分光测定装置及分光测定方法制造方法及图纸

技术编号：41494559 阅读：12 留言：0更新日期：2024-05-30 14:39

本发明专利技术的分光测定装置(1)具备光学系统(10)、光检测器(20)及解析部(30)。光学系统(10)将来自对象物(S)的被测定光朝光检测器(20)的受光面引导，且在光检测器(20)的受光面上形成被测定光的分光像。光检测器(20)具有在多行排列有多个像素的受光面。光检测器(20)通过在受光面上的第1区域的排列于1行或多行的多个像素，而遍及第1曝光时间受光分光像并输出被测定光的第1光谱数据。光检测器(20)通过在受光面上的第2区域的排列于1行或多行的多个像素，而遍及第2曝光时间受光分光像并输出被测定光的第2光谱数据。第2曝光时间比第1曝光时间长。由此，可实现能够使用一个光检测器取得高动态范围的光光谱的分光测定装置及分光测定方法。

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【技术实现步骤摘要】

本公开涉及一种分光测定装置及分光测定方法。

技术介绍

1、分光测定装置可以通过光检测器受光由对象物产生的被测定光的分光像，取得该被测定光的光谱，且可以基于该光谱分析对象物的组成或监视对象物中的现象。分光测定装置有时要求取得高动态范围的光谱(参照专利文献1)。

2、例如，在通过等离子工艺而干蚀刻对象物的工序中，发生起因于在该蚀刻中使用的气体的光，或者也发生起因于蚀刻对象物的材料的光。有时起因于这些气体的光的波长带和起因于材料的光的波长带彼此不同。通过监视起因于气体的光的强度，可以监视气体的状态。通过监视起因于材料的光的强度的时间性变化，可以检测蚀刻结束时刻。起因于气体的光多为高强度，与之相比，起因于材料的光多为低强度。

3、伴随近年来半导体工艺精细化的进展，由干蚀刻形成的开口部变小，从该处产生的起因于材料的光(用于检测蚀刻结束时刻的光)的强度进一步变得微弱。在通过等离子工艺干蚀刻对象物的工序中，监视气体状态是重要的，检测蚀刻结束时刻也很重要。因此，必须通过分光测定装置取得包含起因于气体的高强度光及起因于材料的低强度光的双方的被测定光的光谱。这样的被测定光的光谱的动态范围(各波长的光强度的最大水平(level)与最小水平的比)较大。

4、此外，在使用积分球测定样本的发光量子收率时，在样本未置入积分球内的状态下测定激发光的光谱，或者，在样本置入积分球内的状态下同时测定被样本吸收的激发光的光谱及由样本产生的产生光(例如荧光)的光谱。为精密地估计被样本吸收的激发光，一般必须在同一曝光期间测定激发光光谱及产生光光谱。

5、此时，由于与产生光强度相比较，激发光强度极高，因此尽管有必要测定较弱的产生光强度，但为测定较强的激发光强度，不得不缩短曝光时间。因此，无法s/n比良好地测定产生光。在发光效率低的样本中，虽然想要提高激发光强度，但因为在一定光量以上的强度的激发光中光检测器会饱和，因此也不容易提高激发光强度。

6、除这些例之外，有时也有被测定光的光谱的动态范围较大的情况，有时也有期望同时地取得该被测定光的光谱的情况。

7、现有技术文献

8、专利文献

9、专利文献1：日本专利特表2007-527516号公报

技术实现思路

1、专利技术想要解决的问题

2、光检测器的动态范围(可由光检测器检测的光强度的最大水平与最小水平的比)存在界限。若与光检测器的动态范围相比，被测定光的光谱的动态范围较大，则无法通过由光检测器一次的分光像的受光而取得被测定光的光谱。即，若对于低强度的波长带的光输出的信号水平为噪声水平以上，则对于高强度的波长带的光输出的信号水平为饱和水平以上。相反，若对于高强度的波长带的光输出的信号水平为饱和水平以下，则对于低强度的波长带的光，输出的信号水平为噪声水平以下。

3、考虑使用曝光时间彼此不同的两个光检测器，通过短时间曝光的光检测器取得高强度的光的光谱，且通过长时间曝光的光检测器取得低强度的光的光谱。但是，在该情况下，有时存在两个光检测器之间因机械差异或温度差异导致波长轴或光谱取得动作彼此不同。因此，期望使用一个光检测器，取得包含高强度的光及低强度的光的双方的被测定光的光谱。

4、实施的方式的目的在于提供一种可以使用一个光检测器取得高动态范围的光谱的分光测定装置及分光测定方法。

5、用于解决问题的技术手段

6、实施的方式为一种分光测定装置。分光测定装置具备：(1)光学系统，其将被测定光分光而形成分光像；(2)光检测器，其具有在多行分别排列有多个像素的受光面，在受光面上形成在多行各自的像素排列方向上具有波长轴的分光像，且通过在受光面上的第1区域的排列于1行或多行的多个像素，而遍及第1曝光时间受光分光像并输出被测定光的第1光谱数据，且通过在受光面上的第2区域的排列于1行或多行的多个像素，而遍及第2曝光时间受光分光像并输出被测定光的第2光谱数据；及(3)解析部，其基于第1光谱数据及第2光谱数据而求得被测定光的光谱，(4)第2曝光时间比第1曝光时间长，解析部在将光谱的波长带区分为包含第2光谱数据中的值为饱和水平以上的波长带的饱和波长带、和该饱和波长带以外的非饱和波长带时，基于第1光谱数据中的饱和波长带的第1部分光谱数据、和第2光谱数据中的非饱和波长带的第2部分光谱数据，求得被测定光的光谱。

7、实施的方式为一种分光测定方法。分光测定方法具备：(1)光检测步骤，其使用具有在多行分别排列有多个像素的受光面的光检测器，在受光面上形成在多行各自的像素排列方向上具有波长轴的被测定光的分光像，通过在受光面上的第1区域的排列于1行或多行的多个像素，而遍及第1曝光时间受光分光像并输出被测定光的第1光谱数据，且通过在受光面上的第2区域的排列于1行或多行的多个像素，而遍及第2曝光时间受光分光像并输出被测定光的第2光谱数据；及(2)解析步骤，其基于第1光谱数据及第2光谱数据而求得被测定光的光谱，(3)在光检测步骤中，第2曝光时间比第1曝光时间长，在解析步骤中，将光谱的波长带区分为包含第2光谱数据中的值为饱和水平以上的波长带的饱和波长带、和该饱和波长带以外的非饱和波长带时，基于第1光谱数据中的饱和波长带的第1部分光谱数据、和第2光谱数据中的非饱和波长带的第2部分光谱数据，求得被测定光的光谱。

8、专利技术的效果

9、根据实施的方式的分光测定装置及分光测定方法，可以使用一个光检测器取得高动态范围的光谱。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种分光测定装置，其中，

2.根据权利要求1所述的分光测定装置，其中，

3.根据权利要求1或2所述的分光测定装置，其中，

4.根据权利要求1～3中任一项所述的分光测定装置，其中，

5.根据权利要求1～4中任一项所述的分光测定装置，其中，

6.根据权利要求1～5中任一项所述的分光测定装置，其中，

7.一种分光测定方法，其中，

【技术特征摘要】

1.一种分光测定装置，其中，

2.根据权利要求1所述的分光测定装置，其中，

3.根据权利要求1或2所述的分光测定装置，其中，

4.根据权利要求1～3中任一项所述的分...

【专利技术属性】
技术研发人员：井口和也，增冈英树，
申请(专利权)人：浜松光子学株式会社，
类型：发明
国别省市：

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