CN112449673A - 三维形状检测装置、方法以及等离子处理装置 - Google Patents

三维形状检测装置、方法以及等离子处理装置 Download PDF

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Abstract

在分光散射测量中，在散射光测定时的视野中包括多个图案的情况下，不对该尺寸管理对象外的图案进行模型化地实现从该视野中的分光反射强度去除尺寸(三维形状)管理的对象外的图案的影响。三维形状检测装置(100)具有通过向作为对象的样本(103)照射光斑来对光斑的视野中的分光反射强度进行测定的分光反射强度测定部，基于测定的分光反射强度对光斑的视野内的三维形状进行检测，在其外部控制装置(102)具有：分光特征值计算部，能够预先计算光斑的视野内的第一区域中的分光特征值；以及面积率估计部，能够估计光斑的视野内的第一区域与光斑的视野内的第一区域以外的第二区域的面积率。

Description

三维形状检测装置、方法以及等离子处理装置
技术领域
本发明涉及半导体制造工艺、工艺后的晶片等的经过图案化的表面形状的测定技术。
背景技术
随着半导体设备的微细化的进行，调查半导体晶片表面的工艺状况的重要性提高。特别是，在半导体制造的工序中，要求测量加工为纳米级的电路图案的极限尺寸CD(Critical Dimension：临界尺寸)，使用测长SEM(Scanning Electron Microscope：扫描电子显微镜)，AFM(Atomic Force Microscope：原子力显微镜)等进行测定。特别是在以in-situ(原位置的)测量为前提的情况下，重视非接触、非破坏、实时性而使用光学的极限尺寸OCD(Optical Critical Dimension：光学极限尺寸)测定法(也称为光波散射测定法Scatterometry)的三维形状测定。当以宽频带进行具有周期结构的表面结构图案的测定的反射测定时，在前面加上分光，称为分光散射测量(分光Scatterometry)。
通常，利用分光散射测量的测定在半导体晶片的划线区域等形成被称为TEG(TestElement Group：测试元件组)的测试用的图案，通过对该TEG实施测定来进行工艺的尺寸管理。另一方面，关于利用TEG的测定的实际的布局图案的尺寸(三维形状)管理，例如根据专利文献1记载了存在以下那样的问题。
(1)在划线区域中，无法确保配置反映了多样的布局图案的多种标记所需的面积。
(2)由于在划线区域的标记与实际的布局图案中半导体晶片内的位置不同，因此伴随工艺的半导体晶片内的尺寸偏差量分别不同，难以高精度地进行尺寸管理。
(3)在划线区域的标记与实际的布局图案中，包括各自的周边的布局图案的图案密度不同。即，所谓的接近效果(取决于图案密度而曝光/显影后的图案尺寸发生变化的现象)的影响度分别不同。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-100619号公报
专利文献2：日本特开2019-57547号公报
发明内容
发明要解决的课题
对于上述(1)～(3)的问题，在专利文献1中记载了半导体装置的制造方法以及半导体制造装置中的与布局图案相关的解决手段。但是，不是布局设计阶段，在更后级的半导体制造工艺中或工艺后的in-situ下的晶片表面的检查过程中，难以应用专利文献1那样的手段。
因此，作为工艺或工艺后的三维形状检查过程中的上述问题的解决手段，考虑不是TEG，而是以实际的布局图案实施分光散射测量的测定。由此，关于上述(1)的问题，原本就不需要配置检查用的多种布局图案。关于上述(2)的问题，由于实际的布局图案成为检查位置，因此不需要考虑偏差量的变动。关于上述(3)的问题，由于实际的布局图案成为检查位置，因此不需要考虑接近效果的影响。即，通过在实际的布局图案中进行分光散射测量的测定，能够解决上述(1)～(3)的问题。
在分光散射测量中，一般应用使用了严密耦合波解析RCWA(Rigorous CoupledWave Analysis)的、基于针对周期槽的矢量衍射理论的解析。此时，对于必需在RCWA中所需的结构的模型化(不仅包括结构，还包括折射率、消光系数这样的光学常量的决定)的区域而言，如果视野是单一图案，则仅是形成该单一图案的最小的周期结构即可。
但是，在散射光测定时的视野中包括多个图案的情况下，需要将该多个图案中的最小的周期结构全部模型化。由于需要模型化的区域与单一图案比较非常宽，因此在现实中难以进行包括在视野中的复杂且广阔的多个图案的模型化。因此，为了能够实现在实际的布局图案中的分光散射测量，需要能够在不进行模型化的情况下从散射光测定时的视野中包括的多个图案的分光反射去除尺寸管理的对象外的图案的影响的手段。
本发明的目的在于，提供一种三维形状检测装置、方法以及等离子处理装置，在分光散射测量中在散射光测定时的视野中包含多个图案的情况下，其能够从该视野中的分光反射强度去除三维形状的尺寸管理的对象外的图案的影响，进行任意视野中的尺寸管理。
用于解决课题的手段
为了实现上述目的，在本发明中，提供三维形状检测装置，是向对象照射光斑，检测所照射的光斑在视野内的三维形状的三维形状检测装置，具备：分光反射强度测定部，对分光反射强度进行测定；分光特征值计算部，基于通过分光反射强度测定部测定的分光反射强度求出光斑的视野内的区域即第一区域的分光特征值；面积率估计部，对被射出的光照明的对象的图像进行摄像，以摄像的图像为基础估计第一区域的面积与第二区域的面积的面积率；以及控制装置，以估计的面积率为基础求出三维形状，第二区域提供作为光斑的视野内的第一区域以外的区域。
此外，为了实现上述目的，在本发明中，提供一种面积率估计方法，估计面积率，该面积率用在向对象照射光斑、对检测在被照射的光斑的视野内的三维形状的情况中使用，对被射出的光照明的对象的图像进行摄像，以摄像的图像为基础估计面积率，面积率是第一区域的面积与第二区域的面积的面积率，第一区域是光斑的视野内的区域，第二区域是光斑的视野内的第一区域以外的区域。
进而，为了实现上述目的，在本发明中，提供一种三维形状检测方法，是向对象照射光斑，对被照射的光斑的视野内的三维形状进行检测的三维形状检测方法，具有如下步骤：对分光反射强度进行测定；基于被测定的分光反射强度求出光斑的视野内的第一区域中的分光特征值；对被射出的光照明的对象的图像进行摄像，以摄像的图像为基础估计第一区域的面积与第二区域的面积的面积率；以及以估计的面积率为基础求出三维形状，第二区域是光斑的视野内的第一区域以外的区域。
此外，进而，为了实现上述目的，在本发明中，提供一种等离子处理装置，具备：处理室，样品被进行等离子处理；高频电源，供给用于生成等离子的高频电力；样品台，载置有样品；以及三维形状检测装置，向样品的对象照射光斑，检测照射的光斑的视野内的三维形状，三维形状检测装置具备：分光反射强度测定部，测定分光反射强度；分光特征值计算部，基于通过分光反射强度测定部测定的分光反射强度求出光斑的视野内的区域即第一区域的分光特征值；面积率估计部，对被射出的光照明的对象的图像进行摄像，以摄像的图像为基础，估计第一区域的面积与第二区域的面积的面积率；以及控制装置，以估计的面积率为基础求出三维形状，发明效果第二区域是光斑的视野内的第一区域以外的区域。
根据本发明，在分光散射测量中，能够从散射光测定时的视野中包括的多个图案的分光反射去除三维形状的尺寸管理的对象外的图案的影响，实现在实际的布局图案下的尺寸管理。
附图说明
图1是表示实施例1中的实施实际的布局图案中的尺寸管理的三维形状检测装置的一构成例的图。
图2是表示实施例1中的样本分光反射强度测定处理的流程图的图。
图3是实施例1中的TEG以及混合图案中的散射光测定时的视野的示意图。
图4是表示实施例1中的测定视野变更以及测定视野估计处理的流程图的图。
图5是表示视野估计处理中的各图像处理的示意图。
图6是表示实施例1中的尺寸管理对象外的图案影响去除处理的流程图的图。
图7是从截面方向观察的样本103的等离子蚀刻前后的示意图。
图8是表示实施例2中的尺寸管理对象外的图案影响去除处理的流程图的图。
图9是表示实施例3中的尺寸管理对象外的图案影响去除处理的流程图的图。
具体实施方式
以下，使用附图对用于实施本发明的方式进行说明。在此之前，使用图3，说明设想了利用分光散射测量的测定的TEG中的、测定时的课题。
如图3的(a)所示，作为测试图案，确保了充分收纳散射光测定时的视野(光斑：View of Scatterometry)的宽度。在此，在(a)中，图案(1)表示成为基于三维形状检查的尺寸管理的对象的图案。在(a)中，在测定视野内被图案(1)占据，因此作为散射光的测定结果而得到的分光反射强度、分光反射率(Reflectance)仅是图案(1)的贡献。
另一方面，在实际的布局图案中，由于没有成为以光散射光测定为前提的布局，因此作为尺寸管理的对象的图案以外的其他图案、布线区域等紧密地混合存在。此外，在分光散射测量中，通常使用可见光(约400nm～约800nm)的波段的光，因此，即使使用成像光学系统来缩小光斑的大小也存在极限，难以在作为尺寸管理的对象的图案区域内收纳散射光测定时的视野(光斑)。即，如图3的(b)所示，散射光的测定结果不仅被观测为作为三维形状检查的尺寸管理的对象的图案(1)，还被观测为与尺寸管理的对象外的图案(2)的混合图案的反射率。在本说明书中，将图案(1)称为可预先计算的光斑的视野内的区域即第一区域，将图案(2)称为光斑的视野内的第一区域以外的区域即第二区域。
如上所述，如果想要以实际的布局图案实施分光散射测量，则无法避免在散射光测定时的视野中混合存在作为尺寸管理的对象的图案、即图3的(b)中的图案(1)以外的图案、布线区域等、即图3的(b)中的图案(2)。
在实施图3的(b)所示的由图案(1)、图案(2)构成的混合图案的分光测定的情况下，在本实施例中，根据散射光测定时的视野(光斑：View of Scatterometry)中的混合图案的相互的可干涉性，分类为多个形态。分类成(i)混合图案的可干涉性高的情况(Coherent)，(ii)混合图案的可干涉性低的情况(Incoherent)，(iii)(i)与(ii)的中间的情况(Between(i)and(ii))这三个实施方式。在本实施例中，作为规定混合图案的可干涉性的因素，如式1那样设定相干因子fc。
[数学式1]
Figure BDA0002457604960000061
在此，相干因子fc是由实施分光测定的光学系统的规格以及散射光测定时的视野中的混合图案的最小周期的间距等规定的变量。
在本实施例中，将相干因子fc大致等于1的情况设为(i)混合图案的可干涉性高的情况(Coherent)，将相干因子fc大致等于0的情况设为(ii)混合图案的可干涉性低的情况(Incoherent)，将相干因子fc为0～1之间的情况分类为(iii)(i)与(ii)的中间的情况(Between(i)and(ii))。另外，可干涉性的分类不需要与上式所示的规则一致，相干因子fc未必一定要设定。在以下的实施例的说明中，以下，首先对(i)在混合图案的可干涉性高的情况(Coherent)下的、不进行模型化地去除尺寸管理的对象外的图案的影响的方法进行说明。
实施例1
实施例1是在(i)混合图案的可干涉性高的情况(Coherent)下，不对尺寸管理的对象外的图案的影响进行模型化而去除的三维形状检测装置以及检测方法的实施例。即，是如下三维形状检测装置以及检测方法的实施例：向对象照射光斑、检测所照射的光斑在视野内的三维形状的三维形状检测装置，具备：分光反射强度测定部，测定分光反射强度；分光特征值计算部，基于由分光反射强度测定部测定出的分光反射强度来求出作为光斑的视野内的区域的第一区域的分光特征值；面积率估计部，对被射出的光照明的对象的图像进行摄像，以摄像的图像为基础估计第一区域的面积与第二区域的面积的面积率；以及控制装置，以估计的面积率为基础求出三维形状，第二区域是作为光斑的视野内的第一区域以外的区域。
图1是利用分光散射测量从混合图案的分光反射去除尺寸管理的对象外的图案的影响来实施实际的布局图案下的尺寸管理、换言之检测样本的测定视野中的三维形状的三维形状检测装置的示意图以及功能框图。
如图1所示，三维形状检测装置100经由控制器组101与外部控制装置102连接。外部控制装置102具有执行通过省略了图示的RCWA等的模型计算来计算分光特征值的程序等的中央处理部(CPU)等的内部功能，作为预先分光特征值计算功能。在检测样本103的测定视野中的三维形状的情况下，三维形状检测装置100基于从外部控制装置102接收的信号开始检测。因此，本说明书中的三维形状检测装置也可以认为是在上述三维形状检测装置100中包括外部控制装置102的结构。
三维形状检测装置100除了控制器组101以外，还具备照明光源104、光学系统105、分光器组106、光学系统移动机构107以及样本输送机构108。
照明光源104是能够通过分光散射测量测定样本103的特性的宽频带的光源，例如通过组合了中心波长不同的多个发光二极管LED(Light Emitting Diode)的光源来实现。另外，照明光源104不一定限定于LED光源，也可以是卤素灯或氘灯等其他光源。在使照明光源104点亮的情况下，从照明光源驱动电路101-1向照明光源104输入以所希望的强度使照明光源点亮的照明光源驱动信号。
分光器组106通过样本103检测三维形状检测装置100的测定视野中的反射散射光。本实施例中的分光器组106由选择器106-1、分光器106-2、视野估计光源106-3构成。分光器106-2在宽频带测定将照明光源104照射到样本103时的反射散射光。该视野估计光源106-3与外部控制装置102、后面说明的摄像元件105-9一起构成本实施例的三维形状检测装置的面积率估计部，在本说明书中有时被称为视野检测用光源。
样本输送机构108将成为检测对象的样本103从省略了图示的样本收纳部向能够将光学系统105的检测视野向样本103照射的位置输送。此外，样本输送机构108具有能够固定样本103的省略了图示的样本固定机构。
另外，三维形状检测装置100可以不是单体，也可以是与具有其他功能的装置组合的方式。例如，也可以是变更对象的结构的结构变更部，是通过与利用等离子进行表面处理的等离子处理装置、扫描电子显微镜SEM(Scanning Electron Microscope)组合来检测样本103的测定视野中的三维形状的装置结构。另外，等离子处理装置的基本结构例如如本申请人在先申请的专利文献2等中公开的那样，具备对对象进行等离子处理的处理室、供给微波的高频电力的高频电源、形成用于通过与微波的相互作用来生成等离子的磁场的磁场形成部、控制高频电源和磁场形成部的控制部等，本实施例的三维形状检测装置100的主要部分设置在处理室内。
三维形状检测装置100的测定视野由光学系统105和样本103的相对的位置关系决定。光学系统移动机构107成为如下结构：在其外壳上设置有光学系统105，通过使光学系统移动机构107移动，能够变更样本103中的三维形状检测装置100的测定视野。光学系统移动机构107例如组合正交的2轴的移动机构，以能够在与样本103平行的2轴内移动任意的距离的结构来实现。但是，未必需要能移动轴是二维的，只要能够将三维形状检测装置100的测定视野向所希望的位置移动，则也可以是一维。
在使光学系统移动机构107移动的情况下，从构成控制器组101的移动台驱动电路101-6向光学系统移动机构107输入驱动所希望的移动距离所需的驱动信号。光学系统移动机构107例如通过步进电机台来实现，在所希望的移动距离的驱动中，与移动距离相当的数量的脉冲信号从移动台驱动电路101-6被输入到光学系统移动机构107。光学系统移动机构107也可以不必是步进电机台，例如是DC电机台，也可以是以省略了图示的当前位置检测系统的信号为基础而与移动台驱动电路101-6组合的闭环控制系统那样的其他的实现手段。另外，在图1中，通过光学系统移动机构107使光学系统105移动，由此变更光学系统105与样本103的相对的位置，但作为相对的位置的变更手段，也可以通过利用样本输送机构108移动样本103来实现。
使用图2，对本实施例中的样本103的测定视野中的分光反射测定的处理进行说明。图2表示样本103的测定视野中的分光反射测定处理的流程图。该流程图的动作主体主要是外部控制装置102。当开始样本103的分光反射测定的处理时(步骤201、以下S201)，从外部控制装置102经由照明光源驱动电路101-1设定照明光源104的强度等发光条件(S202)。在设定了照明光源104的发光条件之后，转移至S203。
在S203中，从外部控制装置102向照明光源驱动电路101-1输入用于接通照明光源104的发光的信号。其结果，照明光源驱动电路101-1发送在S202中设定的条件下点亮照明光源104的驱动信号。通过来自照明光源驱动电路101-1的驱动信号输入，照明光源104开始发光。照明光源104的光经由光纤被输入到构成光学系统105的连接器A105-1。从连接器A105-1输入的光通过透镜组A105-2，从而成为光学准直的光。通过了透镜组A105-2的准直光在镜105-3被反射而得到的光线透过光学设计为以规定的分割比反射/透过的无偏振分束器A105-4。在无偏振分束器A105-4反射/透过的光的P偏振光与S偏振光的分量比率相等。透过无偏振分束器A105-4的光通过透镜组B105-5。通过了透镜组B105-5的光成为在样本103上成为光斑直径变成规定的光斑尺寸的会聚光，之后，在光学设计为以规定的分割比反射/透过的无偏振分束器B105-6被反射。在无偏振分束器B105-6中反射/透过的光的P偏振光与S偏振光的分量比率相等。由无偏振分束器B105-6反射的光透过偏振片105-7。透过偏振片105-7的光向特定的直线偏振改变偏振状态而向样本103上入射，在样本103表面上被反射。在样本103的表面上反射的光与入射时在相反方向上通过与入射时大致相同的路径。在样本103中反射的光中，在无偏振分束器B105-6中透过的光透过透镜组C105-8而成像于摄像元件105-9。另一方面，在无偏振分束器B105-6以及无偏振分束器A105-4均被反射的光通过透镜组D105-10向连接器B105-11聚光。即，通过S203的光源接通，样本103的测定视野中的表面反射光经由连接器B105-11到达选择器106-1。另外，在本实施例中的光学系统105中，105-4以及105-6这两个分束器并不一定必须是无偏振分束器，只要是在分离入射光线的观点上能够实现同样的效果的光学部件，则也可以是其他光学部件。
在S203中接通了照明光源104的发光之后，转移至S204。在S204中，实施向后述的规定的视野的测定视野变更以及测定视野估计处理，然后，转移至S205的偏振条件变更。另外，在S204中估计的测定视野的大小比在S203中照明的区域小。在S205中，从外部控制装置102经由偏振片驱动电路101-5驱动偏振片105-7，由此成为特定的直线偏振地设定变更偏振条件，转移至接下来的S206。
在S206中，从外部控制装置102经由选择器控制电路101-0在选择器106-1中执行光纤的光路切换。在S206的切换中，光路被设定在分光器侧。即，通过S206，样本103的测定视野中的表面反射光到达分光器106-2。在S206的选择器切换后，转移至S207的分光器测定条件设定。在S207中，从外部控制装置102经由分光器控制电路101-2对分光器106-2设定曝光时间、平均化次数等分光反射测定时的测定条件。在设定了测定条件之后，转移至S208的分光测定实施。
在S208中，基于经由分光器控制电路101-2从外部控制装置102在S207中设定的曝光时间来实施分光器控制电路101-2分光反射测定，并转移至S209。在S209中，判定当前的分光反射测定次数Nnow是否达到在S207中设定的平均化次数Nave。在当前的分光反射测定次数Nnow为在S207中设定的平均化次数Nave以下时(S209中的“否”)，再次转移至S208。另一方面，在分光反射测定次数Nnow成为在S207中设定的平均化次数Nave以上时(S209中的“是”)，转移至S210。
在S210中，将分光器106-2所测定的分光反射的测定结果经由分光器控制电路101-2向外部控制装置102发送。当分光反射测定结果的发送结束时，转移至S211。在S211中，从外部控制装置102向照明光源驱动电路101-1输入用于使照明光源104断开的信号。其结果，照明光源驱动电路101-1发送使照明光源104熄灭的驱动信号。通过S211将照明光源104设为断开，从而样本103的测定视野中的分光反射测定的处理结束(S212)。
接下来，使用图4，对本实施例中的测定视野变更以及测定视野估计处理(S204)进行说明。图4是表示样本103中的测定视野变更以及测定视野估计处理的流程图。该流程图的动作主体主要是外部控制装置102。当开始样本103中的测定视野变更以及测定视野估计处理时(S401)，从外部控制装置102经由移动台驱动电路101-6向光学系统移动机构107发送驱动所希望的移动距离所需的驱动信号(S402)。在发送驱动信号之后，转移至S403。
在S403中，判定光学系统移动机构107的当前位置Pnow是否与目标位置Ptarget大致一致。在判定为光学系统移动机构107还处于移动中的情况下(S403中的“否”)，再次转移至S403。另一方面，在判定为光学系统移动机构107移动结束且当前位置Pnow与目标位置Ptarget大致一致的情况下(S403中的“是”)，转移至S404。在S404中，从外部控制装置102经由选择器控制电路101-0在选择器106-1中执行光纤的光路切换。在S404的切换中，将光路设定在视野估计光源106-3侧。
在选择器切换之后，转移至S405。在S405中，从外部控制装置102经由视野估计光源驱动电路101-3设定视野估计光源106-3的强度等发光条件。在设定了视野估计光源106-3的发光条件之后，转移至S406。在S406中，从外部控制装置102对视野估计光源驱动电路101-3输入用于使视野估计光源106-3的发光接通的信号。其结果，视野估计光源驱动电路101-3发送在S405中设定的条件下点亮视野估计光源106-3的驱动信号。视野估计光源106-3通过来自视野估计光源驱动电路101-3的驱动信号输入而开始发光。
此时，视野估计光源106-3的光在图2的S208中在样本103的表面被反射，经过和到达分光器106-2的照明光源104的光在选择器106-1以后大致相反的路径，到达样本103的表面。此外，由于通过光学上大致相反的路径，因此视野估计光源106-3的样本103上的视野(光斑)与分光器106-2的样本103上的测定视野大致相等。在S406中视野估计光源106-3的发光接通之后，转移至S407的视野估计处理。在S407中，实施估计测定分光反射强度时的视野的处理。
使用图5，对本实施例中的视野估计处理进行说明。图5的(a)示出针对具有成为基于三维形状检查的尺寸管理的对象的图案(1)和尺寸管理的对象外的图案(2)的混合图案的样本103，用作为视野图像检测装置的一部分的摄像元件105-9对在S406中由视野估计光源106-3照明的样本表面摄像到而得到的摄像图像的一部分。作为视野图像检测装置的一部分的外部控制装置102在S407的视野估计处理中，首先基于由摄像元件105-9摄像到的摄像图像，对圆形的分光反射强度的测定时的视野进行图像提取。通过用视野估计光源106-3进行照明，在摄像图像中，分光反射强度的测定时的视野(View of Scatterometry)与其他区域相比亮度较高。
因此，视野图像检测装置基于该对比度比，通过图像处理，提取圆形的分光反射强度的测定时的视野。该图像处理例如实施使用了霍夫变换的圆形区域提取。圆形区域提取出的图像如图5的(b)所示的示意图所示。另外，用于圆形区域提取的图像处理并不限定于霍夫变换，也可以是基于机器学习的区域提取等其他的图像处理。本实施例中的分光反射强度的测定时的估计视野设为该圆形提取的区域。在S407中的圆形区域提取之后，转移至S408。在S408中，实施对在S407估计出的视野内的混合图案中的成为尺寸管理的对象的图案(1)和尺寸管理的对象外的图案(2)的面积率进行估计的处理。如上所述，图案(1)是能够预先计算的光斑的视野内的区域即第一区域，图案(2)是光斑的视野内的第一区域以外的区域即第二区域。
使用图5，对本实施例中的面积率估计处理进行说明。在S408中，首先从在S407中估计出的估计视野的图像即图5的(b)起实施用于图案(1)和图案(2)的区域分割的图像处理。例如，通过组合边缘检测和形态学变换来实施区域的二值化，来实施面积率估计。
图5的(c)是相对于图5的(b)以亮度的不连续性为基础实施边缘检测的结果的示意图。进而，图5的(d)是相对于图5的(c)实施了膨胀、收缩或者将它们组合的形态学变换的结果的示意图。进而，图5的(e)是对图5的(d)实施了基于二值化的区域分割的结果的示意图。基于得到的图5的(e)仅表示图案(1)的区域的图像的示意图是表示图5的(f)、仅表示图案(2)的区域的图像的示意图是图5的(g)。外部控制装置102基于该图5的(f)和图5的(g)的像素比率来计算视野内整体的图案(2)的面积比率s(0≤s≤1)，将该值作为本实施例中的视野内的估计面积率。在以上的S408中的视野内的面积率估计处理之后，转移至S409。
在S409中，从外部控制装置102对视野估计光源驱动电路101-3输入用于使视野估计光源106-3断开的信号。其结果，视野估计光源驱动电路101-3发送使视野估计光源106-3熄灭的驱动信号。通过S409断开视野估计光源106-3，由此视野内的混合图案中的测定视野变更以及测定视野估计处理结束(S410)。
使用图6，对本实施例的(i)在混合图案的可干涉性高的情况(Coherent)下的、从混合图案的分光反射强度去除尺寸管理对象外的图案的影响的方法进行说明。图6表示尺寸管理对象外的图案影响去除处理的流程图，该流程图的处理主体是外部控制装置102。后面说明的图8、图9的流程图也是同样的。
当开始尺寸管理对象外的图案影响去除处理时(S601)，实施规定的第一个视野中的样本分光反射强度测定处理(S602)。在S602中实施的处理与使用图2实施的上述的处理相等。S602的结果是，第1个视野中的分光反射强度I以及第1个视野中的尺寸管理对象外的图案的面积率s的取得结束(S603)。当S603结束时，转移至S604。在S604中，实施与第1个视野不同的、规定的第2个视野中的样本分光反射强度测定处理(S604)。在S604中实施的处理也与S602相同，与使用图2上述的处理相等。S604的结果是，第2个视野中的分光反射强度I’以及第2个视野中的尺寸管理对象外的图案的面积率s’的取得结束(S605)。在此，在样本103的分光反射强度测定视野中，在某观测点x、时刻t，在相当于分光反射强度测定的波长范围中的索引为第i个的波长λi的波数ki下，作为尺寸管理对象的图案(1)中的反射光的波的振幅ψ1，i以及作为尺寸管理对象外的图案(2)中的反射光的波的振幅ψ2，i使用复数表现，一般由式2表示。在此，式2中的
Figure BDA0002457604960000131
表示初始相位。
[数学式2]
Figure BDA0002457604960000132
在本实施例中，由于设想(i)混合图案的可干涉性高的情况(Coherent)，因此图案(1)的反射光与图案(2)的反射光相互干涉，因而混合图案的分光反射强度IAll，i通过将振幅ψ的和平方而得到。进而，本实施例的混合图案的分光反射强度IAll，i使用图案(2)的面积率s、图案(1)的振幅ψ1，i以及图案(2)的振幅ψ2，i，通过式3来表现。
[数学式3]
IAll，i＝|ψAll，i|2＝|(1-s)·ψ1，i(x，t)+s·ψ2，i(x，t)|2
…(式3)
即，用形成混合图案的各图案的振幅与其面积率的积之和来表现混合图案的振幅ψAll，i，通过取其平方来计算强度。为简单起见，对于ψ1，i以及ψ2，i，若不是使用了指数的复数标记而是用如式4那样的复数表示来标记，则混合图案的分光反射强度I由式5表示。
[数学式4]
Figure BDA0002457604960000141
[数学式5]
IAll，i＝|ψAll，i|2＝{(1-s)·αi+s·γi}2+{(1-s)·βi+s·δi}2
…(式5)
在此，作为尺寸管理对象的图案(1)的振幅ψ1，i若以测定了该分光反射强度的样本103的实测部的截面结构解析等为基础，用外部控制装置102的预先分光特征值计算功能通过RCWA等的模型计算预先得到，则在到S603为止的时间点，式5中的IAll，i、s、αi、βi是已知的值，作为与图案(2)相关的参数的γi、δi这两个是未知的值。然而，通过获得S604中的第2个视野中的分光反射强度，如式6所示，能归结成未知的值为2个、式子为2个的联立方程式，能够导出未知的值、即尺寸管理对象外的图案(2)的振幅ψ2，i的实部αi以及虚部βi。
[数学式6]
Figure BDA0002457604960000142
在S606中，通过求解与式6相当的联立方程式，导出波长λi下的尺寸管理对象外的振幅ψ2，i。导出振幅ψ2，i的实部αi以及虚部βi后，转移至S607。在S607中，判定分光反射测定的波长范围中的索引i是否等于相当于规定的最后的波长范围的索引nend。在S607中，在当前的索引i小于nend时(S607中的“否”)，转移至S608，将当前的索引i递增1(S608)之后，再次转移至S606。
另一方面，在判定为当前的索引i大于nend时(S607中的“是”)，转移至S609。在S609中，测定任意的视野中的样本103的分光反射强度IAll，i”以及该视野中的图案(2)的面积率s”。在S609中实施的处理也与使用图2上述的处理相等。
在接下来的S610中，使用作为尺寸估计对象的图案(1)的、与估计结构模型对应的振幅ψ1，cal，i的实部αcal，i以及虚部βcal，i和在S606中导出的图案(2)的振幅ψ2，i的实部γi以及虚部δi，通过式7所示的计算导出图案(2)的面积率为s”的混合图案的任意视野下的、分光反射强度测定的波长范围中的索引为第i个的与估计结构模型对应的计算分光反射强度Ical，i。导出分光反射强度Ical，i后，转移至S611。
[数学式7]
Ical，i＝{(1-s″)·αcal，i+s″·γi}2+{(1-s″)·βcal，i+s"·δi}2
…(式7)
在S611中，判定分光反射强度测定的波长范围中的索引i是否等于相当于规定的最后的波长范围的索引nend。在S611中，当当前的索引i小于nend时(S611中的“否”)，转移至S612，将当前的索引i仅递增1(S612)之后，再次转移至S610。另一方面，在判定为当前的索引i大于nend时(S611中的“是”)，转移至S613。
在S613中，将与估计结构模型对应的计算强度Ical，i与实际测量的任意的视野中的样本分光反射强度IAll，i”比较，判定在全部波长中是否一致。作为判定，例如在全波长范围中，计算与通过计算求出的估计结构模型对应的计算强度Ical，i和实测的任意的视野中的样本分光反射强度IAll，i”之差的平方和，基于该值是否在规定的阈值以内来进行判定。在S613中，在判定为在全部波长中与估计结构模型对应的计算强度Ical，i不等于任意的视野中的样本分光反射强度IAll，i”时(S613中的“否”)，转移至S614，在对作为尺寸估计对象的图案(1)的当前的结构参数进行变更(S614)之后，再次转移至S610。
另一方面，在S613中，在判定为在全部波长中与估计结构模型对应的计算强度Ical，i和任意的视野中的样本分光反射强度IAll，i”相等时(S613中的“是”)，结束(i)混合图案的可干涉性高的情况的尺寸管理对象外的图案影响去除处理(S615)。另外，在图6中，将与全部波长下的估计结构模型对应的计算强度Ical，i以及任意的视野中的样本分光反射强度IAll，i”分别标记为Ical以及IAll”。
在此，根据式6也可知，在(i)混合图案的可干涉性高的情况下，应导出的未知的值为两个，因此，能构建基于两个以上的式子的联立方程式即可，在上述的图6中，作为其一例，通过实施变更了测定视野的两次测定，来构建联立方程式。联立方程式的构建方法不限于实施变更了测定视野的测定，即使是相同视野，也可以通过视野内的结构变化前后的分光反射强度来构建联立方程式。
例如，图7的(a)是从截面方向观察样本103的散射光测定时的视野(View ofScatterometry)的示意图。截面的上部表示以等离子蚀刻时的图案保护为目的的抗蚀剂材料(Resist Material)。整面被抗蚀剂材料覆盖的区域是尺寸管理的对象外的图案(2)，仅一部分被抗蚀剂材料覆盖的区域是成为尺寸管理的对象的图案(1)。
另一方面，图7的(b)是从相同的截面方向观察对图7(a)进行等离子蚀刻之后的样本103的示意图。图案(1)被蚀刻，其三维结构发生变化。若基于测定了该分光反射强度的样本103的实测部的截面结构解析等，用外部控制装置102的预先分光特征值计算功能通过RCWA等的模型计算在该图7的(a)和(b)中分别得到尺寸管理对象的图案(1)的振幅，则通过分别在图7的(a)和(b)中测定分光反射强度来构建联立方程式，能够得到尺寸管理的对象外的图案(2)的振幅ψ2，i。
根据本实施例所示的以上的结构以及动作，三维形状检测装置100在(i)混合图案的可干涉性高的情况下(Coherent)，能够不进行模型化地将尺寸管理对象外的图案的影响去除，进而能够进行任意的视野中的尺寸(三维形状)管理。
实施例2
在本实施例中，以下对(ii)在混合图案的可干涉性低的情况(Incoherent)下的、不进行模型化地去除尺寸管理的对象外的图案的影响的方法进行说明。
在实施例2中，关于样本分光反射强度测定处理，也实施与在实施例1中说明的处理内容相同的内容。以下，使用图8，对本实施例中与实施例1不同的、(ii)混合图案的可干涉性低的情况(Incoherent)下的从混合图案的分光反射强度去除尺寸管理对象外的图案的影响的方法进行说明。
图8是表示尺寸管理对象外的图案影响去除处理的流程图的图。当开始尺寸管理对象外的图案影响去除处理时(S801)，实施规定的视野中的样本分光反射强度测定处理(S802)。在S802中实施的处理与在实施例1中使用图2说明的处理相等。S802的结果是，规定的视野中的分光反射强度I以及该规定的视野中的尺寸管理对象外的图案的面积率s的取得结束(S803)。在此，在样本103的分光反射强度测定中，在本实施例中，利用式8来表现分光反射强度测定的测定范围内的索引为第i个的波长λi下的混合图案的分光反射强度IAll，i。
[数学式8]
Figure BDA0002457604960000171
——实测而得到的值
——在模型计算中预先得到的值
--------未知的值
即，用形成混合图案的各图案的强度与其面积率的积之来表现混合图案的强度Iall，i。这是因为，在本实施例中，设想(ii)混合图案的可干涉性低的情况(Incoherent)，分光反射强度IAll，i不是如实施例1那样取振幅之和后进行平方，而是用强度之和来表现图案(1)的反射光与图案(2)的反射光。在此，若基于测定了该分光反射强度的样本103的实测部的截面结构解析等，用外部控制装置102的预先分光特征值计算功能通过RCWA等的模型计算预先得到作为尺寸管理对象的图案(1)的分光反射强度I1，i，则在S803之前的时间点，式8中的IAll，i、s、I1，i是已知的值，仅图案(2)的分光反射强度I2，i是未知的值。因此，通过求解式8所示的针对未知的值一个的方程式，能够导出未知的值、即图案(2)的分光反射强度I2，i(S804)。导出波长λi下的尺寸管理对象外的图案(2)的分光反射强度I2，i之后，转移至S805。
在S805中，判定分光反射强度测定的波长范围中的索引i是否等于相当于规定的最后的波长范围的索引nend。在S805中，在当前的索引i小于nend时(S805中的“否”)，转移至S806，将当前的索引i递增1(S806)之后，再次转移至S804。另一方面，在判定为当前的索引i大于nend时(S805中的“是”)，转移至S807。
在S807中，测定任意的视野中的样本103的分光反射强度IAll，i”以及该视野中的图案(2)的面积率s”。在S807中所实施的处理也与使用图2上述的处理相等。在接下来的S808中，使用作为尺寸估计对象的图案(1)的与估计结构模型对应的分光反射强度I1，cal，i和导出的图案(2)的分光反射强度I2，i，通过式9所示的计算导出图案(2)的面积率为s”的混合图案的任意的视野下的、分光反射强度测定的波长范围中的索引为第i个的与估计结构模型对应的计算分光反射强度Ical，i。
[数学式9]
Ical，i＝(1-s″)·I1，cal，i+s″·I2，i…(式9)
若导出分光反射强度Ical，i，就转移至S809。在S809中，判定分光反射强度测定的波长范围中的索引i是否等于相当于规定的最后的波长范围的索引nend。在S809中，在当前的索引i小于nend时(S809中的“否”)，转移至S810，将当前的索引i递增1(S810)之后，再次转移至S808。另一方面，在判定为当前的索引i大于nend时(S809中的“是”)，转移至S811。
在S811中，将与估计结构模型对应的计算强度Ical，i和实际测量的任意的视野中的样本分光反射强度IAll，i”比较，判定在全部波长中是否一致。作为判定，例如在全波长范围中，计算与通过计算求出的估计结构模型对应的计算强度Ical，i与实测的任意的视野中的样本分光反射强度IAll，i”之差的平方和，基于该值是否在规定的阈值以内来进行判定。在S811中，在判定为在全部波长中与估计结构模型对应的计算强度Ical，i不等于任意的视野中的样本分光反射强度IAll，i”时(S811中的“否”)，转移至S812，在对作为尺寸估计对象的图案(1)的当前的结构参数进行变更(S812)之后，再次转移至S808。
另一方面，在步骤S811中，在判定为在全部波长中与估计结构模型对应的计算强度Ical，i和任意的视野中的样本分光反射强度IAll，i”相等时(S811中的“是”)，(ii)在混合图案的可干涉性低的情况下(Incoherent)的尺寸管理对象外的图案影响去除处理结束(S813)。另外，在图8中，将全部波长下的与估计结构模型对应的计算强度Ical，i以及任意的视野中的样本分光反射强度IAll，i”分别标记为Ical以及IAll”。
根据本实施例所示的以上的结构以及动作，三维形状检测装置100在(ii)混合图案的可干涉性低的情况下(Incoherent)，能够不进行模型化地将尺寸管理对象外的图案的影响模型化而去除，进而能够进行任意的视野中的尺寸(三维形状)管理。
实施例3
在本实施例中，以下对(iii)(i)与(ii)的中间的情况下(Between(i)and(ii))中的不进行模型化地去除尺寸管理的对象外的图案的影响的方法进行说明。
在本实施例中，关于样本分光反射强度测定处理，也实施与在实施例1中说明的处理内容相同的内容。以下，使用图9对本实施例中与实施例1以及2不同的(iii)(i)与(ii)的中间的情况(Between(i)and(ii))中的从混合图案的分光反射强度去除尺寸管理对象外的图案的影响的方法进行说明。
图9是表示尺寸管理对象外的图案影响去除处理的流程图的图。当开始尺寸管理对象外的图案影响去除处理时(S901)，实施规定的第1个视野中的样本分光反射强度测定处理(S902)。在S902中实施的处理与在实施例1中说明的处理内容相同的内容。S902的结果是，第1个视野中的分光反射强度I以及第1个视野中的尺寸管理对象外的图案的面积率s的取得结束(S903)。当S903结束时，转移至S904。在S904中，实施与第1个视野不同的、规定的第2个视野中的样本分光反射强度测定处理(S904)。在S904中实施的处理也与S902相同，与使用图2上述的处理相等。S904的结果是，第2个视野中的分光反射强度I’以及第2个视野中的尺寸管理对象外的图案的面积率s’的取得结束(S905)。
在此，在本实施例中，设想(i)与(ii)的中间的情况(Between(i)and(ii))，因此，混合图案的分光反射强度IAll，i的一部分与图案(1)的反射光和图案(2)的反射光相互干涉，此外，由于一部分相互不干涉，因此用式10的第1个式来表现混合图案的分光反射强度TAll，i。
[数学式10]
Figure BDA0002457604960000201
分别对于取与相干因子fc之积的可干涉性低的项，利用形成混合图案的各图案的强度与其面积率的积之和来表现，对于取与剩下的1-fc之积的可干涉性高的项，利用形成混合图案的各图案的振幅与其面积率的积之和来表现。另外，由于图案(2)的分光反射强度I2，i等于振幅的绝对值的平方的一半，因此用公式10的第2个式子表示。在此，如果基于测定了该分光反射强度的样本103的实测部的截面结构解析等，用外部控制装置102的预先分光特征值计算功能通过RCWA等的模型计算预先得到作为尺寸管理对象的图案(1)的分光反射强度I1，i、振幅的实部αi以及虚部βi，则在直到S903为止的时间点，式10中的TAll，i、I1，i、s、αi、βi是已知的值，作为与图案(2)相关的参数的γi、δi这两个是未知的值。然而，通过得到S904中的第2个视野中的分光反射强度，如式11所示，通过归结成未知的值为2个、式子为2个的联立方程式，能够导出未知的值、即尺寸管理对象外的图案(2)的振幅ψ2，i的实部αi以及虚部βi。
[数学式11]
Figure BDA0002457604960000211
在S906中，通过求解与式11相当的联立方程式，导出波长λi下的尺寸管理对象外的振幅ψ2，i的实部αi以及虚部βi。导出振幅ψ2，i后，转移至S907。在S907中，判定分光反射测定的波长范围中的索引i是否等于相当于规定的最后的波长范围的索引nend。在S907中，当当前的索引i小于nend时(S907中的“否”)，转移至S908，将当前的索引i递增1(S908)之后，再次转移至S906。另一方面，在判定为当前的索引i大于nend时(S907中的“是”)，转移至S909。在S909中，测定任意的视野中的样本103的分光反射强度IAll，i”以及该视野中的图案(2)的面积率s”。在S909中实施的处理也与使用图2上述的处理相等。
在接下来的S910中，使用作为尺寸估计对象的图案(1)的与估计结构模型对应的分光反射强度I1、cal，i、振幅ψ1，cal，i的实部αcal，i以及虚部βcal，i、和在S906中导出的图案(2)的振幅ψ2，i的实部γi以及虚部δi，通过式12所示的计算导出图案(2)的面积率为s”的混合图案的任意的视野中的、分光反射强度测定的波长范围中的索引为第i个的与估计结构模型对应的计算分光反射强度Ical，i。
[数学式12]
Figure BDA0002457604960000221
导出分光反射强度Ical，i后，转移至S911。在S911中，判定分光反射强度测定的波长范围中的索引i是否等于相当于规定的最后的波长范围的索引nend。在S911中，当当前的索引i小于nend时(S911中的“否”)，转移至S912，将当前的索引i递增1(S912)之后，再次转移到S910。另一方面，在判定为当前的索引i大于nend时(S911中的“是”)，转移至S913。在S913中，将与估计结构模型对应的计算强度Ical，i与实测的任意的视野中的样本分光反射强度IAll，i”比较，判定在全部波长中是否一致。作为判定，例如在全波长范围中，计算与通过计算求出的估计结构模型对应的计算强度Ical，i与实测的任意的视野中的样本分光反射强度IAll，i”之差的平方和，基于该值是否在规定的阈值以内来进行判定。在S913中，在判定为在全部波长中与估计结构模型对应的计算强度Ical，i不等于任意的视野中的样本分光反射强度IAll，i”时(S913中的“否”)，转移至S914，在对作为尺寸估计对象的图案(1)的当前的结构参数进行变更(S914)之后，再次转移至S910。另一方面，在S913中，在判定为在全部波长中与估计结构模型对应的计算强度Ical，i与任意的视野中的样本分光反射强度IAll，i”相等时(S913中的“是”)，(iii)在(i)和(ii)的中间的情况(Between(i)and(ii))的尺寸管理对象外的图案影响去除处理结束(S915)。另外，在图9中，将全部波长下的与估计结构模型对应的计算强度Ical，i以及任意的视野中的样本分光反射强度IAll，i”分别标记为Ical以及IAll”。
另外，在上述例子中，通过估计振幅ψ2，i来去除作为尺寸管理对象外的图案(2)的影响，但也可以通过在至少三个以上视野中的分光反射强度的测定中，估计图案(2)的分光反射强度I2，i以及振幅ψ2，i来导出振幅。
根据本实施例所示的以上的结构以及动作，三维形状检测装置100在(iii)(i)和(ii)的中间的情况下(Between(i)and(ii))，能够不进行模型化地将尺寸管理对象外的图案的影响模去除，进而能够进行任意的视野中的尺寸(三维形状)管理。
本发明并不限定于上述的实施例，包括各种变形例。例如，上述的实施例是为了更好地理解本发明而详细说明的，并不限定于必须具备说明的全部结构。
进而，上述的各结构、功能、外部控制装置等以制作实现它们的一部分或者全部功能的CPU用程序的例子为中心进行了说明，但当然也可以通过例如用集成电路设计它们的一部分或者全部等来用硬件实现。即，外部控制装置的全部或者一部分的功能也可以代替程序而通过例如ASIC(Application Specific Integrated Circuit：专用集成电路)、FPGA(Field Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)等集成电路等来实现。
附图标记的说明
100 三维形状检测装置
101 控制器组
101-0 选择器控制电路
101-1 照明光源驱动电路
101-2 分光器控制电路
101-3 视野估计光源驱动电路
101-4 受光元件控制电路
101-5 偏振片驱动电路
101-6 移动台驱动电路
102 外部控制装置
103 样本
104 照明光源
105 光学系统
105-1 连接器A
105-2 透镜组A
105-3 镜
105-4 无偏振分束器A
105-5 透镜组B
105-6 无偏振分束器B
105-7 偏振片
105-8 透镜组C
105-9 摄像元件
105-10 透镜组D
105-11 连接器B
106 分光器组
106-1 选择器
106-2 分光器
106-3 视野估计光源
107： 光学系统移动机构
108 样本输送机构

Claims (13)

1.一种三维形状检测装置，是向对象照射光斑并检测照射的所述光斑的视野内的三维形状的三维形状检测装置，其特征在于，具备：
分光反射强度测定部，测定分光反射强度；
分光特征值计算部，基于通过所述分光反射强度测定部测定的分光反射强度求出所述光斑的视野内的区域即第一区域的分光特征值；
面积率估计部，对被射出的光照明的所述对象的图像进行摄像，以摄像的所述图像为基础估计所述第一区域的面积与第二区域的面积的面积率；以及
控制装置，以估计的所述面积率为基础求出三维形状，
所述第二区域是所述光斑的视野内的所述第一区域以外的区域。
2.根据权利要求1所述的三维形状检测装置，其特征在于，
所述分光特征值是复振幅、分光反射强度、或者所述复振幅以及所述分光反射强度。
3.根据权利要求1所述的三维形状检测装置，其特征在于，
所述分光特征值是复振幅，
所述分光特征值计算部以预先计算出的所述第一区域的复振幅、通过所述分光反射强度测定部测定的多个所述分光反射强度以及所述面积率为基础，来求出所述第二区域的复振幅。
4.根据权利要求1所述的三维形状检测装置，其特征在于，
所述分光特征值是复振幅以及分光反射强度，
所述分光特征值计算部以预先计算出的所述第一区域的复振幅、预先计算出的所述第一区域的分光反射强度、通过所述分光反射强度测定部测定的多个所述分光反射强度以及所述面积率为基础，来求出所述第二区域的复振幅以及所述第二区域的分光反射强度。
5.根据权利要求1所述的三维形状检测装置，其特征在于，
所述分光特征值是分光反射强度，
所述分光特征值计算部以预先计算出的所述第一区域的分光反射强度、通过所述分光反射强度测定部测定的分光反射强度以及所述面积率为基础，来求出所述第二区域的分光反射强度。
6.根据权利要求3或者权利要求4所述的三维形状检测装置，其特征在于，
所述三维形状检测装置还具备：结构变更部，变更所述第一区域的结构，
所述多个所述分光反射强度是通过所述结构变更部变更过的所述第一区域的结构中的多个分光反射强度。
7.根据权利要求6所述的三维形状检测装置，其特征在于，
所述结构变更部是等离子蚀刻装置。
8.一种面积率估计方法，对面积率进行估计，所述面积率在向对象照射光斑并检测照射的所述光斑的视野内的三维形状的情况下使用，所述面积率估计方法的特征在于，
对被射出的光照明的所述对象的图像进行摄像，以摄像的所述图像为基础估计所述面积率，
所述面积率是第一区域的面积与第二区域的面积的面积率，
所述第一区域是所述光斑的视野内的区域，
所述第二区域是所述光斑的视野内的所述第一区域以外的区域。
9.一种三维形状检测方法，向对象照射光斑并检测所述照射的光斑的视野内的三维形状，所述三维形状检测方法的特征在于，具有如下步骤：
对分光反射强度进行测定；
基于测定的所述分光反射强度求出所述光斑的视野内的第一区域中的分光特征值；
对被射出的光照明的所述对象的图像进行摄像，以摄像的所述图像为基础估计所述第一区域的面积与第二区域的面积的面积率；以及
以所述估计的面积率为基础求出三维形状，
所述第二区域是所述光斑的视野内的所述第一区域以外的区域。
10.根据权利要求9所述的三维形状检测方法，其特征在于，
所述分光特征值是复振幅，
求出所述分光特征值的步骤中，以预先计算出的所述第一区域的复振幅、测定的多个所述分光反射强度以及所述面积率为基础，来求出所述第二区域的复振幅。
11.根据权利要求9所述的三维形状检测方法，其特征在于，
所述分光特征值是复振幅以及分光反射强度，
求出所述分光特征值的步骤中，以预先计算出的所述第一区域的复振幅、预先计算出的所述第一区域的分光反射强度、测定的多个所述分光反射强度以及所述面积率为基础，来求出所述第二区域的复振幅以及所述第二区域的分光反射强度。
12.根据权利要求9所述的三维形状检测方法，其特征在于，
所述分光特征值是分光反射强度，
求出所述分光特征值的工序中，以预先计算出的所述第一区域的分光反射强度、测定的所述分光反射强度以及所述面积率为基础，来求出所述第二区域的分光反射强度。
13.一种等离子处理装置，具备：处理室，对样品进行等离子处理；高频电源，供给用于生成等离子的高频电力；样品台，载置有所述样品；以及三维形状检测装置，向所述样品的对象照射光斑，检测照射的所述光斑的视野内的三维形状，
所述等离子处理装置的特征在于，
所述三维形状检测装置具备：
分光反射强度测定部，测定分光反射强度；
分光特征值计算部，基于通过所述分光反射强度测定部测定的分光反射强度求出所述光斑的视野内的区域即第一区域的分光特征值；
面积率估计部，对被射出的光照明的所述对象的图像进行摄像，以摄像的所述图像为基础，估计所述第一区域的面积与第二区域的面积的面积率；以及
控制装置，以估计的所述面积率为基础求出三维形状，
所述第二区域是所述光斑的视野内的所述第一区域以外的区域。
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