TW201306147A - 使用於基板處理裝置之處理監測裝置、處理監測方法及基板處理裝置 - Google Patents

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Caizhong Tian
Toshihisa Nozawa
Kazuki Moyama
Takahiro Senda
Kazuyuki Kato
Munetaka Yamagami
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Tokyo Electron Ltd
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Abstract

本發明提供一種使用於基板處理裝置之處理監測裝置、處理監測方法及基板處理裝置，處理監測裝置11具備：光源部，出射光線；光偵測部，可偵測光的強度；第一光徑21，將自光源部出射之光引導至晶圓W，並將自晶圓W反射之反射波引導至光偵測部；第二光徑，以具有與第一光徑21同等之光傳播特性的方式構成，將自光源部出射之光，不經由晶圓W地引導至光偵測部；以及控制器17，依據通過第二光徑以光偵測部偵測出之光的強度資訊，修正通過第一光徑21以光偵測部偵測出之光的強度資訊，並解析晶圓W之構造。

Description

使用於基板處理裝置之處理監測裝置、處理監測方法及基板處理裝置
本發明係關於一種使用於基板處理裝置之處理監測裝置、處理監測方法及基板處理裝置，特別是關於一種，供評價被處理基板之構造所用的處理監測裝置、處理監測方法及基板處理裝置。
半導體製造領域中，要求半導體裝置更進一步的微細化與高密度化。在此一背景下，為了製造附加價值更高的半導體裝置，將例如以CVD(Chemical Vapor Deposition，化學氣相沉積)處理而成膜之膜的膜厚、蝕刻處理時的膜厚、或晶圓表面的構造等，於處理過程中量測，並將該量測值與參考值比較，藉以進行各種處理參數之修正。是故，既往以來，開發出藉由對晶圓照射光，並偵測/解析其反射波，以用於決定晶圓表面的構造等之處理監測裝置。作為此一裝置，於日本特開2005-33187號公報(專利文獻1)中，已揭示將晶圓的表面構造，使用橢圓術等之光學方法進行量測之裝置及方法。
[習知技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1 日本特開2005-33187號公報
包含上述專利文獻1所記載之裝置，使用光學方法進行被處理基板之構造量測的處理監測裝置中，因具有如下所示之問題，故有無法進行正確量測的疑慮。
處理被處理基板時因對被處理基板表面照射光線，故必須將自光源將光導入處理容器內。一般而言，使用光纖電纜將光源與處理容器連接。
此處，若持續使用光纖電纜，則光纖因光之紫外線成分而經時劣化，產生通過光纖電纜內之紫外線成分緩緩衰減的現象。因此，在檢測來自被處理基板之反射波的強度(intensity)頻譜，將此一強度之資訊作為一參數而進行被處理基板的表面構造分析之情況中，若長時間持續地使用裝置，則產生無法進行被處理基板的表面構造之正確量測等問題。特別是，在量測數nm程度之極薄薄膜的膜厚之場合等，必須使用波長更短之紫外線。因此，若光之紫外線成分如同上述地衰減，則量測結果產生誤差，有無法正確量測之疑慮。
此處，鑑於上述課題，本發明之目的在於提供一種處理監測裝置，可使用光學方法更高精度地量測被處理基板之構造。
本發明之其他目的在於提供一種處理監測方法，可使用光學方法更高精度地評價被處理基板之構造。
本發明之更另一目的在於提供一種基板處理裝置，可使用光學方法更高精度地評價被處理基板之構造。
本發明之處理監測裝置為，藉由對基板處理裝置之處理容器內所設置的被處理基板之表面照射光，並偵測其反射波而用以評價被處理基板之構造。此一處理監測裝置具備：光源部，產生光並往外部出射；光偵測部，可偵測自外部入射之光的強度；第一光徑，將自光源部出射之光引導至被處理基板，並將自被處理基 板反射之反射波引導至光偵測部；第二光徑，以具有與第一光徑同等之光傳播特性的方式構成，將自光源部出射之光，不經由被處理基板地引引導至光偵測部；以及控制器，依據通過第二光徑以光偵測部偵測出之光的強度資訊，修正通過第一光徑以光偵測部偵測出之光的強度資訊，並解析被處理基板之構造。
依此一構成，藉由量測經上述具有與第一光徑同等之光傳播特性的第二光徑而被導入光偵測部之光的強度之變動，可正確地把握以持續使用產生的第一光徑之經時劣化為要因所引起之光的強度之變動。其結果，依據上述變動的資訊，可修正經第一光徑被導入光偵測部之光的強度資訊。亦即，可自經由第一光徑以光偵測部量測出之光的強度資訊，排除第一光徑之經時劣化的影響，故變得可正確量測來自被處理基板之反射波的強度。藉此，可高精度地評價被處理基板之構造。
較佳態樣為，第一光徑及第二光徑，在各自的路徑中，具有同一材料且同一總長度之光纖電纜。依此一構成，可將第一光徑及第二光徑，以具有同一光傳播特性之材料構成，故可更正確地檢測第一光徑之經時劣化產生之光的強度之變動。因此，可更高精度地評價被處理基板之構造。
較佳態樣為，處理監測裝置更具備：第一鏡，設置為可反射自光源部出射之光，可變更其反射方向；以及第二鏡，設置為可將以第一鏡反射之光進一步反射。此處，第一鏡，構成為可在將光朝向被處理基板反射的方向、及將光朝向第二鏡反射的方向之間，周期性地變更其反射方向。而第一光徑，將自光源部出射之光，經由第一鏡照射於被處理基板，並將其反射波引導至光偵測部。此外，第二光徑，將自光源部出射之光，經由第一鏡及第二鏡引導至光偵測部。
更佳態樣為，處理監測裝置具備光纖電纜，將自光源部出射之光引導至第一鏡。而第一光徑，使自光源部出射之光，經由上述光纖電纜及第一鏡照射於被處理基板，並將其反射波經由第一鏡及上述光纖電纜引導至光偵測部。此外，第二光徑，使自光源部出射之光，經由上述光纖電纜及第一鏡照射於第二鏡，並將其反射波經由第一鏡及上述光纖電纜引導往光偵測部。
依此一構成，可於第一光徑及第二光徑，採用共通之光纖電纜。藉此，可將第一光徑之經時劣化產生之光的強度之變動，更正確地檢測，故可更高精度地評價被處理基板之構造。此外，藉由控制可變更反射方向之第一鏡，可任意地切換第一光徑與第二光徑，故可任意控制被處理基板之構造評價。此外，由於可將第一光徑及第二光徑之一部分共通，且可藉單純之鏡構件實現第一光徑與第二光徑的切換，故可將處理監測裝置更簡易地構成。
較佳態樣為，控制器，依據通過第二光徑以光偵測部偵測出之光的強度資訊、及於處理開始最初通過第二光徑以光偵測部偵測出之光的強度資訊的差，修正通過第一光徑以光偵測部偵測出之光的強度資訊，藉以解析被處理基板之構造。依此一構成，可正確地檢測自未發生經時劣化之處理開始最初起的光強度之變動，故可更確實地排除第一光徑之經時劣化的影響。因此，可更高精度地評價被處理基板之構造。
較佳態樣為，以光源部產生之光，具有300nm以下的波長。依此一構成，藉由使用比較上波長較短的光，可進行尺寸更小之構造的評價。
作為本發明之其他態樣，本發明之處理監測方法，藉由對基板處理裝置之處理容器內所設置的被處理基板之表面照射光，並偵測其反射波而用以評價被處理基板之構造。此一處理監測方法 具備以下步驟：第一光波導步驟，將自光源部出射之光引導至被處理基板，並將自被處理基板反射之反射波，引導至可偵測光的強度之光偵測部；第二光波導步驟，將自光源部出射之光，不經由被處理基板而引導至光偵測部；以及解析步驟，依據經由第二光波導步驟以光偵測部偵測出之光的強度資訊，修正經由第一光波導步驟以光偵測部偵測出之光的強度資訊，並解析被處理基板之構造。此處，第一光波導步驟中光通過之第一光徑、及第二光波導步驟中光通過之第二光徑，以光傳播特性同等的方式構成。
依此一構成，藉由量測經上述具有與第一光徑同等之光傳播特性的第二光徑而被導入光偵測部之光的強度之變動，可正確地把握以持續使用產生的第一光徑之經時劣化為要因所引起之光的強度之變動。其結果，依據上述變動的資訊，可修正經第一光波導步驟被導入光偵測部之光的強度資訊。亦即，可自經由第一光波導步驟以光偵測部量測出之光的強度資訊，排除第一光徑之經時劣化的影響，故可正確量測來自被處理基板之反射波的強度。藉此，可高精度地評價被處理基板之構造。
較佳態樣為，第一光徑及第二光徑，在各自的路徑中，具有同一材料且同一總長度之光纖電纜。依此一構成，可將第一光徑及第二光徑，以具有同一光傳播特性之材料構成，故可更正確地檢測第一光徑之經時劣化產生之光的強度之變動。因此，可更高精度地評價被處理基板之構造。
較佳態樣為，第一光波導步驟具有：將自光源部出射之光，引導至可變更反射方向之第一反射手段的步驟；以第一反射手段將光朝向被處理基板反射的步驟；以及將自被處理基板反射的光引導至光偵測部的步驟。此外，第二光波導步驟具有：將自光源部出射之光引導至第一反射手段的步驟；將以第一反射手段反射的光進一步朝向可反射之第二反射手段，藉第二反射手段將光反 射的步驟；以及將自第二反射手段反射的光引導至光偵測部的步驟。此處，第一反射手段，以在將光朝向被處理基板反射的方向、及將光朝向第二反射手段反射的方向之間，周期性地變更其反射方向的方式加以控制。更佳態樣為，於第一光波導步驟中，將自被處理基板反射的光，再度經由第一反射手段引導至光偵測部；於第二光波導步驟中，將自第二反射手段反射的光，再度經由第一反射手段引導至光偵測部。
依此一構成，於第一光波導步驟及第二光波導步驟中，可將光源部與第一反射手段之間的光徑共通。亦即，可將此一共通之路徑，例如以一條光纖電纜構成。藉此，可更正確地檢測第一光徑之經時劣化產生之光的強度之變動，故可更高精度地評價被處理基板之構造。此外，能夠藉由控制可變更反射方向之第一反射手段而任意地切換第一光徑與第二光徑，故可任意控制被處理基板之構造的評價。
較佳態樣為，解析步驟具有如下步驟：第一量測步驟，量測經由第一光波導步驟以光偵測部偵測出之光的強度；第二量測步驟，量測經由第二光波導步驟以光偵測部偵測出之光的強度；強度差計算步驟，計算於處理開始最初通過第二光波導步驟以光偵測部偵測出之光的強度、與以第二量測步驟量測出之光的強度的差；修正步驟，依據以強度差計算步驟算出之光的強度差之資訊，修正以第一量測步驟量測出之光的強度；以及解析步驟，依據經修正之光的強度資訊，解析被處理基板之構造。依此一構成，可正確地檢測自未發生經時劣化之處理開始最初起的光強度之變動，故可更確實地排除第一光徑之經時劣化的影響。因此，可更高精度地評價被處理基板之構造。
作為本發明之更另一態樣，本發明之基板處理裝置具備：處理容器，於內部對被處理基板施行電漿處理；載置台，設置於處 理容器內，可載置被處理基板；氣體供給部，對處理容器內供給處理氣體；電漿產生部，於處理容器內產生電漿；以及處理監測裝置，藉由對被處理基板之表面照射光，並偵測其反射波而用以評價被處理基板之構造。此處，處理監測裝置具有：光源部，產生光並往外部出射；光偵測部，可偵測自外部入射之光的強度；第一光徑，將自光源部出射之光引導至被處理基板，並將自被處理基板反射之反射波引導至光偵測部；第二光徑，以具有與第一光徑同等之光傳播特性的方式構成，將自光源部出射之光，不經由被處理基板地引引導至光偵測部；以及控制器，依據通過第二光徑以光偵測部偵測出之光的強度資訊，修正通過第一光徑以光偵測部偵測出之光的強度資訊，並解析被處理基板之構造。
依此一構成，可提供一種基板處理裝置，對被處理基板施行電漿處理，並可高精度地評價被處理基板之構造。
依本發明，藉由量測經上述具有與第一光徑同等之光傳播特性的第二光徑而被導入光偵測部之光的強度之變動，可正確地把握以持續使用產生的第一光徑之經時劣化為要因所引起之光的強度之變動。其結果，依據上述變動的資訊，可修正經由第一光徑被導入光偵測部之光的強度資訊。亦即，可自經由第一光徑以光偵測部量測出之光的強度資訊，排除第一光徑之經時劣化的影響，故可正確地量測來自被處理基板之反射波的強度。因此，可高精度地評價被處理基板之構造。
[實施本發明之最佳形態]
以下，依據附圖將本發明之實施形態詳細地說明。首先，使用圖1及圖2，對本發明之一實施形態的處理監測裝置11其構成 加以說明。圖1顯示，自光學監測器12出射的光，通過第一光徑21之狀態，圖2顯示，自光學監測器12出射的光，通過第二光徑22之狀態。另，以下說明中的上下方向係為，圖1之紙面上下方向所顯示者。此外，圖1及圖2中，自容易理解的觀點來看，將構成構件之一部分以剖面表示，並省略影線地顯示。
參考圖1及圖2，本發明之一實施形態的處理監測裝置11，係為設置於電漿處理裝置101的裝置，用於以光學方法量測作為被處理基板之晶圓W的基板表面所形成之薄膜其膜厚。
電漿處理裝置101具備：處理容器102，於內部對晶圓W施行電漿蝕刻處理；氣體供給部103，對處理容器102內供給蝕刻處理用之氣體；圓板狀之支持台104，自下方支持晶圓W；電漿產生部105，於處理容器102內產生電漿；排氣裝置107，介由設置在處理容器102下部之排氣管106將處理容器102內之氣體排氣；以及製程控制器(未圖示)，控制電漿處理裝置101整體。製程控制器，施行電漿處理用氣體供給部103中的氣體流量、處理容器102內的壓力等，電漿處理裝置101整體之控制。
本實施形態之處理監測裝置11，係為於處理容器102內對晶圓W施行蝕刻處理時，藉由對晶圓W之表面照射光，並偵測其反射波，以量測晶圓W之基板表面所形成的薄膜其膜厚之裝置。
處理監測裝置11具備：光學監測器12，具有產生光並往外部出射之光源部、及可偵測自外部入射之光的強度之光偵測部(皆未圖示)；第一鏡13，設置於處理容器102上方，可反射自光學監測器12出射的光；第二鏡14，設置為可進一步反射以第一鏡13反射之光；以及光纖電纜15，將自光學監測器12出射的光引導至第一鏡13。
光學監測器12具有光源部，產生光並將其自光出射口A出射。作為產生光之光源，可應用例如氙氣燈。此一情況，產生具有自紫外線區域橫跨紅外線區域之廣帶域頻譜的光，自光出射口A出射。
此外，光學監測器12具有光偵測部，接收入射的光，並量測此光的強度。光偵測部，在接收例如以氙氣燈為光源之白色光的情況，以內建之分光器將白色光分光為各頻帶，抽出適合評價晶圓W之構造的頻帶之頻譜強度。之後，將如此而獲得之光的強度資訊，往控制器17輸出。關於控制器17之動作於後描述。
光纖電纜15為，可傳達光之可撓性纜線，具有既定長度。一般而言光學監測器12，設置於自處理容器102分離之位置。因此，光纖電纜15，用於將來自光學監測器12的光，引導至處理容器102之上方區域。
第一鏡13，將介由光纖電纜15導入的光，以可在處理容器102內設置之晶圓W的方向、與配置於第一鏡13附近之第二鏡14的方向之間，變更其反射方向的方式加以控制。關於第一鏡13之控制及動作於後描述。
第二鏡14，以其鏡面朝向第一鏡13之方向的方式，固定於第一鏡13附近。另，本實施形態中，於第一鏡13與第二鏡14之間設置狹縫板16，其係用於將自第二鏡14往第一鏡13反射之反射率控制為一定。而第一鏡13、第二鏡14、及狹縫板16，係收納於中空之殼體18內部。
以下，就圖1及圖2中的光之路徑加以詳細說明。圖1所示之狀態中，將第一鏡13設定為，使自光纖電纜15導入的光，朝向晶圓W反射之角度。晶圓W，載置於處理容器102內所設之支 持台104上，本實施形態中，第一鏡13，係配置於晶圓W之正上方附近。此外，處理容器102之上部108及電漿產生部105形成有光通路部109，用於使藉由第一鏡13反射的光可不受到干涉地透射。光通路部109，具備例如以石英構成，用於保持處理容器102內之氣體環境的密封構件(未圖示)。另，除石英以外，若為可透光者即可藉任何材料構成光通路部109。
圖1所示之狀態中，若光自光學監測器12之光出射口A出射，則此光線，通過光纖電纜15被導入第一鏡13，在第一鏡13鏡面上之反射點B中反射。反射的光，透射光通路部109內而照射於處理容器102內之晶圓W，並於晶圓W表面之反射點C中反射。因晶圓W被略水平地支持，故自晶圓W反射的光，通過與上述相同之路徑。亦即，到達第一鏡13，於第一鏡13之點B中再度反射，經光纖電纜15往光入射口A回歸。而後，藉由光學監測器12，偵測來自晶圓W之反射波。
圖2所示之狀態中，第一鏡13，將自光纖電纜15導入的光，設定為朝向第二鏡14反射之角度。此一情況，自光學監測器12之光出射口A出射的光，通過光纖電纜15被導入第一鏡13，於第一鏡13上之反射點D中反射。反射的光，通過狹縫板16照射在第二鏡14，並於第二鏡14鏡面之反射點E中反射。第二鏡14，設置為其鏡面與入射光垂直，自第二鏡14反射的光，通過與上述相同之路徑。亦即，到達第一鏡13，於第一鏡13之點D中再度反射，經光纖電纜15往光入射口A回歸。如此，藉由光學監測器12，偵測在與圖1所示之第一光徑21共通之光纖電纜15內來回，且未經由晶圓W地回歸之光的強度。
如此，本實施形態之處理監測裝置11中，自光學監測器12出射的光，以光纖電纜15及第一鏡13引導，形成圖1所示之通往點A→點B→點C→點B→點A的第一光徑21。此外，自光學 監測器12出射的光，以光纖電纜15、第一鏡13、及第二鏡14引導，形成圖2所示之通往點A→點D→點E→點D→點A的第二光徑22。而第一光徑21與第二光徑22，係為可藉控制第一鏡13之角度而切換的構成。
經由第一光徑21及第二光徑22分別入射至光學監測器12的光，如同上述，以分光器僅取出適合量測之頻率成分。之後，將此等光強度之資訊，送至控制器17。控制器17，依據後述之方法，計算晶圓W所形成之薄膜的膜厚。另，控制器17，以可與上述製程控制器通訊的方式連接。
其次，參考圖1~圖7，對使用本實施形態之處理監測裝置11量測膜厚之處理監測方法加以說明。
參考圖1~圖7，本發明之一實施形態的處理監測方法為，使用上述處理監測裝置11量測經蝕刻處理之晶圓W其薄膜之膜厚所用的方法。此一處理監測方法具備如下步驟：處理開始步驟31，用於獲得膜厚之量測所必須之參考資料；第二光波導步驟32，使自光學監測器12的光源部出射之光，通過第二光徑22並將其引導至光學監測器12之光偵測部；第一光波導步驟33，使自光學監測器12的光源部出射之光，通過第一光徑21並將其引導至光學監測器12之光偵測部；解析步驟34，依據經由第二光波導步驟32及第一光波導步驟33分別獲得之光的強度資訊而計算晶圓W所形成之薄膜的膜厚；以及處理結束步驟35，依據預先記錄之既定資料結束膜厚之量測。
為計算晶圓W所形成之薄膜的膜厚，首先，於處理開始步驟31中，取得藉由光學監測器12所偵測的來自晶圓W之反射波的光強度，與膜厚之間的相關關係之參考資料。首先，準備於基板上形成有具有既定膜厚之薄膜的參考晶圓，使用電子顯微鏡等量 測其膜厚。其次，對參考晶圓照射光，並量測其反射波之紫外線成分的強度。而後，對參考晶圓施行蝕刻處理，並依序量測反射波之紫外線強度。之後，在經過既定時間後結束蝕刻處理，並使用電子顯微鏡等量測此時之膜厚。
圖4顯示，此一步驟31中施行之參考光強度量測的量測結果。圖4中，橫軸表示蝕刻處理時間，縱軸表示反射波之紫外線強度。此外，圖4中之實線37，顯示強度之實測值，而一點鍊線38，顯示其平均值。此一參考光強度量測中，於參考晶圓成膜之薄膜其初期膜厚，為12.4nm，此時之紫外線的相對強度，為約1300(圖4中之點36)。
如圖4所示，對晶圓施以蝕刻處理，隨著薄膜之膜厚減少，光強度與其呈正相關地增加。關於此一機制，於以下簡單地說明。將光照射於在基板上形成有既定膜厚之薄膜的晶圓時，產生於薄膜表面中反射的光、及透射薄膜於晶圓之基板表面反射的光。因此等反射波互相重合而干涉，故對反射波之光強度造成影響。此一光的干涉，取決於薄膜之膜厚而變動。亦即，反射波的強度、與晶圓所形成之薄膜的膜厚，如圖4所示互相具有相關關係。因此，藉由如此地量測光強度，可定量地評價膜厚。
如圖4所示，施行既定時間蝕刻處理之結果的膜厚為1.9nm，此時量測出之紫外線的相對強度，為約1400(圖4中之點39)。亦即，膜厚變化1nm的情況之光強度變化量δL為，δL=(1400-1300)/(12.4-1.9)=9.5〔相對強度/nm〕
。此一變化量δL為，顯示光強度與膜厚間的相關關係之參考資料，為計算依據光強度之膜厚的必要資料。
於處理開始步驟31之後，開始實際施行處理之對晶圓W的蝕刻處理。而在對晶圓W進行蝕刻處理時，實施後述之第二光波 導步驟32、第一光波導步驟33、及解析步驟34。另，於實際之量產製程中，對複數晶圓連續地施行處理。此一情況，於處理開始步驟31中蝕刻參考晶圓而取得上述參考資料δL之作業，在處理最初至少進行一次即可。亦即，若於處理開始最初獲得一次參考資料，則之後的處理中可利用該參考資料。此外，在進行同一處理的情況中，亦可共用參考資料。
其次，於第二光波導步驟32中，先將第一鏡13的角度，設置為圖2所示之狀態。此一狀態中，光學監測器12之光源部將光出射。自光出射口A出射的光，介由光纖電纜15、第一鏡13、及第二鏡14，被引導通過圖2所示之通往點A→點D→點E→點D→點A的第二光徑22，而入射至光學監測器12之光偵測部。
接著，於第一光波導步驟33中，將第一鏡13的角度，設置為圖1所示之狀態。此一狀態中，光學監測器12之光源部再度將光出射。自光出射口A出射的光，介由光纖電纜15及第一鏡13，被引導通過圖1所示之通往點A→點B→點C→點B→點A的第一光徑21，而入射至光學監測器12之光偵測部。
圖5顯示，光學監測器12之光源部的ON/OFF訊號、及第一鏡13之控制訊號的時間波形。在光源部為ON之期間T1、T3，自光源部出射光。此外，在第一鏡13之控制訊號為ON之期間T5，將第一鏡13控制為圖2所示之角度，在第一鏡13之控制訊號為OFF之期間T6，將第一鏡13控制為圖1所示之角度。亦即，第一鏡13，為可將其角度電性控制之方向可調鏡，作為此鏡，可應用例如檢流計鏡。
第二光波導步驟32，係於期間T5之間施行。亦即，於期間T1之間，自光源部出射光，進行光的強度量測。之後，於期間T2之間，停止光的產生。而第一光波導步驟33，係於期間T6之間施 行。亦即，於期間T3之間自光源部出射光，進行光的強度量測。之後，於期間T4之間，停止光的產生。作為圖5所示之ON/OFF訊號其周期之實施例，亦可設定為T1=T2=T3=T4=50msec~100msec。亦即，亦可將第一鏡13，控制為以2.5Hz~5Hz之頻率切換。如此，本實施形態之處理監測方法，可藉由如圖5所示之控制訊號而電性控制。
接著，於解析步驟34中，量測通過第二光徑22及第一光徑21之各自光的強度，依據此等強度資訊，施行晶圓W所形成之薄膜的膜厚計算。圖6顯示本發明之一實施形態的解析步驟34之流程圖。解析步驟34包含如下步驟：第二量測步驟341，量測經第二光波導步驟32以光偵測部之光學監測器12偵測出之光的強度；第一量測步驟342，量測經第一光波導步驟33以光偵測部偵測出之光的強度；強度差計算步驟343，將以上述第二量測步驟341量測出之光的強度，與膜厚量測處理處理之開始最初所量測出的資料進行比較，並計算其差；修正步驟344，依據以強度差計算步驟343算出之光的強度差之資訊，修正以第一量測步驟342量測出之光的強度；以及計算步驟345，依據經修正之光的強度資訊，計算晶圓W之膜厚。
本實施形態中，在以光偵測部偵測的光之頻率成分內，檢測紫外線成分之光強度，藉而施行膜厚計算。亦即，於第二量測步驟341及第一量測步驟342中，使用上述分光器，量測入射至光學監測器12的光之紫外線強度。
此處，作為參考資料，於圖7提示，關於因持續地使用光纖電纜15而產生之紫外線強度減少的圖表。圖7之圖表顯示，在通過光纖電纜15後對未施行蝕刻處理之定常狀態的晶圓照射光，並持續地量測其反射波之紫外線強度時的紫外線強度、與自量測開始之時間的關係。圖7之中，橫軸表示時間，縱軸表示光之紫外 線強度。另，實線40顯示紫外線強度之實測值，一點鍊線41顯示其平均值。此外，圖7所示之測定結果，顯示以氣體環境N2、壓力100mT作為處理條件，對在裸晶圓上將SiO2膜成膜之晶圓，照射200nm波長之紫外線的情況之結果。此外，取樣時間為0.1秒。
如圖7所示，明瞭若於上述測定系統中持續地量測紫外線強度，則具有強度隨著時間漸減的傾向。此處，於此一量測中，由於僅量測來自未施行蝕刻處理之定常狀態晶圓的反射波之紫外線強度，故量測之紫外線強度，原本應為一定。然則，實際上，由於持續地使用光纖電纜15，紫外線強度隨著時間而衰減。此係如同上述，光纖因光之紫外線成分而經時劣化，通過光纖電纜15內的光之紫外線成分衰減的現象所引起。
如圖7所示，於紫外線強度量測處理處理之開始最初所量測出的相對強度，為約2125(圖7中之點42)。隨著量測處理的持續而此強度減少，經過既定時間後，相對強度，為約2100。亦即，因光纖電纜15之經時劣化，紫外線的相對強度與蝕刻產生之膜厚減少無關係地，衰減δx=25程度。此一相對強度的衰減量δx=25，若依上述變化量δL而轉換為薄膜厚度的變化量δt，則相當於δt=25/9.5≒2.63nm
。如自此一結果所得知，膜厚量測處理中，若持續地使用光纖15，則量測結果包含相當於上述δt之誤差，故難以施行正確的膜厚量測。
此處，本實施形態之解析步驟34中，於膜厚計算步驟之前，設有：強度差計算步驟343，計算上述衰減δx；以及修正步驟344，依據衰減δx的資訊修正光強度資訊。
於強度差計算步驟343中，將以第二量測步驟341量測出之 光的強度資訊，與於處理之開始最初以第二量測步驟341量測出之強度資訊進行比較，計算衰減δx之值。亦即，若使用圖7說明，計算圖7中之點42所示之強度(於處理開始最初以第二量測步驟341量測出之紫外線強度)、及點43所示之強度(現量測時以第二量測步驟341量測出之紫外線強度)的差δx。之後，於修正步驟344中，在以第一量測步驟342量測出之，來自晶圓W之反射波的強度，施行加上衰減δx之修正。藉由施行此等修正，可自以第一量測步驟342獲得的光強度資訊，排除光纖電纜15之經時劣化所產生的影響。
修正步驟344後，於膜厚計算步驟345中，依據上述修正後之光強度資訊，施行晶圓W所形成之薄膜的膜厚計算。此一膜厚計算，係使用上述處理開始步驟31中獲得的變化量δL而施行。以下顯示膜厚計算步驟345中的膜厚計算之具體例。
使處理開始前晶圓W所形成之薄膜的膜厚為to，使處理開始後在緊接之第一量測步驟342中量測出之光強度為Lo。而蝕刻處理之結果，以第一量測步驟342量測出之光強度為Lx，此時以強度差計算步驟343獲得之衰減為δx。此一情況，於修正步驟344中，修正以第一量測步驟342量測出之光強度Lx，成為Lx+δx。依據此一修正後之光強度資訊，以下式計算自處理開始起因蝕刻所削切之厚度te。
te=(Lx+δx-Lo)/9.5
連帶地，將此一時點中於晶圓W殘留之薄膜的膜厚tr計算為，tr=to-te=to-(Lx+δx-Lo)/9.5
。如此，於膜厚計算步驟345中，可將晶圓W殘留之薄膜的膜厚tr，依據光強度資訊定量地算出。
在以解析步驟34如同上述地進行膜厚計算後，回到第二光波導步驟32，對晶圓W施行蝕刻處理，同時依序施行膜厚的計算。 之後，在晶圓W所形成之薄膜的膜厚成為既定厚度時，使處理結束步驟35結束處理。亦即，預先記錄所要求之蝕刻處理後的膜厚之資料，在以上述解析步驟34算出之殘留薄膜的膜厚tr成為所要求的膜厚時，處理結束步驟35，結束如圖3所示之循環。
依本實施形態，即便在持續地使用處理監測裝置11的情況，仍可進行更高精度之膜厚計算。對此於以下加以說明。
如圖7所示，若持續使用光纖電纜15，則光纖因光之紫外線成分而經時劣化，紫外線成分衰減。如同上述，此點成為妨礙正確膜厚量測的要因。
本實施形態之處理監測方法的構成，係在獲得用於計算膜厚之光強度資訊的第一光波導步驟33之前，設置用於獲得上述經時劣化產生之光強度的衰減值δx的第二光波導步驟32，並於解析步驟34中，將膜厚計算用之光強度資訊，依衰減值δx隨時修正。另，吾人已知紫外線產生之光纖的經時劣化，係以數分單位進行。對此，本實施形態中，如圖5所示，以100~200msec之間隔，交互進行獲得修正用之光強度資訊的量測、及獲得膜厚計算用之光強度資訊的量測。因此，可無視此二種量測間的光纖之經時劣化的影響。
進一步，第一光徑21及第二光徑22，於其路徑中，共有同一光纖電纜15。此外，第一光徑21中的點B~點C間之路徑，及第二光徑22中的點D~點E間之路徑，不對通過的光之特性造成影響，亦不產生紫外線的衰減等。因此，第一光徑21與第二光徑22，可視其經時劣化產生之紫外線衰減等的光傳播特性為同一。
亦即，依本實施形態，可藉由量測經第二光徑22之光的強度之變動，而正確地把握第一光徑21中以光纖電纜15之經時劣化 為要因所引起之光的強度之變動。藉此，可將經第一光波導步驟33而獲得的膜厚計算用之光強度資訊，以與上述變動相抵的方式加以修正。亦即，可自膜厚計算用之光強度資訊，排除因光纖電纜15之經時劣化而帶來的影響。因此，可正確地量測晶圓W所形成之薄膜的膜厚。
此外，依本實施形態，構成為可將第一光徑21與第二光徑22，藉由可變更反射方向之第一鏡13電性控制而任意切換。亦即，可任意地控制正式測定與修正用測定。藉此，可將晶圓W之膜厚量測，以更被控制之形態實行。此外，第一光徑21與第二光徑22之切換，可藉由係通用構件之檢流計鏡實現，故可更容易地構成處理監測裝置11。
另，本實施形態之處理監測裝置11，可應用於以微波為電漿源之微波電漿處理裝置、平行平板型電漿處理裝置、ICP(Inductively-Coupled Plasma感應耦合)電漿處理裝置、或ECR(Electron Cyclotron Resonance，電子迴旋共振)電漿處理裝置等，任一電漿處理裝置。以下，作為一應用例，對將處理監測裝置11應用於使用槽孔天線之微波電漿處理裝置的實施形態加以說明。
圖8為，顯示設置有本實施形態之處理監測裝置11的微波電漿處理裝置111其要部之概略剖面圖，顯示藉由處理監測裝置11使光通過第一光徑的狀態。
參考圖8，電漿處理裝置111具備：處理容器112，於內部對晶圓W施行電漿處理；電漿處理用氣體供給部113，對處理容器112內供給電漿處理用之氣體；圓板狀之支持台114，自下方支持晶圓W；電漿產生機構119，於處理容器112內產生電漿；以及製程控制器(未圖示)，控制電漿處理裝置111整體。製程控制器， 進行電漿處理用氣體供給部113中的氣體流量、處理容器112內的壓力等，電漿處理裝置111整體之控制。處理監測裝置，介由控制器17以可與製程控制器通訊的方式連接。
處理容器112包含，位於支持台114下方側之底部121、及自底部121的外周起向上方延伸之側壁122。側壁122呈略圓筒狀。處理容器112之底部121，以貫通其一部分的方式設置排氣用之排氣管123。於處理容器112之上部側形成開口，藉由配置於處理容器112上部側之環狀部124、後述之介電質窗116、及插設於介電質窗116與環狀部124間作為密封構件的O型環125，將處理容器112內部密封。
電漿處理用氣體供給部113包含：第一電漿處理用氣體供給部126，朝向晶圓W中央供給氣體；以及第二電漿處理用氣體供給部127，自晶圓W外側起供給氣體。第一電漿處理用氣體供給部126，藉由設置於介電質窗116之徑方向中央部的氣體供給孔130a，對處理容器112內供給氣體。第一電漿處理用氣體供給部126，藉由與第一電漿處理用氣體供給部126連接之氣體供給系統129調整流量等並供給電漿處理用氣體。第二電漿處理用氣體供給部127，介由設置於側壁122上部側之一部分的複數氣體供給孔130b，對處理容器112內供給電漿處理用氣體。複數氣體供給孔130b，設置為於圓周方向略等地配置。
支持台114，藉靜電吸盤(未圖示)可於其上固持晶圓W。另，亦可省略此一靜電吸盤。支持台114，藉由設於內部之溫度調整機構(未圖示)可設定為更期望之溫度。支持台114，由自底部121下方側往垂直上方延伸之絶緣性的筒狀支持部131所支持。上述排氣管123，以貫通處理容器112之底部121一部分的方式設置。排氣管123之下方側與排氣裝置(未圖示)相連接。排氣裝置，具有渦輪分子泵等之真空泵。藉由排氣裝置，可將處理容器 112內減壓至既定壓力。
電漿產生機構119包含：微波產生裝置120，設置於處理容器112外並產生電漿激發用之微波；介電質窗116，配置於與支持台114對向之位置，將以微波產生裝置120產生之微波導入至處理容器112內；槽孔天線板117，配置於介電質窗116之上方側，將微波對介電質窗116放射；介電構件118，配置於槽孔天線板117之上方側，將導入之微波於徑方向傳播；以及波導管128，將藉微波產生裝置120發送之微波導入介電構件118。於介電構件118上方，以自上方覆蓋介電構件118的方式設置覆蓋板115。
介電質窗116，由略圓板狀之介電材料構成，以閉鎖處理容器112之上部開口的方式配置於上述環狀部124上。另，作為介電質窗116之具體材質，列舉有石英或氧化鋁等。
槽孔天線板117為薄板狀之圓板構件。於槽孔天線板117，設置複數槽孔117s。自介電構件118導入至槽孔天線板117的微波，通過此槽孔117s，往介電質窗116放射。
介電構件118為圓形之薄板狀構件，與介電質窗116呈同心地配置。此外，介電構件118，以介電構件118之下端面與介電質窗116之上端面相面對的方式配置。此一介電構件118，將由波導管128導入的微波往外徑方向傳播，導入往槽孔天線板117。
波導管128，由剖面為圓形或矩形之導電體所構成，一端與微波產生裝置120相連接，另一端與槽孔天線板117之中心部相連接。
自微波產生裝置120供給之微波，於波導管128內傳播，被導入介電構件118。而於介電構件118之內部往外徑方向傳播，自 設於槽孔天線板117之複數槽孔117s起往介電質窗116放射。被導入至介電質窗116之微波，於介電質窗116內部形成電場。而透過介電質窗116之微波，於介電質窗116之正下方產生電場。其後，激發處理容器112內之電漿處理用氣體，藉以產生電漿。
本實施形態中，處理監測裝置11，係設置於自覆蓋板115上之中心起約略外徑側的位置。於介電質窗116、槽孔天線板117、介電構件118、及覆蓋板115，在處理監測裝置11之殼體18的正下方位置中，以貫通上下方向的方式設置光通路部139。於光通路部139設置透光構件，用於保持處理容器112內之減壓狀態並使光透射。此一透光構件為，不對通過的光之特性造成影響的材料，例如以石英構成。另，透光構件，亦可於介電質窗116一體化地設置。此外，在如上述實施形態地使用紫外線施行晶圓W之膜厚量測的情況中，此一光通路部139，可應用對短波長之電磁波其透射率高的合成石英。此一情況，可有效率地抑制光通過光通路部139時，紫外線強度之衰減。
如此，藉由將本實施形態之處理監測裝置11，如圖8所示地設置於電漿處理裝置111，可於處理容器112內對晶圓W施行電漿處理，並較佳地監測晶圓W之膜厚。
其次，使用圖9對本發明之其他實施形態的處理監測裝置51加以說明。另，對與上述實施形態相同之構成構件，附加相同符號，省略詳細說明。此外，圖9中，自容易理解的觀點來看，將構成構件之一部分以剖面表示，並省略影線地顯示。
參考圖9，本發明之其他實施形態的處理監測裝置51為，於電漿處理裝置101設置之晶圓W的膜厚量測用之裝置，具備：光源部52，產生光並往外部出射；光偵測部53，可偵測自外部入射之光的強度；以及控制器54，與光偵測部53相連接，並依據入射 至光偵測部53之光的強度資訊，計算晶圓W所形成之薄膜的膜厚。
此處，本實施形態之處理監測裝置51具備：第一光纖電纜55，將自光源部52之第一光出射口A1出射的光，引導至晶圓W；第二光纖電纜56，將由晶圓W反射的反射波引導至光偵測部53之第一光入射口B1；以及第三光纖電纜57，將自光源部52之第二光出射口A2出射的光，不經由晶圓W地引導至光偵測部53之第二光入射口B2。
於第一光纖電纜55之晶圓W側的端部設置發光部58，將通過光纖傳達的光朝向晶圓W照射。此外，於第二光纖電纜56之晶圓W側的端部設置受光部59，接收由晶圓W反射的光，並送入第二光纖電纜56。
本實施形態中，如圖9所示，第一光徑61，係以第一光纖電纜55、發光部58、受光部59、及第二光纖電纜56形成。更具體而言，自光源部52之第一光出射口A1出射的光，通過第一光纖電纜55內，藉發光部58照射於晶圓W，在晶圓W表面之反射點C1反射。以受光部59接收反射的光，經第二光纖電纜56入射至光偵測部53之第一光入射口B1。如此，自光源部52出射的光，以經過點A1→點C1→點B1的方式被引導，形成第一光徑61。
第二光徑62，係以第三光纖電纜57形成。亦即，自光源部52出射的光，藉由第三光纖電纜57，不經由晶圓W地，以通過點A2→點B2的方式被引導。
此處，第一~第三光纖電纜55、56、57，以使第一光徑61與第二光徑62之光傳播特性同等的方式選擇。亦即，作為其具體例，考慮使第三光纖電纜57之長度，與第一光纖電纜55及第二 光纖電纜56之長度的和相同，且使第一~第三光纖電纜55、56、57全為同種類。藉由此一構成，可使第一光徑61與第二光徑62之光傳播特性同等。亦即，第一光徑61與第二光徑62中產生之紫外線的經時劣化程度亦同等。
控制器54，依據入射至光偵測部53的各自之光的強度資訊，進行晶圓W所形成之薄膜的膜厚計算。
接著，對本實施形態之處理監測裝置51的動作加以說明。處理監測裝置51，與上述實施形態同樣地，隨著圖3及圖6所示之流程圖而動作。因此，對與上述實施形態相同的部分，省略詳細說明。
首先，於處理開始步驟31中，取得光的強度與膜厚間之相關關係的參考資料。亦即，取得膜厚產生1nm變化時的光強度之變化量δL的資料。其次，於第二光波導步驟32中，引導自光源部52出射的光，使其通過經由點A2→點B2之第二光徑62，並入射至光偵測部53。接著，於第一光波導步驟33中，引導自光源部52出射的光，使其通過經由點A1→點C1→點B1之第一光徑61，入射至光偵測部53。而後，於上述解析步驟34中，量測通過第二光徑62及第一光徑61的各自之光的強度，並依據其等強度資訊，施行晶圓W所形成之薄膜的膜厚計算。
於解析步驟34中，首先，以第二量測步驟341量測通過第二光徑62之光的強度。而後，以第一量測步驟342量測通過第一光徑61之光的強度。其次，於強度差計算步驟343中，將此時點中以第二量測步驟341量測出之光的強度資訊、與處理開始最初所量測出的強度資訊進行比較，算出衰減δx之值。接著，於修正步驟344中，進行對第一量測步驟342所量測出之光的強度加上衰減δx的修正。而後，於膜厚計算步驟345中，依據上述修正後之 光強度資訊、與參考資料：變化量δL，施行晶圓W所形成之薄膜的膜厚計算。
此處，本實施形態中，如同上述，以第一光徑61與第二光徑62之光傳播特性同等的方式構成，在處理持續中於第一光徑61及第二光徑62中產生的光之紫外線強度的衰減，可視為同等。因此，藉由以經過第二光波導步驟32之修正用的光強度資訊，修正經過第一光波導步驟33之膜厚計算用的光強度資訊，而可自用於計算膜厚之光強度資訊排除光纖電纜之經時劣化產生的影響。藉此，可正確地量測晶圓W所形成之薄膜的膜厚。
另，上述實施形態中，雖將用於施行晶圓所形成之薄膜的膜厚量測的裝置及方法作為一例加以敘述，但本發明之概念係為，藉由以不經由被測定物且通過與第一路徑特性同等的第二路徑之光的強度資訊(修正用資訊)，將通過經由被測定物的第一路徑之光的強度資訊(正式測定用資訊)進行修正，而可自正式測定用資訊排除起因於路徑之影響。因此，本發明之概念，不僅於薄膜之膜厚量測的用途，若為對被測定物照射光以評價被測定物之構造的特性(尺寸、表面形狀、物質之組成等)之用途，則亦可應用於任一用途。
此外，應注意上述說明中使用之「光傳播特性」係為，可對通過之光的強度、波長、相位、偏光、歪斜等，關於光之參數造成影響之任一特性皆包含在內。因此，本發明之概念，如同上述實施形態，並不限為以光的「強度」為準而進行被測定物之構造評價的形態，亦及於依據波長、相位、偏光、歪斜等其他關於光的參數，進行被測定物之構造評價的形態。
此外，上述實施形態中，雖對以圖4所示之方法取得參考資料δL，並依據此一δL、與取得之光的強度資訊，將膜厚定量地評 價的情況加以描述，但本發明不限於此，若為以光的強度之資訊為一參數而進行晶圓構造之決定者，則亦可依據任一手法進行構造之決定。
此外，上述實施形態中，雖對經由被測定物之正式測定用的光徑、與未經由被測定物之修正用的光徑，各自以一路徑構成的情況加以描述，但本發明並不限於此，亦可使正式測定用的光徑及修正用的光徑，各自以複數路徑構成。
此外，上述實施形態中，雖對使用光纖電纜及鏡而形成光徑的情況加以描述，但本發明並不限於此，若為光可通過，且正式測定用的光徑、與修正用的光徑，具有同等光傳播特性者，亦可應用任一構件、手法。
此外，作為上述實施形態中的光纖電纜之特性，明瞭若將光纖電纜之持續使用暫時停止，再量測紫外線強度，則紫外線強度之值增加。換而言之，可說光纖電纜之經時劣化，因使用的中止而回復。此外，亦明瞭因處理壓力與氣體環境而改變紫外線強度的值。如此，紫外線強度之增減，係因各種要因而引起，且時時刻刻地變化。是故，進行晶圓之膜厚量測時，如同上述實施形態，交互地施行修正用之量測與膜厚計算用之量測，並依序施行紫外線強度的修正而使其有效率。
此外，上述實施形態中，雖對蝕刻處理中的用於膜厚量測之裝置及方法加以描述，但本發明並不限於此，亦可應用於CVD等之成膜處理或濺鍍濺鍍等，其他任一半導體製造之處理中的構造評價。
此外，上述實施形態中，雖以將半導體晶圓作為施行處理之被處理基板之對象的情況加以說明，但本發明並不限於此，本發 明亦可應用於，例如平板顯示器用之玻璃基板、可撓性之塑膠基板等，各種基板的處理。
此外，上述實施形態中，雖對應用產生白色光的氙氣燈作為光源的情況加以描述，但本發明並不限於此，為了有利地評價更微細之構造，可採用可產生300nm以下之紫外線的光源，僅使用紫外線施行被量測物之構造評價的構成，其他，亦可採用使用具有任一既定波長之電磁波的構成。
此外，於圖1、圖2、圖8、及圖9中，自容易理解的觀點來看，雖將光徑顯示為線，但應注意實際上通過光徑之光，係以具有既定剖面積之收斂光(光束)而照射。
以上，雖參考附圖說明本發明之實施形態，但本發明並不限為圖示之實施形態。對於圖示之實施形態，可於與本發明相同之範圍內，或均等之範圍內，施加各種修正或變形。
[產業上可利用性]
本發明提供一種，可使用光學方法更高精度地評價晶圓構造之處理監測裝置及處理監測方法，於半導體製造領域有利地利用。
11、51‧‧‧處理監測裝置
12‧‧‧光學監測器
13‧‧‧第一鏡
14‧‧‧第二鏡
15、55、56、57‧‧‧光纖電纜
16‧‧‧狹縫板
17、54‧‧‧控制器
18‧‧‧殼體
21、61‧‧‧第一光徑
22、62‧‧‧第二光徑
31、32、33、34、341、，342、343、344、345、35‧‧‧步驟
36、39、42、43‧‧‧點
37、38、40、41‧‧‧線
52‧‧‧光源部
53‧‧‧光偵測部
58‧‧‧發光部
59‧‧‧受光部
101、111‧‧‧電漿處理裝置
102、112‧‧‧處理容器
103、113、126、127‧‧‧氣體供給部
104、114‧‧‧支持台
105‧‧‧電漿產生部
106、123‧‧‧排氣管
107‧‧‧排氣裝置
108‧‧‧上部
109、139‧‧‧光通路部
115‧‧‧覆蓋板
116‧‧‧介電質窗
117‧‧‧槽孔天線板
117s‧‧‧槽孔
118‧‧‧介電構件
119‧‧‧電漿產生機構
120‧‧‧微波產生裝置
121‧‧‧底部
122‧‧‧側壁
124‧‧‧環狀部
125‧‧‧O型環
128‧‧‧波導管
129‧‧‧氣體供給系統
130a、130b‧‧‧氣體供給孔
圖1 示意本發明之一實施形態的處理監測裝置之圖，示意自光學監測器出射之光，通過第一光徑的狀態之概略圖。
圖2 示意本發明之一實施形態的處理監測裝置之圖，示意自光學監測器出射之光，通過第二光徑的狀態之概略圖。
圖3 顯示本發明之一實施形態的處理監測方法之流程圖。
圖4 顯示本發明之一實施形態的處理開始步驟中之量測結果的圖表。
圖5 顯示光學監測器之光源部的ON/OFF訊號、與第一鏡之控制訊號的時間波形。
圖6 顯示本發明之一實施形態的解析步驟之流程圖。
圖7 顯示持續地使用光纖電纜之情況中的紫外線強度、與自量測開始之時間的關係之圖表。
圖8 示意設置有本發明之一實施形態的處理監測裝置之微波電漿處理裝置其要部的概略剖面圖，顯示藉由處理監測裝置使光通過第一光徑的狀態。
圖9 示意本發明之其他實施形態的處理監測裝置之概略圖。
11‧‧‧處理監測裝置
12‧‧‧光學監測器
13‧‧‧第一鏡
14‧‧‧第二鏡
15‧‧‧光纖電纜
16‧‧‧狹縫板
17‧‧‧控制器
18‧‧‧殼體
21‧‧‧第一光徑
101‧‧‧電漿處理裝置
102‧‧‧處理容器
103‧‧‧氣體供給部
104‧‧‧支持台
105‧‧‧電漿產生部
106‧‧‧排氣管
107‧‧‧排氣裝置
108‧‧‧上部
109‧‧‧光通路部

Claims (12)

  1. 一種處理監測裝置，用以藉由對基板處理裝置之處理容器內所設置的被處理基板之表面照射光，並偵測其反射波而評價該被處理基板之構造，具備：光源部，產生光並往外部出射；光偵測部，可偵測自外部入射之光的強度；第一光徑，將自該光源部出射之光引導至該被處理基板，並將自該被處理基板反射之反射波引導至該光偵測部；第二光徑，以具有與該第一光徑同等之光傳播特性的方式構成，將自該光源部出射之光，不經由該被處理基板而引導至該光偵測部；以及控制器，依據通過該第二光徑而由該光偵測部偵測出之光的強度資訊，修正通過該第一光徑而由該光偵測部偵測出之光的強度資訊，並解析該被處理基板之構造。
  2. 如申請專利範圍第1項之處理監測裝置，其中，該第一光徑及該第二光徑，在各自的路徑中，具有同一材料且同一總長度之光纖電纜。
  3. 如申請專利範圍第1項之處理監測裝置，其中更具備：第一鏡，設置為可將自該光源部出射之光反射，而可變更其反射方向；以及第二鏡，設置為可將由該第一鏡反射之光進一步反射；該第一鏡可在將光朝向該被處理基板反射的方向、及將光朝向該第二鏡反射的方向之間，周期性地變更其反射方向；該第一光徑，將自該光源部出射之光，經由該第一鏡照射於該被處理基板，並將其反射波引導至該光偵測部；該第二光徑，將自該光源部出射之光，經由該第一鏡及該第二鏡引導至該光偵測部。
  4. 如申請專利範圍第3項之處理監測裝置，其中，更具備光纖電纜，將自該光源部出射之光引導至該第一鏡； 該第一光徑，使自該光源部出射之光，經由該光纖電纜及該第一鏡照射於該被處理基板，並將其反射波經由該第一鏡及該光纖電纜引導至該光偵測部；該第二光徑，使自該光源部出射之光，經由該光纖電纜及該第一鏡照射於該第二鏡，並將其反射波經由該第一鏡及該光纖電纜引導往該光偵測部。
  5. 如申請專利範圍第1項之處理監測裝置，其中，該控制器，依據通過該第二光徑而由該光偵測部偵測出之光的強度資訊、及於處理開始最初通過該第二光徑而由該光偵測部偵測出之光的強度資訊的差，修正通過該第一光徑而由該光偵測部偵測出之光的強度資訊，藉以解析該被處理基板之構造。
  6. 如申請專利範圍第1項之處理監測裝置，其中，以該光源部產生之光，具有300nm以下的波長。
  7. 一種處理監測方法，用以藉由對基板處理裝置之處理容器內所設置的被處理基板之表面照射光，並偵測其反射波而評價被處理基板之構造，其具備以下步驟：第一光波導步驟，將自光源部出射之光引導至該被處理基板，並將自該被處理基板反射之反射波，引導至可偵測光的強度之光偵測部；第二光波導步驟，將自該光源部出射之光，不經由該被處理基板而引導至該光偵測部；以及解析步驟，依據經由該第二光波導步驟而由該光偵測部偵測出之光的強度資訊，修正經由第一光波導步驟而由該光偵測部偵測出之光的強度資訊，並解析該被處理基板之構造解析步驟；該第一光波導步驟中光通過之第一光徑、與該第二光波導步驟中光通過之第二光徑，係以光傳播特性相同的方式構成。
  8. 如申請專利範圍第7項之處理監測方法，其中，該第一光徑及該第二光徑，在各自的路徑中，具有同一材料 且同一總長度之光纖電纜。
  9. 如申請專利範圍第7項之處理監測方法，其中，該第一光波導步驟具有：將自該光源部出射之光，引導至可變更反射方向之第一反射手段的步驟；由該第一反射手段將光朝向該被處理基板反射的步驟；以及將自該被處理基板反射的光引導至該光偵測部的步驟；而該第二光波導步驟具有：將自該光源部出射之光引導至該第一反射手段的步驟；將以該第一反射手段反射的光進一步朝向可反射之第二反射手段，藉該第二反射手段將光反射的步驟；以及將自該第二反射手段反射的光引導至該光偵測部的步驟；將該第一反射手段控制成使其反射方向，在將光朝向該被處理基板反射的方向、及將光朝向該第二反射手段反射的方向之間周期性地變更。
  10. 如申請專利範圍第9項之處理監測方法，其中，於該第一光波導步驟中，將自該被處理基板反射的光，再度經由該第一反射手段引導至該光偵測部；於該第二光波導步驟，將自該自第二反射手段反射的光，再度經由該第一反射手段引導至該光偵測部。
  11. 如申請專利範圍第7項之處理監測方法，其中，該解析步驟具有如下步驟：第一量測步驟，量測經由該第一光波導步驟而由該光偵測部偵測出之光的強度；第二量測步驟，量測經由該第二光波導步驟而由該光偵測部偵測出之光的強度；強度差計算步驟，計算於處理開始時最初通過該第二光波導步驟而由該光偵測部偵測出之光的強度、與該以第二量測步驟量測出之光的強度的差；修正步驟，依據以該強度差計算步驟算出之光的強度差之資 訊，修正該以第一量測步驟量測出之光的強度；以及解析步驟，依據該修正之光的強度資訊，解析該被處理基板之構造。
  12. 一種基板處理裝置，具備：處理容器，於其內部對被處理基板施行電漿處理；載置台，設置於該處理容器內，可載置該被處理基板；氣體供給部，對該處理容器內供給處理氣體；電漿產生部，於該處理容器內產生電漿；以及處理監測裝置，用以藉由對該被處理基板之表面照射光，並偵測其反射波而評價該被處理基板之構造；該處理監測裝置具有：光源部，產生光並往外部出射；光偵測部，可偵測自外部入射之光的強度；第一光徑，將自該光源部出射之光引導至該被處理基板，並將自該被處理基板反射之反射波引導至該光偵測部；第二光徑，以具有與該第一光徑同等之光傳播特性的方式構成，將自該光源部出射之光，不經由該被處理基板而引導至該光偵測部；以及控制器，依據通過該第二光徑而由該光偵測部偵測出之光的強度資訊，修正通過該第一光徑而由該光偵測部偵測出之光的強度資訊，並解析該被處理基板之構造。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104134618B (zh) * 2014-06-12 2017-12-08 京东方科技集团股份有限公司 一种关键图形的尺寸检测装置及尺寸检测方法
KR101723190B1 (ko) * 2015-07-07 2017-04-04 주식회사 아바코 증착장치용 마이크로웨이브 전송장치
WO2017175314A1 (ja) * 2016-04-05 2017-10-12 オリンパス株式会社 湾曲情報導出装置及び内視鏡システム
DE102017200356A1 (de) * 2017-01-11 2018-07-12 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Analyse eines Messbereichs und Miniaturspektrometer
JP6837886B2 (ja) * 2017-03-21 2021-03-03 株式会社日立ハイテク プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
WO2019065847A1 (ja) * 2017-09-29 2019-04-04 株式会社村田製作所 圧電基板の製造装置及び圧電基板の製造方法
US10510512B2 (en) * 2018-01-25 2019-12-17 Tokyo Electron Limited Methods and systems for controlling plasma performance
WO2019155729A1 (ja) * 2018-02-08 2019-08-15 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 レーザ溶接装置
JP7358204B2 (ja) * 2019-11-11 2023-10-10 大塚電子株式会社 膜厚測定装置および膜厚測定方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5920804A (ja) * 1982-07-28 1984-02-02 Minolta Camera Co Ltd 膜厚監視装置
JPH01244606A (ja) * 1988-03-25 1989-09-29 Nec Yamaguchi Ltd 半導体ウエハのマーキング装置
JPH0714804Y2 (ja) * 1989-05-22 1995-04-10 三菱電機株式会社 レーザ干渉式デポレートモニタ
JPH1062129A (ja) * 1996-08-16 1998-03-06 Sony Corp 膜厚測定方法
JP4070887B2 (ja) * 1998-07-08 2008-04-02 大日本スクリーン製造株式会社 膜厚測定装置
JP2001133413A (ja) * 1999-11-08 2001-05-18 Nkk Corp 表面欠陥検査装置の性能監視装置
JP2001267300A (ja) * 2000-03-21 2001-09-28 Olympus Optical Co Ltd エッチング深さ測定装置および測定方法
JP2001272303A (ja) * 2000-03-24 2001-10-05 Olympus Optical Co Ltd ファイバ劣化検出装置
JP2002277218A (ja) * 2001-03-22 2002-09-25 Sharp Corp 膜厚測定装置およびその方法
JP2003232678A (ja) * 2002-02-08 2003-08-22 Olympus Optical Co Ltd 光強度測定装置

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