JP2746865B2 - 楕円偏光測定方法、楕円偏光計及びそのような方法及び装置を使用して層の生成を制御する装置 - Google Patents
楕円偏光測定方法、楕円偏光計及びそのような方法及び装置を使用して層の生成を制御する装置Info
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- H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、迅速な楕円偏光法
のための方法及び装置、並びに、そのような方法及び装
置を使用して層の生成を制御する装置に関する。
のための方法及び装置、並びに、そのような方法及び装
置を使用して層の生成を制御する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】楕円偏光法は、鏡面又は準鏡面を有する
試料の光学特性を利用する非破壊測定の技術である。楕
円偏光法は、そのままの位置で行うことができ、薄層の
成長の機構、界面の形成及び前記層及び界面の生成方法
の制御の研究を可能にする。楕円偏光法は、例えば、半
導体の研究及び製造の制御のために用いられる。楕円偏
光測定は、一つの固定された波長又は複数の波長で行っ
ても良い（分光楕円偏光法）。近紫外線、可視光線、近
赤外線などの光源の波長領域によって、層、材料の異な
る特性を利用でき、又は異なる材料を探究できる。紫外
線及び可視光線領域では、放射の浸透は、しばしばわず
かである。これは、表面及び界面の研究及び即時の制御
に好ましい状態を構成する。一方、一般的に、これは、
赤外線領域での測定で得られる層の体積特性及び材料に
は利用できない。赤外線は、振動吸収（化学結合）の測
定に非常に適している。楕円偏光測定を行うために、試
料の表面に光線を照射し、入射光線ｉの偏光状態を、反
射光線ｒ又は透過光線の偏光状態と比較する。偏光ベク
トルＥを、一般的に、入射平面にそれぞれ垂直及び平行
な投影ＥS 及びＥP によって表す。投影ＥS 及びＥP は
複素偏角である。
試料の光学特性を利用する非破壊測定の技術である。楕
円偏光法は、そのままの位置で行うことができ、薄層の
成長の機構、界面の形成及び前記層及び界面の生成方法
の制御の研究を可能にする。楕円偏光法は、例えば、半
導体の研究及び製造の制御のために用いられる。楕円偏
光測定は、一つの固定された波長又は複数の波長で行っ
ても良い（分光楕円偏光法）。近紫外線、可視光線、近
赤外線などの光源の波長領域によって、層、材料の異な
る特性を利用でき、又は異なる材料を探究できる。紫外
線及び可視光線領域では、放射の浸透は、しばしばわず
かである。これは、表面及び界面の研究及び即時の制御
に好ましい状態を構成する。一方、一般的に、これは、
赤外線領域での測定で得られる層の体積特性及び材料に
は利用できない。赤外線は、振動吸収（化学結合）の測
定に非常に適している。楕円偏光測定を行うために、試
料の表面に光線を照射し、入射光線ｉの偏光状態を、反
射光線ｒ又は透過光線の偏光状態と比較する。偏光ベク
トルＥを、一般的に、入射平面にそれぞれ垂直及び平行
な投影ＥS 及びＥP によって表す。投影ＥS 及びＥP は
複素偏角である。
【０００３】楕円偏光領域において、研究される表面に
よって作られる偏光状態の変位を示す関係式ｐ＝（ＥP
／ＥS ）r ／（ＥP ／ＥS ）i は、一般的に、 ｐ＝ｔａｎΨ・ｅｘｐ（ｉΔ）＝（ＥP ／ＥS ）r ／
（ＥP ／ＥS ）i で表される。偏光の変化を記述する二つの角度Ψ及びΔ
は、複素量ｐで結ばれる。角度Ψ及びΔ、従って量ｐ
は、試料の特性、光線の入射角及び測定波長に同時に依
存する。これらの変数の関数としてのΨ及びΔ又はｐの
式は、例えば、D.CHARLOT 、A.MARUANI in Appl. Opt.2
4,3368,1985 に引用されるフレネルの式によって与えら
れる。位相変調楕円偏光計において、入射光線は、位相
変調器によって、２つの適当な軸線の間に作られた位相
差によって変調された偏光を有する。位相ずれδ(t)
は、典型的に、周期パルス律ωに従って、時間ｔととも
に生じ、δ(t) はｓｉｎ（ωｔ）の１次に比例する。位
相変調偏光計において、試料によって反射される光束の
強度は、既知の方法で、Ψ及びΔの値を導き出す。
よって作られる偏光状態の変位を示す関係式ｐ＝（ＥP
／ＥS ）r ／（ＥP ／ＥS ）i は、一般的に、 ｐ＝ｔａｎΨ・ｅｘｐ（ｉΔ）＝（ＥP ／ＥS ）r ／
（ＥP ／ＥS ）i で表される。偏光の変化を記述する二つの角度Ψ及びΔ
は、複素量ｐで結ばれる。角度Ψ及びΔ、従って量ｐ
は、試料の特性、光線の入射角及び測定波長に同時に依
存する。これらの変数の関数としてのΨ及びΔ又はｐの
式は、例えば、D.CHARLOT 、A.MARUANI in Appl. Opt.2
4,3368,1985 に引用されるフレネルの式によって与えら
れる。位相変調楕円偏光計において、入射光線は、位相
変調器によって、２つの適当な軸線の間に作られた位相
差によって変調された偏光を有する。位相ずれδ(t)
は、典型的に、周期パルス律ωに従って、時間ｔととも
に生じ、δ(t) はｓｉｎ（ωｔ）の１次に比例する。位
相変調偏光計において、試料によって反射される光束の
強度は、既知の方法で、Ψ及びΔの値を導き出す。
【０００４】楕円偏光法、及びさらに詳しくは、分光位
相変調楕円偏光法（ＳＰＭＥ）は、基板上の層の成長を
即時に測定する高性能な技術である。この技術は、進行
中の反応を妨げないという利点がある。さらに、測定さ
れた試料の物理的変数、例えば層の厚さｄ、屈折率ｎに
敏感である。さらに、測定を迅速に行える。既知の方法
によれば、角度Ψ及びΔ又はｐは、強度測定から導き出
される。これらの量Ψ及びΔは、屈折率ｎ及び上層の厚
さｄのような測定される試料の物理的変数に依存する。
これらの変数は、それゆえ、フレネルの方程式の直接反
転によって、実質的にΨ及びΔから計算される。この反
転は、一般的に反復法で実行されなけらばならない。分
析用及び成長制御用の分光位相変調楕円偏光法のそのま
まの位置での適用は、例えば、“そのままの位置での分
析及び加工制御用高速スペクトル楕円偏光法”DUNCAN
等、J.Vac.Sci,Technol.B.,12(4),1984 に記載されてい
る。その効果にかかわらず、この方法には、ある状況の
下で物理的変数の測定に不確実性が発生するという欠点
がある。これらの不確実性は、特に、吸収性基板上の透
明材料の成長の間に起きる。かくして、測定の精度が実
質的に低下する。
相変調楕円偏光法（ＳＰＭＥ）は、基板上の層の成長を
即時に測定する高性能な技術である。この技術は、進行
中の反応を妨げないという利点がある。さらに、測定さ
れた試料の物理的変数、例えば層の厚さｄ、屈折率ｎに
敏感である。さらに、測定を迅速に行える。既知の方法
によれば、角度Ψ及びΔ又はｐは、強度測定から導き出
される。これらの量Ψ及びΔは、屈折率ｎ及び上層の厚
さｄのような測定される試料の物理的変数に依存する。
これらの変数は、それゆえ、フレネルの方程式の直接反
転によって、実質的にΨ及びΔから計算される。この反
転は、一般的に反復法で実行されなけらばならない。分
析用及び成長制御用の分光位相変調楕円偏光法のそのま
まの位置での適用は、例えば、“そのままの位置での分
析及び加工制御用高速スペクトル楕円偏光法”DUNCAN
等、J.Vac.Sci,Technol.B.,12(4),1984 に記載されてい
る。その効果にかかわらず、この方法には、ある状況の
下で物理的変数の測定に不確実性が発生するという欠点
がある。これらの不確実性は、特に、吸収性基板上の透
明材料の成長の間に起きる。かくして、測定の精度が実
質的に低下する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、周期
的な振動の問題から解放し、測定の精度を向上させた、
位相変調楕円偏光法を実施することである。本発明のも
う一つの目的は、特別に難しくなく、基板上に透明な材
料の堆積を制御することである。例えば、３０Åｓ-1以
上の速い速度で、例えば4000Å以上のかなりの厚さま
で、フィルムが基板上に堆積する間の物理的変数を良い
精度で測定することも本発明の目的である。本発明のさ
らなる目的は、角度Ψ及びΔ又は量ｐを測定することな
く、試料のｎ及びｄのような物理的変数を測定すること
である。最後に、本発明は、試料の示す物理的変数の楕
円偏光測定法に関する。
的な振動の問題から解放し、測定の精度を向上させた、
位相変調楕円偏光法を実施することである。本発明のも
う一つの目的は、特別に難しくなく、基板上に透明な材
料の堆積を制御することである。例えば、３０Åｓ-1以
上の速い速度で、例えば4000Å以上のかなりの厚さま
で、フィルムが基板上に堆積する間の物理的変数を良い
精度で測定することも本発明の目的である。本発明のさ
らなる目的は、角度Ψ及びΔ又は量ｐを測定することな
く、試料のｎ及びｄのような物理的変数を測定すること
である。最後に、本発明は、試料の示す物理的変数の楕
円偏光測定法に関する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この方法は以下のようで
ある。入射光線が直線偏光され、前記光線は偏光ベクト
ルによって定められ、偏光した光の入射光線は、位相ず
れδ(t) が、周期パルス変化量ωに従って、時間ｔに依
存して、偏光ベクトルの垂直構成要素の間に起きるよう
に変調され、δ(t) はｓｉｎ（ωｔ）の１次に比例し、
試料に、変調された偏光の入射光線を照射し、試料によ
って反射された入射の偏光ベクトルを分析し、光線の光
束を、少なくとも１つの光検知器によって測定し、光検
知器に接続された電子処理装置によって、光束の測定の
計算を行う。検知された光束は、 Ｉ(t）＝Ｉom＋Ｉsmｓｉｎδ(t) ＋Ｉcmｃｏｓδ(t) で表される強度Ｉ(t）を有し、ここで、Ｉom、Ｉsm及び
Ｉcmは、強度Ｉ(t）から処理装置で測定され、前記物理
的変数に依存する値である。本発明によれば、第一段階
において、最初に理論値Ｉst／Ｉot及びＩct／Ｉotを、
物理的変数の最初の推定値から求め、第二段階におい
て、前記理論値を、物理的変数の次の推定値を決定する
ために使用し、それらから、次の理論値Ｉst／Ｉot及び
Ｉct／Ｉotを導き、第二段階が、測定値と理論値との差
を最小化するように、物理的変数のＮ番目の推定値まで
繰り返される。
ある。入射光線が直線偏光され、前記光線は偏光ベクト
ルによって定められ、偏光した光の入射光線は、位相ず
れδ(t) が、周期パルス変化量ωに従って、時間ｔに依
存して、偏光ベクトルの垂直構成要素の間に起きるよう
に変調され、δ(t) はｓｉｎ（ωｔ）の１次に比例し、
試料に、変調された偏光の入射光線を照射し、試料によ
って反射された入射の偏光ベクトルを分析し、光線の光
束を、少なくとも１つの光検知器によって測定し、光検
知器に接続された電子処理装置によって、光束の測定の
計算を行う。検知された光束は、 Ｉ(t）＝Ｉom＋Ｉsmｓｉｎδ(t) ＋Ｉcmｃｏｓδ(t) で表される強度Ｉ(t）を有し、ここで、Ｉom、Ｉsm及び
Ｉcmは、強度Ｉ(t）から処理装置で測定され、前記物理
的変数に依存する値である。本発明によれば、第一段階
において、最初に理論値Ｉst／Ｉot及びＩct／Ｉotを、
物理的変数の最初の推定値から求め、第二段階におい
て、前記理論値を、物理的変数の次の推定値を決定する
ために使用し、それらから、次の理論値Ｉst／Ｉot及び
Ｉct／Ｉotを導き、第二段階が、測定値と理論値との差
を最小化するように、物理的変数のＮ番目の推定値まで
繰り返される。
【０００７】物理的変数を、Ｎ番目の推定値で得られた
Ｉst／Ｉot及びＩct／Ｉotから求める。既知の方法と比
較して、本発明による方法は、Ψ及びΔの情報を必要と
しない物理的変数の決定は、強度Ｉ(t）から得られた測
定値Ｉom、Ｉsm及びＩcmから直接行われる。フレネルの
式の反転の代わりに、前述の値を与える式は、物理的変
数の関数として補正され、この場合の方法も繰り返され
る。１つの単一点で算出する代わりに、平均化又は積分
が、補正するために、点の集合に対して行われる。典型
的には、数十の点が同時に処理され、これらの点は、一
定時間内の連続する点または幾つかの波長での連続測定
で得られる。一定時間内の連続する点で点を得ること
は、好ましくは、動的測定に使用され、異なる波長で点
を得ることは、静的測定に使用される。基板上にいくつ
かの連続的な層の堆積がある場合、新しい層に変化する
とき、平均化された連続する点に、更新が行われる。こ
の技術は、不正確な測定の原因となる、Ψ及びΔの面倒
な値の使用を避けることができる。
Ｉst／Ｉot及びＩct／Ｉotから求める。既知の方法と比
較して、本発明による方法は、Ψ及びΔの情報を必要と
しない物理的変数の決定は、強度Ｉ(t）から得られた測
定値Ｉom、Ｉsm及びＩcmから直接行われる。フレネルの
式の反転の代わりに、前述の値を与える式は、物理的変
数の関数として補正され、この場合の方法も繰り返され
る。１つの単一点で算出する代わりに、平均化又は積分
が、補正するために、点の集合に対して行われる。典型
的には、数十の点が同時に処理され、これらの点は、一
定時間内の連続する点または幾つかの波長での連続測定
で得られる。一定時間内の連続する点で点を得ること
は、好ましくは、動的測定に使用され、異なる波長で点
を得ることは、静的測定に使用される。基板上にいくつ
かの連続的な層の堆積がある場合、新しい層に変化する
とき、平均化された連続する点に、更新が行われる。こ
の技術は、不正確な測定の原因となる、Ψ及びΔの面倒
な値の使用を避けることができる。
【０００８】これは、特に、Ψが45°に近いときに生じ
る。さらに、吸収性基板の上に透明材料を堆積している
間、入射光線は、透明層内で、複数の干渉を受ける。層
は、比較的厚い層でさえも、この干渉を起こすので、反
射特性について、層の影響に関して基板の影響は減少し
ない。結果は、吸収性材料の堆積の場合、Ψ及びΔが、
層の光学特性に対応する到着点の方に収束しない。反対
に、成長している間、Ψ及びΔは、かなり大きく、周期
的な変動を受ける。かくして、屈折率ｎの層の厚さ、即
ち、 に使用されるとき、フレネルの式の反転に基づいた方法
は発散する。ここで、ｋは整数、Φｏは入射光線の入射
角、λは測定する波長である。透明材料の堆積の間、Ψ
及びΔがいろいろ変化するので、上述の不正確さをもた
らす不安定な範囲を避けることはできない。Ψ及びΔか
らの計算をなくし、平均を使うことによって、これらの
欠点をかなり減らすことができる。
る。さらに、吸収性基板の上に透明材料を堆積している
間、入射光線は、透明層内で、複数の干渉を受ける。層
は、比較的厚い層でさえも、この干渉を起こすので、反
射特性について、層の影響に関して基板の影響は減少し
ない。結果は、吸収性材料の堆積の場合、Ψ及びΔが、
層の光学特性に対応する到着点の方に収束しない。反対
に、成長している間、Ψ及びΔは、かなり大きく、周期
的な変動を受ける。かくして、屈折率ｎの層の厚さ、即
ち、 に使用されるとき、フレネルの式の反転に基づいた方法
は発散する。ここで、ｋは整数、Φｏは入射光線の入射
角、λは測定する波長である。透明材料の堆積の間、Ψ
及びΔがいろいろ変化するので、上述の不正確さをもた
らす不安定な範囲を避けることはできない。Ψ及びΔか
らの計算をなくし、平均を使うことによって、これらの
欠点をかなり減らすことができる。
【０００９】さらに、Ψ及びΔが既知の方法でＩom、Ｉ
sm及びＩcmから導かれるので、データを得る１つの段階
となる。既知であるストップテストが、反復を止めるた
めに必要である。該テストは、典型的には、理論値Ｉst
／Ｉot及びＩct／ＩotをＩsm／Ｉom及びＩcm／Ｉomと比
較するものである。差が一定のパーセンテージ誤差以下
であると、反復は止められる。さらに、物理的変数の最
初の推定値は、高い精度を必要とせず、反復がそれらを
急速に収束させる。既知の方法で、最初の推定値として
予め計算された物理的変数を選択することは好ましい。
物理的変数を収束させるのには、数回の反復で十分であ
る。従って、それらの数値は、非常に迅速に求められ、
標準的なマイクロコンピューターで求めてもよい。厚さ
ｄ及び基板に堆積した層の屈折率ｎの決定は、典型的に
は、例えば、ＰＣ４８６のマイクロコンピューターを使
って、ｎｘｄの積において、１％のオーダーの精度でも
って、約２秒で行われる。本発明による測定方法の好ま
しい実施形態によれば、演算処理装置の第一計算手段
は、それぞれ、連続、パルスω及びパルス２ωでの、前
記光束の強度のフーリエ成分Ｓ0 、Ｓ1 及びＳ2 を与え
る。第二計算手段により、測定値Ｉom、Ｉsm及びＩ
cmが、成分Ｓ0 、Ｓ1 及びＳ2 から導かれる。B.DREVIL
LON によるこれらの段階の説明は、“Progress in Crys
tal Growth and Characterisation of Materials”,vo
l.27,pp.1-87,1993にある。
sm及びＩcmから導かれるので、データを得る１つの段階
となる。既知であるストップテストが、反復を止めるた
めに必要である。該テストは、典型的には、理論値Ｉst
／Ｉot及びＩct／ＩotをＩsm／Ｉom及びＩcm／Ｉomと比
較するものである。差が一定のパーセンテージ誤差以下
であると、反復は止められる。さらに、物理的変数の最
初の推定値は、高い精度を必要とせず、反復がそれらを
急速に収束させる。既知の方法で、最初の推定値として
予め計算された物理的変数を選択することは好ましい。
物理的変数を収束させるのには、数回の反復で十分であ
る。従って、それらの数値は、非常に迅速に求められ、
標準的なマイクロコンピューターで求めてもよい。厚さ
ｄ及び基板に堆積した層の屈折率ｎの決定は、典型的に
は、例えば、ＰＣ４８６のマイクロコンピューターを使
って、ｎｘｄの積において、１％のオーダーの精度でも
って、約２秒で行われる。本発明による測定方法の好ま
しい実施形態によれば、演算処理装置の第一計算手段
は、それぞれ、連続、パルスω及びパルス２ωでの、前
記光束の強度のフーリエ成分Ｓ0 、Ｓ1 及びＳ2 を与え
る。第二計算手段により、測定値Ｉom、Ｉsm及びＩ
cmが、成分Ｓ0 、Ｓ1 及びＳ2 から導かれる。B.DREVIL
LON によるこれらの段階の説明は、“Progress in Crys
tal Growth and Characterisation of Materials”,vo
l.27,pp.1-87,1993にある。
【００１０】本発明の好ましい実施形態によれば、試料
は、入射光線が照射される少なくとも１つの透明層から
なる。実質的に、本発明による方法は、既に見い出され
ている既知の方法に関して特に有利である。透明な材料
は、例えばシリカであり、基板は、シリコンから作られ
てもよい。本発明による方法は、また、吸収性材料にも
適用できる。本発明の好ましい実施形態によれば、理論
値と測定値との差が最小自乗法により最小化される。最
小自乗法によるこの選択は、理論値と測定値との差を与
える。この差を最小化するために、レベンベルグ−マー
クアルツ(Levenberg-Marquardt) 法が使われる。本測定
方法の特に有利な実施形態によれば、本測定方法は分光
を行う。それにより、測定する波長を変えることができ
る。典型的には、広いスペクトル光源が入射光線を放射
し、これが、試料によって反射され、それから、反射光
線の波長が、モノクロメーターによって選択される。所
定の波長を選択する別の方法は、光源の波長を変えるこ
とである。
は、入射光線が照射される少なくとも１つの透明層から
なる。実質的に、本発明による方法は、既に見い出され
ている既知の方法に関して特に有利である。透明な材料
は、例えばシリカであり、基板は、シリコンから作られ
てもよい。本発明による方法は、また、吸収性材料にも
適用できる。本発明の好ましい実施形態によれば、理論
値と測定値との差が最小自乗法により最小化される。最
小自乗法によるこの選択は、理論値と測定値との差を与
える。この差を最小化するために、レベンベルグ−マー
クアルツ(Levenberg-Marquardt) 法が使われる。本測定
方法の特に有利な実施形態によれば、本測定方法は分光
を行う。それにより、測定する波長を変えることができ
る。典型的には、広いスペクトル光源が入射光線を放射
し、これが、試料によって反射され、それから、反射光
線の波長が、モノクロメーターによって選択される。所
定の波長を選択する別の方法は、光源の波長を変えるこ
とである。
【００１１】連続した分光装置では、一つの波長が、別
の波長の後に連続的に選択される。これらの従来装置に
代わって、多重型の分光装置を使用しても良い。分散し
た光線が、いくつかの光検知器に検知され、電子的多重
化が、拾われた信号に行われる。この多重型分光装置
は、いくつかの波長での同時測定を可能にする。本発明
は、入射光線を放射する光源、光線を直線偏光させる偏
光子、周期パルス変化量ωに従って、時間ｔの一次のオ
ーダーに依存し、ｓｉｎ（ωt)の一次のオーダーに比例
する位相ずれδ(t) を発生させる位相変調器、偏光した
入射光線が照射された試料によって反射した光線の偏光
状態を分析する分析器、光線の光束を測定する光検知
器、光束の測定の計算を行う、光検知器に接続された電
子演算処理装置、からなる楕円偏光計に関する。検知さ
れた光束は、 Ｉ(t）＝Ｉom＋Ｉsmｓｉｎδ(t) ＋Ｉcmｃｏｓδ(t) で示される強度Ｉ(t）を有し、ここで、Ｉom、Ｉsm及び
Ｉcmは、強度Ｉ(t）から演算処理装置で測定された値で
あり、前記物理的変数に依存する。
の波長の後に連続的に選択される。これらの従来装置に
代わって、多重型の分光装置を使用しても良い。分散し
た光線が、いくつかの光検知器に検知され、電子的多重
化が、拾われた信号に行われる。この多重型分光装置
は、いくつかの波長での同時測定を可能にする。本発明
は、入射光線を放射する光源、光線を直線偏光させる偏
光子、周期パルス変化量ωに従って、時間ｔの一次のオ
ーダーに依存し、ｓｉｎ（ωt)の一次のオーダーに比例
する位相ずれδ(t) を発生させる位相変調器、偏光した
入射光線が照射された試料によって反射した光線の偏光
状態を分析する分析器、光線の光束を測定する光検知
器、光束の測定の計算を行う、光検知器に接続された電
子演算処理装置、からなる楕円偏光計に関する。検知さ
れた光束は、 Ｉ(t）＝Ｉom＋Ｉsmｓｉｎδ(t) ＋Ｉcmｃｏｓδ(t) で示される強度Ｉ(t）を有し、ここで、Ｉom、Ｉsm及び
Ｉcmは、強度Ｉ(t）から演算処理装置で測定された値で
あり、前記物理的変数に依存する。
【００１２】本発明による楕円偏光計では、演算処理装
置は、物理的変数の最初の推定値から、最初の理論値Ｉ
st／Ｉot及びＩct／Ｉotを出し、前記理論値は、次の物
理的変数の推定値を決定するのに使用され、それらか
ら、次の理論値Ｉst／Ｉot及びＩct／Ｉotを導き、この
操作が、理論値と測定値との差を最小化するように、物
理的変数のＮ番目の推定値まで繰り返される。物理的変
数が、Ｎ番目の推定値の間に得られたＩst／Ｉot及びＩ
ct／Ｉotの値から求められる。本発明による楕円偏光計
の好ましい実施形態では、該楕円偏光計は、第一光ファ
イバー及び第二光ファイバーにより形成されるグループ
からの少なくとも一本の光ファイバーを備え、第一光フ
ァイバーは、光源と偏光子との間に置かれ、第二光ファ
イバーは、分析器と光検知器を含む検知システムとの間
に置かれる。光検知器に加えて、検知システムは、一つ
の波長においては、楕円偏光測定用モノクロメーター又
は複数の波長においては、同時測定用分光器を備えてい
る場合が多い。レーザー光線の放射の場合、検知システ
ムは、光検知器だけ含んでいてもよい。
置は、物理的変数の最初の推定値から、最初の理論値Ｉ
st／Ｉot及びＩct／Ｉotを出し、前記理論値は、次の物
理的変数の推定値を決定するのに使用され、それらか
ら、次の理論値Ｉst／Ｉot及びＩct／Ｉotを導き、この
操作が、理論値と測定値との差を最小化するように、物
理的変数のＮ番目の推定値まで繰り返される。物理的変
数が、Ｎ番目の推定値の間に得られたＩst／Ｉot及びＩ
ct／Ｉotの値から求められる。本発明による楕円偏光計
の好ましい実施形態では、該楕円偏光計は、第一光ファ
イバー及び第二光ファイバーにより形成されるグループ
からの少なくとも一本の光ファイバーを備え、第一光フ
ァイバーは、光源と偏光子との間に置かれ、第二光ファ
イバーは、分析器と光検知器を含む検知システムとの間
に置かれる。光検知器に加えて、検知システムは、一つ
の波長においては、楕円偏光測定用モノクロメーター又
は複数の波長においては、同時測定用分光器を備えてい
る場合が多い。レーザー光線の放射の場合、検知システ
ムは、光検知器だけ含んでいてもよい。
【００１３】本発明は、また、層の生成を示す物理的変
数を制御するための手段を備える、基板上の層の生成を
制御する装置に関する。基板及び層が試料を構成し、制
御手段は、入射光線を放射する光源、光線を直線偏光さ
せる偏光子、周期パルス変化量ωに従って、時間ｔの第
一オーダーに依存し、ｓｉｎ（ωt)の一次のオーダーに
比例する位相ずれδ(t) を発生させる位相変調器、偏光
した入射光線が照射された試料によって反射した光線の
偏光状態を分析する分析器、少なくとも１つの光線の光
束を測定する光検知器、光束の測定の計算を行う、光検
知器に接続された電子演算処理装置、からなる。検知さ
れた光束は、 Ｉ(t）＝Ｉom＋Ｉsmｓｉｎδ(t) ＋Ｉcmｃｏｓδ(t) で示される強度Ｉ(t）を有し、ここで、Ｉom、Ｉsm及び
Ｉcmは、強度Ｉ(t）から演算処理装置で測定された値で
あり、物理的変数に依存する。
数を制御するための手段を備える、基板上の層の生成を
制御する装置に関する。基板及び層が試料を構成し、制
御手段は、入射光線を放射する光源、光線を直線偏光さ
せる偏光子、周期パルス変化量ωに従って、時間ｔの第
一オーダーに依存し、ｓｉｎ（ωt)の一次のオーダーに
比例する位相ずれδ(t) を発生させる位相変調器、偏光
した入射光線が照射された試料によって反射した光線の
偏光状態を分析する分析器、少なくとも１つの光線の光
束を測定する光検知器、光束の測定の計算を行う、光検
知器に接続された電子演算処理装置、からなる。検知さ
れた光束は、 Ｉ(t）＝Ｉom＋Ｉsmｓｉｎδ(t) ＋Ｉcmｃｏｓδ(t) で示される強度Ｉ(t）を有し、ここで、Ｉom、Ｉsm及び
Ｉcmは、強度Ｉ(t）から演算処理装置で測定された値で
あり、物理的変数に依存する。
【００１４】本発明による制御装置では、演算処理装置
は、物理的変数の最初の推定値から、最初の理論値Ｉst
／Ｉot及びＩct／Ｉotを出し、前記理論値は、次の物理
的変数の推定値を決定するのに使用され、それから、次
の理論値Ｉst／Ｉot及びＩct／Ｉotを導き、この操作
が、理論値と測定値との差を最小化するように、物理的
変数のＮ番目の推定値まで繰り返される。層の生成は、
基板上の堆積となる。かくして、この装置は、特に、MO
CVD(Metalorganic Chmical Vapour Deposition) 、PECV
D(Plasm Enhanced Chmical Vapour Deposition) 又はMB
E(MolecularBeam Epitaxy) のような技術によって行わ
れる、生成される層の生成の制御に非常に適している。
層の生成は、また、エッチングによっても作られる。本
発明による測定は、成長メカニズムの観測を可能にする
だけでなく、フィードバックを組み込む制御方法を同時
に実行することを可能にする。それゆえ、該方法は、層
の生成に関連する変数に即時に影響を及ぼすこととがで
きる。
は、物理的変数の最初の推定値から、最初の理論値Ｉst
／Ｉot及びＩct／Ｉotを出し、前記理論値は、次の物理
的変数の推定値を決定するのに使用され、それから、次
の理論値Ｉst／Ｉot及びＩct／Ｉotを導き、この操作
が、理論値と測定値との差を最小化するように、物理的
変数のＮ番目の推定値まで繰り返される。層の生成は、
基板上の堆積となる。かくして、この装置は、特に、MO
CVD(Metalorganic Chmical Vapour Deposition) 、PECV
D(Plasm Enhanced Chmical Vapour Deposition) 又はMB
E(MolecularBeam Epitaxy) のような技術によって行わ
れる、生成される層の生成の制御に非常に適している。
層の生成は、また、エッチングによっても作られる。本
発明による測定は、成長メカニズムの観測を可能にする
だけでなく、フィードバックを組み込む制御方法を同時
に実行することを可能にする。それゆえ、該方法は、層
の生成に関連する変数に即時に影響を及ぼすこととがで
きる。
【００１５】かくして、正確な測定が、成長メカニズム
を妨げることなくなされる。層の生成を制御する装置で
は、層は各々厚さ、屈折率及び誘電関数を有し、物理的
変数は、好ましくは、それらの少なくともいくつかは含
んでいる。本発明による制御装置では、生成は堆積とな
り、その堆積率は、30Åｓ-1より大きい。かかる率にお
いて、本発明による装置で得られる測定は、同じ計算能
力において、特に、既知の装置でなされた測定と比較し
て正確である。
を妨げることなくなされる。層の生成を制御する装置で
は、層は各々厚さ、屈折率及び誘電関数を有し、物理的
変数は、好ましくは、それらの少なくともいくつかは含
んでいる。本発明による制御装置では、生成は堆積とな
り、その堆積率は、30Åｓ-1より大きい。かかる率にお
いて、本発明による装置で得られる測定は、同じ計算能
力において、特に、既知の装置でなされた測定と比較し
て正確である。
【００１６】
【実施形態】添付図面を参照して、本発明の一つの実施
形態を詳細に説明する。図１に示す、単一波長の楕円偏
光計は、試料１の物理的変数を測定することを意図して
いる。該楕円偏光計は、励起組立体２、分析組立体３及
び電子演算処理装置４を包含する。励起組立体２は、光
ファイバー２１によって光学システム２２につなげられ
る光源２０を備え、光学システム２２は、光源２０によ
って放射される光線を試料１の方へ向ける。また、励起
組立体２は、偏光子２３を備え、それに続いて、光学シ
ステム２２と試料１との間に位相変調器２４がある。こ
れが位相ずれδ(t)をもたらす。分析組立体３は、試料
１によって反射された光線を分析する分析器３０を備
え、それに続いて、光ファイバー３２を通ってモノクロ
メーター３３に反射光を送る光学システム３１がある。
モノクロメーター３３は、検知された光束強度を電気信
号に変換する光検知器につなげられる。この信号は、Ｉ
(t）で示される。この信号は、接続部５によって、電子
演算処理装置４に送られる。また電子演算処理装置４
は、線３５を経て、位相変調器２４からの基準周波数及
び基準位相を受ける。
形態を詳細に説明する。図１に示す、単一波長の楕円偏
光計は、試料１の物理的変数を測定することを意図して
いる。該楕円偏光計は、励起組立体２、分析組立体３及
び電子演算処理装置４を包含する。励起組立体２は、光
ファイバー２１によって光学システム２２につなげられ
る光源２０を備え、光学システム２２は、光源２０によ
って放射される光線を試料１の方へ向ける。また、励起
組立体２は、偏光子２３を備え、それに続いて、光学シ
ステム２２と試料１との間に位相変調器２４がある。こ
れが位相ずれδ(t)をもたらす。分析組立体３は、試料
１によって反射された光線を分析する分析器３０を備
え、それに続いて、光ファイバー３２を通ってモノクロ
メーター３３に反射光を送る光学システム３１がある。
モノクロメーター３３は、検知された光束強度を電気信
号に変換する光検知器につなげられる。この信号は、Ｉ
(t）で示される。この信号は、接続部５によって、電子
演算処理装置４に送られる。また電子演算処理装置４
は、線３５を経て、位相変調器２４からの基準周波数及
び基準位相を受ける。
【００１７】操作において、光源２０は、所定の波長範
囲を有する入射光線１０を放射すると、この光線は偏光
子２３によって偏光され、次いで、位相変調器２４によ
って変調を受ける。この位相変調器２４は、典型的に
は、圧電変換器によって作られた周期的なストレスを受
けた石英ガラスのバーからなる。それによって、位相ず
れδ(t) が発生し、このバーの２つの適当な軸線の間
に、時間ｔで変調される。かくして、放射光線の偏光
は、変調される。偏光され変調された入射光線１０は、
試料１からの反射後、試料１の物理特性の結果である振
幅及び位相を有する反射光線１１になる。この反射光線
１１を、分析器３０で分析し、次いで、波長λを、モノ
クロメーター３３によって選ぶ。光線１１の光束を、光
検知器３４によって測定し、その強度によって作られる
電気信号を演算処理装置４に与える。図２に示す、複数
の波長の楕円偏光計は、分析組立体３及び該組立体と電
子演算処理装置４との間の接続部において、図１の単一
の波長の楕円偏光計と異なっている。モノクロメーター
３３と光検知器３４の代わりに、分析組立体３は、分光
器３６及び複数の光検知器３７を備える。各光検知器３
７は、１つの波長を測定し、接続部６によって装置４に
つなげられる。
囲を有する入射光線１０を放射すると、この光線は偏光
子２３によって偏光され、次いで、位相変調器２４によ
って変調を受ける。この位相変調器２４は、典型的に
は、圧電変換器によって作られた周期的なストレスを受
けた石英ガラスのバーからなる。それによって、位相ず
れδ(t) が発生し、このバーの２つの適当な軸線の間
に、時間ｔで変調される。かくして、放射光線の偏光
は、変調される。偏光され変調された入射光線１０は、
試料１からの反射後、試料１の物理特性の結果である振
幅及び位相を有する反射光線１１になる。この反射光線
１１を、分析器３０で分析し、次いで、波長λを、モノ
クロメーター３３によって選ぶ。光線１１の光束を、光
検知器３４によって測定し、その強度によって作られる
電気信号を演算処理装置４に与える。図２に示す、複数
の波長の楕円偏光計は、分析組立体３及び該組立体と電
子演算処理装置４との間の接続部において、図１の単一
の波長の楕円偏光計と異なっている。モノクロメーター
３３と光検知器３４の代わりに、分析組立体３は、分光
器３６及び複数の光検知器３７を備える。各光検知器３
７は、１つの波長を測定し、接続部６によって装置４に
つなげられる。
【００１８】従って、図２の複数の波長の楕円偏光計
は、いくつかの波長の同時測定を可能にし、装置４で多
重化される。図１又は図２に示す、分光器を使用する位
相変調楕円偏光計は、好ましくは、図３に示す、基板上
の層の生成を制御する装置に使用される。試料１は、基
板を有し、その上に、既知の技術を使って、堆積物を成
長させる。試料１は、ステージ４１に位置決めされ、チ
ャンバ４０内に収容される。前述した楕円偏光測定装置
は、基板上の層の成長を制御するのに使われる。窓４４
及び４５が、それぞれ、励起組立体２からチャンバ４０
へ、そしてチャンバ４０から分析組立体３に通じている
光路に沿って開いている。かくして、入射光線１０は、
チャンバ４０に直接伝えられ、次いで、試料１によって
反射された光線１１が、分析組立体３に伝達される。こ
の手段によって、成長過程を妨げない、そのままの位置
で測定が行われる。層の成長の代わりに、生成は、エッ
チングからなっても良い。反射光線１１の検知後、演算
処理装置４が受け取った信号は、図４に概略的に示す、
以下の操作を受ける。
は、いくつかの波長の同時測定を可能にし、装置４で多
重化される。図１又は図２に示す、分光器を使用する位
相変調楕円偏光計は、好ましくは、図３に示す、基板上
の層の生成を制御する装置に使用される。試料１は、基
板を有し、その上に、既知の技術を使って、堆積物を成
長させる。試料１は、ステージ４１に位置決めされ、チ
ャンバ４０内に収容される。前述した楕円偏光測定装置
は、基板上の層の成長を制御するのに使われる。窓４４
及び４５が、それぞれ、励起組立体２からチャンバ４０
へ、そしてチャンバ４０から分析組立体３に通じている
光路に沿って開いている。かくして、入射光線１０は、
チャンバ４０に直接伝えられ、次いで、試料１によって
反射された光線１１が、分析組立体３に伝達される。こ
の手段によって、成長過程を妨げない、そのままの位置
で測定が行われる。層の成長の代わりに、生成は、エッ
チングからなっても良い。反射光線１１の検知後、演算
処理装置４が受け取った信号は、図４に概略的に示す、
以下の操作を受ける。
【００１９】第一に、測定強度Ｉ(t）を示す信号５０か
ら、測定値Ｉom、Ｉsm及びＩcmを、既知の方法で導く。
正反射の場合、ミューラー行列係数として知られる
Ｉom、Ｉ sm及びＩcmが、以下の方程式によって、Ｉ(t）
と結び付けられる。 Ｉ(t）＝Ｉom＋Ｉsmｓｉｎδ(t) ＋Ｉcmｃｏｓδ(t) 第一段階５１では、それぞれ、連続、変調パルスω、パ
ルス２ωでの強度Ｉ(t）のフーリエ成分Ｓ0 、Ｓ1 及び
Ｓ2 を計算する。これらの成分は、古典的な方法、例え
ば、離散的フーリエ変換で導かれる。第二段階５２で
は、測定値Ｉom、Ｉsm及びＩcmを、既知の線形方程式に
より、成分Ｓ0 、Ｓ1 及びＳ2 から求める。本発明によ
れば、Ψ及びΔ又はｐを知っている必要がない。反復方
法５３が、測定値Ｉom、Ｉsm及びＩcmに直接適用され、
試料１を示す物理的変数の数値が求められる。典型的に
は、これらの物理的変数は、基板上に堆積したフィルム
の厚さｄ、その屈折率ｎ及びその誘電関数である。反復
方法５３によれば、物理的変数の最初の推定値５６を、
入力変数５５として使用する。
ら、測定値Ｉom、Ｉsm及びＩcmを、既知の方法で導く。
正反射の場合、ミューラー行列係数として知られる
Ｉom、Ｉ sm及びＩcmが、以下の方程式によって、Ｉ(t）
と結び付けられる。 Ｉ(t）＝Ｉom＋Ｉsmｓｉｎδ(t) ＋Ｉcmｃｏｓδ(t) 第一段階５１では、それぞれ、連続、変調パルスω、パ
ルス２ωでの強度Ｉ(t）のフーリエ成分Ｓ0 、Ｓ1 及び
Ｓ2 を計算する。これらの成分は、古典的な方法、例え
ば、離散的フーリエ変換で導かれる。第二段階５２で
は、測定値Ｉom、Ｉsm及びＩcmを、既知の線形方程式に
より、成分Ｓ0 、Ｓ1 及びＳ2 から求める。本発明によ
れば、Ψ及びΔ又はｐを知っている必要がない。反復方
法５３が、測定値Ｉom、Ｉsm及びＩcmに直接適用され、
試料１を示す物理的変数の数値が求められる。典型的に
は、これらの物理的変数は、基板上に堆積したフィルム
の厚さｄ、その屈折率ｎ及びその誘電関数である。反復
方法５３によれば、物理的変数の最初の推定値５６を、
入力変数５５として使用する。
【００２０】初期理論値Ｉst／Ｉot及びＩct／Ｉotを、
既知の公式によって、入力変数５５から導く。実際は、
理論値Ｉst／Ｉot及びＩct／Ｉotは、Ψ及びΔの三角関
数の組み合わせとして表現される。さらに、角度Ψ及び
Δは、フレネルの式によって求められる物理的変数と関
連づけられる。従って、理論値Ｉst／Ｉot及びＩct／Ｉ
otは、物理的変数の関数として直接に表現される。段階
５７で得られた理論値は、段階５２で決定されたＩsm／
Ｉom及びＩcm／Ｉ omと比較される。この比較５８は、理
論値と測定値との差が量化されることを必要とする。こ
のために、既知の最小自乗法を使用する。一方、複数の
Ｍ点の平均化が行われる。測定点をｊで指数化し、理論
値と測定値との差の自乗が、以下により古典的に得られ
る。 最小自乗法以外の調節方法、例えば最尤法又は自乗の他
の累乗による置換を用いてもよい。
既知の公式によって、入力変数５５から導く。実際は、
理論値Ｉst／Ｉot及びＩct／Ｉotは、Ψ及びΔの三角関
数の組み合わせとして表現される。さらに、角度Ψ及び
Δは、フレネルの式によって求められる物理的変数と関
連づけられる。従って、理論値Ｉst／Ｉot及びＩct／Ｉ
otは、物理的変数の関数として直接に表現される。段階
５７で得られた理論値は、段階５２で決定されたＩsm／
Ｉom及びＩcm／Ｉ omと比較される。この比較５８は、理
論値と測定値との差が量化されることを必要とする。こ
のために、既知の最小自乗法を使用する。一方、複数の
Ｍ点の平均化が行われる。測定点をｊで指数化し、理論
値と測定値との差の自乗が、以下により古典的に得られ
る。 最小自乗法以外の調節方法、例えば最尤法又は自乗の他
の累乗による置換を用いてもよい。
【００２１】計算された差を、望まれる精度の関数であ
る所定の限界値と比較する。差が、限界値より小さいな
らば、測定値の近似は十分であり、測定値を計算するの
に使う物理的変数は数値５４を与える。反対に、誤差が
あまりに大きいと、新しい反復が必要である。次いで、
比較５８の後、物理的変数の次の推定値５９を特定す
る。これらの次の推定値の決定は、差を最小にするため
の既知の方法、例えばレーベンベルグ−マークアルツ法
の事項である。変数の入力５５が、次の理論値Ｉst／Ｉ
ot及びＩct／Ｉotを計算するとき、これらの次の推定値
５９が使われ、段階５７を繰り返す。これらの次の理論
値は、測定値Ｉsm／Ｉom及びＩcm／Ｉomとの比較５８の
ための基準として役立つ。ループ５９、５５、５７、５
８を構成するこれらの段階の全ては、比較５８をすると
きに得られる差が、所定の限界値より小さくなるまで繰
り返される。これらの理論値と関連した物理的変数のＮ
番目の推定値から、物理的変数の数値５４が導き出され
る。本発明によるこの楕円偏光測定法は、厚さ 及び45°近くのΨのような、フレネルの式の直接反転に
基づく既知の方法によって提起された問題を回避する。
る所定の限界値と比較する。差が、限界値より小さいな
らば、測定値の近似は十分であり、測定値を計算するの
に使う物理的変数は数値５４を与える。反対に、誤差が
あまりに大きいと、新しい反復が必要である。次いで、
比較５８の後、物理的変数の次の推定値５９を特定す
る。これらの次の推定値の決定は、差を最小にするため
の既知の方法、例えばレーベンベルグ−マークアルツ法
の事項である。変数の入力５５が、次の理論値Ｉst／Ｉ
ot及びＩct／Ｉotを計算するとき、これらの次の推定値
５９が使われ、段階５７を繰り返す。これらの次の理論
値は、測定値Ｉsm／Ｉom及びＩcm／Ｉomとの比較５８の
ための基準として役立つ。ループ５９、５５、５７、５
８を構成するこれらの段階の全ては、比較５８をすると
きに得られる差が、所定の限界値より小さくなるまで繰
り返される。これらの理論値と関連した物理的変数のＮ
番目の推定値から、物理的変数の数値５４が導き出され
る。本発明によるこの楕円偏光測定法は、厚さ 及び45°近くのΨのような、フレネルの式の直接反転に
基づく既知の方法によって提起された問題を回避する。
【００２２】さらに、本発明によるこの方法は、Ψ及び
Δが計算されることを必要としないが、求めている物理
的変数をより直接的に得ることを可能にする。一般的
に、各測定において、変数を得るのに３回又は４回の反
復で十分である。“PC486 ”マイクロコンピューターの
使用により、厚さｄ及び基板上に堆積した層の屈折率ｎ
を２秒以内に決定することができる。典型的には、本発
明による方法は、30Åｓ-1のオーダーの高い堆積率にお
いて、５Åから6000Åまでの層の厚さを、３％の精度で
測定する。測定の精度は、堆積した層の厚さに従って小
さくなる。さらに、本発明による方法は、ｎｘｄの積の
非常に高い精度を得ることを可能にする。この精度は、
前述の場合において、１％のオーダーである。本発明に
よる方法は、厚さ及び成分に関して、基板上に堆積した
層の均一性の制御を可能にする。これは、透明材料のよ
うな吸収性材料の堆積に適している。また、積み重ねを
含む多層システムの生成の制御も可能にする。
Δが計算されることを必要としないが、求めている物理
的変数をより直接的に得ることを可能にする。一般的
に、各測定において、変数を得るのに３回又は４回の反
復で十分である。“PC486 ”マイクロコンピューターの
使用により、厚さｄ及び基板上に堆積した層の屈折率ｎ
を２秒以内に決定することができる。典型的には、本発
明による方法は、30Åｓ-1のオーダーの高い堆積率にお
いて、５Åから6000Åまでの層の厚さを、３％の精度で
測定する。測定の精度は、堆積した層の厚さに従って小
さくなる。さらに、本発明による方法は、ｎｘｄの積の
非常に高い精度を得ることを可能にする。この精度は、
前述の場合において、１％のオーダーである。本発明に
よる方法は、厚さ及び成分に関して、基板上に堆積した
層の均一性の制御を可能にする。これは、透明材料のよ
うな吸収性材料の堆積に適している。また、積み重ねを
含む多層システムの生成の制御も可能にする。
【図１】本発明による、１つの波長での楕円偏光測定の
ための装置の概略図である。
ための装置の概略図である。
【図２】本発明による、複数の波長での楕円偏光測定の
ための装置の概略図である。
ための装置の概略図である。
【図３】本発明による、基板の上での層の生成を制御す
る装置の概略図である。
る装置の概略図である。
【図４】本発明による、物理的変数を測定する楕円偏光
測定方法のフローチャートである。
測定方法のフローチャートである。
１ 試料 ２ 励起組立体 ３ 分析組立体 ４ 電子演算処理装置 １０ 入射光線 １１ 反射光線 ２０ 光源 ２２ 光学システム ２３ 偏光子 ２４ 位相変調器 ３０ 分析器 ３１ 光学システム ３２ 光ファイバー ３３ モノクロメーター ３４ 光検知器 ３５ 線 ３７ 光検知器 ４０ チャンバ ４４ 窓 ４５ 窓 ５０ 信号 ５１ 第一段階 ５２ 第二段階 ５３ 反復方法 ５４ 数値 ５５ 入力変数 ５６ 最初の推定値 ５８ 比較 ５９ 次の推定値
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−203046（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−73485（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−159540（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−264355（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−341812（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−71923（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−507349（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−502542（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01N 21/00 - 21/61 G01B 11/06
Claims (10)
- 【請求項１】 入射光線が直線偏光され、前記光線は偏
光ベクトルによって定められ、 偏光した入射光線は、位相ずれδ(t) が、周期パルス変
化量ωに従って、時間ｔに依存して、偏光ベクトルの垂
直構成要素の間に起きるように変調され、δ(t) はｓｉ
ｎ（ωｔ）の１次に比例し、 試料に、変調された偏光の入射光線を照射し、 試料によって反射された入射の偏光ベクトルを分析し、 光線の光束を、少なくとも１つの光検知器によって測定
し、 光検知器に接続された電子処理装置によって、光束の測
定の計算を行い、 検知された光束は、 Ｉ(t）＝Ｉom＋Ｉsmｓｉｎδ(t) ＋Ｉcmｃｏｓδ(t) で表される強度Ｉ(t）を有し、Ｉom、Ｉsm及びＩcmは、
強度Ｉ(t）から処理装置で測定され、前記物理的変数に
依存する値である、試料の示す物理的変数の楕円偏光測
定方法であって、 第一段階において、最初に理論値Ｉst／Ｉot及びＩct／
Ｉotを、物理的変数の最初の推定値から求め、 第二段階において、前記理論値を、物理的変数の次の推
定値を決定するために使用し、それらから、次の理論値
Ｉst／Ｉot及びＩct／Ｉotを導き、 第二段階が、測定値と理論値との差を最小化するよう
に、物理的変数のＮ番目の推定値まで繰り返され、 物理的変数を、Ｎ番目の推定値で得られたＩst／Ｉot及
びＩct／Ｉotから求める楕円偏光測定方法。 - 【請求項２】 演算処理装置の第一計算段階は、それぞ
れ、連続、パルスω及びパルス２ωでの、前記光束の強
度のフーリエ成分Ｓ0 、Ｓ1 及びＳ2 を与え、 第二段階は、測定値Ｉom、Ｉsm及びＩcmからフーリエ成
分Ｓ0 、Ｓ1 及びＳ2を線形的に導く、請求項１に記載
の測定方法。 - 【請求項３】 試料は、入射光線が照射される少なくと
も１つの透明層を備える、請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】 理論値と測定値との前記差は、最小自乗
法により最小化される、請求項１に記載の方法。 - 【請求項５】 測定方法は、分光を行う、前述の請求項
いずれかに記載の方法。 - 【請求項６】 入射光線を放射する光源、 光線を直線偏光させる偏光子、 周期パルス変化量ωに従って、時間ｔの一次のオーダー
に依存し、ｓｉｎ（ωt)の一次のオーダーに比例する位
相ずれδ(t) を発生させる位相変調器、 偏光した入射光線が照射された試料によって反射した光
線の偏光状態を分析する分析器、 光線の光束を測定する光検知器、 光束の測定の計算を行う、光検知器に接続された電子演
算処理装置からなり、検知された光束は、 Ｉ(t）＝Ｉom＋Ｉsmｓｉｎδ(t) ＋Ｉcmｃｏｓδ(t) で示される強度Ｉ(t）を有し、Ｉom、Ｉsm及びＩcmは、
強度Ｉ(t）から演算処理装置で測定された値であり、前
記物理的変数に依存する、楕円偏光計において、 演算処理装置は、物理的変数の最初の推定値から、最初
の理論値Ｉst／Ｉot及びＩct／Ｉotを出し、 前記理論値は、次の物理的変数の推定値を決定するのに
使用され、それらから、次の理論値Ｉst／Ｉot及びＩct
／Ｉotを導き、 この操作が、理論値と測定値との差を最小化するよう
に、物理的変数のＮ番目の推定値まで繰り返され、 物理的変数を、Ｎ番目の推定値の間に得られたＩst／Ｉ
ot及びＩct／Ｉotの値から求める、楕円偏光計。 - 【請求項７】 前記楕円偏光計は、第一光ファイバー及
び第二光ファイバーにより形成されるグループからの少
なくとも一本の光ファイバーを備え、第一光ファイバー
は、光源と偏光子との間に置かれ、第二光ファイバー
は、分析器と光検知器を含む検知システムとの間に置か
れる、請求項６に記載の楕円偏光計。 - 【請求項８】 基板と層が試料を構成し、 入射光線を放射する光源、 光線を直線偏光させる偏光子、 周期パルス変化量ωに従って、時間ｔの一次のオーダー
に依存し、ｓｉｎ（ωt)の一次のオーダーに比例する位
相ずれδ(t) を発生させる位相変調器、 偏光した入射光線が照射された試料によって反射した光
線の偏光状態を分析する分析器、 光線の光束を測定する光検知器、 光束の測定の計算を行う、光検知器に接続された電子演
算処理装置からなり、検知された光束は、 Ｉ(t）＝Ｉom＋Ｉsmｓｉｎδ(t) ＋Ｉcmｃｏｓδ(t) で示される強度Ｉ(t）を有し、Ｉom、Ｉsm及びＩcmは、
強度Ｉ(t）から演算処理装置で測定された値であり、前
記物理的変数に依存する、層の生成を示す物理的変数を
制御する手段からなる、層の生成を制御する装置であっ
て、 演算処理装置は、物理的変数の最初の推定値から、最初
の理論値Ｉst／Ｉot及びＩct／Ｉotを出し、 前記理論値は、次の物理的変数の推定値を決定するのに
使用され、それらから、次の理論値Ｉst／Ｉot及びＩct
／Ｉotを導き、 この操作が、理論値と測定値との差を最小化するよう
に、物理的変数のＮ番目の推定値まで繰り返され、 物理的変数を、Ｎ番目の推定値の間に得られたＩst／Ｉ
ot及びＩct／Ｉotの値から求める層の生成を制御する装
置。 - 【請求項９】 各層は、厚さ、屈折率、誘電関数を有
し、物理的変数は、それらの少なくともいくつかは含ん
でいる、請求項８に記載の装置。 - 【請求項１０】 生成は堆積となり、層の堆積率は、30
Åｓ-1より大きい、請求項８に記載の装置。
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