JP2009198460A - Film thickness measurement method and device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、膜厚計測方法および膜厚計測装置に関し、特に、太陽電池に用いられる多結晶シリコン基板上の反射防止膜などの透明膜を光干渉式で計測する膜厚計測方法および膜厚計測装置に関する。 The present invention relates to a film thickness measuring method and a film thickness measuring apparatus, and in particular, a film thickness measuring method and a film thickness measurement for measuring a transparent film such as an antireflection film on a polycrystalline silicon substrate used in a solar cell by an optical interference method. Relates to the device.
従来の光干渉式の膜厚計測装置が、たとえば、特許第3944693号公報(特許文献1)に記載されている。図10は、特許文献1に開示された膜厚計測装置100の要部を示す図である。図10(A)は膜厚計測装置100の電気的構成を示すブロック図であり、図10(B)は膜厚計測装置100のセンサヘッド120内の光学系等の構成を示す図である。 A conventional optical interference type film thickness measuring device is described in, for example, Japanese Patent No. 3944693 (Patent Document 1). FIG. 10 is a diagram showing a main part of the film thickness measuring apparatus 100 disclosed in Patent Document 1. As shown in FIG. FIG. 10A is a block diagram illustrating an electrical configuration of the film thickness measuring apparatus 100, and FIG. 10B is a diagram illustrating a configuration of an optical system and the like in the sensor head 120 of the film thickness measuring apparatus 100.
図10を参照して、膜厚計測装置100は、測定対象物30の間近に取り付けることが可能な小型のセンサヘッド120と、測定対象物30から離隔して設置されたコンピュータ140の内部スロットに装着可能なPCI(Peripheral Component Interconnect)ボード130とを含んでいる。ここでは、測定対象物30はステージ129の上に載置されており、センサヘッド120からの光は測定対象物30に垂直に入射する。 Referring to FIG. 10, film thickness measuring apparatus 100 is provided in a small sensor head 120 that can be attached close to measurement object 30, and in an internal slot of computer 140 that is installed separately from measurement object 30. And a PCI (Peripheral Component Interconnect) board 130 that can be mounted. Here, the measurement object 30 is placed on the stage 129, and light from the sensor head 120 enters the measurement object 30 perpendicularly.
センサヘッド120とPCIボード130との間はケーブル(電線)123aで結ばれている。PCIボード130とコンピュータ140の制御部となるCPU(Central Processing Unit,図示せず)との間はPCIバス135で結ばれている。PCIボード130は受光部125からのアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換部131と、所定のファームウエア133を有する信号処理部132と、信号処理部132からの信号を受けて投光部121および受光部125を制御する投受光制御部134とを含む。 The sensor head 120 and the PCI board 130 are connected by a cable (electric wire) 123a. A PCI bus 135 is connected between the PCI board 130 and a CPU (Central Processing Unit, not shown) serving as a control unit of the computer 140. The PCI board 130 receives an A / D converter 131 that converts an analog signal from the light receiver 125 into a digital signal, a signal processor 132 having predetermined firmware 133, and a signal from the signal processor 132. And a light projecting / receiving control unit 134 for controlling the light receiving unit 125.
なお、コンピュータ140には膜厚を計測するためのソフトウエア141が組み込まれている。また、コンピュータ140は外部インターフェイス(I/F)142を介して、膜厚計測データや膜厚判定出力を図示のない外部機器等へ出力し、外部から各種のデジタル指令信号を入力する。 The computer 140 includes software 141 for measuring the film thickness. Further, the computer 140 outputs film thickness measurement data and film thickness determination output to an external device (not shown) via an external interface (I / F) 142, and inputs various digital command signals from the outside.
センサヘッド120内には、投光部121と受光部125とが含まれている。投光部121は、赤外光を発する赤外光LED122と、赤外光LED122から発せられた赤外光を測定対象物30に向けて出射するための投光側光学系120aを含む。投光側光学系120aは赤外光LED122からの赤外光を反射して測定対象物30に投光するとともに、測定対象物30からの反射光を透過するハーフミラー123と、投光された赤外光を測定対象物30上の所定の位置に入射させるとともに、その反射光を分光素子に送るレンズ124とを含む。受光部125は、測定対象物30からの反射光を入射する受光側光学系と、受光側光学系で受光した反射光を分光する分光素子126と、分光素子126から得られる一連の成分光を適宜に区分して個別に光電変換するCCD(Charge Coupled Device)127とを含む。なお、この例では、投光側光学系120aは受光側光学系としても作動する。すなわち、膜厚計測装置100は同軸配置された等受光部を有する。 The sensor head 120 includes a light projecting unit 121 and a light receiving unit 125. The light projecting unit 121 includes an infrared light LED 122 that emits infrared light, and a light projecting side optical system 120 a that emits the infrared light emitted from the infrared light LED 122 toward the measurement object 30. The light projecting side optical system 120 a is projected with a half mirror 123 that reflects the infrared light from the infrared light LED 122 and projects it onto the measurement object 30 and transmits the reflected light from the measurement object 30. It includes a lens 124 that causes infrared light to enter a predetermined position on the measurement object 30 and sends the reflected light to the spectroscopic element. The light receiving unit 125 receives a reflected light from the measurement object 30, a spectroscopic element 126 that splits the reflected light received by the light receiving side optical system, and a series of component light obtained from the spectroscopic element 126. And a CCD (Charge Coupled Device) 127 that performs photoelectric conversion separately and appropriately. In this example, the light projecting side optical system 120a also operates as a light receiving side optical system. That is, the film thickness measuring apparatus 100 has an equal light receiving portion arranged coaxially.
CCD127からのアナログ信号はケーブル123aを介してA/D変換部131に出力される。また、投受光制御部134は投光部121、および受光部125を制御するための制御信号をセンサヘッド120に出力する。 The analog signal from the CCD 127 is output to the A / D converter 131 via the cable 123a. Further, the light projecting / receiving control unit 134 outputs a control signal for controlling the light projecting unit 121 and the light receiving unit 125 to the sensor head 120.
図10に示す従来例では 赤外光を用いているが、より一般的には ハロゲンランプ・白色LEDなどの白色光を膜付の計測物体に照射し、その反射光を分光して得られる実測の反射スペクトル(光干渉波形)と、 薄膜の光干渉理論から導かれる理論の光干渉波形とをカーブフィッティングすることにより、膜厚を計測するのが好ましい。 In the conventional example shown in FIG. 10, infrared light is used. More generally, measurement is obtained by irradiating a measurement object with a film such as a halogen lamp or a white LED and spectrally analyzing the reflected light. It is preferable to measure the film thickness by curve fitting the reflection spectrum (optical interference waveform) and the theoretical optical interference waveform derived from the optical interference theory of the thin film.
次に、従来の膜厚計測装置を用いた、多結晶シリコン型太陽電池に形成された反射防止膜の膜厚測定について述べる。太陽光で発電するためのデバイスが太陽電池である。太陽電池には、いくつかの種類があるが、現在の主流は、多結晶シリコン型太陽電池である。図11は、代表的な多結晶シリコン型太陽電池ウエハ200の構造を示す図である。ICやLSIなどの半導体回路は、シリコンの単結晶インゴットをスライスして作られる単結晶ウエハを使用するが、太陽電池ではより安価に作成できる多結晶シリコンウエハが用いられることが多い。 Next, measurement of the film thickness of an antireflection film formed on a polycrystalline silicon solar cell using a conventional film thickness measuring device will be described. A device for generating electricity with sunlight is a solar cell. There are several types of solar cells, but the current mainstream is polycrystalline silicon solar cells. FIG. 11 is a view showing the structure of a typical polycrystalline silicon solar cell wafer 200. A semiconductor circuit such as an IC or LSI uses a single crystal wafer made by slicing a single crystal ingot of silicon, but a solar cell often uses a polycrystalline silicon wafer that can be manufactured at a lower cost.
図11を参照して、太陽電池ウエハ200は、p型多結晶シリコンウエハ201とp型多結晶シリコンウエハ201を挟んで上下に設けられたn型層202、および、p+層203と、n型層202の上に形成された反射防止膜204と、n型層202と接続され、反射防止膜204の上の所定の位置に設けられた表面電極206と、p+層203の下部に設けられた裏面電極207とを含む。反射防止膜204を通して太陽光208が入射して電力が発生する。 Referring to FIG. 11, solar cell wafer 200 includes p-type polycrystalline silicon wafer 201, n-type layer 202 provided above and below p-type polycrystalline silicon wafer 201, p + layer 203, n An antireflection film 204 formed on the mold layer 202, a surface electrode 206 connected to the n-type layer 202 and provided at a predetermined position on the antireflection film 204, and provided below the p + layer 203. Back surface electrode 207. Sunlight 208 enters through the antireflection film 204 to generate electric power.
図12は図11に示したp型多結晶シリコンウエハの表面の一例を示す図である。図12(A)は表面の一部を示す図であり、図12(B)は図12(A)において暗く見える部分の拡大図であり、図12(C)は図12(A)において明るく見える部分の拡大図である。 FIG. 12 is a view showing an example of the surface of the p-type polycrystalline silicon wafer shown in FIG. 12A is a diagram showing a part of the surface, FIG. 12B is an enlarged view of a portion that looks dark in FIG. 12A, and FIG. 12C is bright in FIG. 12A. It is an enlarged view of the part which can be seen.
図12を参照して、多結晶ウエハの表面には、約0.2〜1平方cm程度の非定型のパターンが観測される。このように見える理由は、多結晶インゴットでは、結晶がさまざまな方向に非定型で成長していくからである。さらに、インゴットをウエハ状にスライスした後、アルカリエッチングすると、結晶の方位面によってエッチングされやすい面とされにくい面という違いがあるため、ある結晶方向のみが選択的に残りやすい。結果として、図12のように、10μm程度の大きさの微細なピラミッド状の凹凸が発生し、かつ ピラミッドの高さおよび向きが非定型なパターンを形成することになる。 Referring to FIG. 12, an atypical pattern of about 0.2 to 1 square cm is observed on the surface of the polycrystalline wafer. The reason for this seems to be that in a polycrystalline ingot, the crystals grow atypically in various directions. Further, when the ingot is sliced into a wafer and then alkali etched, there is a difference that it is difficult to be etched by the crystal orientation plane, so that only a certain crystal orientation is likely to remain selectively. As a result, as shown in FIG. 12, fine pyramidal irregularities having a size of about 10 μm are generated, and a pattern in which the height and direction of the pyramid are atypical is formed.
このような形状が形成されていることにより、シリコン面が全体として太陽の方向に向けられていたとしても、太陽光がシリコン面に斜めに入射することになり、一度斜め面に入射した光が反射してさらに隣のピラミッドに照射される確率が高まり、結果として表面がフラットな状態よりもより多くの光エネルギがシリコンに吸収され、より発電効率が高まる。 By forming such a shape, even if the silicon surface is directed in the direction of the sun as a whole, sunlight will be incident obliquely on the silicon surface, and light once incident on the oblique surface will be The probability of reflection and irradiation to the adjacent pyramid increases, and as a result, more light energy is absorbed by silicon than in the case where the surface is flat, and the power generation efficiency is further increased.
さらに、シリコン表面で反射した光が外部に放出されるのを減少させてエネルギ吸収効率を上げる目的で、SiN(Silicon Nitride)などの反射防止膜204が、約80nm程度の厚さで形成される。反射防止膜204による反射防止の効果は その膜厚で決定されるため、膜厚を計測し管理することが重要である。
上記のように、太陽電池ウエハ200として完成した製品の反射防止膜204の膜厚を非破壊で計るために、光学式膜厚計測装置で膜厚を計る必要がある。 As described above, in order to measure the film thickness of the antireflection film 204 of the product completed as the solar cell wafer 200 in a nondestructive manner, it is necessary to measure the film thickness with an optical film thickness measuring device.
しかし、多結晶シリコン型太陽電池ウエハは、通常図12に示すように結晶の方向や大きさが異なる、数多くの非定型な結晶パターンで構成されており、パターンごとに反射率が大きく異なっている。 However, a polycrystalline silicon solar cell wafer is usually composed of a large number of atypical crystal patterns with different crystal directions and sizes as shown in FIG. 12, and the reflectivity varies greatly from pattern to pattern. .
パターンごとに反射率が大きく異なっている理由は、図12で見られるように多結晶シリコンのインゴットを製造する際、結晶粒の大きさがさまざまになるためである。たとえば結晶粒の大きさが小さいところ(図12(B)の、10μmと図示されている部分)では、ピラミッド状の粒の側面の傾斜がウエハ面と垂直に近く、ウエハ面に入射した光は側面方向に反射するため、周囲より暗く見える、つまり、反射率が低くなっていると推測される。 The reason why the reflectivity varies greatly from pattern to pattern is that the size of crystal grains varies when a polycrystalline silicon ingot is manufactured as shown in FIG. For example, when the size of the crystal grain is small (the portion shown as 10 μm in FIG. 12B), the inclination of the side surface of the pyramidal grain is close to the wafer surface, and the light incident on the wafer surface is Since the light is reflected in the side direction, it appears darker than the surroundings, that is, it is assumed that the reflectance is low.
これに対して、結晶粒の大きさが大きいところ(図12(C)の、20μmと図示されている部分)では、ピラミッド状の粒の側面の傾斜がウエハ面と平行に近く、ウエハ面に垂直入射した光は、粒の側面で反射して垂直に近い方向に進むため、周囲より明るく見える、つまり、反射率が高くなっていると推測される。 On the other hand, when the size of the crystal grain is large (the part shown as 20 μm in FIG. 12C), the inclination of the side face of the pyramidal grain is close to parallel to the wafer surface, The vertically incident light is reflected by the side surfaces of the grains and travels in a direction close to the vertical direction, so that it appears brighter than the surroundings, that is, the reflectance is high.
また、これらの中間の明るさに見える部分は、反射率も中間の値を示すと推測される。 Moreover, it is estimated that the part which looks like these intermediate brightness also shows an intermediate value also in a reflectance.
太陽電池ウエハの表面はこのようなメカニズムにより、反射率が異なる。 The reflectance of the surface of the solar cell wafer is different due to such a mechanism.
このため、図10に示した従来例のような光学式膜厚計で膜厚を計ろうとすると、反射光量が少なすぎて干渉波形のSN(signal/noise)が著しく劣化したり、逆に光量が多すぎて受光素子が飽和を起こしたりし、安定して計測することができないという問題があった。 For this reason, when trying to measure the film thickness with the optical film thickness meter as in the conventional example shown in FIG. 10, the reflected light amount is too small and the SN (signal / noise) of the interference waveform is significantly deteriorated. However, there is a problem that the light receiving element is saturated due to too much, and stable measurement cannot be performed.
この発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたもので、結晶パターンにより反射率にばらつきがあっても影響されることなく、反射防止膜のような薄膜の厚さを容易に計測できる膜厚計測方法および膜厚計測装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and can easily measure the thickness of a thin film such as an antireflection film without being affected by variations in reflectivity depending on crystal patterns. An object is to provide a film thickness measuring method and a film thickness measuring apparatus.
この発明に係る膜厚計測方法は、同軸配置された投受光部を持つ、光干渉式の膜厚計測装置を用いて板状物体の表面に形成された膜の厚さを計測する。膜厚計測方法は、投受光部の光軸に対する垂直面から、膜の形成された面を傾斜させた状態で前記板状物体を保持する工程と、投受光部から板状物体表面に計測光を照射し、かつ、投受光部に板状物体からの反射光を入力する工程と、入力した反射光に基づいて板状物体の表面に形成された膜の厚さを計測する工程とを含む。 The film thickness measuring method according to the present invention measures the thickness of a film formed on the surface of a plate-like object using an optical interference type film thickness measuring apparatus having a light projecting / receiving unit arranged coaxially. The film thickness measurement method includes a step of holding the plate-like object in a state in which the surface on which the film is formed is inclined from a plane perpendicular to the optical axis of the light projecting / receiving unit, and a measurement light from the light projecting / receiving unit to the plate-like object surface. And the step of inputting the reflected light from the plate-like object to the light projecting / receiving unit and the step of measuring the thickness of the film formed on the surface of the plate-like object based on the inputted reflected light .
好ましくは、板状物体を、投受光部に対する垂直平面から傾斜させる角度は5度から20度の範囲である。 Preferably, the angle at which the plate-like object is inclined from the vertical plane with respect to the light projecting / receiving unit is in the range of 5 degrees to 20 degrees.
さらに好ましくは、板状物体を、投受光部に対する垂直平面から傾斜させる角度は10度から20度の範囲である。 More preferably, the angle at which the plate-like object is inclined from the vertical plane with respect to the light projecting / receiving unit is in the range of 10 degrees to 20 degrees.
板状物体は一方面と他方面とを有するとともに、一方面にのみ膜を有しており、板状物体が他方面を投受光部に向くように保持した状態で計測位置の位置決めを行う工程と、
一方面を投受光部に向けて保持し、測定位置に計測光が照射されるように位置決めする工程と、をさらに含んでもよい。
The plate-like object has one surface and the other surface, and has a film only on one surface, and positioning the measurement position in a state where the plate-like object is held so that the other surface faces the light projecting / receiving unit. When,
A step of holding the one surface toward the light projecting / receiving unit and positioning the measurement position so that the measurement light is irradiated may be further included.
なお、板状物体は多結晶シリコン基板であってもよい。 The plate-like object may be a polycrystalline silicon substrate.
この発明の他の局面においては、膜厚計測装置は、光干渉を用いて板状物体の表面に形成された膜の厚さを計測する。膜厚計測装置は、板状物体に対して、計測用の光を照射し、かつ板状物体からの反射光を入力する同軸投受光部と、同軸投受光部の光軸に対する垂直面から、膜の形成された面を傾斜した状態で板状物体を保持する保持部と、を含む。 In another aspect of the present invention, the film thickness measuring device measures the thickness of the film formed on the surface of the plate-like object using optical interference. The film thickness measuring device irradiates a plate-like object with measurement light and inputs a reflected light from the plate-like object, and a vertical plane with respect to the optical axis of the coaxial light-receiving / receiving unit, And a holding unit that holds the plate-like object in a state where the surface on which the film is formed is inclined.
好ましくは、保持部は同軸投受光部の光軸に対する垂直平面から5度から20度の範囲で傾斜している。 Preferably, the holding part is inclined within a range of 5 degrees to 20 degrees from a vertical plane with respect to the optical axis of the coaxial light projecting / receiving part.
さらに好ましくは、保持部は同軸投受光部の光軸に対する垂直平面から10度から20度の範囲で傾斜している。 More preferably, the holding part is inclined within a range of 10 degrees to 20 degrees from a plane perpendicular to the optical axis of the coaxial light projecting / receiving part.
同軸投受光部と保持部の相対位置を任意に変更させる移動手段を含むのが好ましい。 It is preferable to include moving means for arbitrarily changing the relative position of the coaxial light projecting / receiving unit and the holding unit.
また、板状物体は一方面と他方面とを有するとともに、一方面にのみ膜を有しており、板状物体が他方面を前記投受光部に向くように保持した状態で決定した計測位置を記憶する手段と、一方面を投受光部に向けて保持し、記憶した測定位置に前記計測光が照射されるように位置決めする手段と、をさらに含んでもよい。 The plate-like object has one surface and the other surface, and has a film only on one surface, and the measurement position determined in a state where the plate-like object is held so that the other surface faces the light projecting / receiving unit. And means for holding the one surface facing the light projecting / receiving unit and positioning the measurement light so that the measurement light is irradiated to the measurement position.
この発明においては、結晶パターンの違いによる反射率のばらつきの影響が少なくなることにより、反射防止膜のような薄膜の厚さを容易に計測できる膜厚計測方法および膜厚計測装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a film thickness measuring method and a film thickness measuring apparatus capable of easily measuring the thickness of a thin film such as an antireflection film by reducing the influence of variation in reflectance due to a difference in crystal pattern.
この発明は、発明者らが、多結晶シリコン型太陽電池には反射率の異なる領域が存在し、その領域ごとに光を反射する方向が異なるという現象を発見したことに基づき、多結晶シリコン基板を傾けることにより、反射率の影響が少ない状態で基板上の反射防止膜等の薄膜の膜厚計測を可能としたものである。 The present invention is based on the fact that the inventors have discovered a phenomenon in which polycrystalline silicon solar cells have regions having different reflectivities, and the direction in which light is reflected differs in each region. By tilting, it is possible to measure the film thickness of a thin film such as an antireflection film on the substrate with little influence of reflectance.
以下、この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図1はこの発明の一実施の形態に係る膜厚計測装置10の要部を示す模式図である。ここでは、測定対象物30として、上記した多結晶シリコン型太陽電池ウエハを計測する場合について説明する。図1を参照して、膜厚計測装置10は、太陽電池ウエハのような測定対象物30を保持するステージ20と、ステージ20上に載置された太陽電池ウエハ31に投光するとともに、反射光を受光するファイバヘッド12と、ファイバヘッド12に接続されたPCIボード130等を含む。ファイバヘッド12は投光ファイバ13および受光ファイバ14を介してPCIボード130に接続されている。なお、図1は図10に対応するが、図1においては、ファイバヘッド12とPCIボード130のみを示している。この実施の形態においては、図10のセンサヘッド120内の投光部および受光部はPCIボードに内蔵されており、光ファイバを介してファイバヘッド12から投受光する構成をとっている。また、この実施の形態においては、ステージ20は従来と異なり、傾斜が可能である。それ以外の部分については図10に示した従来例と同様であるので、異なる部分を除いてその説明は省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing a main part of a film thickness measuring apparatus 10 according to an embodiment of the present invention. Here, the case where the above-described polycrystalline silicon solar cell wafer is measured as the measurement object 30 will be described. Referring to FIG. 1, film thickness measuring apparatus 10 projects and reflects a stage 20 that holds a measurement object 30 such as a solar battery wafer, and a solar battery wafer 31 that is placed on stage 20. It includes a fiber head 12 that receives light, a PCI board 130 connected to the fiber head 12, and the like. The fiber head 12 is connected to the PCI board 130 via the light projecting fiber 13 and the light receiving fiber 14. 1 corresponds to FIG. 10, but only the fiber head 12 and the PCI board 130 are shown in FIG. 1. In this embodiment, the light projecting unit and the light receiving unit in the sensor head 120 of FIG. 10 are built in the PCI board and are configured to project and receive light from the fiber head 12 via an optical fiber. In this embodiment, the stage 20 can be tilted unlike the conventional case. Since the other parts are the same as those of the conventional example shown in FIG. 10, their description is omitted except for the different parts.
したがって、ファイバヘッド12は投光部121からの光をステージ20上の測定対象物30である太陽電池ウエハ31に投光し、その反射光を受光部125で受けてCCDへ入力しA/D変換部131に送る。 Therefore, the fiber head 12 projects the light from the light projecting unit 121 onto the solar cell wafer 31 that is the measurement object 30 on the stage 20, receives the reflected light at the light receiving unit 125, and inputs the light to the CCD. The data is sent to the conversion unit 131.
この実施の形態に係る膜厚計測装置10はこのような傾斜可能なステージ20を有する構造とすることにより、測定対象物30が多結晶シリコン型太陽電池ウエハ31であっても、多結晶シリコン基板の、微細なピラミッド状の結晶側面からの反射光を、傾斜角度を調整することによって適切な受光量として受光することができる。よって、ステージが光軸と垂直に対向している従来の膜厚計測装置100では十分な反射光が取れない結晶パターンであっても、安定した計測が可能である。このステージ20の傾斜角度は固定でもよい。 The film thickness measuring apparatus 10 according to this embodiment has such a tiltable stage 20, so that even if the measurement object 30 is a polycrystalline silicon solar cell wafer 31, a polycrystalline silicon substrate. The reflected light from the side surface of the fine pyramidal crystal can be received as an appropriate amount of received light by adjusting the tilt angle. Therefore, the conventional film thickness measuring apparatus 100 in which the stage is perpendicularly opposed to the optical axis can stably measure even a crystal pattern in which sufficient reflected light cannot be obtained. The inclination angle of the stage 20 may be fixed.
なお、ステージ20の水平面からの傾きの角度θは、5度〜20度程度の範囲が好ましい。この理由は後述する。また、このステージ20の傾斜は公知の任意の機械的構成で実現可能であり、手動で傾斜させてもよいし、自動で傾斜させてもよい。 The inclination angle θ of the stage 20 from the horizontal plane is preferably in the range of about 5 degrees to 20 degrees. The reason for this will be described later. Further, the inclination of the stage 20 can be realized by any known mechanical configuration, and may be inclined manually or automatically.
図2は多結晶シリコン型太陽電池のSiN膜が形成された表面(A)と、膜が形成されない裏面(B)とを示す図である。図2を参照して、表面において反射率の低い結晶パターンを示す部分は、裏面においても低い反射率を示し、表面において反射率の高い結晶パターンを示す部分は裏面においても高い反射率を示す。太陽電池を構成する多結晶シリコン基板は、200μm程度と非常に薄く、一つの結晶領域が基板の表面から裏面まで貫通しているので、図2に示すように、表面と裏面では、結晶パターンが鏡面のように対応する。 FIG. 2 is a diagram showing a surface (A) on which a SiN film of a polycrystalline silicon solar cell is formed and a back surface (B) on which no film is formed. Referring to FIG. 2, a portion showing a crystal pattern with low reflectivity on the front surface shows low reflectivity also on the back surface, and a portion showing a crystal pattern with high reflectivity on the front surface shows high reflectivity on the back surface. The polycrystalline silicon substrate constituting the solar cell is very thin, about 200 μm, and one crystal region penetrates from the front surface to the back surface of the substrate. Therefore, as shown in FIG. Corresponds like a mirror surface.
そこで、反射率の低いパターンでの膜厚を計りたいときは、裏面の、その位置に対応するパターンでリファレンスを取得する。反射率が高いパターンでの膜厚を計りたいときも、同様に裏面の、その位置に対応するパターンでリファレンスを取得する。なお、リファレンスについては後述する。 Therefore, when it is desired to measure the film thickness of a pattern having a low reflectance, a reference is acquired with a pattern corresponding to the position on the back surface. Similarly, when it is desired to measure the film thickness in a pattern having a high reflectance, a reference is obtained with a pattern corresponding to the position on the back surface. The reference will be described later.
このようにすることにより、「膜ありの反射率/膜なしの反射率」の比はほぼ一定となるので、従来のようにパターンによって受光量が少なすぎたり、多すぎたりして計測ができたりできなかったりするといった問題はより生じにくくなる。 By doing so, the ratio of “reflectance with film / reflectivity without film” becomes almost constant, so that the amount of received light can be too small or too large depending on the pattern as before. The problem of being able to or cannot be made less likely to occur.
次に、図1に示したような、傾斜可能なステージ20を有する膜厚計測装置10のステージ20の具体的構成について説明する。図3は傾斜可能なステージ20を有する膜厚計測装置10の要部を示す図である。図3(A)は膜厚計測装置10の側面図(X方向からの矢視図)であり、図3(B)は図3(A)において矢印B−Bで示す矢視図である。 Next, a specific configuration of the stage 20 of the film thickness measuring apparatus 10 having the tiltable stage 20 as shown in FIG. 1 will be described. FIG. 3 is a view showing a main part of the film thickness measuring apparatus 10 having the tiltable stage 20. 3A is a side view of the film thickness measuring device 10 (an arrow view from the X direction), and FIG. 3B is an arrow view indicated by arrows BB in FIG. 3A.
図3を参照して、ステージ20は移動台21上に設けられている。移動台21は、ファイバヘッド12の下部に設けられ、ファイバヘッド12の移動方向(Z方向)に対して直交するXY平面上で任意の方向に移動可能であり、上端面に図中Y方向において凹部を形成するような円弧状の部分21aを有し、ステージ20を保持するステージ保持手段として作動する。また移動台21のXY平面上での移動は公知の任意の構成を用いて行うことができる。 Referring to FIG. 3, stage 20 is provided on moving table 21. The moving table 21 is provided below the fiber head 12 and can move in an arbitrary direction on the XY plane orthogonal to the moving direction (Z direction) of the fiber head 12. It has an arcuate portion 21 a that forms a recess, and operates as a stage holding means for holding the stage 20. Further, the movement of the movable table 21 on the XY plane can be performed using any known configuration.
一方、ステージ20は、測定対象物30を保持する矩形状の平面を有する保持部20aと、移動台21の円弧状の部分21aに沿って下部が突出し、X方向に延在した蒲鉾状の底部20bと、保持部20aと底部20bとを矩形状の4辺で接続する側壁部20cとを含む。 On the other hand, the stage 20 has a holding part 20a having a rectangular plane for holding the measurement object 30, and a bowl-like bottom part that protrudes along the arcuate part 21a of the moving base 21 and extends in the X direction. 20b, and a side wall portion 20c that connects the holding portion 20a and the bottom portion 20b with four rectangular sides.
ステージ20は移動台21上で0度〜30度の範囲の任意の傾斜角度θに保持され、太陽電池ウエハのような測定対象物30をステージ20上に載置した状態でXY平面上の任意の位置に移動可能である。 The stage 20 is held at an arbitrary inclination angle θ in the range of 0 degrees to 30 degrees on the moving table 21, and the measurement object 30 such as a solar cell wafer is placed on the stage 20 in an arbitrary state on the XY plane. It is possible to move to the position.
移動台21の初期位置はその中心がXY平面上の原点に位置する位置であり、ファイバヘッド12は、この原点上でXY平面に直交する方向(Z方向)に移動する。また、初期位置においてステージ20は水平である。 The initial position of the moving base 21 is a position where the center is located at the origin on the XY plane, and the fiber head 12 moves on the origin in a direction (Z direction) orthogonal to the XY plane. Further, the stage 20 is horizontal at the initial position.
測定対象物30である太陽電池ウエハ31は、たとえば 各辺12.5cmの正方形であり、ステージ20上で図3(C)に示すガイドピン23等の手段を用いて確実に位置決め固定されるような機構となっている。なお、図3(C)に示す例においては、ガイドピン23bは太陽電池ウエハ31の隣接する2辺に接するように固定されており、ガイドピン23aは図中矢印で示す方向にスライド可能であり、対向するガイドピン23bの位置する右方向にばねで付勢されている。 The solar cell wafer 31 that is the measurement object 30 is, for example, a square of 12.5 cm on each side so that it can be reliably positioned and fixed on the stage 20 using means such as the guide pins 23 shown in FIG. Mechanism. In the example shown in FIG. 3C, the guide pins 23b are fixed so as to contact two adjacent sides of the solar cell wafer 31, and the guide pins 23a are slidable in the direction indicated by the arrows in the figure. The spring is biased in the right direction where the opposing guide pin 23b is located.
次に、実際の計測手順について説明する。図4はこの実施の形態における膜厚計測装置10の全体構成を示すブロック図であり、従来の図10(A)に対応する。 Next, an actual measurement procedure will be described. FIG. 4 is a block diagram showing the overall configuration of the film thickness measuring apparatus 10 in this embodiment, which corresponds to the conventional FIG.
図4を参照して、膜厚計測装置10の全体構成は基本的に図10(A)に示したものと同様であり、測定対象物30を載置する傾斜可能なステージ20と、ファイバヘッド12と、ファイバヘッド12に接続された膜厚計測用のハードウエアであるPCIボード130と、PCIボード130にPCIバスを介して接続されたコンピュータ140とを含む。コンピュータ140には、制御部(CPU)141が設けられている。 Referring to FIG. 4, the overall configuration of film thickness measuring apparatus 10 is basically the same as that shown in FIG. 10A, and tiltable stage 20 on which measurement object 30 is placed, and fiber head. 12, a PCI board 130 that is a film thickness measurement hardware connected to the fiber head 12, and a computer 140 connected to the PCI board 130 via a PCI bus. The computer 140 is provided with a control unit (CPU) 141.
この実施の形態では上記したように、測定対象物30を載置するステージ20がXY平面上を移動可能で、かつ傾斜可能である。また、測定対象物30に対してファイバヘッド12がXY平面に直交するZ方向に移動可能である。 In this embodiment, as described above, the stage 20 on which the measurement object 30 is placed can move on the XY plane and can be tilted. Further, the fiber head 12 can move in the Z direction perpendicular to the XY plane with respect to the measurement object 30.
なお、ファイバヘッド12はZ方向に移動可能に設けられたZステージ15に保持されて移動される。したがって、Zステージ15は同軸投受光部と保持部の相対位置を任意に変更させる移動手段として作動する。 The fiber head 12 is held and moved by a Z stage 15 provided so as to be movable in the Z direction. Accordingly, the Z stage 15 operates as a moving unit that arbitrarily changes the relative position of the coaxial light projecting / receiving unit and the holding unit.
また、コンピュータ140にロードされた膜厚計測用のソフトウエア145は、移動台21をXY方向に移動させるため、ステージ20を所望の角度θだけ傾斜させるため、および、ファイバヘッド12をZ軸方向に移動させるためのそれぞれのドライバソフトウエアを含む。すなわち、ソフトウエア145はファイバヘッド12をZ軸方向に移動させるZステージ15を移動させるZステージ用ドライバ146と、ステージ20をXY平面上で移動させるためのX,Yステージ用ドライバ147,148と、ステージ20上の測定対象物30を角度θ傾斜させるためのθステージ用ドライバ149とを含む。 The film thickness measurement software 145 loaded on the computer 140 moves the moving table 21 in the XY directions, tilts the stage 20 by a desired angle θ, and moves the fiber head 12 in the Z-axis direction. Each driver software to be moved to is included. That is, the software 145 includes a Z stage driver 146 that moves the Z stage 15 that moves the fiber head 12 in the Z-axis direction, and X and Y stage drivers 147 and 148 that move the stage 20 on the XY plane. And a θ stage driver 149 for inclining the measuring object 30 on the stage 20 by an angle θ.
なお、移動台21の位置決め、ステージ20の傾斜角度の検出のために図示のないエンコーダがステージ20や移動台21に設けられている。 An encoder (not shown) is provided on the stage 20 and the movable table 21 for positioning the movable table 21 and detecting the tilt angle of the stage 20.
ファイバヘッド12をZ軸方向に移動させるZステージ15にはファイバヘッド12からの測定光の焦点が測定対象物30に合っているか否かを検出するフォーカス検出部16がファイバヘッド12に対してX軸方向に設けられている。 On the Z stage 15 that moves the fiber head 12 in the Z-axis direction, a focus detection unit 16 that detects whether or not the measurement light from the fiber head 12 is focused on the measurement object 30 has an X with respect to the fiber head 12. It is provided in the axial direction.
また、コンピュータ140にはディスプレイ150が接続され、ディスプレイ150には、後に説明するリファレンス処理の指示を行う「リファレンス」ボタン151と、測定対象物に設けられた薄膜の膜厚を自動で計測するための指示を与える「計測」ボタン152とが表示されている。この「リファレンス」ボタン151を押下すると、リファレンスが開始される。リファレンスとは、測定対象物からの反射光量が測定対象物の反射率に応じて最適になるようCCD127のゲインを調整する機能である。 In addition, a display 150 is connected to the computer 140. The display 150 automatically measures a film thickness of a thin film provided on a measurement object and a “reference” button 151 for instructing a reference process described later. A “measurement” button 152 for giving an instruction is displayed. When the “reference” button 151 is pressed, the reference is started. The reference is a function of adjusting the gain of the CCD 127 so that the amount of reflected light from the measurement object is optimized according to the reflectance of the measurement object.
フォーカス検出部16は、たとえば レーザ光を用いた三角測距方式による変位計を使用できる。変位計の出力はコンピュータ140に設けられた図示のないステージ制御部に送られ、ソフトウエア145に組み込まれたステージ制御ソフトウェアは変位計の出力を監視しながらZ軸ステージ15を上下動させ、あらかじめわかっているジャストフォーカス(合焦)時に相当する変位計出力が得られるように、Z軸ステージ15を制御する。 The focus detection unit 16 can use, for example, a triangulation displacement meter using laser light. The output of the displacement meter is sent to a stage control unit (not shown) provided in the computer 140, and the stage control software incorporated in the software 145 moves the Z-axis stage 15 up and down while monitoring the output of the displacement meter. The Z-axis stage 15 is controlled so that a displacement meter output corresponding to the known just focus (in-focus) can be obtained.
次に膜厚計測装置10を用いて測定対象物の膜厚を計測する手順について説明する。図5はこの場合の処理を示すフローチャートである。図6は太陽電池ウエハ31の裏面をファイバヘッド12に向けてステージ20上に載置した状態(A)と、それを反転して薄膜の設けられた表面をファイバヘッド12に向けて載置した状態(B)を示す図である。 Next, a procedure for measuring the film thickness of the measurement object using the film thickness measuring apparatus 10 will be described. FIG. 5 is a flowchart showing the processing in this case. FIG. 6 shows a state (A) where the back surface of the solar cell wafer 31 is placed on the stage 20 with the back surface facing the fiber head 12, and the surface on which the thin film is provided is placed facing the fiber head 12 by inverting it. It is a figure which shows a state (B).
図5を参照して、まず測定者が太陽電池ウエハの裏面を上に向けて、ステージ20上に載置する(S11)。このときの座標を初期位置(X,Y,Z)=(0,0,0)とする。初期位置から所望の計測パターンのところに計測光スポットがあたるよう、ステージ台21をXY方向に手動または、上記したXステージドライバ147、および/または、Yステージドライバ148を用いて移動する。 Referring to FIG. 5, first, the measurer places the solar cell wafer on the stage 20 with the back surface thereof facing up (S11). The coordinates at this time are assumed to be the initial position (X, Y, Z) = (0, 0, 0). The stage base 21 is moved manually in the X and Y directions or using the X stage driver 147 and / or the Y stage driver 148 so that the measurement light spot hits the desired measurement pattern from the initial position.
続いて、計測スポットがジャストフォーカスとなるよう、ファイバヘッド12を保持したZステージ15を移動させ、計測者が、ディスプレイ150上のリファレンスボタン151を押すと、コンピュータ140の制御部141は、膜厚計測ソフトウェア(ソフトウエア145)の指示に沿ってリファレンス処理を行い(S13)、ステージ制御ソフトウエアが、リファレンス時の座標(X,Y、Z)=(x1、y1、z1)を記憶する(S14)。これは、計測者が自分で紙等に記録してもよいし、それぞれのドライバ146〜149による移動量をコンピュータ140の制御部141が図示のないメモリ(記憶手段)に格納するようにしてもよい。次いで、リファレンス完了のフラグを膜厚計測用ソフトウエア145内に保持し、ディスプレイ150に「リファレンス完了」を表示する(S15)。ステージ20のX、Y、Z座標および傾斜角度θは、上記した絶対座標検出型のリニアエンコーダ等で常に検出可能であり、装置の電源を切ってもステージ座標の原点位置や現在位置情報が消えることはないものとする。以上のように、コンピュータ140の制御部141は位置決め手段として作動する。 Subsequently, when the Z stage 15 holding the fiber head 12 is moved so that the measurement spot is just focused, and the measurer presses the reference button 151 on the display 150, the control unit 141 of the computer 140 causes the film thickness to be adjusted. Reference processing is performed in accordance with an instruction from the measurement software (software 145) (S13), and the stage control software stores coordinates (X, Y, Z) = (x1, y1, z1) at the time of reference (S14). ). This may be recorded on paper or the like by the measurer, or the control unit 141 of the computer 140 may store the movement amount by each driver 146 to 149 in a memory (storage means) not shown. Good. Next, a reference completion flag is held in the film thickness measurement software 145, and “reference completion” is displayed on the display 150 (S15). The X, Y, Z coordinates and the inclination angle θ of the stage 20 can always be detected by the absolute coordinate detection type linear encoder or the like, and the origin position and current position information of the stage coordinates disappear even when the apparatus is turned off. There shall be no such thing. As described above, the control unit 141 of the computer 140 operates as a positioning unit.
図7を参照して、次に、測定者がX軸方向について太陽電池ウエハ31を反転して薄膜の設けられている表側を上に向けて、ステージ上に配置し(S21)、ディスプレイ150上の計測ボタン152を押下する(S22)。 Referring to FIG. 7, next, the measurer reverses the solar cell wafer 31 in the X-axis direction and places it on the stage with the front side on which the thin film is provided facing up (S 21), and on the display 150. The measurement button 152 is pressed (S22).
コンピュータ140の制御部141は、ソフトウエア145の指示に応じて次の動作を行う。まず、上記したリファレンス済のフラグを保持しているか否かを判断する(S23)。リファレンス済みのフラグを保持していれば、ソフトウエア145に含まれるステージ制御ソフトウエアが、ステージ20を座標(−x1,y1、z1)に移動させる(S24)。すなわち、リファレンス処理時に記憶した座標に基づいて、原点を中心として、X軸の反対方向へステージ20を駆動する。Y,Zは変化させない。その後、膜つき面にファイバヘッド12から光が照射され、反射スペクトルが計測され、膜厚計測処理が実行される(S25)。 The control unit 141 of the computer 140 performs the following operation in response to an instruction from the software 145. First, it is determined whether or not the above-referenced flag is held (S23). If the referenced flag is held, the stage control software included in the software 145 moves the stage 20 to the coordinates (−x1, y1, z1) (S24). That is, the stage 20 is driven in the direction opposite to the X axis with the origin at the center based on the coordinates stored during the reference processing. Y and Z are not changed. Thereafter, the film-coated surface is irradiated with light from the fiber head 12, the reflection spectrum is measured, and the film thickness measurement process is executed (S25).
一方、S23で計測ソフトウエアがリファレンス済みのフラグを有していないときは、リファレンス未取得のエラーをディスプレイ150に表示する(S26)。 On the other hand, if the measurement software does not have a reference flag in S23, an error for which reference is not acquired is displayed on the display 150 (S26).
以上のように、コンピュータ140の制御部141は、計測者が測定対象物の載置および反転を行なえば、あとは自動的に膜厚の計測を行う。また、この測定対象物30の反転も自動で行うようにしてもよい。 As described above, the control unit 141 of the computer 140 automatically measures the film thickness after the measurer places and inverts the measurement object. Further, the measurement object 30 may be reversed automatically.
次に、ステージ20の傾き角度を変えた場合の、膜厚計測装置で得られた実測波形と、計算上得られる理論波形との関係について説明する。これは、結晶パターンの反射率の低い場合と高い場合とに分けて説明する。 Next, the relationship between the actually measured waveform obtained by the film thickness measuring apparatus and the theoretical waveform obtained by calculation when the tilt angle of the stage 20 is changed will be described. This will be described separately for cases where the reflectance of the crystal pattern is low and high.
なお、薄膜の計測は計測値と理論値とのフィッティング(カーブフィッテイング)によって行う。具体的には最小二乗法等を用いて行うが、これは計測値と理論値の差の二乗の和(フィッティングレベル)が最小となる理論値を膜厚値として決定する方法である(特許文献1参照)。計測結果として出力される膜厚値は、このフィッティングレベルが小さいほど、実測波形が理論値に近いので信頼性が高いといえる。フィッティングレベルは絶対値としてどの値以下であればよいという基準値はなく、相対的な評価値として用いるものである。 The measurement of the thin film is performed by fitting (curve fitting) between the measured value and the theoretical value. Specifically, the least square method or the like is used. This is a method of determining the theoretical value that minimizes the sum of the squares of the difference between the measured value and the theoretical value (fitting level) as the film thickness value (Patent Literature). 1). It can be said that the film thickness value output as the measurement result is more reliable as the fitting level is smaller because the measured waveform is closer to the theoretical value. There is no reference value indicating that the fitting level may be any value or less as an absolute value, and the fitting level is used as a relative evaluation value.
(1)反射率の低い結晶パターンにおけるステージの傾き角度と干渉波形
図8はこの場合の波長と絶対反射率との関係を傾斜角度ごとに示したグラフである。図8(A)〜図8(G)はそれぞれ、傾斜角度を0度〜30度まで5度間隔で異ならせた場合の実測波形と理論波形とを示すグラフである。角度の右側の数値がそのときのフィッティングレベルを表している。
(1) Stage tilt angle and interference waveform in crystal pattern with low reflectivity FIG. 8 is a graph showing the relationship between wavelength and absolute reflectivity for each tilt angle in this case. FIG. 8A to FIG. 8G are graphs showing measured waveforms and theoretical waveforms when the inclination angles are varied from 0 degrees to 30 degrees at intervals of 5 degrees, respectively. The numerical value on the right side of the angle represents the fitting level at that time.
図8を参照して、傾きが0度のときは、フィッティングレベルが他の傾きの場合に比べて相対的に大きい。このことから、出力される膜厚の信頼性が良くないことがわかる。こうなる理由は、反射光量が小さすぎるため分光素子126のリニアリティが確保できなくなり、結果として干渉波形が歪んでくるからである。傾きが増すにつれ、フィッティングレベルが小さくなり、計測値の信頼性が向上してくる。このことから、出力される膜厚の信頼性が高いと判断できる。膜厚計測値の許容値を設計値(たとえば80nm)の±5%以内とすれば、測斜角度は0度から20度が好ましい。さらにフィッティングレベルの許容値を0.02とすれば、最適な角度は、10度から20度程度である。 Referring to FIG. 8, when the inclination is 0 degree, the fitting level is relatively large as compared with the case of other inclinations. This shows that the reliability of the output film thickness is not good. This is because the amount of reflected light is too small to ensure the linearity of the spectroscopic element 126, and as a result, the interference waveform is distorted. As the slope increases, the fitting level decreases and the reliability of the measured value improves. From this, it can be determined that the reliability of the output film thickness is high. If the allowable value of the film thickness measurement value is within ± 5% of the design value (for example, 80 nm), the oblique angle is preferably 0 to 20 degrees. Further, if the allowable value of the fitting level is 0.02, the optimum angle is about 10 degrees to 20 degrees.
(2)反射率の高い結晶パターンにおけるステージの傾き角度と干渉波形
図9はこの場合の波長と絶対反射率との関係を傾斜角度ごとに示したグラフである。図9(A)〜図9(G)はそれぞれ、傾斜角度を0度〜30度まで5度間隔で異ならせた場合の実測波形と理論波形とを示すグラフである。
(2) Stage tilt angle and interference waveform in crystal pattern with high reflectivity FIG. 9 is a graph showing the relationship between wavelength and absolute reflectivity for each tilt angle in this case. FIG. 9A to FIG. 9G are graphs showing measured waveforms and theoretical waveforms when the inclination angles are varied from 0 degrees to 30 degrees at intervals of 5 degrees, respectively.
この場合、傾きが5度から25度にかけて、さほど実測波形に変化がないことがわかる。理由は、ピラミッド状結晶の傾きが小さいため、膜厚計測装置10のファイバヘッド12の方向に十分な光量が返ってくるからと考えられる。 In this case, it can be seen that the measured waveform does not change so much when the inclination is 5 degrees to 25 degrees. The reason is considered that a sufficient amount of light returns in the direction of the fiber head 12 of the film thickness measuring device 10 because the inclination of the pyramidal crystal is small.
反射率が低い場合の結果に比べ膜厚が10nmほど厚いのは、基板内における膜厚むらが原因である。 The reason why the film thickness is about 10 nm thicker than the result when the reflectance is low is due to the film thickness unevenness in the substrate.
また、この場合、膜厚計測値の許容値を設計値(たとえば90nm)の±5%以内とすれば、ステージ20の傾斜角度は5度から25度が好ましい。この場合、フィッティングレベルの許容値を0.02としても、最適な角度は、5度から25度程度である。 In this case, if the allowable value of the film thickness measurement value is within ± 5% of the design value (for example, 90 nm), the inclination angle of the stage 20 is preferably 5 degrees to 25 degrees. In this case, even if the allowable value of the fitting level is 0.02, the optimum angle is about 5 to 25 degrees.
以上より、反射率に拘わらず、信頼性の高い計測が可能なステージ20の傾斜角度は、膜厚値だけを考えれば5度から20度が好ましく、さらにフィッテイングレベルを考慮すれば、最適な角度は10度から20度程度である。 From the above, the tilt angle of the stage 20 capable of highly reliable measurement irrespective of the reflectance is preferably 5 degrees to 20 degrees in consideration of only the film thickness value, and is optimal in consideration of the fitting level. The angle is about 10 degrees to 20 degrees.
上記実施の形態においては、ステージを移動台上に設けて、ステージをXY平面上で任意の方向に移動可能な例について説明したが、これに限らず、ファイバヘッドのほうがXY平面上で任意の方向に移動可能としてもよい。Z方向についてもファイバヘッドをステージに向けて移動可能な例について説明したが、これに限らず、両者が相対的に移動可能であればよい。傾きに関しても、ステージがファイバヘッドからの光が入射する方向に対して所望の角度傾斜が可能な例で説明したが、ファイバヘッドがステージに対して傾いている構成としてもよい。 In the above embodiment, an example has been described in which the stage is provided on the moving table and the stage can be moved in any direction on the XY plane. It may be movable in the direction. The example in which the fiber head can be moved toward the stage in the Z direction has been described. However, the present invention is not limited to this, and it is only necessary that both can move relatively. Regarding the tilt, the example has been described in which the stage can be tilted at a desired angle with respect to the direction in which the light from the fiber head is incident, but the fiber head may be tilted with respect to the stage.
また、上記実施の形態においては、傾斜角度を可変とする構成で説明したが、傾斜角度を所定の角度に固定した構成としてもよい。 Moreover, in the said embodiment, although demonstrated with the structure which makes an inclination angle variable, it is good also as a structure which fixed the inclination angle to the predetermined angle.
なお、基板を保持し、反転、移動および傾斜させる手段としては、多軸制御可能なロボットハンドを用いてもよい。 A robot hand capable of multi-axis control may be used as means for holding, reversing, moving and tilting the substrate.
また、測定対象物がステージ上に保持できれば、ファイバヘッドからの光をステージの下面から照射してもよい。 Further, if the measurement object can be held on the stage, the light from the fiber head may be irradiated from the lower surface of the stage.
さらに、上記実施の形態においては、太陽電池ウエハとして多結晶シリコンに設けられた薄膜の膜厚を計測する場合について説明したが、これに限らず、単結晶シリコンや、微結晶シリコンやアモルファスシリコン等の太陽電池ウエハについても適用可能である。 Furthermore, in the above embodiment, the case where the film thickness of a thin film provided on polycrystalline silicon as a solar cell wafer is measured has been described. However, the present invention is not limited to this, and single crystal silicon, microcrystalline silicon, amorphous silicon, etc. The present invention can also be applied to the solar cell wafer.
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示された実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, this invention is not limited to the thing of embodiment shown in figure. Various modifications and variations can be made to the illustrated embodiment within the same range or equivalent range as the present invention.
10,100 膜厚計測装置、12 ファイバヘッド、13 投光ファイバ、14 受光ファイバ、15 Zステージ、16 フォーカス検出部、20 ステージ、21 移動台、30 測定対象物、31 太陽電池ウエハ、130 PCIボード、135 PCIバス、140 コンピュータ、141 制御部、145 ソフトウエア。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,100 Film thickness measuring apparatus, 12 Fiber head, 13 Light emitting fiber, 14 Light receiving fiber, 15 Z stage, 16 Focus detection part, 20 Stage, 21 Moving stand, 30 Measurement object, 31 Solar cell wafer, 130 PCI board 135 PCI bus, 140 computer, 141 controller, 145 software.
Claims (10)
投受光部の光軸に対する垂直面から、膜の形成された面を傾斜させた状態で板状物体を保持する工程と、
投受光部から板状物体表面に計測光を照射し、かつ、投受光部に板状物体からの反射光を入力する工程と、
入力した反射光に基づいて板状物体の表面に形成された膜の厚さを計測する工程と、を含む、膜厚計測方法。 A film thickness measuring method for measuring the thickness of a film formed on the surface of a plate-like object using a light interference type film thickness measuring device having a coaxially arranged light emitting and receiving part,
A step of holding the plate-like object in a state in which the surface on which the film is formed is inclined from the plane perpendicular to the optical axis of the light projecting and receiving unit;
Irradiating measurement light from the light projecting / receiving unit to the surface of the plate-like object, and inputting reflected light from the plate-like object to the light projecting / receiving unit;
Measuring the thickness of the film formed on the surface of the plate-like object based on the input reflected light.
板状物体が他方面を投受光部に向くように保持した状態で計測位置の位置決めを行う工程と、
一方面を投受光部に向けて保持し、測定位置に計測光が照射されるように位置決めする工程と、をさらに含む、請求項1から3のいずれかに記載の膜厚計測方法。 The plate-like object has one side and the other side, and has a film only on one side,
A step of positioning the measurement position in a state where the plate-like object is held so that the other surface faces the light projecting / receiving unit;
The film thickness measuring method according to claim 1, further comprising a step of holding the one surface toward the light projecting / receiving unit and positioning the measurement position to be irradiated with the measurement light.
前記板状物体に対して、計測用の光を照射し、かつ前記板状物体からの反射光を入力する同軸投受光部と、
前記同軸投受光部の光軸に対する垂直面から、前記膜の形成された面を傾斜した状態で前記板状物体を保持する保持部と、を含む、膜厚計測装置。 A film thickness measuring device that measures the thickness of a film formed on the surface of a plate-like object using optical interference,
A coaxial light emitting and receiving unit that irradiates the plate-like object with measurement light and inputs reflected light from the plate-like object;
A film thickness measuring device comprising: a holding unit that holds the plate-like object in a state where the surface on which the film is formed is inclined from a plane perpendicular to the optical axis of the coaxial light projecting and receiving unit.
前記板状物体が前記他方面を前記投受光部に向くように保持した状態で決定した計測位置を記憶する記憶手段と、
前記一方面を前記投受光部に向けて保持し、前記記憶した測定位置に前記計測光が照射されるように位置決めする位置決め手段と、をさらに含む、請求項9に記載の膜厚計測装置。 The plate-like object has one side and the other side, and has a film only on one side,
Storage means for storing a measurement position determined in a state where the plate-like object is held so that the other surface faces the light projecting / receiving unit;
The film thickness measuring device according to claim 9, further comprising positioning means for holding the one surface toward the light projecting / receiving unit and positioning the measurement light so that the stored measurement position is irradiated with the measurement light.
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