本發明專利技術提供一種光學特性測量裝置以及光學特性測量方法。光學特性測量裝置(100)具備光源(10)、檢測器(40)以及數據處理部(50)。數據處理部(50)具備建模部、分析部以及擬合部。將多個膜模型方程式聯立，假設包含在多個膜模型方程式中的光學常數相同來進行規定的運算，通過進行將算出的膜的膜厚以及光學常數代入膜模型方程式而獲得的波形與由檢測器(40)獲取的波長分布特性的波形的擬合來判定包含在多個膜模型方程式中的光學常數是否相同，由分析部算出的膜的膜厚以及光學常數是否為正確的值。
【技術實現步驟摘要】
光學特性測量裝置以及光學特性測量方法
本專利技術涉及一種光學特性測量裝置以及光學特性測量方法，涉及一種能夠求出形成在基板上的膜的膜厚以及光學常數(折射率n、消光系數k)的光學特性測量裝置以及光學特性測量方法。
技術介紹
在制造半導體裝置、平板顯示器時需要在基板上形成多個膜。為了測量所形成的膜的膜厚以及光學常數，例如使用日本特開2000-65536號公報(專利文獻1)公開的反射分光膜厚計。反射分光膜厚計使從白色光源發射的光通過半透半反鏡進行反射并通過透鏡照射到基板上。而且，反射分光膜厚計使來自基板的反射光經由透鏡通過半透半反鏡而將其引導到分光器，在由分光器進行分光后由使用CCD等攝像元件的檢測器來檢測光譜。反射分光膜厚計通過對檢測出的光譜進行處理，能夠測量膜的膜厚以及光學常數。另外，例如還能夠使用日本特開2004-138519號公報(專利文獻2)公開的光譜橢偏儀來測量所形成的膜的膜厚以及光學常數。光譜橢偏儀從光源單元向基板發射偏振光，由感光單元接受來自基板的反射光來獲取反射光的偏振狀態的光譜，從而測量所形成的膜的膜厚以及光學常數。但是，在只根據由專利文獻1公開的分光膜厚計、專利文獻2公開的光譜橢偏儀獲取的光譜求出對于膜的多個測量點的唯一的光學常數(折射率n、消光系數k)時，所需的信息不足，無法根據所獲取的光譜將光學常數求出為唯一的值。
技術實現思路
本專利技術提供一種能夠根據所獲取的光譜將對于形成在基板上的膜的多個測量點的光學常數求出為唯一的值的光學特性測量裝置以及光學特性測量方法。本專利技術的一個方面所涉及的光學特性測量裝置具備光源、分光測量部、建模部、分析部以及擬合部。光源向在基板上形成有至少一層膜的被測量物照射具有規定的波長范圍的測量光。分光測量部根據由被測量物反射的光或者透過了被測量物的光來獲取反射強度或者透射強度的波長分布特性。建模部對于相同材料的膜獲取多個波長分布特性，生成至少包含根據所獲取的各個波長分布特性算出的參數、膜的膜厚以及光學常數的多個膜模型方程式。分析部將由建模部生成的多個膜模型方程式聯立，假設包含在多個膜模型方程式中的光學常數相同來進行規定的運算，算出膜的膜厚以及光學常數。擬合部通過進行將由分析部算出的膜的膜厚以及光學常數代入膜模型方程式而獲得的波形與由分光測量部獲取的波長分布特性的波形的擬合，來判定包含在多個膜模型方程式中的光學常數是否相同且由分析部算出的膜的膜厚以及光學常數是否為正確的值。本專利技術的其它方面所涉及的光學特性測量方法向在基板上形成有至少一層膜的被測量物照射具有規定的波長范圍的測量光，對于相同材料的膜，基于由被測量物反射的光或者透過了被測量物的光來獲取反射強度或者透射強度的多個波長分布特性。而且，光學特性測量方法生成包含根據所獲取的各個波長分布特性算出的參數、膜的膜厚以及光學常數的多個膜模型方程式，將所生成的多個膜模型方程式聯立，假設包含在多個膜模型方程式中的光學常數相同來進行規定的運算，算出膜的膜厚以及光學常數。并且，光學特性測量方法通過進行將算出的膜的膜厚以及光學常數代入膜模型方程式而獲得的波形與所獲取的波長分布特性的波形的擬合，來判定包含在多個膜模型方程式中的光學常數是否相同且算出的膜的膜厚以及光學常數是否為正確的值。根據本專利技術，能夠根據所獲取的光譜將對于形成在基板上的膜的多個測量點的光學常數求出為唯一的值。通過與附圖相關聯地理解的與本專利技術相關的下面的詳細說明，可明確本專利技術的上述以及其它目的、特征、方面以及優點。附圖說明圖1是本專利技術的實施方式1所涉及的光學特性測量裝置的概要結構圖。圖2是表示本專利技術的實施方式1所涉及的數據處理部的概要的硬件結構的示意圖。圖3是表示本專利技術的實施方式1所涉及的數據處理部的運算處理結構的框圖。圖4是本專利技術的實施方式1所涉及的光學特性測量裝置設為測量對象的試樣的截面示意圖的一個例子。圖5A、圖5B是示意性地表示試樣與膜的膜厚di以及光學常數ni、ki的關系的圖。圖6是表示與本專利技術的實施方式1所涉及的光學特性測量方法有關的處理過程的流程圖。圖7A~圖7C是表示由以往的光學特性測量裝置測量試樣而獲得的結果的曲線圖。圖8A、圖8B是表示由本專利技術的實施方式1所涉及的光學特性測量裝置測量試樣而獲得的結果的曲線圖。圖9A~圖9D是表示測量每個測量點的光學常數n、k不同的試樣而獲得的結果的曲線圖。圖10A、圖10B是表示由本專利技術的實施方式1所涉及的光學特性測量裝置測量形成有金屬薄膜的試樣而獲得的結果的曲線圖。圖11是表示由光學特性測量裝置所測量的試樣的層結構的概要圖。圖12是本專利技術的實施方式2所涉及的光學特性測量裝置的概要結構圖。圖13是表示與本專利技術的實施方式2所涉及的光學特性測量方法有關的處理過程的流程圖。圖14是表示由本專利技術所涉及的光學特性測量裝置進行評價的殘差ΔY與各試樣的殘差之間的關系的示意圖。附圖標記說明10：測量用光源；20：分束器；30：物鏡；40：檢測器；50：數據處理部；60：觀察用照相機；70：載物臺；80：橢圓光投光部；81、91：偏振棱鏡；90：橢圓光接收部；100、110：光學特性測量裝置；202：總線；204：顯示部；208：輸入部；210：硬盤部；212：存儲器部；214：ROM驅動器；216a：軟盤；501：建模部；502：分析部；503：擬合部。具體實施方式下面參照附圖詳細地說明本專利技術的實施方式。此外，對于附圖中相同或者相當部分附加相同附圖標記，不重復其說明。(實施方式1)<裝置結構>圖1是本專利技術的實施方式1所涉及的光學特性測量裝置100的概要結構圖。本實施方式1所涉及的光學特性測量裝置100是顯微分光膜厚計，代表性地能夠測量單層或者層疊結構的被測量物(試樣)中的各層的膜厚。此外，本實施方式1所涉及的光學特性測量裝置100不限于顯微分光膜厚計，也可以是宏觀分光膜厚計。另外，宏觀分光膜厚計不限于測量反射率的結構，也可以是使來自光源的光形成角度入射到試樣來測量反射率的結構、測量透射率的結構。具體地說，光學特性測量裝置100向試樣照射光，能夠根據由該試樣反射的反射光的波長分布特性(以下也稱為“光譜”)來測量構成試樣的膜的膜厚以及光學常數(折射率n、消光系數k)。此外，也可以代替反射光的光譜而使用透過試樣的光的光譜(透射光的光譜)。在本說明書中，例示出作為試樣以在基板上形成至少一層膜的被測量物為對象的情況。作為試樣的具體的一個例子，是如在Si基板、玻璃基板、藍寶石基板等基板上形成有樹脂薄膜那樣的層疊結構的基板等。參照圖1，光學特性測量裝置100具備測量用光源10、分束器20、物鏡30、檢測器40、數據處理部50、觀察用照相機60以及載物臺70。試樣放置于載物臺70上。測量用光源10是為了獲取試樣的反射率光譜而產生具有規定的波長范圍的測量光的光源，紫外頻帶使用氘燈(190nm~450nm)、可見近紅外頻帶使用鹵素燈(400nm~2000nm)紫外可見頻帶使用氙燈(300nm~800nm)等。作為測量用光源10，代表性地使用組合了能夠產生從紫外至近紅外為止的波長的氘燈和鹵素燈的混合光源。分束器20通過反射由測量用光源10生成的測量光來將其傳播方向變換為附圖中向下方向。另外，分束器20使向附圖中向上方向傳播的來自試樣的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種光學特性測量裝置，具備：光源，其向在基板上形成有至少一層膜的被測量物照射具有規定的波長范圍的測量光；分光測量部，其基于被上述被測量物反射的光或者透過了上述被測量物的光來獲取反射強度或者透射強度的波長分布特性；建模部，其生成多個膜模型方程式，各膜模型方程式至少包含上述膜的膜厚、上述膜的光學常數以及對于相同材料的上述膜獲取多個上述波長分布特性并根據獲取到的各個上述波長分布特性計算出的參數；分析部，其將由上述建模部生成的多個上述膜模型方程式聯立，假設包含在多個上述膜模型方程式中的上述光學常數相同來進行規定的運算，計算上述膜的上述膜厚以及上述光學常數；以及擬合部，其進行將由上述分析部計算出的上述膜的上述膜厚以及上述光學常數代入上述膜模型方程式而獲得的波形與由上述分光測量部獲取到的上述波長分布特性的波形的擬合，由此來判定包含在多個上述膜模型方程式中的上述光學常數是否相同且由上述分析部計算出的上述膜的上述膜厚以及上述光學常數是否為正確的值。
【技術特征摘要】
2011.08.12 JP 2011-1768171.一種光學特性測量裝置，具備：光源，其向在基板上形成有至少一層膜的被測量物照射具有規定的波長范圍的測量光；分光測量部，其基于被上述被測量物反射的光或者透過了上述被測量物的光來獲取反射強度或者透射強度的波長分布特性；建模部，其生成多個膜模型方程式，各膜模型方程式至少包含上述膜的膜厚、上述膜的光學常數以及對于相同材料的上述膜獲取多個上述波長分布特性并根據獲取到的各個上述波長分布特性計算出的參數；分析部，其將由上述建模部生成的多個上述膜模型方程式聯立，假設包含在多個上述膜模型方程式中的上述光學常數相同來進行規定的運算，計算上述膜的上述膜厚以及上述光學常數；以及擬合部，其進行將由上述分析部計算出的上述膜的上述膜厚以及上述光學常數代入上述膜模型方程式而獲得的波形與由上述分光測量部獲取到的上述波長分布特性的波形的擬合，由此來判定包含在多個上述膜模型方程式中的上述光學常數是否相同且由上述分析部計算出的上述膜的上述膜厚以及上述光學常數是否為正確的值，其中，上述分析部在上述規定的運算中使用非線性最小二乘法，使用上述非線性最小二乘法計算出的被測量物的殘差是被測量物的各試樣的殘差的和，上述分析部根據被測量物的各試樣的殘差的大小的比例對上述光學常數的變化的大小進行定量。2.根據權利要求1所述的光學特性測量裝置，其特征在于，根據上述波長分布特性計算出的上述參數...
【專利技術屬性】
技術研發人員：山崎雄介，岡本宗大，
申請(專利權)人：大塚電子株式會社，
類型：發明
國別省市：
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