光学测定系统、多层膜制造装置和光学测定方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种光学测定系统、多层膜制造装置和光学测定方法。光学测定系统包括：光源，其用于产生测定光；受光部，其接受向试样照射测定光产生的反射光或透射光作为观测光；以及生成部，其基于表示试样的最上层的光学特性的第一矩阵和表示试样的除最上层以外的层的光学特性的第二矩阵来生成理论干涉光谱。光学测定系统还包括：拟合部，其以使理论干涉光谱与观测光的光谱即实测干涉光谱一致的方式更新试样的最上层的膜厚，由此决定该膜厚；以及更新部，其使用由拟合部决定出的膜厚来更新第二矩阵。矩阵。矩阵。

【技术实现步骤摘要】
光学测定系统、多层膜制造装置和光学测定方法


[0001]本专利技术涉及一种以光学方式测定具有多个层的试样的光学测定系统和具备该光学测定系统的多层膜制造装置、以及光学测定方法。

技术介绍

[0002]在基板上层叠有多个层的高功能器件等在被开发和利用。在这样的高功能器件的成膜中，存在希望测定各层的膜厚的要求。针对这样的要求，例如日本特开2019
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120607号公报公开了一种膜厚测量装置，该膜厚测量装置针对在基板上交替地层叠了多个第一膜和第二膜的测量对象物来测量第一膜的膜厚和第二膜的膜厚。
[0003]另外，日本特开平11
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160028号公报公开了一种即使在无法确定膜构造的情况下也能够准确地测定膜厚的膜厚测定装置。
[0004]需要制造与各种要求相应的高功能器件，与此相应地，需要实现各种层叠构造。
[0005]日本特开2019
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120607号公报中公开的膜厚测量装置以层叠多个相同的第一膜和第二膜的一套膜为前提，使用实测反射率与理论反射率的比较结果来决定优化，无法应用于具有复杂的层叠构造的高功能器件。
[0006]另外，日本特开平11
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160028号公报中公开的膜厚测定装置以无法确定的膜构造为比较简单的膜构造为前提，无法应用于层叠有大量层的膜构造。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的之一在于提供一种在依次层叠多个层的制造工艺中能够更高速地测定各层的膜厚的光学测定系统和光学测定方法。
[0008]根据本专利技术的某个方面，提供一种将由多层膜制造装置依次形成于基板上的一个或多个层作为试样进行测定的光学测定系统。光学测定系统包括：光源，其用于产生测定光；受光部，其接受向试样照射测定光产生的反射光或透射光作为观测光；以及生成部，其基于表示试样的最上层的光学特性的第一矩阵和表示试样的除最上层以外的层的光学特性的第二矩阵来生成理论干涉光谱。第一矩阵包括试样的最上层的膜厚作为参数。光学测定系统包括：拟合部，其以使理论干涉光谱与观测光的光谱即实测干涉光谱一致的方式更新试样的最上层的膜厚，由此决定该膜厚；以及更新部，其使用由拟合部决定出的膜厚来更新第二矩阵。
[0009]可以设为，生成部获取试样的最上层的折射率，并基于获取到的该折射率来决定第一矩阵。
[0010]可以是，第一矩阵包括干涉矩阵和界面矩阵，所述干涉矩阵对由于在试样的最上层的层内传播的光的干涉而产生的相位变化进行定义，所述界面矩阵对试样的最上层与同该最上层相邻的层的界面处的光的透射和反射进行定义。
[0011]可以为，光学测定系统还包括用于保存第二矩阵的存储部。可以设为，更新部更新存储部中保存的第二矩阵。
[0012]可以为，光学测定系统还包括针对试样中包括的各层保存第一矩阵和第二矩阵的存储部。
[0013]可以设为，当在基板上形成了预先决定的数量的层时，开始由生成部和拟合部进行的膜厚的决定处理。
[0014]可以是，生成部还基于表示从试样的最上层起依次相邻的一个或多个层的各层的光学特性的一个或多个第三矩阵来生成理论干涉光谱。可以是，第二矩阵表示未生成第一矩阵和一个或多个第三矩阵的层的光学特性。可以是，一个或多个第三矩阵的各矩阵包括所对应的层的膜厚作为参数。
[0015]根据本专利技术的其它方面，提供一种具有上述的光学测定系统的多层膜制造装置。
[0016]根据本专利技术的另一其它方面，提供一种将由多层膜制造装置依次形成于基板上的一个或多个层作为试样进行测定的光学测定方法。光学测定方法包括以下步骤：向试样照射来自光源的测定光，获取从试样产生的反射光或透射光即观测光；以及基于表示试样的最上层的光学特性的第一矩阵、以及表示试样的除最上层以外的层的光学特性的第二矩阵来生成理论干涉光谱。第一矩阵包括试样的最上层的膜厚作为参数。光学测定方法包括以下步骤：以使理论干涉光谱与观测光的光谱即实测干涉光谱一致的方式更新试样的最上层的膜厚，由此决定该膜厚；以及使用决定出的膜厚来更新第二矩阵。
[0017]从关联附图来理解的关于本专利技术的下面的详细的说明中，将明确本专利技术的上述和其它的目的、特征、方面以及优点。
附图说明
[0018]图1是表示基于本实施方式的光学测定系统的结构例的示意图。
[0019]图2是表示在基于本实施方式的光学测定系统中使用的分光检测器的概要结构的示意图。
[0020]图3是表示基于本实施方式的光学测定系统中包括的处理装置的结构例的示意图。
[0021]图4是表示作为基于本实施方式的光学测定系统的测定对象的试样的层叠构造的一例的示意图。
[0022]图5是表示与作为基于本实施方式的光学测定系统的测定对象的试样的膜厚测定有关的光学特性的图。
[0023]图6是表示在作为基于本实施方式的光学测定系统的测定对象的试样上依次形成膜的状态的示意图。
[0024]图7是用于说明测定图6所示的试样的膜厚的方法的图。
[0025]图8是表示与基于本专利技术的实施方式的光学测定系统中的试样的膜厚测定有关的处理过程的流程图。
[0026]图9是表示基于本实施方式的光学测定系统提供的功能结构的一例的示意图。
[0027]图10是表示基于本专利技术的实施方式的光学测定系统中的合成矩阵的更新方法的一例的示意图。
[0028]图11是表示基于本专利技术的实施方式的光学测定系统中的处理装置与多层膜制造装置之间的接口的一例的序列图。
[0029]图12是用于说明测定图6所示的试样的膜厚的其它方法的图。
[0030]附图标记说明
[0031]1：光学测定系统；3：试样；4：Y型光纤；10：光源；20：分光检测器；22：衍射光栅；24：受光元件；26：接口电路；30：基板；32：层；50：多层膜制造装置；100：处理装置；102：处理器；104：主存储器；106：输入部；108：显示部；110：存储单元；112：操作系统；114：测定程序；116：检测结果；118：测定结果；120：通信接口；122：网络接口；124：媒体驱动器；126：记录介质；150：缓冲器；152：理论干涉光谱生成模块；154：拟合模块；156：输出模块；158：工作数据保存模块；160：选择模块；162：光学数据保存部；164：合成矩阵更新模块；170、170A、170B：合成矩阵；172：干涉矩阵；174：界面矩阵。
具体实施方式
[0032]参照附图来详细地说明本专利技术的实施方式。此外，对图中的相同或相当部分标注相同标记，并不重复对其进行说明。
[0033]<A.光学测定系统>
[0034]首先，说明基于本实施方式的光学测定系统1的结构例。光学测定系统1为分光干涉式的膜厚测定装置。下面，主要说明向试样照射光来观测其反射光的光学系统(反射光观测系统)，当然也能够应用于向试样照射光来观测其透射光的光学系统(透射光观测系统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学测定系统，将由多层膜制造装置依次形成于基板上的一个或多个层作为试样进行测定，所述光学测定系统具备：光源，其用于产生测定光；受光部，其接受向所述试样照射所述测定光产生的反射光或透射光作为观测光；以及生成部，其基于表示所述试样的最上层的光学特性的第一矩阵和表示所述试样的除最上层以外的层的光学特性的第二矩阵来生成理论干涉光谱，所述第一矩阵包括所述试样的最上层的膜厚作为参数，所述光学测定系统还具备：拟合部，其以使所述理论干涉光谱与所述观测光的光谱即实测干涉光谱一致的方式更新所述试样的最上层的膜厚，由此决定该膜厚；以及更新部，其使用由所述拟合部决定出的膜厚来更新所述第二矩阵。2.根据权利要求1所述的光学测定系统，其特征在于，所述生成部获取所述试样的最上层的折射率，并基于获取到的该折射率来决定所述第一矩阵。3.根据权利要求1所述的光学测定系统，其特征在于，所述第一矩阵包括干涉矩阵和界面矩阵，所述干涉矩阵对由于在所述试样的最上层的层内传播的光的干涉而产生的相位变化进行定义，所述界面矩阵对所述试样的最上层与同该最上层相邻的层的界面处的光的透射和反射进行定义。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的光学测定系统，其特征在于，还具备用于保存所述第二矩阵的存储部，所述更新部更新所述存储部中保存的所述第二矩阵。5.根据权利要求1至3中的任一项所述的光学测定系统，其特征在于，还具备针对...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈本宗大，山崎雄介，
申请(专利权)人：大塚电子株式会社，
类型：发明
国别省市：