JP2000509830A - フォトアレイ検出器を備える回帰較正による回転補正器型分光エリプソメータシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 多数の波長を同時検出するフォトアレイ（ＤＥ’ｓ）を含む材料システムの回転補正器型分光検査システムである。この材料システムの回転補正器型分光検査システムは、望ましいことであるが、較正パラメータのパラメータ化を含んでいる数学的回帰に基づく技術によって較正される。較正は、較正パラメータで可能である。較正は、この材料システムの回転補正器型分光検査システムを“材料システム有り”或いは“ストレイト・スルー”の状態にすることによって得られる、一組の二次元データのセットを利用して可能である。

Description

【発明の詳細な説明】 フォトアレイ検出器を備える回帰較正による 回転補正器型分光エリプソメータシステム 技術分野 この発明は、エリプソメータ、ポーラリメータ等、特に多数の波長を同時に検 出するためのフォトアレイを具えるスペクトロスコピック・ローテーティング・ コンペンセイタ・マテリアル・システム・インベスティゲーション・システム(S pectroscopic Rotating Compensator Material System Investigation System) に関する。 このスペクトロスコピック・ローテーティング・コンペンセイタ・マテリアル・ システム・インベスティゲーション・システム（材料システムの回転補正器型分 光検査（又は調査）システム：以下単にＳＲＣＭＳＩＳと称する。）は、数学的 回帰に基づく技術（回帰法）によって、較正される。この技術は、較正パラメー タをパラメータ化するという、有益かつ望まれた技術を含んでいる。 この発明のシステムは、市販されている普通の(non-ideal：理想的でない)補 正器（または補償板ともいう。）およびダイオード・アレイ・スペクトロメータ を利用して実現できる。背景技術 材料システム（material system）をモニタする装置としてエリプソメータが 知られている。簡単に説明すると、１つまたは２つ以上の波長の電磁放射の偏光 ビームを、ある材料システムに対し１または２以上の入射角で入射させて、この 材料システムと相互作用を起こさせる。電磁放射のビームは、２つの直交成分（ すな わち“Ｐ”および“ｓ”）を含んでいると言える。“Ｐ”は、電磁放射の入ーム と、検査対象の材料システムの被検査面（又は、被調査面とも称する。）に対す る法線との双方を含んだ平面を示し、および“Ｓ”は、この“Ｐ”面に対し直交 していて、この材料システムの被検査面と平行な平面を示す。材料システムとの 相互作用により、電磁放射の偏光ビームの偏光状態に変化が生じる。その変化は 当該材料システムの性質を表している。（なお、偏光状態は、基本的には、電磁 放射の偏光ビーム中の直交する両成分の大きさの比と、直交する両成分間の位相 差とに関係する。）ある与えられた入射角で材料システムの特徴を言い表す２つ の良く知られた角度（ＰＳＩおよびＤＥＬＴＡ）がある。一般に、これら角度は 、偏光状態に変化があることを示すデータを分析することによって、決められる 。 エリプソメータ・システムは、一般に、電磁放射のビーム発生源と、偏光子（ ポラライザ）と、サンプル（試料）システムを支持するためのステージと、検光 子（アナライザ）とを含む。偏光子は、電磁放射ビームを直線偏光にする。検光 子は、電磁放射ビームが材料システムと相互作用を起こした後の当該ビームの偏 光状態を選択し、そして、この偏光状態のビーム分析用検出システムへ通す。同 様に、１個または２個以上の補正器を設けることができ、これら補正器によって 、電磁放射の偏光ビームの直交する両成分間の位相角に影響を与えることができ る。 エリプソメータには、回転素子を含むタイプのものや、変調素子を含むタイプ のものなど、多数のタイプものものがある。回転素子を含むエリプソメータには 、回転偏光子（ＲＰ）、回転検光子（ＲＡ）および回転補正器（ＲＣ）を具えて いる。この発明の第１実施例は、回転補正器型エリプソメータ・システムである 。ここで留意してほしいのは、回転補正型エリプソメータ・システムは、データ 入手が困難となる“デッドスポット”(Dead-Spot)を生じない。これらエリプソ メータ・システムは、角度範囲の全域にわたり材料システムの角度ＰＳＩおよび ＤＥＬＴＡを読み取ることができる。この場合、角度ＰＳＩが基本的に零（０． ０）となるときは、ＰＳＩの極性ベクトルの長さ（PSI Polar Vector Length） が十分ではなく、ＰＳＩベクトルと“Ｘ”軸との間に角度を作れないので、ＤＥ ＬＴＡを決定できないという制限がある。これに対し、回転検光子型エリプソメ ータや回転偏光子型エリプソメータは、０．０度または１８０度近くのＤＥＬＴ Ａで“デッドスポット”を示す。また、変調素子型エリプソメータは、４５度近 くのＰＳＩ角で“デッドスポット”を示す。このように、回転補正器型エリプソ メータ・システムは、実用性に富んでいることがわかる。偏光子（Ｐ）および検 光子（Ａ）の位置を固定しておくことにより得られるもう１つの利点は、データ 入手期間中、入力光学系（手段）および出力光学系（手段）(input and output optics)に偏光状態が影響されることは本質的にあり得ないということである。 このため、入力光学系および出力光学系に光ファイバ、ミラー、レンズその他の 光学部品の使用が比較的容易となる。 特許調査の結果、この発明と同一とされるものはほとんどない。ある特許、す なわち、デル（Dill）に与えられた米国特許第４，０５３，２３２号は、単色光 を利用して動作する回転補正型エリプソメータ・システムを開示している。別の ２つの特許、すなわち、ローゼンクウェイグ等（Rosencwaig et al.）およびレ ドナー（Redner）にそれぞれ与えられた米国特許第５，５９６，４０６号および ４，６６８，０８６号には、材料システムの検査に多色光を利用したシステムが 開示されている。ウーラム等（Woollam et al.）に与えられた特許、すなわち米 国特許第５，３７３，３５９号には白色光を利用する回転検光子型エリプソメー タ・システムが開示されている。ウーラム等の３５９特許に続く特許として、ジ ョーズ等（Johs et al.）に与えられた米国特許第５，５０４，５８２号、およ びグリーン等（Green et al.）に与えられた米国特許第５，５２１，７０６号が ある。ジョーズ等の５８２特許およびグリーン等の７０６特許では、回転検光子 型エリプソメータ・システムに多色光を使用している。ベルノックス等（Bemoux et al.）に与えられた米国特許５，３２９，３５７号は、エリプソメータ・シ ステムの入力手段および出力手段として、光ファイバを使用することを開示して いる。チェン等（Chen et al.）の米国特許第５，５８１，３５０号は、エリプ ソメータ・システムの較正に回帰（レグレッション：regression）の手法を適用 することを開示している。文献「シン フィルム ソリッド(Thin Film Solids) 」、Vol．234，1993に掲載されているジョーズ（Johs）の論文「Regression Cal ibration Method For Rotating Element Ellipsometers」(回転素子型エリプソ メータのための回帰較正方法)」には、チェン等（Chen et al.）の装置よりも先 に作られた装置であること、およびエリ プソメータの較正に対するアプローチの仕方が本質的に同様であると述べられて いる。文献「シン フィルム ソリッド」、Vol．234，1993のジェリソン・ジュニ ア（Jellison Jr.）の論文「Data Analysis for Spectroscopic Ellipsometers( 分光式エリプソメータ装置に対するデータ分析)」には、あるデータポイント（d ata points）が測定される精度を決める方法について開示されている。それによ れば、より正確でかつ精度の良いデータの効果を強調するように作用する重みフ ァクタ(factor)を、多数のデータポイントに適用されるような曲線合わせ回帰手 法(a curve fittingregrcssion procedure)に付加することができる。アッザム （Azzamu）およびバシャラ（Bashara）著の本[Ellipsometry and Polarized lig ht(楕円偏光法および偏光)」(ノースホーランド社発行、１９９７年)を一般論の ための参照文献として挙げておく。文献「レビュー・サイエンティック・インス トルメント(Rev.Sci.Instrum.)」61(8),August 1990掲載のコリンズ（Collins） による論文「Automated Rotating Element Ellipsometers:Calibration,Operati on,and Read-Time Applications(自動回転素子型エリプソメータ：較正、操作、 およびリアルタイム応用)」は、回転素子型エリプソメータに洞察を与えている 。文献「ジャーナル・オブ・オプティカル・ソサイアティー・オブ・アメリカ(J .Opt．Soc.Am.)」Vol.11,No.9,Sept.1994に掲載されているクライム等（Kleim e t al.）の文献「Systematic Errors in Rotating-CompensatorEllipsometry(回 転補償器型楕円偏光法に生じるシステマティック・エラー)」には、回転補償器 型エリプソメータの較正方法につき開示されている。文献「レビュー・サイエン ティック・インストルメント(Rev.Sci.Instrum.)」62(8)，August 1991に掲載されているアン（An）およびコリンズ（Collins）の論文「Waveform Analysis with Optical Multichannel Detectors:Applications for Rapid-Scan Spectroscopic Ellipsometer(オプティカル・マルチチャンネル検出器での波形 分析：高速走査分光エリプソメータへの応用)」には、検出システムエラーの特 徴、迷光、イメージの接続性（persistence：パーシステンス）その他、および その較正につき開示されている。また、シューバート等（Schubert et al.）の 論文には、「Generalized Ellipsometry(一般化された楕円偏光法)」が開示され ている。その第１の文献は、「ジャーナル・オブ・オプティカル・ソサイアティ ー・オブ・アメリカ(J．Opt.Soc.Am.)」A.13,(1996)に掲載された論文「Extensi on of Rotating-Analyzer Ellipsometry To Generalized Ellipsometry:Determi nation of The Dielectric Function Tensor From Uniaxial TiO₂(回転検光子型 楕円偏光法の、一般化された楕円偏光法への拡張：一軸性ＴｉＯ₂から誘電体関 数テンソルの決定)」である。第２の文献は、文献「フィジカル・レビュー(Phys ．Rev.)」B53，(1996)に掲載されているエム・シューバート（M．Schubert）の 論文「Polarization Dependent Parameters of Arbitrary Anisotropic Homogen eous Epitaxial Systems(任意の、異方性均質エピタキシャルシステムの偏光依 存パラメータ)」である。第３の論文は、文献「ジャーナル・オブ・オプティカ ル・ソサイアティー・オブ・アメリカ(J．Opt．Soc．Am.)」A/Vol.13,No.9(1996 )に掲載されている論文「Generalized Transmission Ellipsometry For Twisted Biaxial Dielectric Media:Application To Chiral Liquid Crystals(ねじれた 二軸誘電体媒体のための、一般化された透過楕円偏光法：キラル液晶への応用) 」であ る。回帰に関する文献として、「Numerical Recipes in”Ｃ”(“Ｃ”の数値的処 方)」1988ケンブリッジ大学プレスがある。 上述した点に鑑み、多重波長を同時検出するため、フォトアレイを含む、ＳＲ ＣＭＳＩＳに関するニ−ズがある。この検査システム（ＳＲＣＭＳＩＳ）は、本 質的には、アクロマティック（色消し）または非アクロマティック（非色消し） 補正器を用いて動かすことができる。発明の開示 一般に、材料システムの回転補正器型検査システム（例えば、回転補正器型エ リプソメータ）は、多くの利益（例えば、材料システムのＰＳＩおよびＤＥＬＴ Ａの調査に制限を与える「デッドスポット」が無い。）を奏する反面、本質的に アクロマティックな特性を示す「理想的な(ideal)」補正器がないので、「分光 式」の材料システムの回転補正器型検査システム（ＳＲＣＭＳＩＳ）を製作し、 その較正を行い、およびこれを利用することは、極めて困難で、また、これを実 現するにはコストが掛かってしまうと思われている。それは、本質的にアクロマ ティックである補正器（すなわち、１９０−１０００ｎｍ(ｎｍ：ナノメートル) のような広い波長域にわたり、一定のリターディション(retardation：位相遅れ )を与える補正器）は、市販品として、一般的には入手できず、しかも安価に入 手できないことからも、理解できる。 しかしながら、この発明のシステムは、較正と利用が容易にできる材料システ ムの回転補正器型分光式の検査（または調査）システム（ＳＲＣＭＳＩＳ）であ る。この検査システムは、電磁放射の多色ビーム光源と、偏光子と、材料システ ム支持用ステージと、検光子と、分散光学手段と、多数の受光素子を含む、少な くとも１つの受光素子アレイ（フォトアレイ）システムとを具えている。この検 査システムは、少なくとも１個の補正器を具えていて、この補正器は、次の位置 グループから選んだ１つの位置に位置決めされている。（この位置グループは、 サンプル・システム支持用ステージの前段（すなわち前側）の位置、サンプル・ システム支持用ステージの後段の位置、および当該支持ステージの前段および後 段（すなわち後側）の双方の位置を含んでいる）。 特に重要なのは、この発明に利用される、上述した少なくとも１個の補正器を 、本質的に入手可能で、妥当な価格の市販のリターディション・システム（reta rdation providing system：位相差形成システム）とし得ることである。このリ ターディション・システムは非アクロマティック手段、ベレック(Berek)タイプ の手段、零次波長板、高次（または多次：multi-order）波長板、高次波長板の 組合せ、ポリマー・リターダー(polymer retarder：ポリマー製遅延手段)、マ イカ製波長板、フレネル菱面体、アクロマティック手段および擬アクロマティッ ク手段(pseudo-achromatic)等を含む。 一般的情報として、ベレック・タイプの補正器は、一軸の異方性板であり、光 軸はこの板の表面に対し垂直な方向に向いている。電磁放射の偏光ビームが光軸 に沿わないで入射すると、偏光ビームの両直交成分に対する実効屈折率は異なる ので、両直交成分間でリターディション、すなわち位相遅れが生じる。典型的な 零次石英波長板は、２枚の高次（石英）波長板で構成されている。これら高次波 長板の光軸は、互いに９０度傾いた方向にある。これら２枚の高次波長板として 、各波長板で生じるリターディションに差があることによって、全体的には零次 リターダンス（位相遅れ）特性(Zero-Order retardance characteristics)を与 える波長板を選ぶ。ポリマー補正器は、ポリマー材料で作られており、この補正 器は多くの補正器と同様に、逆波長関数のリターダンス特性を示す、真(true)の 零次リターダンスを与えることができる。本質的にアクロマティック（または、 擬アクロマティック）な補正器は、ポリマー波長板と結晶波長板とを適当に選ん でこれらを積み重ねて構成できる。このアクロマティック補正器の潜在的な利点 は、リターダンスを波長域にわたり、一定にすることができる点である。 よく知られているように、一般に入手可能な補正器では、波長域が比較的広くな ると、その範囲の全ての波長で、リターディションは正確な９０度にならない。 これに対し、この発明は、上述した通り、回帰に基づいて較正を行う手法を採用 することにより、非理想的な補正器のリターディション特性を補正（すなわち補 償）している。そして、確かに、材料システムの回転補正器型検査システムの感 度と精度は、使用する補正器により与えられるリターダンスが零（０．０）度ま たは１８０度に近づくにしたがって低下するが、使用波長範囲でのリターディシ ョンが４０度から１７０度までの補正器であれば、この発明に使用できると共に 、このような補正器であれば、相当広い波長範囲（例えば、少なくとも、２５０ ｎｍから１０００ｎｍの範囲）にわたり、劇的な結果をもたらすであろう。 この発明のＳＲＣＭＳＳを使用して、材料システム支持用ステージに載置された 材料システムを検査するときは、検光子および偏光子は、本質的にそれぞれの位 置を固定しておき、かつ、電磁放射の多色ビーム光源から発生させた多色ビーム を上記偏光子および上記補正器に通しながら、少なくとも１個ある補正器のうち 、少なくとも１個の補正器を連続回転さる。この多色ビームを、上記材料システ ムと相互作用させ、上記検光子に通してから、上記分散光学手段によって、多数 の基本的な単一波長を、検出システムのフォトアレイ中の多数ある検出素子のう ちの対応する検出素子に、それぞれ、同時に入射させる。 この発明のＳＲＣＭＳＩでの較正方法は、下記の行程（ステップ）を含むこと ができる。 ａ．上記のＳＲＣＭＳＩＳを設置する行程； ｂ．下記の較正パラメータである変数を含む、ＳＲＣＭＳＩＳの数学的モデル を展開する行程。較正パラメータである変数：偏光子の方位角、存在する材料シ ステムのＰＳＩ、存在する材料システムのＤＥＬＴＡ、補正器の方位角、上記補 正器のマトリックス・コンポーネンツ(行列の要素：matrix components)、検光 子の方位角、およびオプションではあるが、検出素子の残像（像の持続性）およ び読み出しの非理想性(non-Idealities：ノンアイデアリティ)。この数学的モデ ルは、伝達関数である。この伝達関数によって、検出素子で検出される、波長の 関数としての電磁ビーム強度を前記多色ビーム光源から発生される、波長の関数 としての所定の強度から計算することが可能となる。当該数学的モデルは、場合 に応じ て(optionally:オプショナリー)、上記伝達関数に含まれている項(Terms：ター ム)の係数に関する式を与えており、この項の係数は較正パラメータの関数とな っている； ｃ．上記多色ビーム光源から発生した多色ビームを、上記偏光素子に通し、多 色ビームの光路に置かれた材料システムと相互作用させ、上記検光子に通し、上 記分散光学手段と相互作用させて、それぞれが本質的に単一波長である多数の波 長ビームを、上記少なくとも１個の検出システム中の多数の検出素子のうちの対 応する検出素子に、それぞれ同時に入射させるようにし、その場合、上記多色ビ ームが（上記支持ステージの前段位置、上記支持ステージの後段位置、および上 記支持ステージの前段および後段の両位置の）位置グループから選ばれた位置に 位置決めさせられている上記補正器を通過するようにさせる行程； ｄ：上記少なくとも１個の補正器を連続的に回転させながら、ある時間期間に わたり、強度値に対する波長およびパラメータを有する少なくとも二次元データ のセットを得る工程、この場合のパラメータは、（被検査材料システムに対する 電磁放射の上記多色ビームの入射角と、（上記偏光子および検光子）からなる群 から選ばれた１つの素子の方位角回転と）からなる群から選ばれたいずれか１つ のパラメータであり、そして、場合に応じて、上記データセットから上記ＳＲＣ ＭＳＩＳの伝達関数中に含まれている各項の係数の値を計算する行程； ｅ．上記数学的モデルの数学的回帰を、上記少なくとも二次元データのセット へおよび／または伝達関数中に含まれる各項の係数の値へ実行して、上記較正パ ラメータの値を決定する行程； 上記回帰に基づく較正手続で決定された較正パラメータは、上記補正器の非ア クロマティック特性および非理想性（non-Idealities：ノンアイデアリティ）は もとより、偏光子、検光子および補正器の方位角（Azimuthal Angle Orientatio ns）に関する数学的モデルを補償するのに役立つ。 さらに、数学的モデルに含まれている、検出システムの検出素子のイメージの 持続（又は、残像）および読み出しの非理想性を補償するための較正パラメータ の評価は、数学的回帰手法において、同時に実行できる。 尚、２個の補正器を設けている場合には、各補正器を、本質的には、同一また は異なる速度で回転させることができる。 上述したＳＲＣＭＳＩＳ（検査システム）の較正方法は、当該検査システムの 分散光学手段およびフォトアレイ検出素子を設ける行程において、これら分散光 学手段およびフォトアレイ検出素子をビーム・スプリット手段（Beam Splitting Means）といっしよに、共通に取り付けることができる。このビーム・スプリッ ト手段は、電磁放射の多色ビームのうち、上記分散光学手段へと向かうビーム部 分を偏光させると共に、残りの多色ビーム部分を上記分散光学手段へと向けて通 す。使用に際し、偏向された多色ビーム部分を上記ビーム・スプリット手段によ ってアライメント手段へ向ける。（このアライメント手段を十字線とすることが できるし、或いは、自動的に電磁放射の多色ビームを検出する手段と共に、分散 光学手段および検出素子の向き（方位）を制御する配向制御手段を共同載置する 手段とすることもできる。）使用時には、上記アライメント手段は、モニタしな がらアライメントできる（monitored Alignment Capability：モニタード・アラ イメント・キャパビリティ）ので、上記ビーム・スプリット手段を通過し、上記 分散光学手段と相互作用し、および上記検出素子に入射する、上記電磁放射多色 ビームの一部分の伝播経路を、正確に制御することが可能となる。 上記ＳＲＣＭＳＩＳの較正方法は、また、数学的モデルを与える行程中に、上 記偏光子、被検査材料システム、上記補正器、および上記検光子のそれぞれをマ トリックス（Matrix）表示する行程と、これらマトリックスを、ＲＣＭＳＩＳの 構成要素の配置順に乗算することによって、電磁ビームの出力強度Ｏｕｔを入力 強度Ｉｎと結びつける数学的伝達関数を、波長の関数として、表す行程を含むこ とができる。 このＳＲＣＭＳＩＳを較正する上記方法は、上記データのセットから伝達関数 の係数の値を計算する行程中に、フーリエ級数の係数（例えば、式(11)-(14)中 に示した変数α₂，α₄，β₂，β₄）の値の計算を含ませることができる。 その上、上記ＳＲＣＭＳＩＳを較正する方法は、さらに、変化量（variation: バリエーション）を波長（または、恐らくは、被検査材料システムの表面に対す る電磁放射の上記多色ビームの入射角或いは、他の変数）の関数として表して、 較正パラメータを含む数式で各較正パラメータをパラメータ化する行程を含むこ とができる。上記較正パラメータを含む数式中の各較正パラメータは、上記数学 的回帰処理中に評価される(式(51)および(51)参照)。パラメータ化が行われる と、較正パラメータを含む数式は、関数関係を与え、および例えば波長の全範囲 にわたり、一定値となり得る（例えば、偏光子の方位角の設定）。（なお、数学 的回帰に基づく較正パラメータを評価するための上記パラメータ化による手法は 、後述するグローバル・レグレッション・モード１，２および３で、詳細に説明 してある。） さらに留意すべきことは、材料システムの回転補正器型分光検査システムを、 “ストレイト・スルー(Straight-Through)”か或いは、“材料システム有り(Mat erial-System-Present)”の配置にすることにより、少なくとも二次元データの セットを得ることができる。第１の形態では、材料システムを構成するのは空間 雰囲気（open atmosphere）であり、偏光電磁ビームは直接、偏光子、補正器お よび検光子を通り、検出システムへ向かう。第２の形態では、空間雰囲気の場合 とは異なり、ＰＳＩおよびＤＥＬＴＡを与える材料システムが置かれているので 、多色電磁ビームは、偏光子、恐らくは補正器を通った後、材料システムと相互 作用し、その後、恐らくは別の補正器および検光子を通って検出システムへと通 過する。ここで、補正器はこの材料システムの前段および／または後段に置くこ とが可能である。 上記において、この発明のシステムおよび較正方法につき概略的に説明したが 、この発明の較正方法の手順の詳細を、下記の構成を有する回転補正器型の分光 エリプソメータ・システムに順次に適用した場合につき、例示する。 このエリプソメータ・システムは、 多色光源と、 固定偏光子と、 材料サンプルと、 連続回転補正器と、 固定検光子と、 検出素子を含むフォトアレイと を具えている。（なお、図１の反射モード側は、補正器（Ｃ）は取り除けるもの であり、かつ補正器（Ｃ’）の方は存在させるという、基本的な配置を示してい る。） しかしながら、ここで認識すべきことは、上述した較正を行うための基本的な 手法が、連続回転補正器を材料システムの前側に置くシステムに適用できること 、および２個の補正器の一方を材料システムの前側に置き、かつ、他方をこの材 料システムの後側に置き、これらの補正器の双方またはいずれか一方を連続回転 させて使用するシステムにも適用できることである。例えば、回転補正器を材料 サンプルの後側ではなく前側に設けた場合には、材料システムの後側に回転補正 器を置く場合について導出した式中の、偏光子および検光子に対応する行列（re ference：リファレンス）を単に置き換えることにより、適応可能な式を得る。 上述した構成の回転補正器型システムの伝達関数は、適当な順に並んでいる種 々の構成要素に対応する行列(Matrix Representations)を掛け合わせると共に、 これら構成要素間の座標をそろえるための回転行列を含む三角関数とから、得る こ とができる。(1)式は、この行列表示を示す： ここで、Ψ（ＰＳ１）およびΔ（ＤＥＬＴＡ）は、エリプソメータで材料システ ムの特性を表すために従来から使用されているパラメータである、 Ｐは、偏光子の方位(azimuthal orientation)である。 Ｃは、回転補正器の方位(azimuthal orientation)である。 ｒ１，ｒ２，ｒ３およびｒ４は、補正器の性質を表わすジョンズ行列要素(Jon esMatrix elements)である。（尚、ジョンズ行列を利用しているが、ミュラー行 列(Muller Mahix)または他の行列を利用することもできる。） Ａは、検光子の方位である。 検出器が測定する光強度は、(1)式の各行列を掛け合わせて複素表示の結果を 得た後、この複素結果にその複素共役を掛け合わせることによって、得る。 (2)式は、その結果を示す。 強度I(t)は(8)式で表される。 I(t)=I_o(ＤＣ+α₂cos2Ｃ+β₂sin2Ｃ+α₄cos4Ｃ+β₄sin4Ｃ) …(8) この式は、上述の乗算から得られた結果であって、非常に複雑であるが、(9) 式を介して(3)-(7)式で与えられる中間結果の項で表すことができる。Ｋ1=(-p1・r3+p2・r1) Ｋ2=(p1・r1+p2・r3) Ｋ3=(-p1・r4+p2・r2) Ｋ4=(p1・r2+p2・r4) ...(4) Ｕ1=(cos(Ａ)・Ｋ2+sin(Ａ)・Ｋ4) Ｕ2=(Ｋ3+Ｋ2)・sin(Ａ)+(Ｋ1-Ｋ4)・cos(Ａ) Ｕ3=(-cos(Ａ)・Ｋ3+sin(Ａ)・Ｋ1) ...(5) Ｔ1=Ｖ1+Ｖ3 Ｔ2=Ｖ2+Ｖ5 Ｔ3=Ｖ1-Ｖ3 Ｔ4=Ｖ4+Ｖ6 Ｔ5=Ｖ4-Ｖ6 ...(7) (9)式は、下記の通りである。 そして、Ｃ=ω・ｔである。但し、“ω”は、連続回転している補正器の角振 動数である。I₀は任意定数である。 （尚、(8)式は、打ち切りフーリエ級数(truncated Fourier Series)であり 、より高次の調和項(harmonic terms)を追加して含ませることが出来る。） (1)−(9)式は、材料システムの検査に用いられる電磁放射ビームを、デポーラ ライズ(depolarize:滅偏光)しない当該材料システムに適しているので、ジョン ズ行列の形式が適している。検査用電磁放射ビームをデポーラライズする材料シ ステムにつき検査を行う場合には、ミュラー行列形式が適している。(1)式中の “等方性”材料システム行列を、回転補正器では、一般的な材料システム行列で 置き換えても良い。この点については、エム・シューバート(M.Schubert)による 、文献“一般化されたエリプソメトリー(Generalized Ellipsometry)”に説明 されている（この明細書中の、関連文献に対する引用例の背景を説明している箇 所を参照されたい。これら文献は、シューバート氏によって一般化されたエリプ ソメトリーのトピックにつき述べている。） 今、ジョンズ行列成分が ｒ１＝１； ｒ２＝０； ｒ３＝０；および ｒ４＝ｅ^{1・ δ} である、理想的な補正器である場合には、(9)式は、次の(10)-(14)式となる。 (10)-(14)式は、この明細書の背景技術の項で参照したクライム等(Kleim et al.)の文献に、“Ａ”および“Ｐ”を入れ換えて、示されている。（クライム 等の論文では、材料システムの前段に回転補正器を設けている。） さらに、これら(10)-(14)式は、理想的な、すなわち光学系の方位角が材料サ ンプルの基準フレーム（frame:座標）と完全に一致している回転補正器システム に対しては、有効である。実際には、それは正しくなく、オフセット項“Ａ’” 、“Ｐ’”および“Ｃ’”を取り入れて次式(15a)および(15b)にする： Ａ＝Ａ’−Ａ_S， Ｐ＝Ｐ'−Ｐ_S ...(15a) Ｃ＝Ｃ’−Ｃ_s ...(15b) ここで、Ａ’，Ｃ’およびＰ’は、読取値であり，Ａ_s、Ｃ_sおよびＰ_sは較正 時に決定されるべきオフセット角である。 (15b)式を(8)式に代入してフーリエ係数用に(16a)および(16b)式と、(17a)お よび(17b)式とを得る（ＤＣ項は不変である。）。 ｍα₂＝α₂cos2Ｃ_s−β₂sin2Ｃ_S ...(16a) ｍβ₂=α₂sin2Ｃ_S＋β₂cos2Ｃ_S ...(16b) ｍα₄=α₄cos4Ｃ_S−β₄sin4Ｃ_S ...(17a) ｍβ₄=α₄sin4Ｃ_S＋β₄cos4Ｃ_S ...(17b) 続いて、この発明では、フォトアレイで、多数の単波長の強度を同時に測定し てフーリエ係数を決定する。フォトアレイのダイオード素子は、電荷蓄積モード で動作するので、信号の解析にハダマード(Hadamard)法を利用する必要がある。 この発明の好適実施例においては、ダイオードアレイは、回転補正器の一回の回 転期間毎に１６回にわたり同期読み出しを行う。信号の時間変動は、回転する補 正器による変調に起因し、この信号は(18)式で与えられる。(19)式は、フォトア レイ中のあるチャネルにおける測定値で、この測定値は回転中に行われたｉ番目 の走査によって得られたものである。 (18)式を(19)式に代入し、項を整理すると、フーリエ係数のための次式((20)-(2 4)式）を得る。 これら(20)-(24)式は、回転補正器が連続回転している間にフォトアレイのダ イオード素子によって測定された(hi)値から、回転補正器で変調された信号（Ro tating Compensator Signal）に対するフーリエ係数を引き出す（得る）ための 手段となる。 ビデオ積分読出技術(Video Integrated Read-Out Technique)を採用する良質 なエレクトロニクス手段は、フォトアレイダイオード素子を用いた正確なフーリ エ係数の測定の手助けとなることが判った。理解すべきことは、この良質なエレ クトロニクス手段は、フォトアレイダイオード素子からの出力信号をデータ収集 およびデータ解析するコンピュータシステムにインタフェースする。この発明の 材料システムの回転補正器型検査システム（ＲＣＭＳＩＳ）に使用して好適な、 良質なエレクトロニクス手段を含む“市販のシステム”として、ツアイス(Zeiss )製のダイオードアレイ・スペクトロメータ・システムがある。これらシステム は、ＭＭＳＩ(300-ll50nm)；ＵＶ／ＶＩＳ ＭＭＳ(190-230nm)；ＵＶ ＭＭＳ(19 0-400nm)；およびＩＲ ＭＭＳ(900-2400nm)のグループのいずれかのグループの いずれかの製造番号で区別されている。また、これらツアイス製システムは、分 散光学系およびダイオード素子のフォトアレイを備えている。ツアイス製システ ムは、１２ビット・ダイナミックレンジ読出回路を備えていて、これより電圧パ ルス出力を発生する。この発明のシステムには、さらに、良質なエレクトロニク ス手段として積分器とＡ−Ｄ変換器とを含んでいる。使用時には、ツアイス製シ ステムのフォトアレイ中のダイオード素子の走査速度をこの発明のＲＣＭＳＩＳ の回転補 正器の回転と同期させる。この同期は、標準的なディジタルロジックを利用して 行ない、フォトアレイのダイオード素子を回転補正器の各回転当たり１６回走査 する。さらに、この発明では、好ましくは、中空型ステッピングモータ(hollow shaft Stepper Motor)で回転補正器を回転させる。この回転補正器に取り付けた センサから一連の参照（基準）パルスを発生させ、これら参照パルスを、フォト アレイダイオード素子からのデータと同時に、良質のエレクトロニクス手段に供 給する。これら参照パルスによつて、回転補正器の角度位置に、フォトアレイダ イオード素子からのデータとの相関性をもたせることが可能となる。 フォトアレイからのデータについて、アン（An）およびコリンズ（Collins） は、ＳＲＣＭＳＩＳにフォトアレイ検出器を用いたときに生ずることがある非理 想状態（non-idealities）につき述べている。しかし、“迷光”に対するアンお よびコリンズの補正（アンおよびコリンズの文献の(13)式参照）を除き、彼らの 論文に述べられているフォトアレイの非理想性を補正するためのいずれの手法も 、この発明の好適実施例を実行するためには必要ではないことがわかった。しか しながら、この発明において、非理想的なフォトアレイの使用を可能とするため に、回転補正器の各回転毎に１６回のダイオード素子の走査が必要となるＳＲＣ ＭＳＩＳでの残像（または像の持続性）および読出時間に対する適切な補正を求 めて(25)-(34)式で示した。 “ｘ”を非理想性を表す量とすると、残像（または像の持続性）に関する補正 は下記の通りである。 “ρ”をダイオードアレイのチャネル読出時間とすると、読出時間に関する補 正は下記の通りである。これら(25)−(34)式は、(10)−(17)式に続いて適用してフォトアレイダイオード 素子の読出における非理想性を補償できる。残像および読出の非理想性因子“ｘ ”および“ρ”の決定は、この明細書の次項で説明する較正回帰（Calibration Regression）手続で、これら因子をフィット・パラメータ（Fit Parameters）と 定義することにより、行うことができる。 例示のため、この発明のＳＲＣＭＳＩＳをダイオード素子アレイで読出を行う 回転補正器型エリプソメータ・システムとする。この場合、有用なデータを得る ためには、較正を実行する必要がある。この較正は、材料システムの基本フレー ムに対する偏光子、検光子および補正器のそれぞれの方位のオフセット角に数値 を与えると共に、回転補正器のリターダンス（Retardance）を波長の関数として 与える。その上、フォトアレイ中のダイオード素子に生じる非理想性を補償する ための較正パラメータを較正する。 この較正手続の基本的考えは、この明細書の背景技術の項で引用したジョーズ （Johs）の１９９３年の論文：“シン・フィルム・ソリッド”（Thin Film Soli ds）で最初に、提唱された。同じ基本的な較正手続の技術的事項について、同時 係属の米国特許出願第０８／６１８，８２０号においてさらに発展させている。 この米国特許においては、赤外（ＩＲ）波長帯域で使用される回転補正器型エリ プソメータ・システムの較正について説明されている。しかしながら、両文献と もに、回帰に基づく較正（回帰依存較正）を、一度に１つの波長（１波長）に適 用する典型例について述べている。この方法でも良いが、それでは２５６セット の較正パラメータが必要となる。その場合、２５６個のダイオード素子を用いた フォトアレイが用いられ、これらダイオード素子の各々で本質的に単一の波長を モニタさせることになる。（尚、電磁放射スペクトラムは連続しているので、本 質的に単一の波長とは、ある波長を中心としたその周辺の微小波長範囲の波長群 と考える。この本質的に単一の波長の放射がフォトアレイ中の１つのダイオード 素子で捕らえられる。） この発明を実施するに当たり、典型例としては、“グローバル(Global)”な回 帰手続を二次元データのセットに対して実施する。典型例では、偏光子の方位角 および波長を、データセット非依存変数として選択する。但し、材料システムの 表面に対する電磁ビームの入射角を、例えば、波長または偏光子の方位角の代わ りに非依存（独立）変数として選択できる。また、同時係属中の米国特許出願第 ０８／６１８，８２０号に開示されている回帰依存較正では、回帰手続に少なく とも２組の二次元データのセットを与えている。２組のデータのセットは、形態 が異なる被検査材料システムから得ている。例えば、異なる２つの材料システム を利用した２組のデータのセット、或いは、１つの材料システムを設けた場合と “ストレイト・スルー”の場合とを利用した２組のデータのセットとすることが できる。（尚、“ストレイト・スルー”の場合とは、材料システムが置かれてい ない状態であって、電磁放射ビームは、材料システムと相互作用することなく、 偏光子、補正器および検光子を順に通り抜けてフォトアレイダイオード素子に入 射する。） これに対し、この発明は、唯一組のデータのセットが存在することが必要であ る。（既に説明されているが、）材料システムを利用する場合には、幾つかの利 点があるけれども、このデータのセットは、エリプソメータを材料システム有り の形態又はストレイト・スルーの形態にして、得ることが出来る。勿論、この発 明は、二組のデータのセットを利用して、行うことも出来る。 既に説明したように、この発明の回帰依存較正では、少なくとも二次元データ のセットを近似的に得る必要がある。典型的な例では、この二次元データのセッ トは、独立変数として、(回転補正器が材料システムの前段に置かれている場合 には)、偏光子の方位角と波長を含む。回転補正器が材料システムの後段に置か れている場合には、検光子の方位角を利用する。 既に説明した通り、被検査材料システムの表面に対する検査用電磁放射ビーム の入射角は、検光子または偏光子の方位角のセッティングの代わりに用いること ができるが、この代用は、材料システムのＰＳＩおよびＤＥＬＴＡのそれぞれの 値が入射角によって変化してしまうので、好ましいことではない。また、実際に は、多くのエリプソメータ・システムにおいて、偏光子または検光子の方位角を 変えることは簡単である。続いて、（異なる波長に対応する）多くのダイオード 素子からデータを同時に得てこれらデータに対して(20)-(24)式に固有なハダマ ード（Hadamard）解析を行って、(18)式で示したフーリエ係数を与える。（尚、 フォトアレイは、２５６，１０２４或いは２０４８個のダイオード素子を備える ことができ、そのうちのある素子は、強度が小さくて利用できない信号を生じる かもしれない。この発明によれば、種々の理由によりユーザが選択した信号グル ープだけを利用可能とすることができる。） (8)式および(18)式には直流（Ｄ．Ｃ.）項“Ｉ₀”を含んでいる。この項は、 回帰処理でフィット・パラメータとして選択できる。或いは、この項に関して正 規化処理を実行できる。この正規化は直流項に関して行うことができる。或いは 、この項に関して、正規化パラメータを含ませることができる。 下記の(35a)、(35b)および(35c)式は、取り得る正規化パラメータを示す。 (35a)式は、直流項に対する正規化の式であり、(35b)式は、直流項およびフー リエ係数に依存するパラメータに対する正規化の式であり、(35c)式は、直流項 ではなく、フーリエ係数に対する正規化の式である。フーリエ係数に対する正規 化を行なわない場合(例えば、直流項“Ｉ₀”が、較正パラメータ決定回帰処理で フィット・パラメータとして含まれていないか、成いは、正規化が実行されない 場合)、フーリエ係数の上記係数値に較正パラメータ決定回帰を適用することに よって与えられた較正パラメータに関して“浮動(Floating)”値を得る。後に説 明するように、直流成分“Ｉ₀”を決定するのは難しく、度々、バックグラウン ド光や、暗電流や、読出回路の電圧オフセット等々に対する“遮蔽(Shutter：シ ャッタ)”が必要となる。その上、直流成分は、計器のドリフトに対する感度が 良い。その結果、この発明の較正処理では、(35a)および(35b)式を使用するより は、また、較正パラメータを決定する回帰処理に“Ｉ₀”を含ませることよりは 、(35c)式を使用するのが好ましい。（材料システムの回転補正器型検査システ ムにおいて“ストレイト・スルー”形態とする場合よりも“試料有り”とした場 合に、(35c)式の正規化を行って較正データを得る。） その場合、正規化されたフーリエ係数は、次の(36)−(39)式で表される。 グローバルな較正データのセットは(40)式で表すことができる。 ここで、ＭＦＤは、測定されたフーリエ・データ（Measured Fourier Data） を表し、および“Ｐ”は、１つの独立変数を構成している偏光角（Polarizer An gle）である。（そこで、この“Ｐ”は、典型例では、零（０．０）度から１８ ０度までの範囲内で、１０度単位で変化する。）“ｎ”は、フォトアレイ中の選 択されたダイオード素子（チャネル）のインデックス、換言すれば、第２独立変 数（すなわち波長）を表す。典型的なシステムの形態例では、２５６個のチャネ ルのフォトアレイに３０−２５０個のダイオード素子（チャネル）を使用する。 “グローバル”という言葉は、波長依存性があることを強調している。上述の“ Ｐ”の範囲設定と波長の範囲とを利用して、グローバルなＭＦＤのデータのセッ トを次式(41)で表す値を含んでいる。 （(180/10＋１)回の偏光子のセッティング）×（(250−30＋１)個のチャネル） ×（(4)個のフーリエ成分)）＝16,796値 ...(41) フーリエ・データの近似値誤差(approximate error)（σＭＦＤ_P,nで表す。）は 、各検出器のチャネルでの信号対雑音比から推測でき、かつ、経験的に得られた データセットの回帰解析に使用される。 続いて、(3)−(17)式、(35)−(39)式（およびフォトアレイの非理想性が含ま れている場合には、(25)−(34)式）を使用して、この発明のＲＣＭＳＩＳによっ て経験的に測定される(36)−(39)式における正規化されたフーリエ係数の値を計 算（すなわち数学的に予想）することが可能となる。しかしながら、この数学的 予想をするためには、材料システムのＰＳＩ値およびＤＥＬＴＡ値を知り、オフ セット角Ｐｓ、Ａｓ、およびＣｓを知り、補正器の他の非理想性の他に補正器の リターディション（Retardation）‘δ’を知り、必要ならば、フォトアレイの 非理想性‘ｘ’および‘ρ’を知る必要がある。この数学的予想は(42)式で示す ことができる。 ＰＦＤ_P,n(Ｐ，Ψ_n，Δ_n，(Ｐ_s)_n，(Ｃ_s)_n，(Ａ_s)_n，δ_n，ｘ_n，ρ_n)...(42) (42)式から、所定の方位角とフォトアレイ・チャネル（波長）での予想されたフ ーリエ・データ（ＰＦＤ）セットは、この式に示された変数の関数であることが わかる。これらの変数は、数値が与えられるべき較正パラメータを構成している 。この発明の回帰処理は、この較正パラメータの数値を決める手段を提供する。 従来技術では、その全てにおいて、利用される各波長毎に個別の回帰処理を実 行していた。使用波長の数が２００波長あると、各Ｐｓ、Ａｓ、Ｃｓ等々に対し て、個別に２００個の値を得る。しかしながら、この発明による回帰処理では、 独立変数（すなわち波長）の関数としての較正パラメータを“パラメータ化”で きることを教示している。すなわち、少数の（例えば２個か３個の）パラメータ のみによる数学的な関係を作り上げて較正パラメータと独立変数（例えば、波長 ）との間の関数関係を記述でき、この発明の回帰処理を利用して上述の２個また は３個のパラメータを決定できる。 例えば、偏光子の方位オフセット角（Ｐ_s）を、全ての波長に対して、一定と しても良い。その場合には、例えば２００個の個別波長で２００個の個別の値の 代わりに、この偏光子の方位オフセット角（Ｐ_s）の値を決定（評価）してスト アすることができる。その場合、グローバル較正パラメータを(43)式のように定 義できる。 （Ｐ_s）_n≡ｇＰ_s ...(43) 一般に、(42)式で与えられたた、離散的に定義された較正パラメータのいずれも 、(44)式で定義されるグローバルなパラメトリック関数（Global Parametric Fu nction）で置き換えることができる。 ＣＰ_n＝ｇＣＰ（ｎ，ｐ₁，ｐ₂...．ｐ_k） ...(44) ここで、‘ＣＰ_n’は“ｎ”番目のチャネル（すなわち“ｎ”番目の波長）の各 々に対し離散的に定義された較正パラメータを表しており、また、‘ｇＣＰ’は ‘ＣＰ_n’に代わる（“ｎ”番目のチャネルおよび“ｋ”個の較正パラメータ“ ｐ１..．ｐｋ”の関数としての）グローバルなパラメトリック関数である。この パラメトリック関数は、任意の数学的形式のものとすることができる。例えば、 これらに何ら限定されるものではないが、多項式、有理式或いは超越的な形式と することができる（Ψ_nおよびΔ_nの場合には、パラメトリック関数を、材料シス テムに対する多層光学モデルから、周知の材料光学定数およびパラメータ化され た膜厚を使用して計算できる。）パラメトリック関数の重要な特徴は下記の通り である： １．パラメトリック関数は、各独立変数（例えば、フォトアレイ・チャネルま たは波長）毎における較正パラメータの振る舞いを正確に表す。 ２．パラメトリック関数は、利用された各独立変数（例えば波長）毎における 較正パラメータを単に評価するために必要とされるパラメータの個数よりも少な い個数のパラメータを利用する較正パラメータの振る舞いを正確に表す。 (44)式の各項において“ｋ”（較正パラメータの個数）は“ｎ”（チャネル数 ）よりも少ないといえる。 理解すべきことは、この発明で利用される、好ましいグローバルなパラメータ 関数式は、利用される特定の実施例（例えば、利用される補正器のタイプ）に依 存するということである。また、ある較正パラメータをグローバルなパラメトリ ック関数で表現すること、および他の較正パラメータを直接的に表現することは 、この発明の回帰依存較正パラメータ決定処理の範囲に含まれる。モデルを利用 したグローバルなパラメトリック関数の３つの例を下記に示す。 グローバル回帰モード（ＧＲＭ）１． このモード（ＧＲＭ）では、５個の較正パラメータの値を決める必要がある。 (45)−(47)式は、予想されるフーリエ・データ（ＰＦＤ）の式である。 ＰＦＤ_P,n(Ｐ，Ψ_n，Δ_n，ｇＰ_s，ｇＣ_s，ｇＡ_s，ｇδ(ｎ，ｐ₀，ｐ₁))...(45) ここで、 ｇδ(ｎ，ｐ₀，ｐ₁)＝[ｐ₀・90・(１＋ｐ₁/[ｗ(ｎ)]²)]/ｗ(ｎ) ...(46) および、 ｗ(ｎ)＝Ｃ₀＋Ｃ₁・ｎ＋Ｃ₂・ｎ² ...(47) 尚、ｗ(ｎ)は、フォトアレイの“ｎ”番目のチャネルに対応した、電磁放射の波 長（ナノメートル単位）である。Ｃ₀，Ｃ₁，およびＣ₂は、波長較正パラメータ である。先に説明した、ツァイス・ダイオードアレイ分光システムを利用する場 合には、これらＣ₀，Ｃ₁，およびＣ₂の較正パラメータは、製造側で予め与えら れており、各フォトアレイ・チャネルに与えられる波長は(47)式を利用して決め ることができる。補正器によって生ずる波長の関数としてのグローバルな遅れ（ Retardance：リターダンス）は、(46)式で与えられる。(46)式は、逆波長関係を 与えている。“ｐ₀”は、波長（ナノメータ単位）であり、この波長において補 正器は“４分の１波長板”であって、リターディション（Retardation）は９０ 度である。“ｐ₁”は、補正器の光学的性質のうちの分散効果を補償する。(46) 式には、より高次の項を追加できる。 この（ＧＲＭ）モード１においては、方位のオフセット較正パラメータを全波 長に対して一定とする。そのため、（ＧＲＭ）モード１を使用すると、５個のグ ローバル較正パラメータ： （ｇＰ_S，ｇＣ_S，ｇＡ_S，ｐ₀，ｐ₁） を、材料システムのＰＳＩおよびＤＥＬＴＡ： Ψ_n， および Δ_n に追加して、この発明の回帰処理によって決定する必要がある。グローバル回帰モード（ＧＲＭ）２． このモードは（ＧＲＭ）１に類似しているが、Ｐｓ較正パラメータをグローバ ル較正パラメータ（すなわちフォトアレイ・チャネル番号“ｎ”に依存しない定 数である）として定義する。再び、補正器のリターダンスを(46)式および(47)式 でパラメータ化する。ＣｓおよびＡｓの値は、各フォトアレイ・チャネル毎に離 散値としてとることができる。しかし(48)式はこれらの関係式を示す。 ＰＦＤ_p,n(Ｐ，Ψ_n，Δ_n，ｇＰ_s，(Ｃ_s)_n，(Ａ_s)_n，ｇδ(ｎ，ｐ₀，ｐ₁))...(48 ) グローバル回帰モード（ＧＲＭ）３． この（ＧＲＭ）３モードでは、Ｐ_sのみをグローバル・パラメータとし、他の 全てのシステム較正パラメータは、各フォトアレイ・チャネル毎に個別的な値と する。(49)式は、この関係を表している。 ＰＦＤ_p,n(Ｐ，Ψ_n，Δ_n，ｇＰ_s，(Ｃ_s)_n，(Ａ_s)_n，δ_n) ...(49) 回帰 下記に示した較正パラメータを決定するこの発明の回帰解析法では、標準的な 非線形回帰解析方法を利用する。まず、χ²を(50)式で定義する。そして計算さ れたフーリエ・データ（ＰＦＤ）と実験して測定されたフーリエ・データ（ＭＦ Ｄ）との間の誤差の大きさを知る。 (50)式は、較正データの測定値と計算値とのデータセット間での全体誤差を単 純化して表わしている。すなわち、この誤差は、測定されたフーリエ・データと これに対応する計算されたフーリエ・データとの間の差の２乗を各測定データ点 での近似誤差（σＭＦＤ_Pn）によって正規化したものを検光子および波長（チャ ネル）設定値の全体にわたり和をとったもので与えられる。(51)式は、より正確 な数学的定義を与える。： (50)式および(51)式において、ｐ_kは、（ＰＦＤ）の計算に必要な“ｋ”個の 可調整システム較正パラメータ（”ｋ”adjustable system Callibration Param eters）である。この明細書の背景技術のところで掲げたジョーズ(Johs)の論文 中に述べられている、周知のマーカード(Marquardt)-レベンベルグ(Levenberg) 非線形アルゴリズムを使用してシステム較正パラメータｐ_kを繰り返えし調整し て誤差を最小にすることが出来る。 急速に収束する回帰を行うためには、良い初期値を必要とする。この発明によ れば、上述したグローバル回帰に使用し良好な初期値(スターティング値：start ing values)を得るため、多数の離散的な波長で、多数回の非グローバル回帰を 実行する。種々の較正パラメータに対して得られた値の範囲から、グローバル回 帰の初期値を経験的に選出することが出来る。 グローバル回帰を、“Ｎ”番目のチャネル毎に（すなわち、各“Ｎ”番目の波 長毎に）得られるデータのみを利用して、実行して収束させるに必要な回帰処理 （手順）時間を短縮することが出来る。この回帰の仕方は、グローバルであると 考えられる。 この発明のＳＲＣＭＳＩＳが一旦構成されると、このシステムで未知サンプル からデータを得、そのためＰＳＩおよびＤＥＬＴＡのプロットを得ることが可能 となる。クライム(Kleim)等は、ＰＳＩ（Ψ）およびＤＥＬＴＡ（Δ）に対する 式を提示しており、これら式は(52)式および(53)式で与えられる。 これらの式において、＋／−４５度において解析を行う。また、(52)式および (53)式を適用するに先立ち、(15a)、(15b)、(16a)、(16b)、(17a)および(17b)並 びに(25)−(34)式を適用することによって、測定されたフーリエ・データを”理 想的な”フーリエ・データに変換する必要がある。クライム(Kleim)等は、また 、回転補正器システムでは区間平均測定(zone-averaged measurement)（すなわ ち、検光子Ａを最初は＋４５度に設定し、２度目は−４５度設定した測定から得 たＰＳＩおよびＤＥＬＴＡを平均化する）を行なう利点を述べている。この発明 によれば、この区間平均測定を併せて行ってデータ測定の精度をさらに高めるこ とが出来る。 また、材料システムのＰＳＩおよびＤＥＬＴＡを特徴付けるデータを得るため の別の方法は、この材料システムを、この発明のＳＲＣＭＳＩＳに設置させてあ る、試料有りモード(Sample Present Mode)で、当該検査システムで較正処理を 行うことである。 この発明は、詳細な説明の項と図面とにより、より良く理解されるであろう。発明の概要 このため、この発明の主な目的は、多重波長を同時に検出するための多数のダ イオード素子から成る少なくとも１個のフォトアレイを含むＳＲＣＭＳＩＳを提 供することにある。このＳＲＣＭＳＩＳは、ベレク型(Berek-type)の光軸が面に 垂直なクロマティックおよびノン−クロマティックの両補正器、および／または 光軸が面と平行な他の補正器を利用できる。さらに、このＳＲＣＭＳＩＳは、市 販の補正器および分光システム部品を利用して実現できる。 この発明の他の目的は、ＳＲＣＭＳＩＳと関連して、数学的回帰依存技術によ って、数学的モデル中の較正パラメータを決定する方法を提供することにある。 この数学的回帰依存技術は、典型例ではＳＲＣＭＳＩＳを“材料システム有り” のモード或いは“ストレイト・スルー”のモードに設定(oriented)させて得られ た少なくとも二次元データのセットの一組を利用している。 この発明のさらに他の目的は、較正パラメータ（偏光子、補正器および検光子 の方位角、および材料システムのＰＳＩおよびＤＥＬＴＡ、および補正器を表わ す行列要素のようなパラメータ）を、データセットの変数（波長、或いは偏光子 および／または検光子の方位角の回転、或いは被検査材料システムの表面への電 磁放射ビームの入射角のような変数）の関数として、有益にかつ望まれるように パラメータ化する場合には、数学的回帰依存較正処理を行っている間に決定され る必要のある較正パラメータの個数を減らす方法を提供することにある。 この発明の目的は、この発明のＳＲＣＭＳＩＳの有用性についての、経験的に 得られたドキュメンテーション(documentation)を、数学的回帰較正法および材 料システム検査データ取得方法を実行して得られた結果の形態で、提供すること にある。図面の簡単な説明 図１は、材料システムの回転補正器型材分光検査システム（ＳＲＣＭＳＩＳ） （例えば、エリプソメータ・システム）モードで動作できる反射および透過モー ド材料システム検査システムの基本的構成成分を示す図である。 図２は、スペクトログラフィック・ダイオードアレイ分光器システム検出器を 示す図である。 図３は、図１および図２に示す構成成分を反射モードに組み合わせた構成を示 す図である。 図４は、図１および図２に示す構成成分を反射モードに組み合わせて、図２の スペクトログラフィック・ダイオードアレイの分光器システムを３台備え、これ ら分光器システムに光ファイバを介して入力を与える構成を示す図である。 図５は、図１および図２に示す、構成成分を反射モードに組み合わせて、分散 光学系によって生ずる多次（Multiple Orders：マルチプル・オーダ）のビーム を多数のフォトアレイで受け止める構成を示す図である。 図６は、この発明で利用する場合がある、パラメータ化により較正パラメータ をモデル化する方法の一例を説明するための曲線図である。 図７は、材料システムの回転補正器型分光検査システム（ＳＲＣＭＳＩＣ）の “ストレイト・スルー”形態の構成を示す図である。 図８ａは、ライン型(lined)回折格子分散光学系を示す平面的な線図である。 図８ｂは、ブレーズ角型(blazed angled lined)回折格子分散光学系を示す平 面的な線図である。 図８ｃは、ホログラフィー(holographic lined)回折格子分散光学系を示す平 面的な線図である。 図８ｄは、プリズム分散光学系を示す平面的な線図である。 図９ａは、図中、左端側が円形であり、かつ、右端側が“スリット”形となっ ている光ファイバを示す図である。 図９ｂは、全長にわたり円形状であって“スリット”自体に入力を与える光フ ァイバを示す図である。 図９ｃは、図中、左端側が円形で、右端側が３本に分かれていて、それぞれの 右端側を円形または“スリット”形として示した３分岐型光ファイバを示す図で ある。 図９ｄは、面に対し光軸が垂直方向に向いているベレク（Berek）・タイプ補 正器を示す図である。 図９ｅは、面に対し光軸が平行に向いている補正器を示す図である。 図９ｆは、２枚の多次波長板で構成した零次石英波長板の構造を示す図である 。 図１０ａ−１０ｇは、この発明のＳＲＣＭＳＩＳにベレク・タイプ補正器を使 用したときのデータを説明するための曲線図である。 図１１ａ−１１ｃは、この発明のＳＲＣＭＳＩＳに零次石英波長板を使用した ときのデータを説明するための曲線図である。 図１２ａ−１２ｃは、この発明のＳＲＣＭＳＩＳにポリマー補正器を使用した ときのデータを説明するための曲線図である。 図１３ａ−１３ｆは、この発明のＳＲＣＭＳＩＳに“アクロマティック”波長 板補正器を使用したときのデータを説明するための曲線図である。 図１４ａ−１４ｈは、この発明のＳＲＣＭＳＩＳを使用して得られた、種々の 測定された材料システムのＰＳＩ値およびＤＥＬＴＡ値のデータを示す曲線図で ある。詳細な説明 この発明のシステム 図１を参照して、材料システム（ＭＳ）を反射モード（ＲＭ）または透過モー ド（ＴＭ）で検査する、材料システム検査システム（例えば、エリプソメータ・ システム）につき説明する。この材料システム検査システムは、一般には、電磁 放射の多色ビーム源（ＬＳ）と、偏光子（Ｐ）と、材料システム支持ステージ（ ＳＴＧ）と、検光子（Ａ）と、検出素子（ＤＥ’ｓ）を含むフォトアレイ検出シ ステム（ＤＥＴ）とを備えている。しかし、図１は、反射モード・システム補正 器（Ｃ）および（Ｃ’）と、透過モード・システム補正器（Ｃ）および（Ｃ”） とがあるように示している。理解して欲しい点は、反射モードまたは透過モード ・システムのいずれの場合においても、補正器を材料システム（ＭＳ）の前段お よ び／または後段に設置できるという点である。すなわち、反射モード・システム （ＲＭ）には、１個の補正器（Ｃ）または（Ｃ’）のいずれかが設けられている か、或いは、両補正器（Ｃ）および（Ｃ’）が設けられている。そして、透過モ ード・システム（ＴＭ）では、１個の補正器（Ｃ）または（Ｃ”）が設けられて いるか、或いは、両補正器（Ｃ）および（Ｃ”）が同時に設けられている。 図１に示す構造のシステムを回転偏光子または回転検光子システムとして動作 させることが可能である。しかしながら、この発明の材料システムの回転補正器 型検査システム（ＲＣＭＳＩＳ）は、その好適な動作モードでは、材料システム 支持ステージ（ＳＴＧ）上に載置された材料システム（ＭＳ）からデータを得て いる期間中は、偏光子（Ｐ）および検光子（Ａ）を基本的には固定しておき、こ のデータの入手期間中は、少なくとも１個の存在する補正器（(Ｃ)および／また は(Ｃ’)；または（Ｃ）および／または(Ｃ”)）を回転させる。このようにする ことにより、回転させられている補正器に入射している電磁放射ビームの偏光ビ ーム中の直交する成分間に、連続的に変化するリターダンス(retardance)を効果 的に生じさせることができる。２個の補正器のうちの一方の補正器（Ｃ）を材料 システム支持ステージ（ＳＴＧ）上に置かれた材料システムの前段に設け、かつ 、その他方の補正器（(Ｃ’)または(Ｃ”)）をこの材料システムの後段に設けた 場合には、使用時には、当該一方または双方の補正器を回転させることができる 。双方の補正器を回転させる場合には、双方を同一速度で回転させることもでき るし、或いは、双方に異なる回転速度を利用することもできる。さらに、 使用時に、偏光子（Ｐ）および検光子（Ａ）を固定することによって、データの 入手期間中は、偏光状態が入力光学系および出力光学系に敏感となるのを、本質 的に回避できるという利点を得る。そのため、光ファイバ、鏡、レンズ等々を入 力部／出力部に使用することができる。 また、以下の説明では、この発明のＳＲＣＭＳＩＳによって検査される材料シ ステム（ＭＳ）は、材料システム支持用ステージ（ＳＴＧ）上に位置決めすると 仮定する。このような材料システムの位置決めは、係属中の米国特許出願０８／ ７２７，７００に開示されているような、上述のケースに限定される必要はない 。例えば、材料システム（ＭＳ）を磁気−光学システム中に置くことができる。 この磁気−光学システムは、前述の材料システム支持用ステージ（ＳＴＧ）によ って支持するのには大きすぎる。その場合には、電磁ビーム指向（directing： ディレクティング）手段（例えば、ムーニィー・ロームブ（Mooney Rhomb）型 の手段、または鏡等々）を材料システム支持用ステージ（ＳＴＧ）上に置き、そ して、この発明の多色電磁ビーム源（ＬＳ）と検出素子（ＤＥ）を含むフォトア レイ検出システム（ＤＥＴ）の再位置決めをする必要なく、この電磁ビーム源（ ＬＳ）から発生した多色電磁ビームを、離れて存在する材料システム（ＭＳ）お よび前述の電磁ビーム指向手段と相互作用させることにより、当該電磁ビームを 、前述の検出素子（ＤＥ）を含むフォトアレイ検出システム（ＤＥＴ）に向ける ことができる。 続いて、この発明は、電磁放射の多色光源（ＬＳ）を利用している。第２図で は、この発明における検出素子（ＤＥ’ｓ）含有フォトアレイ検出システム（Ｄ ＥＴ）は、好ましくは、多数のダイオード素子（ＤＥ’ｓ）から成っているフォ トアレイを備えている。使用時には、分散光学系（ＤＯ）には、材料システム（ ＭＳ）と相互作用して検光子（Ａ）を通過した多色電磁放射ビーム（ＥＰＣＬＢ ）が入射し、そしてこの光学系でこのビーム（ＥＰＣＬＢ）を回折させて各フォ トアレイ（ＰＡ）のダイオード素子（ＤＥ）に、本質的に単一な波長（例えば、 中心の単一波長を中心とした微小波長帯域）をそれぞれ入射するようにする。フ ォーカシング素子（ＦＥ）を破線で示し、この素子は任意に設けることができる ことを示している。このフォーカシング素子（ＦＥ）を設けた場合には、この素 子（ＦＥ）は、電磁波の多色ビームを集光させて検出素子（ＤＥ’ｓ）含有フォ トアレイ検出システム（ＤＥＴ）に入力させることができる。検出システム（Ｄ ＥＴ）は、ダイオード素子（ＤＥ’ｓ）で発生された信号をダイオード素子（Ｄ Ｅ’ｓ）から順次にまたは並列的に出力する。好適な検出素子（ＤＥ’ｓ）含有 フォトアレイ検出システム（ＤＥＴ）は、“市販品”であり、これはフォーカシ ング素子（ＦＥ）を含んでいて、分散光学系（ＤＯ）およびダイオード素子（Ｄ Ｅ）アレイを内蔵している。この発明のＲＣＭＳＩＳの好適実施例の“市販製品 ”は、下記のグループの製造番号で示されたツァイス・ダイオードアレイ分光シ ステム である。すなわち、このグループは、（ＭＭＳ１（３００−１１５０ｎｍ ）；ＵＶ／ＶＩＳ ＭＭＳ（１９０−２３０ｎｍ）；ＵＶ ＭＭＳ（１９０−４ ００ｎｍ）；およびＩＲ ＭＭＳ(９００−２４００ｎｍ)）である。ここに示さ れた ツァイス・システムは、著しくコンパクトなシステムであり、これらは多数の検 出素子（ＤＥ’ｓ）を備えていて、全体を図２で示したように、フォーカシング 素子（ＦＥ）、スリット（Ｓ）および単一の凹形ホログラフィック格子分散光学 系（ＤＯ）を経て、フォーカシングを行う。 また、図２は、検出素子（ＤＥ’ｓ）含有フォトアレイ検出システム（ＤＥＴ ）には、ビーム・スプリッタ（ＢＳ）と十字線を有するレチクル（Reticule）( ＣＨ)があることを示している。これらビーム・スプリッタ（ＢＳ）、分散光学 系（ＤＯ）、フォーカシング素子（ＦＥ）、検出素子（ＤＥ’ｓ）を含むフォト アレイ（ＰＡ）および十字線を有するレチクル（ＣＨ）を、１つの固体ユニット として、移動するように搭載する場合には、前述の十字線を有するレチクル（Ｃ Ｈ）に反射するアライメント用の電磁放射ビーム（ＡＬＢ）を十字線の交点近く に位置させることにより、検出素子（ＤＥ’ｓ）を具えたフォトアレイ検出シス テム（ＤＥＴ）を、入射する電磁放射偏光ビーム（ＥＰＣＬＢ）に対して、良好 に整列させることができる。実際に、このような構成は、著しく良好に作動する ことがわかった。さらに、（ＣＨ）として示されている素子は、直交(quadratur e)フォト検出器自動整列手段、成いは、他の機能的な適当なシステムとすること ができる。 また、この発明の補正器(Ｃ)，(Ｃ’)，(Ｃ”)は、典型的には、市販の四分の 一波長板であって、その光軸がその波長板の面内にある波長板(図９ｅ参照)とす るか、或いは、光軸が面と垂直なベレク・タイプのものとする(図９ｄ参照)。そ して、これら補正器を選択する際に、強調される点は、そのアクロマティック ・オペレーティング特性に特別な関心を払わずに済む点である。零次波長板は、 光軸が互いに９０度の方向に向いている、厚さ（Ｔ１）および（Ｔ２）の異なる ２枚の多次波長板で構成して、リターディションの全体にわたる効果が零次とな るようにすることができる（図９５参照）。同様に、上述の補正器(Ｃ)，(Ｃ’) ,(Ｃ”)を本質的には、石英、成いはポリマー等のような機能性材料で形成する ことができる。 さて、極めて重要な点であるが、この発明の材料システムの回転補正器型検査 システム（ＲＣＭＳＩＳ）は、分光的なシステム（すなわち、例えば１９０−１ ０００ナノメートルの範囲にわたる多くの電磁波長を含むビームの多数の波長に 対して同時に動作するシステム）であるけれども、このシステムに利用されてい る補正器(Ｃ)，(Ｃ’)，(Ｃ”)は、リターダンス、すなわち、例えば、波長に反 比例して変化するが依然として使用出来るリターダンスを与える。しかしながら 、補正器(Ｃ)，(Ｃ’)，(Ｃ”)は、典型例では、これを介して多色性の電磁ビー ムを通過させるものであることが必要であり、その場合、重大な減衰や偏向を起 こしたり、或いは、この電磁ビームの伝播方向にずれを生じさせたりすることが ないものであることが必要である。もしそうでなければ、検出素子（ＤＥ’ｓ） 含有フォトアレイ検出システム（ＤＥＴ）の検出素子出力信号に、補償が困難な 複雑さが生ずる。 波長の範囲にわたり一定の９０度のリターダンス（Retardance）(理想的な特 性である)に近いリターダンスさえも与えない補正器(Ｃ)，(Ｃ’)，(Ｃ”)で この発明を実現させることができる理由は、次の通りである。すなわち、利用す る回帰依存較正処理（この明細書の発明の開示の項を参照）は、この発明のＲＣ ＭＳＩＳの数学的モデルに必要とされる較正パラメータに対して、波長依存補償 を実行できる値を提供するからである。この明細書の発明の開示の項によく説明 されているように、発明者は、この発明のＲＣＭＳＩＳの、較正パラメータを含 む数学的モデルを、例えば、このシステムの種々の構成要素に対する行列表示を 利用することによって確立し、これられの行列を適当な順に掛け合わせて伝達関 数を形成する。これは、検出素子（ＤＥ’ｓ）含有フォトアレイ検出システム（ ＤＥＴ）の検出素子（ＤＥ）によってモニタされる全ての波長にあてはまる。次 に、データのセットは、波長の関数として、および典型例では偏光子（Ｐ）また は検光子（Ａ）の種々の設定（すなわち、偏光子および検光子を種々の位置に回 転できる）の関数として、実験的に得る。その場合、補正器（Ｃ）は、典型的に は、必ずしもこれらの値である必要はないが、２０ないし３０Ｈｚで回転させる 。別の回転速度も利用できるし、２個の補正器を設けている場合には、その一方 または双方を回転させることもできる。そこで、双方の補正器を以下説明するよ うに回転させる場合には、双方を同一速度で、或いは、異なる速度でそれぞれ回 転させることができる。（留意すべき点は、検査中の材料システムに対する多色 放射ビームの入射角の変化を利用することによって、データのセットを得ること もできる。）次に数学的モデル中の較正パラメータの値を、典型例では、これら データのセットへの平均二乗誤差（Mean-Squre-Error）に基づいた回帰を行って 、決定 すなわち評価する。また、数学的級数（例えばフーリエ級数）の係数に対し較正 パラメータを含む数学的表示を有効的に見つけ出すことも可能である。この数学 的表示は、数学的モデルの伝達関数を含んでいて、データのセットから係数に対 する数値を計算し、次いで、データのセットから求めた係数の上記数値へ、数学 的級数の伝達関数の係数に関する、上述の較正パラメータを含む数学的表示の回 帰を、有効的に、実行する。ここで強調されるべき点は、優れた較正結果を得る のに十分な単一の二次元データのセットを見い出していることである。この二次 元データのセットは、典型例では、強度に対する（すなわち強度値が依存する） 波長および、偏光子又は検光子の方位回転角の設定値である。さらに、この発明 のＲＣＭＳＩＳを多色電磁放射ビームが材料システム（すなわち“試料有り”の モード：図１，３，４，および５参照）と相互作用するように設定するか、或い は、“オープン・アトモスフェア(Open Atmosphere)”(すなわち“ストレイト・ スルー”のモード：図７参照)からなる材料システムとは異なる材料システムと は相互作用を起こすことなく、多色電磁放射ビームがこの発明のＲＣＭＳＩＳを 通過するように設定することによって、上述の二次元データのセットを得ること が出来る。勿論、この発明のＲＣＭＳＩＳの較正には、同時に２組以上のデータ のセットを利用することもできるが、その必要はないと判った。この点について は、継続している米国特許出願第０８／６１８８２０号に記載されている。そこ では、ＲＣＭＳＩＳを赤外波長帯域で使用する場合には、２組のデータのセット が必要である。（例えば、これらデータセットは、（“ストレイト・スルー”と か、“材 料サンプル有り”とか、“代用材料サンプル有り”とかのうちのいずれかの選択 された状態に設定されたＲＣＭＳＩＳで選定される。）両データのセットを回帰 処理に同時に利用して、当該出願第０８／６１８８２０号に開示されている数学 的モデルの多数の較正係数の値を決める。この発明の較正処理を実行するために 唯一組のデータのセットを必要とする理由は、この発明の数学的モデル（赤外波 長帯域では作用しない）によって要求される較正パラメータの個数が、赤外波長 領域で作用するＲＣＭＳＩＳの数学的モデルによって要求される較正パラメータ の個数よりも遥かに少ないからである。この発明のＲＣＭＳＩＳの数学的モデル は、典型的には、（補正器が１個しかない場合には）、材料システムのＰＳＩお よびＤＥＬＴＡの同時決定と共同する５個の較正パラメータしか含んでいない。 （ストレイト・スルーモードは、本質的には、オープン・アトモスフェアを材料 システムとして提供し、かつ、このオープン・アトモスフェアのＰＳＩおよびＤ ＥＬＴＡは、それぞれ４５度および零（０．０）度である。）上述した５個の較 正パラメータは、偏光子（Ｐｓ）、検光子（Ａｓ）および補正器（Ｃｓ）の方位 角と、補正器のリターダンス・パラメータ(Retardance Parameters)（Ｐ０）お よび（Ｐ１）である。(45)式と(46)式とによって、この点を示す。（方位較正角 （Ｐｓ），（Ｃｓ）および（Ａｓ）は、偏光子、補正器および検光子の方位を材 料システムの基準フレーム(Frame of Reference)で整列させると考えられている 。）勿論、補正器が２個存在する場合には、追加の補正器の方位角（Ｃｓ２）お よび補正器のリターダンス・パラメータ（Ｐ０’）および（Ｐ１’）等の追加の パラメ ータについても、その値を決定するすなわち評価する必要がある。（補正器によ って、偏光電磁ビームの直交成分間に生じたリターディションは、行列要素に、 典型的にはジョンズ(Jones)行列のｒ４項によって説明できるが、このようなリ ターディションは、ここで説明している較正処理における補正器リターディショ ン・パラメータ(Ｐ０)，(Ｐ１)，（Ｐ０’）および（Ｐ１’）によって説明でき る。） ここで理解すべきことは、この発明のＳＲＣＭＳＩＳのシステムは、図１およ び図２に示した構成成分を組合わせた構成中に、基本的に存在する。この組合わ せの基本構成は、図３に示すような反射モードシステムである。すなわち、図３ は、図１にも示したＲＣＭＳＩＳにおいて、図２の検出素子（ＤＥ’ｓ）を含む フォトアレイ検出システム（ＤＥＴ）を検光子（Ａ）の直後に設けた分光学的反 射モード・バージョンの構成例を示している。 図４は、この発明の他の反射モード・システムの構成例を示す。この構成例の ３個の検出器（Ｄｅｔ１），（Ｄｅｔ２）および（Ｄｅｔ３）は、光ファイバー 束を具えた光ファイバ・コネクタ（ＬＦＣ）に存在する光ファイバー（ＬＦ１） 、（ＬＦ２）および（ＬＦ３）から入力が供給される。この光ファイバ・コネク タ（ＬＦＣ）は、偏光電磁ビーム（ＥＰＣＬＢ）を受光して検光子（Ａ）へ出射 する。（図９ｃに示す、少なくとも二股に分かれている光ファイバーを利用する ことも可能である。）これら３個の検出器（Ｄｅｔ１），（Ｄｅｔ２）および（ Ｄｅｔ３）は、既に説明したような、市販のツアイス(Zeiss)ダイオード・アレ イ・ス ペクトロメータとすることが出来ると共に、それぞれは、分散光学系（ＤＯ）と ダイオード素子（ＤＥ）を含むフォトアレイ（ＰＡ）とを機能的に組み合わせら れたフォーカシング素子（ＦＥ）を、備えている。 図５は、この発明によれば、偏光した電磁放射の多色ビーム（ＰＰＣＬＢ）を 材料システムと相互作用させた後は、材料システムから反射させることが出来る ことを示す図である。図５は、電磁放射の反射偏光ビーム（ＥＰＣＬＢ）を分散 光学系（ＤＯ）、（例えば、回折格子）に入射させて複数の次数（＋ＯＲＤ２， ＋ＯＲＤ１，−ＯＲＤ１および−ＯＲＤ２）のスペクトルを生じさせる。各次数 は、波長のスペクトルから成っていて、図５は、それぞれの次数（＋ＯＲＤ２， ＋ＯＲＤ１，−ＯＲＤ１および−ＯＲＤ２）のスペクトルの波長は、フォトアレ イ（ＰＡ）の検光子（ＤＥ’ｓ）によって受光される。この発明のある実施例で は、このようなシステムを利用することが出来る。典型例では、分散光学系（Ｄ Ｏ）を回転可能とすることによって、各次数の波長放射がこの分散光学系（ＤＯ ）から進む方向を調整可能となるようにする。また、図５には、フィルタ（Ｆ１ ）が設けられている。隣接する次数の波長は、オーバーラップすること、および このフィルタ（Ｆ１）は、ユーザをしてフォトアレイ（ＰＡ’ｓ）へ入射するバ ックグラウンドの放射を低減させる他に、所望の波長のみを通過させることが可 能であることに留意するべきである。典型的には、フォーカシング素子は、図５ の実施例では、存在しない。 また、光ファイバを利用して光源（ＬＳ）から偏光子（Ｐ）の位置まで多色電 子放射を到達させるか、成いは、検光子（Ａ）の位置から図１−図５中の検出器 （ＤＥＴ）まで到達させることが出来る。 図３−５に示した構成と類似している構成であるが、透過モードでの使用に向 けられた構成については図に示されていない。しかし、この図示されていない構 成も、図１から教示されるこの発明の範囲内の構成として理解されるべきである 。 続いて、この発明は、好ましくは、“市販”のコンパクトな分光システムを利 用し、かつ、色消しに関しては、決して“理想的”ではない“市販”の補正構成 要素を利用しているＳＲＣＭＳＩＳ（例えば、分光学的回転補正器型エリプソメ ータ・システム）を提供する。この点について正しく位置付けるために留意する 点は、今日まで、市場で入手できる、回転補償器型分光エリプソメータは何ら知 られていない。その理由は、以前から、そのようなシステムを提供するためには 、アクロマティック回転補正器（ＲＣ）が必要となるであろうと信じられていた からである。このような補正器は、通常は、市場で入手できないので、典型的に は、高価でリーゾナブルな類似システムを個々に製作する必要がある。（継続中 の米国特許出願第０８／６１８８２０号で説明されているように、デュアル−ロ ム(Dual-Rhomb)回転補正器（ＲＣ）は、約２−１４ミクロンの波長の範囲にわた るリターデイションに約７％の変動を与える。この補正器は、ネブラスカ大学で 開発されたものである。しかしながら、ネブラスカ大学のデュアル−ロム(Dual- Rhomb)回転補正器（ＲＣ）であっても、示された波長範囲外で、色消し”作用を するかどうか、明確でない。） 一般的に、図８ａから図８ｄは、分散光学系の種々の構成例を示す。図８ａは 、整列した回折格子（ＤＧＤＯ）を示す図である。格子ライン（ＧＬ）は、本質 的に、格子ライン間に空隙（ａ）をもっていて断面が長方形である。図８ｂは、 “ブレーズ”角を有する回折格子分散光学系（ＢＤＧＤＯ）である。ブレーズ角 （ＢＡ）は、反射回折エネルギーを、“次数”間に、典型的な無用な零次（ＯＲ ＤＯ）のスペクトルからプラス１次（＋ＯＲＤ１）のスペクトルおよびマイナス １次（−ＯＲＤ１）のスペクトルのように、シフトさせる。尚、零次のスペクト ルは、図５に示す分散光学系の表面から戻る側へ垂直に生ずる。図８ｃは、ホロ グラフィー回折格子分散光学系（ＨＤＧＤＯ）を示す断面図であり、これは、市 販品である(後述するツァイス・ダイオードアレイ分光システム。このツァイス のシステムは、凹型形態のホログラフィーを利用している)。図８ｄは、プリズ ム分散光学系（Ｐ１）を示す。この分散光学系は、偏光した多色電磁ビーム（Ｐ ＰＣＣＬＢ）の入射面（Ｓ１）と、出射面（Ｓ２）および（Ｓ３）とを有してお り、これら出射面からは、回折ビームとして２つの“次数”（ＯＲＤＱ１）およ び（ＯＲＤＰ１）のスペクトルとして、それぞれ出射する。被覆（コーティング ）（ＯＣ）は、ビーム（ＰＰＣＣＢＡ）の部分的は内部反射によってビーム（Ｐ ＰＣＬＢＢ）を２つの“次数”のスペクトルを生じさせる。この発明では、分散 光学系（ＤＯ）として、回折を行う任意の機能素子を利用できる。 この発明では、光ファイバを利用できる。そのある形態について図９ａから図 ９ｃに示す。図９ａは、図中、左端側が本質的に円形状であって、図中右端側が “スリット”形状になっている光ファイバを示す。図９ｂは、その全長にわたり 、本質的には円形状であって、入力を“スリット”自体へ与える形態の光ファイ バを示す(図２に示す実施例において有効的に利用されるような光ファイバであ る)。図９ａおよび９ｂに示す光ファイバによって達成される効果は、だいたい 同じである。図９ｃは、三股型の光ファイバであって、本質的には、左端側が円 形状であり、図中右端側は三つに分岐して円形状または“スリット”形状となっ ている構成を示してある。三股型の光ファイバの使用例を図４に示してある。（ この発明の光ファイバは、電磁放射を伝搬させ、かつ、状態を変更させないため に有益な手段としてのみ利用する。）この発明の較正方法 （この発明の較正方法については、この明細書の発明の開示の項に良く記載さ れている。以下の説明は、上記記載を補足する説明である。） 使用に際し、この発明のＳＲＣＭＳＩＳを数学的にモデル化し、この数学的モ デルに較正パラメータが含まれている。これら較正パラメータは、多数の入射角 、および／または波長および／または偏光子または検光子の回転角の設定値等で 得られたデータのセットに基づいた、回帰依存の方法で、評価する。（尚、波長 と、および偏光子または検光子の方位角の設定値との関数として比較的容易に得 られる二次元データのセットが好ましくかつ十分であることが判っている。）以 下に説明するように、典型的には、偏光子（Ｐ）、補正器（Ｃ）、検光子（Ａ） の行列表示を利用する。較正パラメータは、この行列素子の行列要素に現れてい る。 回転補正器型分光エリプソメータシステム（ＲＣ）の較正パラメータの評価が一 旦行われると、そのパラメータによって、材料システム（ＭＳ）は検査を受ける ことが出来る。そうでなければ、この材料システム（ＭＳ）に基因して材料シス テム（ＭＳ）との相互作用の後に現れる、説明の出来ない変化が偏光電磁放射の ビーム（ＬＢ）に生じてしまう。（また、特定の入射角において材料システムと 関連するＰＳＩおよびＤＥＬＴＡを較正パラメータ値で、同時に、決定できる。 この決定が行われるのは、データのセットが材料システム有りのモードを利用し て得られ、しかも、数学的モデルが材料システムのＰＳＩおよびＤＥＬＴＡをフ ィット・パラメータ(Fit Parameters)として含んでいる場合である。） 図６は、較正パラメータを数学的モデルにモデル化するための“パラメータ化 ”の方法を説明するための図である。較正パラメータは、度々、波長の関数であ ると理解する必要がある。例えば、補正器によって与えられるリターデイション は、度々、波長とは逆比例して変化する。その場合には、数学的回帰に基づいて 較正パラメータを決定する典型的な方法では、較正パラメータの値をモニタされ た波長毎に決定する必要がある。しかしながら、図６は、波長に対し較正パラメ ータをプロットすることにより得られた軌跡を示している。この軌跡は、数式に よって正確にモデル化出来る。その場合、この数式には、所定の波長で較正パラ メータの計算を可能にすると知られている数個の定数のみが必要となる。例えば 、図６は、波長Ｗ（ｎ）の値は、信号が得られるチャネル番号（ｎ）（すなわち 、図２−図５に示したようなアレイ中の、ダイオード素子）と、３つの定数Ｃ０ ， Ｃ１およびＣ２の値とを知ることによって、計算出来ることを示している。同様 に、パラメータＣＰ０およびＰ１の値を知ることにより、ダイオード素子アレイ のチャネル番号の数（ｎ）に与えられる較正パラメータ値（ＣＰ）の計算が可能 となる。このチャネル数（ｎ）は２００以上であり、パラメータ化しない較正方 法を利用する場合には、較正パラメータＣＰのために２００以上の値を決定して 記憶する必要がある。しかしながら、較正パラメータのパラメータ化による方法 を利用すると、回帰処理は、２つの変数（ＣＰ０およびＰ１）のみの値を与える (リターン：retum)必要がある。また、較正処理を選択して入射角（ＡＯＩ）を データのセットの変数(Data Set variable)として含ませる場合には、較正処理 がデータを取るために“材料システム有り”の形態を利用すると、この材料シス テムのＰＳＩおよびＤＥＬＴＡの値がこの入射角（ＡＯＩ）で変化することが知 られている。（尚、これらＰＳＩおよびＤＥＬＴＡは、材料システムが有る場合 に得られたデータに基づいて較正パラメータを評価するのに役立つ回帰処理にお ける較正パラメータと等価である。） 同様なパラメータ化方法を適用して入射角（ＡＯＩ）に対するＰＳＩおよびＤ ＥＬＴＡのそれぞれの値を計算する式を与えることが出来る。これらの式は、そ れぞれ、回帰処理によって評価されるべき数個の変数のみを含む。（尚、“パラ メータ化(parameterization)”という概念は、１つ以上のローレンツ・オッシレ ータ(Lorentz Oscillator(s))が利用される誘電関数をモデル化する際に、度々 、取り入れられる。ローレンツ・オッシレータ構造(Structure)は、それが十分 に決めら れるように、大きさの較正パラメータと、ブロードニング(Broadning：広がりの ある)較正パラメータとが評価される。誘電関数のいくつかのピーク領域につい ては、この２つの評価された較正パラメータによって、充分にモデル化できるが 、ローレンツ・オッシレータのピーク領域および裾領域は、数学的に分離されて いない。そしてローレンツ・オッシレータ構造は、誘電体関数のプロット曲線の ピーク領域を充分に明確にするが、非ピーク領域については不充分である。この 問題は、出願係属中の米国特許出願第０８／５１４，９５９号中で焦点に当てら れている。当該米国出願は、ローレンツ・オッシレータ構造の代わりとして有限 の大きさの、本質的には幅が零の不連続およびまたは有限次の多項式からなる有 限の幅のオッシレータ構造を教示している。この発明は、有益なことであるが、 較正パラメータをパラメータ化することを利用する。すなわち、較正パラメータ 対データセット非依存変数のプロット曲線は、パラメータ化を適用して有益であ ることを実証しており、この発明の較正パラメータのパラメータ化へのアプロー チを、あるデータセット非依存変数について適用できる。 この発明は、図１−図５に示すような構成要素を備えるＳＲＣＭＳＩＳに関す るものである。また、この発明は、このＳＲＣＭＳＩＳの数学的モデルにおける 較正パラメータを決定するために、所望かつ有益な較正パラメータのパラメータ 化することを含んだ回帰を利用する較正方法に関する。この発明を適用した結果について この発明のＳＲＣＭＳＩＳで得られた結果を考慮すると、強調があるが、極め て感動的であり、この発明のＳＲＣＭＳＩＳの数々の適用例につき、図１０ａ− 図１４ｈを参照して説明する。これら図は、較正の結果と、得られたデータとを 示している。較正は、(45)−(47)式を利用する“（ＧＲＭ）１”、(48)式を利用 する“（ＧＲＭ）２”および(49)式を利用する“（ＧＲＭ）３”で行なう。これ らについては、この出願の明細書の発明の開示において全て説明されているので 、参照されたい。 図１０ａは、材料システムとしてのシリコンのサンプル上にある二酸化シリコ ンで得られたＰＳＩおよびＤＥＬＴＡの結果を示している。この結果は、この発 明のＳＲＣＭＳＩＳで得られたものであり、フッ化マグネシウム(Magnesium Flu oride)のベレク・タイプ補正器を上述の材料システムの後側に回転補正器として 設けたときの結果である。このフッ化マグネシウムは、そのスペクトル範囲は広 く、ディープＵＶ(deep ＵＶ)からミッドＩＲ(Mid IR)まで広がっていて、しか も、光学的に活性ではない。さらに、ベレク・タイプの補正器を約５度傾けてお き、この発明のＳＲＣＭＳＩＳによる偏光電磁放射ビームが、光軸に沿ってベレ ク・タイプ補正器に入射しないようにしてある。使用したベレク・タイプ補正器 は、厚さが約２ｍｍ（ミリメートル）であって、２４５−７３５ｎｍ（ナノメー トル）の波長範囲にわたって、１６０度から６０度までのリターディションを生 じた。図１０ａのデータを得るため（ＧＲＭ）１の較正処理を行って、図１０ａ のプロット曲線に加えて、次のような結果を得た。 図１０ｂは、予測したフーリエ・データと実験で得られたフーリエ・データと の間での“（ＧＲＭ）１”のフィット性が良いことを示している。尚、この場合 、(35c)式の正規化が適用された。 図１０ｃは、予測したフーリエ・データと実験で得られたフーリエ・データと の間での“（ＧＲＭ）１”のフィット性を示している。尚、この場合、(35c)式 の正規化が適用された。曲線の形が図１０ｂの場合とは異なっているが、この場 合にもフィット性は良い。 図１０ｄおよび１０ｅは、“（ＧＲＭ）２”手法を利用して決定した（Ｃｓ） ｎおよび（Ａｓ）ｎ較正パラメータを示す。これら（Ｃｓ）ｎおよび（Ａｓ）ｎ 較正パラメータは、フォトアレイの“ｎ”番目のチャネルに対して離散的にフィ ットしていた。図１０ｄおよび１０ｅの双方の曲線は、スペクトルのＵＶ部分に おいてほぼ１度という僅かなずれ（偏差：deviation）があるが、スペクトル全 体にわたりかなり良く一定であることを示している。図１０ｆでは、ベレク・タ イプ補正器のリターディションが波長の関数として示されている。破線曲線は、 ９０パーセント信頼限界（コンフィデンス・リミット：confidence limit）値 を示している。この限界値は、レーベンベルグ−マークォード(Levenberg‐Marq uardt)の非線形回帰解析（分析）から統計的に決定されたものである。この値は 、較正パラメータ対波長を決定する精度と確度に関係している。 図１０ｇは、この発明のＳＲＣＭＳＩの精度について“（ＧＲＭ）３”を利用 して較正を行った場合につき例示して説明する図である。ＰＳＩおよびＤＥＬＴ Ａは、シリコン上に単一の二酸化珪素(Silicon Dioxide)層を具えている、参照 （基 準：reference）光学定数を使用したモデルのものと良く一致している。 図１１ａおよび図１１ｂは、補正器として零次の石英波長板を利用し、かつ“ （ＧＲＭ）２”の手法を利用した場合における（Ｃｓ）ｎおよび（Ａｓ）ｎ較正 パラメータのフィット性を示す図である。零次石英波長板を利用する場合には、 “（ＧＲＭ）１”の手法は実施できない。その理由は、（Ａｓ）ｎおよび（Ｃｓ ）ｎ較正パラメータが波長の関数として一定ではなく、波長の関数としてやや“ 振動(Oscillate)”するからである。図１１ｃは、図１１ａおよび１１ｂの場合 に用いられたと同じ零次の石英波長板の場合に予期される逆リターダンス対波長 関係のプロット曲線を示す図である。“（ＧＲＭ）２”フィットによって与えら れた追加のデータは、下記の通りである。 図１２ａから図１２ｃは、ポリマー製の補正器の場合の（Ｃｓ）ｎおよび（Ａ ｓ）ｎ較正パラメータおよびリターダンス対波長関係を、それぞれ示す図である 。較正には“（ＧＲＭ）１”、“（ＧＲＭ）２”および“（ＧＲＭ）３”の種々 の手法のうちいずれの手法をも利用可能であるが、図１２ａから図１２ｃのプロ ット曲線は、“（ＧＲＭ）３”の手法を利用して得た結果である。 図１３ａから図１３ｃは、色消し結晶製の補正器の場合の（Ｃｓ）ｎおよび（ Ａｓ）ｎ較正パラメータおよびリターダンス対波長の関係を、それぞれ示す図で ある。図１３ｄから図１３ｆは、色消しポリマー製の補正器の場合の（Ｃｓ）ｎ および（Ａｓ）ｎ較正パラメータおよびリターダンス対波長の関係を、それぞれ 示す図である。システム・パラメータは、パラメータ化には良好に適合しないの で、 上述の色消し型補正器を較正するためには、典型的には“（ＧＲＭ）３”の手法 を利用しなければならない。システム較正パラメータにいくらかランダムな振舞 いがある点を考慮しても、正確なエリプソメトリックデータを得ることができる 。 図１４ａから１４ｈまでは、この発明のＳＲＣＭＳＩＳを、使用のために較正 した後に、このＳＲＣＭＳＩＳで得たデータを示す図である。得られたデータは 、本質的には、どのようなタイプの補正器を利用したかに依らず、同等である。 図１４ａは、シリコン基板（ウエハ）上の熱二酸化シリコン層(thermal silicon Dioxide)に対するＰＳＩとＤＥＬＴＡとを示す図である。図１４ｂは、シリコ ン基板（ウエハ）上の自然二酸化シリコン層に対するＰＳＩ値とＤＥＬＴＡ値と を示す図である。図１４ｃは、シリコン基板（ウエハ）上の厚いＴＥＯＳ層に対 するＰＳＩ値とＤＥＬＴＡ値とを示す図である。図１４ｄは、インジウム・フォ スファイド（ＩｎＰ）ウェハ上の自然酸化層に対するＰＳＩ値とＤＥＬＴＡ値と を示す図である。図１４ｅは、インジウム・フォスファイド（ＩｎＰ）ウェハ上 のインジウム・ガリウム・アーセナイド（ＩｎＧａＡｓ）に対するＰＳＩ値とＤ ＥＬＴＡ値とを示す図である。図１４ｆは、光学的に平坦な溶融シリカに対する ＰＳＩ値とＤＥＬＴＡ値とを示す図である。最後に、図１４ｇおよび１４ｈは、 “空気”に対するＰＳＩ値とＤＥＬＴＡ値とをそれぞれ示す図である。すなわち 、この発明のＳＲＣＭＳＩＳを、図７に示すように、“ストレイト・スルー”の 配列で整列させて（補正器（ｃ）を外した状態）データを得た。空気は、ＰＳＩ が４５度かつＤＥＬＴＡが零（０．０）度であることが知られている。図１４ｇ は、“空気 ”上記ＰＳＩが約１００分の５（０．０５）度に決定されたことを示し、図１４ ｈは、“空気”のＤＥＬＴＡが約１０分の１（０．１）度に決定されたことを示 しており、これらＰＳＩ値およびＤＥＬＴＡ値は、約３００ナノメートルから約 ７００ナノメートルにわたる波長領域でのデータである。図７、１４ｇおよび１ ４ｈから、オープン・アトモスフェア（open atmosphere）は材料システムであ ると考えることが出来るとともに、多色電磁ビームは、この材料システムに対し 有効な“垂直”な入射角で入射して、この材料システムを透過すると考えること ができる。 図１４ａから１４ｈにおいて、次のような種々の追加のパラメータが用いられ ている。すなわち、これらのパラメータとして（回帰フィッティング手法（Regr ession fitting procedure）の適用によって生ずるＭＳＥ(平均二乗誤差：Mean Square Error)）;（データが得られた材料システムに対する電磁ビームの入射角 すなわち角度θ）;（表面層の厚み、すなわち厚さ）がある。またＰＳＩおよび ＤＥＬＴＡを図示するための、被検査対象の材料システムの図式モデルが示され ている。これらの追加パラメータは、上記材料システムのＰＳＩおよびＤＥＬＴ Ａを与える際に、ジェイ・エイ・ウーラム社（J.A.Woollam Co.,Inc.）のコンピ ュータプログラムＷＶＡＳＥ（登録商標）によって与えられている。このプログ ラムＷＶＡＳＥのマニュアルに、これら追加パラメータについての説明があり、 このＷＶＡＳＥの参照マニュアルは、この明細書中では参考として記してある。 ここで、ＳＲＣＭＳＩＳという用語は、エリプソメータ、ポーラリメータ等々 のシステムを含む十分に広いシステムを説明するための用語である。この点に鑑 みて、請求項において、用語ＳＲＣＭＳＩＳは、ジェネリック（generic）とし て用いられている。 その上、この発明のＳＲＣＭＳＩＳを表すために開発した数学モデルを、強度 伝達関数の明確な式として、或いは伝達関数のようなものを含む係数項に関する 式として、表すことができる。しかしながら、係数パラメータの回帰依存評価を 行う場合には、数学的モデルがそのような式を“有効的に”与えることができる 。すなわち、計数機プログラムは、固有の数学的関係を利用するために伝達関数 それ自体を計算する必要はない。“数学的モデル”や“伝達関数”や“係数項” という用語は、十分に広い意味に解釈されるべきである。これらの用語は、実際 に明確な式自体は生成されないが、数学的に関連性のある固有の“数学的モデル ”や“伝達関数”や“係数項”が回帰依存較正パラメータの評価手法によって利 用されるようなケースを含む。例えば、特定の解析関数がそれ自体生成されない で、実効的にのみ生成される場合に、この特定の解析関数に対する数値的に等価 なものが存在し得るものであり、これはコンピュータで利用でき、しかも、これ ら等価なものは上記の用語の範囲内のものである。 また、下記の構成要素を同時に含むＳＲＣＭＳＩＳは知られていない。すなわ ち、これらの構成要素とは、 １．少なくとも１個の非色消特性の回転補正器（ＲＣ）； ２．分散光学系（ＤＯ）；および ３．検出素子（ＤＥ’ｓ）を含む検出システム（ＤＥＴ）。このＤＥＴは、フ ォトアレイ（ＰＡ） を具えている。すなわち、使用時に、電磁波の多色ビーム中 の材料システム（ＭＳ）検査用の多数の波長を同時にモニタする検出システム。 特に、既知のＳＲＣＭＳＩＳでは、（恐らくは、較正パラメータのパラメータ 化の支援を受けて：Calibration Parameter Parameterization aided ）、このよ うなＳＲＣＭＳＩＳの数学的モデル中の較正パラメータを決定（評価）するため に数学的回帰依存手法を利用して、このＳＲＣＭＳＩＳを適用することによって 、この回転補正器の非色消性その他の非理想性を補償可能にすることは、できな い。 この発明は、市場で入手できる市販品のダイオード・アレイ分光装置と非理想 的な補正器とを利用して比較的容易に構成できる点を特に強調できる。好ましく は、この発明は、この発明の以前では、著しく高価な（および恐らくは較正およ び利用が難しい）単一ユニットの形態（フォーマット：format）でしか実現でき なかったと思われていた形態で、すなわち、市場で実現の可能性のある形態で実 現する。 尚、フォトアレイを、ダイオード素子、電荷結合デバイス、バケット・ブリゲ ート・デバイスおよびこれらと同等物を以て構成することができる。 また、多色電磁ビーム源を、複数／多数のレーザ源を組み合わせて構成できる 。また、多色電磁ビーム源は、その内部に実効的な偏光子を含ませることによっ て、個別の偏光子を除去することもできる。このような場合も、この発明の請求 の範囲に含まれると考える。 また、“色消し”という用語は、補正器によって生じるリターダンスの１度（ １．０）の不確定性が、被測定サンプルシステムにおいて１／４度の（ＰＳＩ） の不確定性、および、被測定サンプル・システムの１／２度の（ＤＥＬＴＡ）の 不確定性となる。（これらのことは、既に引用したクライム（Kleim）の文献中 の式５８によって与えられる。） この発明の主題について説明してきたが、この発明は技術の観点から多くの変 更、置換および変形を行い得ることが明らかである。よって、この発明は、上述 した特定の技術以外の技術で実施することが可能であり、この発明は請求項に記 載の広さおよび範囲において限定されるべきであることを理解されたい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ０８／９１２，２１１ (32)優先日 平成９年８月15日(1997．8．15) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，Ｍ Ｗ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，Ｅ Ｓ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ， ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，Ｍ Ｘ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ， ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 電磁放射の多色ビーム（ＰＰＣＬＢ）を発生するビーム発生源（ＬＳ）と 、偏光子（Ｐ）と、材料システム支持用のステージ（ＳＴＧ）と、検光子（Ａ） と、分散光学系（ＤＯ）と、多数の検出素子（ＤＥ’ｓ）を含む少なくとも１つ の検出システム（ＤＥＴ）とを具える、材料システムの回転補正器型分光検査シ ステムにおいて、 さらに、（材料システム（ＭＳ）支持用の前記ステージ（ＳＴＧ）の前段と、 材料システム（ＭＳ）支持用の前記ステージ（ＳＴＧ）の後段と、材料システム （ＭＳ）支持用の前記ステージ（ＳＴＧ）の前段および後段と）からなる位置群 から選ばれる位置に位置決めされる少なくとも１個の補正器(Ｃ)，(Ｃ’)，(Ｃ ”)を具えており、 前記材料システムの回転補正器型分光検査システムを使用して、材料システム 支持用の前記ステージ（ＳＴＧ）に置かれた材料システム（ＭＳ）を検査すると き、前記検光子（Ａ）及び偏光子（Ｐ）を本質的に位置固定させておいて、前記 電磁放射の多色ビーム（ＰＰＣＬＢ）のビーム発生源（ＬＳ）から発生させた電 磁放射の多色ビーム（ＰＰＣＬＢ）を前記偏光子（Ｐ）および前記補正器(Ｃ)， (Ｃ’)，(Ｃ”）に通しながら、前記少なくとも１個の補正器(Ｃ)，(Ｃ’)，(Ｃ ”)のうちの少なくとも１個を連続回転させ、 また、前記電磁放射の多色ビームを、前記材料システム（ＭＳ）との間で相互 作用させ、前記検光子（Ａ）に通し、および前記分散光学系（ＤＯ）との間で相 互作用させて前記少なくとも１個の検出システム中の対応する多数の検出素子（ ＤＥ’ｓ）に同時に入射させるように構成してある ことを特徴とする、材料システムの回転補正器型分光検査システム。 ２．前記分散光学系（ＤＯ）および前記検出素子（ＤＥ’ｓ）は、ビーム・ス プリット手段（ＢＳ）と共通の部材に取り付けられており、 該ビーム・スプリット手段（ＢＳ）は、前記分散光学系（ＤＯ）に向かう電磁 放射の多色ビーム（ＥＰＣＬＢ）の一部分（ＡＬＢ）を偏向させると共に、前記 電磁放射の多色ビーム（ＥＰＣＬＢ）の残りの部分を前記分散光学系（ＤＯ）に 向けて透過させるように作用し、 前記電磁放射の多色ビーム（ＥＰＣＬＢ）の前記偏向された部分（ＡＬＢ）は 、前記ビーム・スプリット手段（ＢＳ）によって、（レチクルおよび電磁ビーム 検出手段）からなる群から選ばれたアラインメント（整列）手段（ＣＨ）へ向け られて、共通に取り付けられた分散光学系（ＤＯ）および検出素子（ＤＥ’ｓ） 方位制御手段と組合わさって、使用時に、前記整列手段（ＣＨ）が、当該整列手 段のモニタ整列機能によって、前記電磁放射の多色ビーム（ＥＰＣＬＢ）の一部 分が前記ビーム・スプリット手段（ＢＳ）を通過し、前記分散光学系（ＤＯ）と 相互作用し、そして前記検出手段（ＤＥＴ）に入射する当該多色ビームの一部分 の伝達経路を正確に制御可能とする、請求項１に記載の材料システムの回転補正 器型分光検査システム。 ３．前記分散光学系（ＤＯ）および前記検出素子（ＤＥ’ｓ）は、市販のダイ オード・アレイ分光システムに含まれている、請求項１に記載の材料システムの 回転補正器型分光検査システム。 ４．前記市販のダイオード・アレイ分光システムは、ツァイス社製であり、か つ、その動作波長領域は（３００−１１５０ｎｍ、１９０−２３０ｎｍ、１９０ −４００ｎｍおよび９０−２４０ｎm）の波長領域群から選ばれた波長領域であ る、請求項３に記載の材料システムの回転補正器型分光検査システム。 ５．前記補正器(Ｃ)，(Ｃ’)，(Ｃ”)は、非色消し型であって、該補正器によ って、ある波長における電磁放射のビームの直交成分間に生じさせられるリター ディションが、少なくとも１つの他の波長において該補正器によって生じさせら れるリターディションとは異なる、請求項１に記載の材料システムの回転補正器 型分光検査システム。 ６． 前記非色消し型補正器(Ｃ)，(Ｃ’)，(Ｃ”)は、本質的には（１／波長 ）に比例するリターダンス対波長特性を示す、請求項５に記載の材料システムの 回転補正器型分光検査システム。 ７． 前記補正器(Ｃ)，(Ｃ’)，(Ｃ”)は、色消し型であって、ある波長にお ける電磁放射のビームの直交成分間に生じさせられるリターディションが、少な くとも１つの他の波長において該補正器によって生じさせられるリターディショ ンと本質的に同じである、請求項１に記載の材料システムの回転補正器型分光検 査システム。 ８． 前記少なくとも１個の補正器(Ｃ)，(Ｃ’)，(Ｃ”)のうちの少なく とも１個は、本質的に、該補正器を回転しながら通過する電磁放射の多色ビーム （ＥＰＣＬＢ）に偏向成いは変位を生じさせない、請求項１に記載の材料システ ムの回転補正器型分光検査システム。 ９． 前記少なくとも１個の補正器(Ｃ)，(Ｃ’)，(Ｃ”)のうちの少なくとも １個は、（光軸が補正器の表面に本質的に垂直なベレック型、光軸が補正器の表 面に本質的に平行な非ベレック型、零次波長板、２枚の多次波長板で構成された 零次波長板、菱面体、ポリマー、色消し結晶および擬色消し）のタイプのものか らなる群から選ばれたある１つのタイプのものとする、請求項１に記載の材料シ ステムの回転補正器型分光検査システム。 １０． 前記分散光学系（ＤＯ）は、回折格子とする、請求項１に記載の材料 システムの回転補正器型分光検査システム。 １１． 前記回折格子（ＤＯ）は、“直線状”，“ブレーズド（blazed）状” および“ホログラフィック状”の形状(geometry)を有し、前記直線状の形状は、 対照的な交互のライン(lines)とこれらライン間の凹み(depressions)とから本質 的に構成されており、前記ブレーズド状の形状は、交互のランプ状ラインとこれ らライン間の凹みとから構成されており、および前記ホログラフィック状の形状 は、連続する余弦波状ラインと凹みとから構成されている、請求項１０に記載の 材料システムの回転補正器型分光検査システム。 １２． 前記分散光学系（ＤＯ）は、プリズムを備える、請求項１に記載の材 料システムの回転補正器型分光検査システム。 １３． 材料システム支持用の前記ステージ（ＳＴＧ）の後段であって、前記 少なくとも１個の検出システム（ＤＦＴ）の前段に、フォーカシング素子（ＦＥ ）をさらに備えている、請求項１に記載の材料システムの回転補正器型分光検査 システム。 １４． 前記補正器(Ｃ)，(Ｃ’)，(Ｃ”)は、材料システム支持用の前記ステ ージの前段および後段の両位置にあり、および（使用時には前記補正器の双方を 回転させる、および使用時には前記補正器の一方を回転させる）という群からの 選択が行われる、請求項１に記載の材料システムの回転補正器型分光検査システ ム。 １５．（電磁放射の多色ビームの前記ビーム発生源（ＬＳ）と前記偏光子（Ｐ ）との間、および前記検光子（Ａ）と前記分散光学系（ＤＯ）、および多数の検 出素子（ＤＥ’ｓ）を含む少なくとも１個の検出システム（ＤＥＴ）との間）の 群から選ばれた少なくとも１個所に光ファイバ（ＬＦ）を位置させてある、請求 項１に記載の材料システムの回転補正器型分光検査システム。 １６． 光ファイバを前記検光子（Ａ）の後段に位置させてあり、該光ファイ バは複数の光ファイバ束(ＬＦ１)，(ＬＦ２)，(ＬＦ３)を与えるように少なくと も分岐しており、少なくとも２つは有する複数の分岐光ファイバ束のうちの少な くとも２つの分岐光ファイバ束は、個別の検出システム(ＤＥＴＩ)，(ＤＥＴ２) ，(ＤＥＴ３)に対する入力を形成しており、前記個別の検出システムの各々は、 分散光学系（ＤＯ）と多数の検出素子（ＤＥ’ｓ）とを具えており、 前記複数の分岐光ファイバ束の端部の断面は、（本質的に円形状、本質的に円以 外のスリット形状および本質的にスリット形状）の群から選ばれた形状を有して いる、請求項１５に記載の材料システムの回転補正器型分光検査システム。 １７． 下記の数学的モデルによって特徴付けられる、請求項１に記載の材料 システムの回転補正器型分光検査システム。 該数学的モデルは、（偏光子の方位角(Ｐｓ)、存在する材料システムのＰＳＩ (Ψ)、存在する材料システムのＤＥＬＴＡ(Δ)、補正器の方位角(Ｃｓ)，(Ｃ’ ｓ)，(Ｃ”ｓ)、補正器の行列要素(matrix components)(ｒ₁)，(ｒ₂)，(ｒ₃)，( ｒ₄)、検光子の方位角（Ａｓ）および検出素子の残像(または像の持続性)および 読出しの非理想性（ｘｎ）および(Ｐｎ)）からなる較正パラメータ群のメンバー である較正パラメータを含み、 前記数学的モデルは、伝達関数であり、該伝達関数によって、検出素子（ＤＥ ）で検出される波長の関数としての電磁ビーム強度を、電磁放射の多色ビーム（ ＥＰＣＬＢ）の前記ビーム発生源から発生した波長の関数としての所定の強度か ら計算することが可能であり； 前記較正パラメータは、（偏光子の方位角(Ｐｓ)、存在する材料システムのＰ ＳＩ(Ψ)、存在する材料システムのＤＥＬＴＡ(Δ)、補正器の方位角、該補正器 (Ｃｓ)，(Ｃ’ｓ)，(Ｃ”ｓ)の行列成分(δｎ)、検光子の方位角、および検出素 子の残像(または像の持続性)および読み出しの非理想性（‘ｘ’）および(‘ρ ’)）の群から選ばれるパラメータであり、使用時における前記較正パラ メータの決定（または評価）は、強度値に対する波長およびある１つのパラメー タを含む少なくとも二次元データのセットに対して数学的モデルの数学的回帰を 実行することにより行われ、前記ある１つのパラメータは、（存在する材料シス テム（ＭＳ）に対する電磁放射の前記多色ビームの入射角および（前記偏光子（ Ｐ）および検光子(Ａ)）からなる群から選ばれた、１つの素子の方位角回転）か らなる群から選ばれたパラメータとし、 前記較正パラメータの評価は、ある時間期間にわたり、前記少なくとも１個の 補正器(Ｃ)，(Ｃ’)，(Ｃ”)のうちの少なくとも１個の補正器を連続的に回転さ せながら得られる、請求項１に記載の材料システムの回転補正器型分光検査シス テム。 １８． 下記のステップを含む、材料システムの回転補正器型分光検査システ ムの較正方法。 ａ． 電磁放射の多色ビーム（ＰＰＣＬＢ）を発生するビーム発生源（ＬＳ） と、偏光子（Ｐ）と、材料システム（ＭＳ）支持用のステージ（ＳＴＧ）と、検 光子（Ａ）と、分散光学系（ＤＯ）と、多数の検出素子（ＤＥ’ｓ）を含む少な くとも１つの検出システム（ＤＥＴ）とを具える、材料システムの回転補正器型 分光検査システムであって、 さらに、（材料システム（ＭＳ）支持用の前記ステージ（ＳＴＧ）の前段と、 材料システム（ＭＳ）支持用の前記ステージ（ＳＴＧ）の後段と、材料システム （ＭＳ）支持用の前記ステージ（ＳＴＧ）の前段および後段と）からなる位置群 から選ばれる位置に位置決めされる、少なくとも１個の補正器(Ｃ)，(Ｃ’)，( Ｃ”)を具えており、 前記材料システムの回転補正器型分光検査システムを使用して、材料システム 支持用の前記ステージ（ＳＴＧ）に置かれた材料システム（ＭＳ）を検査すると き、前記検光子（Ａ）および偏光子（Ｐ）を本質的に位置固定させておいて、前 記電磁放射の多色ビーム（ＰＰＣＬＢ）のビーム発生源（ＬＳ）から発生させた 電磁放射の多色ビーム（ＰＰＣＬＢ）を前記偏光子（Ｐ）および前記補正器(Ｃ) ，(Ｃ’)，(Ｃ”)に通している間、前記少なくとも１個の補正器(Ｃ)，(Ｃ’)， (Ｃ”)のうちの少なくとも１個を連続回転させ、 また、前記電磁放射の多色ビームを、前記材料システム（ＭＳ）と相互作用さ せ、前記検光子（Ａ）に通し、および前記分散光学系（ＤＯ）と相互作用させて 、基本的には単一波長からなる多数の波長を、前記少なくとも１個の検出システ ム（ＤＥＴ）中の対応する多数の検出素子（ＤＥ’ｓ）に、同時に入射させるよ うに構成してある、当該材料システムの回転補正器型分光検査システムを設ける ステップ； ｂ． 偏光子の方位角（Ｐｓ）、存在する材料システムのＰＳＩ(Ψ)、存在す る材料システムのＤＥＬＴＡ(Δ)、補正器の方位角(Ｃｓ)，(Ｃ’ｓ)，(Ｃ”ｓ) 、前記補正器(Ｃ)，(Ｃ’)，(Ｃ”）の行列要素(δｎ)、および検光子の方位角 （Ａｓ）を、較正パラメータである変数として含む、前記材料システムの回転補 正器型分光検査システムの数学的モデルであって、検出素子で検出され た波長の関数としての電磁ビーム強度を電磁放射の多色ビーム（ＰＰＣＬＢ）の 前記ビーム発生源（ＬＳ）から発生した波長の関数としての所定の強度から計算 することを可能とする、事実上の伝達関数である、当該数学的モデルを展開する ステップ； ｃ． 電磁放射の多色ビームの前記ビーム発生源（ＬＳ）から発生した電磁放 射の多色ビーム（ＰＰＣＬＢ）を前記偏光子（Ｐ）に通し、該多色ビームの通路 に置かれた材料システム（ＭＳ）と相互作用させ、前記検光子（Ａ）に通し、お よび前記分散光学系（ＤＯ）と相互作用させて、それぞれが本質的に単一波長で ある多数の波長ビームを、前記少なくとも１個の検出システム中の多数の検出素 子のうちの対応する検出素子にそれぞれ同時に入射させ、その場合、電磁放射の 前記多色ビーム（ＰＰＣＬＢ）を（材料システム（ＭＳ）支持用の前記ステージ （ＳＴＧ）の前段、および材料システム（ＭＳ）支持用の前記ステージ（ＳＴＧ ）の後段、および材料システム（ＭＳ）支持用の前記ステージ（ＳＴＧ）の前段 および後段の双方）からなる位置群から選ばれた位置に位置決めされている前記 補正器(Ｃ)，(Ｃ’)，(Ｃ”）に通すステップ； ｄ． ある時間期間にわたって、前記少なくとも１個の補正器(Ｃ)，(Ｃ’)， (Ｃ”)を連続的に回転させながら、強度値に対する波長およびある１つのパラメ ータを含む少なくとも二次元データのセットを得るステップ、この場合当該ある １つのパラメータは、（存在する材料システム（ＭＳ）に対する電磁放射の前記 多色ビームの入射角、および（前記偏光子（Ｐ）および前記検光子(Ａ)）か らなる群から選ばれた１個の構成要素の方位角回転）からなる群から選ばれたパ ラメータであり； ｅ． 前記数学的モデルの数学的回帰を、少なくとも前記二次元データのセッ トに対して実行することにより、前記数学的モデル中の較正パラメータ値を決定 （または評価）するステップ；とを含み、 上記回帰に基づく較正手段で決定（または評価）された較正パラメータは、前 記補正器の非色消し特性および非理想性、前記偏光子（Ｐ）、検光子（Ａ）およ び補正器（Ｃ），(Ｃ’)，(Ｃ”)に関する数学的モデルを補償する、材料システ ムの回転補正器型分光検査システムの較正方法。 １９． さらに、前記数学的モデルに、検出素子の残像（または像の持続性） （x）および読み出し（ρ）の非理想性に関する較正パラメータを含み、かつ、 前記回帰手続中に検出素子の残像（または像の持続性）および読み出しの非理想 性に関する較正パラメータの値を決定（または評価）することを含む、請求項１ ８に記載の材料システムの回転補正器型分光検査システムの較正方法。 ２０． 前記材料システムの回転補正器型分光検査システムの、較正パラメー タ含有数学モデルを展開するステップは、前記偏光子（Ｐ）、存在する材料シス テム（ＭＳ）、前記補正器(Ｃ)，(Ｃ’)，(Ｃ”)および前記検光子（Ａ）の各々 の構成要素を表示する行列を与えるステップと、 前記行列を、材料システムの回転補正器型分光検査システム中における構成要 素の存在順次に掛け合わせることによって、電磁ビームの入力強度対出力強度に 関する数学的伝達関数を、波長の関数として、決定するステップとを含む、請求 項１８に記載の材料システムの回転補正器型分光検査システムの較正方法。 ２１． さらに、（波長、存在する材料システム（ＭＳ）に対する電磁放射の 前記多色ビームの入射角、および（前記偏光子（Ｐ）および前記検光子(Ａ)）か らなる群から選ばれた１個の構成要素の方位角）からなる群の１つのメンバーの 関数としての変化量をパラメータを含む数式で表すことによって、較正パラメー タをパラメータ化するステップを含み、 前記較正パラメータは前記数学的回帰の手続中に決定（または評価）される、 請求項１８に記載の材料システムの回転補正器型分光検査システムの較正方法。 ２２． パラメータ化される較正パラメータは、（偏光子（Ｐ）の方位角（Ｐ ｓ）、補正器の方位角、該補正器(Ｃ)，(Ｃ’)，(Ｃ”)の行列要素(δｎ)、およ び検光子の方位角(Ａｓ)）からなる群から選ばれ、各較正パラメータは波長の関 数である、請求項２１に記載の材料システムの回転補正器型分光検査システムの 較正方法。 ２３． 前記材料システム（ＭＳ）は、(該材料システムの回転補正器型分光 検査システムを“ストレイト・スルー”形態で配置させたときの空間雰囲気(オ ープン・アトモスフェア：open atmosphere)、および該材料システムの回転補正 器型分光検査システムを“材料有り”（ＭＳ）形態で配置させたときの空間雰囲 気以外のもの）からなる群から選ばれる、請求項１８に記載の材料システムの回 転補正器型分光検査システムの較正方法。 ２４． 下記のステップを含む、材料システムの回転補正器型分光検査システ ムの較正方法。 ａ． 電磁放射の多色ビーム（ＰＰＣＬＢ）を発生するビーム発生源と、偏光 子（Ｐ）と、材料システム（ＭＳ）支持用のステージ（ＳＴＧ）と、検光子（Ａ ）と、分散光学系（ＤＯ）と、多数の検出素子（ＤＥ’ｓ）を含む少なくとも１ つの検出システム（ＤＥＴ）とを具える、材料システムの回転補正器型分光検査 システムであって、 さらに、（材料システム（ＭＳ）支持用の前記ステージ（ＳＴＧ）の前段と、 材料システム（ＭＳ）支持用の前記ステージ（ＳＴＧ）の後段と、材料システム （ＭＳ）支持用の前記ステージ（ＳＴＧ）の前段および後段と）からなる位置群 から選ばれる位置に位置決めされる、少なくとも１個の補正器(Ｃ)，(Ｃ’)，( Ｃ”)を具えており、 前記材料システムの回転補正器型分光検査システムを使用して、材料システム 支持用の前記ステージ（ＳＴＧ）に置かれた材料システム（ＭＳ）を検査すると き、前記検光子（Ａ）および偏光子（Ｐ）を本質的に位置固定させておいて、前 記電磁放射の多色ビームのビーム発生源（ＬＳ）から発生させた電磁放射の多色 ビーム（ＰＰＣＬＢ）を前記偏光子（Ｐ）および前記補正器(Ｃ)，(Ｃ’)，(Ｃ ”）に通している間、前記少なくとも１個の補正器(Ｃ)，(Ｃ’)，(Ｃ”)のうち の少なくとも１個を連続回転させ、 また、前記電磁放射の多色ビーム（ＰＰＣＬＢ）を、前記材料システム（ＭＳ ） と相互作用させ、前記検光子（Ａ）に通し、および前記分散光学系（ＤＯ）と相 互作用させて、基本的には単一波長からなる多数の波長を、前記少なくとも１個 の検出システム（ＤＥＴ）中の対応する多数の検出素子（ＤＥ’ｓ）に、同時に 入射させるように構成してある、当該材料システムの回転補正器型分光検査シス テムを設けるステップ； ｂ． 偏光子の方位角（Ｐｓ）、存在する材料システムのＰＳＩ(Ψ)、存在す る材料システムのＤＥＬＴＡ(Δ)、補正器の方位角(Ｃｓ)，(Ｃ’ｓ)，(Ｃ”ｓ) 、前記補正器(Ｃ)，(Ｃ’)，(Ｃ”)の行列要素(δｎ)、および検光子の方位角（ Ａｓ）を、較正パラメータである変数として含む、前記材料システムの回転補正 器型分光検査システムの数学的モデルであって、検出素子で検出された波長の関 数としての電磁ビーム強度を電磁放射の多色ビーム（ＰＰＣＬＢ）の前記ビーム 発生源（ＬＳ）から発生した波長の関数としての所定の強度から計算することを 可能とする、事実上の伝達関数であり、当該伝達関数中の、それぞれ決定された (アイデンティファイド：identified)較正パラメータの関数である項の係数に関 する式を与える、当該数学的モデルを展開するステップ； ｃ． 電磁放射の多色ビームの前記ビーム発生源（ＬＳ）から発生した電磁放 射の多色ビーム（ＰＰＣＬＢ）を前記偏光子（Ｐ）に通し、該多色ビームの通路 に置かれた材料システム（ＭＳ）と相互作用させ、前記検光子（Ａ）に通し、お よび前記分散光学系（ＤＯ）と相互作用させて、それぞれが本質的に単一波長で ある多数の波長ビームを、前記少なくとも１個の検出システム（ＤＥＴ）中の多 数の検出素子のうちの対応する検出素子（ＤＥ’ｓ）にそれぞれ同時に入射させ 、その場合、電磁放射の前記多色ビーム（ＰＰＣＬＢ）を（材料システム（ＭＳ ）支持用の前記ステージ（ＳＴＧ）の前段、および材料システム（ＭＳ）支持用 の前記ステージ（ＳＴＧ）の後段、および材料システム（ＭＳ）支持用の前記ス テージ（ＳＴＧ）の前段および後段の双方）からなる位置群から選ばれた位置に 位置決めされている前記補正器(Ｃ)，(Ｃ’)，(Ｃ”)に通すステップ； ｄ． ある時間期間にわたって、前記少なくとも１個の補正器(Ｃ)，(Ｃ’)， (Ｃ”)を連続的に回転させながら、強度値に対する波長およびある１つのパラメ ータを含む少なくとも二次元データのセットを得、この場合、当該ある１つのパ ラメータは、（存在する材料システムに対する電磁放射の前記多色ビームの入射 角、および（前記偏光子（Ｐ）および前記検光子(Ａ)）からなる群から選ばれた １個の構成要素の方位角回転）からなる群から選ばれたパラメータであり、かつ 、前記二次元データのセットから、前記材料システムの回転補正器型分光検査シ ステムのための前記伝達関数中の項の係数に関する数値を、計算するステップ； ｅ． 前記数学的モデルの数学的回帰を、少なくとも前記二次元データのセッ トに対して実行することにより、前記数学的モデル中の較正パラメータ値を決定 （または評価）するステップ；とを含み、 上記回帰に基づく較正手段で決定（または評価）された較正パラメータは、前 記補正器の非色消し特性および非理想性、前記偏光子（Ｐ）、検光子（Ａ）およ び補正器(Ｃ)，(Ｃ’)，(Ｃ”）に関する数学的モデルを補償する、材料システ ムの回転補正器型分光検査システムの較正方法。 ２５． 前記材料システムの回転補正器型分光検査システムのための前記伝達 関数中の項の係数に関する数値の計算に、ハダマード(Hadamard)分析法を利用す る、請求項２４に記載の材料システムの回転補正器型分光検査システムの較正方 法。 ２６． さらに、前記数学的モデルにおける、検出素子の残像（または像の持 続性）(ｘｎ)および読み出し（ρ_n）の非理想性に関する較正パラメータを含み 、および、さらに、前記回帰手順において、検出素子の残像（または像の持続性 ）および読み出しの非理想性に関する前記較正パラメータを決定(または評価)す る、請求項２４に記載の材料システムの回転補正器型分光検査システムの較正方 法。 ２７． 前記材料システムの回転補正器型分光検査システムの、較正パラメー タを含む数学的モデルを展開するステップは、前記偏光子（Ｐ）、存在する材料 システム（ＭＳ）、前記補正器(Ｃ)，(Ｃ’)，(Ｃ”)、および前記検光子（Ａ） の各々を表示する行列を支えるステップと、材料システムの回転補正器型分光検 査システムに存在する構成要素の配列順に、前記行列を掛け合わせることによっ て、電磁ビームの出力強度対入力強度に関する伝達関数を、波長の関数として、 決定するステップを含む請求項２４に記載の材料システムの回転補正器型分光検 査システムの較正方法。 ２８． 前記二次元データセットから伝達関数中の項の係数の値を計算するス テップは、フーリエ級数の係数の値を計算することを含む、請求項２４に記載の 回転補正器型分光検査システムの較正方法。 ２９． さらに、（波長、存在する材料システムに対する電磁放射の前記多色 ビームの入射角、および（前記偏光子（Ｐ）および前記検光子（Ａ）からなる群 ）から選ばれた１つの構成要素の方位角）からなる群の１つのメンバーの関数と しての変化量を、較正パラメータを含む数式で表わすことによって、較正パラメ ータをパラメータ化するステップを含み、前記較正パラメータを、前記数学的回 帰手順の期間中に決定（または評価）する、請求項２４に記載の材料システムの 回転補正器型分光検査システムの較正方法。 ３０． パラメータ化される較正パラメータは、（偏光子の方位角（Ｐｓ）、 補正器の方位角(Ｃ)，(Ｃ’ｓ)，(Ｃ”ｓ)、該補正器(Ｃ)，(Ｃ’)，(Ｃ”)の行 列要素（δｎ）、および検光子の方位角(Ａｓ)）からなる群から選ばれ、それぞ れの較正パラメータは波長の関数である、請求項２９に記載の材料システムの回 転補正器型分光検査システムの較正方法。 ３１． 前記材料システム（ＭＳ）は、（該材料システムの回転補正器型分光 検査システムを“ストレイト・スルー”形態で配置させたときの空間雰囲気（オ ープン・アトモスフェア：open atmosphere）、および該材料システムの回転補 正器型分光検査システムを“材料有り”（ＭＳ）形態で配置させたときの空間雰 囲気以外のもの）からなる群から選ばれる、請求項２４に記載の材料システムの 回転 補正器型分光検査システムの較正方法。 ３２． 電磁放射の多色ビーム（ＰＰＣＬＢ）を発生するビーム発生源（ＬＳ ）と、偏光子（Ｐ）と、材料システム支持用のステージ（ＳＴＧ）と、検光子（ Ａ）と、分散光学系（ＤＯ）と、多数の検出素子（ＤＥ’ｓ）を含む少なくとも １つの検出システム（ＤＥＴ）とを具える、材料システム（ＭＳ）の回転補正器 型分光検査システムにおいて、 さらに、（材料システム（ＭＳ）支持用の前記ステージ（ＳＴＧ）の前段と、 材料システム（ＭＳ）支持用の前記ステージ（ＳＴＧ）の後段と、材料システム （ＭＳ）支持用の前記ステージ（ＳＴＧ）の前段および後段と）からなる位置群 から選ばれる位置に位置決めされる少なくとも１個の補正器(Ｃ)，(Ｃ’)，(Ｃ ”)を具えており、 前記材料システムの回転補正器型分光検査システムを使用して、材料システム 支持用の前記ステージ（ＳＴＧ）に置かれた材料システム（ＭＳ）を検査すると き、前記検光子（Ａ）および偏光子（Ｐ）を、本質的に位置固定させておいて、 前記電磁放射の多色ビーム（ＰＰＣＬＢ）のビーム発生源（ＬＳ）から発生させ た電磁放射の多色ビーム（ＰＰＣＬＢ）を前記偏光子（Ｐ）および前記補正器( Ｃ)，(Ｃ’)，(Ｃ”)に通している間、前記少なくとも１個の補正器(Ｃ)，(Ｃ’ )，(Ｃ”）のうちの少なくとも１個を連続回転させ、 電磁放射の前記多色ビーム（ＰＰＣＬＢ）を、さらなるフォーカシングを行わ ずに、前記検光子（Ａ）に通し、および前記分散光学系（ＤＯ）と相互作用させ 、 前記分散光学系（ＤＯ）は、電磁放射の前記多色ビーム（ＰＰＣＬＢ）を該分散 光学系に入射させたとき、本質的には空間的にオフセットされた複数の次数スペ クトル(＋ＯＲＤ２)，(＋ＯＲＤ１)，(−ＯＲＤＩ)，(−ＯＲＤ２)を形成するよ うに作用し、形成させられた次数スペクトル(＋ＯＲＤ２)，(＋ＯＲＤ１)，(− ＯＲＤ１)，(−ＯＲＤ２)の各々は、空間的に分離された、それぞれ本質的に単 一波長の電磁ビーム（ＰＰＣＬＢ）の、本質的に連続したスペクトルを有してお り、前記本質的に単一波長の多くは、２つ以上の形成された次数のスペクトル( ＋ＯＲＤ２)，(＋ＯＲＤ１)，(−ＯＲＤ１)，(−ＯＲＤ２)、中に存在しており ； 使用時には、第１および第２の形成された次数のスペクトルからの、電磁放射 の本質的に単一波長の第１および第２の多数のビームを、第１および第２の検出 システムで、それぞれ、同時に受光し、それによって、前記第１の検出システム での前記第１の多数の単一波長のアクセスと前記第２の検出システムでの前記第 ２の多数の単一波長のアクセスとを同時に可能となし、 前記第１および第２の検出システムによって受光される第１および第２の多数 の単一波長の各々は、それぞれ、電磁放射の、特定の第１および第２の単一波長 のビームを含んでおり、電磁放射の該特定の第１および第２の単一波長のビーム は、前記第１および第２の検出システムの特定の検出素子によって、それぞれ、 同時に受光され、 前記特定の第１および第２の単一波長の電磁放射ビームは、形成された１つの 次数のスペクトルを受光する単一の検出システム中に分離されて設けられている フォトディテクタ・アレイ検出素子に対して、当該１つの次数のスペクトル中に おいて互いに空間的に接近して位置されていて、前記第１および第２の単一波長 の双方の電磁放射ビームを同時にアクセスするように構成された、材料システム の回転補正器型分光検査システム。 ３３． 前記補正器(Ｃ)，(Ｃ’)，(Ｃ”)は、該補正器により、電磁放射のあ る１つの波長におけるビームの直角成分間に生じさせられるリターデイションが 少なくとも別の１つの波長におけるビームの直角成分間に生じるリターデイショ ンとは異なるような、非色消し型のものとする請求項３２に記載の材料システム の回転補正器型分光検査システム。 ３４． 前記非色消し型の補正器(Ｃ)，(Ｃ’)，(Ｃ”)は、本質的に（１／波 長）に比例するリターダンス対波長特性を示す、請求項３３に記載の材料システ ムの回転補正器型分光検査システム。 ３５． 前記補正器(Ｃ)，(Ｃ’)，(Ｃ”)は、該補正器により、電磁放射のあ る１つの波長におけるビームの直角成分が、少なくとも別の１つの波長における ビームの直角成分間に生じるリターデイションとは本質的に同じであるような、 色消し型のものとする、請求項３２に記載の材料システムの回転補正器型分光検 査システム。 ３６． 前記少なくとも１個の補正器(Ｃ)，(Ｃ’)，(Ｃ”)のうちの前記少な くとも１個の補正器は、該補正器を回転されて通過させられる電磁放射の多 色ビームに、本質的に、偏りや変位を生じさせない、請求項３２に記載の材料シ ステムの回転補正器型分光検査システム。 ３７． 前記少なくとも１個の補正器(Ｃ)，(Ｃ’)，(Ｃ”）のうちの少なく とも１個の補正器を、（光軸が該補正器の表面に本質的に直交しているベレック 型のもの、光軸が該補正器の表面に本質的に平行となっている非ベレック型のも の、零次波長板、２つの多次波長板で構成されている零次波長板、ひし型のもの 、ポリマー製のもの、色消し結晶製のもの、および擬似色消し型のもの）からな る群から選ばれた補正器とする、請求項３２に記載の回転補正器型分光検査シス テム。 ３８． 前記分散光学系（ＤＯ）は、回折格子である、請求項３２に記載の材 料システムの回転補正器型分光検査システム。 ３９． 前記回折格子（ＤＯ）は、“直線状”，“ブレーズド（blazed）状” および“ホログラフィック状”の輪郭を有し、前記直線状輪郭は、対照的な交互 のライン(lines)とこれらライン間の凹み(depressions)とから本質的に構成され ており、前記ブレーズド状輪郭は、交互のランプ状ラインとこれらライン間の凹 みとから構成されており、および前記ホログラフィック状輪郭は、連続する余弦 波状ラインと凹みとから構成されている、請求項３８に記載の材料システムの回 転補正器型分光検査システム。 ４０． 前記分散光学系（ＤＯ）は、プリズムを具える、 請求項３２に記載の材料システムの回転補正器型分光検査システム。 ４１．材料システム支持用の前記ステージの後段であって前記分散光学系（Ｄ Ｏ）の前段にフォーカシング素子（ＦＥ）を具える、請求項４０に記載の材料シ ステムの回転補正器型分光検査システム。 ４２． 前記補正器(Ｃ)，(Ｃ’)，(Ｃ”)は、材料システム（ＭＳ）支持用の 前記ステージ（ＳＴＧ）の前段および後段の双方に存在し、（前記補正器の双方 を使用時に回転させることおよび前記補正器の一方を使用時に回転させること） からなる群から一方の状態を選択する、請求項３２に記載の材料システムの回転 補正器型分光検査システム。 ４３． 下記の数学的モデルによって特徴づけられる、請求項３２に記載の材 料システムの回転補正器型分光検査システム。 該数学的モデルは、（偏光子の方位角(Ｐｓ)、存在する材料システムの（ＰＳ Ｉ(Ψ)、存在する材料システムのＤＥＬＴＡ(Δ)、補正器の方位角、(Ｃｓ)，( Ｃ’ｓ)，(Ｃ”ｓ)、該補正器のリターダンス、検光子の方位角、および検出シ ステム（ＤＥＴ）の残像（または像の持続性）(ｘｎ)および読み出し（ρ_n）の 非理想性）からなる群のメンバーである較正パラメータを含み、 該数学的モデルは、電磁放射の多色ビーム（ＰＰＣＬＢ）の前記ビーム発生源 （ＬＳ）から発生する、波長の関数としての所定の強度から、検出素子（ＤＥ） によって検出される、波長の関数としての電磁ビーム強度の計算を可能にする伝 達関数であり、 前記較正パラメータは、（偏光子の方位角(Ｐｓ)、存在する材料システムの （ＰＳＩ(Ψ)、存在する材料システムのＤＥＬＴＡ(Δ)、補正器の方位角(Ｃ ｓ)，(Ｃ’ｓ)，(Ｃ”ｓ)、該補正器のリターダンス(δ_n)、検光子の方位角(Ａ ｓ)、および検出システム（ＤＥＴ）の残像（または像の持続性）(ｘｎ)および 読み出し（ρ_n）の非理想性）の群から選ばれる較正パラメータであって、該較 正パラメータは、使用時に、前記数学的モデルの数学的回帰を少なくとも二次元 データのセットに対して実行することによって、決定（または評価）され、 該二次元データのセットは、強度値に対する波長およびある１つのパラメータ であって、該ある１つのパラメータは、（存在する材料システムに対する電磁放 射の前記多色ビームの入射角と、前記偏光子および前記検光子からなる群から選 ばれた１つの構成要素の方位角回転と）からなる群から選ばれたパラメータであ り、該少なくとも二次元データのセットは、ある時間期間にわたり、前記少なく とも１個の補正器のうちの少なくとも１個を連続回転させながら得られる請求項 ３２に記載の材料システムの回転補正器型分光検査システム。