DE102017221960A1

DE102017221960A1 - Optikmessvorrichtung und optikmessverfahren

Info

Publication number: DE102017221960A1
Application number: DE102017221960.2A
Authority: DE
Inventors: Sota Okamoto; Yuki Sasaki; Seon Heum NA
Original assignee: Otsuka Electronics Co Ltd
Current assignee: Otsuka Electronics Co Ltd
Priority date: 2016-12-19
Filing date: 2017-12-05
Publication date: 2018-06-21
Also published as: KR20180071171A; CN108204788B; US10168142B2; JP2018100853A; CN108204788A; US20180172431A1; TW201830005A; JP6762221B2; TWI756306B; KR102341678B1

Abstract

Eine Optikmessvorrichtung umfasst ein optisches System, einen Detektor und eine Analyseeinheit. Das optische System sammelt Detektionslicht, das von einer Probe einfällt. Der Detektor streut spektral das Detektionslicht mehrmalig, um mehrere Detektionsdaten zu erzeugen, wobei die mehreren Detektionsdaten ihre jeweiligen Spektren von Detektionslicht angeben, das von der Probe auf das optische System einfällt, wobei sich ein optischer Abstand zwischen der Probe und dem optischen System voneinander unterscheiden. Die Analyseeinheit analysiert das durch die Detektionsdaten angegebene Spektrum, um eine vorgegebene optische Eigenschaft der Probe zu messen. Die Analyseeinheit spezifiziert einen Teil der Detektionsdaten, der zum Messen der optischen Eigenschaft verwendet werden soll, auf der Grundlage einer Intensität des Detektionslichts in den mehreren Detektionsdaten und misst die optische Eigenschaft auf der Grundlage des spezifizierten Teils der Detektionsdaten.

Description

HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Optikmessvorrichtung und ein Optikmessverfahren zum Messen von optischen Eigenschaften wie beispielsweise einer Schichtdicke einer Probe.
Stand der Technik
Herkömmlicherweise ist ein optisches Interferenzverfahren unter Verwendung der Phase von Licht als ein Verfahren zum Messen von optischen Eigenschaften wie etwa einer Schichtdicke bekannt (zum Beispiel JP 2008-286583 A und JP 2010-002327 A ). In dem optischen Interferenzverfahren wird ein Spektrum des von der zu messenden Probe reflektierten Lichts mit einem Spektrometer gemessen und die optischen Eigenschaften der Probe werden durch Analysieren von Daten des Spektrums gemessen.
JP 2008-286583 A offenbart eine Optikmessvorrichtung, die die Präzision bei einer Messung von optischen Eigenschaften durch Erleichtern eines Fokussierens auf einer Probe (zu messendes Objekt) verbessert. In JP 2008-286583 A wird eine Spektrenmessung von reflektiertem Licht durchgeführt, nachdem ein Benutzer die Positionsbeziehung zwischen der Probe und einer Objektivlinse in Bezug auf den Zustand eines durch eine Anzeige reflektierten Bildes ändert, oder eine Steuerung (Controller) führt ein Fokussieren unter Verwendung einer automatischen Fokussierungstechnik durch. Die Optikmessvorrichtung von JP 2008 - 286583 A weist einen Mechanismus zum Fokussieren auf, wie beispielsweise eine Kamera und eine Lichtquelle zum Zwecke der Beobachtung, und verwendet ein komplexes optisches System, das optische Komponenten zur Verwendung dieses Mechanismus enthält.
ZUSAMMENFASSUNG
In einem herkömmlichen Verfahren zum Messen von optischen Eigenschaften ist es erforderlich, zum Zeitpunkt der Spektrenmessung eine Fokussierung durchzuführen. Daher benötigt es Zeit, die optischen Eigenschaften zu messen, und durch Bereitstellen eines Mechanismus zum Fokussieren wird die Konfiguration/Anordnung der Vorrichtung großvolumig.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Optikmessvorrichtung und ein Optikmessverfahren bereitzustellen, die eine Messung von optischen Eigenschaften einer Probe auf der Grundlage von Licht von einer Probe erleichtern können.
Eine Optikmessvorrichtung gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst ein optisches System, einen Detektor und eine Analyseeinheit. Das optische System sammelt Detektionslicht, das von einer Probe einfällt. Der Detektor streut spektral das Detektionslicht mehrmalig, um mehrere (Teile von) Detektionsdaten/Detektionsdatensätze zu erzeugen, wobei die mehreren Detektionsdaten/Detektionsdatensätze ihre jeweiligen Spektren von Detektionslicht angeben/anzeigen, das von der Probe auf das optische System einfällt, wobei sich ein optischer Abstand beziehungsweise eine optische Distanz zwischen der Probe und dem optischen System voneinander unterscheidet. Die Analyseeinheit analysiert das durch die Detektionsdaten angegebene/angezeigte Spektrum, um eine vorgegebene optische Eigenschaft der Probe zu messen. Die Analyseeinheit spezifiziert einen Teil bzw. eine Information der zum Messen der optischen Eigenschaften zu verwendenden Detektionsdaten auf der Grundlage einer Intensität des Detektionslichtes in den mehreren Detektionsdaten und misst die optische Eigenschaft auf der Grundlage des spezifizierten Teils der Detektionsdaten.
Ein Optikmessverfahren gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst ein Sammeln von Detektionslicht, das von einer Probe einfällt, durch ein optisches System. Das vorliegende Verfahren umfasst ein mehrmaliges spektrales Streuen des Detektionslichtes, um mehrere Detektionsdaten durch einen Detektor zu erzeugen, wobei die mehreren Detektionsdaten ihre jeweiligen Spektren von Detektionslicht angeben/anzeigen, das von der Probe auf das optische System einfällt, wobei sich ein optischer Abstand zwischen der Probe und dem optischen System voneinander unterscheidet. Das vorliegende Verfahren umfasst ein Spezifizieren eines Teils der Detektionsdaten, der zum Messen einer vorgegebenen optischen Eigenschaft der Probe verwendet werden soll, auf der Grundlage einer Intensität des Detektionslichtes in den mehreren Detektionsdaten durch eine Analyseeinheit. Das vorliegende Verfahren umfasst ein Analysieren des durch den spezifizierten Teil der Detektionsdaten angegebenen/angezeigten Spektrums, um die optische Eigenschaft durch die Analyseeinheit zu messen.
Gemäß der Optikmessvorrichtung und dem Optikmessverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Teil von Detektionsdaten, der für eine Messung einer optischen Eigenschaft zu verwenden ist, aus mehreren Detektionsdaten mit voneinander unterschiedlichen Abständen spezifiziert. Dies macht es leichter, eine optische Eigenschaft einer Probe auf der Grundlage von Licht von einer Probe zu messen.
Figurenliste

1 zeigt ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration/Anordnung einer Optikmessvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt.
2 zeigt ein Diagramm zum Erläutern von Reflexionsdaten in der Optikmessvorrichtung.
3 zeigt einen Graphen, der Ergebnisse eines Experimentes in Bezug auf das Optikmessverfahren darstellt.
4 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Betrieb der Optikmessvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
5 zeigt ein Diagramm zum Erläutern des Betriebs der Optikmessvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.
6A und 6B zeigen Diagramme zum Erläutern eines Verfahrens zum Berechnen einer Schichtdicke durch die Optikmessvorrichtung.
7 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Betrieb einer Optikmessvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt.
8A und 8B zeigen Diagramme zum Erläutern der Optikmessvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform.
9 zeigt ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration/Anordnung einer Optikmessvorrichtung gemäß einer modifizierten Ausführungsform darstellt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORM
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In jeder der folgenden Ausführungsformen werden die gleichen Bestandteile durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Erste Ausführungsform
Eine Optikmessvorrichtung und ein Optikmessverfahren gemäß der ersten Ausführungsform werden nachstehend beschrieben.
Konfiguration/Anordnung
Die Konfiguration der Optikmessvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. 1 zeigt ein Blockdiagramm, das die Konfiguration der Optikmessvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
Die Optikmessvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist eine Vorrichtung, die eine optische Analyse von Licht durchführt, das von einer zu messenden Probe 2 einfällt, und optische Eigenschaften wie beispielsweise eine Schichtdicke der Probe 2 misst. Wie in 1 dargestellt, umfasst die Optikmessvorrichtung 1 eine Lichtquelle 10, einen Lichtwellenleiter (optische Faser) 11, ein optisches Objektivsystem 12, ein Spektrometer 13, einen Personal Computer (PC) 14, eine Steuereinheit 15, eine Antriebseinheit 16 und eine Beobachtungseinheit 17.
Beispiele der Probe 2 umfassen verschiedene Halbleitersubstrate, auf denen dünne Schichten/Filme wie einzelne dünne Filme oder mehrschichtige/mehrlagige Schichten gebildet sind, Glassubstrate und Folienelemente/Filmelemente. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Probe 2 in einer horizontalen Ebene (Bühne/Plattform 61) in der Antriebseinheit 16 der Optikmessvorrichtung 1 angeordnet. Nachfolgend sind zwei in der horizontalen Ebene der Probe 2 verlaufende orthogonal Richtungen als eine „X-Richtung“ beziehungsweise eine „Y-Richtung“ definiert, und die Normalenrichtung der horizontalen Ebene ist als eine „Z-Richtung“ definiert.
Die Lichtquelle 10 emittiert Bestrahlungslicht zum Bestrahlen der Probe 2. Das von der Lichtquelle 10 emittierte Bestrahlungslicht ist beispielsweise weißes Licht und weist ein kontinuierliches Wellenlängenspektrum (kontinuierliches Spektrum) innerhalb eines Wellenlängenbandes auf, das den optischen Eigenschaften der zu messenden Probe 2 entspricht. Die Lichtquelle 10 kann durch verschiedene Lichtquellen wie beispielsweise einer Glühlampe, einer Leuchtdiode (Light Emitting Diode - LED), einer Deuteriumlampe, einer Xenonlampe und einer Halogenlampe bestehen.
Der Lichtwellenleiter (optische Faser) 11 besteht beispielsweise aus einer Faser vom Y-Typ mit einem Sondenende 11a und zwei Abzweigenden/Abzweigungen. Das Sondenende 11a ist optisch mit dem optischen Objektivsystem 12 verbunden, eine der Abzweigungen ist mit der Lichtquelle 10 verbunden und die andere der Abzweigungen ist mit dem Spektrometer 13 verbunden. Der Lichtwellenleiter 11 stellt ein Beispiel eines optischen Kopplungssystems dar, das die Lichtquelle 10 und das optische Objektivsystem 12 optisch koppelt und das optische Objektivsystem 12 und der Spektrometer 13 optisch koppelt. Das optische Kopplungssystem ist nicht auf den Lichtwellenleiter 11 beschränkt und kann ein optisches System (Optiksystem) sein, in dem beispielsweise verschiedene optische Elemente angeordnet sind.
Das optische Objektivsystem 12 ist ein optisches System, das das zu der Probe 2 emittierte Licht und Licht, das von der Probe 2 in der Optikmessvorrichtung 1 einfällt, sammelt und führt. Das optische Objektivsystem 12 in der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine erste Linse 12a, die der Probe 2 zugewandt ist beziehungsweise gegenüberliegt, eine zweite Linse 12b, die zwischen der ersten Linse 12a und dem Sondenende 11a des Lichtquellenleiters 11 angeordnet ist, und dergleichen. Wie in 1 gezeigt, sind die Linsen 12a und 12b derart angeordnet, so dass die optische Achse des optischen Objektivsystems 12 in die Z-Richtung weist, und führen eine Fokussierung und Kollimation durch. Das optische Objektivsystem 12 weist eine inhärente Tiefenschärfe auf, die durch die optischen Eigenschaften und dergleichen der ersten und zweiten Linsen 12a und 12b definiert ist.
Das Spektrometer 13 streut spektral einfallendes Licht (d.h., löst es spektral auf), um ein Wellenlängenspektrum von Licht zu detektieren. Das Spektrometer 13 stellt ein Beispiel eines Detektors in der vorliegenden Ausführungsform dar. Das Spektrometer 13 besteht beispielsweise aus einem Mehrkanalspektrometer. Der Spektrometer 13 umfasst ein spektroskopisches optisches System mit einem Schlitz und einem Gitter oder dergleichen, ein Detektionselement wie beispielsweise einen CCD-Bildsensor mit einer Licht empfangenden Fläche/Oberfläche und einen internen Speicher. Das Detektionselement kann aus einer Photodiodenanordnung oder dergleichen bestehen.
In dem Mehrkanalspektrometer 13 wird das einfallende Licht durch den Schlitz zu dem Gitter geführt, von dem Gitter gebeugt und trifft auf das Detektionselement. Als ein Ergebnis empfängt das Detektionselement gebeugtes Licht in einem Bereich, der für jede Wellenlänge auf der Licht empfangenden Oberfläche verschieden ist, und führt einen selbstabtastenden Vorgang zum gleichzeitigen Erfassen/Detektieren der Intensität von Licht von mehreren Wellenlängenkomponenten (beispielsweise 512 Komponenten) aus. Das Spektrometer 13 puffert Detektionsdaten auf der Grundlage von Detektionsergebnissen des Detektionselementes in dem internen Speicher und erzeugt Detektionsdaten von Licht, das in einem vorgegebenen Zyklus (beispielsweise ein bis 5 Millisekunden) empfangen wird. Ein Beispiel der Detektionsdaten (Reflexionsdaten) wird später beschrieben.
Der PC 14 umfasst beispielsweise eine CPU, die eine vorgegebene Funktion in Kooperation mit Software ausführt, einen internen Speicher wie beispielsweise eine Flashspeicher. Der interne Speicher speichert beispielsweise von dem Spektrometer 13 empfangene Daten, ein Programm zum Ausführen des Optikmessverfahrens gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Der PC 14 liest Daten und Programme, die in dem internen Speicher gespeichert sind, aus und führt verschiedenen arithmetische Verarbeitungen durch, um verschiedene Funktionen zu realisieren/umzusetzen.
Der PC 14 empfängt beispielsweise die Detektionsdaten von dem Spektrometer 13 und führt eine vorgegebene Datenverarbeitung an den Detektionsdaten durch, wodurch die optischen Eigenschaften analysiert werden. Der PC 14 stellt ein Beispiel einer Analyseeinheit in der vorliegenden Ausführungsform dar. Ferner führt der PC 14 in der vorliegenden Ausführungsform verschiedene Steuerungen durch, indem eine Datenkommunikation mit jeder Einheit in der Optikmessvorrichtung 1 durchgeführt wird.
Die Steuereinheit 15 ist eine Steuervorrichtung/Rregelvorrichtung, die ein Antreiben der Antriebseinheit 16 auf der Grundlage einer Anweisung von dem PC 14 steuert. Die Steuereinheit 15 umfasst beispielsweise einen Mikrocomputer und eine Kommunikationsschnittstelle. Die Steuerfunktion der Steuereinheit 15 kann in dem PC 14 realisiert sein.
Die Antriebseinheit 16 umfasst die Plattform 61 mit einer horizontalen Ebene, auf der die Probe 2 angeordnet ist, und einen Stellantrieb (Stellglied), der die Plattform 61 zum Bewegen antreibt. Beispielsweise ist die Plattform 61 in der Antriebseinheit 16 derart konfiguriert, so dass sie in drei Richtungen der X-, Y-beziehungsweise Z-Achse bewegbar ist. Durch Bewegen in der X- und Y-Richtung wird es einfach, die Schichtdicke der Probe 2 an verschiedenen horizontalen Positionen zu messen. Die Antriebseinheit 16 kann eingerichtet sein, so dass sich die Plattform 61 nur in einer einzelnen Richtung der Z-Achse bewegen kann.
Die Beobachtungseinheit 17 ist ein Modul zum Beobachten der Probe 2 und dergleichen in der Optikmessvorrichtung 1 und umfasst eine Kamera 71, eine Beobachtungslichtquelle 72, ein optisches Beobachtungssystem 73 und dergleichen.
Die Kamera umfasst ein Bildaufnahmeelement wie beispielsweise ein CCD- (Charge Coupled Device) oder ein CMOS-(Complementary Metal Oxide Semiconductor) Bildgebungselement. Die Kamera 71 erzeugt Bilddaten, die ein aufgenommenes (erfasstes) Bild angeben/anzeigen, und gibt die erfassten Bilddaten an den PC 14 aus.
Die Beobachtungslichtquelle 72 ist eine Lichtquelle zum Beleuchten der Probe 2 und besteht aus einer weißen LED oder dergleichen.
Das optische Beobachtungssystem 73 ist ein optisches System, das von der Beobachtungslichtquelle 72 emittiertes Licht zu der Probe 2 und von der Probe 2 auf die Kamera einfallendes Licht führt, und umfasst einen Strahlteiler und eine Linse. In der vorliegenden Ausführungsform, wie in 1 gezeigt, ist ein Teil des optischen Beobachtungssystems 73 innerhalb des optischen Objektivsystems 12 enthalten. Dadurch ist es auch möglich, den Zustand des auf der Spektrometer 13 einfallenden Lichtes in dem optischen Objektivsystem 12 mit der Beobachtungseinheit 17 zu beobachten.
In der Optikmessvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die Beobachtungseinheit 17 weggelassen werden, insbesondere wenn kein Bedarf besteht, die Probe 2 zu beobachten. Gemäß dem Optikmessverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, die Schichtdicke und dergleichen der Probe 2 ohne Verwendung der Beobachtungseinheit 17 zu messen.
Betrieb
Der Betrieb der Optikmessvorrichtung 1, die wie oben beschrieben eingerichtet ist, wird nachstehend beschrieben.
Überblick des Betriebs
Der Überblick des Betriebs der Optikmessvorrichtung 1 wird unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben.
In der Optikmessvorrichtung 1 (1) emittiert die Lichtquelle 10 Bestrahlungslicht. Das Bestrahlungslicht tritt über den Lichtwellenleiter 11 in das optische Objektivsystem 12 ein. Wie in 1 gezeigt, wird das Bestrahlungslicht durch die zweite Linse 12b des optischen Objektivsystems 12 kollimiert, durch die erste Linse 12a gesammelt und auf die Probe 2, die auf der Plattform 61 angeordnet ist, gestrahlt.
In der Probe 2 wird das Bestrahlungslicht an jeder der beiden Hauptflächen mit einem Intervall, das der Schichtdicke der Probe 2 dazwischen entspricht, reflektiert. Das an jeder Hauptfläche reflektierte Licht tritt in das optische Objektivsystem 12 ein, während es gemäß dem der Schichtdicke der Probe 2 entsprechenden Intervall interferiert.
In der Optikmessvorrichtung 1 wird das reflektierte Licht von der Probe 2 an der ersten Linse 12a des optischen Objektivsystems 12 kollimiert, an der zweiten Linse 12b gesammelt und tritt über den Lichtwellenleiter 11 in das Spektrometer 13 ein. Das Spektrometer 13 erzeugt Reflexionsdaten wie beispielsweise Daten, die ein Wellenlängenspektrum von Licht einschließlich des reflektierten Lichts von der Probe angeben. Die Reflexionsdaten, die von dem Spektrometer 13 erzeugt werden, werden unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
2 zeigt ein Diagramm zum Erläutern von Reflexionsdaten D1 in der Optikmessvorrichtung 1. Die Reflexionsdaten D1 geben ein Reflexionsspektrum an, dass ein Wellenlängenspektrum des von dem Spektrometer 13 reflektierten Lichts ist. Wie in 2 gezeigt, wird das Reflexionsspektrum durch den Reflexionsgrad bzw. die Reflexion R von verschiedenen Wellenlängen- λ Komponenten in dem detektierten reflektierten Licht dargestellt. In den Reflexionsdaten D1 wird die Oszillation des Reflexionsgrades R in dem in 2 gezeigten Reflexionsspektrum durch die Interferenz des reflektierten Lichtes durch das der Schichtdicke der Probe 2 entsprechende Intervall verursacht.
Zurückblickend auf 1 berechnet der PC 14 in der Optikmessvorrichtung 1 die Schichtdicke der Probe 2 durch Analysieren der Reflexionsdaten D1, die durch das Spektrometer 13 erzeugt werden. Verschiedene bekannte Verfahren wie beispielsweise eine nichtlineare Methode der kleinsten Quadrate, ein Fast-Fourier-Transformations- (FFT) Verfahren, ein Peak-Valley-Verfahren können in dem Schichtdicken-Berechnungsprozess durch den PC 14 angewendet werden (siehe JP 2010-002327 ).
2-2. Erkenntnisse der Erfindung
In einem Verfahren zum Messen der Schichtdicke ermöglicht ein Erfassen/Erlangen der Reflexionsdaten D1 mit hoher Genauigkeit, dass die Schichtdicke exakt gemessen wird. Aufgrund dieser Tatsache wird in einem herkömmlichen Verfahren ein Fokussieren zwischen einem Spektrometer und einer Probe durchgeführt, um die Genauigkeit der erlangten Reflexionsdaten sicherzustellen. Unterdessen haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Erhalten von hochgenauen Reflexionsdaten ohne eine spezielle Fokussierung als ein Ergebnis ernsthafter Untersuchungen geschaffen. Nachstehend wird ein Experiment, aus dem die Erfinder Erkenntnisse gewonnen haben, um auf eine solche Idee zukommen, unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
3 zeigt einen Graphen, der Ergebnisse eines von den Erfindern durchgeführten Experiments zeigt. In diesem Experiment wurde in der Optikmessvorrichtung 1, während ein Abstand t von dem optischen Objektivsystem 12 zu der Probe 2 (das heißt, die Z-Position) geändert wurde, reflektiertes Licht detektiert, das in das Spektrometer 13 von der Probe 2 bei jedem Abstand d eintritt, und die Reflexionsdaten D1 jedes Erfassungsergebnisses/Detektionsergebnisses wurden erzeugt.
In dem Graphen von 3 gibt die horizontale Achse den Abstand d von einer vorgegebenen Position zu der Probe 2 in der Z-Richtung der Optikmessvorrichtung 1 an. Eine Kurve C1 gibt Werte der Schichtdicken an, die unter Verwendung eines vorgegebenen arithmetischen Ausdrucks für die Reflexionsdaten D1 auf der Grundlage des bei jedem Abstand d detektierten reflektierten Lichtes berechnet werden (siehe die vertikale Achse auf der linken Seite von 3).
Eine Kurve C2 gibt einen mittleren Reflexionsgrad in den Reflexionsdaten D1 bei jedem Abstand d an (siehe die vertikale Achse auf der rechten Seite von 3). Der mittlere Reflexionsgrad ist ein Mittelwert über eine Vielzahl/Menge von Reflexionsgraden in einem Reflexionspektrum (der Reflexionsgrad jeder Wellenlänge λ) in einem Teil der Reflexionsdaten D1 und entspricht der Intensität (Magnitude/Größe) des detektierten reflektierten Lichts. Die beiden Kurven C1 und C2 geben berechnete Werte der Schichtdicke und des mittleren Reflexionsgrades auf der Grundlage des gleichen Teils von Reflexionsdaten (Reflexionsdatenelement) D1 für jeden Abstand d an.
Gemäß der Kurve C1 von 3 ist die Schwankung des berechneten Wertes der Schichtdicke außerhalb eines Bereichs R1 beträchtlich größer als innerhalb des Bereichs R1. Der Bereich R1 ist ein Bereich, der der Tiefenschärfe des optischen Objektivsystems 12 entspricht. Ferner weist die Kurve C2 einen Peak (Spitze) in dem Bereich R1 der Tiefenschärfe auf. Eine Position df des Peaks in dem Bereich R1 wird als eine wahre Fokusposition innerhalb des Bereichs der Tiefenschärfe angesehen, weil die Intensität des detektierten reflektierten Lichts an der Position df maximal ist.
In dem in 3 gezeigten Bereich R1 der Tiefenschärfe ist die Kurve C1 der berechneten Werte der Schichtdicke stabil, allerdings geneigt. Somit unterscheidet sich der berechnete Wert der Schichtdicke an der wahren Fokusposition df von den berechneten Werten der Schichtdicke an anderen Positionen. Gemäß einer typischen Fokussierungstechnik, wie beispielsweise einem Kontrastverfahren, ist es schwierig, die Reflexionsdaten D1 an der wahren Fokusposition df durch Durchführen eines Fokussierens innerhalb des Bereichs R1 der Tiefenschärfe zu erhalten, da sich jede Position in dem Bereich R1 der Tiefenschärfe im Fokuszustand befindet. Um diesem Problem zu begegnen, haben die Erfinder der vorliegende Erfindung Aufmerksamkeit auf die Kurve C2 in diesem Experiment gerichtet und herausgefunden, dass die Reflexionsdaten D1 an der wahren Fokusposition df leicht bestimmt werden können, indem der Peak Pf des mittleren/durchschnittlichen Reflexionsgrades überprüft wird.
Details des Betriebs
Auf der Grundlage der oben beschriebenen Erkenntnisse der Erfinder führt die Optikmessvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Abtastung durch, um das reflektierte Licht durch das Spektrometer 13 kontinuierlich zu detektieren, während die Probe 2 in der Z-Richtung innerhalb eines vorgegebenen Bereichs bewegt wird, um mehrere (Teile von) Reflexionsdaten T1 zu erzeugen, in denen sich Abstände d zu der Probe 2 voneinander unterscheiden. Dann wählt der PC 14 ein Teil der Reflexionsdaten D1, der für eine Messung der Schichtdicke verwendet werden soll, auf der Grundlage des mittleren Reflexionsgrades von jedem der mehreren Teile von erzeugten Reflexionsdaten D1 aus. Somit kann die Optikmessvorrichtung 1 die Schichtdicke ohne Durchführen einer Fokussierung einfach messen.
Nachstehend werden Details des Betriebs der Optikmessvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 4, 5 und 6 beschrieben.
4 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Betrieb der Optikmessvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt. 5 zeigt ein Diagramm zum Erläutern des Betriebs der Optikmessvorrichtung 1. 6A und 6B zeigen Diagramme zum Erläutern eines Verfahrens zum Berechnen einer Schichtdicke durch die Optikmessvorrichtung 1.
Das Flussdiagramm in 4 wird durch den PC 14 in der Optikmessvorrichtung 1 ausgeführt. Dieses Flussdiagramm wird mit der Lichtquelle 10 gestartet, die das Bestrahlungslicht ausstrahlt.
Zunächst steuert der PC 14 Z-Position der Plattform 61 in der Antriebseinheit 16 über die Steuereinheit 15, um die Probe 2 an/auf der Plattform 61 zu einer Anfangsposition d0 ( 5) in der Z-Richtung zu bewegen, wie dies in 5 gezeigt ist (S1). Die Anfangsposition d0 ist eine Position zum Starten eines Abtastens der Probe 2 durch Bewegen der Probe 2, während die Reflexionsdaten D1 erfasst/erlangt werden. Das Abtasten in der Optikmessvorrichtung 1 wird unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
5 zeigt einen Abtastbereich (Scan-Bereich) R2 in der Optikmessvorrichtung 1. Der Abtastbereich R2 ist ein Bereich, wo sich die Probe 2 in den Schritten S2 bis S4 (beim Abtasten) bewegt. Wie in 5 gezeigt, ist ein Ende des Abtastbereichs R2 die Anfangsposition d0 und das andere Ende des Abtastbereichs R2 ist eine Endposition d1, bei der das Abtasten beendet ist. Das heißt, die Probe 2 wird von der Anfangsposition d0 zu der Endposition d1 bewegt. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Abtastbereich R2 auf einen vorgegebenen Bereich (beispielsweise einen 1mm-Abschnitt) einschließlich des Bereichs R1 der Tiefenschärfe des optischen Objektivsystem 12 eingestellt. Als ein Ergebnis ist die wahre Fokusposition df ebenfalls in dem Abtastbereich R2 umfasst.
Zurückblickend auf 4 überträgt der PC 14 als nächstes eine Anweisung zum Starten der Bewegung an die Steuereinheit 15, um die Bewegung der Plattform 61 (1), auf der die Probe 2 angeordnet ist, in dem Abtastbereich R2 zu starten. Nach Empfangen der Anweisung für den Beginn der Bewegung steuert die Steuereinheit 15 das Stellglied 62 der Antriebseinheit 61, um die Bewegung der Plattform 61 in der Z-Richtung zu starten.
Nach Beginn der Bewegung der Probe 2 detektiert das Spektrometer 13 reflektiertes Licht des Bestrahlungslichtes in der Probe 2 in einem vorbestimmten Zyklus/Takt (zum Beispiel 1 Millisekunde). Das Spektrometer 13 erzeugt die Reflexionsdaten D1 des Detektionsergebnisses und gibt die Reflexionsdaten D1 sequenziell an den PC 14 aus. Der PC 14 erfasst die Reflexionsdaten D1 von dem Spektrometer 13 (S3).
Zu diesem Zeitpunkt bewegt die Steuereinheit 15 die Plattform 61 mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit (zum Beispiel 0, 5 mm/Sekunde), ohne insbesondere den Bewegungszeitpunkt der Plattform 61 mit dem Bewegungszeitpunkt des Spektrometers 13 zu synchronisieren. Dann überträgt die Steuereinheit 15 eine Benachrichtigung an den PC 14, wenn die Plattform 61 die Endposition d1 erreicht. Der Betriebszyklus des Spektrometers 13 und die Bewegungsgeschwindigkeit der Plattform 61 werden in geeigneter Weise in Hinblick auf zum Beispiel die Anzahl (von Malen), mit der die Reflexionsdaten D1 in dem Abtastbereich R2 erlangt werden, oder der Toleranz gegenüber der wahren/tatsächlichen Fokusposition df eingestellt.
Basierend auf der Benachrichtigung von der Steuereinheit 15 bestimmt der PC 14, ob die Bewegung der Probe 2 beendet ist (S4). Der PC 14 wiederholt die Verarbeitung von S3 und nachfolgenden Schritten bis zum Empfang der Benachrichtigung über das Ende der Bewegung von der Steuereinheit 15 (NEIN in S4). Dadurch werden mehrere (Teile von) Reflexionsdaten D1 einschließlich von Reflexionsdaten auf der Grundlage des reflektierten Lichts zu dem Zeitpunkt erfasst, wenn die Probe 2 durch die wahre Fokusposition df in dem Abtastbereich R2 läuft. Die mehreren Reflexionsdaten D1 werden jeweils in einem Zustand detektiert, in dem die Abstände d von dem optischen Objektivsystem 12 zu der Probe voneinander verschieden sind.
Wenn es bestimmt wird, dass die Bewegung der Probe 2 beendet ist (JA in S4), berechnet der PC 14 einen mittleren/durchschnittlichen Reflexionsgrad durch Mitteln der Mehrzahl von Reflexionsgraden in dem Reflexionspektrum für jeden Teil der mehreren erfassten Reflexionsdaten D1 (S5). Insbesondere berechnet der PC 14 den Mittelwert durch Integrieren des Reflexionsgrades R für jede Wellenlängen- λ Komponente in einem Teil der Reflexionsdaten D1 und führt eine ähnliche Berechnung für jeden der mehreren Teile von Reflexionsdaten D1 durch.
Als nächstes wählt der PC 14 auf der Grundlage des berechneten mittleren Reflexionsgrades einen Teil der Reflexionsdaten mit dem maximalen mittleren Reflexionsgrad aus den mehreren Teilen von erfassten Reflexionsdaten D1 aus (S6). Die Verarbeitung von Schritt S6 ist eine Verarbeitung zum Spezifizieren eines Teils der Reflexionsdaten, der zum Berechnen der Schichtdicke verwendet werden soll, aus den mehreren Teilen der erfassten Reflexionsdaten D1.
Als nächstes analysiert der PC 14 auf der Grundlage des ausgewählten Teils von Reflexionsdaten das durch die Reflexionsdaten angegebene Reflexionspektrum durch beispielsweise die FFT-Methode, um die Schichtdicke der Probe 2 zu berechnen (S7). Die Verarbeitung von Schritt S7 wird unter Bezugnahme auf 6A und 6B beschrieben.
6A zeigt ein Beispiel eines in Schritt S6 ausgewählten Teils von Reflexionsdaten. 6B stellt Analysedaten dar, die Analyseergebnisse für den Teil von Reflexionsdaten von 6A angeben.
6A veranschaulicht einen Teil von Reflexionsdaten, die an der Position df des Peaks Pf des mittleren Reflexionsgrades (Kurve C2) erhalten werden, wie dies in 3 gezeigt ist. Wenn ein Teil von Reflexionsdaten wie in 6A gezeigt, in Schritt S6 ausgewählt wird, wandelt (konvertiert) der PC 14 die Wellenlänge λ des Wellenlängenspektrums in dem ausgewählten Teil der Reflexionsdaten in eine Wellenzahl um und führt eine FFT an den umgewandelten/konvertierten Daten durch. Zu diesem Zeitpunkt verwendet der PC 14 verschiedene voreingestellte Parameter wie beispielsweise den Brechungsindex der Probe 2.
Durch die obige Analyseverarbeitung werden die Analysedaten von 6B aus den Detektionsdaten von 6A erhalten. Gemäß 6B wird ein einer Oszillationseigenschaft in dem Wellenlängenbereich in 6A entsprechender Peak Ps in einer Schichtdickeneinheit erhalten. Der PC 14 berechnet die Position ds des Peaks Ps in einer solchen Schichtdickeneinheit als die Schichtdicke der Probe 2 (S7).
Der PC 14 berechnet die Schichtdicke (S7) und dadurch wird die Verarbeitung gemäß dem Flussdiagramm von 4 beendet.
Gemäß der obigen Verarbeitung werden mehrere Teile von Detektionsdaten D1 erlangt/erfasst (S2 bis S4), während die Probe 2 in dem Abtastbereich R2 einschließlich der wahren Fokusposition df bewegt wird, und die Schichtdicke wird unter Verwendung eines Teils der Reflexionsdaten mit dem größten mittleren Reflexionsgrad erhalten (S5 bis S7). Somit ist es möglich, die Schichtdicke einfach zu messen, ohne eine komplexe Steuerung durchzuführen, wie beispielsweise Fokussieren oder Synchronisieren des Betriebszeitpunktes des Spektrometers 13 mit dem Bewegungszeitpunkt der Plattform 61. Ferner wird der Teil hochgenauer Reflexionsdaten spezifiziert, die derart angesehen werden, dass sie in der Nähe der wahrsten Fokusposition df unter den mehreren Teilen von Reflexionsdaten D1 halten worden sind (S6), und somit kann die Schichtdicke mit einer hohen Genauigkeit gemessen werden.
Obwohl in der obigen Beschreibung die Steuereinheit 15 den Bewegungszeitpunkt der Plattform 61 mit dem Betriebszeitpunkt des Spektrometers 13 in den Schritten S3 und S4 nicht speziell synchronisiert, können die Zeitpunkte synchronisiert werden. Zum Beispiel kann die Plattform 61 schrittweise bewegt werden oder die Z-Position der Plattform 61 zum Zeitpunkt eines Erfassens der Reflexionsdaten kann mit den Reflexionsdaten in Zusammenhang gebracht werden.
In der obigen Beschreibung führt der PC 14 die Berechnung des mittleren Reflexionsgrades jedes Teils der Reflexionsdaten D1 nach Fortschreiten zu „JA“ in Schritt S4 durch. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt und der mittlere Reflexionsgrad kann beispielsweise sequenziell aus den Reflexionsdaten D1 berechnet werden, beginnend mit dem Teil der Reflexionsdaten D1, die in Schritt S3 erfasst werden.
Zusammenfassung
Wie oben beschrieben, umfasst die Optikmessvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform das optische Objektivsystem 12, das Spektrometer 13 und den PC 14. Das optische Objektivsystem 12 sammelt reflektiertes Licht eines Beispiels von Detektionslicht, das von der Probe 2 einfällt. Das Spektrometer 13 streut das reflektierte Licht der Probe 2 mehrfach spektral, um mehrere Teile von Reflexionsdaten D1 zu erzeugen. Die mehreren Teile von Reflexionsdaten D1 sind exemplarische mehrere Teile von Detektionsdaten, die ihre jeweiligen Spektren des von der Probe 2 zu dem optischen Objektivsystem 12 einfallenden reflektierten Lichts angeben, wobei ein optischer Abstand zwischen der Probe 2 und dem optischen Objektivsystem 12 voneinander verschieden ist. Der PC 14 analysiert das durch die Reflexionsdaten D1 angegebene Spektrum, um eine optische Eigenschaft wie beispielsweise die Schichtdicke der Probe 2 zu messen. Auf der Grundlage der Intensität (durchschnittliche/mittlere Reflexion) des Detektionslichts in den mehreren Teilen von Reflexionsdaten D1 spezifiziert der PC 14 den Teil der Detektionsdaten, die für die Messung von optischen Eigenschaften verwendet werden sollen, und misst die optische Eigenschaft auf der Grundlage des spezifizierten Teils der Detektionsdaten.
Gemäß der oben beschriebenen Optikmessvorrichtung 1 wird ein Teil von Detektionsdaten, die für eine Messung von optischen Eigenschaften verwendet werden sollen, aus mehreren Teilen von Reflexionsdaten D1 spezifiziert, deren optische Abstände sich voneinander unterscheiden. Dies macht es einfach, die optischen Eigenschaften der Probe 2 auf der Grundlage des Lichts von der Probe 2 zu messen.
Die Intensität des Detektionslichts (reflektiertes Licht) zum Spezifizieren des Teils der Detektionsdaten ist nicht auf den mittleren Reflexionsgrad über ein Reflexionspektrum der Reflexionsdaten D1 beschränkt. Zum Beispiel kann ein summierter Wert des Reflexionsgrades R über das Reflexionspektrum oder ein Mittelwert oder ein summierter Wert des Reflexionsgrades R in einem Wellenlängenband eines Teils des Reflexionsspektrums als Intensität des oben beschriebenen Detektionslichts verwendet werden.
In der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Optikmessvorrichtung 1 ferner die Lichtquelle 10, die die Probe 2 mit Bestrahlungslicht bestrahlt. Das Detektionslicht umfasst reflektiertes Licht des Bestrahlungslichts auf der Probe 2. Der PC 14 misst die Schichtdicke der Probe 2 als eine optische Eigenschaft. Dies macht es einfach, die Schichtdicke der Probe 2 auf der Grundlage des reflektierten Lichts von der Probe 2 zu messen.
In der vorliegenden Ausführungsform erzeugt das Spektrometer 13 mehrere Teile von Detektionsdaten auf der Grundlage des Detektionslichts, das während einer Periode einfällt, in der der optische Abstand zwischen der Probe 2 und dem optischen Objektivsystem 12 innerhalb eines vorgegebenen Bereichs variiert. Der vorgegebene Bereich ist der Abtastbereich R2 einschließlich der Fokusposition df des optischen Objektivsystems 12. Als ein Ergebnis wird ein Teil der Detektionsdaten erhalten, während die Probe 2 durch die Fokusposition df in dem Abtastbereich R2 läuft, und die optischen Eigenschaften der Probe 2 können durch Spezifizieren eines solchen Teils der Detektionsdaten genau gemessen werden.
In der vorliegenden Ausführungsform wählt der PC 14 einen Teil der Detektionsdaten entsprechend der größten Intensität des Detektionslichts unter den mehreren Detektionsdaten aus, um den Teil der Detektionsdaten zum Messen von optischen Eigenschaften zu spezifizieren. Als ein Ergebnis kann der Teil der Detektionsdaten mit der höchsten Genauigkeit unter der Mehrzahl von Detektionsdaten zum Messen der optischen Eigenschaften verwendet werden.
In der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Optikmessvorrichtung ferner die Antriebseinheit 16. Die Antriebseinheit 16 bewegt die Probe, um den optischen Abstand zwischen der Probe 2 und dem optischen Objektivsystem 12 zu variieren. Anstelle oder zusätzlich zum Bewegen der Probe 2 kann die Optikmessvorrichtung 1 mit einer Antriebseinheit ausgerüstet sein, die ein Stellglied (Aktuator) oder dergleichen zum Bewegen des optischen Objektivsystem 12 umfasst.
In der vorliegenden Ausführungsform besteht das als ein Detektor dienende Spektrometer 13 beispielsweise aus einem Mehrkanalspektrometer. Das Spektrometer 13 ist nicht auf einen Mehrkanal-Typ beschränkt und es können verschiedene Spektrometer verwendet werden.
Ferner umfasst die Optikmessvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Sammeln des von der Probe 2 über das optische Objektivsystem 12 einfallenden Detektionslichts. Dieses Verfahren umfasst Schritte des Spektrometers 13, die das durch das optische Objektivsystem 12 einfallende Detektionslicht der Probe 2 durch das Spektrometer 13 in einem Zustand mehrere Male spektroskopisch aufteilen, in dem der optische Abstand zwischen der Probe 2 und dem optischen Objektivsystem 12 voneinander verschieden sind, und um mehrere Teile von Detektionsdaten erzeugen, die jeweilige Spektren des Detektionslichts angeben. Dieses Verfahren umfasst ein Spezifizieren des Teils der Detektionsdaten, die zum Messen einer vorgegebenen optischen Eigenschaft der Probe 2 verwendet werden sollen, auf der Grundlage der Intensität des Detektionslichts in den mehreren Teilen von Detektionsdaten. Dieses Verfahren umfasst ein Analysieren eines Spektrums, das durch den spezifizierten Teil der Detektionsdaten angegeben wird, und ein Messen einer optischen Eigenschaft.
Gemäß dem oben beschriebenen Optikmessverfahren ist es einfach, die optischen Eigenschaften der Probe 2 auf der Grundlage des Lichts von der Probe 2 zu messen.
Zweite Ausführungsform
In der ersten Ausführungsform wird ein Teil von Reflexionsdaten in der Nähe der wahren Fokusposition df aus mehreren Teilen von Reflexionsdaten D1 ausgewählt. In der zweiten Ausführungsform wird eine Datenschätzung von Reflexionsdaten an der wahren Fokusposition auf der Grundlage der mehreren Teile von Reflexionsdaten D1 durchgeführt. Nachstehend wird die Optikmessvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 7 und 8 beschrieben.
7 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Betrieb einer Optikmessvorrichtung 1 gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt. 8 zeigt ein Diagramm zum Erläutern der Optikmessvorrichtung 1 gemäß der zweiten Ausführungsform.
Die Optikmessvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, deren Konfiguration/Anordnung der Optikmessvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform ähnlich ist, führt den in dem Flussdiagramm von 7 dargestellten Betrieb durch. In dem Flussdiagramm von 7 führt der PC 14 der Optikmessvorrichtung 1 eine Verarbeitung (Schritte S5A und S6A) zum Schätzen von Reflexionsdaten anstelle der Schritte S5 und S6 von 4 durch. Die Schätzung der Reflexionsdaten wird unter Bezugnahme auf 8A und 8B beschrieben.
8A zeigt mehrere Teile von Reflexionsdaten D1, die in den Schritten S3 und S4 von 7 erfasst/erlangt werden. Durch Anordnen der mehreren Teile von Reflexionsdaten D1 in der Reihenfolge, in der die mehreren Teile von Reflexionsdaten D1 in den Schritten S3 und S4 erfasst werden, ist es möglich, die Reflexionsdaten D1 in der Z-Richtung zu überprüfen, wie in 8A gezeigt. Demzufolge werden in der vorliegenden Ausführungsform in dem Fall, in dem beispielsweise die Reflexionsdaten D1 nicht genau über der wahren Fokusposition df erlangt worden sind (siehe 3), die Reflexionsdaten an der wahren Fokusposition df aus den mehreren Teilen von Reflexionsdaten D1 geschätzt (siehe 8B).
Insbesondere führt in dem Flussdiagramm von 7 der PC 14 eine Anpassung für jede Wellenlängen- λ Komponente auf der Grundlage der mehreren Teile von Reflexionsdaten D1 durch, die in den Schritten S3 und S4 erfasst werden (Schritt S5A).
Im Schritt S5A extrahiert der PC 14 Teile von Daten der gleichen Wellenlängen- λ Komponente aus den mehreren Teilen von Reflexionsdaten D1 und führt eine Kurvenanpassung in einer RZ-Ebene durch, wie in 8A gezeigt. In diesem Fall werden die Intervalle zwischen den Teilen von Daten in der Z-Richtung beispielsweise so eingestellt, dass sie gleich sind, und eine vorgegebene Funktionsform wie beispielsweise eine quadratische Funktion wird für die Kurvenanpassung verwendet. Durch die Verarbeitung von Schritt S5A wird ein Peak Pe wie in 8A gezeigt, in jeder Wellenlängen- λ Komponente detektiert.
Als nächstes erzeugt der PC 14 auf der Grundlage des Anpassungsergebnisses für jede Wellenlängen- λ Komponente geschätzte Reflexionsdaten De, wie in 8B gezeigt (S6A). Der PC 14 sammelt zum Beispiel den Peak Pe in jeder Wellenlängen- λ Komponente und erzeugt die geschätzten Reflexionsdaten De, so dass die geschätzten Reflexionsdaten De ein jedem Peak Pe entsprechendes Wellenlängenspektrum darstellen. Solche geschätzten Reflexionsdaten De weisen einen größeren Reflexionsgrad R als jeder der Teile von Detektionsdaten D1 auf, aus denen die geschätzten Reflexionsdaten De erzeugt werden.
Der PC 14 berechnet die Schichtdicke auf der Grundlage der erzeugten geschätzten Reflexionsdaten De (S7).
Gemäß der oben beschriebenen Verarbeitung werden die geschätzten Reflexionsdaten De basierend auf den mehreren Teilen von Reflexionsdaten D1, die in den Schritten S3 und S4 erfasst werden, als Detektionsdaten zum Messen der optischen Eigenschaften wie einer Schichtdicke spezifiziert.
In dem obigen Schritt S6A, wenn die geschätzten Reflexionsdaten De durch Sammeln des Peaks Pe in jeder Wellenlängen- λ Komponente erzeugt werden, muss die Z-Position des Peaks Pe jeder Wellenlängen- λ Komponente nicht übereinstimmen. Selbst in einem solchen Fall ist es möglich, die geschätzten Reflexionsdaten De mit einer hohen Genauigkeit durch die Anpassung im Schritt S5A zu erhalten.
Auch ist das Verfahren zum Erzeugen der geschätzten Reflexionsdaten De in Schritt S6A nicht auf das oben beschriebene Verfahren beschränkt. Beispielsweise können die geschätzten Reflexionsdaten De erzeugt werden, so dass sie eine gemeinsame Z-Position (entsprechend der wahren Fokusposition df) über jeder Wellenlängen- λ Komponente aufweisen. Der PC 14 kann beispielsweise die Z-Position durch Mitteln der Z-Position des Peaks Pe jeder Wellenlängen- λ Komponente oder durch Bezugnahme auf den Peak Pe einer spezifischen/bestimmten Wellenlängen- λ Komponente, in der λ einen vorgegebenen Wert aufweist, bestimmen. Dann kann der PC 14 Daten der bestimmten Z-Position aus dem Anpassungsergebnis von Schritt S5A sammeln.
Wie oben beschrieben, erzeugt in der Optikmessvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform der PC 14 geschätzte Detektionsdaten (De) auf der Grundlage der mehreren Teile von Detektionsdaten (D1) zum Messen von optischen Eigenschaften. Die geschätzten Detektionsdaten (De) weisen eine Intensität des Detektionslichts (Reflexionsgrad R) auf, die größer als die Intensität des Detektionslichts jedes Teils von Detektionsdaten ist. Als ein Ergebnis kann ein Teil von hochgenauen Detektionsdaten spezifiziert werden und für eine Messung von optischen Eigenschaften verwendet werden, selbst wenn Detektionsdaten nicht genau über die wahre Fokusposition df erfasst worden sind.
Andere Ausführungsformen
In der ersten und zweiten Ausführungsform wird die Antriebseinheit 16 verwendet, aber die Antriebseinheit 16 muss nicht verwendet werden. Eine solche modifizierte Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 9 beschrieben.
9 zeigt ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration/Anordnung einer Optikmessvorrichtung 1A gemäß einer modifizierten Ausführungsform darstellt. Die Optikmessvorrichtung 1A gemäß der vorliegenden modifizierte Ausführungsform weist eine der Optikmessvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform ähnliche Konfiguration/Anordnung auf und umfasst ein Halteelement/Stützelement 16A zum Halten/Lagern der Probe 2 anstelle der Antriebseinheit 16 und der Steuereinheit 15.
Bei einer Probe 2, wie beispielsweise einem großen Glassubstrat, kann die Probe 2 selbst auf natürliche Weise schwingen/vibrieren. In einem solchen Fall kann die Optikmessvorrichtung 1A durch Detektieren der mehreren Teile von Reflexionsdaten D1 mit dem Spektrometer 13 während der Periode, in der die Probe selbst schwingt, den Teil von Reflexionsdaten spezifizieren, der für eine Messung der optischen Eigenschaften geeignet ist. In diesem Fall wird das Halteelement 16A derart angeordnet, so dass beispielsweise die Fokusposition df innerhalb der Schwingungsamplitude der Probe 2 umfasst ist.
Selbst wenn die Probe 2 schwingt oder nicht besonders schwingt, kann das Spektrometer 13 in der Optikmessvorrichtung 1A ferner mehrere Teile von Reflexionsdaten D1 detektieren, während die Probe 2 oder das optische Objektivsystem 12 manuell bewegt wird. Selbst wenn die manuelle Bewegung durchgeführt wird, kann ein Teil von Reflexionsdaten, der für eine Messung von optischen Eigenschaften geeignet ist, ähnlich zu dem Fall spezifiziert werden, in dem ein Antreiben durch das Stellglied 62 wie in der ersten Ausführungsform durchgeführt wird.
In den obigen Ausführungsformen wird die Schichtdicke als eine optische Eigenschaft der Probe 2 gemessen. Jedoch ist eine optische Eigenschaft eines Messobjekts nicht auf die Schichtdicke beschränkt. Die optische Eigenschaft des Messobjekts kann beispielsweise die Farbe, der Brechungsindex, der Reflexionsgrad beziehungsweise die Reflexion oder der Extinktionskoeffizient der Probe 2 sein und kann eine Fluoreszenzcharakteristik wie ein Fluoreszenzspektrum oder eine Fluoreszenzenergie sein. Beim Messen der Fluoreszenzcharakteristik erzeugt das Spektrometer 13 Detektionsdaten, die ein Fluoreszenzspektrum darstellen.
In dem Fall eines Messens einer Fluoreszenzcharakteristik wird beispielsweise eine Anregungslichtquelle, die Anregungslicht emittiert, als Lichtquelle 10 in der Optikmessvorrichtung 1 verwendet. Darüber hinaus kann die Probe 2 elektrisch angeregt werden, um eine Fluoreszenzemission zu bewirken, und in dem Fall, in dem die Probe 2 selbst Licht emittiert, kann die Lichtquelle 10 in der Optikmessvorrichtung 1 weggelassen werden.
In den obigen Ausführungsformen wird der Abstand zwischen der Probe 2 und dem optischen Objektivsystem 12 beim Erzeugen von mehreren Teilen von Detektionsdaten geändert. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die optische Weglänge zwischen der Probe 2 und dem optischen Objektivsystem 12 unter Verwendung verschiedener optische Elemente geändert werden. Beim Erzeugen von mehreren Teilen von Detektionsdaten, die jeweils unterschiedliche optische Abstände aufweisen, wie zum Beispiel der Abstand oder die optische Weglänge zwischen der Probe 2 und dem optischen Objektivsystem 12, kann die Optikmessvorrichtung 1 einen Teil von Detektionsdaten spezifizieren, der zum Messen der optischen Eigenschaft geeignet ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2008286583 A [0002, 0003]
JP 2010002327 A [0002]
JP 2008 [0003]
JP 286583 A [0003]
JP 2010002327 [0034]

Claims

Optikmessvorrichtung, aufweisend: ein optisches System, das eingerichtet ist, um von einer Probe einfallendes Detektionslicht zusammen; einen Detektor, der eingerichtet ist, um das Detektionslicht mehrmalig spektral zu streuen, um mehrere Detektionsdaten zu erzeugen, wobei die mehreren Detektionsdaten ihre jeweiligen Spektren von Detektionslicht angeben, das von der Probe auf das optische System einfällt, wobei sich ein optischer Abstand zwischen der Probe und dem optischen System voneinander unterscheiden; und eine Analyseeinheit, die eingerichtet ist, um das durch die Detektionsdaten angezeigte Spektrum zu analysieren, um eine vorgegebene optische Eigenschaft der Probe zu messen, wobei die Analyseeinheit einen zum Messen der optischen Eigenschaft zu verwendenden Teil der Detektionsdaten auf der Grundlage einer Intensität des Detektionslichts in den mehreren Detektionsdaten spezifiziert, und die optische Eigenschaft auf der Grundlage des spezifizierten Teils der Detektionsdaten misst.
Optikmessvorrichtung nach Anspruch 1, ferner aufweisend eine Lichtquelle, die eingerichtet ist, um die Probe mit Bestrahlungslicht zu bestrahlen, wobei das Detektionslicht reflektiertes Licht des Bestrahlungslichts auf der Probe umfasst, und wobei die Analyseeinheit eine Schichtdicke der Probe als optische Eigenschaft misst.
Optikmessvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Detektor die mehreren Detektionsdaten auf der Grundlage des Detektionslichts erzeugt, das während einer Periode einfällt, wobei der optische Abstand zwischen der Probe und dem optischen System innerhalb eines vorgegebenen Bereichs variiert, und wobei der vorgegebene Bereich eine Fokusposition des optischen Systems umfasst.
Optikmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Analyseeinheit einen Teil der Detektionsdaten mit maximaler Intensität des Detektionslichts unter den mehreren Detektionsdaten auswählt, um den ausgewählten Teil der Detektionsdaten zum Messen der optischen Eigenschaft zu spezifizieren.
Optikmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Analyseeinheit geschätzte Detektionsdaten auf der Grundlage der mehreren Detektionsdaten erzeugt, um die geschätzten Detektionsdaten zum Messen der optischen Eigenschaft zu spezifizieren, wobei die geschätzten Detektionsdaten eine Intensität des Detektionslichts aufweisen, die größer als die Intensität des Detektionslichts in jedem Teil der Detektionsdaten ist.
Optikmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner aufweisend eine Antriebseinheit, die eingerichtet ist, um zumindest eines aus der Probe und dem optischen System zu bewegen, um den optischen Abstand zwischen der Probe und dem optischen System zu variieren.
Optikmessvorrichtung einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Detektor die mehreren Detektionsdaten auf der Grundlage von Detektionslicht erzeugt, das während einer Periode einfällt, in der die Probe natürlich schwingt.
Optikmessvorrichtung einen der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Detektor aus einem Mehrkanalspektrometer besteht.
Optikmessverfahren, aufweisend: Sammeln von Detektionslicht, das von einer Probe einfällt, durch ein optisches System; mehrmaliges spektrales Streuen des Detektionslichts, um mehrere Detektionsdaten durch einen Detektor zu erzeugen, wobei die mehreren Detektionsdaten ihre jeweiligen Spektren von Detektionslicht angeben, das von der Probe auf das optische System einfällt, wobei sich ein optischer Abstand zwischen der Probe und dem optischen System voneinander unterscheidet; Spezifizieren eines zum Messen einer vorgegebenen optischen Eigenschaft der Probe zu verwendenden Teils der Detektionsdaten auf der Grundlage einer Intensität des Detektionslichts in den mehreren Detektionsdaten durch eine Analyseeinheit; und Analysieren des durch den spezifizierten Teil der Detektionsdaten angegebenen Spektrums, um die optische Eigenschaft durch die Analyseeinheit zu messen.