一种薄膜厚度测量装置，用于测量形成在物体上的薄膜厚度，其特征在于包括： 第一光源，用于发射偏振光至物体； 光接收部分，用于接收来自所述物体的所述偏振光的反射光，以获得所述反射光的偏振状态； 计算部分，基于所述偏振状态获得所述物体上的薄膜厚度； 第二光源，用于发射照明光； 光学系统，用于导引所述照明光至所述物体，并导引来自所述物体的所述照明光的反射光至预定位置； 光屏蔽光栅，设置在与从所述第二光源至所述物体的光路上的孔径光阑位置成准光学共轭的位置；以及 成像元件，用于获得形成在所述预定位置的所述光屏蔽光栅的映像， 其中所述计算部分基于所述成像元件的输出获得所述物体的倾斜角，并使用所述倾斜角从所述偏振状态获得所述薄膜的厚度。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种测量物体上形成的薄膜厚度的技术，测量物体的光谱反射系数的技术，以及检测物体上异物的技术。
技术介绍
作为测量物体表面上形成的薄薄膜厚度的方法，常规采用的是椭圆偏光法或反射系数光谱学，或不涉及椭圆偏光法的被称作白光干涉测量法的方法(在下文中，这两种方法称为“白光干涉测量法等”)。一般地说，椭圆偏光法允许对薄的薄膜进行高精度的薄膜厚度测量；而与椭圆偏光法相比的测量，白光干涉测量法等允许对较厚的薄膜或多层薄膜进行测量。日本专利申请公开公报第61-182507号揭示了由椭圆偏光计测得的折射率和由干涉仪得到的干涉波确定物体上薄膜厚度的方法，其中椭圆偏光计和干涉仪是设置在一个装置中。日本专利申请公开公报第11-271027号提出了一种测量薄膜厚度的方法，其中通过白光干涉测量法等测定物体上薄膜的厚度范围，和基于该测定的薄膜厚度范围通过椭圆偏光法测量薄膜厚度。然而，在椭圆偏光法中，由于在得出薄膜厚度的计算中使用发射到物体的光的波长和入射角，因此，为了高精度的薄膜厚度测量，就必须精确测定入射光的波长，保持物体的测量表面水平，等等。此外，由于测量区域非常小，当极微小的异物(如亚微粒子)附着于物体表面时，就不可能实现高精度的薄膜厚度测量。另一方面，在白光干涉测量法等中，必须使用反射系数是已知的参考物体来校正测量值，并且如果由于参考物体表面的天然氧化该反射系数发生变化，就不可能正确地校正该测量值。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是高精度地测量物体上形成的薄膜的厚度。本专利技术旨在测量物体上形成的薄膜厚度的薄膜厚度测量装置。按照本专利技术，该薄膜厚度测量装置包括第一光源，用于发射偏振光给物体；光接收部分，用于接收来自该物体的偏振光的反射光，以获取反射光的偏振状态；计算部分，基于该偏振状态获得物体上的薄膜厚度；第二光源，用于发射照明光；光学系统，用于导引照明光至物体并从该物体导引照明光的反射光至预定位置；光屏蔽光栅，设置在与从第二光源至该物体的光路上的孔径光阑位置准光学共轭的位置；以及成像元件，用于获取在预定位置形成的光屏蔽光栅的映像。并且在该薄膜厚度测量装置中，基于成像元件的输出，计算部分得出该物体的倾斜角度，进而使用该倾斜角度从偏振状态获得薄膜厚度。在本专利技术的薄膜厚度测量装置中，在获得物体倾斜角度的同时，可获得物体上薄膜的厚度。按照优选的实施例，该薄膜厚度测量装置进一步包括滤光片，该滤光片设置在与从第二光源至物体的光路上的视场光阑位置准光学共轭的位置，并且在该薄膜厚度测量装置中，该滤光片截止在相应于得到物体上的显微区域(microscopic region)部分外的部分的至少特定波长的光。这就使得获取得出物体上显微区域的倾斜角度成为可能。本专利技术还旨在用于测量一个测量物体的光谱反射系数的反射系数测量装置。该反射系数测量装置更适合用于测量该测量物体的薄膜厚度。按照本专利技术，该反射系数测量装置包括薄膜厚度测量部分，以椭圆偏光法测量参考物体上的薄膜厚度；和反射系数测量部分，以照明光照射该参考物体和测量物体，以获取参考物体和测量物体的反射光的各自的光谱强度，随后获得该测量物体的光谱反射系数，并且在该反射系数测量装置中，该反射系数测量部分包括计算部分，基于由薄膜厚度测量部分测得的参考物体上的薄膜厚度计算该参考物体的光谱反射系数，并参照该参考物体的光谱反射系数获得该测量物体的光谱反射系数。本专利技术的反射系数测量装置使它能够正确地获得测量物体的光谱反射系数。本专利技术进一步旨在另一种薄膜厚度测量装置。按照本专利技术，该薄膜厚度测量装置包括光源，用于发射偏振光给物体；光接收部分，用于接收来自物体的偏振光的反射光，以获取反射光的偏振状态；计算部分，基于该偏振状态获得物体上的薄膜厚度；开关机构，在非测量期间内导引来自光源的光至预定位置；以及波长测量部分，用于获取导引到该预定位置的光的波长，并且在该薄膜厚度测量装置中，该计算部分使用由波长测量部分获取的波长获得物体上的薄膜厚度。本专利技术的薄膜厚度测量装置可使它在得到来自光源的光的波长的同时，能够高精度地获得物体上的薄膜厚度。本专利技术进一步旨在检测衬底上存在或不存在异物的一种异物检测装置。按照本专利技术，该异物检测装置包括光源，以预定入射角将光发射至衬底；光接收部分，用于获取来自衬底的反射光的p偏振分量的强度；以及判断部分，基于该p偏振分量的强度判断衬底上存在或不存在异物。本专利技术的异物检测装置可以快速且简易地检测衬底上存在或不存在异物。该异物检测装置更适合用于测量衬底的光谱反射系数及该衬底上薄膜的厚度，并且提高了测量结果的精度。本专利技术的目的还针对应用于前述装置的方法。本专利技术的这些以及其它目的、特性、方式和优点从下面结合附图的本专利技术的详细描述中将更为明晰。附图说明图1是薄膜厚度测量装置示意结构的视图；图2是激光波长校准流程的流程图；图3是异物检测流程的流程图；图4是表示薄膜厚度测量结果与倾斜角之间关系的曲线图；以及图5是表示基于光干涉单元输出的薄膜厚度测量的操作流程的流程图。具体实施例方式图1是表示依据本专利技术的第一优选实施例的薄膜厚度测量装置1的示意结构图。薄膜厚度测量装置1包括工作台2，其上设置有半导体衬底(在下文中称为“衬底”)9，在此衬底上形成多层薄膜(此薄膜可以是单层的)；椭圆偏光计3，用于获取在衬底9上的薄膜上执行椭圆偏光法的信息；光干涉单元4，用于获取来自衬底9的光(反射光)的光谱强度；控制部分5，由用于各种计算的CPU、用于储存各种信息等的存储器组成；以及工作台移动机构21，用于相对于由椭圆偏光计3和光干涉单元4的光照射的位置移动工作台2。椭圆偏光计3具有光源单元31，用于发射偏振光到衬底9；以及光接收单元32，用于接收来自衬底9的反射光，以获取反射光的偏振状态。指示所获取偏振状态的数据输出至控制部分5。光源单元31具有半导体激光器(LD)312，用于发射光束；和LD驱动控制部分311，用于控制半导体激光器312的输出，并且从半导体激光器312发出的光束入射到偏振滤光片313。偏振滤光片313提取该光束中的线性偏振的光，并且四分之一波片(在下文中，称为“λ/4波片”)314生成圆偏振的光。从λ/4波片314来的光以预定的入射角度(例如72到80度)通过透镜331被导引至工作台2上的衬底9表面。因此，光源单元31是由LD驱动控制部分311、半导体激光器312、偏振滤光片313及λ/4波片314组成，并发射圆偏振的光至衬底9。在光源单元31中(具体地说，是在半导体激光器312与偏振滤光片313之间的光路上)提供用于关断光束的电磁开关315，以执行对射向衬底9的光的出射的开/关控制。来自衬底9的反射光通过透镜332被导引至旋转检偏器321，当该旋转检偏器321绕着平行于光轴的轴旋转时，透射光就被导引到光电二极管322，并且指示接收的光强度的信号通过A/D转换器34输出到控制部分5。因此，光接收单元32是由旋转检偏器321及光电二极管322所组成，并且反射光的偏振状态是通过将光电二极管322的输出与旋转检偏器321的旋转角度相关获得的。光干涉单元4具有光源41，用于发射白光作为照明光；分光仪42，用于分散来自衬底9的反射光；光屏蔽光栅成像元件43，用于获取稍后讨论的光屏蔽光栅的映像；衬底成像元件4本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：堀江正浩，林秀树，北村藤和，赤鹿久美子，
申请(专利权)人：大日本网目版制造株式会社，
类型：发明
国别省市：
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