JP2003028712A - Method and instrument for measuring light intensity - Google Patents
Method and instrument for measuring light intensityInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光強度測定方法及
びその方法を用いた膜厚測定装置又は終点検出装置に適
用可能な光強度測定装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light intensity measuring method and a light intensity measuring apparatus applicable to a film thickness measuring apparatus or an end point detecting apparatus using the method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、半導体基板やガラス基板等か
らなる基板ユニットの製造工程において、基板の表面に
成膜された薄膜の膜厚を測定する膜厚測定装置や、エッ
チング又は平坦化工程の終了点検出のために、エッチン
グ又は平坦化中の基板面の状態を測定する終点検出装置
がある。これらの装置は、いずれも測定対象物に光を照
射し、その反射光の光強度を測定することによって、成
膜された膜厚や加工の終点を検出している。2. Description of the Related Art Conventionally, in a manufacturing process of a substrate unit made of a semiconductor substrate, a glass substrate, etc., a film thickness measuring device for measuring the film thickness of a thin film formed on the surface of the substrate, or an etching or flattening process. There is an end point detection device that measures the state of the substrate surface during etching or planarization to detect the end point. All of these devices irradiate the measurement object with light and measure the light intensity of the reflected light to detect the film thickness of the formed film and the processing end point.
【０００３】図４は、そのような従来の膜厚測定装置の
例を模式的に示す図である。同図に示すように、この膜
厚測定装置は、光源１から射出された照射光２が、その
一部がハーフミラー３を透過し、第１の集光レンズ４を
通過した後、基板５を照射して反射される。基板５で反
射された光束は再び第１の集光レンズ４を通過して照射
経路を逆に辿り、ハーフミラー３で反射されて第１の受
光部６に到達する。FIG. 4 is a diagram schematically showing an example of such a conventional film thickness measuring device. As shown in the figure, in this film thickness measuring apparatus, irradiation light 2 emitted from a light source 1 partially passes through a half mirror 3 and a first condenser lens 4, and then a substrate 5 Is reflected and reflected. The light flux reflected by the substrate 5 again passes through the first condenser lens 4 and follows the irradiation path in reverse, and is reflected by the half mirror 3 to reach the first light receiving unit 6.
【０００４】他方、光源１から射出された照射光２の他
の一部はハーフミラー３で反射して第２の集光レンズ７
を通過して収束され第２の受光部８に到達する。第１の
受光部６および第２の受光部８にて受光された光はそれ
ぞれ電気信号に変換され、測定光強度信号としてそれぞ
れ信号処理部９に送られる。信号処理部９には膜厚決定
部が設けられ、この膜厚決定部によって、上記測定され
た光強度に基づいて基板５の反射率が求められ、更にこ
の反射率に対応して一義的に決まる膜厚が算出される。On the other hand, the other part of the irradiation light 2 emitted from the light source 1 is reflected by the half mirror 3 to form a second condenser lens 7.
To reach the second light receiving portion 8. The light received by the first light receiving unit 6 and the light received by the second light receiving unit 8 are each converted into an electrical signal and sent to the signal processing unit 9 as a measurement light intensity signal. The signal processing unit 9 is provided with a film thickness determining unit, and the film thickness determining unit obtains the reflectance of the substrate 5 based on the measured light intensity, and uniquely corresponds to this reflectance. The determined film thickness is calculated.
【０００５】上記の反射率は、薄膜が形成されていない
基板面からの反射光強度と、その基板面に形成された薄
膜面からの反射光強度とをそれぞれ測定して、それらの
比を計算することによって求められる。したがって、薄
膜が形成されてしまった後では基板面からの反射光強度
を測定することはできないから、基板面からの反射光強
度は予め測定しておく必要がある。そして、その測定し
た反射光強度と、その測定を行ったときの光源１からの
光強度とを対応付けて規格化しておけば、現在の光源１
からの光強度が判れば、現在の薄膜が形成されていない
としたときの基板面の反射光強度を知ることができる。
これによって、形成された薄膜面からの反射光強度を測
定すれば、その反射率が求められ、この求められた反射
率によって成膜された薄膜の膜厚を決定する。The reflectance is calculated by measuring the intensity of reflected light from the surface of the substrate on which the thin film is not formed and the intensity of reflected light from the surface of the thin film formed on the surface of the substrate, and calculating their ratio. Is required by doing. Therefore, the intensity of reflected light from the substrate surface cannot be measured after the thin film has been formed, and therefore the intensity of reflected light from the substrate surface must be measured in advance. If the measured reflected light intensity and the light intensity from the light source 1 at the time of the measurement are associated and standardized, the current light source 1
If the light intensity from is known, it is possible to know the intensity of the reflected light on the surface of the substrate when the current thin film is not formed.
With this, if the intensity of the reflected light from the surface of the formed thin film is measured, the reflectance thereof is obtained, and the film thickness of the formed thin film is determined by the obtained reflectance.
【０００６】図５は、従来のエッチング終点検出装置の
例を模式的に示す図である。同図に示す装置は、プラズ
マエッチング装置に組み込まれた光干渉方式のエッチン
グ終点検出装置である。同図において、プラズマエッチ
ング装置の処理室１０内は一定の真空度が保たれてお
り、その一定真空内にはエッチングガスが封入されてい
る。そして、上部電極１１と下部電極１２には高周波電
源１３により高周波電圧が印加される。FIG. 5 is a diagram schematically showing an example of a conventional etching end point detecting device. The apparatus shown in the figure is an optical interference type etching end point detection apparatus incorporated in a plasma etching apparatus. In the figure, a constant degree of vacuum is maintained in the processing chamber 10 of the plasma etching apparatus, and an etching gas is enclosed in the constant vacuum. Then, a high frequency voltage is applied to the upper electrode 11 and the lower electrode 12 by a high frequency power supply 13.
【０００７】これにより、エッチングガスを媒体として
上部電極１１と下部電極１２との間で真空放電が起こ
り、エッチングガスから、反応性イオン、ラジカル原子
の活性種および電子等からなるプラズマが生成され、基
板１４がエッチングされる。これと平行して、光源１５
から照射光が出射される。この照射光は、集光レンズ１
６、光ファイバ１７、ミラー１８、集光レンズ１９、お
よぴ処理室１０の外壁に設けられた窓２１を介して、上
部電極１１と下部電極１２間に在る基板１４に照射され
る。基板１４に照射された光は、エッチング面と非エッ
チング面（マスク部分）とで反射し、干渉光として再び
集光レンズ１９、ミラー１８、光ファイバ１７、そして
他の集光レンズ２２を介し、受光部２３により受光され
る。As a result, a vacuum discharge occurs between the upper electrode 11 and the lower electrode 12 using the etching gas as a medium, and a plasma composed of reactive ions, active species of radical atoms and electrons is generated from the etching gas. The substrate 14 is etched. In parallel with this, the light source 15
The irradiation light is emitted from the. This irradiation light is collected by the condenser lens 1.
6, the substrate 14 between the upper electrode 11 and the lower electrode 12 is irradiated with light through the optical fiber 17, the mirror 18, the condenser lens 19, and the window 21 provided on the outer wall of the processing chamber 10. The light with which the substrate 14 is irradiated is reflected by the etching surface and the non-etching surface (mask portion), and again passes through the condenser lens 19, the mirror 18, the optical fiber 17, and another condenser lens 22 as interference light, The light is received by the light receiving unit 23.
【０００８】受光部２３で受光された干渉光は、光強度
信号として測光部２４に取り込まれて、終点検出部２５
に送られる。終点検出部２５は、その干渉光の光強度信
号の時間変化から所望とするエッチング終点を検出し
て、コントローラ２６にエッチング終了を通知する。コ
ントローラ２６は、その終点検出部２５からのエッチン
グ終了の通知を受けて高周波電源１３に停止の制御を
し、これによりエッチングが終了する。The interference light received by the light receiving section 23 is taken into the photometric section 24 as a light intensity signal, and the end point detecting section 25
Sent to. The end point detection unit 25 detects the desired etching end point from the time change of the light intensity signal of the interference light, and notifies the controller 26 of the end of etching. The controller 26 receives the notification of the end of etching from the end point detection unit 25 and controls the high frequency power supply 13 to stop, whereby the etching ends.
【０００９】測光部２４では、受光部２３の受光感度を
制御することもでき、エッチング開始前あるいは開始時
点で所望とする受光強度が得られるように受光感度を調
整するようになっている。これは、処理室１０に設けら
れた窓２１がプラズマ反応生成物により曇ることや、光
学系２７や光源１５の経時劣化等により受光強度が落ち
た場合でも、測定される受光強度が所望とするレベルに
保たれるようにするためとされている。The photometric section 24 can also control the light receiving sensitivity of the light receiving section 23, and adjusts the light receiving sensitivity so that a desired light receiving intensity can be obtained before or at the start of etching. This is because even if the window 21 provided in the processing chamber 10 becomes cloudy due to plasma reaction products, or the received light intensity drops due to deterioration with time of the optical system 27 or the light source 15, the measured received light intensity is desired. It is supposed to be kept at the level.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
膜厚測定装置は、第２の受光部８には、光源１から照射
されハーフミラー３で反射した光が入射するだけでな
く、外乱光も入射する。したがって、経時劣化等により
光源１の光量が落ちて外乱光の割合が高くなったような
場合には、第２の受光部８で受光された光の強度によっ
て、第１の受光部６で受光された基板５からの反射光の
強度を規格に合わせて補正して反射率を演算しても、正
確な反射率を求めたことにはならないという問題が残っ
ている。However, in the above film thickness measuring device, not only the light emitted from the light source 1 and reflected by the half mirror 3 is incident on the second light receiving portion 8 but also ambient light is emitted. Incident. Therefore, when the light amount of the light source 1 drops due to deterioration over time and the proportion of ambient light increases, the first light receiving unit 6 receives light depending on the intensity of the light received by the second light receiving unit 8. There remains a problem that even if the reflectance is calculated by correcting the intensity of the reflected light reflected from the substrate 5 according to the standard, the accurate reflectance is not obtained.
【００１１】また、上記のエッチング終点検出装置は、
処理室１０の窓２１の曇りや、光学系２７又は光源１５
の劣化による光強度の低下に対して、受光部２３の受光
感度の調整により受光強度レベルを増幅させても、この
増幅でプラズマなどからの外乱光成分も同様に増幅され
てしまうので、基板１４からの反射光成分と外乱光成分
との信号／雑音比はそのまま持続されて改善しない。し
たがって、外乱光による終点検出の精度の低下もそのま
まであって改善されないという問題が残っている。Further, the above etching end point detecting device is
Fogging of the window 21 of the processing chamber 10, the optical system 27 or the light source 15
Even if the received light intensity level is amplified by adjusting the light receiving sensitivity of the light receiving unit 23 in response to the decrease in the light intensity due to the deterioration, the ambient light component from plasma or the like is also amplified by this amplification. The signal / noise ratio between the reflected light component from and the disturbance light component is maintained as it is and does not improve. Therefore, there remains a problem that the accuracy of the end point detection due to the ambient light remains unchanged and is not improved.
【００１２】本発明の課題は、上記従来の問題点に鑑
み、外乱光の影響が大きい場合でも検査対象物からの反
射光の光強度を精度よく測定することができる光強度測
定方法、光強度測定装置及びそれを用いた膜厚測定装置
を提供することである。In view of the above conventional problems, an object of the present invention is to provide a light intensity measuring method and a light intensity measuring method capable of accurately measuring the light intensity of reflected light from an inspection object even when the influence of ambient light is large. A measuring device and a film thickness measuring device using the measuring device.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】先ず、請求項１記載の発
明の光強度測定方法は、検査対象物の状態を測定するた
めに該検査対象物に光を照射してその反射光の強度変化
を測定する光強度測定方法であって、光源からの照射光
又は基準面からの反射光を受光する受光工程と、上記受
光工程にて受光される光強度が所望の目標光強度レベル
となるように上記光源の光強度を制御する光源制御工程
と、を含んで構成される。First, the light intensity measuring method according to the invention of claim 1 irradiates the inspection object with light in order to measure the state of the inspection object, and changes the intensity of the reflected light. A light intensity measuring method for measuring a light receiving step of receiving a light emitted from a light source or a reflected light from a reference surface, and a light intensity received in the light receiving step is set to a desired target light intensity level. And a light source control step of controlling the light intensity of the light source.
【００１４】次に、請求項２記載の発明の光強度測定装
置は、検査対象物の状態を測定するために該検査対象物
に光を照射してその反射光の強度変化を測定する光強度
測定装置であって、光源からの照射光又は基準面からの
反射光を受光する受光手段と、上記受光手段にて受光さ
れる光強度が所望の目標光強度レベルとなるように上記
光源の光強度を制御する光源制御手段と、を有して構成
される。Next, the light intensity measuring device according to the second aspect of the present invention irradiates the inspection object with light in order to measure the state of the inspection object, and measures the intensity change of the reflected light. A measuring device, which receives light emitted from a light source or reflected light from a reference surface, and light of the light source so that the light intensity received by the light receiving means reaches a desired target light intensity level. And a light source control means for controlling the intensity.
【００１５】この光強度測定装置は、例えば請求項３記
載のように、上記光源制御手段は、上記光源が上記基準
面を照射したときに測定された適正な反射光の強度に対
応する上記光源の照射光強度を記憶する記憶手段を備
え、該記憶手段に記憶されている上記光源の上記照射光
強度と上記受光手段が受光する上記光源からの照射光強
度が同一になるように上記光源の出力を制御するように
構成され、また、例えば請求項４記載のように、上記光
源制御手段は、上記光源が上記基準面を照射したときに
測定された適正な反射光の強度を記憶する記憶手段を備
え、該記憶手段に記憶されている上記反射光の強度と上
記受光手段が受光する上記基準面からの反射光の強度が
同一になるように上記光源の出力を制御するように構成
される。In this light intensity measuring device, for example, as described in claim 3, the light source control means has the light source corresponding to an appropriate intensity of the reflected light measured when the light source illuminates the reference surface. Storage means for storing the irradiation light intensity of the light source, and the irradiation light intensity of the light source stored in the storage means is equal to the irradiation light intensity of the light source received by the light receiving means. The light source control means is configured to control the output, and the light source control means stores a proper reflected light intensity measured when the light source illuminates the reference surface. Means for controlling the output of the light source so that the intensity of the reflected light stored in the storage means and the intensity of the reflected light from the reference surface received by the light receiving means are the same. It
【００１６】更に、請求項５記載の発明のように、検査
対象物に光を照射し、上記検査対象物からの反射光の受
光強度を測定し、該受光強度の強度変化を測定する光強
度測定装置であって、光強度測定装置は、少なくとも１
つ以上の光源と、少なくとも１つ以上の受光手段と、上
記検査対象物へ上記光源から光を照射したとき上記検査
対象物からの反射光又は上記光源からの光を上記受光手
段へ導く光学系と、上記光源の光強度又は上記受光手段
の受光感度を制御する制御手段と、を備え、該制御手段
は、上記受光手段の受光強度が所望の光強度レベルと成
るように上記光源の光強度又は上記受光手段の受光強度
を制御するように構成される。Further, as in the invention described in claim 5, the light intensity for irradiating the inspection object with light, measuring the received light intensity of the reflected light from the inspection object, and measuring the intensity change of the received light intensity. A measuring device, wherein the light intensity measuring device is at least 1
One or more light sources, at least one or more light receiving means, and an optical system for guiding the reflected light from the inspection object or the light from the light source to the light receiving means when the inspection object is irradiated with light from the light source. And a control means for controlling the light intensity of the light source or the light receiving sensitivity of the light receiving means, and the control means controls the light intensity of the light source so that the light receiving intensity of the light receiving means becomes a desired light intensity level. Alternatively, the light receiving intensity of the light receiving means is controlled.
【００１７】上記光源は、例えば請求項６記載のよう
に、発光ダイオードで構成してもよく、また、上記受光
手段は、例えば請求項７記載のように、フォトダイオー
ドで構成してもよい。The light source may be a light emitting diode, for example, as described in claim 6, and the light receiving means may be a photodiode, for example, as in claim 7.
【００１８】[0018]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。図１は、第１の実施の形態に
おける膜厚測定装置の例を模式的に示す図である。この
ように、本発明の光強度測定方法又は光強度測定装置
は、半導体ウェハ又はガラス基板などに形成される薄膜
の膜厚を測定する膜厚測定装置にも適用することができ
る。以下、これについて説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of the film thickness measuring device according to the first embodiment. As described above, the light intensity measuring method or the light intensity measuring device of the present invention can be applied to a film thickness measuring device for measuring the film thickness of a thin film formed on a semiconductor wafer, a glass substrate, or the like. This will be described below.
【００１９】この膜厚測定装置は、基板４０を照射する
ための照射光４１を出射する光源４２と、基板４０から
の反射光４３を受光して、この受光を電気信号に変換す
る第１の受光部４４と、光源４２からの照射光４１を受
光して、この受光を電気信号に変換する第２の受光部４
５と、光源４２からの照射光４１を基板４０の表面及び
第２の受光部４５に導くと共に基板４０からの反射光４
３を第１の受光部４４に導く光学系４６と、第１の受光
部４４と第２の受光部４５からの上記電気信号を受け取
って処理する信号処理部４７と、光源４２の出力を制御
する光源制御部４８とを備えている。This film thickness measuring device receives a light source 42 which emits irradiation light 41 for irradiating the substrate 40 and a reflected light 43 from the substrate 40, and converts the received light into an electric signal. The light receiving section 44 and the second light receiving section 4 for receiving the irradiation light 41 from the light source 42 and converting the received light into an electric signal.
5, the irradiation light 41 from the light source 42 is guided to the surface of the substrate 40 and the second light receiving portion 45, and the reflected light 4 from the substrate 40
An optical system 46 that guides the light beam 3 to the first light receiving unit 44, a signal processing unit 47 that receives and processes the electrical signals from the first light receiving unit 44 and the second light receiving unit 45, and controls the output of the light source 42. The light source control unit 48 is provided.
【００２０】上記の光学系４６は、光源４２から出射さ
れた照射光４１を２方向に分離するためのハーフミラー
４９と、このハーフミラー４９を透過した照射光４１を
基板４０の表面上に集光するための集光レンズ５１と、
上記のハーフミラー４９で反射した照射光４１を第２の
受光部４５に集光するための集光レンズ５２とを備えて
いる。The optical system 46 described above collects the half mirror 49 for separating the irradiation light 41 emitted from the light source 42 into two directions and the irradiation light 41 transmitted through the half mirror 49 on the surface of the substrate 40. A condenser lens 51 for illuminating,
A condenser lens 52 for condensing the irradiation light 41 reflected by the half mirror 49 on the second light receiving portion 45 is provided.
【００２１】尚、本例においては、上記の光源４２は発
光ダイオードを用いており、また、第１の受光部４４及
び第２の受光部４５はフォトダイオードを用いている。
このように、光源として、小型、高寿命、安価な発光素
子である発光ダイオードを用いるため、装置の小型化、
高寿命化、低価格化を実現できる。また、受光部とし
て、小型、安価な受光素子であるフォトダイオードを用
いるため、この面でも装置の小型化、低価格化を実現す
ることができる。In this example, the light source 42 uses a light emitting diode, and the first light receiving portion 44 and the second light receiving portion 45 use photodiodes.
As described above, since a light emitting diode which is a small, long-life, and inexpensive light emitting element is used as a light source, downsizing of the device,
A long life and low price can be realized. Further, since a photodiode, which is a small-sized and inexpensive light-receiving element, is used as the light-receiving unit, it is possible to realize the downsizing and cost reduction of the device in this respect as well.
【００２２】上記に続いて、信号処理部４７は、特には
図示しないが、ＣＰＵと、このＣＰＵにバスを介して接
続されたメモリ装置、入力装置、出力装置、入出力イン
ターフェース等を備えており、その入出力インターフェ
ースを介して、第１の受光部４４、第２の受光部４５、
及び光源制御部４８と電気的に接続されている。Continuing from the above, the signal processing unit 47 includes a CPU and a memory device, an input device, an output device, an input / output interface, etc., which are connected to the CPU via a bus, although they are not particularly shown. , The first light receiving portion 44, the second light receiving portion 45,
And the light source controller 48 are electrically connected.
【００２３】上記のメモリ装置には、第１及び第２の受
光部４４及び４５から入力される電気信号による光強度
信号を記憶し、これらの光強度信号から反射率を演算
し、この演算結果に基づいて膜厚を決定する機能を実現
するためのプログラムが格納されている。このプログラ
ムの上記の機能はＣＰＵによって実行される。また、こ
のプログラムには、測定対象となる薄膜が形成されてい
ない基板からの反射光強度レベルと、その反射光強度を
測定したときの照射光強度とを記憶し、この照射光強度
レベルを目標光強度レベルとして光源制御部４８に通知
する機能も搭載されている。The memory device stores the light intensity signals based on the electrical signals input from the first and second light receiving portions 44 and 45, calculates the reflectance from these light intensity signals, and outputs the calculation result. A program for realizing the function of determining the film thickness based on is stored. The above functions of this program are executed by the CPU. In addition, this program stores the reflected light intensity level from the substrate on which the thin film to be measured is not formed and the irradiation light intensity when the reflected light intensity is measured, and the irradiation light intensity level is set as a target. A function of notifying the light source control unit 48 as the light intensity level is also installed.
【００２４】また、光源制御部４８は、これも特には図
示しないが、ＣＰＵと、このＣＰＵにバスを介して接続
されたメモリ装置や、入出力インターフェース等を備え
ており、その入出力インターフェースを介して、光源４
２、第２の受光部４５、及び信号処理部４７と電気的に
接続されている。上記のメモリ装置には、第２の受光部
４５から入力する受光信号の光強度レベルが信号処理部
４７から通知された目標光強度レベルとなるように光源
４２の出力を制御する機能を実現するためのプログラム
が格納されている。このプログラムの機能は上記のＣＰ
Ｕによって実行される。Although not shown in particular, the light source control section 48 includes a CPU, a memory device connected to the CPU via a bus, an input / output interface, and the like. Through the light source 4
2, the second light receiving unit 45, and the signal processing unit 47 are electrically connected. The above memory device realizes the function of controlling the output of the light source 42 so that the light intensity level of the light reception signal input from the second light receiving unit 45 becomes the target light intensity level notified from the signal processing unit 47. The program for is stored. The function of this program is the above CP
Performed by U.
【００２５】次に、上記構成の膜厚測定装置における測
定開始の前処理となる光源４２の目標光強度レベルの設
定と、基板面からの基準反射光強度の設定について説明
する。まず、成膜された薄膜の膜厚を測定する際に、そ
の測定の基準となる上記薄膜が未だ形成されていない基
板面の単位光源光量あたりの反射光強度を測定する。Next, the setting of the target light intensity level of the light source 42 and the setting of the reference reflected light intensity from the substrate surface, which is a pretreatment for the start of measurement in the film thickness measuring apparatus having the above-mentioned structure, will be described. First, when measuring the film thickness of the formed thin film, the reflected light intensity per unit light source light amount of the substrate surface on which the thin film as a reference for the measurement is not formed is measured.
【００２６】先ず、光源４２から出射された光４１は、
ハーフミラー４９にて一部の光は透過し一部の光は反射
する。ハーフミラー４９を透過した一部の光は、集光レ
ンズ５１にて薄膜が形成されていない基板４０の表面に
集光されて反射される。薄膜が形成されていない基板４
０の表面を反射した光４３は、再び、集光レンズ５１を
通過し、今度はハーフミラー４９にて反射され、第１の
受光部４４にて受光される。一方、光源４２から出射さ
れてハーフミラー４９で反射した一部の光４１は、集光
レンズ５２にて集光され第２の受光部４５に受光され
る。First, the light 41 emitted from the light source 42 is
Part of the light is transmitted and part of the light is reflected by the half mirror 49. A part of the light transmitted through the half mirror 49 is condensed by the condenser lens 51 on the surface of the substrate 40 on which the thin film is not formed and reflected. Substrate 4 without thin film
The light 43 reflected on the surface of 0 again passes through the condenser lens 51, is reflected by the half mirror 49 this time, and is received by the first light receiving unit 44. On the other hand, a part of the light 41 emitted from the light source 42 and reflected by the half mirror 49 is condensed by the condenser lens 52 and received by the second light receiving section 45.
【００２７】このようにして第１の受光部４４にて受光
された薄膜が形成されていない基板の反射光４３は、基
準反射光強度信号として信号処理部４７に取り込まれ
る。また、これと同時に、第２の受光部４５にて受光さ
れた光源４２の光４１は、基準光源光強度信号として同
じく信号処理部４７に取り込まれる。The reflected light 43 of the substrate on which the thin film is not formed, which is received by the first light receiving section 44 in this way, is taken into the signal processing section 47 as a reference reflected light intensity signal. At the same time, the light 41 of the light source 42 received by the second light receiving unit 45 is also taken into the signal processing unit 47 as a reference light source light intensity signal.
【００２８】この信号処理部４７に取り込まれた基準反
射光強度と基準光源光強度は、それぞれメモリ装置に記
憶される。そして、これら記憶された基準反射光強度と
基準光源光強度から単位光源光量あたりの基準反射光強
度（＝基準反射光強度／基準光源光強度）が演算され
る。この演算された単位光源光量あたりの基準反射光強
度もメモリ装置に記憶される。また、上記の基準光源光
強度は、目標光強度レベルとして光源制御部４８に予め
通知され、光源制御部４８のメモリ装置に記憶され、保
持される。The reference reflected light intensity and the reference light source light intensity taken into the signal processing section 47 are stored in the memory device, respectively. Then, the reference reflected light intensity per unit light source light amount (= reference reflected light intensity / reference light source light intensity) is calculated from the stored reference reflected light intensity and reference light source light intensity. The calculated reference reflected light intensity per unit light source light amount is also stored in the memory device. The light intensity of the reference light source is notified to the light source control unit 48 in advance as a target light intensity level, and is stored and held in the memory device of the light source control unit 48.
【００２９】図２は、上記の目標光強度レベルに基づい
て、第２の受光部４５からの受光信号の光強度レベルが
目標光強度レベルとなるように光源４２の出力を制御す
る処理動作を説明するフローチャートである。なお、こ
の処理は、光源制御部４８のＣＰＵにより、光源制御部
４８のメモリ装置に記憶されているプログラムに基づい
て実行される。FIG. 2 shows a processing operation for controlling the output of the light source 42 based on the target light intensity level so that the light intensity level of the light reception signal from the second light receiving section 45 becomes the target light intensity level. It is a flowchart explaining. It should be noted that this processing is executed by the CPU of the light source control unit 48 based on the program stored in the memory device of the light source control unit 48.
【００３０】同図において、先ず、第２の受光部４５か
ら現在この第２の受光部４５に入射している光源４２か
らの照射光４１の光強度レベルを取得する（ステップＳ
１０１）。次に、この第２の受光部４５から取得された
光強度レベルと信号処理部４７から通知される目標光強
度レベルとの差の絶対値が、収束レベル値以下に達した
かどうかを判断する（ステップＳ１０２）。In the figure, first, the light intensity level of the irradiation light 41 from the light source 42 which is currently incident on the second light receiving portion 45 is acquired from the second light receiving portion 45 (step S).
101). Next, it is determined whether or not the absolute value of the difference between the light intensity level acquired from the second light receiving unit 45 and the target light intensity level notified from the signal processing unit 47 has reached the convergence level value or less. (Step S102).
【００３１】この処理では、上記の収束レベル値は、予
め信号処理部４７の入力装置からのオペレータによる入
力によって設定されてメモリ装置に記憶されているもの
であり、このメモリ装置に記憶されている収束レベル値
が信号処理部４７から光源制御部４８に通知され、光源
制御部４８のメモリ装置に保持されるようになってい
る。尚、本例においては、収束レベル値を１としてい
る。In this processing, the above-mentioned convergence level value is set in advance by an operator's input from the input device of the signal processing unit 47 and stored in the memory device, and is stored in this memory device. The convergence level value is notified from the signal processing unit 47 to the light source control unit 48, and is held in the memory device of the light source control unit 48. In this example, the convergence level value is 1.
【００３２】そして、目標光強度レベルと現在の光強度
レベルの差の絶対値が、収束レベル値以下に達していな
い場合は（Ｓ１０２がＮｏ）、続いて、目標光強度レベ
ルのほうが現在の光強度レベルよりも大きいか否かを比
較して（ステップＳ１０３）、目標光強度レベルが現在
の光強度レベルよりも大きい場合は（Ｓ１０３がＹｅ
ｓ）、現在の光源出力レベルを所定の増減幅分だけ増や
して（ステップＳ１０４）から、上記のステップＳ１０
１に戻って、再びステップＳ１０１以降の処理を行う。If the absolute value of the difference between the target light intensity level and the current light intensity level has not reached the convergence level value or less (No in S102), then the target light intensity level is the current light level. If the target light intensity level is larger than the current light intensity level (S103: Yes)
s), the current light source output level is increased by a predetermined increase / decrease range (step S104), and then the above step S10 is performed.
Returning to step 1, the processes after step S101 are performed again.
【００３３】上記の増減幅は、例えば信号処理部４７の
入力装置からのオペレータによる入力により設定されて
メモリ装置に記憶されているものである。そして、予め
光源制御部４８にも通知され、光源制御部４８のメモリ
装置にも記憶される。この増減幅として設定可能な範囲
は、収束レベル値以下の値であり、本例では、この増減
幅の値を「１」としている。The above-mentioned increase / decrease range is set by the operator's input from the input device of the signal processing unit 47 and stored in the memory device. Then, the light source control unit 48 is also notified in advance and stored in the memory device of the light source control unit 48. The range that can be set as the increase / decrease width is a value equal to or less than the convergence level value, and in this example, the value of the increase / decrease width is "1".
【００３４】他方、上記の比較判別で、目標光強度レベ
ルが現在の光強度レベルよりも大きくない場合は（Ｓ１
０３がＮｏ）、現在の光源出力レベルを上記予め設定さ
れている増減幅分だけ減らして（ステップＳ１０５）か
ら、上記のステップＳ１０１に戻って、再びステップＳ
１０１以降の処理を行う。On the other hand, if the target light intensity level is not higher than the current light intensity level in the above comparison judgment (S1
03 is No), the current light source output level is reduced by the preset increase / decrease range (step S105), the process returns to step S101, and step S101 is performed again.
The processing after 101 is performed.
【００３５】このように、光源出力レベルを予め設定さ
れている増減幅だけ上げ又は下げながら、上述したステ
ップＳ１０１以降の処理を、ステップＳ１０２で目標光
強度レベルと現在の光強度レベルの差の絶対値が収束レ
ベル値以下に達したと判断されるまで繰り返して、ステ
ップＳ１０２で目標光強度レベルと現在の光強度レベル
の差の絶対値が収束レベル値以下に達したと判断された
場合は（Ｓ１０２がＹｅｓ）、光源４２の出力制御を終
了する。As described above, while increasing or decreasing the light source output level by the preset increase / decrease range, the above-described processing from step S101 is performed in step S102 to determine the absolute difference between the target light intensity level and the current light intensity level. When it is determined in step S102 that the absolute value of the difference between the target light intensity level and the current light intensity level has reached the convergence level value or less, it is repeated until it is determined that the value has reached the convergence level value or less ( If S102 is Yes), the output control of the light source 42 is terminated.
【００３６】次に、薄膜が形成された基板の単位光源光
量あたりの反射光強度を測定する。このとき、光源４２
の経時劣化により、光源４２から出射される照射光４１
の光強度が低下していたとすると、第２の受光部４５に
入射される光は、光源４２から出射される光の割合が減
少し、外乱光の割合が増加することになる。Next, the reflected light intensity per unit light source light amount of the substrate on which the thin film is formed is measured. At this time, the light source 42
Of the irradiation light 41 emitted from the light source 42 due to deterioration over time.
If the light intensity of the light is reduced, the ratio of the light emitted from the light source 42 in the light incident on the second light receiving unit 45 is decreased, and the ratio of the disturbance light is increased.
【００３７】このように外乱光の割合が増加すると、薄
膜が形成されている基板の単位光源光量あたりの反射光
強度を測定する際の光源光強度（第２の受光部４５で受
光される光の強度）が外乱光の影響を大きく受けて、信
号処理部４７にて演算される単位光源光量あたりの反射
光強度の測定精度が落ちることは前述した。また、ひい
ては、反射率（＝単位光源光量あたりの反射光強度／単
位光源光量あたりの基準反射光強度）の測定精度、すな
わち薄膜の膜厚測定精度が落ちることも前述した。When the ratio of the ambient light increases in this way, the light source light intensity (the light received by the second light receiving portion 45) when measuring the reflected light intensity per unit light source light amount of the substrate on which the thin film is formed It has been described above that the measurement accuracy of the reflected light intensity per unit light amount of the light source calculated by the signal processing unit 47 is greatly affected by the ambient light. Further, as described above, the measurement accuracy of the reflectance (= reflected light intensity per unit light source light amount / reference reflected light intensity per unit light source light amount), that is, the film thickness measurement accuracy of the thin film is lowered.
【００３８】しかし、本例の膜厚測定装置においては、
光源制御部４８により第２の受光部４５からの受光信号
の光強度レベルが信号処理部４７から通知された目標光
強度レベル（＝薄膜が形成されていない基板の単位光源
光景あたりの反射光強度を測定した時の光源光強度レベ
ル）となるように、光源４２の出力が自動制御されてい
る。したがって、たとえ光源４２の光量が低下し、外乱
光の影響が大きい状況下においても、薄膜が形成されて
いない基板の単位光源光量あたりの反射光強度を測定し
た時と同程度の精度で、薄膜が形成されている基板の単
位光源光量あたりの反射光強度を測定することが可能と
なる。また、これにより、反射率の測定すなわち薄膜の
膜厚測定も同程度の精度で行うことができるようにな
る。However, in the film thickness measuring apparatus of this example,
The light intensity level of the light reception signal from the second light receiving unit 45 is notified by the light source control unit 48 from the target light intensity level (= the reflected light intensity per unit light source scene of the substrate on which the thin film is not formed). The output of the light source 42 is automatically controlled so as to be the light source light intensity level at the time of measurement. Therefore, even when the light amount of the light source 42 is reduced and the influence of ambient light is large, the thin film is as accurate as when the reflected light intensity per unit light amount of the light source of the substrate on which the thin film is not formed is measured. It is possible to measure the reflected light intensity per unit amount of light from the light source of the substrate on which is formed. Further, by this, it becomes possible to measure the reflectance, that is, the film thickness of the thin film with the same accuracy.
【００３９】尚、本発明は、上記実施の形態に限られる
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々
の態様において実施することが可能である。すなわち、
上記実施の形態では、光源４２として発光ダイオードを
用いたが、これに限ることなく、光源４２には半導体レ
ーザを用いるようにしてもよい。また、波長領域の広い
光源、例えば、ハロゲンランプなどを用いるようにして
もよい。The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, but can be carried out in various modes without departing from the scope of the invention. That is,
Although a light emitting diode is used as the light source 42 in the above-described embodiment, the light source 42 is not limited to this, and a semiconductor laser may be used as the light source 42. Alternatively, a light source having a wide wavelength range, such as a halogen lamp, may be used.
【００４０】ただし、単一波長の反射率データに基づい
て膜厚を決定する膜厚測定装置において波長領域の広い
光源を用いる場合は、受光部４４及び４５には分光器を
用いて所望の単一波長の光を取り出せるようにする必要
がある。また逆に、複数波長の反射率データに基づいて
膜厚を決定する膜厚測定装置において光源４２に単一波
長の発光ダイオードや半導体レーザを用いる場合は、波
長の異なる複数の単一波長の発光ダイオードや半導体レ
ーザを用いる必要がある。However, when a light source with a wide wavelength range is used in a film thickness measuring device for determining the film thickness based on reflectance data of a single wavelength, a light receiving section 44 or 45 is provided with a spectroscope to obtain a desired wavelength. It is necessary to extract one wavelength of light. On the contrary, when a light emitting diode or a semiconductor laser having a single wavelength is used as the light source 42 in the film thickness measuring device that determines the film thickness based on the reflectance data of a plurality of wavelengths, the light emission of a plurality of single wavelengths having different wavelengths is performed. It is necessary to use diodes and semiconductor lasers.
【００４１】また、上記実施の形態では、受光部４４及
び４５として、フォトダイオードを用いたが、これに限
ることなく、上記のように分光器を併用する場合もあ
り、また、光電子増倍管のような高感度の受光素子を用
いるようにしてもよい。また、上記実施の形態では、光
源制御部４８において、光源４２の光量を制御する方法
として、単純に光源４２の出力を増減幅分だけ増加又は
減少させる方法を採用しているが、これに限ることな
く、例えば現在の光強度レベルが目標光強度レベルから
どれくらい離れているかによって光源出力の増減幅を可
変させるようにしてもよい。また、あるいは、２分探索
法を用いて光源出力を増減するようにしてもよい。これ
らの方法を採用した場合のほうが、単純に増減幅分だけ
増減させる場合よりも、短時間に光源４２の出力を制御
することできる。In the above embodiment, photodiodes are used as the light receiving sections 44 and 45, but the present invention is not limited to this, and a spectroscope may be used together as described above, and a photomultiplier tube may be used. You may make it use a highly sensitive light receiving element like this. Further, in the above-described embodiment, the light source control unit 48 employs a method of simply increasing or decreasing the output of the light source 42 by the increment / decrement width as a method of controlling the light amount of the light source 42, but the method is not limited to this. Instead, for example, the increase / decrease width of the light source output may be varied depending on how far the current light intensity level is from the target light intensity level. Alternatively, the light source output may be increased or decreased by using the binary search method. When these methods are adopted, the output of the light source 42 can be controlled in a shorter time than when the increase / decrease width is simply increased / decreased.
【００４２】また、光源制御部４８による光源４２への
出力制御が著しく増加した場合（例えば図２のステップ
Ｓ１０４の処理が連続して異常に繰り返された場合）、
これを信号処理部４７が検知して、光源４２の著しい劣
化であると判断して、その旨を出力装置を介してオペレ
ータに報知するようにしてもよい。Further, when the output control to the light source 42 by the light source controller 48 is remarkably increased (for example, when the process of step S104 of FIG. 2 is continuously and abnormally repeated),
The signal processing unit 47 may detect this, determine that the light source 42 is significantly deteriorated, and notify the operator of that fact via the output device.
【００４３】更に、上記の実施形態のように第２の受光
部４５と信号処理部４７とを電気的に接続し、信号処理
部４７により第２の受光部４５の受光強度で第１の受光
部４４で受光された基板４０からの反射光強度を規格化
して、単位光源光量あたりの反射光強度を求めるのでは
なく、その変形例として、第２の受光部４５と信号処理
部４７とを電気的接続から切り離して構成し、光源制御
部４８は、薄膜が形成されていない基板の反射光強度を
測定した時の第２の受光部４５からの受光強度を、信号
処理部４７からの指示により目標光強度レベルとしてメ
モリ装置に保持できるようにしてしてもよい。Further, as in the above embodiment, the second light receiving section 45 and the signal processing section 47 are electrically connected, and the signal processing section 47 allows the first light reception with the light receiving intensity of the second light receiving section 45. Instead of normalizing the reflected light intensity from the substrate 40 received by the unit 44 to obtain the reflected light intensity per unit light amount of the light source, as a modified example, the second light receiving unit 45 and the signal processing unit 47 are provided. The light source control section 48 is configured to be separated from the electrical connection, and the light source control section 48 instructs the signal processing section 47 to indicate the received light intensity from the second light receiving section 45 when the reflected light intensity of the substrate on which the thin film is not formed is measured. Therefore, the target light intensity level may be held in the memory device.
【００４４】そのようにしても、上述した実施形態と同
様に、光源制御部４８により第２の受光部４５からの受
光信号の光強度レベルが目標光強度レベル（＝薄膜が形
成されていない基板の反射光強度を測定した時の光源光
強度レベル）となるように光源４２の出力が自動制御さ
れる。そして、この場合は、薄膜の実測処理では、信号
処理部４７において、第１の受光部４４からの受光強度
を第２の受光部４５の受光強度で規格化することなく基
板の反射率を演算することができる。Even in this case, the light intensity level of the light receiving signal from the second light receiving unit 45 is set by the light source control unit 48 to the target light intensity level (= the substrate on which the thin film is not formed) as in the above-described embodiment. The output of the light source 42 is automatically controlled so as to be the light source light intensity level when the reflected light intensity is measured. Then, in this case, in the thin film actual measurement process, the signal processing unit 47 calculates the reflectance of the substrate without normalizing the received light intensity from the first light receiving unit 44 with the received light intensity of the second light receiving unit 45. can do.
【００４５】このように、膜厚測定装置としての本発明
の光強度測定装置によれば、受光される光強度が所望の
目標光強度レベルとなるように光源の光強度を自動的に
制御するので、常に薄膜が形成されていない基板の単位
光源光量あたりの反射光強度を測定した時と同程度の精
度で薄膜が形成された基板の単位光源光量あたりの反射
光強度を測定することができ、したがって、光源の光量
が低下して本来なら外乱光の影響が大きい状況下におい
ても、外乱光の影響を受けないレベルの光強度信号を精
度よく測定してその光強度変化を精度よく算出すること
ができ、これにより、反射率の変化すなわち成膜された
薄膜の膜厚を精度よく計測することが可能となる。As described above, according to the light intensity measuring device of the present invention as the film thickness measuring device, the light intensity of the light source is automatically controlled so that the received light intensity reaches a desired target light intensity level. Therefore, it is possible to always measure the reflected light intensity per unit light source light amount of a substrate on which a thin film is formed with the same degree of accuracy as when measuring the reflected light intensity per unit light source light amount of a substrate on which a thin film is not formed. Therefore, even in a situation where the amount of light from the light source decreases and the influence of ambient light is large, the light intensity signal at a level that is not affected by ambient light is accurately measured and the change in light intensity is calculated accurately. This makes it possible to accurately measure the change in reflectance, that is, the film thickness of the formed thin film.
【００４６】また、薄膜が形成されていない基板の反射
光強度を測定する時と、薄膜が形成されている基板の反
射光強度を測定する時の光源強度を同じ強度になるよう
に制御するので、基板の反射率を求める際に単位光源光
量あたりの反射光強度を求める必要がなくなり、これに
より、演算処理の速度向上ひいては膜厚測定のスループ
ットが向上する。Further, the light source intensity is controlled to be the same when measuring the reflected light intensity of the substrate on which the thin film is not formed and when measuring the reflected light intensity of the substrate on which the thin film is formed. It is not necessary to obtain the reflected light intensity per unit light amount of the light source when obtaining the reflectance of the substrate, which improves the speed of the arithmetic processing and thus the throughput of film thickness measurement.
【００４７】図３は、第２の実施の形態におけるエッチ
ング終点検出装置の例を模式的に示す図である。このよ
うに、本発明の光強度測定方法又は光強度測定装置は、
半導体ウェハやガラス基板又はこれら基板上の種々の薄
膜構成をプラズマエッチングする装置に組み込まれる光
干渉方式のエッチング終点検出装置にも適用することが
できる。以下、これについて説明する。FIG. 3 is a diagram schematically showing an example of the etching end point detecting device according to the second embodiment. Thus, the light intensity measuring method or light intensity measuring device of the present invention,
It can also be applied to an optical interference type etching end point detection device incorporated in a device for plasma etching semiconductor wafers, glass substrates or various thin film structures on these substrates. This will be described below.
【００４８】尚、同図に示すエッチング終点検出装置
は、基板５３のプラズマエッチングが行われる処理室５
４や、高周波電源５５、この高周波電源５５の出力、つ
まりエッチングを制御するコントローラ５６等の構成
は、図５で説明したエッチング装置の処理室１０、高周
波電源１３、コントローラ２６等の構成と同一であるの
で、それらの内部の構成及び機能の説明は省略し、本例
の主要部の構成についてのみ説明する。The etching end point detecting device shown in the figure is used in the processing chamber 5 in which the plasma etching of the substrate 53 is performed.
4, the high-frequency power source 55, the output of the high-frequency power source 55, that is, the configuration of the controller 56 that controls the etching is the same as the configuration of the processing chamber 10, the high-frequency power source 13, the controller 26 of the etching apparatus described in FIG. Therefore, description of the internal configuration and function thereof will be omitted, and only the configuration of the main part of this example will be described.
【００４９】このエッチング終点検出装置は、基板５３
に光を照射するための光源５７と、基板５３からの干渉
光を受光し電気信号に変換するための受光部５８と、光
源５７からの光を処理室５４の窓５９を介して基板５３
に導くと共に基板５３からの反射干渉光を受光部５８に
導くための光学系６０とを備えている。上記の光源５７
には発光ダイオードが用いられ、受光部５８には光電子
増倍管が用いられている。また光学系６０は、集光レン
ズ６６、６７、６８、光ファイバ６９、ミラー７１等を
備えており、図５で説明した光学系２７と同様の機能を
有している。This etching end point detecting device is provided with the substrate 53.
A light source 57 for irradiating the substrate 53 with light, a light receiving portion 58 for receiving the interference light from the substrate 53 and converting it into an electric signal, and a substrate 53 for receiving the light from the light source 57 through a window 59 of the processing chamber 54.
And an optical system 60 for guiding the reflected interference light from the substrate 53 to the light receiving portion 58. Light source 57 above
A light emitting diode is used for the light receiving unit 58, and a photomultiplier tube is used for the light receiving unit 58. The optical system 60 includes condenser lenses 66, 67, 68, an optical fiber 69, a mirror 71, etc., and has the same function as the optical system 27 described with reference to FIG.
【００５０】更にこのエッチング終点検出装置は、上記
受光部５８から光強度信号を取り込んで処理する処理系
６１と終点検出部６２を備えている。そして、処理系６
１は測光部６４と光源制御部６５を備えている。処理系
６１は、特には図示しないが、ＣＰＵと、このＣＰＵに
バスを介して接続されたメモリ装置と入出力インターフ
ェースとを備えており、その入出力インターフェースを
介して受光部５８、光源５７、及び終点検出部６２と電
気的に接続されている。Further, this etching end point detecting device is provided with a processing system 61 for taking in and processing a light intensity signal from the light receiving section 58 and an end point detecting section 62. And the processing system 6
1 includes a photometric unit 64 and a light source control unit 65. Although not particularly shown, the processing system 61 includes a CPU, a memory device connected to the CPU via a bus, and an input / output interface, and the light receiving unit 58, the light source 57, and the light source 57 via the input / output interface. And is electrically connected to the end point detection unit 62.
【００５１】上記のメモリ装置には、測光部６４によっ
て処理される受光部５８から光強度信号を光強度データ
として取り込む機能、この取り込んだ光強度データを終
点検出部６２へ通知する機能、この終点検出部６２から
指示された目標光強度レベルとなるように受光部５８の
受光感度を制御する機能と、を実現するためのプログラ
ムが格納されており、更に、光源制御部６５によって処
理される上記終点検出部６２から指示された目標光強度
レベルとなるように光源５７の出力を制御する機能を実
現するためのプログラムが格納されている。これらのプ
ログラムの有する機能はＣＰＵにより実行される。The above memory device has a function of taking in a light intensity signal as light intensity data from the light receiving section 58 processed by the photometric section 64, a function of notifying the fetched light intensity data to the end point detecting section 62, and this end point. A program for realizing the function of controlling the light receiving sensitivity of the light receiving unit 58 so that the target light intensity level instructed by the detection unit 62 is achieved is stored, and is further processed by the light source control unit 65. A program for realizing the function of controlling the output of the light source 57 so that the target light intensity level instructed by the end point detection unit 62 is achieved is stored. The functions of these programs are executed by the CPU.
【００５２】これにより、測光部６４は上記の光強度信
号を光強度データとして終点検出部６２へ通知するとと
もに受光部５８の受光感度を制御する。また、終点検出
部６２も、特には図示しないが、ＣＰＵと、このＣＰＵ
にバスを介して接続されたメモリ装置、入力装置、出力
装置等を備えており、処理系６１のＣＰＵ、およびコン
トローラ５６と電気的に接続されている。そのメモリ装
置には、受光部５８で受光した干渉光の光強度データを
測光部６４を介して取得し、この光強度データの時間変
化からオペレータが所望とするエッチング終点を検出
し、その検出に基づいてエッチング終点をコントローラ
５６へ通知する機能を実現するプログラムが格納されて
いる。このプログラムは上記のＣＰＵによって実行され
る。As a result, the photometry section 64 notifies the end point detection section 62 of the above light intensity signal as light intensity data and controls the light receiving sensitivity of the light receiving section 58. The end point detection unit 62 also includes a CPU and a CPU (not shown).
It is equipped with a memory device, an input device, an output device, and the like that are connected to each other via a bus, and is electrically connected to the CPU of the processing system 61 and the controller 56. In the memory device, the light intensity data of the interference light received by the light receiving unit 58 is acquired through the photometric unit 64, and the etching end point desired by the operator is detected from the time change of the light intensity data, and the detection is performed. A program that implements the function of notifying the controller 56 of the etching end point based on this is stored. This program is executed by the above CPU.
【００５３】また、このプログラムには、オペレータが
入力装置を介して入力する目標光強度レベル値やその他
各種のパラメータを、測光部６４および光源制御部６５
により処理を行う処理系６１のＣＰＵに通知する機能も
含まれている。尚、光源制御部６５によって行われる終
点検出部６２から指示された目標光強度レベルとなるよ
うに光源５７の出力を制御する処理は、第１の実施の形
態において図２のフローチャートにより説明した処理と
同様である。In this program, the target light intensity level value input by the operator via the input device and various other parameters are also stored in the photometric unit 64 and the light source control unit 65.
The function of notifying the CPU of the processing system 61 that performs the processing is also included. The process of controlling the output of the light source 57 performed by the light source control unit 65 so as to reach the target light intensity level instructed by the end point detection unit 62 is the process described in the flowchart of FIG. 2 in the first embodiment. Is the same as.
【００５４】上記の構成において、このエッチング終点
検出装置では、まず、予めオペレータによって終点検出
部６２の入力装置を介して所望とする目標光強度レベル
値が入力される。この目標光強度レベル値は、測光部６
４と光源制御部６５に共通のＣＰＵに通知され、処理系
６１のメモリ装置に保持される。In the above-described structure, in this etching end point detecting device, first, an operator inputs a desired target light intensity level value through the input device of the end point detecting portion 62 in advance. This target light intensity level value is measured by the photometric unit 6
4 and the light source control unit 65 are notified to the common CPU and held in the memory device of the processing system 61.
【００５５】そして、基板５３のエッチング開始前に、
受光部５８の受光強度が終点検出部６２より指示された
目標光強度レベル値となるように、測光部６４によっ
て、受光部５８の受光感度が制御される。そして、この
とき、受光部５８の受光感度の初期値が処理系６１のメ
モリ装置に保持される。尚、この受光部５８の受光感度
の制御は、開始前であれば直前に行ってもよく又は予め
完了しておいてもよい。いずれにしても、終点検出処理
の実行中に行われるものではない。Then, before starting the etching of the substrate 53,
The photometric unit 64 controls the light receiving sensitivity of the light receiving unit 58 so that the light receiving intensity of the light receiving unit 58 becomes the target light intensity level value instructed by the end point detecting unit 62. Then, at this time, the initial value of the light receiving sensitivity of the light receiving unit 58 is held in the memory device of the processing system 61. The control of the light receiving sensitivity of the light receiving unit 58 may be performed immediately before the start or may be completed in advance. In any case, it is not performed during execution of the end point detection processing.
【００５６】このようにエッチング開始に先立って上記
受光部５８の受光感度が予め制御されることによって、
エッチングの回数を重ねるにつれて、処理室５４の窓５
９がプラズマエッチングの反応生成物により曇り、受光
部５８の受光強度が低下しても、測定される光強度は目
標光強度レベル値に保たれる。In this way, the light receiving sensitivity of the light receiving portion 58 is controlled in advance before the etching is started,
As the number of etchings increases, the window 5 of the processing chamber 54
Even if 9 is clouded by the reaction product of plasma etching and the received light intensity of the light receiving unit 58 is reduced, the measured light intensity is kept at the target light intensity level value.
【００５７】ところで、処理室５４の窓５９が曇ると、
基板５３に照射される光の強度が低下するため、その反
射光強度も低下し、その結果受光部５８に入射する光に
は、例えばプラズマによる外乱光の占める割合が高くな
ることは前述した。そこで、測光部６４による受光部５
８の受光感度の調整幅が、あらかじめ測光部６４に設定
されている閾値を超えた場合には、受光部５８の受光感
度を初期値に戻し、今度は、光源制御部６５により、受
光部５８の受光強度が終点検出部６２から指示される目
標光強度レベル値となるように、光源５７の出力を自動
制御する。By the way, if the window 59 of the processing chamber 54 becomes cloudy,
As described above, since the intensity of the light applied to the substrate 53 is reduced, the intensity of the reflected light is also reduced, and as a result, the proportion of the ambient light due to plasma, for example, in the light incident on the light receiving unit 58 is high. Therefore, the light receiving unit 5 by the photometry unit 64
When the adjustment width of the light receiving sensitivity of No. 8 exceeds the threshold value set in advance in the light measuring unit 64, the light receiving sensitivity of the light receiving unit 58 is returned to the initial value, and this time, the light source control unit 65 causes the light receiving unit 58 The output of the light source 57 is automatically controlled so that the received light intensity of is the target light intensity level value instructed by the end point detection unit 62.
【００５８】これにより、処理室５４の窓５９の曇りに
よる照射光および反射光の損失を補うように光源５７の
出力が上がるため、受光部５８に入射する光の大半は基
板５３からの反射干渉光となり、上記外乱光の影響の無
い測定結果を得ることができる。As a result, the output of the light source 57 rises so as to compensate for the loss of the irradiation light and the reflected light due to the fogging of the window 59 of the processing chamber 54, so that most of the light incident on the light receiving portion 58 is reflected and interfered by the substrate 53. Since it becomes light, it is possible to obtain a measurement result that is not affected by the ambient light.
【００５９】尚、上記実施の形態においても、本発明の
要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施するこ
とが可能である。すなわち、上記実施の形態では、受光
部５８として光電子増倍管を用いたが、これに限ること
なく、より安価で小型のフォトダイオード等の受光素子
を用いるようにしてもよい。The above-described embodiment can be implemented in various modes without departing from the gist of the present invention. That is, in the above embodiment, the photomultiplier tube is used as the light receiving unit 58, but the light receiving unit is not limited to this, and a light receiving element such as a more inexpensive and smaller photodiode may be used.
【００６０】また、上記実施の形態においては、光源制
御部６５による光源５７の出力制御をする前に、処理室
５４の窓５９の曇りの程度を、測光部６４による受光部
５８の受光感度の制御幅で検知したが、受光部５８の受
光感度の制御をせず、単に、受光部５８の受光強度の変
化（この場合は減少）を光源制御部６５で検知し、その
変化分を補償するように光源５７の出力を制御するよう
にしてもよい。Further, in the above-described embodiment, before the output control of the light source 57 by the light source control section 65, the degree of cloudiness of the window 59 of the processing chamber 54 is determined by the light receiving sensitivity of the light receiving section 58 by the photometry section 64. Although the light is detected by the control width, the light receiving sensitivity of the light receiving unit 58 is not controlled, and the light source control unit 65 simply detects a change (decrease in this case) in the light receiving intensity of the light receiving unit 58 and compensates for the change. The output of the light source 57 may be controlled as described above.
【００６１】また、受光部５８の受光強度が所望の目標
光強度レベルとなるように受光部５８の受光感度および
光源５７の出力を調整する際に、受光部５８の受光感度
の調整レンジや光源５７の出力の調整レンジを考慮する
ようにして、例えば、各々の調整レンジの中央付近をで
きる限り使用するように受光部５８の受光感度および光
源５７の出力を協調的に制御するようにしてもよい。Further, when adjusting the light receiving sensitivity of the light receiving unit 58 and the output of the light source 57 so that the light receiving intensity of the light receiving unit 58 becomes a desired target light intensity level, the adjustment range of the light receiving sensitivity of the light receiving unit 58 and the light source are adjusted. In consideration of the adjustment range of the output of 57, for example, the light receiving sensitivity of the light receiving unit 58 and the output of the light source 57 may be cooperatively controlled so that the center of each adjustment range is used as much as possible. Good.
【００６２】これにより、光源５７の出力の上げ過ぎに
よる光源５７の寿命の劣化を防ぐことができるととも
に、受光感度が高い状態の受光部５８に誤って強い光が
入射されて受光部５８が劣化するような不具合を防くこ
とができる。また、これにより装置の高寿命化が実現さ
れる。As a result, it is possible to prevent the life of the light source 57 from being deteriorated due to the output of the light source 57 being excessively increased, and strong light is accidentally incident on the light receiving portion 58 in a state where the light receiving sensitivity is high and the light receiving portion 58 is deteriorated. It is possible to prevent such troubles. In addition, the life of the device can be extended.
【００６３】また、受光部５８の受光強度を目標光強度
レベルにする際に、例えば、受光部５８の受光感度を調
整レンジいっぱいまで調整したにもかかわらず目標光強
度レベルに達っしなかった場合は更に光源５７の出力を
制御するようにしたり、逆に、光源５７の出力を調整レ
ンジいっぱいまで調整したにもかかわらず目標光強度レ
ベルに達っしなかった場合は更に受光部５８の受光感度
を制御するようにしてもよい。When the light receiving intensity of the light receiving unit 58 is set to the target light intensity level, for example, the target light intensity level is not reached even though the light receiving sensitivity of the light receiving unit 58 is adjusted to the full adjustment range. In the case where the output of the light source 57 is further controlled, or conversely, when the output of the light source 57 is adjusted to the full adjustment range but the target light intensity level is not reached, the light receiving unit 58 further receives light. The sensitivity may be controlled.
【００６４】このように、光源の出力と受光部の受光感
度の両方を制御するので、どちらか一方だけ制御する場
合と比較すると、より広い調整レンジを得ることができ
る。例えば、受光部５８に受光感度の調整レンジの狭い
フォトダイオードなどを使用したような場合に、光源５
７の出力制御との併用で、総合的に広い調整レンジを得
ることができる。As described above, since both the output of the light source and the light receiving sensitivity of the light receiving section are controlled, a wider adjustment range can be obtained as compared with the case of controlling only one of them. For example, in the case where a photodiode having a narrow light-reception sensitivity adjustment range is used for the light-receiving unit 58, the light source 5
When used in combination with the output control of 7, a wide adjustment range can be obtained.
【００６５】また、上記実施の形態においては、光源制
御部６５において、光源５７の光量を制御する方法とし
て、単純に光源５７の出力を増減幅分だけ増減している
が、これに限ることなく、例えば、現在の光強度レベル
が目標光強度レベルからどれくらい離れているかにより
光源出力の増減幅を可変させるようにしてもよい。ある
いは、２分探索法を用いて光源出力を増減するようにし
てもよい。これらの方法を採用した場合のほうが、単純
に増減幅分だけ増減させる場合よりも、短時間に光源４
２の出力を制御することができる。In the above embodiment, the light source controller 65 simply controls the output of the light source 57 by the increment / decrement width as a method of controlling the light amount of the light source 57. However, the present invention is not limited to this. For example, the increase / decrease width of the light source output may be varied depending on how far the current light intensity level is from the target light intensity level. Alternatively, the light source output may be increased or decreased by using the binary search method. When these methods are adopted, the light source 4 can be used in a shorter time than when simply increasing / decreasing by the increase / decrease range.
2 outputs can be controlled.
【００６６】また、光源制御部６５による光源５７への
出力制御が著しく増加した場合、又は測光部６４による
受光部５８への受光感度の制御が著しく増加した場合、
又は受光部５８の受光強度そのものが著しく低下した場
合、これらのいずれかの状態を終点検出部６２が検知し
て、処理室５４の窓５９が著しく汚染されたものと判断
し、その旨を出力装置を介してオペレータに通知するよ
うにしてもよい。Further, when the output control to the light source 57 by the light source control section 65 is remarkably increased, or when the control of the light receiving sensitivity to the light receiving section 58 by the photometry section 64 is remarkably increased,
Alternatively, when the received light intensity itself of the light receiving unit 58 is remarkably reduced, the end point detection unit 62 detects one of these states, determines that the window 59 of the processing chamber 54 is significantly contaminated, and outputs that effect. The operator may be notified via the device.
【００６７】このように、終了点検出装置としての本発
明の光強度測定装置によれば、照射および反射の光路が
曇ったり、受光部に入射する外乱光の影響が大きい状況
下においても、受光部で受光する検査対象物からの反射
干渉光の強度が目標光強度レベルになるように光源の出
力が自動制御されるので、反射干渉光の強度を外乱光の
影響を受けないように強めることができ、これにより、
精度のよい終了点の検出が可能となる。As described above, according to the light intensity measuring device of the present invention as the end point detecting device, even when the light paths of irradiation and reflection are clouded or the influence of the ambient light incident on the light receiving portion is great, Since the output of the light source is automatically controlled so that the intensity of the reflected interference light from the inspection object received at the section reaches the target light intensity level, the intensity of the reflected interference light should be strengthened so as not to be affected by ambient light. And with this,
It is possible to detect the end point with high accuracy.
【００６８】尚、上記第２の実施の形態では、例えば溝
や穴を穿設加工するなどの検査対象物の加工面の変化を
測定して加工工程の終了点を検出するエッチング終点検
出装置として説明したが、これに限ることなく、例えば
基板面や測定対象物面の平坦化工程の終了点検出装置と
してもよい。いずれにしても、終了点検出装置であれ
ば、どのような装置にも適用できることは勿論である。In the second embodiment, as an etching end point detecting device for detecting the end point of the processing step by measuring the change of the processing surface of the inspection object such as the processing of forming a groove or a hole. Although described, the present invention is not limited to this, and may be, for example, a device for detecting the end point of the flattening process of the substrate surface or the surface of the measuring object. In any case, it goes without saying that it can be applied to any device as long as it is an end point detection device.
【００６９】[0069]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、光源からの照射光又は測定対象物からの反射光に
より受光される光強度が所望の目標光強度レベルとなる
ように光源の光強度を自動的に制御してから実際の検査
対象物への照射光とその反射光を受光するので、光源の
光強度の調整の手間を省くことができて便利であると共
に、外乱光の影響を受けないレベルの光強度信号を精度
よく測定でき、これにより、成膜された薄膜の膜厚の測
定や種々の面加工における終点検出を精度よく行うこと
ができる。As described above in detail, according to the present invention, the light source is provided so that the light intensity received by the irradiation light from the light source or the reflected light from the object to be measured reaches a desired target light intensity level. The light intensity of the light source is automatically controlled, and then the light that illuminates the actual object to be inspected and its reflected light are received, so it is convenient and convenient to save the trouble of adjusting the light intensity of the light source. It is possible to accurately measure a light intensity signal at a level that is not affected by, and thereby it is possible to accurately measure the film thickness of the formed thin film and detect the end point in various surface processing.
【図１】第１の実施の形態における膜厚測定装置の例を
模式的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of a film thickness measuring device according to a first embodiment.
【図２】目標光強度レベルに基づいて光源からの入射光
の光強度レベルが目標光強度レベルとなるように光源の
出力を制御する処理動作を説明するフローチャートであ
る。FIG. 2 is a flowchart illustrating a processing operation for controlling the output of the light source so that the light intensity level of the incident light from the light source becomes the target light intensity level based on the target light intensity level.
【図３】第２の実施の形態におけるエッチング終点検出
装置の例を模式的に示す図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing an example of an etching end point detection device according to a second embodiment.
【図４】従来の膜厚測定装置の例を模式的に示す図であ
る。FIG. 4 is a diagram schematically showing an example of a conventional film thickness measuring device.
【図５】従来のエッチング終点検出装置の例を模式的に
示す図である。FIG. 5 is a diagram schematically showing an example of a conventional etching end point detection device.
１ 光源 ２ 照射光 ３ ハーフミラー ４ 第１の集光レンズ ５ 基板 ６ 第１の受光部 ７ 第２の集光レンズ ８ 第２の受光部 ９ 信号処理部 １０ 処理室 １１ 上部電極 １２ 下部電極 １３ 高周波電源 １４ 基板 １５ 光源 １６ 集光レンズ １７ 光ファイバ １８ ミラー １９ 集光レンズ ２１ 処理室外壁窓 ２２ 集光レンズ ２３ 受光部 ２４ 測光部 ２５ 終点検出部 ２６ コントローラ ３０ 光源 ４０ 基板 ４１ 照射光 ４２ 光源 ４３ 反射光 ４４ 第１の受光部 ４５ 第２の受光部 ４６ 光学系 ４７ 信号処理部 ４８ 光源制御部 ４９ ハーフミラー ５１ 集光レンズ ５２ 集光レンズ ５３ 基板 ５４ 処理室 ５５ 高周波電源 ５６ コントローラ ５７ 光源 ５８ 受光部 ５９ 処理室外壁窓 ６０ 光学系 ６６、６７、６８ 集光レンズ ６９ 光ファイバ ７１ ミラー 1 light source 2 irradiation light 3 half mirror 4 First condenser lens 5 substrates 6 First light receiving part 7 Second condenser lens 8 Second light receiving part 9 Signal processing unit 10 processing room 11 Upper electrode 12 Lower electrode 13 High frequency power supply 14 board 15 light source 16 Condensing lens 17 optical fiber 18 mirror 19 Condensing lens 21 Processing room exterior wall window 22 Condensing lens 23 Light receiving part 24 Metering unit 25 End point detector 26 Controller 30 light sources 40 substrates 41 Irradiation light 42 light source 43 reflected light 44 First light receiving section 45 Second light receiving section 46 Optical system 47 Signal processing unit 48 Light source controller 49 half mirror 51 Condensing lens 52 Condensing lens 53 substrates 54 Processing room 55 High frequency power supply 56 controller 57 light source 58 Light receiving part 59 Window of outer wall of processing room 60 optical system 66, 67, 68 Condensing lens 69 optical fiber 71 mirror
Claims (7)
査対象物に光を照射してその反射光の強度変化を測定す
る光強度測定方法であって、 光源からの照射光又は基準面からの反射光を受光する受
光工程と、 前記受光工程にて受光される光強度が所望の目標光強度
レベルとなるように前記光源の光強度を制御する光源制
御工程と、 を含むことを特徴とする光強度測定方法。1. A light intensity measuring method for irradiating light to the inspection object to measure the state of the inspection object and measuring a change in intensity of the reflected light, the irradiation light from a light source or a reference surface. A light receiving step of receiving reflected light from the light source, and a light source control step of controlling the light intensity of the light source so that the light intensity received in the light receiving step becomes a desired target light intensity level. And the method of measuring light intensity.
査対象物に光を照射してその反射光の強度変化を測定す
る光強度測定装置であって、 光源からの照射光又は基準面からの反射光を受光する受
光手段と、 前記受光手段にて受光される光強度が所望の目標光強度
レベルとなるように前記光源の光強度を制御する光源制
御手段と、 を有することを特徴とする光強度測定装置。2. A light intensity measuring device for irradiating light to the inspection object to measure the state of the inspection object and measuring the intensity change of the reflected light, the irradiation light from a light source or a reference surface. Light receiving means for receiving reflected light from the light source, and light source control means for controlling the light intensity of the light source so that the light intensity received by the light receiving means reaches a desired target light intensity level. And a light intensity measuring device.
準面を照射したときに測定された適正な反射光の強度に
対応する前記光源の照射光強度を記憶する記憶手段を備
え、該記憶手段に記憶されている前記光源の前記照射光
強度と前記受光手段が受光する前記光源からの照射光強
度が同一になるように前記光源の出力を制御する、こと
を特徴とする請求項２記載の光強度測定装置。3. The light source control means includes a storage means for storing an irradiation light intensity of the light source corresponding to an appropriate intensity of reflected light measured when the light source irradiates the reference surface, and the storage means. The output of the light source is controlled so that the irradiation light intensity of the light source stored in the means and the irradiation light intensity of the light source received by the light receiving means are the same. Light intensity measuring device.
準面を照射したときに測定された適正な反射光の強度を
記憶する記憶手段を備え、該記憶手段に記憶されている
前記反射光の強度と前記受光手段が受光する前記基準面
からの反射光の強度が同一になるように前記光源の出力
を制御する、ことを特徴とする請求項２記載の光強度測
定装置。4. The light source control means includes a storage means for storing an appropriate intensity of the reflected light measured when the light source illuminates the reference surface, and the reflected light stored in the storage means. 3. The light intensity measuring device according to claim 2, wherein the output of the light source is controlled so that the intensity of the light and the intensity of the reflected light from the reference surface received by the light receiving unit become the same.
物からの反射光の受光強度を測定し、該受光強度の強度
変化を測定する光強度測定装置であって、 少なくとも１つ以上の光源と、 少なくとも１つ以上の受光手段と、 前記検査対象物へ前記光源から光を照射したとき前記検
査対象物からの反射光又は前記光源からの光を前記受光
手段へ導く光学系と、 前記光源の光強度及び前記受光手段の受光感度を制御す
る制御手段と、 を備え、 該制御手段は、前記受光手段の受光強度が所望の光強度
レベルと成るように前記光源の光強度及び前記受光手段
の受光強度を制御することを特徴とする光強度測定装
置。5. A light intensity measuring device for irradiating a test object with light, measuring a received light intensity of reflected light from the test object, and measuring an intensity change of the received light intensity. A light source, at least one or more light receiving means, an optical system that guides the reflected light from the inspection object or the light from the light source to the light receiving means when the inspection object is irradiated with light from the light source, Control means for controlling the light intensity of the light source and the light receiving sensitivity of the light receiving means, and the control means for controlling the light intensity of the light source and the light intensity of the light source so that the light receiving intensity of the light receiving means becomes a desired light intensity level. An optical intensity measuring device characterized by controlling the intensity of light received by a light receiving means.
を特徴とする請求項２、３、４又は５記載の光強度測定
装置。6. The light intensity measuring device according to claim 2, 3, 4, or 5, wherein the light source is a light emitting diode.
ることを特徴とする請求項２、３、４又は５記載の光強
度測定装置。7. The light intensity measuring device according to claim 2, wherein the light receiving means is a photodiode.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001217913A JP2003028712A (en) | 2001-07-18 | 2001-07-18 | Method and instrument for measuring light intensity |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006051273A (en) * | 2004-08-16 | 2006-02-23 | Kowa Co | Light receiving detection method, light measuring device, and ophthalmological measuring device |
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-
2001
- 2001-07-18 JP JP2001217913A patent/JP2003028712A/en not_active Withdrawn
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