CN111486794B - 光学测定系统和光学测定方法 - Google Patents

光学测定系统和光学测定方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种光学测定系统和光学测定方法，提供一种针对在以往的光学测定装置中测定精度可能降低的样品也能够更高精度地测定光学特性的结构。光学测定系统包括：光源，其发出用于向样品照射的测定光；分光检测器，其接收由测定光在样品处产生的反射光或透射光；以及处理装置，其被输入分光检测器的检测结果。处理装置构成为能够执行以下处理：基于分光检测器的检测结果，来计算第一光谱；在第一光谱中确定与波长有关的振幅的变化满足规定条件的区间；以及使用从第一光谱去除所确定的区间的信息所得到的第二光谱，来计算样品的光学特性。

Description

光学测定系统和光学测定方法
技术领域
本发明涉及一种能够测定样品的膜厚等光学特性的光学测定系统和光学测定方法。
背景技术
一直以来，已知如下一种技术：通过观测由于光干涉而出现的光，来测定样品的膜厚等光学特性。例如，日本特开2009-092454号公报公开了能够更高精度地测定具有波长取决性的多层膜试样的膜厚的多层膜分析装置等。另外，日本特开2018-205132号公报公开了能够更高速且更高精度地测定样品的膜厚的面内分布的光学测定装置等。
在使用上述这种光学测定装置来测定出液晶材料、聚合物材料(例如，PET薄膜等)等样品的膜厚的情况下，存在由于这些材料所具有的各向异性而导致测定精度降低这样的问题。另外，在对构造上具有多个厚度的样品进行了测定的情况下，也存在测定精度降低这样的问题。
发明内容
发明要解决的问题
本发明的一个目的在于提供如下结构：针对在以往的光学测定装置中测定精度可能降低的样品，也能够更高精度地测定光学特性。
本发明的某一方面的的光学测定系统包括：光源，其产生用于向样品照射的测定光；分光检测器，其接收由测定光在样品处产生的反射光或透射光；以及处理装置，其被输入分光检测器的检测结果。处理装置构成为能够执行以下处理：基于分光检测器的检测结果，来计算第一光谱；在第一光谱中确定与波长有关的振幅的变化满足规定条件的区间；以及使用从第一光谱去除所确定的区间的信息所得到的第二光谱，来计算样品的光学特性。
也可以是，进行确定的处理包括以下处理：针对第一光谱，依次设定具有预先决定的波长幅度的评价窗；以及基于各评价窗中包含的第一光谱的振幅的变化，来判断与各评价窗对应的区间是否满足规定条件。
也可以是，判断与各评价窗对应的区间是否满足规定条件的处理包括以下处理：计算第一光谱的与各评价窗对应的区间内的振幅的偏差的程度。
也可以是，在第一光谱的与各评价窗对应的区间内的振幅的偏差程度低于规定阈值的情况下，判断为与该评价窗对应的区间满足规定条件。
也可以是，评价窗的波长幅度是按样品的种类预先决定的。
也可以是，计算样品的光学特性的处理包括以下处理：基于对第二光谱进行傅里叶变换所得到的结果中出现的峰值来计算膜厚。
也可以是，计算第一光谱的处理包括以下处理：基于分光检测器的检测结果计算样品的反射率光谱，来作为第一光谱。
也可以是，计算第一光谱的处理包括以下处理：计算从基于分光检测器的检测结果计算出的样品的反射率光谱去除源自样品中包含的除测定对象以外的层的信息所得到的反射率光谱，来作为第一光谱。
也可以是，计算第一光谱的处理还包括以下处理：对样品的反射率光谱进行傅里叶变换，来计算第三光谱；确定第三光谱中的源自样品中包含的除测定对象以外的层的峰值；以及从第三光谱中去除所确定的该峰值及该峰值附近的信息，来计算第四光谱。
也可以是，计算第一光谱的处理还包括以下处理：对第四光谱进行逆傅里叶变换，来计算第一光谱。
本发明的某一方面的光学测定方法包括以下步骤：从光源向样品照射测定光，并基于利用分光检测器接收由该测定光在样品处产生的反射光或透射光所得到的检测结果，来计算第一光谱；在第一光谱中确定与波长有关的振幅的变化满足规定条件的区间；以及使用从第一光谱去除所确定的区间的信息所得到的第二光谱，来计算样品的光学特性。
根据关联附图来理解的关于本发明的下面的详细的说明，来明确本发明的上述及其它的目的、特征、方面以及优点。
附图说明
图1是示出本实施方式的光学测定系统的结构例的示意图。
图2是示出本实施方式的光学测定系统中包含的分光检测器的截面构造例的示意图。
图3是示出本实施方式的光学测定系统中包含的处理装置的结构例的示意图。
图4是用于说明使用了光干涉法的光学测定方法的原理的图。
图5的(A)和(B)是示出基于使用了光干涉法的光学测定方法得到的测定结果的一例的图。
图6是用于说明在具有各向异性的样品中产生的双折射的图。
图7的(A)～(C)是用于说明本实施方式的光学测定方法中的去除低频分量的影响的方法的图。
图8是示出第一实施方式的光学测定方法的过程的流程图。
图9的(A)～(C)是用于说明第一实施方式的光学测定方法中的确定波谷区间的处理的图。
图10是示出图8所示的第一实施方式的光学测定方法的步骤S4的更详细的过程的流程图。
图11的(A)～(E)是示出基于第一实施方式的光学测定方法的测定例的图。
图12是示出第二实施方式的光学测定方法的过程的流程图。
图13是示出作为测定对象的样品的构造例的示意图。
图14的(A)～(D)是示出基于第二实施方式的光学测定方法的测定例的图。
附图标记说明
1：光学测定系统；2：样品；4：Y型光纤；10：光源；20：分光检测器；22：衍射光栅；24：受光部；26：接口电路；30：评价窗；32：波谷区间；100：处理装置；102：处理器；104：主存储器；106：输入部；108：显示部；110：存储单元；112：操作系统；114：测定程序；116：检测结果；118：测定结果；120：通信接口；122：网络接口；124：媒体驱动器；126：记录介质。
具体实施方式
参照附图来详细说明本发明的实施方式。此外，针对图中的相同或相当部分，标注同一附图标记，不重复对其进行说明。
<A.光学测定系统>
首先，说明本实施方式的光学测定系统1的结构例。
图1是示出本实施方式的光学测定系统1的结构例的示意图。光学测定系统1包括：光源10，其产生用于向样品2照射的测定光；分光检测器20，其接收由测定光在样品2处产生的观测光(如后述的反射光或透射光)；以及处理装置100，其被输入分光检测器20的检测结果。处理装置100基于分光检测器20的检测结果来计算样品2的光学特性(典型的是膜厚)。光源10与分光检测器20经由具有朝向样品2的照射口的Y型光纤4来以光学方式连接。
在光学测定系统1中，向样品2照射来自光源10的测定光，并观测由于在样品2内部产生的光干涉而出现的光，由此测定样品2中包含的1个或多个膜的膜厚等。
在图1中，作为典型例，示出向样品2照射测定光并观测在样品2处产生的反射光的反射光学系统，但也可以采用向样品2照射测定光并使测定光透过样品2来观测透射光的透射光学系统。
光源10产生具有规定的波长范围的测定光。测定光的波长范围是根据要从样品2测定的波长信息的范围等决定的。光源10例如使用卤素灯、白色LED等。
图2是示出本实施方式的光学测定系统1中包含的分光检测器20的截面构造例的示意图。参照图2，分光检测器20包括：衍射光栅22，其用于使经由Y型光纤4入射的光发生衍射；受光部24，其与衍射光栅22相对应地配置；以及接口电路26，其与受光部24电连接，用于向处理装置100输出检测结果。受光部24由线传感器或二维传感器等构成，能够将各频率分量的强度作为检测结果输出。
图3是示出本实施方式的光学测定系统1中包含的处理装置100的结构例的示意图。参照图3，处理装置100包括处理器102、主存储器104、输入部106、显示部108、存储单元110、通信接口120、网络接口122以及媒体驱动器124。
处理器102典型来说是CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)、GPU(Graphics Processing Unit：图形处理单元)等运算处理部，将存储单元110中保存的1个或多个程序读出到主存储器104来执行该程序。主存储器104为DRAM(Dynamic RandomAccess Memory：动态随机存取存储器)或SRAM(Static Random Access Memory：静态随机存取存储器)之类的易失性存储器，作为用于由处理器102执行程序的工作存储器发挥功能。
输入部106包括键盘、鼠标等，用于受理来自用户的操作。显示部108向用户输出由处理器102执行的程序的执行结果等。
存储单元110由硬盘、快闪存储器等非易失性存储器构成，用于保存各种程序、数据。更具体地说，存储单元110保持操作系统112(OS：Operating System)、测定程序114、检测结果116以及测定结果118。
操作系统112提供处理器102执行程序的环境。测定程序114通过被处理器102执行来实现本实施方式的光学测定方法等。检测结果116包括从分光检测器20输出的数据。测定结果118包括通过执行测定程序114而得到的膜厚等光学特性的计算值。
通信接口120用于中继处理装置100与分光检测器20之间的数据传送。网络接口122用于中继处理装置100与外部的服务器装置之间的数据传送。
媒体驱动器124从保存有由处理器102执行的程序等的记录介质126(例如，光盘等)读出所需要的数据，并将该数据保存到存储单元110。此外，在处理装置100中执行的测定程序114等既可以经由记录介质126等来安装，也可以经由网络接口122等从服务器装置下载。
测定程序114也可以是以规定的序列在规定的时刻调用作为操作系统112的一部分提供的程序模块中的必要的模块来执行处理的程序。在这种情况下，不包括该模块的测定程序114也包含在本发明的保护范围内。测定程序114也可以被编入到其它程序的一部分中来提供。
此外，也可以由专用的硬件来实现通过处理装置100的处理器102执行测定程序114而提供的功能的全部或一部分。
<B.问题和解决方案>
接下来，说明本申请的发明人们新发现的在使用了光干涉法的光学测定方法中产生的问题。
图4是用于说明使用了光干涉法的光学测定方法的原理的图。参照图4，作为最简单的例子，假定由介质1(折射率为n1)构成的样品2(膜厚为d1)。样品2的靠图纸上方的一侧与介质0(折射率为n0)接触，样品2的靠图纸下方的一侧与介质2(折射率为n2)接触。
在这种状态下，从配置于介质0的一侧的光源向样品2照射测定光。测定光的一部分在样品2的入射面(介质0与介质1的边界面)发生反射(反射率为R1)。测定光的另一部分入射到样品2并在样品2内传播之后，在相反的一侧的面(介质1与介质2的边界面)发生反射，进一步在样品2内向反方向传播并透过入射面(反射率为R2)。并且，虽然未图示，但在样品2内发生多重反射，其结果，观测到与从样品2射出的光对应的反射光。
针对这种测定光的在样品2的表面和样品2内产生的各反射光整体的反射率R012为各反射率的合计(R1+R2+R3+…)。如下面的式(1-1)所示，反射率R012为复数反射率r012的平方值。另外，复数反射率r012能够根据下面的式(1-2)计算出。此外，式(1-2)中的相位β能够根据下面的式(1-3)计算出。
R012＝R1+R2+R3+…
＝|r012| …(1-1)
其中，r01为介质0与介质1的边界面的反射率，
r12为介质1与介质2的边界面的反射率。
此外，上述的式(1-1)～(1-3)表示针对具有特定波长λ的测定光的反射率，但是在图1所示的光学测定系统1中，使用具有规定的波长范围的测定光，并且使用分光检测器20来针对每个波长观测反射光(或者透射光)，因此能够测定出样品2的每个波长下的反射率(以下也称为“反射率光谱”。)。反射率光谱相当于分光反射率。
能够基于通过对所测定出的反射率光谱进行傅里叶变换所得到的功率谱中出现的峰值，来计算作为对象的样品2的膜厚或样品2中包含的各层的膜厚。此外，对于使用基于透射光计算出的透射率光谱的情况，也同样能够计算作为对象的样品2的膜厚或样品2中包含的各层的膜厚。
图5的(A)和(B)是示出基于使用了光干涉法的光学测定方法得到的测定结果的一例的图。图5的(A)中示出从具有各向异性的样品测定出的反射率光谱的一例，图5的(B)中示出基于图5的(A)的反射率光谱计算出的功率谱的一例。此外，图5的(B)的横轴为对膜厚d乘以各波长下的折射率n(λ)所得到的值(以下也记载为“光学膜厚”或“nd”。)。
如图5的(A)所示，反射率光谱示出与波长对应的振幅的大小呈周期性变动的特性。在图5的(B)所示的功率谱中出现了3个峰值P1、P2、P3。然而，接近的峰值P1和峰值P2是与同一层对应的峰值，原本应出现在同一位置。即，应在峰值P1与峰值P2之间出现真的峰值。有可能由于误判断为存在峰值P1和峰值P2而将各个膜厚作为测定结果输出。
作为这种在接近的位置处产生2个峰值的原因之一，能够想到样品具有各向异性。
图6是用于说明在具有各向异性的样品中产生的双折射的图。各向异性是指可视性(光学特性)根据观测的方向不同而不同。参照图6，在具有各向异性的样品中，某个轴向(x轴)上的折射率nx与同该轴向正交的轴向(y轴)上的折射率ny必定不一致(即，nx≠ny)。能够想到如图5的(B)所示的接近的2个峰值受到由这种折射率在轴之间的微小差Δn(＝|nx-ny|)引起的影响。
另外，还存在以下情况：不仅由于各向异性，而且由于样品的构造而出现接近的多个峰值。并且，在具有多层构造的样品具有各向异性的情况下，在各层产生由双折射引起的影响。
这样，在通过光干涉法测定具有各向异性的样品、具有特异性构造的样品的情况下，有时测定结果中包含的误差增大。并且，在具有多层构造的样品中，这种误差的增大会在各个层产生。
在此，如果因各向异性产生的双折射(折射率的不同)是唯一的原因，则考虑能够通过使用偏振片等仅观测特定轴向的光来解决。然而，在现实中，所要观测的光中包含的分量根据样品与偏振片之间的光学位置关系(角度)而变化，因此在测定时需要对光学位置关系进行严格的调整。因此，在对多个样品依次进行测定这样的应用程序中，难以在现实上进行应用。
下面概述针对如上所述的在使用光干涉法的光学测定方法中产生的问题的解决方案。
在从如上所述的具有各向异性的样品观测到的光的反射率光谱中产生差拍(拍频)。这种“差拍”当被一般化时，以将振动数稍有不同的波叠加所形成的合成波的振幅的强弱周期性重复的现象被熟知。例如，当观察从具有双折射率nx、ny的样品测定出的反射率光谱时，能够使用下面的式(2)这样的关系式来将该反射率光谱一般化。
其中，I为振幅强度，
C为截距。
如式(2)所示，反射率光谱包括取决于双折射率之差(nx-ny)的频率分量(以下也称为“低频分量”。)和取决于双折射率之和(nx+ny)的频率分量(以下也称为“高频分量”。)。在此，低频分量是指振幅变化的周期(波长的长度)相对长的分量，高频分量是指振幅变化的周期(波长的长度)相对短的分量。
在这些频率分量之中，实际的测定对象为与膜厚的平均值相当的取决于双折射率之和(nx+ny)的高频分量，取决于双折射率之差(nx-ny)的低频分量为实际上不存在的虚拟的信息(即，误差因素)。
例如，如果是声波等振幅随时间变化的波，则通过进行足够长时间的观测，能够测定出低频分量。然而，对于光波，无法进行时间域上的观测，因此取决于光源和分光检测器的性能来以固定方式决定可观测的波长范围。另外，由于根据想要测定的膜厚(高频分量)来决定波长范围和波长分辨率，因此不易在同一测定内观测到低频分量的波。
因此，当可观测的波长范围中包含低频分量的至少一部分时，测定误差可能增大。即，所观测的光变为低频分量与高频分量之积，因此对作为实际的测定对象的高频分量(即，表示膜厚的信息)也有影响。由于低频分量的频率(振幅变化的周期)取决于样品，因此无法预先获知。
图7的(A)～(C)是用于说明本实施方式的光学测定方法中的去除低频分量的影响的方法的图。图7的(A)中示出反射率光谱的低频分量的一例，图7的(B)中示出反射率光谱的高频分量的一例，图7的(C)中示出将低频分量与高频分量相乘所得到的反射率光谱的一例。此外，为了便于说明，在图7的(A)～(C)中示出简化后的波形。
当关注图7的(A)所示的反射率光谱的低频分量中的振幅小的区间即波谷区间(波节)时，可知无论是否存在对应的反射率光谱的高频分量(图7的(B))的振幅，在图7的(C)所示的合成波的反射率光谱中振幅都会变小，失去表示膜厚的信息。失去这种表示膜厚的信息可能成为测定误差的主要原因。
本申请的发明人们关注于如上所述的在反射率光谱的低频分量中产生的波谷区间(波节)为测定误差的主要原因的情形，确定所测定出的反射率光谱中的低频分量的波谷区间，并且将在所确定的该波谷区间的至少一部分存在的信息、和/或在波谷区间的附近存在的信息去除，在此基础上计算光学特性。通过像这样将在波谷区间的至少一部分及波谷区间的附近存在的信息去除，来防止测定精度的下降。
下面，说明本申请的发明人们发现的技术思想的具体化例子。
<C.第一实施方式>
作为第一实施方式，说明从样品测定出的反射率光谱中包含的频率分量(峰值)的数量相对少的情况下的处理。第一实施方式的光学测定方法典型来说能够应用于针对单层膜的样品测定膜厚的情况等。
(c1：处理过程)
首先，说明第一实施方式的光学测定方法的处理过程。
图8是示出第一实施方式的光学测定方法的过程的流程图。图8所示的主要步骤典型来说通过由处理装置100的处理器102在主存储器104中展开并执行测定程序114(均参照图3)来实现。
参照图8，首先，准备光学测定系统1(步骤S1)。在步骤S1中，执行光学测定系统1中包含的Y型光纤4的照射口的位置对准、分光检测器20中的校正处理等。然后，在光学测定系统1的规定位置配置作为测定对象的样品2(步骤S2)。
接着，执行以下处理：从光源10向样品2照射测定光，基于利用分光检测器20接收由该测定光在样品2处产生的反射光或透射光所得到的检测结果来计算光谱。在第一实施方式中，作为计算光谱的处理，执行基于分光检测器20的检测结果来计算样品2的反射率光谱的处理。
更具体地说，利用分光检测器20接收通过向样品2照射来自光源10的测定光而产生的反射光，由此测定反射率光谱(步骤S3)。基于分光检测器20的检测结果来计算样品2的反射率光谱的处理既可以由分光检测器20执行，也可以由处理装置100执行。在步骤S3中测定出的反射率光谱作为检测结果116(参照图3)被保存到处理装置100的存储单元110。
此外，作为计算光谱的处理，也可以采用基于分光检测器20的检测结果来计算样品2的透射率光谱的处理。
接下来，处理装置100执行以下处理：在所计算出的光谱中确定与波长有关的振幅的变化满足规定条件的区间。更具体地说，处理装置100确定所测定出的反射率光谱中包含的低频分量的波谷区间，并将所确定的该波谷区间的信息去除(步骤S4)。
然后，处理装置100执行以下处理：使用从计算出的光谱去除所确定的区间的信息后的光谱，来计算样品2的光学特性。
更具体地说，处理装置100对去除波谷区间的信息所得到的反射率光谱进行傅里叶变换，来计算功率谱(步骤S5)。此外，对于傅里叶变换，典型地可以设为使用FFT(FastFourier Transform：高速傅里叶变换法)。并且，处理装置100搜索在步骤S5中计算出的功率谱中包含的峰值(步骤S6)，基于所搜索出的峰值在功率谱上的位置计算样品2的膜厚，来作为样品2的光学特性(步骤S7)。然后，光学测定的处理结束。
如步骤S5～S7所示，计算样品2的光学特性的处理包括以下处理：基于对去除波谷区间的信息所得到的反射率光谱进行傅里叶变换所得到的结果中出现的峰值，来计算膜厚。此外，关于步骤S5～S7所示的用于计算样品2的膜厚的更详细的处理过程，希望参照例如日本特开2009-092454号公报(专利文献1)等。
此外，在需要多次测定样品2的膜厚或者针对多个部位测定样品2的膜厚的情况下，将步骤S3～S7的处理重复执行必要的次数。
(c2：波谷区间的确定)
接着，说明图8的步骤S4所示的确定波谷区间的处理的详细内容。
确定波谷区间的处理相当于在反射率光谱中确定与波长有关的振幅的变化满足规定条件的区间的处理。在此，规定条件是指反射率光谱中包含的低频分量的振幅相对小。换言之，规定条件是指反射率光谱与波的波节的部分相当。
在第一实施方式中，基于反射率光谱中产生的单位区间内的振幅变动的大小来确定波谷区间。越接近驻波的波节，则振幅的变动越小，越接近驻波的波腹，则振幅的变动越大。因此，针对每个单位区间评价振幅变动的大小，将振幅变动相对小的区间确定为波谷区间。
图9的(A)～(C)是用于说明第一实施方式的光学测定方法中的确定波谷区间的处理的图。图9的(A)中示出从样品测定出的反射率光谱的一例。针对图9的(A)所示那样的反射率光谱，一边错开波长位置一边依次设定具有预先决定的波长幅度的评价窗30。基于反射率光谱的各评价窗30中包含的区间的信息，来计算表示振幅变动的大小的信息。
这样，确定波谷区间的处理包括以下处理：针对反射率光谱，依次设定具有预先决定的波长幅度的评价窗30；以及基于各评价窗30中包含的反射率光谱的振幅的变化，来判断与各评价窗30对应的区间是否满足规定条件。
作为是否满足规定条件的振幅的变化，能够使用与各评价窗30对应的区间内的振幅的偏差的程度。即，作为判断与各评价窗30对应的区间是否满足规定条件的处理的一部分，处理装置100执行以下处理：计算反射率光谱的与各评价窗对应的区间内的振幅的偏差的程度。
作为振幅的偏差的程度，典型地能够使用方差或标准偏差。或者，也可以使用各评价窗30内存在的振幅的最大值与最小值之差。这样，作为表示与各评价窗30对应的区间内的振幅的偏差的程度的信息，能够使用任意的值。在下面的说明中，作为典型例，说明使用“方差”的例子。
图9的(B)中示出针对图9的(A)所示的反射率光谱依次设定评价窗30所计算出的各波长的方差(以下也称为“方差谱”。)。通过针对图9的(B)所示的方差谱进行评价，来确定波谷区间。
作为典型例，预先针对图9的(B)所示的方差谱设定阈值，将方差的值低于规定的阈值的区间确定为波谷区间32。即，在反射率光谱的与各评价窗30对应的区间内的振幅的偏差的程度(作为一例，为方差)低于规定阈值的情况下，处理装置100判断为与该评价窗30对应的区间满足规定条件。
此外，评价窗30的波长幅度是基于反射率光谱整体的波长范围和波长分辨率等适当决定的。或者，也可以动态地调整评价窗30的波长幅度，以能够确保规定的测定精度。另外，阈值既可以是预先决定的固定值，也可以基于所计算出的方差谱整体的振幅变动的大小来动态地决定。
并且，也可以按样品2的种类预先决定评价窗30的波长幅度和/或阈值的大小。在该情况下，处理装置100也可以预先按样品2的种类保存制程信息，并根据作为测定对象的样品2的种类来将对应的制程信息有效化。
如图9的(C)所示，反射率光谱中的所确定的波谷区间的信息被去除。此外，在计算样品的膜厚的过程中，反射率光谱被进行傅里叶变换。因此，在去除所确定的波谷区间的信息的情况下，也可以执行将对应的波长的振幅(反射率)更新为零(或者预先决定的基准值)的处理。
通过以上那样一系列的处理，来完成所测定出的反射率光谱中包含的低频分量的波谷区间的确定以及所确定的该波谷区间的信息的去除。
图10是示出图8所示的第一实施方式的光学测定方法的步骤S4的更详细的过程的流程图。参照图10，处理装置100针对所测定出的反射率光谱，在初始位置设定评价窗30(步骤S41)。处理装置100针对所设定的评价窗30内的反射率光谱的区间，计算方差(步骤S42)。处理装置100判断是否针对所有位置完成了评价窗30的设定(步骤S43)。
如果还没有针对所有位置完成评价窗30的设定(在步骤S43中为“否”)，则处理装置100在下一位置设定评价窗30(步骤S44)。然后，重复进行步骤S42以下的处理。
如果针对所有位置完成了评价窗30的设定(在步骤S43中为“是”)，则处理装置100基于针对各评价窗30计算出的方差来计算方差谱(步骤S45)，将所计算出的方差谱中的低于阈值的区间确定为波谷区间32(步骤S46)。然后，处理装置100将所确定的波谷区间32中包含的各波长的反射率更新为零(步骤S47)。
通过以上步骤，完成所测定出的反射率光谱中包含的低频分量的波谷区间的确定以及将所确定的该波谷区间的信息去除的处理。
(c3：测定例)
接下来，说明基于第一实施方式的光学测定方法的测定例。
图11的(A)～(E)是示出基于第一实施方式的光学测定方法的测定例的图。图11的(A)中示出从具有各向异性的样品测定出的反射率光谱的一例。图11的(B)中示出通过对图11的(A)所示的反射率光谱直接进行傅里叶变换所得到的功率谱的一例。如图11的(B)所示，在对从具有各向异性的样品测定出的反射率光谱直接进行傅里叶变换的情况下，会在接近的位置处出现多个峰值，测定精度有可能下降。
图11的(C)中示出通过针对图11的(A)所示的反射率光谱依次设定评价窗30所计算出的方差谱的一例。针对图11的(C)所示的方差谱，将低于设定的阈值的区间确定为波谷区间32。而且，通过将波谷区间32中包含的各波长的反射率更新为零，来得到图11的(D)所示那样的去除波谷区间的信息所得到的反射率光谱。
通过对图11的(D)所示那样的去除波谷区间的信息所得到的反射率光谱进行傅里叶变换，可知能够抑制图11的(E)所示那样的接近的峰值的产生，由此能够防止测定精度的下降。
(c4：优点)
根据第一实施方式的光学测定方法，去除从具有各向异性的样品等测定出的光谱中出现的差拍(由于不同的频率分量的组合而产生的变动)的影响，在此基础上计算样品的光学特性。因此，能够抑制测定精度的下降。
<D.第二实施方式>
在第一实施方式中，将具有各向异性的单层膜的样品作为一例进行了说明。实际的样品大多为由多个层构成的多层膜。在测定具有各向异性的多层膜的样品的情况下，也有时不仅会受到产生因双折射率引起的差拍(拍频)的层的影响，还会受到来自其它层的影响，从而难以去除差拍的影响。因此，作为第二实施方式，说明适合于针对多层膜的样品测定膜厚的光学测定方法。
(d1：处理概要)
首先，说明第二实施方式的光学测定方法的处理概要。
在第二实施方式的光学测定方法中，去除通过对从具有各向异性的样品测定出的反射率光谱进行傅里叶变换所得到的功率谱中出现的峰值中的、源自并非膜厚的测定对象的层的峰值及峰值附近的信息。并且，通过对去除峰值及峰值附近的信息之后的功率谱进行逆傅里叶变换，来计算去除源自除测定对象以外的层的信息所得到的反射率光谱(以下也称为“噪声去除反射率光谱”。)。针对所计算出的噪声去除反射率光谱，能够通过与第一实施方式的光学测定方法同样地应用去除低频分量的影响的处理，来计算作为对象的样品中包含的作为测定对象的层的膜厚。
(d2：处理过程)
接下来，说明第二实施方式的光学测定方法的处理过程。
图12是示出第二实施方式的光学测定方法的过程的流程图。图12所示的主要步骤典型来说通过由处理装置100的处理器102在主存储器104中展开并执行测定程序114(均参照图3)来实现。此外，在图12的流程图中，对与图8的流程图所示的处理实质上相同的处理标注相同的步骤编号。
参照图12，首先，准备光学测定系统1(步骤S1)。在步骤S1中，执行光学测定系统1中包含的Y型光纤4的照射口的位置对准、分光检测器20中的校正处理等。然后，在光学测定系统1的规定位置配置作为测定对象的样品2(步骤S2)。
接下来，执行以下处理：从光源10向样品2照射测定光，基于利用分光检测器20接收由该测定光在样品2处产生的反射光或透射光所得到的检测结果，来计算光谱。
在第二实施方式中，作为计算光谱的处理，执行以下处理：计算从基于分光检测器20的检测结果计算出的样品2的反射率光谱去除源自样品2中包含的除测定对象以外的层的信息所得到的反射率光谱(噪声去除反射率光谱)(步骤S3、S11、S12、S13、S14)。
更具体地说，利用分光检测器20接收通过向样品2照射来自光源10的测定光所产生的反射光，由此测定反射率光谱(步骤S3)。基于分光检测器20的检测结果来计算样品2的反射率光谱的处理既可以由分光检测器20执行，也可以由处理装置100执行。在步骤S3中测定出的反射率光谱作为检测结果116(参照图3)被保存到处理装置100的存储单元110。
首先，处理装置100通过对从样品2测定出的反射率光谱进行傅里叶变换，来计算功率谱(步骤S11)。然后，处理装置100确定所计算出的功率谱中包含的源自并非膜厚的测定对象的层的峰值(步骤S12)。即，处理装置100确定功率谱中的源自样品2中包含的除测定对象以外的层的峰值。
并且，处理装置100去除所确定的峰值及该峰值附近的信息(步骤S13)。即，处理装置100计算从功率谱去除所确定的峰值及该峰值附近的信息所得到的功率谱(噪声去除功率谱)。
最终，处理装置100通过对去除峰值及峰值附近的信息之后的功率谱进行逆傅里叶变换，来计算噪声去除反射率光谱(步骤S14)。
接着，处理装置100执行以下处理：在所计算出的噪声去除反射率光谱中确定与波长有关的振幅的变化满足规定条件的区间。更具体地说，处理装置100确定所计算出的噪声去除反射率光谱中包含的低频分量的波谷区间，去除所确定的该波谷区间的信息(步骤S4A)。步骤S4A的处理在作为去除对象的光谱不同这一点上与图8所示的步骤S4的处理不同，但处理内容本身与第一实施方式实质上相同。
然后，处理装置100执行以下处理：使用从所计算出的光谱去除所确定的区间的信息之后的光谱，来计算样品2的光学特性。
更具体地说，处理装置100对去除波谷区间的信息所得到的反射率光谱进行傅里叶变换，来计算功率谱(步骤S5)。并且，处理装置100搜索在步骤S5中计算出的功率谱中包含的峰值(步骤S6)，基于搜索出的峰值在功率谱上的位置，来计算样品2的膜厚(步骤S7)。然后，光学测定的处理结束。
此外，在需要多次测定样品2的膜厚或者针对多个部位测定样品2的膜厚的情况下，将包括步骤S11～S14的步骤S3～S7的处理重复进行必要的次数。
(d3：测定例)
接下来，说明基于第二实施方式的光学测定方法的测定例。
图13是示出作为测定对象的样品2的构造例的示意图。参照图13，作为测定对象的样品2具有如下结构：在基板上配置有涂剂层，在涂剂层上配置有覆盖层。典型地，涂剂层和覆盖层由任意的树脂构成。
如图13所示，设测定对象为基板这一层，涂剂层及覆盖层的膜厚不为测定对象。
图14的(A)～(D)是示出基于第二实施方式的光学测定方法的测定例的图。图14的(A)中示出从图13所示的样品2测定出的反射率光谱的一例。在图14的(A)所示的反射率光谱中，无法明确地确认出从单层膜的样品测定出的反射率光谱(例如，参照图9的(A))中出现的“差拍”。但是并非不存在“差拍”，可以说是受到来自其它层的影响而隐匿了“差拍”的影响的状态。
图14的(B)中示出通过对图14的(A)所示的反射率光谱进行傅里叶变换所得到的功率谱的一例。在图14的(B)所示的功率谱中，出现与样品2中包含的各层对应的峰值。确定所计算出的该功率谱中包含的源自并非膜厚的测定对象的层(在图13所示的样品中为覆盖层)的峰值。如图14的(B)所示，与覆盖层对应的峰值具有最大的功率。而且，从功率谱去除所确定的峰值及峰值附近的信息。
通常，样品2的构造是已知的，能够针对样品2中包含的各层决定是否为测定对象。另外，并非测定对象的层的膜厚也是已知的，因此关于功率谱中的哪个位置出现峰值，能够预先作为条件进行设定。因此，能够通过使用事先信息来以机械方式执行在功率谱中确定源自并非膜厚的测定对象的层的峰值的处理。
在图14所示的例子中，测定对象为基板这一层，但是关于与作为测定对象的基板接触的涂剂层所对应的信息，在计算测定对象的膜厚时是必要信息，因此不被设为去除对象。
如图14的(B)所示，关于除被去除的峰值以外的峰值，可知在接近的位置处产生了2个峰值。即，意味着在所测定出的反射率光谱中产生了“差拍”。
图14的(C)中示出通过对去除峰值及峰值附近的信息之后的功率谱进行逆傅里叶变换所计算出的噪声去除反射率光谱的一例。为了便于说明，在图14的(C)中，将横轴设为波数(＝波长的倒数)。通过将横轴表现为波数，能够明确地确认出反射率光谱中包含的“差拍”。
图14的(D)中示出通过针对图14的(C)所示的噪声去除反射率光谱应用第一实施方式的光学测定方法所计算出的去除波谷区间的信息后的反射率光谱的一例。此外，基板与涂剂层的光学膜厚接近，因此在图14的(D)所示的反射率光谱中，在接近的位置处产生了2个峰值(“基板”和“涂剂层”)，但这并非由“差拍”引起。
如图14的(D)所示，可知通过在从噪声去除反射率光谱去除波谷区间的信息的基础上再次进行傅里叶变换，能够抑制接近的峰值产生，由此能够防止测定精度的下降。
(d4：优点)
根据第二实施方式的光学测定方法，在对从样品测定出的反射率光谱等光谱进行傅里叶变换所得到的结果中去除源自除测定对象以外的层的信息，在此基础上，恢复为与原来的光谱对应的光谱，在此基础上计算样品的光学特性。能够与上述的第一实施方式的光学测定方法同样地去除恢复后的光谱中出现的差拍(因不同的频率分量的组合引起的变动)的影响，因此能够抑制测定精度的下降。
<E.总结>
根据上述的发明的详细说明，应当能够理解本申请的发明人们发现的使用光干涉法的光学测定方法中产生的新的问题以及针对该问题的解决方案的有效性。
对本发明的实施方式进行了说明，但应认为本次公开的实施方式在所有方面均是例示，而非限制性的。本发明的范围由权利要求书表示，意图包含与权利要求等同的含义及范围内的所有变更。

Claims (9)

1.一种光学测定系统，具备：
光源，其产生用于向样品照射的测定光；
分光检测器，其接收由所述测定光在所述样品处产生的反射光或透射光；以及
处理装置，其被输入所述分光检测器的检测结果，
其中，所述处理装置构成为能够执行以下处理：
基于所述分光检测器的检测结果，来计算第一光谱；
在所述第一光谱中确定与波长有关的振幅的变化满足规定条件的区间；以及
使用从所述第一光谱去除所确定的所述区间的信息所得到的第二光谱，来计算所述样品的光学特性，
进行所述确定的处理包括以下处理：
针对所述第一光谱，依次设定具有预先决定的波长幅度的评价窗；以及
基于各评价窗中包含的所述第一光谱的振幅的变化，来判断与各评价窗对应的区间内的振幅的偏差的程度是否满足所述规定条件。
2.根据权利要求1所述的光学测定系统，其中，
在所述第一光谱的与各评价窗对应的区间内的振幅的偏差的程度低于规定阈值的情况下，判断为与该评价窗对应的区间内的振幅的偏差的程度满足所述规定条件。
3.根据权利要求1所述的光学测定系统，其中，
所述评价窗的波长幅度是按样品的种类预先决定的。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的光学测定系统，其中，
计算所述样品的光学特性的处理包括以下处理：基于对所述第二光谱进行傅里叶变换所得到的结果中出现的峰值，来计算膜厚。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的光学测定系统，其中，
计算所述第一光谱的处理包括以下处理：基于所述分光检测器的检测结果计算所述样品的反射率光谱，来作为所述第一光谱。
6.根据权利要求1至3中的任一项所述的光学测定系统，其中，
计算所述第一光谱的处理包括以下处理：计算从基于所述分光检测器的检测结果计算出的所述样品的反射率光谱去除源自所述样品中包含的除测定对象以外的层的信息所得到的反射率光谱，来作为所述第一光谱。
7.根据权利要求6所述的光学测定系统，其中，
计算所述第一光谱的处理还包括以下处理：
对所述样品的反射率光谱进行傅里叶变换，来计算第三光谱；
确定所述第三光谱中的源自所述样品中包含的除测定对象以外的层的峰值；以及
计算从所述第三光谱去除所确定的该峰值及该峰值附近的信息所得到的第四光谱。
8.根据权利要求7所述的光学测定系统，其中，
计算所述第一光谱的处理还包括以下处理：对所述第四光谱进行逆傅里叶变换，来计算所述第一光谱。
9.一种光学测定方法，包括以下步骤：
从光源向样品照射测定光，并基于利用分光检测器接收由该测定光在所述样品处产生的反射光或透射光所得到的检测结果，来计算第一光谱；
在所述第一光谱中确定与波长有关的振幅的变化满足规定条件的区间；以及
使用从所述第一光谱去除所确定的所述区间的信息所得到的第二光谱，来计算所述样品的光学特性，
进行所述确定的步骤包括以下步骤：
针对所述第一光谱，依次设定具有预先决定的波长幅度的评价窗；以及
基于各评价窗中包含的所述第一光谱的振幅的变化，来判断与各评价窗对应的区间内的振幅的偏差的程度是否满足所述规定条件。
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