專利名稱：反射率測定裝置、反射率測定方法、膜厚測定裝置及膜厚測定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及反射率測定裝置、反射率測定方法、膜厚測定裝置及膜厚測定方法。
背景技術(shù)：
專利文獻(xiàn)I中記載有檢測液晶顯示器用基板的表面處理的終點(diǎn)的裝置。該裝置對液晶顯示器用基板照射來自氙氣燈或鹵素?zé)舻鹊墓庠吹墓?，檢測來自液晶顯示器用基板的反射光，根據(jù)反射光的各波長的反射率而檢測表面處理的終點(diǎn)。
另外，專利文獻(xiàn)2中記載有求得被蝕刻基板的蝕刻深度的裝置。該裝置對被蝕刻基板照射來自氙氣燈等的白色光源的光，檢測來自被蝕刻基板的反射光，由此求得被蝕刻基板的蝕刻深度。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)
[專利文獻(xiàn)I]日本特開平05-322515號公報
[專利文獻(xiàn)2]日本特開2001-267300號公報發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問題
作為測定對象物的膜厚的測定方法，已知有通過檢測來自測定對象物的反射干涉光，計算各波長的反射率，而求得測定對象物的膜厚的方法。其利用薄膜的正面與背面的反射光產(chǎn)生的干涉。來自背面的反射光的光路相對于來自表面的反射光來說，要更長膜厚的2倍的厚度，使相位變化。由這些來自表面的反射光與來自背面的反射光干涉而獲得干涉光。若對各波長分解該干涉光，則各波長強(qiáng)度會產(chǎn)生變化，從而可根據(jù)該變化的情況而計算膜厚。
在根據(jù)干涉光的各波長的強(qiáng)度的變動計算膜厚的情形，一般是求得各波長的反射率，以便除去從光源照射的光的各波長的強(qiáng)度的影響。求得該各波長的反射率時，必須分別獲取來自基準(zhǔn)測定對象物的反射光的各波長的強(qiáng)度，與來自測定對象物的反射光的各波長的強(qiáng)度。通常，在測定裝置的工廠出貨時等，會預(yù)先獲取來自基準(zhǔn)測定對象物的反射光的各波長的強(qiáng)度，并記錄于測定裝置的記錄部等。而在計算測定對象物的膜厚時，讀取所記錄的來自基準(zhǔn)測定對象物的反射光的各波長的強(qiáng)度而使用。
根據(jù)上述的裝置，若因經(jīng)年變化或周圍環(huán)境使得測定所使用的光源的各波長的強(qiáng)度產(chǎn)生變動，則在獲取來自基準(zhǔn)測定對象物的反射光的各波長的強(qiáng)度時從測定光源供給至基準(zhǔn)測定對象物的照射光的強(qiáng)度，與在計算測定對象物的膜厚時從測定光源供給至測定對象物的照射光的強(qiáng)度將變得不同，從而無法高精度地測定各波長的反射率。
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠高精度地測定測定對象物的各波長的反射率的反射率測定裝置及反射率測定方法，及能夠高精度地測定測定對象物的膜厚的膜厚測定裝置及膜厚測定方法。
解決問題的技術(shù)手段
本發(fā)明的一實(shí)施方式的反射率測定裝置，其特征為具備:測定光源，對測定對象物供給照射光；分光檢測部，對各波長檢測照射光的強(qiáng)度及來自測定對象物的反射光的強(qiáng)度；系數(shù)記錄部，記錄用于將照射光的各波長的強(qiáng)度檢測值轉(zhuǎn)換成相當(dāng)于來自基準(zhǔn)測定對象物的反射光的各波長的強(qiáng)度的值的轉(zhuǎn)換系數(shù)；及反射率計算部，基于根據(jù)照射光的各波長的強(qiáng)度檢測值及轉(zhuǎn)換系數(shù)求得的、相當(dāng)于來自基準(zhǔn)測定對象物的反射光的各波長的強(qiáng)度的值，計算測定對象物的各波長的反射率。
另外，本發(fā)明的一實(shí)施方式的反射率測定方法，其特征為具備以下步驟:修正用照射光檢測步驟，對各波長檢測供給至基準(zhǔn)測定對象物的修正用照射光的強(qiáng)度；修正用照射光供給步驟，將修正用照射光從測定光源供給至基準(zhǔn)測定對象物；第I反射光檢測步驟，對各波長檢測來自基準(zhǔn)測定對象物的修正用照射光的反射光的強(qiáng)度；系數(shù)計算步驟，基于由修正用照射光檢測步驟獲得的修正用照射光的各波長的強(qiáng)度檢測值、與由第I反射光檢測步驟獲得的修正用照射光的反射光的各波長的強(qiáng)度檢測值，計算用于將對測定對象物供給的測定用照射光的各波長的強(qiáng)度檢測值，轉(zhuǎn)換成相當(dāng)于來自基準(zhǔn)測定對象物的測定用照射光的反射光的各波長的強(qiáng)度的值的轉(zhuǎn)換系數(shù)；設(shè)置步驟，設(shè)置測定對象物；測定用照射光檢測步驟，對各波長檢測包含激發(fā)光及由激發(fā)光產(chǎn)生的熒光的測定用照射光的強(qiáng)度；測定用照射光供給步驟，將測定用照射光從測定光源供給至測定對象物；第2反射光檢測步驟，對各波長檢測來自測定對象物的測定用照射光的反射光的強(qiáng)度；及反射率計算步驟，基于根據(jù)由測定用照射光檢測步驟獲得的測定用照射光的光譜的檢測值及轉(zhuǎn)換系數(shù)而求得的、相當(dāng)于來自基準(zhǔn)測定對象物的測定用照射光的反射光的各波長的強(qiáng)度的值，與由第2反射光檢測步驟獲得的來自測定對象物的測定用照射光的反射光的各波長的強(qiáng)度檢測值，計算測定對象物的各波長的反射率。
根據(jù)上述的反射率測定裝置及反射率測定方法，在測定測定對象物時，無需使用基準(zhǔn)測定對象物，即可根據(jù)照射至測定對象物的照射光的各波長的強(qiáng)度檢測值、與記錄于系數(shù)記錄部的轉(zhuǎn)換系數(shù)，在每次測定中計算相當(dāng)于來自基準(zhǔn)測定對象物的反射光的各波長的強(qiáng)度的值。由此，即使在照射光的各波長的強(qiáng)度產(chǎn)生變動的情形下，仍可高精度地測定測定對象物的各波長的反射率。
另外，測定光源也可為供給包含激發(fā)光及由激發(fā)光產(chǎn)生的熒光的照射光的熒光體方式的白色發(fā)光二極管。由于發(fā)光二極管的壽命較鹵素?zé)舻乳L，故可減少測定光源的更換次數(shù)。
另外，上述的反射率測定裝置也可進(jìn)一步具備:參考用光波導(dǎo)，其一端具有由測定光源照射照射光的參考光受光面，另一端光學(xué)耦合于分光檢測部；第I測定用光波導(dǎo)，其一端具有由測定光源照射照射光的照射光受光面，另一端具有對測定對象物供給照射光的照射光供給面；及第2測定用光波導(dǎo)，其一端具有接收來自測定對象物的反射光的反射光受光面，另一端光學(xué)耦合于分光檢測部。根據(jù)該構(gòu)成，可通過參考用光波導(dǎo)與第I測定用光波導(dǎo)的配置，調(diào)整照射光的各波長的強(qiáng)度。
另外，也可為，分光檢測部具有對各波長檢測照射光的強(qiáng)度的第I檢測部，及對各波長檢測來自測定對象物的反射光的強(qiáng)度的第2檢測部，且參考用光波導(dǎo)的另一端光學(xué)耦合于第I檢測部，而第2測定用光波導(dǎo)的另一端光學(xué)耦合于第2檢測部。在如此的構(gòu)成中，對各波長檢測照射光的強(qiáng)度的檢測部，與對各波長檢測來自測定對象物的反射光的強(qiáng)度的檢測部相互獨(dú)立。因此，可同時檢測照射光的各波長的強(qiáng)度，與反射光的各波長的強(qiáng)度，從而可高精度地測定測定對象物的各波長的反射率。再者，可縮短測定各波長的反射率所需的時間。
另外，本發(fā)明的反射率測定裝置進(jìn)一步具備將由測定光源照射的照射光選擇性地入射至參考光受光面及照射光受光面中任一者的光波導(dǎo)選擇單元；分光檢測部具有對各波長檢測照射光的強(qiáng)度、且對各波長檢測反射光的強(qiáng)度的第3檢測部；參考用光波導(dǎo)的另一端與第2測定用光波導(dǎo)的另一端可光學(xué)耦合于第3檢測部。根據(jù)如此的構(gòu)成，分光檢測部可由I個檢測部構(gòu)成，從而可由簡易的結(jié)構(gòu)制造反射率測定裝置。
另外，本發(fā)明的反射率測定裝置的特征也可為，照射至照射光受光面的照射光的光量，大于照射至參考光受光面的照射光的光量。因此，在照射光、反射光因通過光波導(dǎo)而衰減的情形下，仍可確保高精度地測定各波長的反射率所需的光量。另外，第I測定用光波導(dǎo)也可配置成使照射光受光面與測定光源相對。根據(jù)如此的配置，可使照射至第I測定用光波導(dǎo)的照射光的光量增多。
另外，第I測定用光波導(dǎo)及參考用光波導(dǎo)也可配置成使第I測定用光波導(dǎo)的中心軸與參考用光波導(dǎo)的中心軸相對于通過測定光源的軸為相互線對稱。例如，在將如由發(fā)光二極管照射的光般具有指向性的光作為照射光使用時，因測定光源與光波導(dǎo)的位置關(guān)系，會有入射至光波導(dǎo)的照射光的各波長的強(qiáng)度檢測值不同的情況。根據(jù)如此的配置，可抑制照射至參考用光波導(dǎo)的照射光的各波長的強(qiáng)度檢測值、與照射至第I測定用光波導(dǎo)的照射光的各波長的強(qiáng)度檢測值的差異，而高精度地測定各波長的反射率。
再者，膜厚測定裝置的特征為具備上述的反射率測定裝置。另外，膜厚測定方法的特征為包含上述的反射率測定方法，并基于由反射率測定方法獲得的各波長的反射率，計算測定對象物的膜厚。由此，可高精度地計算膜厚的測定所需的、測定對象物的各波長的反射率，從而能夠高精度地測定測定對象物的膜厚。
發(fā)明的效果
根據(jù)本發(fā)明的反射率測定裝置及反射率測定方法，可高精度地測定測定對象物的各波長的反射率。另外，根據(jù)本發(fā)明的膜厚測定裝置及膜厚測定方法，可高精度地測定測定對象物的膜厚。


圖1為模式性顯示測定對象物的膜厚的測定方法的圖。
圖2為顯示膜厚測定裝置的構(gòu)成的方塊圖。
圖3為顯示反射率測定裝置的第I實(shí)施方式的構(gòu)成的方塊圖。
圖4為顯示測定光源、參考用光波導(dǎo)及第I測定用光波導(dǎo)的構(gòu)成的一例的構(gòu)成圖。
圖5為顯不分光光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成的一例的圖。
圖6(a)為顯示暗信號的各波長的強(qiáng)度的圖表，圖6(b)為顯示暗信號所含的暗電流成分的各波長的強(qiáng)度的圖表，圖6(c)為顯示暗信號所含的環(huán)境光導(dǎo)致的信號的各波長的強(qiáng)度的圖表，圖6(d)為顯示包含暗信號的照射光的各波長的強(qiáng)度的圖表，圖6(e)為顯示進(jìn)行暗點(diǎn)削減修正后的照射光的各波長的強(qiáng)度的圖表。
圖7為顯示第I實(shí)施方式的計算轉(zhuǎn)換系數(shù)的程序的流程圖。
圖8為顯示第I實(shí)施方式的計算膜厚等的程序的流程圖。
圖9為顯示在不同的溫度環(huán)境下，使熒光體方式的白色發(fā)光二極管發(fā)光時的波長與各波長的相對強(qiáng)度的關(guān)系的圖表。
圖10(a)為顯示熒光體方式的白色發(fā)光二極管與光波導(dǎo)的配置的一例的圖，圖10(b)為顯示熒光體方式的白色發(fā)光二極管與光波導(dǎo)的配置的其它例的圖，圖10(c)為顯示熒光體方式的白色發(fā)光二極管與光波導(dǎo)的配置的又一其它例的圖。
圖11為顯示入射至圖10所示的光波導(dǎo)的照射光的波長與各波長的相對強(qiáng)度的關(guān)系的圖表。
圖12為模式性顯示照射光的照射范圍的截面的概念圖。
圖13為顯示入射至參考用光波導(dǎo)及第I測定用光波導(dǎo)的照射光的波長與各波長的相對強(qiáng)度的關(guān)系的圖表。
圖14為顯示反射率測定裝置的第2實(shí)施方式的構(gòu)成的方塊圖。
圖15為顯示反射率測定裝置的第3實(shí)施方式的構(gòu)成的方塊圖。
圖16為顯示第3實(shí)施方式的計算轉(zhuǎn)換系數(shù)的順序的流程圖。
圖17為顯示第3實(shí)施方式的計算膜厚等的順序的流程圖。
圖18為顯示第4實(shí)施方式的計算轉(zhuǎn)換系數(shù)的順序的流程圖。
圖19為顯示測定光源、與參考用光波導(dǎo)及第I測定用光波導(dǎo)的構(gòu)成的變形例的構(gòu)成圖。
圖20為顯示測定光源、與參考用光波導(dǎo)及第I測定用光波導(dǎo)的構(gòu)成的其它變形例的構(gòu)成圖。
圖21 (a)為顯示測定光源、與參考用光波導(dǎo)及第I測定用光波導(dǎo)的構(gòu)成的又一其它變形例的構(gòu)成圖，圖21 (b)為顯示測定光源、與參考用光波導(dǎo)及第I測定用光波導(dǎo)的構(gòu)成的又一其它變形例的構(gòu)成圖。
圖22為顯示測定光源、與參考用光波導(dǎo)及第I測定用光波導(dǎo)的構(gòu)成的又一其它變形例的構(gòu)成圖。
具體實(shí)施方式
以下，一面參照附圖，一面詳細(xì)地說明本發(fā)明的反射率測定裝置及反射率測定方法的實(shí)施方式。再者，在附圖的說明中，對相同的要素附注相同的符號，省略重復(fù)的說明。
(第I實(shí)施方式)
首先，說明利用反射光引起的干涉的膜厚測定的原理。在圖1所示的例中，作為膜狀的測定對象物的一例，顯示有形成于基板2上的半導(dǎo)體膜13。針對如此的膜厚d，從與基板2相反側(cè)的半導(dǎo)體膜13的上表面(第I面)6側(cè)，對由基板2及半導(dǎo)體膜13構(gòu)成的試料12供給膜厚測定用的照射光LI。且，檢測來自其上表面6的反射光L2、與來自下表面(第2面，基板2與半導(dǎo)體膜13的交界面)7的反射光L3 Lm干涉所產(chǎn)生的干涉光，從而計算半導(dǎo)體膜13的膜厚d。
其次，說明具備本實(shí)施方式的反射率測定裝置的膜厚測定裝置的構(gòu)成。圖2為顯示膜厚測定裝置10的一實(shí)施方式的構(gòu)成的方塊圖。在圖2中，顯示有將設(shè)置于試料測定部11的處理室內(nèi)的試料12的半導(dǎo)體膜13作為測定對象物的例。膜厚測定裝置10具備后述的反射率測定裝置1、測定光學(xué)系統(tǒng)14、及膜厚計算部19。
膜厚計算部19為計算測定對象物即半導(dǎo)體膜13的膜厚的膜厚計算單元，其基于從反射率測定裝置I輸出的各波長的反射率(以下，將「各波長的反射率」稱為「分光反射率數(shù)據(jù)」)的計算值而計算膜厚。該膜厚計算部19的輸入端與反射率測定裝置I的輸出端連接。再者，如此的膜厚計算部19可由例如執(zhí)行特定的計算程序的計算機(jī)構(gòu)成。
在該膜厚計算部19，連接有測定控制部20。測定控制部20參照從膜厚計算部19輸出的膜厚信息等，控制反射測定裝置I等的膜厚測定裝置10的裝置各部，由此進(jìn)行膜厚測定裝置10的膜厚測定動作等的動作所需的控制。
在該測定控制部20，連接有輸入裝置21及顯示裝置22。輸入裝置21用于供操作者輸入反射率測定裝置I及膜厚測定裝置10的測定動作所需的信息、條件、指示等。另外，顯示裝置22用于向操作者顯示針對上述的測定動作的必要信息。
測定光學(xué)系統(tǒng)14將從反射率測定裝置I供給的照射光LI照射至試料12的特定的測定位置，且將在試料12的表面反射的反射光L2引導(dǎo)至反射率測定裝置I。對于該測定光學(xué)系統(tǒng)14，光學(xué)耦合有引導(dǎo)來自反射率測定裝置I的照射光LI的第I測定用光波導(dǎo)(將于后述故未圖示)，及后述的將來自試料12的反射光L2向反射率測定裝置I引導(dǎo)的第2測定用光波導(dǎo)(將于后述故未圖示)。另外，在測定光學(xué)系統(tǒng)14中設(shè)置有在內(nèi)部設(shè)置測定對象物即試料12的試料測定部11。該測定對象物具有各波長的反射率為已知的基準(zhǔn)測定對象物、與作為膜厚測定的對象的測定對象物。
在該測定光學(xué)系統(tǒng)14中設(shè)置有XY Θ載物臺15。該XY Θ載物臺通過將測定光學(xué)系統(tǒng)14的位置、角度等在X方向、Y方向、Θ方向上調(diào)整，而調(diào)整膜厚測定裝置10在半導(dǎo)體膜13進(jìn)行的膜厚的測定位置、測定條件。另外，XY Θ載物臺15由載物臺控制部16進(jìn)行驅(qū)動控制。
另外，對于試料測定部11內(nèi)的試料12、及測定光學(xué)系統(tǒng)14，進(jìn)一步設(shè)置有攝像裝置17、及測定位置設(shè)定部18。攝像裝置17為用于確認(rèn)由膜厚測定裝置10在半導(dǎo)體膜13進(jìn)行的膜厚的測定位置的位置確認(rèn)用攝像裝置。另外，測定位置設(shè)定部18由攝像裝置17，參照經(jīng)由測定光學(xué)系統(tǒng)14而獲取的包含半導(dǎo)體膜13的試料12的圖像，而設(shè)定對試料12的膜厚測定位置。
其次，說明第I實(shí)施方式的反射率測定裝置I的構(gòu)成。圖3是顯示第I實(shí)施方式的反射率測定裝置I的構(gòu)成的一例。該反射率測定裝置I具備測定光源30、參考用光波導(dǎo)50、第I測定用光波導(dǎo)60、第2測定用光波導(dǎo)70、分光檢測部80、及處理部90而構(gòu)成。
在該反射率測定裝置I相對于試料測定部11內(nèi)的試料12的半導(dǎo)體膜13，設(shè)置有經(jīng)由測定光學(xué)系統(tǒng)14供給照射光LI的測定光源30。該測定光源30將至少包含遍及特定帶域的波長成分的照射光LI供給至測定對象物即半導(dǎo)體膜13。作為如此的測定光源30，可適宜使用例如照射包含激發(fā)光及由激發(fā)光產(chǎn)生的熒光的光的熒光方式的白色發(fā)光二極管(Light Emitting Diode,以下稱為「突光體方式的白色LED」)。白色LED通過將短波長的激發(fā)光照射至熒光體而生成長波長區(qū)域的熒光，且混合激發(fā)光與熒光而產(chǎn)生白色光。再者，作為測定光源30，也可使用氙氣燈或鹵素?zé)舻鹊墓庠?，或組合紅色LED、綠色LED及藍(lán)色LED等的3色LED方式的白色LED。
第I測定用光波導(dǎo)60將照射光LI從測定光源30引導(dǎo)至測定光學(xué)系統(tǒng)14。該第I測定用光波導(dǎo)60具有由測定光源30照射照射光LI的照射光受光面61，及對測定對象物供給照射光LI的照射光供給面62。照射光受光面61光學(xué)耦合于測定光源30，而照射光供給面62光學(xué)耦合于測定光學(xué)系統(tǒng)14。作為該第I測定用光波導(dǎo)60，可適宜使用例如光纖。
第2測定用光波導(dǎo)70將來自試料12的反射光L2經(jīng)由測定光學(xué)系統(tǒng)14引導(dǎo)至反射率測定裝置I。該第2測定用光波導(dǎo)70具有接受來自試料12的反射光L2的反射光受光面71。反射光受光面71光學(xué)耦合于測定光學(xué)系統(tǒng)14。另外，第2測定用光波導(dǎo)70的另一端光學(xué)耦合于分光檢測部80。作為該第2測定用光波導(dǎo)70，可適宜使用例如光纖。
在參考用光波導(dǎo)50的一端，設(shè)置有由測定光源30照射照射光LI的參考光受光面51。該參考光受光面51光學(xué)稱合于測定光源30。另外,參考用光波導(dǎo)50的另一端光學(xué)率禹合于分光檢測部80。作為該參考用光波導(dǎo)50，可適宜使用例如光纖。
分光檢測部80具備對各波長檢測照射光LI的強(qiáng)度，并獲取各波長的強(qiáng)度檢測值(以下，將「各波長的強(qiáng)度檢測值」稱為「光譜波形」)的第I檢測部81、及獲取反射光L2的光譜波形的第2檢測部84而構(gòu)成。該第I檢測部81具備分光光學(xué)系統(tǒng)82及光檢測器83而構(gòu)成。分光光學(xué)系統(tǒng)82對各波長分解入射至分光光學(xué)系統(tǒng)82的光，并將對各波長分解的光輸出至光檢測器83。光檢測器83獲取從分光光學(xué)系統(tǒng)82輸出的光的光譜波形，并將所獲取的光譜波形向處理部90輸出。第I檢測部81的分光光學(xué)系統(tǒng)82的輸入端，與參考用光波導(dǎo)50的另一端光學(xué)耦合。另外，光檢測器83的輸出端連接于處理部90的輸入端。另外，第2檢測部84也與第I檢測部81相同，具備分光光學(xué)系統(tǒng)82及光檢測器83而構(gòu)成。第2檢測部84的分光光學(xué)系統(tǒng)82的輸入端與第2測定用光波導(dǎo)70的另一端光學(xué)耦合。另外，光檢測器83的輸出端連接于處理部90的另一輸入端。
處理部90具備系數(shù)計算部91、系數(shù)記錄部92及反射率計算部93而構(gòu)成。系數(shù)計算部91計算將照射光LI的光譜波形轉(zhuǎn)換成相當(dāng)于來自基準(zhǔn)測定對象物的反射光L2的光譜波形的值的轉(zhuǎn)換系數(shù)。系數(shù)記錄部92記錄計算出的轉(zhuǎn)換系數(shù)。反射率計算部93計算測定對象物的分光反射率數(shù)據(jù)。處理部90的輸入端與第I檢測部81的光檢測器83的輸出端連接。另外，處理部90的另一輸入端與第2檢測部84的光檢測器83的輸出端連接。再者，處理部90的輸出端連接于圖2所示的膜厚計算部19的輸入端。
系數(shù)計算部91基于照射至基準(zhǔn)測定對象物的照射光LI的光譜波形、與來自基準(zhǔn)測定對象物的反射光L2的光譜波形而計算轉(zhuǎn)換系數(shù)。再者，系數(shù)計算部91將所計算的轉(zhuǎn)換系數(shù)輸出至系數(shù)記錄部92。該系數(shù)計算部91的輸出端與系數(shù)記錄部92的輸入端連接。再者，如此的系數(shù)計算部91可由例如執(zhí)行特定的計算程序的計算機(jī)構(gòu)成。
系數(shù)記錄部92記錄上述的轉(zhuǎn)換系數(shù)，并將該轉(zhuǎn)換系數(shù)輸出至反射率計算部93。該系數(shù)記錄部92的輸入端與系數(shù)計算部91的輸出端連接。
反射率計算部93基于相當(dāng)于由照射至測定對象物的照射光LI的光譜波形及轉(zhuǎn)換系數(shù)求得的來自基準(zhǔn)測定對象物的反射光L2的光譜波形的值、與來自測定對象物的反射光L2的光譜波形，計算測定對象物的分光反射率數(shù)據(jù)，并將計算出的光譜波形輸出至膜厚計算部19 (參照圖2)。該反射率計算部93的輸出端與膜厚計算部19 (參照圖2)的輸入端連接。再者，如此的反射率計算部93可由例如執(zhí)行特定的計算程序的計算機(jī)構(gòu)成。
圖4為顯示本實(shí)施方式的測定光源30、參考用光波導(dǎo)50、及第I測定用光波導(dǎo)60的構(gòu)成。該測定光源30具備熒光體方式的白色LED31及光源本體部32而構(gòu)成。另外，參考用光波導(dǎo)50及第I測定用光波導(dǎo)60由光波導(dǎo)保持部96予以保持。在本實(shí)施方式中，參考用光波導(dǎo)50及第I測定用光波導(dǎo)60配置成使參考用光波導(dǎo)50的中心軸50A及第I測定用光波導(dǎo)60的中心軸60A相對于通過白色LED31的軸3IA為相互線對稱。
圖5為顯不分光光學(xué)系統(tǒng)82的構(gòu)成的一例。具體而言,分光光學(xué)系統(tǒng)82以可對各波長進(jìn)行檢測的方式，分解來自照射光LI的測定對象物的反射光L2與照射光LI。該分光光學(xué)系統(tǒng)82具備入射狹縫301、準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)302、作為分散元件的衍射光柵303、及聚焦光學(xué)系統(tǒng)304而構(gòu)成。在如此的構(gòu)成中，以衍射光柵303對各波長分解的光經(jīng)由聚焦光學(xué)系統(tǒng)304在波長光譜的輸出面305對每個波長成分成像，并由配置于輸出面305的光檢測器83對每個波長成分進(jìn)行檢測。再者，除本例以外，也可通過使用例如帶域濾波器，適宜地構(gòu)成以可對各波長檢測的方式分解來自測定對象物的反射光L2與照射光LI的分光光學(xué)系統(tǒng)82。
如圖5所示，作為對于由分光光學(xué)系統(tǒng)82對每個波長成分經(jīng)分解的光檢測各波長成分的強(qiáng)度的檢測單元，設(shè)置有光檢測器83。具體而言，該光檢測器83對數(shù)nm單位的各波長成分，檢測由分光光學(xué)系統(tǒng)82分解的輸出光的強(qiáng)度。光檢測器83例如由多通道光檢測器構(gòu)成，該多通道光檢測器對于圖5所示的分光光學(xué)系統(tǒng)82，配置于其輸出面305，且排列有檢測由分光光學(xué)系統(tǒng)82分解的各波長成分的強(qiáng)度的多個個光檢測元件。
其次，說明第I實(shí)施方式的反射率測定方法。在說明之前，先就暗點(diǎn)削減修正進(jìn)行說明。即使在未從參考用光波導(dǎo)50入射照射光LI的情形下，仍會從圖3所示的第I檢測部81輸出微弱的信號。另外，即使在未從第2測定用光波導(dǎo)70入射反射光L2的情形下，仍會從第2檢測部84輸出微弱的信號。該微弱的信號稱為暗電流。該暗電流在由光檢測元件獲取光的強(qiáng)度的情形時，有必要作為必須校正的要素而加以處理。除該暗電流以外，從第I檢測部81及第2檢測部84輸出的信號中，也含有由室內(nèi)照明照射的光等的環(huán)境光產(chǎn)生的信號。將混有上述的暗電流及環(huán)境光等的無用的信號稱為暗信號。為高精度地獲取照射光LI的光譜波形及反射光L2的光譜波形，必須自照射光LI的光譜波形及反射光L2的光譜波形減去暗信號的光譜波形。
一面參照圖6，一面說明暗點(diǎn)削減修正的方法。此處，作為一例，就針對照射光LI進(jìn)行暗點(diǎn)削減修正的方法進(jìn)行說明。首先。使測定光源30熄滅，由分光檢測部80獲取暗信號的光譜波形。如圖6(a)所示，暗信號的光譜波形含有白色噪聲成分與在特定的波長區(qū)域中具有峰值的噪聲成分。白色噪聲成分為暗電流引起的噪聲成分(圖6(b))。另外，在特定的波長區(qū)域中，強(qiáng)度具有峰值的噪聲成分為環(huán)境光等所引起的噪聲成分(圖6(c))。
其次，使測定光源30點(diǎn)亮，由分光檢測部80，獲取照射光LI的光譜波形。如圖6(d)所示，該光的光譜波形中除照射光LI的光譜波形的成分以外，含有例如如圖6(a)所示的暗信號的光譜波形的成分。且，自圖6(d)所示的含有照射光LI的光譜波形成分及暗信號的光譜波形成分的光譜波形，減去圖6(a)所示的暗信號的光譜波形。由此，可高精度地獲取不含暗信號的光譜波形的成分的、如圖6(e)所示的照射光LI的光譜波形。對反射光L2，也可由將自點(diǎn)亮測定光源30而獲得的反射光L2的光譜波形，減去熄滅測定光源30而獲得的暗信號的光譜波形，從而高精度地獲取反射光L2的光譜波形。
其次，說明使用暗點(diǎn)削減修正的本實(shí)施方式的反射率測定方法。圖7及圖8為顯示包含第I實(shí)施方式的反射率測定方法的膜厚測定方法的流程圖。
首先，實(shí)施圖7所示的計算轉(zhuǎn)換系數(shù)Κ( λ)的步驟。此處，λ是指波長或分光檢測部的波長分解單位。將分光反射率數(shù)據(jù)RrefU)為已知的基準(zhǔn)測定對象物設(shè)置于試料測定部11 (SlO)。其次，使測定光源30點(diǎn)亮，將照射光LI從測定光源30照射至參考光受光面51及照射光受光面61。此處，在該計算轉(zhuǎn)換系數(shù)Κ( λ)的步驟中，將由測定從光源30照射的照射光LI稱為修正用照射光。照射至照射光受光面61的修正用照射光經(jīng)由第I測定用光波導(dǎo)60及測定光學(xué)系統(tǒng)14，供給至基準(zhǔn)測定對象物(修正用照射光供給步驟S12)。
照射至參考光受光面51的修正用照射光由參考用光波導(dǎo)50引導(dǎo)至第I檢測部81，在分光光學(xué)系統(tǒng)82中對每個波長成分予以分解。其后，由光檢測器83，獲取修正用照射光的光譜波形SrefU )(修正用照射光檢測步驟S14)。
另一方面，供給至基準(zhǔn)測定對象物的修正用照射光在基準(zhǔn)測定對象物的表面反射，成為反射光L2。此處，將在基準(zhǔn)測定對象物的表面反射的修正用照射光稱為修正用反射光。修正用反射光由測定光學(xué)系統(tǒng)14及第2測定用光波導(dǎo)70引導(dǎo)至第2檢測部84，在分光光學(xué)系統(tǒng)82中對每個波長成分予以分解。其后，由光檢測器83，獲取修正用反射光的光譜波形SsigU)(第I反射光檢測步驟S16)。其次，使測定光源30熄滅(S18)。在該狀態(tài)下，獲取從第I檢測部81輸出的暗信號的光譜波形Dref ( λ ) (S20)。再者，獲取從第2檢測部84輸出的暗信號的光譜波形Dsig( λ ) (S22)。
下述的公式(I)為計算轉(zhuǎn)換系數(shù)Κ(λ)的公式?；诨鶞?zhǔn)測定對象物的分光反射率數(shù)據(jù)RrefU )、修正用照射光的光譜波形SrefU )、修正用反射光的光譜波形Ssig(A)、從第I檢測部81輸出的暗信號的光譜波形DrefU )及從第2檢測部84輸出的暗信號的光譜波形Dsig ( λ )，計算轉(zhuǎn)換系數(shù)K ( λ )(系數(shù)計算步驟S24)。轉(zhuǎn)換系數(shù)K ( λ )的計算由系數(shù)計算部91執(zhí)行。轉(zhuǎn)換系數(shù)Κ( λ)被記錄于系數(shù)記錄部92 (S26)。再者，上述的計算轉(zhuǎn)換系數(shù)Κ( λ)的步驟在出貨檢查時或定期的維護(hù)作業(yè)中實(shí)施即可。
[數(shù)I]
權(quán)利要求
1.一種反射率測定裝置，其特征在于， 具備: 測定光源，對測定對象物供給照射光； 分光檢測部，對于各波長檢測所述照射光的強(qiáng)度及來自所述測定對象物的反射光的強(qiáng)度； 系數(shù)記錄部，記錄轉(zhuǎn)換系數(shù)，該轉(zhuǎn)換系數(shù)用于將所述照射光的各波長的強(qiáng)度檢測值轉(zhuǎn)換成相當(dāng)于來自基準(zhǔn)測定對象物的反射光的各波長的強(qiáng)度的值；及 反射率計算部，基于根據(jù)所述照射光的各波長的強(qiáng)度檢測值及所述轉(zhuǎn)換系數(shù)求得的、相當(dāng)于來自所述基準(zhǔn)測定對象物的所述反射光的各波長的強(qiáng)度的值，計算所述測定對象物的各波長的反射率。
2.如權(quán)利要求1所述的反射率測定裝置，其特征在于， 所述測定光源為供給包含激發(fā)光及由所述激發(fā)光產(chǎn)生的熒光的所述照射光的熒光體方式的白色發(fā)光二極管。
3.如權(quán)利要求1或2所述的反射率測定裝置，其特征在于， 進(jìn)一步具備: 參考用光波導(dǎo)，其一端具有由所述測定光源照射所述照射光的參考光受光面，另一端光學(xué)耦合于所述分光檢測部； 第I測定用光波導(dǎo)，其一端具有由所述測定光源照射所述照射光的照射光受光面，另一端具有對所述測定對象物供給所 述照射光的照射光供給面；及 第2測定用光波導(dǎo)，其一端具有接收來自所述測定對象物的所述反射光的反射光受光面，另一端光學(xué)耦合于所述分光檢測部。
4.如權(quán)利要求3所述的反射率測定裝置，其特征在于， 所述分光檢測部包含對各波長檢測所述照射光的強(qiáng)度的第I檢測部，以及對各波長檢測來自所述測定對象物的所述反射光的強(qiáng)度的第2檢測部， 所述參考用光波導(dǎo)的另一端光學(xué)耦合于所述第I檢測部，所述第2測定用光波導(dǎo)的另一端光學(xué)耦合于所述第2檢測部。
5.如權(quán)利要求3所述的反射率測定裝置，其特征在于， 進(jìn)一步具備光波導(dǎo)選擇單元，其將由所述測定光源照射的所述照射光選擇性地入射至所述參考光受光面及所述照射光受光面中的任一者； 所述分光檢測部具有第3檢測部，其對各波長檢測所述照射光的強(qiáng)度且對各波長檢測所述反射光的強(qiáng)度； 所述參考用光波導(dǎo)的另一端與所述第2測定用光波導(dǎo)的另一端光學(xué)耦合于所述第3檢測部。
6.如權(quán)利要求3至5中任一項所述的反射率測定裝置，其特征在于， 照射至所述照射光受光面的所述照射光的光量，大于照射至所述參考光受光面的所述照射光的光量。
7.如權(quán)利要求6所述的反射率測定裝置，其特征在于， 所述第I測定用光波導(dǎo)配置成使所述照射光受光面與所述測定光源相對。
8.如權(quán)利要求3至5中任一項所述的反射率測定裝置，其特征在于，所述第I測定用光波導(dǎo)及所述參考用光波導(dǎo)，配置成使所述第I測定用光波導(dǎo)的中心軸與所述參考用光波導(dǎo)的中心軸相對于通過所述測定光源的軸為相互線對稱。
9.一種膜厚測定裝置，其特征在于， 具備權(quán)利要求1至8中任一項所述的反射率測定裝置。
10.一種反射率測定方法，其特征在于， 包括: 修正用照射光檢測步驟，對各波長檢測供給至基準(zhǔn)測定對象物的修正用照射光的強(qiáng)度； 修正用照射光供給步驟，將所述修正用照射光從測定光源供給至所述基準(zhǔn)測定對象物； 第I反射光檢測步驟，對各波長檢測來自所述基準(zhǔn)測定對象物的所述修正用照射光的反射光的強(qiáng)度； 系數(shù)計算步驟，基于由所述修正用照射光檢測步驟獲得的所述修正用照射光的各波長的強(qiáng)度檢測值、與由所述第I反射光檢測步驟獲得的所述修正用照射光的反射光的各波長的強(qiáng)度檢測值，計算轉(zhuǎn)換系數(shù)，該轉(zhuǎn)換系數(shù)用于將對測定對象物供給的測定用照射光的各波長的強(qiáng)度檢測值，轉(zhuǎn)換成相當(dāng)于來自所述基準(zhǔn)測定對象物的所述測定用照射光的反射光的各波長的強(qiáng)度的值； 設(shè)置步驟，設(shè)置所述測定對象物； 測定用照射光檢測步驟，對各波長檢測包含激發(fā)光及由所述激發(fā)光產(chǎn)生的熒光的所述測定用照射光的強(qiáng)度； 測定用照射光供給步驟，將所述測定用照射光從所述測定光源供給至所述測定對象物； 第2反射光檢測步驟，對各波長檢測來自所述測定對象物的所述測定用照射光的反射光的強(qiáng)度 '及 反射率計算步驟，基于根據(jù)由所述測定用照射光檢測步驟獲得的所述測定用照射光的各波長的強(qiáng)度檢測值及所述轉(zhuǎn)換系數(shù)而求得的、相當(dāng)于來自所述基準(zhǔn)測定對象物的所述測定用照射光的反射光的各波長的強(qiáng)度的值、與由所述第2反射光檢測步驟獲得的來自所述測定對象物的所述測定用照射光的反射光的各波長的強(qiáng)度的檢測值，計算所述測定對象物的各波長的反射率。
11.一種膜厚測定方法， 其特征在于， 包括權(quán)利要求10所述的反射率測定方法，且基于由所述反射率測定方法獲得的各波長的反射率，計算所述測定對象物的膜厚。
全文摘要
本發(fā)明的反射率測定裝置(1)具備測定光源(30)，對測定對象物供給照射光(L1)；分光檢測部(80)，對各波長檢測照射光(L1)的強(qiáng)度及來自測定對象物的反射光(L2)的強(qiáng)度；系數(shù)記錄部(92)，記錄將照射光(L1)的各波長的強(qiáng)度檢測值轉(zhuǎn)換成相當(dāng)于來自基準(zhǔn)測定對象物的反射光(L2)的各波長的強(qiáng)度檢測值的轉(zhuǎn)換系數(shù)K(λ)；及反射率計算部(93)，基于根據(jù)照射光(L1)的各波長的強(qiáng)度檢測值及轉(zhuǎn)換系數(shù)K(λ)求得的、相當(dāng)于來自基準(zhǔn)測定對象物的反射光(L2)的各波長的強(qiáng)度的值，計算各波長的反射率。由此，可高精度地測定測定對象物的各波長的反射率。
文檔編號G01N21/27GK103140750SQ201180044880
公開日2013年6月5日 申請日期2011年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月17日
發(fā)明者大塚賢一, 中野哲壽 申請人:浜松光子學(xué)株式會社