光学常数计算方法和基板处理系统的制作方法

专利名称：光学常数计算方法和基板处理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及光学常数计算方法和基板处理系统，特别是涉及叠层 在基板上的多个膜的光学常数计算方法。
背景技术：
在半导体装置不断小型化的发展中，有必要在晶片的表面形成更
细微的电路图形(pattem)。为了形成这种细微的电路图形，在半导体 装置的制造过程中，有必要正确地对叠层有多个膜的晶片的表面构造 例如对实施过蚀刻处理后的各膜所构成的晶片的表面构造进行确定。
现有技术中，为了对实施过蚀刻处理后的晶片的表面构造进行确 定，采用通过扫描型电子显微镜(SEM: Scanning Electron Microscope) 对劈开的晶片的截面进行观察并摄影的方法，但是在这种方法中，为 了形成作为观察对象的晶片的截面，存在不得不切断(破坏)晶片本 身的缺点。 .
因此，为了不加破坏地对实施过蚀刻处理后的晶片的表面构造进 行确定，开发有将在光致抗蚀图(resist pattern)的评价等中所用的反 射率测定法(Reflectmetry)或椭圆偏光解析法(Ellipsometry)等的散 射测量法(Scatterometry)应用于对晶片的表面构造进行确定的方法。 (例如，参照专利文献l)。
特别是在作为散射测量法的反射率测定法中，利用作为晶片的表 面构造的光学常数的n值(折射率)和k值(衰减常数)，不加破坏地
对晶片的表面构造进行确定。具体而言，事先对叠层在晶片的表面的 各膜例如氮化膜、有机绝缘膜(Low-k膜)、氧化膜、反射防止膜(BRAC 膜)和抗蚀(Resist)膜的光学常数(n值和k值)进行计算。接着， 利用所计算的各膜的光学常数对晶片的表面构造，例如按照每个不同 的沟槽形状制作成光学表示沟槽形状的模型并加以存储。然后，对作 为表面构造确定对象的晶片的表面的反射率进行测定，选出与该反射
率对应的沟槽形状的模型，由此来确定晶片的表面构造(沟槽形状)(例 如，参照专利文献2)。
因此，在散射测量法中，在所计算的各膜的光学常数不正确的情 况下，不能够正确地对晶片的表面构造进行确定。所以，正确地计算 各膜的光学常数非常重要。
在现有的光学常数的计算方法中，在对晶片的表面进行各膜的叠 层时，在各膜成膜时测定所成膜的膜的反射率并计算该膜的光学常数。 在计算所成膜的膜的光学常数时使用所成膜的膜的基底膜的光学常 数，该基底膜的光学常数通常是在各膜的叠层时，具体而言是在基底 膜所成膜时进行计算。
专利文献1:日本特开2002-260994号公报 专利文献2:日本特开2005-33187号公报

发明内容
但是，在对晶片的表面进行各膜的叠层时，存在已经计算出光学 常数的基底膜的密度由于有的膜成膜时的加热处理等而产生变化的情 况。由于通常如果密度变化则光学常数也变化，所以基底膜真正的光 学常数与计算所成膜的膜的光学常数时所使用的基底膜的光学常数不 同。因此，用已经计算出的基底膜的光学常数来计算的所成膜的膜的 光学常数是不正确的。
此外，如果对基底膜进行蚀刻，存在基底膜变质并且其光学常数 进一步发生变化的情况。在此，在利用反射率测定法对包含被蚀刻过 的基底膜的晶片的表面构造进行确定的情况下，基底膜真正的光学常 数与在反射率测定法中所使用的基底膜的光学常数不同。因此，用已 经计算出的基底膜的光学常数来确定的晶片的表面构造是不正确的。
本发明的目的在于提供能够计算基底膜正确的光学常数，从而能 够正确地对晶片的表面构造进行确定的光学常数计算方法和基板处理 系统。
为了达到上述目的，本发明的第一方面的光学常数计算方法是以 下基板的各膜的光学常数计算方法，该基板叠层有多个膜，该多个膜 中的至少一个基底膜在叠层时光学常数发生变化，上述光学常数计算
方法的特征在于在上述多个膜被叠层后，在将上述各膜除去并露出 该各膜的基底膜时，计算该露出的基底膜的光学常数。
本发明的第二方面的光学常数计算方法的特征在于在本发明的 第一方面的光学常数计算方法中，上述多个膜是依次叠层的氮化膜、 有机绝缘膜、氧化膜、反射防止膜和光致抗蚀膜，该光致抗蚀膜具有 开口部，该开口部使一部分上述反射防止膜露出，事先计算分别作为 单膜形成在上述基板上的氮化膜和氧化膜的光学常数，上述多个膜被 叠层后，对上述光致抗蚀膜的第一反射率和上述露出的一部分反射防 止膜的第二反射率进行测定，利用等离子体将上述露出的一部分反射 防止膜和上述氧化膜除去后，对上述有机绝缘膜的第三反射率进行测 定，将上述光致抗蚀膜和上述反射防止膜除去后，对上述氧化膜的第 四反射率进行测定，根据上述第四反射率与上述计算出的氮化膜和氧 化膜的光学常数，计算上述有机绝缘膜的光学常数，根据上述第三反 射率与上述计算出的氮化膜和有机绝缘膜的光学常数，计算上述有机 绝缘膜的光学常数，根据上述第二反射率与上述计算出的氮化膜、氧 化膜和有机绝缘膜的光学常数，计算上述反射防止膜的光学常数，根 据上述第一反射率与上述计算出的氮化膜、氧化膜、有机绝缘膜和反 射防止膜的光学常数，计算上述光致抗蚀膜的光学常数。
本发明的第三方面的光学常数计算方法的特征在于在本发明的 第一或第二方面的光学常数计算方法中，上述光学常数是折射率和衰 减常数。
为了达到上述目的，本发明的第四方面的基板处理系统的特征在 于在对叠层有多个膜且该多个膜中的至少一个的基底膜在叠层时光 学常数发生变化的基板进行处理的基板处理系统中，在上述多个膜被 叠层后，在将上述各膜除去并露出该各膜的基底膜时，计算该露出的 基底膜的光学常数。
本发明的第五方面的光学常数计算方法的特征在于在本发明的 第四方面的基板处理系统中，包括通过等离子体蚀刻将上述基板的 表面的上述各膜除去的等离子体处理装置和观测向上述基板的表面投 射有光时的来自上述各膜的反射光的反射光测定装置，上述多个膜是 依次叠层的氮化膜、有机绝缘膜、氧化膜、反射防止膜和光致抗蚀膜，
该光致抗蚀膜具有开口部，该开口部使一部分上述反射防止膜露出， 事先计算分别作为单膜形成在上述基板上的氮化膜和氧化膜的光学常 数，上述多个膜被叠层后，对上述光致抗蚀膜的第一反射率和上述露 出的一部分反射防止膜的第二反射率进行测定，利用等离子体将上述 露出的一部分反射防止膜和上述氧化膜除去后，对上述有机绝缘膜的 第三反射率进行测定，将上述光致抗蚀膜和上述反射防止膜除去后， 对上述氧化膜的第四反射率进行测定，根据上述第四反射率与上述计 算出的氮化膜和氧化膜的光学常数计算上述有机绝缘膜的光学常数， 根据上述第三反射率与上述计算出的氮化膜和有机绝缘膜的光学常 数，计算上述有机绝缘膜的光学常数，根据上述第二反射率与上述计 算出的氮化膜、氧化膜和有机绝缘膜的光学常数，计算上述反射防止 膜的光学常数，根据上述第一反射率与上述计算出的氮化膜、氧化膜、 有机绝缘膜和反射防止膜的光学常数，计算上述光致抗蚀膜的光学常 数。
本发明的第六方面的基板处理系统的特征在于在本发明的第四 或第五方面的基板处理系统中，上述光学常数是折射率和衰减常数。
通过本发明的第一方面的光学常数计算方法和本发明的第四方面 的基板处理系统，在多个膜被叠层后，在将各膜除去并露出该各膜的 基底膜时，计算该露出的基底膜的光学常数。由此，对于在叠层时光 学常数发生变化的基底膜，能够在其光学常数发生变化后计算该基底 膜的光学常数。即，能够计算基底膜的正确的光学常数，从而能够正 确地确定基板的表面构造。
通过本发明的第二方面的光学常数计算方法和本发明的第五方面 的基板处理系统，事先计算氮化膜和氧化膜的光学常数，在多个膜被 叠层后，对第一反射率和第二反射率进行测定，在利用等离子体将露 出的一部分反射防止膜和氧化膜除去后，对第三反射率进行测定，在 利用等离子体将光致抗蚀膜和反射防止膜除去后，对上述氧化膜的第 四反射率进行测定，根据第四反射率与所计算出的氮化膜和氧化膜的 光学常数计算有机绝缘膜的光学常数，根据第三反射率与所计算出的 氮化膜和有机绝缘膜的光学常数，计算有机绝缘膜的光学常数，根据 第二反射率与所计算出的氮化膜、氧化膜和有机绝缘膜的光学常数，
计算反射防止膜的光学常数，根据第一反射率与所计算出的氮化膜、 氧化膜、有机绝缘膜和反射防止膜的光学常数，计算光致抗蚀膜的光 学常数。有机绝缘膜虽然在叠层时因热处理而变质，但是因为是在多 个膜被叠层后计算有机绝缘膜的光学常数，所以能够计算因热处理而 变质的有机绝缘膜的光学常数。此外，在通过等离子体将露出的一部 分反射防止膜和氧化膜除去时，有机绝缘膜也因等离子体而变质，但 是根据在将露出的一部分反射防止膜和氧化膜除去后所测定的第三反 射率来计算有机绝缘膜的光学常数，也能够计算因等离子体而变质的 有机绝缘膜的光学常数。即，能够计算因热处理或等离子体而变质的 有机绝缘膜的正确的光学常数，从而能够更正确地确定基板的表面构 造。


图1是概略表示本发明的实施方式的基板处理系统的结构的平面图。
图2是概略表示图1的度量衡器(Metrology)的结构的图。 图3是概略表示对表面构造进行确定的晶片的结构的截面图。 图4是用于说明本发明的实施方式的光学常数计算方法的工序图。 图5是图1的系统控制器执行的晶片的表面构造确定处理的流程图。
图6是概略表示图1的度量衡器的变形例的结构的图。 图7是表示关于各波长所计算出的有机绝缘膜的n值的图表。 图8是表示关于各波长所计算出的有机绝缘膜的k值的图表。 图9是表示关于各波长所计算出的反射防止膜的n值的图表。 图IO是表示关于各波长所计算出的光致抗蚀(photoresist)膜的n 值的图表。
图11是表示通过反射率测定法的CD值和CD-SEM值的关系的图表。
符号说明 W晶片
10基板处理系统
11处理模块 14系统控制器 16度量衡器
30硅基材 31氮化硅膜 32有机绝缘膜 33氧化膜 34反射防止膜 35光致抗蚀膜 36开口部
具体实施例方式
下面，参照附图对本发明的实施方式加以说明。
首先，对本发明的实施方式的基板处理系统加以说明。
图1是概略表示本发明的实施方式的基板处理系统的结构的平面图。
在图1中，基板处理系统10具有处理模块1K等离子体处理装置)， 装载模块12，配置在处理模块11和装载模块12之间并且与它们分别 连接的负载锁定模块13，和系统控制器14。
处理模块11具有减压处理室，在该减压处理室内收纳半导体晶片 (以下简称为"晶片")W，并对该晶片W实施蚀刻处理。
装载模块12是箱体状结构物，在其两端分别有定向器15和度量 衡器16 (反射光测定装置)，并且在与负载锁定模块13连接的侧面的 相反的侧面有多个装载口 17。在各个装载口 17中设置有用于收纳多个 晶片W的晶片盒。在装载模块12中配置有能够自由移动的搬送臂机 构18，该搬送臂结构18从晶片盒中取出晶片W，在定向器15、负载 锁定模块13和度量衡器16之间搬送晶片W。定向器15对搬入的晶片 W的位置进行调整，度量衡器16对来自搬入的晶片W表面的反射光 进行观测。关于度量衡器16的结构和功能在后面叙述。
负载锁定模块13是搬送室，在搬送室内配置有搬送臂机构19，该 搬送臂机构19在处理模块11和装载模块12之间搬送晶片W。
图2是概略表示图1的度量衡器的结构的图。
在图2中，度量衡器16具有光源20、半透镜(HalfMirror) 21、 聚光透镜22、分光器23和检测器(Detector) 24。光源20、半透镜21 和聚光透镜22以与晶片W相对的方式配置在直线上。此外，半透镜 21、分光器23和检测器24也配置在直线上。
度量衡器16对来自晶片W表面的反射光进行观测。具体而言， 从光源20所照射的白色光透过半透镜21，通过聚光透镜22将它聚光 并向晶片W入射。该入射的白色光在晶片W表面反射。通过半透镜 21将来自晶片W表面的反射光的行进路线变更，并通过分光器23入 射检测器24。检测器24接收入射的反射光，将该反射光转换成电信号 并发送到系统控制器14中。
返回到图1，系统控制器14对基板处理系统10的各结构要素的动 作进行控制。此外，系统控制器14通过作为散射测量法的反射率测定 法对晶片W的表面构造进行确定。反射率测定法是对晶片W照射白 色光，从入射晶片W的入射光的强度与从晶片W反射的反射光的强 度之比对晶片W的表面构造，例如沟槽(trench)的CD (Critical Dimension:临界尺寸)值进行确定的形状确定方法。
图3是概略表示对表面构造进行确定的晶片的结构的截面图。
在图3中，晶片W具有硅基材30，在该硅基材30上从下往上依 次叠层有氮化硅膜31、有机绝缘膜32、氧化膜33、反射防止膜34和 光致抗蚀膜35。光致抗蚀膜35具有开口部36，该开口部36使反射防 止膜34的一部分露出。
在处理模块11中对该晶片W进行蚀刻处理，除去反射防止膜34、 光致抗蚀膜35，并且在有机绝缘膜32上形成后述的沟槽(Trench) 37。
此外，系统控制器14在通过反射率测定法对晶片W的表面构造 进行确定之前，计算晶片W的各膜的光学常数(n值和k值)。具体而 言，根据度量衡器16所发送的来自各膜的反射光的电信号来计算反射 率，根据该计算出的反射率计算氮化硅膜31、有机绝缘膜32、氧化膜 33、反射防止膜34和光致抗蚀膜35的光学常数(n值和k值)。
然后，系统控制器14利用所计算出的各膜的光学常数对晶片的表 面构造，例如按照每个不同的CD值的沟槽制作成光学表示沟槽的模
型并加以存储。进一步，系统控制器14计算(测定)作为表面构造确 定对象的晶片W的表面的反射率，通过选出与该反射率对应的沟槽的 模型，对沟槽的CD值进行确定。此外，系统控制器14根据被确定的
沟槽的CD值对处理模块11中的蚀刻处理的处理方案进行修正。
其中，上述各膜的光学常数的计算或沟槽的形状的确定，也可以
不通过系统控制器14，而是通过具有度量衡器16的控制部(未图示) 来进行。此外，系统控制器14进行确定的晶片W的表面构造不仅仅 是沟槽的CD值，也可以是沟槽的深度、倾斜度或者各膜的厚度。
一般地，用于决定光学常数的参数涉及多方面，所以在计算光学 常数时有必要固定众多的参数。因此，每次对一个膜进行光学测定的 计算。
现有技术中，各膜的反射率是在向晶片表面叠层各膜时并在该膜 成膜时所测定的。而且，所成膜的膜的光学常数是根据该膜的反射率 和所成膜的膜的基底膜的光学常数而计算出来的。例如，氧化膜33的 光学常数是根据氧化膜33的反射率，有机绝缘膜32和氮化硅膜31的 光学常数而计算出来的。其中，有机绝缘膜32的光学常数是在有机绝 缘膜32所成膜时而计算出来的。
但是，有机绝缘膜32由于在它上面对氧化膜33进行成膜时的加 热处理或者由于对氧化膜33或有机绝缘膜32施加的等离子体的蚀刻 处理，从而导致密度发生变化。密度一旦发生变化则有机绝缘膜32的 光学常数发生变化。因此，就有机绝缘膜32而言，有机绝缘膜32所 成膜时的光学常数与经过氧化膜33的加热处理或者对氧化膜33或有 机绝缘膜32的蚀刻处理后的光学常数不同。
现有技术中，用有机绝缘膜32所成膜时的光学常数制作成光学表 示沟槽37的模型，另一方面，在对作为表面构造确定对象的晶片W中 的沟槽的CD值进行确定时，由于氧化膜33的加热处理或者对氧化膜 33或有机绝缘膜32的蚀刻处理而导致有机绝缘膜32变质。即，由于 在模型的制作中所用的有机绝缘膜32的光学常数与在对沟槽的CD值 进行确定时的有机绝缘膜32真正的光学常数不同，所以即使在对沟槽 的CD值进行确定时选出与计测出的反射率对应的沟槽的模型，也不 能够正确地求得沟槽的CD值。
在本实施方式的光学常数计算方法中，与此对应，系统控制器14 在通过蚀刻处理除去晶片W的各膜时计算各膜的光学常数。具体而言， 作为事前处理，准备在硅基材30上作为单膜而成膜有氮化硅膜31的
晶片W，和在硅基材30上作为单膜而成膜有氧化膜33的晶片W"，系 统控制器14计算晶片W，的氮化硅膜31的反射率，从该反射率计算氮 化硅膜31的光学常数(图4 (A));计算晶片W"的氧化膜33的反射 率，从该反射率计算氧化膜33的光学常数(图4 (B))。
并且，系统控制器14计算(测定)叠层有各膜的晶片W的光致 抗蚀膜35的反射率(第一反射率)和通过开口部36而露出的一部分 反射防止膜34的反射率(第二反射率)(图4 (C))，通过等离子体蚀 刻处理将露出的一部分反射防止膜34和其下方的氧化膜33除去后， 计算(测定)露出的有机绝缘膜32的反射率(第三反射率)(图4 (D))。 此时，露出的有机绝缘膜32因等离子体而变质(图中用网状表示)。
接着，系统控制器14通过灰化处理将光致抗蚀膜35和反射防止 膜34除去后，计算(测定)氧化膜33的反射率(第四反射率)(图4 (E))。
其中，因等离子体而变质的有机绝缘膜32的反射率，可以在通过 灰化处理将光致抗蚀膜35和反射防止膜34除去后(图4 (E))进行计 算(测定)，或者，也可以在有机绝缘膜32上通过等离子体的蚀刻处 理而形成有沟槽37后(图4 (F))进行计算。
接着，因为在氧化膜33的下方存在有机绝缘膜32和氮化硅膜31 (图4 (E))，所以系统控制器14根据氧化膜33的反射率与氮化硅膜 31和氧化膜33的光学常数，计算有机绝缘膜32的光学常数。在此， 因为计算光学常数的有机绝缘膜32被氧化膜33覆盖，所以不因等离 子体而变质。但是，因各膜的叠层时的氧化膜33的加热处理而变质。 因而在此计算因加热处理而变质的有机绝缘膜32的光学常数。
此外，因为在因等离子体而变质的有机绝缘膜32的下方存在因加 热处理而变质的有机绝缘膜32和氮化硅膜31 (图4 (E))，所以系统 控制器14根据因等离子体而变质的有机绝缘膜32的反射率、与氮化 硅膜31和因加热处理而变质的有机绝缘膜32的光学常数，计算因等 离子体而变质的有机绝缘膜32的光学常数。
并且，因为在反射防止膜34的下方存在氧化膜33、因加热处理而 变质的有机绝缘膜32和氮化硅膜31 (图4 (C))，所以系统控制器14 根据一部分反射防止膜34的反射率，与氮化硅膜31、氧化膜33和因 加热处理而变质的有机绝缘膜32的光学常数，计算反射防止膜34的
光学常数。
此外，因为在光致抗蚀膜35的下方存在反射防止膜34、氧化膜 33、因加热处理而变质的有机绝缘膜32和氮化硅膜31 (图4 (C))， 所以系统控制器14根据光致抗蚀膜35的反射率、与氮化硅膜31、氧 化膜33、因加热处理而变质的有机绝缘膜32和反射防止膜34的光学 常数，计算光致抗蚀膜35的光学常数。
通过上述本实施方式的光学常数计算方法，根据从叠层有各膜的 晶片W将光致抗蚀膜35和反射防止膜34除去后所测定的氧化膜33 的反射率、与氮化硅膜31和氧化膜33的光学常数，计算因加热处理 而变质的有机绝缘膜32的光学常数；根据通过等离子体的蚀刻处理将 露出的一部分反射防止膜34和其下方的氧化膜33除去后所测定的有 机绝缘膜32的反射率、与氮化硅膜31和因加热处理而变质的有机绝 缘膜32的光学常数，计算因等离子体而变质的有机绝缘膜32的光学 常数。即，有机绝缘膜32在叠层时虽然因氧化膜33的加热处理而变 质，但是因为在各膜叠层后计算有机绝缘膜32的光学常数，所以能够 计算因加热处理而变质的有机绝缘膜32的光学常数。此外，有机绝缘 膜32虽然在通过等离子体的蚀刻处理将露出的一部分反射防止膜34 和其下方的氧化膜33除去时因等离子体而变质，但是因为根据将露出 的一部分反射防止膜34和氧化膜33除去后所测定的有机绝缘膜32的 反射率等计算有机绝缘膜32的光学常数，所以能够计算因等离子体而 变质的有机绝缘膜32的光学常数。即，即使关于因加热处理或等离子 体而变质的有机绝缘膜32，也能够计算正确的光学常数。
在上述光学常数计算方法中，因为是根据因加热处理而变质的有 机绝缘膜32等计算反射防止膜34的光学常数和光致抗蚀膜35的光学 常数，所以能够计算反射防止膜34或光致抗蚀膜35的正确的光学常 数。
此外，在上述的光学常数计算方法中，因为是根据各膜的反射率
计算光学常数，所以不需要切断晶片W，能够节省成本。
图5是图1的系统控制器执行的晶片的表面构造确定处理的流程图。
在图5中，首先从晶片W，的氮化硅膜31的反射率来计算氮化硅 膜31的光学常数，并且事先从晶片W"的氧化膜33的反射率计算氧化 膜33的光学常数(步骤S51)。
接着，在叠层有各膜的光学常数计算用的晶片W中，对光致抗蚀 膜35的反射率、露出的一部分反射防止膜34的反射率、通过蚀刻处 理将露出的一部分反射防止膜34和其下方的氧化膜33除去后而露出 的有机绝缘膜32的反射率、通过灰化处理将光致抗蚀膜35和反射防 止膜34除去后的氧化膜33的反射率进行测定(步骤S52)
接着，根据氧化膜33的反射率与氮化硅膜31和氧化膜33的光学 常数计算有机绝缘膜32的光学常数(步骤S53)。此时，关于因加热而 变质的有机绝缘膜32，能够计算其正确的光学常数。
接着，根据因等离子体而变质的有机绝缘膜32的反射率、与氮化 硅膜31和因加热处理而变质的有机绝缘膜32的光学常数，计算因等 离子体而变质的有机绝缘膜32的光学常数(步骤S54)。由此，关于因 等离子体而变质的有机绝缘膜32，能够计算其正确的光学常数。
接着，根据一部分反射防止膜34的反射率、与氮化硅膜31、氧化 膜33和因加热处理而变质的有机绝缘膜32的光学常数，计算反射防 止膜34的光学常数(步骤S55);根据光致抗蚀膜35的反射率、与氮 化硅膜31、氧化膜33、因加热处理而变质的有机绝缘膜32和反射防 止膜34的光学常数，计算光致抗蚀膜35的光学常数(步骤S56)。由 此，能够计算反射防止膜34、光致抗蚀膜35的正确的光学常数。
接着，用所计算出的各膜的光学常数按照每个不同CD值的沟槽 制作成光学表示沟槽的模型并加以存储(步骤S57)。
接着，对作为表面构造确定对象的晶片W的表面反射率进行测定 (步骤S58)，通过选出与该反射率对应的沟槽的模型，对沟槽的CD 值进行确定(步骤S59)。
通过图5的处理，因为用各膜正确的光学常数制作成光学表示沟 槽的模型，并通过选出该制作的模型来对沟槽的CD值进行确定，所
以能够确定正确的CD值。
在分别对多个晶片W进行沟槽的CD值的确定的情况下，对最初
的晶片W进行图5的处理中的所有步骤，对于以后的晶片W只进行 图5的处理中的步骤S58和S59即可。其中，在晶片W的块数有富余 的情况下，准备用于计算各膜的光学常数的晶片W，对该晶片W可以 只进行图5的处理中的步骤S51 S57。
在上述基板处理系统10中，度量衡器16虽然是具有半透镜21的 结构，但是度量衡器16的结构并不限定于此。
图6是概略表示图1的度量衡器的变形例的结构的图。
在图6中，度量衡器16'具有光源60、起偏镜61、补偿板62、 检测元件63、分光器64、和检测器65。光源60、起偏镜61和补偿板 62配置在相对晶片W的表面的规定迎角的直线上。此外，检测元件 63、分光器64和检测器65配置在直线上并且关于相对晶片W的垂直 轴与光源60、起偏镜61和补偿板62对称。
度量衡器16'也对来自晶片W表面的反射光进行观测。具体而言， 从光源60所照射的白色光透过起偏镜61、补偿板62入射晶片W。该 入射的白色光在晶片W的表面反射。来自晶片W表面的反射光通过 检测元件63、分光器64入射检测器65。检测器65接收入射的反射光， 并将该反射光转变为电信号发送至系统控制器14。
在上述基板处理系统10中，虽然度量衡器16与装载模块12连接， 但是也可以将度量衡器16与装载模块12分离，将度量衡器16配置在 基板处理系统10以外的地方。
此外，在上述图5的表面构造确定处理中，虽然使用反射率测定 法作为散射测量法，但是作为散射测量法而言，只要是从通过向晶片 W照射白色光所得到的反射光的相位、强度等来对表面构造进行确定 的方法即可，例如也可以利用椭圆偏光解析法。
此外，上述本实施方式的光学常数计算方法不仅对晶片W，如果 是叠层后具有变质的膜的晶片，也能够适用，即使在这种情况下，也 能够计算变质的膜的正确的光学常数。
此外，本发明的目的也能够通过将存储有实现上述实施方式的功 能的软件的程序代码的存储介质供给计算机或外部服务器，由计算机
等的CPU读出存储在存储介质中的程序代码并加以执行，从而得以达 成。
在这种情况下，变成从存储介质读出的程序代码本身实现上述实 施方式的功能，程序代码和存储有该程序代码的存储介质构成本发明。
此外，作为用于供给程序代码的存储介质，可以是例如RAM、 NV-RAM、软(注册商标)盘、硬盘、光磁盘、CD-ROM、 CD-R、 CD-RW、 DVD (DVD-ROM 、 DVD-RAM、 DVD陽RW、 DVD+RW)等的光盘、 磁带、非易失性存储卡、其它的ROM等能够存储上述程序代码的存储 介质。或者，对于上述程序代码，也可以通过从与因特网、商用网络、 或者局域网等连接的未图示的其它计算机或数据库等进行下载而供给 计算机等。
此外，除了通过执行计算机等读出的程序代码，实现上述实施方 式的功能，还包括以下情况根据该程序代码的指示，CPU上运行着 的OS (Operating System:操作系统)等进行实际处理的一部分或全部， 通过该处理实现上述实施方式的功能。
再者，还包括以下情况将从存储介质读出的程序代码写入插入 在计算机等中的功能扩展板或与计算机等连接的功能扩展单元中所具 有的存储器后，根据该程序代码的指示，在该功能扩展板或功能扩展 单元中所具有的CPU等进行实际处理的一部分或全部，通过该处理实 现上述实施方式的功能。
上述程序代码的方式可以由目标代码(Object code)、通过解释程 序(Interpreter)执行的程序代码、供给OS的脚本数据(Script data) 等方式构成。
接着，具体说明本发明的实施例。实施例
首先，执行步骤S51，计算氮化硅膜31和氧化膜33的光学常数， 晶片W的叠层时，在有机绝缘膜32所成膜时，测定有机绝缘膜32的 反射率，根据该有机绝缘膜32的反射率和氮化硅膜31的光学常数， 关于各个波长计算出成膜时的有机绝缘膜32的光学常数。然后，将所 计算出的n值(折射率)和k值(衰减常数)分别示于图7和图8的 图表中(与图中的"i "对应)。
此外，执行步骤S53，关于各波长计算出因加热处理而变质的有机
绝缘膜32的光学常数。然后，将所计算出的n值和k值分别示于图7 和图8的图表中(与图中的对应)。
进一步，执行步骤S54，关于各波长计算出因等离子体而变质的有 机绝缘膜32的光学常数。然后，将所计算出的n值和k值分别示于图 7和图8的图表中(与图中的"iii"对应)。
通过图7和图8的图表，已确认有机绝缘膜32的光学常数因加热 处理或等离子体处理而变化。
然后，执行步骤S55，关于各波长计算出反射防止膜34的光学常 数，将所计算出的n值示于图9的图表中(与图中的"i"对应)。此 外，执行步骤S56，关于各波长计算出光致抗蚀膜35的光学常数，将 所计算出的n值示于图IO的图表中(与图中的"i "对应)。
接着，执行步骤S57和S58，再对作为表面构造确定对象的多个晶 片W执行步骤S58和S59，确定出沟槽的CD值。此外，关于这些通 过反射率测定法确定了 CD值的多个晶片W，通过SEM测定出沟槽的 CD值(CD-SEM值)。然后，将通过反射率测定法的CD值和CD-SEM 值在图11的图表中用"參"描绘，从而表示出通过反射率测定法的 CD值和CD-SEM值的关系。比较例
在晶片W的叠层时，在各膜所成膜时，对氮化硅膜31的反射率、 有机绝缘膜32的反射率、氧化膜33的反射率、反射防止膜34的反射 率和光致抗蚀膜35的反射率进行测定，用这些反射率计算出成膜时的 各膜关于各个波长的光学常数。这时，将所计算出的反射防止膜34的 n值示于图9的图表中(与图中的"ii"对应)，此外，将所计算出的 光致抗蚀膜35的n值示于图IO的图表中(与图中的对应)。
通过图9和图10的图表可知实施例与比较例的n值和k值不同。 这可认为是由于在实施例中根据因加热处理而变质的有机绝缘膜32的 光学常数来计算反射防止膜34、光致抗蚀膜35的光学常数，而另一方 面，在比较例中是根据成膜时的有机绝缘膜32的光学常数来计算出反 射防止膜34、光致抗蚀膜35的光学常数的缘故。
接着，用各膜的光学常数按照每个不同CD值的沟槽制作成光学
表示沟槽的模型并加以存储，再进一步，对作为表面构造确定对象的 多个晶片W的表面反射率进行测定，通过选出与该反射率对应的沟槽 模型(反射率测定法)，确定出各晶片W的沟槽的CD值。此外，关于
这些通过反射率测定法确定了 CD值的多个晶片W，通过SEM测定出 沟槽的CD值(CD-SEM)值。然后，将通过反射率测定法的CD值和 CD-SEM值在图11的图表中用" "描绘，由此表示通过反射率测定 法的CD值和CD-SEM值的关系。
在图11的图表中，实施例的CD值和CD-SEM值的回归直线的标 准误差是1.65nm，比较例的CD值和CD-SEM值的回归直线的标准误 差是6.79nm。由此可知实施例的CD值与真正的CD值接近。即可知 通过本发明的光学常数计算方法能够计算各膜的正确的光学常数，并 且能够确定正确的CD值。
权利要求
1.一种光学常数计算方法，其用于计算以下基板的各膜的光学常数，该基板叠层有多个膜，该多个膜中的至少一个基底膜在叠层时光学常数发生变化，所述光学常数计算方法的特征在于在所述多个膜被叠层后，在将所述各膜除去并露出该各膜的基底膜时，计算该露出的基底膜的光学常数。
2. 如权利要求1所述的光学常数计算方法，其特征在于 所述多个膜是依次叠层的氮化膜、有机绝缘膜、氧化膜、反射防止膜和光致抗蚀膜，该光致抗蚀膜具有开口部，该开口部使一部分所 述反射防止膜露出，事先计算分别作为单膜形成在所述基板上的氮化膜和氧化膜的光 学常数，所述多个膜被叠层后，对所述光致抗蚀膜的第一反射率和所述露 出的一部分反射防止膜的第二反射率进行测定，利用等离子体将所述露出的一部分反射防止膜和所述氧化膜除去 后，对所述有机绝缘膜的第三反射率进行测定，将所述光致抗蚀膜和所述反射防止膜除去后，对所述氧化膜的第 四反射率进行测定，根据所述第四反射率与所述计算出的氮化膜和氧化膜的光学常 数，计算所述有机绝缘膜的光学常数，根据所述第三反射率与所述计算出的氮化膜和有机绝缘膜的光学 常数，计算所述有机绝缘膜的光学常数，根据所述第二反射率与所述计算出的氮化膜、氧化膜和有机绝缘 膜的光学常数，计算所述反射防止膜的光学常数，根据所述第一反射率与所述计算出的氮化膜、氧化膜、有机绝缘 膜和反射防止膜的光学常数，计算所述光致抗蚀膜的光学常数。
3. 如权利要求1或2所述的光学常数计算方法，其特征在于 所述光学常数是折射率和衰减常数。
4. 一种基板处理系统，其对以下基板进行处理，该基板叠层有多 个膜，该多个膜中的至少一个基底膜在叠层时光学常数发生变化，所 述基板处理系统的特征在于在所述多个膜被叠层后，在将所述各膜除去并露出该各膜的基底 膜时，计算该露出的基底膜的光学常数。
5. 如权利要求4所述的基板处理系统，其特征在于，包括 通过等离子体蚀刻将所述基板的表面的所述各膜除去的等离子体处理装置，和观测向所述基板的表面投射有光时的来自所述各膜的反 射光的反射光测定装置，所述多个膜是依次叠层的氮化膜、有机绝缘膜、氧化膜、反射防 止膜和光致抗蚀膜，该光致抗蚀膜具有开口部，该开口部使一部分所 述反射防止膜露出，事先计算分别作为单膜形成在所述基板上的氮化膜和氧化膜的光 学常数，所述多个膜被叠层后，对所述光致抗蚀膜的第一反射率和所述露 出的一部分反射防止膜的第二反射率进行测定，利用等离子体将所述露出的一部分反射防止膜和所述氧化膜除去 后，对所述有机绝缘膜的第三反射率进行测定，将所述光致抗蚀膜和所述反射防止膜除去后，对所述氧化膜的第 四反射率进行测定，根据所述第四反射率与所述计算出的氮化膜和氧化膜的光学常 数，计算所述有机绝缘膜的光学常数，根据所述第三反射率与所述计算出的氮化膜和有机绝缘膜的光学 常数，计算所述有机绝缘膜的光学常数，根据所述第二反射率与所述计算出的氮化膜、氧化膜和有机绝缘 膜的光学常数，计算所述反射防止膜的光学常数，根据所述第一反射率与所述计算出的氮化膜、氧化膜、有机绝缘 膜和反射防止膜的光学常数，计算所述光致抗蚀膜的光学常数。
6. 如权利要求4或5所述的基板处理系统，其特征在于所述光学常数是折射率和衰减常数。
全文摘要
本发明提供能够计算基底膜的正确的光学常数，从而能够正确地对晶片的表面构造进行确定的光学常数计算方法。在晶片(W)上将各膜叠层后，对在下方成膜有有机绝缘膜(32)的氧化膜(33)的反射率进行测定，并对通过等离子体将氧化膜(33)除去后露出的有机绝缘膜(32)的反射率进行测定，根据这些反射率计算因加热处理而变质的有机绝缘膜(32)的光学常数和因等离子体而变质的有机绝缘膜(32)的光学常数。
文档编号H01L21/66GK101179042SQ20071016754
公开日2008年5月14日 申请日期2007年10月26日 优先权日2006年11月10日
发明者菊池俊彦 申请人:东京毅力科创株式会社