具体实施方式

在真空容器内部的处理室内使用在处理室内形成的等离子体对作为处理对象的基板状的试样的半导体晶片进行处理的等离子体处理装置中，为了使用对来自晶片表面的光进行检测的结果而检测出晶片的处理的量、剩余膜厚度，由于配置在真空容器的外部并对处理室内的晶片照射光的光源的光量变动，因此产生光的检测的精度受损的问题。另一方面，即使在这样的光源的光量变化的情况下，也对来自配置在真空容器的外侧的外部的光源的辐射的光进行分岔，将分岔的一者照射在处理室内并检测该照射的光(包含照射到晶片上表面并在该上表面反射的光)，并使另一者不通过处理室而利用其他检测器来进行检测，从而检测出来自光源的光量的变动量。然后，考虑到如下的技术，即，使用对另一者的分岔的光进行检测的其他检测器的检测的结果，修正对来自处理室的光进行检测的一方的检测器的检测的结果。

然而，在该技术中，不能正确地修正来自成为对象的晶片的光的检测结果中包含的配置在处理室外部的光源的光量的变动。这是因为，在上述的结构中，为了利用其他检测器来精度优异地检测光量的变动，谋求利用对来自处理室的光进行检测的分光器等检测器和被分岔而不通过处理室地被受光而被提取光量的变动的检测器对相同时刻的光进行检测。另一方面，各检测器在各自的内部的每一个具备特定的时钟振荡器等输出时刻并参照该时刻的机构而动作，因此即使将来自检测器的外部的共同的信号作为触发而使其动作，也不能在检测器相互中测定完全相同时刻的光量数据。

此外，各检测器必定具有个体偏差，因此即使在将曝光时间、平均化次数等设定值统一的情况下，也会因灵敏度特性的不同等而在检测的光量变动量产生差异，无法使用它们来修正光量的变动。例如，考虑用与反射光的计测不同的分光器来计测光量变动的情况。

在图6示出表示使用衍射光栅的分光器的检测原理的框图。分光器具有狭缝502、准直元件504、衍射光栅506、聚焦元件508、以及检测器阵列510作为构成要素，入射到狭缝502的光按上述的顺序输入到上述的结构后，检测出入射的光的光谱。在这些构成要件的每一个中包含个体偏差，因此，输出表示光谱的信号的检测器阵列510的各检测器与波长的关系按每个分光器而不同，并且难以使用在光量的变动的检测中使用的分光器的数据来修正在反射率的检测中使用的分光器的数据。

此外，由于检测器阵列510的个体偏差，入射光量与输出电压的相关性按每个分光器而固有。因此，在分光器不同的情况下，相同光量的变动量依赖于分光器，并作为不同光量的变动量而被观测。在这一点上，也难以使用不同的分光器来修正测定数据的光量变动。

本发明的目的在于解决上述的问题点，以下参照附图对其实施方式进行说明。以下，在说明了具备进行蚀刻处理的膜厚、深度测定单元的半导体制造装置的结构的基础上，作为本发明的实施例，对半导体制造装置中的蚀刻处理中的膜厚、深度测定方法进行说明。

实施例1

以下，使用图1至图3对本发明的第1实施例进行说明。图1是示意性地示出本发明的实施例涉及的等离子体处理装置的结构的概略的图。图1的(a)示意性地示出本实施例涉及的等离子体处理装置的整体的结构的概略。图1的(b)是示意性地示出使用照射到本实施例涉及的等离子体处理装置的真空处理室内的光对表示试样的处理的状态的光的量进行检测的结构的概略的框图。

在图1的(a)示出本实施例涉及的等离子体处理装置的整体的结构的概略。等离子体处理装置100具备配置在真空容器内部的空间即处理室10。在处理室10的内部从省略了图示的气体导入单元导入的蚀刻处理用的气体的原子或分子被供给来自省略了图示的高频电源的高频电场、由省略了图示的磁控管振荡而传播的微波的电场或磁场而被激励，通过电离或者解离而形成等离子体12。该等离子体12被供给到载置并保持在试样台14上表面上的半导体晶片等的晶片16上表面，而晶片16上表面上的处理对象膜被蚀刻处理(等离子体处理)。

在本实施例中，向处理室10内导入气体、生成等离子体12的电场、磁场的生成和供给以及其强度、分布的控制、通过从未图示的高频电源供给到试样台14内部的电极的高频电力来增减形成在晶片16上的偏置电位等的动作根据来自与生成上述的电场、磁场的电源、电极等等离子体处理装置100的各部分的各设备能够进行通信地连接的控制部40的指令信号来进行。实施各设备间的同步、定时调整，使得通过来自控制部40的在适当的时机发出的指令信号，得到所希望的蚀刻处理的结果。

本实施例的等离子体12每隔给定的周期间隔在各自的间隔重复点火和消失(消化)的状态，即所谓的接通、断开，进行脉冲化。此时，等离子体12通过基于对蚀刻气体进行等离子体化的高频电源等的电压施加、微波照射等调制，它们的接通/断开(On/Off)会切换，等离子体被脉冲化。在本例的情况下，通过脉冲化进行的接通、断开的各个期间长度和接通的期间中的等离子体的强度、分布的调节也通过控制部40来进行。此外，按每个不同的流量在不同的期间供给对处理室10内供给的处理用的气体的导入，并进行将这些不同的期间的组合作为一个循环而重复多次的时间调制，由此也可以实现等离子体12的脉冲化。

等离子体处理装置100具备对晶片16的处理中的处理对象膜的剩余膜厚度、处理的量(蚀刻深度)进行检测的机构。即，从配置在处理室10的外部的光源部18射出的光被导入到光学系统50，通过光纤传递到在晶片16的上表面上方配置在与其对置的部位的导入透镜20，并从其下端面朝向保持在下方的试样台14上的晶片16导入到处理室10内。从作为照射体的导入透镜20向下照射的来自光源部18的光作为处理室10内的照射光22照射到晶片16。从本实施例的光源部18射出的光使用连续地包含波长或频率在从紫外到红外的范围内的光的连续光，但是也可以使用一个或多个特定的波长来检测膜厚度、深度，在该情况下，只要使用射出该特定的波长的光源即可。

照射到晶片16的照射光22，作为在晶片16的表面的处理对象的膜层的表面以及底面(处理对象的膜层的最下表面或与在该膜层的下方邻接的其他膜层的边界面)反射的反射光24，通过作为受光体的检测透镜26以及与其光学上连接的光纤传递到光学系统50，进而导入到检测部28。检测部28具备分光器而构成，导入的光按每个给定的频率或波长被分开(分光)，并按被分开的每个波长检测光的强度或量。在使用特定的波长进行剩余膜厚度的检测的情况下，检测器并不限于分光器，也可以使用光电检测器等。在该情况下，如果导入到检测部28的光仅是所希望的特定的波长，则直接使用光电检测器即可，而在被导入包含多个波长的连续光的情况下，也可以在光电检测器前级配置由单色仪等仅选择特定波长的机构。

在本例的晶片16上表面的处理对象的膜层中，反射光24至少在上下方向上具有距离的两个面反射而作为一者与另一者的光产生干涉的干涉光而被检测透镜26受光。在该干涉光中，伴随着处理对象的膜层的蚀刻处理进展而剩余膜厚度减少，多个波长的干涉光以周期函数的方式分别反复增减其强度。在本实施例中，通过检测这多个波长的干涉光的强度的变化的时间上的变化，从而检测出剩余膜厚度、蚀刻深度。

在图1的(a)所示的本例中，将光导入处理室10的导入透镜20和检测反射光的检测透镜26配置于在图上左右方向所示的水平方向上隔开距离而分离的位置。在该结构的情况下，为了最效率优良地检测反射光24，优选使导入透镜20和检测透镜26倾斜地配置，使得朝向同一光线上。

导入透镜20和检测透镜26的结构并不限于图1所示的结构，也可以使两者为同轴的结构，将导入透镜20以及检测透镜26共用而作为一个透镜。在该情况下，共用的一个透镜配置在晶片16的上方，使得光线方向变得与晶片16上表面垂直，构成为能够检测垂直地照射且垂直地反射的光。

此外，在图1的(a)中记载了一对外部光18的导入系统和反射光24的检测系统，但是在晶片16的多个位置对膜厚、深度进行测定的情况下，针对这些对可配置有多个系统。此外，在图1的(a)中，说明了来自作为光源的外部的光源部18的光入射到处理室10的情况，但是在作为光源使用等离子体12的光的情况下，也可以不使用光源部18。在将等离子体12用作光源的情况下，从等离子体12释放的光也被晶片16反射，且与使用光源部18的情况同样地对反射光24进行检测。

在此，光学系统50成为能够检测反射光24以及用于检测光量的变动的光的结构。即，图1的(b)所示的光学系统50通过多个要素块而构成，从光源部18出射的光被分岔部1010受光后被分岔为两个路径，一者作为照射光22照射到处理室10内部的晶片16的上表面并被反射，反射的光作为反射光24从检测透镜26导入到光学系统50之后，被输入到第1波长选择部1011并被滤波而取出第1波长的范围。被分岔的另一者的光不被导入到处理室10而被输入到第2波长选择部1012并被滤波而取出第2波长的范围。这些来自波长选择部的光被发送到合波部1013，合波后的结果的信号被输入到检测部28。

在这样的结构中，分岔部1010例如使用半反射镜、分岔光纤，分别被分为具有相同的光谱的分布的两个光。对于第1波长选择部1011以及第2波长选择部1012使用波长滤波器，分别过滤特定的波长范围。对于合波部1013使用半反射镜、分岔光纤，使从两个波长选择部输出的包含不同的波长的组合而构成的光彼此成为合在一起的光。根据本结构，导入到处理室10内并在晶片16反射的反射光24传递的光和不经由处理室10而受光的光分别成为具有分布在不同的范围的多个波长的光，它们在合波部1013合并后，会被一个检测部28检测。

另外，在本实施例中，在光学系统50中分岔部1010与第2波长选择部1012之间仅由光纤连接，从分岔部1010输出的光实质上除了起因于该光纤的劣化以外，没有劣化地导入到第2波长选择部1012。同样地，从检测透镜26到第1波长选择部1011的之间也用一个以上的光纤来连结并光学上连接，在它们之间传递的光实质上除了起因于该光纤的劣化以外，没有劣化地导入到第1波长选择部1011。

由检测部28检测出的结果的数据作为信号被发送到膜厚、深度计算部30，并检测出膜厚、深度。将膜厚、深度计算部30的功能块的结构示于图2。图2是示意性地示出图1所示的实施例涉及的等离子体处理装置的膜厚、深度计算部的结构的概略的图。在本图中，膜厚、深度计算部30将各自进行给定的动作的每个部分作为由功能块连结的框图而示出。

从检测部28传递到膜厚、深度计算部30的表示各波长的光量的时间序列数据D1由第1数字滤波器100进行平滑化处理，作为第1平滑化时间序列数据D2供给到微分器102。在微分器102中，例如，使用所谓S-G法(Savitzky-Golay Method)计算微分系数值(一阶微分值或二阶微分值)即微分时间序列数据D3，供给到第2数字滤波器104。在第2数字滤波器104中，对微分时间序列数据D3进行平滑化处理，并将第2平滑化时间序列数据D4供给到微分比较器106。

在此，对数据D2、D3、D4的计算进行说明。作为第1数字滤波器100，例如使用二阶巴特沃斯(Butterworth)型的低通滤波器。利用二阶巴特沃斯型的低通滤波器，通过下式求出第1平滑化时间序列数据D2。

D2(i)＝b1·D1(i)+b2·D1(i-1)+b3·D1(i-2)-[a2·D2(i-1)+a3·D2(i-2)]

在此，Dk(i)表示各数据Dk的时刻i的数据，系数b、a根据采样频率以及截止频率而数值不同。此外，数字滤波器的系数值例如为a2＝-1.143、a3＝0.4128、b1＝0.067455、b2＝-0.013491、b3＝0.067455(采样频率10Hz、截止频率1Hz)。

微分系数值的时间序列数据D3通过微分器102例如使用5点的时间序列数据D2的多项式适应平滑化微分法如以下那样计算。

j＝2

D3(i)＝∑wj·D2(i+j)

j＝-2

在此，关于权重系数w，在一阶微分计算中，例如使用w-2＝-2、w-1＝-1、w0＝0、w1＝1、w2＝2。此外，在二阶微分计算中，例如使用W-2＝2、w-1＝-1、w0＝-2、w1＝-1、w2＝2。

作为使用了微系数值的时间序列数据D3的第2平滑化时间序列数据D4的计算中的第2数字滤波器104，例如利用二阶巴特沃斯型低通滤波器如以下那样计算。

D4(i)＝b1·D3(i)+b2·D3(i-1)+b3·D3(i-2)-[a2·D4(i-1)+a3·D4(i-2)]

导入到微分比较器106的数据D4与已预先获取的膜厚、深度和微分波形的模式数据库108进行比较。在微分波形比较器106中，表示从时刻i的光量D1(i)求出的微分波形的第2平滑化时间序列数据D4(i)与上述微分波形模式数据库108内的以波长为参数的光的强度的微分值的多个模式进行比较，从这多个模式中求出与时刻i的时间序列数据的模式之差最小的模式，例如两者的标准偏差最小的模式，并根据预先与该最接近的模式建立对应的剩余膜厚度的值决定晶片16的膜厚、深度。

例如，将与最接近的模式对应的剩余膜厚度判定为计算上的时刻i的剩余膜厚度，并使用该计算上的膜厚度和作为时刻i以前的采样时刻的剩余膜厚度而存储于控制部内部或与其能够进行通信地连接的存储装置内的膜厚度的数据，利用回归分析等公知的数学的方法，计算时刻i的剩余膜厚度，并与时刻i建立对应而存储于存储装置内。此外，将从预先得到的晶片16上的处理对象的膜层的初始的膜厚度除以该决定的剩余膜厚度的值作为蚀刻量(蚀刻深度)来检测。这些膜厚、深度发送到等离子体处理装置100所具备的监视器、显示器，并在这些上显示、通知等，从膜厚、深度计算部30供给到外部。

图2示出了在预先获取到相对于处理对象膜的膜厚的各波长的光量变化的一阶微分值或二阶微分值的情况下，针对相对于各检测结果的时刻的每个波长获取光量的一阶微分值或二阶微分值，并将其与预先获取到的数据进行比较并将差最小的数据作为该时刻的膜厚而进行检测的例子，但是剩余膜厚度或者蚀刻深度的检测的方法并不限于此。

例如，也可以预先获取到晶片16上的处理对象膜的剩余膜厚度或者蚀刻深度的值和与各值对应的每个波长的反射率的数据，使用在任意的时刻i对来自晶片16的反射光24进行检测的结果和从光源部18照射的光的每个波长的光量，计算每个波长的反射率，并将计算出的每个波长的反射率与预先获取到的数据进行比较，将数据中的差最小的值所对应的剩余膜厚度或者深度确定为该时刻i的膜厚、深度。此外，也可以预先获取到处理对象膜的剩余膜厚度的值和与各值对应的来自处理对象膜的光的每个波长的光量的数据，在任意的时刻i从来自晶片16的反射光24获取其每个波长的光量，并将该每个波长的光量的结果与预先获取到的数据进行比较，将在预先获取到的数据中与时刻i的数据之差最小的值对应的剩余膜厚度判定为时刻i的剩余膜厚度。进而，也可以是如下的方法，即，预先获取到处理对象膜的剩余膜厚度的值和将与各值对应的反射光24的各波长的光量的变化的一阶微分值又二阶微分值用光量进行归一化之后的一阶微分归一化值或二阶微分归一化值的数据，从检测结果获取每个波长的光量变化的一阶微分归一化值或二阶微分归一化值，将其与预先获取到的数据进行比较，由此确定该时刻的膜厚。

使用图3说明对具备上述的结构的等离子体处理装置100的光量的变动量进行修正而得到的膜厚、深度的检测的结果。图3是示出在图1所示的实施例涉及的等离子体处理装置中检测出的来自晶片的多个波长的光的强度的曲线图。

在本例中，光源部18使用LED，在光学系统50的第1波长选择部1011中，对波长650nm以上的光进行滤波而去除或降低，在第2波长选择部1012中，对波长660nm以下进行滤波而去除或降低。即，在第1波长选择部1011中，将不足650nm设为第1波长的范围，在第2波长选择部1012中，将超过660nm的范围设为第2波长的范围。进而，反射光24在光学系统50中的分光、分光后的信号各自的波长的选择以及合波和检测部28中的包含修正的处理的处理、以及膜厚、深度计算部30中的剩余膜厚度、深度的计算的动作的调节，根据与能够与它们进行通信地连接的控制部40之间的监控信号、指令信号的授受进行。

将表示在预先规定的每个特定的期间的多个采样时刻的各自将经由第1波长选择部1011以及第2波长选择部1012在合波部1013合并的光的光量的光谱的任意的时刻的例子作为曲线图示于图3的(a)。该分光光谱以650nm的附近的波长为界，前后被分为以反射光24受光并通过第1波长选择部1011而得到的第1波长的范围的光和从光源部18通过第2波长选择部1012而得到的第2波长的范围的光，如本图所示那样，可知这些通过了不同的路径的不同的波长的范围的光被检测为与相同的采样时刻建立对应的光量的数据。

在本例中，首先，检测了在不实施蚀刻处理的状态下从光源部18射出的光的光谱，作为各时刻的每一个的时间序列数据。为了检测光量的变动，在图3的(b)示出描绘了被分岔且不经由处理室10而通过第2波长选择部1012并由检测部检测出的第2波长的范围的光的光量的总和随着时间的经过而变化的结果。如本图所示那样，能够确认从光源部18射出的光的光量呈阶梯状、尖峰状发生变动。

在本实施例的检测部28中，将图3的(b)所示的预先规定的任意的采样时刻作为0，并将该时刻0附近作为基准光量值，在此后的各采样的每一个时刻计算光量相对于该基准光量值的变化率。该计算可以使用配置在检测部28内部的半导体制的MPU等运算器，也可以使用配置在与检测器28能够进行通信地连接的控制部40内部的运算器。

在图3的(c)示出反射光24的第1波长的范围包含的波长550nm的光的光量随着时间的经过的变化。如本图所示，可知反射光24的特定的波长的光量也在与图3的(b)相同的时刻进行相同方向的增大或减少，即，所谓的以同样的趋势进行变动。在检测部28中，将任意的采样时刻的图3的(c)所示的那样的反射光24的第1波长的范围内的多个波长各自的光量的值(分光光谱的各波长每一个的值)除以使用图3的(b)的数据而计算出的该任意的采样时刻的光量变化率而修正反射光24的光量。

进行了该修正的结果被示出为图3的(c)中的反射光的修正结果。如图3的(c)所示，可知通过实施修正，从而第1波长的范围的光的光量包含的从光源部18射出的光的光量的变动被修正，而在75s或者110～125s等时刻、期间示出的波长550nm的反射光24的光量的变化被抑制，并遍及检测出反射光24的0s以后的整个期间而被抑制。

如上所述，发明者们使用在检测部28中与各采样时刻对应地检测出的第2波长的范围内的各波长的光的光量的总和与成为基准的光量的值的比率(光量变化率)修正了在蚀刻处理中从光源部18射出并在晶片16上表面反射而得到的反射光24的光的量。进而，使用修正了该光量的分光光谱在膜厚、深度计算部30中检测出剩余膜厚度或者蚀刻深度。作为对象，对预先形成在硅制的晶片上的SiO2的单层膜进行蚀刻，比较膜厚100nm的检测的精度而进行了评价。

在不实施本实施例的修正的情况下，膜厚的推定的误差为1nm左右，但是通过使用修正，明确了误差变为0.1nm以下。根据以上的结果，可知通过使用本实施例的光量的修正，能够精度优异地修正从光源部18射出的光的光量的变动，能够以高的精度检测出剩余膜厚度、深度而提高处理的成品率。

在此，在本实施例中使用的光源、分光测定、测定条件、晶片条件是一个例子，显然本实施例的发明对于这些以外的结构、条件也能够应用。此外，在上述的实施例中，示出了如下的例子，即，在检测部28中进行将在第1波长选择部1011中被选择的反射光24的第1波长的范围的各波长的光的分光光谱的值除以使用从光源部18射出且不通过处理室10而导入第2波长选择部1012而被选择的第2波长的范围内的波长的光的光量的总和而得到的光量变化率的修正的运算，来修正该值。另一方面，修正的运算不仅能够实施在第1波长的范围所包含的各波长的分光光谱中，也能够实施在从合波部1013导入到检测部28的全部的波长的分光光谱而进行修正。

进而，关于在膜厚、深度计算部30中根据用于膜厚度、深度的判定的分光光谱的各时间序列数据计算出的平滑化的微分波形时间序列数据D4，仅使用从检测部28发送的第1波长的范围的波长的范围的数据或者使用包含第1以及第2波长的范围的波长的范围的数据的情况，可以由使用者适当地选择。在任何情况下，用于判定的微分波形的模式数据库108内的各模式数据与微分波形时间序列数据D4的波长的范围和各波长的值设为相同的值。

第1波长范围和第2波长范围选择为，至少在第1波长范围包含出现由蚀刻引起的晶片16的反射率的变化的波长范围，在第2波长范围包含不出现由蚀刻引起的晶片反射率的变化的波长范围。例如，第1波长范围和第2波长范围选择为没有波长范围的重叠。此时，在使用第2波长范围的光量变化率的计算中，只要使用第2波长范围的整体或一部分即可。

此外，也可以设定为虽然第2波长范围具有与第1波长范围重叠的波长范围，但是至少具有不包含在第1波长范围的波长范围。此时，在使用第2波长范围的光量变化率的计算中，只要使用在第2波长范围中不包含在第1波长范围的波长范围的全部或一部分即可。

进而，在第1波长范围具有不出现由蚀刻引起的晶片反射率变化的波长范围的情况下，设定为第2波长范围至少具有不出现由蚀刻引起的晶片16的反射率变化的波长的范围。在该情况下，在使用第2波长范围的光量变化率的计算中，只要使用在第2波长范围中不出现由蚀刻引起的晶片16的反射率的变化的波长的范围的全部或一部分即可。

这些第1波长范围以及第2波长范围的选择根据蚀刻对象、外部光源的特性来决定，由此变得能够在不使作为目的的反射光24的信号劣化的情况下对基于光量的变动的噪声进行修正。例如，设定为将蚀刻对象的反射率的变化不存在或大致为零的波长范围包含在第2波长范围，并用于光量变化率的计算。此时，设定为在第1波长范围包含存在蚀刻对象的反射率的变化的波长范围。由此，变得能够将能够观测到蚀刻对象的反射率的变化的波长全部作为信号而获取，并且能够正确地修正这些光量变动噪声。

此外，在来自光源部18的光的光谱中因光量的高或低而在反射光24的测定中存在不需要的波长的情况下，也可以设定为将这些波长包含在第2波长的范围，并用于光量变化率的计算。此时，设定为在第1波长范围还包含所述不良的波长以外的波长。由此，变得能够将在蚀刻对象的反射率变化的观测中需要的波长全部作为信号而获取，并且能够正确地修正这些光量变动噪声。

使用第2波长范围的光量变化率的计算只要作为各采样时刻的光量相对于成为各波长的基准的光量的比率来计算即可。例如，将蚀刻开始时或任意的时刻的各波长光量设定为基准，并计算各时刻的光量变化率。此外，也可以是，不是该处理，而是以其他处理中的特定的光量为基准。例如，在用同一装置处理许多晶片16的情况下，也可以在第一片的处理中获取基准的光量，并使用该基准光量来计算各处理的各时刻中的光量变化率。在该情况下，变得也能够修正由许多处理引起的外部光源的长期的光量漂移。

使用光量变化率的第1波长范围的光量修正可通过将第1波长范围的各波长的光量除以该时刻的光量变化率来实施。在此，关于光量变动检测光，除了直接用分光器来计测分岔的外部光源的光的方法以外，还可以用分光器计测经由成为基准的光学系统的光。例如，将使其经由与晶片照射光同等的光传递路径，并在与晶片不同的光学反射面反射的光作为光量变动检测光来进行检测。由此，变得也能够用光量变动检测光来计测在晶片照射光的光传递路径中产生的光量变动噪声，还能够根据晶片反射光来修正在该光量传递路径产生的光量变动噪声。

使用通过这些方法来获取的第1波长范围的修正光量的晶片16上的处理对象的膜厚度、深度的确定方法只要通过如下进行即可，即，和预先获取到各波长的修正光量的各波长的光量与对象膜的剩余膜厚度、深度建立了关联的数据进行比较。在预先获取到处理对象的膜厚、深度与各波长的光量的模式建立了关联的数据的情况下，将处理中的任意的时刻的各波长的修正光量与预先获取到的数据进行比较，并检测出差异最小的模式，并将该对应的膜厚度判定为该时刻的剩余膜厚度，由此确定该时刻的膜厚、深度即可。

在预先获取到处理对象的膜厚、深度与各波长的反射率建立了关联的数据的情况下，使用各波长的修正光量和照射的外部光的各波长的光量来计算各波长的反射率，并将计算出的各波长的反射率与预先获取到的数据进行比较，检测出差最小的数据并将其判定为剩余膜厚度，由此检测出该测定中的膜厚、深度。在预先获取到处理对象的膜厚、深度与各波长的光量变化的一阶微分值或二阶微分值建立了关联的数据的情况下，只要获取各波长的修正光量的一阶微分值或二阶微分值，并将其与预先获取到的数据进行比较，由此确定该时刻的膜厚、深度即可。

在预先获取到处理对象的膜厚、深度与各波长的光量变化的一阶微分值或二阶微分值的光量下的归一化值建立了关联的数据的情况下，只要获取各波长的修正光量的一阶微分值或二阶微分值，并将其与预先获取到的数据进行比较，由此确定该时刻的膜厚、深度即可。以上所述的外部光源的光量变动噪声的修正方法并不限定于膜厚、深度测定方法，也能够在使用外部光源的分光计测中应用。例如，也能够在吸光度测定、反射率测定、散射计测等各种测定中修正外部光源自身的光量变动噪声，能够实现这些计测的高精度化。

实施例2

使用图7对本发明的其他实施例的结构进行说明。图7是示意性地示出本发明的其他实施例涉及的等离子体处理装置的使用照射到真空处理室内的光对表示试样的处理的状态的光的量进行检测的结构的概略的框图。

在本实施例中，与图1所示的实施例的差异在于以下方面，即，光学系统50具备图7所示的结构，并按照该结构修正从光源部18射出的光的光量的变动。本实施例的这些以外的结构与实施例1相同。

在本例中，从光源部18出射的光在分岔部1110被分岔为两个路径，一者在处理室10的晶片反射，并通过合波部1113对特定波长范围进行滤波。另一者通过合波部1113对特定波长范围进行滤波。这些光在合波部1113中被合波，并入射到检测部28。

在这样的结构中，分岔部1110例如使用半反射镜、分岔光纤，分岔为具有相同的光谱的两个光。合波部1113使用波长选择反射镜，通过处理室10的光和不通过的光分别以不同的光路入射到波长选择反射镜，由此各个排他的波长范围被合波而入射到检测部28。根据本结构，经由处理室10的晶片反射光和不经由处理室的光量变动检测光变得分别具有不同的波长范围，而它们会由同一检测部28检测。

另外，在本实施例中，在光学系统50的不经由处理室10的光的路径中，分岔部1010与合波部1013之间仅由光纤连接，从分岔部1010输出的光实质上除了起因于该光纤的劣化以外，没有劣化地导入到合波部1013。同样地，从检测透镜26到合波部1013的之间也用一个以上的光纤来连结并光学上连接，在它们之间传递的光实质上除了起因于该光纤的劣化以外，没有劣化地导入到合波部1013。

根据本结构，能够使用光量变动检测光来计算光量变动率，并能够按照与实施例1同样的动作、过程修正从反射光24得到的光的光量，并与实施例1同样地，可实现光量变动修正以及高精度的膜厚、深度推定。

在本实施例中使用的光源、分光测定、测定条件、晶片条件是一个例子，显然本发明对于这些以外的结构、条件也能够应用。

实施例3

接着，参照图8对本发明的又一其他实施例的结构进行说明。图8是示意性地示出本发明的又一其他实施例涉及的等离子体处理装置的使用照射到真空处理室内的光对表示试样的处理的状态的光的量进行检测的结构的概略的框图。

在本实施例中，与图1所示的实施例的差异在于以下方面，即，光学系统50具备图8的(a)所示的结构，并按照该结构修正从光源部18射出的光的光量的变动。本实施例的这些以外的结构与实施例1相同。

在本例中，从光源部18出射的光通过分岔部1210对特定波长范围进行滤波以及被分岔为两个路径，一者在处理室10的晶片反射，另一者直接入射到合波部1213而被合波，并入射到检测部28。在这样的结构中，分岔部1210例如使用波长选择反射镜，并分岔为具有不同的光谱的两个光。合波部1213使用半反射镜、分岔光纤。根据本结构，经由处理室10的反射光24和不经由处理室10的光变得分别具有不同的波长的范围，而它们会由同一检测部28检测。

另外，在本实施例中，在光学系统50的不经由处理室10的光的路径中，分岔部1010与合波部1013之间仅由光纤连接，从分岔部1010输出的光实质上除了起因于该光纤的劣化以外，没有劣化地导入到合波部1013。同样地，在从图8的(a)所示的检测透镜26到合波部1013之间或者图8的(b)所示的检测透镜26与第1波长选择部1211之间以及第1波长选择部1211与合波部1213之间的路径也由一个以上的光纤来连结并光学上连接，在这些路径上传递的光实质上除了起因于该光纤的劣化以外，没有劣化地导入到合波部1013。

根据本结构，能够使用不经由处理室10而导入到合波部1013的光来计算来自光源部18的光的光量变动率，并能够修正反射光24，并与实施例1同样地，可实现光量变动修正以及高精度的膜厚、深度推定。

在此，在处理室10中进行处理的情况下，在处理室10内产生的等离子体12等的光具有不经由处理室10而被合波部1013检测的给定的波长的范围的光的情况下，由于处理室10内部的光量，由晶片16的反射率的变化造成的影响被观测为从合波部1013输出的不经由处理室10的给定的波长的范围的光，而存在修正光量的变动的精度下降的担忧。在这样的情况下，使用图8的(b)的光学系统50即可。在本图中，与图8的(a)相比，通过第1波长选择部1211对通过处理室10的反射光24再次进行波长选择。由此，对用于光量变化率的计算的波长进行滤波，由此能够在不受处理室内产生的光的影响的情况下实施高精度的光量变动修正，可实现高精度的膜厚、深度推定。

在本实施例中使用的光源、分光测定、测定条件、晶片条件是一个例子，显然本发明对于这些以外的结构、条件也能够应用。

实施例4

接着，参照图9对本发明的又一其他实施例的结构进行说明。图9是示意性地示出本发明的又一其他实施例涉及的等离子体处理装置的使用照射到真空处理室内的光对表示试样的处理的状态的光的量进行检测的结构的概略的框图。

在本实施例中，与图1所示的实施例的差异在于以下方面，即，光学系统50具备图9的(a)所示的结构，并按照该结构修正从光源部18射出的光的光量的变动。本实施例的这些以外的结构与实施例1相同。

在本例中，从光源部18出射的光在分岔部1310被分岔为两个路径，一者通过第1波长选择部1311对特定波长进行滤波并在处理室10的晶片反射，另一者直接入射到合波部1213。在合波部1313被合波的光入射到检测部28。

另外，在本实施例中，在光学系统50的不经由处理室10的光的路径中，分岔部1010与合波部1013之间仅由光纤连接，从分岔部1010输出的光实质上除了起因于该光纤的劣化以外，没有劣化地导入到合波部1013。同样地，在从图9的(a)所示的检测透镜26到合波部1013之间或者图9的(b)所示的检测透镜26与第1波长选择部1211之间以及第1波长选择部1211与合波部1213之间的路径也由一个以上的光纤来连结并光学上连接，在这些路径上传递的光实质上除了起因于该光纤的劣化以外，没有劣化地导入到合波部1013。

在这样的结构中，分岔部1310例如使用半反射镜、分岔光纤，并分岔为两个光。第1波长选择部使用波长滤波器，对在光量变化率的计算中使用的波长范围进行滤波。合波部1313使用半反射镜、分岔光纤。

根据本结构，经由处理室10的晶片反射光和不经由处理室的光量变动检测光变得分别具有不同的波长范围，而它们会由同一检测部28检测。在此，不经由处理室的光量变动检测光具有经由处理室10的波长。因此，在光量变化率的计算中，使用光量变动检测光的一部分的波长。

根据本结构，能够使用光量变动检测光来计算光量变动率，并能够修正晶片反射光，并与实施例1同样地，可实现光量变动修正以及高精度的膜厚、深度推定。

在此，在处理室10中进行处理的情况下，在处理室10内产生的等离子体12等的光具有不通过处理室10而被合波部1013检测的给定的波长的范围的光的情况下，由于处理室10内部的光量，由晶片16的反射率的变化造成的影响被观测为从合波部1013输出的不经由处理室10的给定的波长的范围的光，而存在修正光量的变动的精度下降的担忧。在这样的情况下，使用图9的(b)的光学系统50即可。在图9的(b)中，与图9的(a)相比，通过第1波长选择部1311对通过处理室10的反射光24再次进行波长选择。由此，对用于光量变化率的计算的波长进行滤波，由此能够在不受处理室内产生的光的影响的情况下实施高精度的光量变动修正，可实现高精度的膜厚、深度推定。

在本实施例中使用的光源、分光测定、测定条件、晶片条件是一个例子，显然本发明对于这些以外的结构、条件也能够应用。

附图标记说明

10：处理室；

12：等离子体；

14：试样台；

16：晶片；

18：光源部；

20：导入透镜；

22：照射光；

24：反射光；

26：检测透镜；

28：检测部；

30：膜厚、深度计算部；

40：控制部；

50：光学系统；

100：等离子体处理装置；

1010：分岔部；

1011：第1波长选择部；

1012：第2波长选择部；

1013：合波部；

100：第1数字滤波器；

102：微分器；

104：第2数字滤波器；

106：微分比较器；

108：微分波形模式数据库；

1110：分岔部；

1113：合波部；

1210：分岔部；

1213：合波部；

1211：第1波长选择部；

1310：分岔部；

1311：第1波长选择部；

1313：合波部。