CN112334731B - 膜厚测定装置及校正方法 - Google Patents

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Abstract

根据本公开的一个实施方式的膜厚测定装置包括：第一计算部，计算膜厚已知的第一晶圆的基准位置处的基准反射光谱信号与基准位置以外的各位置处的反射光谱信号之间的各相对反射率；确定部，确定由所述第一计算部计算出的各相对反射率与所述第一晶圆的各位置与所述聚光探针之间的各距离数据之间的关系；第二计算部，基于由所述确定部确定出的关系，计算与测定对象的第二晶圆的各位置与所述聚光探针之间的各距离数据相对应的各相对反射率；以及校正部，在计算所述第二晶圆的各位置处的膜厚时，基于由所述第二计算部计算出的各相对反射率，对所述基准反射光谱信号进行校正。

Description

膜厚测定装置及校正方法
技术领域
本发明涉及一种膜厚测定装置及校正方法。
背景技术
以往，提出了各种装置作为用于对晶圆的膜厚进行测定的膜厚测定装置。例如，以下的专利文献公开了一种膜厚测定装置，其向晶圆表面照射可见光，并利用由聚光探针所检测出的反射光的反射光谱信号来进行膜厚测定。
在该膜厚测定装置中，以测定对象的晶圆未变形作为前提，通过与从膜厚已知的基准晶圆(例如BareSi(裸硅)晶圆)所取得的基准反射光谱信号进行对比，从而针对测定对象的晶圆进行膜厚的计算。
<现有技术文献>
<专利文献>
专利文献1：(日本)特开2003-42722号公报
专利文献2：(日本)特开2009-192331号公报
发明内容
<本发明要解决的问题>
本公开提供一种膜厚测定装置及校正方法，即使在测定对象的晶圆变形的情况下，也能够进行膜厚的计算。
<用于解决问题的手段>
根据本公开的一个实施方式的膜厚测定装置例如具有以下构成。即，包括：第一计算部，计算在膜厚已知的第一晶圆的基准位置处由聚光探针检测出的反射光的基准反射光谱信号与在基准位置以外的各位置处由该聚光探针检测出的反射光的各反射光谱信号之间的各相对反射率；确定部，确定由所述第一计算部计算出的各相对反射率与用于表示所述第一晶圆的各位置与所述聚光探针之间的距离的各距离数据之间的关系；第二计算部，基于由所述确定部确定出的关系，计算与用于表示测定对象的第二晶圆的各位置与所述聚光探针之间的距离的各距离数据相对应的各相对反射率；以及校正部，在计算所述第二晶圆的各位置处的膜厚时，基于由所述第二计算部计算出的各相对反射率，对所述基准反射光谱信号进行校正。
<发明的效果>
根据本公开，能够提供一种膜厚测定装置及校正方法，即使在测定对象的晶圆变形的情况下，也能够进行膜厚的计算。
附图说明
图1是示出膜厚测定装置的构成的示意图。
图2是示出膜厚测定装置的控制部的硬件构成一个的示例的图。
图3是示出反射光谱校正部的功能构成的一个示例的图。
图4是示出由反射光谱校正部进行的反射光谱校正处理的流程的流程图。
图5是示出校准阶段中的光谱分布取得部的处理的具体示例的图。
图6是示出校准阶段中的距离分布取得部的处理的具体示例的图。
图7是示出校准阶段中关系计算部的处理的具体示例的图。
图8是示出测定阶段中的各部的处理的具体示例的图。
图9是示出膜厚的测定精度得到提高的图。
具体实施方式
首先，对在以下的各实施方式中使用的用语的定义进行说明，同时针对根据以下各实施方式的膜厚测定装置的概要一边与一般的膜厚测定装置进行比较一边进行说明。
在以下各实施方式中，“测定对象的晶圆”(第二晶圆)是指膜厚未知的晶圆，“基准晶圆”(第一晶圆)是指膜厚已知的晶圆。
在此，在一般的膜厚测定装置中，以测定对象的晶圆未变形作为前提，并且在校准时使用未变形的基准晶圆。换言之，在一般的膜厚测定装置中，以表示用于检测反射光的聚光探针与测定对象的晶圆的各位置之间的距离的各“距离数据”是恒定的，并且与表示聚光探针与基准晶圆之间的距离的“距离数据”一致作为前提。
在该前提下，测定对象的晶圆与基准晶圆之间的反射光谱信号的差异取决于膜厚的差异。因此，在一般的膜厚测定装置中，通过将
·测定对象的晶圆的各位置处的反射光谱信号(“对象反射光谱信号”)与
·基准晶圆的反射光谱信号(“基准反射光谱信号”)
进行对比，从而计算各位置处的膜厚。在此，在一般的膜厚测定装置的情况下，例如以取得基准晶圆的中央的1个点作为代表值，并且该点的膜厚已知作为前提。
然而，实际上，由于各种因素会使测定对象的晶圆发生变形，并且距离数据会根据测定对象的各位置而变动。因此，测定对象的晶圆与基准晶圆之间的反射光谱信号的差异不仅包括膜厚的差异，还包括距离数据的差异。因此，在一般的膜厚测定装置中，在测定对象的晶圆变形的情况下，膜厚测定的测定精度会降低。
由此，在根据以下各实施方式的膜厚测定装置中构成为：即使在测定对象的晶圆发生了变形的情况下，为了适当地进行膜厚的计算，也会将因距离数据的变动引起的对于反射光谱信号的影响排除。
具体来说，在根据以下各实施方式的膜厚测定装置中，首先，在校准时，使用变形的基准晶圆(需要说明的是，优选使用膜厚均匀的基准晶圆)。并且，利用一次方程式(first-degree equation)对在基准晶圆的特定的位置(“基准位置”)和基准位置以外的各位置处反射光谱信号随着距离数据的变动而变动的关系进行近似。需要说明的是，作为用于表示反射光谱信号的变动的值，在根据以下各实施方式的膜厚测定装置中，使用基准位置处的基准反射光谱信号与基准位置以外的各位置处的反射光谱信号之间的“相对反射率”。
此外，根据以下各实施方式的膜厚测定装置中，基于进行了近似的一次方程式，计算与测定对象的晶圆的各位置的距离数据相对应的各相对反射率，并且利用计算出的各相对反射率对用于膜厚计算的基准反射光谱信号进行校正。由此，计算出校正后的基准反射光谱信号(“已校正基准反射光谱信号”)。
并且，在根据以下各实施方式的膜厚测定装置中，通过将
·测定对象的晶圆的各位置处的反射光谱信号(“对象反射光谱信号”)与
·与测定对象的晶圆的各位置的距离数据相对应的各已校正基准反射光谱信号
进行对比，从而计算各位置处的膜厚。
由此，通过根据以下各实施方式的膜厚测定装置，即使在测定对象的晶圆发生了变形的情况下，也能够适当地进行膜厚的计算，并且能够避免膜厚测定的测定精度的下降。
以下，参照附图对各实施方式进行说明。需要说明的是，在本说明书及附图中，针对具有实质上相同的功能构成的构成要素赋予相同的符号以省略重复的说明。
[第1实施方式]
<膜厚测定装置的构成>
图1是示出膜厚测定装置的构成的示意图，并且摘要性地示出了膜厚测定装置所具有的各构成之中的一部分构成。如图1所示，膜厚测定装置100至少包括光源部110、聚光探针120、距离传感器130、控制部140、以及晶圆卡盘头170。
光源部110经由聚光探针120针对放置在晶圆卡盘头170上的晶圆W照射可见光。
聚光探针120具有用于射出可见光的出射部、以及用于使由晶圆W的表面所反射的反射光射入的入射部。射入至入射部的反射光作为反射光信号被传输到控制部140。
需要说明的是，晶圆卡盘头170被控制为一边沿箭头172中的任意方向旋转一边沿箭头171的方向往复运动。由此，聚光探针120能够在晶圆W的各位置处对反射光进行检测。
距离传感器130对聚光探针120(例如聚光探针120的顶端位置)与晶圆W上的期望点(位置)之间的距离进行测定，并且输出所测定出的距离的信息(距离数据)。在晶圆W的各位置处测定出的距离数据被发送到控制部140。距离传感器130能够针对由聚光探针120进行反射光的检测的、晶圆W上的所有位置，对该位置与聚光探针120之间的距离进行测定。
在控制部140中安装有反射光谱校正程序和膜厚计算程序，并且通过执行该程序，使得控制部140起到反射光谱校正部150和膜厚计算部160的功能。
反射光谱校正部150在校准阶段和测定阶段执行不同的处理。校准阶段是指：鉴于反射光谱信号与膜厚之间的关系受到距离数据的变动的影响的情况，利用一次方程式对反射光谱信号随着距离数据的变动而变动的关系进行近似的阶段。
需要说明的是，晶圆W的各位置的距离数据因晶圆W的变形而变动。具体来说，在晶圆W被进行成膜的情况下，由于因膜应力所产生的晶圆的“翘曲”从而变动。
另外，如图1所示，在晶圆W的直径大于晶圆卡盘头170的直径的情况下，晶圆W的各位置的距离数据由于晶圆W的外周部分因自重而下垂(“下垂”)从而变动。
如上所述，如果距离数据由于晶圆W的翘曲或下垂而变动，则反射光谱信号会受到影响，因此会在计算晶圆W表面的膜厚时引起误差。因此，在校准阶段，使用作为膜厚已知的基准晶圆的具有翘曲或下垂的基准晶圆，预先利用一次方程式对反射光谱信号随着距离数据的变动而变动的关系进行近似。需要说明的是，作为在本实施方式中使用的基准晶圆的具体示例，可以举出镜面石英玻璃制成的高反射用镜面板。或者，可以举出在BareSi上形成有自然氧化膜(厚度为约10nm)的晶圆、或者在BareSi上形成有Al2O3膜(厚度为约30nm)的晶圆(以下称为BareSi晶圆)等。
另一方面，测定阶段是指：通过将晶圆W(测定对象的晶圆)的各位置的距离数据输入至上述一次方程式，并计算与测定对象的晶圆的各位置的距离数据相对应的各相对反射率，从而计算已校正基准反射光谱信号的阶段。在反射光谱校正部150中，向膜厚计算部160通知所计算出的已校正基准反射光谱信号、或对象反射光谱信号与已校正基准反射光谱信号之间的对比结果。
换言之，在本实施方式中使用的已校正基准反射光谱信号是指：鉴于基准晶圆上的当前位置的距离数据相对于基准位置变动的情况，对相对于基准位置的距离数据产生了变动的量的反射率变化量进行了校正的基准反射光谱信号。
另外，对象反射光谱信号是指测定对象的晶圆上的当前位置的反射光谱信号。
膜厚计算部160利用与由反射光谱校正部150通知的晶圆W(测定对象晶圆)的各位置的距离数据相对应的已校正基准反射光谱信号，来计算晶圆W(测定对象晶圆)的各位置处的膜厚)。或者，膜厚计算部160利用由反射光谱校正部150通知的晶圆W(测定对象晶圆)的各位置处的对比结果，来计算晶圆W(测定对象晶圆)的各位置处的膜厚。
如上所述，通过根据第1实施方式的膜厚测定装置100，根据晶圆W的各位置的距离数据的变动的情况，来对基准反射光谱信号进行校正。由此，在反射光谱校正部150中，能够计算出将因距离数据的变动而引起的影响排除了的已校正基准反射光谱信号。
因此，通过根据第1实施方式的膜厚测定装置100，即使在测定对象的晶圆发生了变形的情况下，也能够利用已校正基准反射光谱信号来适当地进行膜厚的计算，并且能够避免膜厚测定的测定精度的下降。
<控制部的硬件构成>
接着，对控制部140的硬件构成进行说明。图2是示出控制部的硬件构成一个的示例的图。如图2所示，控制部140具有CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)201、ROM(Read Only Memory：只读存储器)202、以及RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)203。CPU201、ROM202以及RAM203形成所谓的计算机。
另外，控制部140具有辅助存储装置204、显示装置205、操作装置206、以及I/F(Interface：接口)装置207。需要说明的是，控制部140的各硬件经由总线210相互连接。
CPU201是用于对安装在辅助存储装置204中的各种程序(例如反射光谱校正程序、膜厚计算程序等)进行执行的运算设备。
ROM202是非易失性存储器。ROM202起到用于对由CPU201执行在辅助存储装置204中安装的各种程序所需的各种程序、数据等进行存储的主存储设备的功能。具体来说，ROM202起到用于对BIOS(Basic Input/Output System：基本输入/输出系统)或EFI(Extensible Firmware Interface：可扩展固件接口)等引导程序等进行存储的主存储设备的功能。
RAM203是DRAM(Dynamic Random Access 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)等易失性存储器。RAM203起到用于提供当由CPU201执行在辅助存储装置204中安装的各种程序时扩展的工作区域的主存储设备的功能。
辅助存储装置204是用于对各种程序、或通过执行各种程序而生成的信息进行存储的辅助存储设备。
显示装置205是用于对控制部140的内部状态进行显示的显示设备。操作装置206是用于由膜厚测定装置100的操作者对膜厚测定装置100输入各种指示的输入设备。
I/F装置207是用于与膜厚测定装置100内的各装置连接，并与各装置进行通信的连接设备。
<反射光谱校正部的功能构成>
接着，对通过执行反射光谱校正程序而实现的反射光谱校正部150的功能构成的细节进行说明。
图3是示出反射光谱校正部的功能构成的一个示例的图。如图3所示，反射光谱校正部150具有光谱分布取得部301、距离分布取得部302、关系计算部303、参数计算部304、以及校正部305。需要说明的是，在图3中，实线箭头示出了校准阶段中的数据流，虚线箭头示出了测定阶段中的数据流。
光谱分布取得部301是第一计算部的一个示例。在校准阶段，光谱分布取得部301取得由聚光探针120检测出的晶圆W(在校准阶段的情况下为基准晶圆(BareSi晶圆))的各位置处的反射光信号。
另外，光谱分布取得部301基于各位置处的反射光信号来生成各反射光谱信号。在光谱分布取得部301中，将其中的基准位置(晶圆W的中心位置)处的反射光谱信号作为基准反射光谱信号存储在基准反射光谱信号存储部310中。
另外，光谱分布取得部301从各位置处的反射光谱信号中提取峰值，并且计算相对于从基准反射光谱信号中提取出的峰值的相对值(相对反射率(K))。此外，光谱分布取得部301将各位置处的相对反射率(K)作为“数据D1”通知给关系计算部303。
另外，在测定阶段，光谱分布取得部301取得由聚光探针120检测出的晶圆W(在测定阶段的情况下为测定对象的晶圆)的各位置处的反射光信号。另外，光谱分布取得部301基于各位置处的反射光信号来生成各对象反射光谱信号，并通知给校正部305。
在校准阶段，距离分布取得部302取得从距离传感器130发送来的用于表示反射光检测时的晶圆W(基准晶圆(BareSi晶圆))的各位置与聚光探针120之间的距离的距离数据(G)。另外，距离分布取得部302将晶圆W(基准晶圆(BareSi晶圆))的各位置的距离数据(G)作为“数据D2”通知给关系计算部303。
另外，在测定阶段，距离分布取得部302取得从距离传感器130发送来的用于表示反射光检测时的晶圆W(测定对象的晶圆)的各位置与聚光探针120之间的距离的距离数据(G)。另外，距离分布取得部302将晶圆W(测定对象的晶圆)的各位置的距离数据(G)通知给参数计算部304。
关系计算部303是确定部的一个示例。在校准阶段，关系计算部303基于数据D1和数据D2计算关系式，该关系式用于表示基准晶圆(BareSi晶圆)的距离数据(G)与相对反射率(K)之间的关系。关系计算部303将用于表示所计算出的距离数据(G)与相对反射率(K)之间的关系的关系式作为“数据D3”通知给参数计算部304。
参数计算部304是第二计算部的一个示例。在校准阶段，参数计算部304对由关系计算部303所通知的数据D3进行保存。另外，在测定阶段，参数计算部304利用所保存的数据D3，来计算与由距离分布取得部302通知的晶圆W(测定对象的晶圆)的各位置的距离数据(G)相对应的各相对反射率(K)。
另外，参数计算部304将计算出的各相对反射率(K)通知给校正部305。
在测定阶段，校正部305从基准反射光谱信号存储部310中读出基准反射光谱信号，并利用与晶圆W(测定对象的晶圆)的各位置的距离数据相对应的相对反射率(K)对所读出的基准反射光谱信号进行校正。由此，生成晶圆(测定对象的晶圆)的各位置处的已校正基准反射光谱信号。另外，校正部305将已校正基准反射光谱信号通知给膜厚计算部160。或者，校正部305将晶圆W(测定对象的晶圆)的各位置处的对象反射光谱信号和与晶圆W(测定对象的晶圆)的各位置的距离数据相对应的各已校正基准反射光谱信号进行对比，并将对比结果通知给膜厚计算部160。
<反射光谱校正处理的流程>
接着，对由反射光谱校正部150进行的反射光谱校正处理的流程进行说明。图4是示出由反射光谱校正部进行的反射光谱校正处理的流程的流程图。需要说明的是，设定为：在开始进行图4所示的反射光谱校正处理时，在反射光谱校正部150中已经完成了绝对反射率的校正系数(Rk)的计算。关于绝对反射率的校正系数(Rk)，例如使用石英玻璃等标准样品，基于由NIST(美国国家标准技术研究所)等发布的绝对光谱的数据来得到。
在步骤S401中，膜厚测定装置100的操作者将晶圆W(基准晶圆(BareSi晶圆))设置在晶圆卡盘头170上。
在步骤S402中，膜厚测定装置100一边使晶圆卡盘头170沿箭头172中的任意方向旋转，一边使其沿箭头171的方向往复运动。此时，聚光探针120在基准晶圆(BareSi晶圆)的各位置处对反射光进行检测。此外，光谱分布取得部301基于基准晶圆(BareSi晶圆)的各位置处的反射光谱信号的峰值来计算相对反射率(K)，并将其作为数据D1输出。
另外，距离传感器130针对基准晶圆(BareSi晶圆)的所述各位置，对该位置与聚光探针120之间的距离进行测定，并将距离数据输出至控制部140(反射光谱校正部150)。此外，反射光谱校正部150的距离分布取得部302将各位置的距离数据(G)作为数据D2输出。
在步骤S403中，关系计算部303对用于表示距离数据(G)与相对反射率(K)之间的关系的关系式进行计算，并将计算出的关系式作为数据D3通知给参数计算部304。如上所述，在校准阶段中执行步骤S401至步骤S403。
接着，在步骤S404中，膜厚测定装置100的操作者将测定对象的晶圆设置在晶圆卡盘头170上。
在步骤S405中，膜厚测定装置100一边使晶圆卡盘头170沿箭头172的任意方向旋转，一边使其沿箭头171的方向往复运动。此时，聚光探针120在测定对象的晶圆的各位置处对反射光进行检测。此外，光谱分布取得部301将测定对象的晶圆的各位置处的对象反射光谱信号通知给校正部305。
另外，距离传感器130针对测定对象的晶圆的所述各位置，对该位置与聚光探针120之间的距离进行测定，并将距离数据输出至控制部140(反射光谱校正部150)。此外，反射光谱校正部150的距离分布取得部302将各位置的距离数据(G)通知给参数计算部304。
在步骤S406中，参数计算部304利用在校准阶段中由关系计算部303通知的数据D3，来计算与由距离分布取得部302通知的测定对象的晶圆的各位置的距离数据相对应的各相对反射率(K)。此外，参数计算部304将各位置处的相对反射率(K)通知给校正部305。
在步骤S407中，校正部305利用与由光谱分布取得部301通知的测定对象的晶圆的各位置的距离数据相对应的相对反射率(K)，来对基准反射光谱信号进行校正。另外，校正部305将已校正基准反射光谱信号通知给膜厚计算部160。如上所述，在测定阶段中执行步骤S404至步骤S407。
需要说明的是，在步骤S402或步骤S405中执行的由聚光探针120所进行的反射光的检测和由距离传感器130所进行的距离的测定被并行执行。具体来说，当聚光探针120对从晶圆上的某个点(位置)反射的反射光进行检测时，距离传感器130同时对该点(位置)与聚光探针120之间的距离进行检测，并输出所测定出的距离的距离数据。但是，由聚光探针120进行的反射光的检测和由距离传感器130进行的距离的测定不必一定需要完全同时进行。例如，可以在聚光探针120对从晶圆上的第一点(位置)反射的反射光进行检测之后，当对从晶圆上的第二点(位置)反射的反射光进行检测时，距离传感器130对第一点与聚光探针120之间的距离进行测定。
或者，由聚光探针120进行的反射光的检测和由距离传感器130进行的距离的测定可以在彼此不同的期间进行。例如，可以在聚光探针120针对晶圆上的多个点(位置)进行用于对从该些位置反射的反射光进行检测的处理之后，距离传感器130针对该多个点(位置)对该位置与聚光探针120之间的距离进行测定。但是，由于能够缩短反射光谱校正处理的处理时间，因此优选为由距离传感器130进行的距离的测定和由聚光探针120进行的反射光的检测被并行执行。
另外，虽然由光谱分布取得部301所进行的处理和由距离分布取得部302所进行的处理也可以被并行执行，但是该两个处理也可以在不同的时间段中执行。
<反射光谱校正部的各部分的校正阶段中的处理的具体示例>
接着，对反射光谱校正部150的各部分(光谱分布取得部301、距离分布取得部302、关系计算部303)的校准阶段中的处理的具体示例进行说明。
(1)光谱分布取得部的校准阶段中的处理的具体示例
首先，对光谱分布取得部301的校准阶段中的处理的具体示例进行说明。图5是示出校准阶段中的光谱分布取得部的处理的具体示例的图。
在图5中，符号510表示从正面(从正上方)对放置在晶圆卡盘头170上的基准晶圆(BareSi晶圆)进行观察的状态。在符号510中，布置成同心圆状的点表示用于利用聚光探针120来检测反射光的BareSi晶圆的各位置。需要说明的是，BareSi晶圆的各位置之中的BareSi晶圆的中心位置是基准位置。
在图5的示例的情况下，聚光探针120在49处的各位置处对反射光进行检测。在此，将49处的各位置称为测定点P1～P49。需要说明的是，用于由聚光探针120来检测反射光的各位置的数量不限于49处。另外，用于由聚光探针120来检测反射光的各位置的布置不限于同心圆状。
如图5所示，通过由聚光探针120来检测反射光，从而在光谱分布取得部301中，取得测定点P1～P49的各位置处的BareSi反射光谱信号520_1～520_49。
另外，如图5所示，在光谱分布取得部301中，从测定点P1～P49的各位置处的BareSi反射光谱信号520_1～520_49中分别提取峰值。此外，在光谱分布取得部301中，分别计算相对反射率并生成数据D1，该相对反射率是相对于从基准位置(测定点P1)处的BareSi反射光谱信号520_1中提取出的峰值的相对值。
如图5所示，数据D1包括“测定点”、“BareSi反射光谱峰值”以及“BareSi相对反射率(K)”作为信息项。在“测定点”中，存储有表示用于检测反射光的各位置的信息。另外，在“BareSi反射光谱峰值”中，存储有从在相应的测定点处检测出的反射光的BareSi反射光谱信号中提取出的峰值。此外，在“BareSi相对反射率(K)”中，存储有从在相应的测定点处检测出的反射光的BareSi反射光谱信号中提取出的峰值的、相对于从BareSi反射光谱信号520_1中提取出的峰值的相对反射率。
(2)距离分布取得部的校准阶段中的处理的具体示例
接着，对距离分布取得部302的校准阶段中的处理的具体示例进行说明。图6是示出校准阶段中的距离分布取得部的处理的具体示例的图。
在图6中，符号510表示从正面(从正上方)对放置在晶圆卡盘头170上的基准晶圆(BareSi晶圆)进行观察的状态。布置成同心圆状的点表示用于利用距离传感器130对表示该点与聚光探针120之间的距离的距离数据进行测定的BareSi晶圆的各位置。
在图6的示例的情况下，距离传感器130在49处的各位置处对表示该位置与聚光探针120之间的距离的距离数据进行测定。需要说明的是，用于由距离传感器130来测定距离数据的各位置的数量不限于49处。另外，用于由距离传感器130来测定距离数据的各位置的布置不限于同心圆状。
但是，设定为：各位置的数量及各位置的布置与用于由聚光探针120来检测反射光的各位置的数量及各位置的布置相同。
如图6所示，通过由距离传感器130来测定距离数据，从而在距离分布取得部302中，取得聚光探针120与测定点P1～P49的各位置之间的距离数据，并生成数据D2。如图6所示，数据D2包括“测定点”以及“BareSi距离数据(G)”作为信息项。在“测定点”中，存储有表示用于测定距离数据的各位置的信息。另外，在“BareSi距离数据(G)”中，存储有在相应的测定点处测定出的距离数据。
(3)关系计算部的校准阶段中的处理的具体示例
接着，对关系计算部303的校准阶段中的处理的具体示例进行说明。图7是示出校准阶段中关系计算部的处理的具体示例的图。
在图7的图表700中，横轴表示由距离分布取得部302取得的BareSi距离数据(G)，纵轴表示由光谱分布取得部301取得的BareSi相对反射率(K)。
如图7所示，在关系计算部303中，取得数据D1和数据D2，并且在与分别在测定点P1～P49处测定出的各组BareSi距离数据(G)和BareSi相对反射率(K)相对应的位置处预先绘制标记。由此，生成图表700。
另外，如图7所示，在关系计算部303中，基于所生成的图表700，计算用于表示BareSi距离数据(G)与BareSi相对反射率(K)之间的关系的一次方程式。如图7所示，BareSi距离数据(G)与BareSi相对反射率(K)之间的关系可以通过一次方程式：K＝a×G+b(其中，a、b为系数)来进行近似。需要说明的是，关系计算部303将进行了近似的一次方程式作为数据D3通知给参数计算部304。
<反射光谱校正部的各部分的测定阶段中的处理的具体示例>
接着，对反射光谱校正部150的各部分的测定阶段中的处理的具体示例进行说明。图8是示出测定阶段中的各部的处理的具体示例的图。
如图8所示，在测定阶段中，光谱分布取得部301取得由聚光探针120在测定对象的晶圆的测定点P1～P49处分别检测出的反射光的对象反射光谱信号810_1～810_49。另外，光谱分布取得部301将取得的对象反射光谱信号810_1～810_49通知给校正部305。
另外，如图8所示，在测定阶段中，距离分布取得部302将由距离传感器130在测定对象的晶圆的测定点P1～P49处分别测定出的该测定点与聚光探针120之间的对象距离数据(G)作为距离数据820通知给参数计算部304。
另外，如图8所示，在测定阶段中，参数计算部304向数据D3所示的一次方程式：K＝a×G+b中输入距离数据820的测定点P1～P49各自的对象距离数据(G)。由此，参数计算部304能够针对输入的每个对象距离数据(G)来输出相对反射率(K1)～相对反射率(K49)。
在校正部305中，针对由光谱分布取得部301通知的在测定点P1～P49处分别检测出的测定对象的晶圆的各位置处的对象反射光谱信号810_1～810_49，将其减去暗信号(dark signal)的量。另外，通过将减法计算结果乘以绝对反射率校正系数Rk，从而取得第一计算结果。需要说明的是，在图8的示例中，将对象反射光谱信号的强度设为“Spectrum_sample”，并将暗信号的强度设为“Spectrum_dark”。暗信号是指在未由光源部110照射可见光的状态下由聚光探针120检测出的信号。
另外，在校正部305中，在针对基准晶圆(BareSi晶圆)的基准位置处的基准反射光谱信号830乘以相应的相对反射率(K)的基础上，减去暗信号的量，以获得第二计算结果(已校正基准反射光谱信号)。需要说明的是，在图8的示例中，将基准反射光谱信号的强度设为“Spectrum_BareSi”，并将暗信号的强度设为“Spectrum_dark”。
此外，在校正部305中，通过将第一计算结果除以第二计算结果，从而获得在各个测定点P1～P49处测定出的对象反射光谱信号810_1～810_49的强度与相应的已校正基准反射光谱信号的强度之间的对比结果。需要说明的是，在图8的示例中，将对比结果设为“Spectrum_Cal”。
需要说明的是，在校正部305中，将已校正基准反射光谱信号的强度(“K*Spectrum_BareSi”)或对比结果(“Spectrum_Cal”)通知给膜厚计算部160。
<膜厚的计算结果>
接着，使用图9对利用已校正基准反射光谱信号来计算膜厚的情况下的效果进行说明。图9是示出膜厚的测定精度得到提高的图，并且示出了使用一般的椭圆测量法(ellipsometry)测量出的结果。
在图9中，膜厚测定结果901示出：通过在测定对象的晶圆的外周部分下垂的状态下对反射光进行检测，并将检测出的反射光的对象反射光谱信号与基准反射光谱信号进行对比从而计算出膜厚的结果。
另一方面，在图9中，膜厚测定结果902示出：通过在测定对象的晶圆的外周部分未下垂的状态下对反射光进行检测，并将检测出的反射光的对象反射光谱信号与基准反射光谱信号进行对比而计算出膜厚的结果。通过保持为在测定对象的晶圆处不存在翘曲或下垂的状态从而获得膜厚测定结果902。
此外，在图9中，差值分布903示出膜厚测定结果901与膜厚测定结果902之间的差值(膜厚测定的误差)。具体来说，在图9中显示出：颜色越浓则差值越小，而颜色越淡则差值越大。在差值分布903的情况下，测定对象的晶圆的外周部分下垂的影响表现为膜厚测定的误差(差值较大)。
另一方面，在图9中，膜厚测定结果911示出：通过在测定对象的晶圆的外周部分下垂的状态下对反射光进行检测，并将检测出的反射光的对象反射光谱信号与已校正基准反射光谱信号进行对比从而计算出膜厚的结果。
另外，在图9中，膜厚测定结果912示出：通过在测定对象的晶圆的外周部分未下垂的状态下对反射光进行检测，并将检测出的反射光的对象反射光谱信号与基准反射光谱信号进行对比从而计算出膜厚的结果。
此外，在图9中，差值分布913示出膜厚测定结果911与膜厚测定结果912之间的差值(膜厚测定的误差)。具体来说，在图9中显示出：颜色越浓则差值越小，而颜色越淡则差值越大。在差值分布913的情况下，排除了测定对象的晶圆的外周部分下垂的影响，并且与差值分布903相比，差值总体上较小(膜厚测定的误差较小)。
这样一来，通过在计算膜厚时使用已校正基准反射光谱信号，从而即使于在测定对象的晶圆的外周部分产生下垂的情况下，也能够适当地进行膜厚的计算，并且能够避免膜厚测定的测定精度的下降。
<总结>
如上所述可以清楚地看出，根据第1实施方式的膜厚测定装置具有反射光谱校正部，并且该反射光谱校正部
·计算在膜厚已知的基准晶圆的基准位置处由聚光探针检测出的反射光的基准反射光谱信号与在基准位置以外的各位置处由该聚光探针检测出的反射光的各反射光谱信号之间的各相对反射率；
·确定各相对反射率与用于表示基准晶圆的各位置与聚光探针之间的距离的各距离数据之间的关系，并计算一次方程式；
·基于一次方程式，计算与用于表示测定对象的晶圆的各位置与聚光探针之间的距离的各距离数据相对应的各相对反射率；并且
·在计算测定对象的晶圆的各位置处的膜厚时，根据基于一次方程式计算出的各相对反射率，对基准反射光谱信号进行校正。
由此，通过根据第1实施方式的膜厚测定装置，即使在测定对象的晶圆发生了变形的情况下，也能够适当地进行膜厚的计算，并且能够避免膜厚测定的测定精度的下降。
[第2实施方式]
在上述第1实施方式中，以下述情况为例进行了说明：基于从伴随基准晶圆的翘曲或下垂的49个点的量的距离数据的变动范围所获得的反射光谱信号的峰值来计算各相对反射率，并利用计算出的各相对反射率来计算关系式。
然而，关系式的计算方法不限于此。例如，可以构成为：在伴随基准晶圆的翘曲或下垂的距离数据的变动范围以外对反射光谱信号的峰值进行预测，并且还包括基于该预测出的峰值而计算出的相对反射率，来计算关系式。
另外，在上述第1实施方式中，构成为使用变形的基准晶圆来检测反射光。然而，反射光的检测方法不限于此，例如，也可以构成为一边改变聚光探针120与基准晶圆之间的距离一边检测反射光。由此，与使用变形的基准晶圆的情况相比，能够扩大距离数据的变动范围。
另外，在上述第1实施方式中，构成为：在校准阶段中，预先准备基准反射光谱信号，并在测定阶段中，在每次对测定对象的晶圆的各位置的距离数据进行测定时，计算相应的相对反射率，并将其乘以基准反射光谱信号。然而，也可以在校准阶段中，准备预先将与各距离数据相对应的相对反射率乘以基准反射光谱信号而得到的多个已校正基准反射光谱信号。并且，可以构成为：在测定阶段中，在每次对距离数据进行测定时，读出相应的已校正基准反射光谱信号。
另外，在第1实施方式中，在图8中示出了：由校正部305将对象反射光谱信号与已校正基准反射光谱信号之间的对比结果通知给膜厚计算部160的情况。然而，也可以构成为：校正部305将已校正基准反射光谱信号通知给膜厚计算部160，并在膜厚计算部160中将其与对象反射光谱信号进行对比。
需要说明的是，可以在上述实施方式中所举出的构成中组合其他要素等，并且本发明不限于在此所示的构成。关于此点，在不脱离本发明的宗旨的范围内可以进行改变，并且可以根据其应用方式适当地确定。
本申请以2018年6月27日向日本特许厅提交的日本发明专利申请2018-122148号作为要求优先权的基础，在此援引其全部内容。
符号说明
100 ：膜厚测定装置
110 ：光源部
120 ：聚光探针
130 ：距离传感器
140 ：控制部
150 ：反射光谱校正部
160 ：膜厚计算部
170 ：晶圆卡盘头
301 ：光谱分布取得部
302 ：距离分布取得部
303 ：关系计算部
304 ：参数计算部
305 ：校正部

Claims (7)

1.一种膜厚测定装置，包括：
第一计算部，计算在膜厚已知的第一晶圆的基准位置处由聚光探针检测出的反射光的基准反射光谱信号与在基准位置以外的各位置处由该聚光探针检测出的反射光的各反射光谱信号之间的各相对反射率；
确定部，确定由所述第一计算部计算出的各相对反射率与用于表示所述第一晶圆的各位置与所述聚光探针之间的距离的各距离数据之间的关系；
第二计算部，基于由所述确定部确定出的关系，计算与用于表示测定对象的第二晶圆的各位置与所述聚光探针之间的距离的各距离数据相对应的各相对反射率；
校正部，通过基于由所述第二计算部计算出的各相对反射率，对所述基准反射光谱信号进行校正，从而计算各已校正基准反射光谱信号；以及
膜厚计算部，基于所述各已校正基准反射光谱信号、所述第一晶圆的绝对反射率的校正系数、以及在所述第二晶圆的各位置处由所述聚光探针检测出的反射光的各对象反射光谱信号，计算所述第二晶圆的各位置处的膜厚。
2.根据权利要求1所述的膜厚测定装置，其中，
所述第一计算部利用从在所述第一晶圆的基准位置处由聚光探针检测出的反射光的基准反射光谱信号中提取的峰值、以及从在所述基准位置以外的各位置处由所述聚光探针检测出的反射光的各反射光谱信号中提取的峰值来计算所述各相对反射率。
3.根据权利要求2所述的膜厚测定装置，其中，
所述确定部利用一次方程式对由所述第一计算部计算出的各相对反射率与用于表示所述第一晶圆的各位置与所述聚光探针之间的距离的各距离数据之间的关系进行近似。
4.根据权利要求1所述的膜厚测定装置，其中，
所述校正部
通过将基准反射光谱信号乘以计算出的所述各相对反射率，从而计算所述各已校正基准反射光谱信号，并且
通过将通过将在所述第二晶圆的各位置处由所述聚光探针检测出的反射光的所述各对象反射光谱信号乘以所述第一晶圆的绝对反射率的校正系数而得到的结果、与所述各已校正基准反射光谱信号进行对比，来计算对比结果，
所述膜厚计算部在计算所述第二晶圆的各位置处的膜厚时使用所述对比结果。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的膜厚测定装置，还包括：
距离传感器，用于测定晶圆上的期望点与所述聚光探针之间的距离，
其中，用于表示所述第一晶圆的各位置与所述聚光探针之间的距离的各距离数据、以及用于表示所述第二晶圆的各位置与所述聚光探针之间的距离的各距离数据通过所述距离传感器取得。
6.根据权利要求5所述的膜厚测定装置，其中，
由所述聚光探针进行的反射光的检测和由所述距离传感器进行的距离的测定被并行执行。
7.一种校正方法，包括：
第一计算工序，计算在膜厚已知的第一晶圆的基准位置处由聚光探针检测出的反射光的基准反射光谱信号与在基准位置以外的各位置处由该聚光探针检测出的反射光的各反射光谱信号之间的各相对反射率；
确定工序，确定在所述第一计算工序中计算出的各相对反射率与用于表示所述第一晶圆的各位置与所述聚光探针之间的距离的各距离数据之间的关系；
第二计算工序，基于在所述确定工序中确定出的关系，计算与用于表示测定对象的第二晶圆的各位置与所述聚光探针之间的距离的各距离数据相对应的各相对反射率；
校正工序，通过基于在所述第二计算工序中计算出的各相对反射率，对所述基准反射光谱信号进行校正，从而计算各已校正基准反射光谱信号；以及
膜厚计算工序，基于所述各已校正基准反射光谱信号、所述第一晶圆的绝对反射率的校正系数、以及在所述第二晶圆的各位置处由所述聚光探针检测出的反射光的各对象反射光谱信号，计算所述第二晶圆的各位置处的膜厚。
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