル反射光測定に基づく。
【００１６】
両方の場合とも、これらの方法は、シリコン層の厚さだけでなく埋め込み酸化物層の厚さも測定するように、いくつかの光学波長を有する光束を用いてＳＯＩを照射することによって、多数の測定を行うことを意味する。
【００１７】
しかし、これらの技法では、０．５μｍもの小さな空間波長による測定を行うことはできない。
【００１８】
それゆえ、エリプソメータでは、約４０μｍ以上の空間波長による測定を行うことが可能である。
【００１９】
一方、これらの測定は、長い時間がかかり、ＳＯＩの製造サイクルにおいて不利である。
【００２０】
さらに、所与の光学波長に対して、測定されるシリコン層の厚さは、その厚さ及び下にある埋め込み酸化物層の性質に依存するため、単一の光学波長を用いたエリプソメトリ又は反射光測定によって行われる測定では、十分な精度でシリコン層の厚さを求めることができない。
【発明の概要】
【００２１】
したがって、本発明の目的は、多層半導体構造の層の厚さばらつきを測定するための方法を提案することであり、この方法によって、現在の測定法では手が届かない、特に、０．５〜４０μｍに含まれる空間波長の範囲の測定を行うことが可能となる。
【００２２】
特に、前記方法によって、少なくとも０．１ｎｍに等しい精度で、ＦＤＳＯＩ構造の薄いシリコン層の厚さばらつきの測定が可能となるはずである。
【００２３】
本発明によると、多層半導体構造の層の厚さばらつきを測定するための方法が提案され、本方法は、
少なくとも画像取得システムを用いて、前記構造の表面の少なくとも１つの画像を取得するステップであって、前記画像が準単色光束を前記構造の表面で反射させることによって得られるステップと、
前記表面によって反射された光の強度ばらつきから、測定される前記層の厚さのばらつきを求めるように、前記少なくとも１つの取得した画像を処理するステップと、を含み、
前記準単色光束の波長が、厚さばらつきを測定しなければならない層以外の構造の層に関しては多層構造の反射率の感度の最小値に対応するように選択されている。
【００２４】
長さの逆数に関して一様である、構造の層に関する反射率の感度は、
考慮される層が構造間で所与の厚さの差（例えば、０．１ｎｍ）を有する２つの多層構造の反射率間の差と、
前記所与の厚さの差との比であるとして規定され、
その他の層の厚さに関しては両方の構造において同一である。
【００２５】
言いかえれば、上記の対象とする両方の構造は、同じ層から構成され、前記層が、反射率の感度を測定しようとする及び構造間で異なる厚さが割り当てられた層を除いて、両方の構造で同じ厚さを有する。
【００２６】
反射率のこの感度は、測定に使用する光束の波長に依存する。
【００２７】
本発明の適用に対しては、前記感度の絶対値が対象であり、測定される層以外の層に対して求める最小の感度はゼロ又はゼロに近い。
【００２８】
「多層構造」とは、準単色測定光束の波長に対して透明な少なくとも２つの層を備える構造を意味する。
【００２９】
「準単色の」とは、スペクトルが定格の波長に対して＋／−２０ｎｍまで広がってもよい波長の範囲に広がる光束を意味する。前記準単色光束の波長が言及される場合、定格の波長が言及される。単色、すなわち、単一波長を有する光束も本発明を適用するために使用され得るのは当然である。
【００３０】
本発明の実施形態によると、前記画像取得システムは、光学顕微鏡である。
【００３１】
別の実施形態によると、前記画像取得システムは、ピクセルのサイズが０．２５μｍ以下であるディジタル写真カメラである。
【００３２】
画像取得システムの開口数は、０．８以上であるのが好ましい。
【００３３】
構造の表面への光束の入射は、前記表面に垂直であるのが有利である。
【００３４】
実施形態によると、前記処理は、準単色光束の波長に対する、測定される前記層の厚さに依存する多層構造の理論的な反射率の計算、及びこの計算から前記層の厚さばらつきのマッピングを求めることを含む。
【００３５】
実施形態によると、前記処理は、
画像を、前もって確立した較正曲線と比較するステップであって、前記較正曲線が取得画像のグレイレベルと測定される前記層の局所的な厚さとの関係を提供するステップと、
前記較正曲線から、構造の表面上の層の厚さばらつきのマッピングを求めるステップと、を含む。
【００３６】
本方法は、前記少なくとも１つの画像の取得に先立って、以下のステップ、すなわち、
構造の層それぞれの厚さを測定するステップと、
前記測定された厚さから、入射光束の波長に依存する、前記層それぞれに対する反射率の感度をシミュレートするステップと、
前記シミュレーションから、構造の表面を照射するように意図された準単色光束の波長を求めるステップであって、前記波長が、測定される層以外の層に関しては反射率の感度を最小にするように選択されるステップと、を含むのが有利である。
【００３７】
前記厚さ測定は、エリプソメータ又は反射率計によって行われるのが有利である。
【００３８】
本発明の特定の適用によると、多層構造は、支持基板上の、準単色光束の波長に対して透明な２つの層から構成される構造である。
【００３９】
特に有利な仕方では、前記多層構造は、支持基板、電気的絶縁層、及び半導体層を備える半導体・オン・インシュレーター構造であり、厚さばらつきが測定される層が前記半導体層である。
【００４０】
例えば、前記構造は、ＦＤＳＯＩ構造であるのが有利であり、厚さばらつきが測定されるＦＤＳＯＩ構造の層が５０ｎｍ以下、好ましくは１２ｎｍ以下の厚さを有するシリコン層である。
【００４１】
別の目的は、上記の方法の適用を可能する測定システムに関する。
【００４２】
多層半導体構造の層の厚さばらつきを測定するための前記システムは、
準単色光束を前記構造の表面へ向かって放出するように構成された、構造を照射するための装置と、
厚さばらつきを測定しなければならない層以外の構造の層に対しては反射率の感度の最小値に対応する波長を求めるように構成された、準単色光束の波長を選択するための装置であって、ある層に対する反射率の前記感度が、
考慮される層が所与の厚さの差を有する２つの多層構造の反射率間の差と、
前記所与の厚さの差との比に等しく、
その他の層の厚さに関しては両方の多層構造において同一であり、
前記選択装置が、放出される光束の前記求めた波長を照射装置に提供するように照射装置と結合されている、装置と、
前記準単色光束の反射によって構造の表面の少なくとも１つの画像を取得するように置かれた画像取得システムと、
前記少なくとも１つの取得画像から及び前記表面によって反射された光の強度ばらつきから、測定される前記層の厚さばらつきを求めるように構成された処理システムと、を備える。
【００４３】
実施形態によると、照射装置は、白色光源、及び異なる波長を有する複数のフィルタを支持する回転盤を備え、この回転盤が回転するように構成され、その結果前記光源によって放出された光が、測定される構造の表面に到達する前に選択装置によって求めた波長を有するフィルタを通過する。
【００４４】
別の実施形態によると、照射装置は、それぞれが異なる波長を有する複数の光源、及び、前記光源と結合された複数の取り外し可能な閉塞装置であって、選択装置によって求めた波長を有する光のみを、測定される構造の表面へ向かって通過させるよう置かれた複数の取り外し可能な閉塞装置を備える。
【００４５】
本発明の他の特徴及び利点は、添付図面を参照して以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】層のうちの１つの層の厚さばらつきを測定しようとする多層構造の断面図である。
【図２】多層構造の２つの層で起こる反射を示す概略図である。
【図３】薄いシリコン層に対する（曲線Ｓｉ１及びＳｉ２）、及び埋め込み酸化物層に対する（曲線ＢＯＸ１及びＢＯＸ２）、波長対ＦＤＳＯＩ構造の反射率の感度の曲線である。
【図４】本発明において適用されてもよい光学顕微鏡の較正曲線である。
【図５Ａ】ＦＤＳＯＩ構造に対して取得された光学顕微鏡画像である。
【図５Ｂ】ＦＤＳＯＩ構造に対して取得された光学顕微鏡画像である。
【図５Ｃ】図５Ａの構造に対して得られた薄いシリコン層の厚さマッピングである。
【図５Ｄ】図５Ｂの構造に対して得られた薄いシリコン層の厚さマッピングである。
【図６】本発明による測定システムに属する照射装置の実施形態である。
【図７】本発明による測定システムに属する照射装置の別の実施形態である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
図１は、層のうちの１つの層の厚さばらつきを測定しようとする多層構造を示す。
【００４８】
本構造は、その表面Ｓからその基部にかけて、第１の層１、第２の層２、及び支持基板３を連続して備える。
【００４９】
第１及び第２の層は、測定波長で透明となるように選択された材料であり、すなわち、入射光束が前記層それぞれを横切ることができ、下にある層の表面で部分的に反射され得る。
【００５０】
一般に、半導体材料及び誘電体材料は、厚さが十分に薄い場合は、すなわち、典型的には５００ｎｍ未満であれば、この特性を有する。
【００５１】
非常に微細な（すなわち、２００ｎｍ未満の厚さを有する）金属層も、そうした多層構造において適用されることがある。
【００５２】
当業者は、エレクトロニクスの分野で通常使用される材料について、それらの材料が所与の波長に対して透明である最大厚さを決定することができる。
【００５３】
一方、支持基板は、機械的支持の役割を果たし、一般に厚すぎて（典型的には数１００μｍ）測定波長に対して透明となりえない。
【００５４】
前記支持基板は、バルクであってもよく、さもなければ異なる材料の複数の層から構成される。
【００５５】
図１に示す例では、本構造は、このように二重層構造であり、支持体構造は、厚さばらつきを測定することができる層としては考慮されない。
【００５６】
しかしながら、本発明は、そうした構造に限定されず、測定波長に対して透明な３つの又はさらに多くの層を備える構造にも適用することができる。
【００５７】
本発明の有利な適用によると、本構造は、半導体・オン・インシュレータータイプの構造であり、この構造では、支持基板が基板３であり、電気的絶縁層が埋込層２であり、半導体層が表面層１である。
【００５８】
実施形態によると、厚さばらつきが測定される層は、表面半導体層１である。
【００５９】
ＦＤＳＯＩ構造の特定の場合では、厚さばらつきが測定される層は、表面層１であり、この表面層１が５０ｎｍ以下、好ましくは１２ｎｍ以下の厚さを有するシリコン層である。
【００６０】
図２は、多層構造の両方の層で起こる反射を概略的に示す（支持基板は図示せず）。
【００６１】
表面Ｓでの入射光線は、一部が前記表面で反射され、一部が第１の層１を透過する。
【００６２】
光線のこの部分は、今度は、一部が層１と２との界面で反射され、一部が第２の層２を透過する。
【００６３】
層１及び２は、ｎ１及びｎ２としてそれぞれ示す異なる屈折率を有する。
【００６４】
層１及び２のそうした積層体の反射率を行列形式で表わすことが可能である。
【数１】
0006273620.tif 000002
ここで
【数２】
0006273620.tif 000003
及び
【数３】
0006273620.tif 000004
は層１での入射電界及び反射電界の成分であり、Ｓは拡散行列であり、
【数４】
0006273620.tif 000005
及び
【数５】
0006273620.tif 000006
は層ｍ＋１での入射電界及び反射電界の成分であり、ｍ＋１は多層構造の層数と等しく（指数０は構造を取り巻く媒体に相当する）、
【数６】
0006273620.tif 000007
として書くことができ、ｊは１〜ｍ＋１に含まれる整数、Φ０及びΦｊはそれぞれ多層構造の表面Ｓでの入射角、及び層ｊの表面での反射角である。
【００６５】
複素フレネル反射係数ｒｊｋ及び透過係数ｔｊｋは、以下の公式によって規定され、
ｓ偏光（入射面に垂直）に対しては、
【数７】
0006273620.tif 000008
ｐ偏光（入射面内）に対しては、
【数８】
0006273620.tif 000009
【００６６】
これらの係数によって、所与の照射条件に対して層１及び２の積層体の反射率のシミュレーションを行うことができる。
【００６７】
層１及び２の積層体の反射率は、いくつかのパラメータ、すなわち、層それぞれの厚さ、入射光束の偏光、入射角、及び光束の波長に依存する。
【００６８】
異なる厚さの層１及び２を有する構造に対して、本発明者は、層それぞれの厚さばらつきについて、構造の反射率に対する影響を表す、反射率の感度と呼ばれる量を規定した。
【００６９】
多層構造のある層に対する反射率の感度は、
考慮される層が構造間で所与の厚さの差を有し、その他の層の厚さに関しては両方の構造において同一である２つの多層構造の反射率間の差と、
前記厚さの差と
の比であるとして規定される。
【００７０】
厚さの差は、行おうとする測定の精度レベルによって選択され、この厚さの差が小さいほど、最適の測定波長をより正確に求めることが可能である。
【００７１】
指針として、０．１ｎｍの厚さの差が選択されてもよい。
【００７２】
言いかえれば、ある層に関する反射率の感度は、考慮される層の厚さに関する反射率曲線の偏微分に相当し、構造の外側の層が固定の厚さを有する。
【００７３】
例えば、図１に示すようなＳＯＩタイプの構造に対しては、反射率の感度は、埋め込み酸化物層２の厚さを固定することによって、及び半導体層１の２つの異なる厚さに対する構造の反射率を求めることによって、半導体層１に関して計算され、これらの厚さの両者間の差が、例えば、０．１ｎｍである。
【００７４】
同じ構造に対して、反射率の感度は、半導体層１の厚さを固定することによって、及び埋め込み酸化物層２の２つの異なる厚さに対する構造の反射率を求めることによって、埋め込み酸化物層２に対して規定され、これらの厚さの両者間の差が、例えば、０．１ｎｍである。
【００７５】
測定波長に対して透明な３つの層の積層体の場合には、当業者は、この同じ原理に基づいてフレネル係数を求めることができる。
【００７６】
とりわけ、構造が、厚さばらつきを求めようとする表面層、及び下にある２つの透明層を備える場合、これらの層の両方を、前記２つ層の反射率及び感度から計算され得るある反射率及び感度を有する単一の層に同化させることが可能である。
【００７７】
図３は、０．１ｎｍの考慮される層の厚さばらつきについて、シリコン層に対して（曲線Ｓｉ１及びＳｉ２）、並びに埋め込み酸化物層に対して（曲線ＢＯＸ１及びＢＯＸ２）計算された、非偏光の光を用いた波長λに対するＦＤＳＯＩ構造の反射率の感度（Å−１を単位として表されるＳＲとして示す）の曲線を示す。
【００７８】
この構造では、シリコン層は、約１２ｎｍの厚さを有し、埋め込み酸化物層は、約２５ｎｍの厚さを有する。
【００７９】
このグラフに現われる点線の矩形は、シリコン層の厚さばらつきを求めるために、構造を照射するための、及び反射光の画像を取得するための波長の最適範囲を示す。
【００８０】
確かに、この区間では、埋め込み酸化物層に関する反射率の感度は、絶対値で最小である（０を通過する曲線ＢＯＸ１及びＢＯＸ２）。
【００８１】
このことは、波長がこの範囲にある準単色光束を用いて測定される（表面の画像上で、ピクセルの強度ばらつきによって表わされる）反射率ばらつきが、測定されるシリコン曲線の厚さばらつきに本質的に依存することを意味する。
【００８２】
したがって、構造の表面によって反射された光の強度ばらつきから、測定される層の厚さばらつきを求めることが可能である。
【００８３】
図示する例では、光束の最適波長は、約５１０〜５３０ｎｍに含まれる。
【００８４】
したがって、５１５ｎｍあたりの準単色干渉フィルタが入射光束を形成するために選択されてもよい。
【００８５】
構造の表面Ｓでの入射光束は、表面Ｓに垂直であるのが有利であり、この構成によって後の画像処理が簡略化される。
【００８６】
しかし、当業者の権限の範囲内にある追加の処理によって、構造の表面に垂直でない光束の反射によって取得された画像を使用することが可能である。
【００８７】
少なくとも１つの表面の画像を取得するために、様々な画像取得システムを使用することができる。
【００８８】
取得システムの開口数は、少なくとも０．８であるのが好ましい。
【００８９】
本発明の実施形態によると、前記取得システムは、反射モードを有する、すなわち観察される多層構造の表面Ｓを貫いて多層構造を照射することができる光学顕微鏡を備える。
【００９０】
システムは、顕微鏡によって見えるような表面の画像を取得することができるセンサーをさらに備える。
【００９１】
本発明の別の実施形態によると、前記取得システムは、ディジタルカメラを備え、入射光束が反射される構造の表面の画像を直接取得することができる。
【００９２】
そうしたデバイスの解像度が十分であるためには、ピクセルのサイズは、０．２５μｍ以下であるべきであると考えられる。言いかえれば、デバイスのピクセルは、構造の表面で０．２５μｍ以下の辺を有する表面に対応するべきである。
【００９３】
この顕微鏡及びカメラによって、０．５μｍまでの空間波長を得ることが可能となり、これによって、構造の表面の厚さばらつきを十分に細かく求めることができる。
【００９４】
取得システムによって取得された画像は、典型的には、異なるグレイレベルを有する白黒画像である。
【００９５】
取得システムは、各グレイレベル（各ピクセルの強度）を、測定される層の対応する厚さに一致させるように較正される。
【００９６】
このために、同じ性質のいくつかの構造から、準単色光束の反射によって表面の画像を取得し、これらの同じ構造に関して、厚さばらつきを測定しようとする層のエリプソメトリによる測定を行う。
【００９７】
それによって図４に示すタイプの較正曲線が得られ、この図は、取得画像のグレイレベルに対するエリプソメトリによって測定された厚さを示す。この図では、グレイレベルは、任意スケールに対応する。
【００９８】
図４の曲線を構築するために、シリコン層が１１〜１３ｎｍに含まれる厚さを有する、５つのＦＤＳＯＩ構造のシリコン層の厚さをエリプソメトリによって測定した。
【００９９】
さらに、これらの構造の表面の画像を５４０ｎｍの入射準単色光束によって取得し、これらの画像のピクセルの強度を測定した。
【０１００】
このようにして、求めた厚さを画像上の対応するグレイレベルに関連付けることが可能であった。
【０１０１】
次いで、測定ポイントを理論的な曲線（ｃ）を規定するための根拠として使用した。
【０１０２】
一旦この較正が実行されると、画像の異なるピクセルの強度から、厚さばらつきを測定しようとする層の厚さのマッピングを生成することが可能である。
【０１０３】
図５Ａ及び５Ｂは、０．９の開口数及び１００倍の倍率を有する対物レンズを備える、反射モードの商標Ａｘｉｏｔｒｏｎ２の光学顕微鏡によって取得した画像の２つの例を示す。
【０１０４】
図５Ｃ及び５Ｄは、この場合、顕微鏡画像の左側エッジに位置する基準点に関して（μｍを単位として表された）距離ｄに対する（Åを単位として表わされた（０．１ｎｍ）の）厚さｔのばらつきをそれぞれ示す。
【０１０５】
このための測定システムは、表面によって反射された光の強度ばらつきから、測定される前記層の厚さのばらつきを取得画像上で求めるように構成された処理システムを備える。
【０１０６】
処理システムは、したがって、マイクロプロセッサ及びメモリが設けられたコンピュータを備えることができ、このメモリにマイクロプロセッサによって実行することができるプログラムが記録され、前述の計算ステップを適用するための命令が含まれる。
【０１０７】
処理システムは、測定される層の厚さばらつきのマップを表示するための画面をさらに備えてもよい。
【０１０８】
さらに、測定システムは、厚さばらつきを測定しなければならない層以外の構造の層に関しては反射率の感度の最小値に対応する波長を求めるように構成された、準単色光束の波長を選択するための装置をさらに備える。
【０１０９】
上記の処理システムは、多層構造の光学応答をシミュレートし、適切な準単色光束の波長を自動的に選択するようにそれ自体で構成されるのが有利である。
【０１１０】
このために、測定システムは、エリプソメータ又は反射率計をさらに備え、これは、前記層の反射率から構造の層それぞれの厚さを従来通りに測定するために使用される。
【０１１１】
或いは又はさらに、測定システムは、ユーザが、関連する構造の特性（異なる層の材料及び厚さ）を入力するグラフィックインタフェースを備える。
【０１１２】
これらの厚さがわかることによって、処理システムは、照射光束の波長に応じて、構造の層それぞれに対して反射率の感度のシミュレーションを適用し、そこから、厚さばらつきの測定値を得ようとする層以外の構造の層（複数可）に関しては反射率の感度が、絶対値で最小となる波長の範囲を推論する。
【０１１３】
次いで、選択装置は、それによって求めた波長を照射装置に提供することができ、その結果照射装置が、測定される構造を所望の波長を有する準単色光束によって照射する。
【０１１４】
次いで、前記光束の反射による表面の少なくとも１つの画像が取得される。
【０１１５】
図６は、本発明による測定システムの一部であってもよい照射装置の実施形態を示す。
【０１１６】
照射装置は、反射器１０１に関連付けられた白色光源１００並びに複数のフィルタ２０１、２０２、及び２０３を支持する回転盤２００などを備える。
【０１１７】
回転盤は、光源１００によって放射される、且つ反射器１０１によって測定される構造（本図には示さず）に向かって送り返される光の経路上に位置するように軸Ｘの回りに回転可能であり、フィルタは、厚さばらつきを測定しなければならない構造以外の構造の層に関しては反射率の感度を最小にするための適切な波長を有する。
【０１１８】
この点で、照射装置は、選択された波長に応じて回転盤２００を回転させるように波長を選択するための装置に結合される。
【０１１９】
図７は、照射装置の別の実施形態を示す。
【０１２０】
本図では、照射装置は、各光源が異なる波長を有する複数の光源３０１、３０２、３０３を備える（光源の数に制限はない）。
【０１２１】
各光源は、取り外し可能な閉塞装置４０１、４０２、４０３に結合される。
【０１２２】
閉塞位置において、各閉塞装置は、測定される構造に向かって光が送出されるのを妨げるように、各光源によって放射される光の経路上に挿入される。
【０１２３】
照射装置は、測定される構造の照射が、対応する光源によって可能となるように、選択された波長に応じて閉塞装置の１つを置き換えるための波長選択装置にさらに結合される。
【０１２４】
照射装置は、測定される構造と光源全体との間に２つのミラー５０１、５０２及び２つの半反射板６０１、６０２を備える光学装置をさらに備える。
【０１２５】
半反射板は、光学軸Ｙ上に互いに対称に置かれる。
【０１２６】
ミラーに関しては、光学軸Ｙからある距離を置いてそれぞれの半反射板と平行に置かれる。
【０１２７】
各半反射板は、入射光線の半分を通過させる。
【０１２８】
したがって、閉塞装置４０１が開いている場合は、光源３０１によって放射された光は、ミラー５０１によって反射され、次いで前記板６０１を半分が透過し、半反射板６０１によって半分が反射され、この第２の半分が半反射板６０２を通過する。
【０１２９】
任意選択で、例えば、それぞれがフィルタ保持回転盤に関連付けられた複数の光源を使用することによって、これらの実施形態の代替形態又は組み合わせ形態が可能である。
【０１３０】
最後に、ここで挙げた例は、本発明の適用範囲に関する単なる特定の実例であって、決して限定する実例ではないことは明白である。とりわけ、本発明がＦＤＳＯＩタイプの構造の厚さばらつきの測定に有利に適用される場合、本発明は、そうした構造に限定されず、測定に使用される準単色光束に対して透明な少なくとも２つの層を備える任意の多層構造に適用される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６】
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【図７】
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