JP4317558B2 - 試料解析方法、試料解析装置及びプログラム - Google Patents
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Description
以下本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図1は本発明の実施の形態に係る試料解析装置1のハードウェア構成を示すブロック図である。試料解析装置1はエリプソメータ及び解析部であるコンピュータ10を含んで構成される。試料解析装置1は、膜を複数積層した試料50に偏光した光を照射すると共に、試料50で反射した光を取得して反射光の偏光状態を測定し、この測定結果と試料50に応じたモデルに基づき試料50の各膜層の特性を解析するものである。以下では、試料50として有機EL素子パネル50を試料解析装置1により解析する形態につき説明する。なお、試料解析装置1には、エリプソメータの替わりにポラリメータを用いることも可能である。
Rp/Rs=tanΨ・exp(i・Δ)・・・(1)
但し、iは虚数単位である(以下同様)。また、Rp/Rsは偏光変化量ρと云う。
N=n−ik・・・(2)
(d,n,k)=F(ρ)=F(Ψ(λ,φ),Δ(λ,φ))・・・(3)
ε(λ)=N2 (λ)・・・(5)
図10は実施の形態2に係る試料解析装置1の測定器の要部を示すブロック図である。図10に示す如く、ステージ4は下方向からの測定をも可能とすべく、底面視丸形状または長方形状の開口を有する経路孔4hが貫通されている。有機EL素子パネル50は、この経路孔4hを跨いだ状態でステージ4上に載置される。ステージ4の上側には実施の形態1で説明したとおり、測定器たる光照射器3及び光取得器5を基板側測定手段またはカバー側測定手段として機能させるべく半円弧状のレール6に移動可能に載置している。
図12は実施の形態3に係る試料解析装置1の測定器の要部を示すブロック図である。実施の形態2と異なり、実施の形態3の試料解析装置1は、単一の光照射器3及び光取得器5が設けられ、これらがステージ4の上側及び下側へ移動する。ステージ4の周囲には環状のレール6が周設されており、光照射器3はレール6に沿って時計回りに、また光取得器5は、レール6に沿って反時計回りに移動する。光照射器3及び光取得器5には、モータM4及びM5が取り付けられており、モータ制御機9の指示によりレール6上を移動する。このモータ制御機9、レール6並びにモータM4及びモータM5が移動手段を構成する。
図13は実施の形態4に係る試料解析装置1の構成を示すブロック図である。実施の形態1に係る試料解析装置1のコンピュータ10を動作させるためのコンピュータプログラムは、本実施の形態4のように、CD−ROM、メモリーカード等の可搬型記録媒体1Aで提供することも可能である。さらに、コンピュータプログラムを、LAN、またはインターネット等の図示しない通信網を介して図示しないサーバコンピュータからダウンロードすることも可能である。以下に、その内容を説明する。
実施の形態5は複数の分散式を用いて所定値以下または最小値となる平均二乗誤差を算出する形態に関する。透光性基板51側のモデル及びカバー部材57側のモデルは式(4)で示した分散式以外の他の異なる公知の分散式をも利用することができる。例えばG.E.Jellison, Jr., F.A.Modine, P.Doshi, A. Rohatgi等が”Spectroscopic ellipsometry characterization of thin-film silicon nitride”(Thin Solid Films 313-314(1998) p193-p197)で提案する分散式は、虚数部は式(8)で、実数部は式(9)でそれぞれ表される。
1A 可搬型記録媒体
2 キセノンランプ
3 光照射器(測定器)
4 ステージ
5 光取得器(測定器)
6 レール
7 分光器
8 データ取込機
9 モータ制御機(移動手段)
10 コンピュータ(解析部)
50 有機EL素子パネル(試料)
51 透光性基板
56 有機膜
57 カバー部材
60 空間(ギャップ)
Claims (11)
- 透光性基板に積層した膜をカバー部材で覆った試料の光学特性を、偏光された光を照射する測定器で測定し、試料に応じたモデル及び前記測定器の測定結果に基づいて試料の各膜層の特性を解析する試料解析方法において、
前記透光性基板側から測定器により光を照射し、前記試料で反射した光の偏光状態を測定する基板側測定ステップと、
前記カバー部材側から測定器により光を照射し、前記試料で反射した光の偏光状態を測定するカバー側測定ステップと、
予め記憶された透光性基板側から測定する場合の基板側モデル及びカバー部材側から測定する場合のカバー側モデルを読み出し、基板側モデルに基づく光の偏光状態及びカバー側モデルに基づく光の偏光状態をそれぞれ算出する算出ステップと、
該算出ステップにより算出した、基板側モデルに基づく光の偏光状態及びカバー側モデルに基づく光の偏光状態、前記基板側測定ステップにより測定した偏光状態、並びに、前記カバー側測定ステップにより測定した偏光状態に基づいて、各膜層の特性を解析する解析ステップと
を備えることを特徴とする試料解析方法。 - 前記解析ステップは、
前記算出ステップにより算出した基板側モデルに基づく光の偏光状態及びカバー側モデルに基づく光の偏光状態、前記基板側測定ステップにより測定した偏光状態、並びに、前記カバー側測定ステップにより測定した偏光状態に基づいて、フィッティングを行うことにより、各膜層の膜厚及び光学定数を算出する
ことを特徴とする請求項1に記載の試料解析方法。 - 前記解析ステップは、
前記算出ステップにより算出した基板側モデルに基づく光の偏光状態及び前記基板側測定ステップにより測定した偏光状態、並びに、前記算出ステップにより算出したカバー側モデルに基づく光の偏光状態及び前記カバー側測定ステップにより測定した偏光状態に基づき平均二乗誤差を算出する誤差算出ステップと、
前記誤差算出ステップにより算出した平均二乗誤差が所定値以下または最小値となるまで前記カバー側モデル及び前記基板側モデルのパラメータを変更する変更ステップと、
該変更ステップにより、平均二乗誤差が所定値以下または最小値となった場合の各膜層の膜厚及び光学定数を算出する最適値算出ステップと
を備えることを特徴とする請求項1または2に記載の試料解析方法。 - 前記カバー側モデル及び基板側モデルは誘電率の波長依存性を示す複数種の分散式を用いて表現され、
前記変更ステップは、
前記誤差算出ステップにより算出した平均二乗誤差が所定値以下または最小値となるまで、複数種の分散式それぞれについてのカバー側モデル及び基板側モデルのパラメータを変更する
ことを特徴とする請求項3に記載の試料解析方法。 - 透光性基板に積層した膜をカバー部材で覆った試料の光学特性を、偏光された光を照射して測定する測定器及び、試料に応じたモデル及び前記測定器の測定結果に基づいて試料の各膜層の特性を解析する解析部を備える試料解析装置において、
前記試料が載置され、一部に光の経路となる経路孔が貫通された試料台と、
該試料台の前記経路孔方向または前記試料台上方向から、前記透光性基板側へ向けて前記測定器により光を照射し、前記試料で反射した光の偏光状態を前記測定器により測定する基板側測定手段と、
前記試料台上方向または前記経路孔方向から、前記カバー部材側へ向けて前記測定器により光を照射し、前記試料で反射した光の偏光状態を前記測定器により測定するカバー側測定手段と、
予め記憶部に記憶した透光性基板側から測定する場合の基板側モデル及びカバー部材側から測定する場合のカバー側モデルを前記解析部により読み出し、基板側モデルに基づく光の偏光状態及びカバー側モデルに基づく光の偏光状態をそれぞれ算出する算出手段と、
該算出手段により算出した、基板側モデルに基づく光の偏光状態及びカバー側モデルに基づく光の偏光状態、前記基板側測定手段により測定した偏光状態、並びに、前記カバー側測定手段により測定した偏光状態に基づいて、前記解析部により各膜層の特性を解析する解析手段と
を備えることを特徴とする試料解析装置。 - 前記解析手段は、
前記算出手段により算出した基板側モデルに基づく光の偏光状態及びカバー側モデルに基づく光の偏光状態、前記基板側測定手段により測定した偏光状態、並びに、前記カバー側測定手段により測定した偏光状態に基づいて、フィッティングを行うことにより、各膜層の膜厚及び分散式のパラメータを算出する手段と、
算出した分散式のパラメータに基づき各膜層の光学定数を算出する手段とを含む
ことを特徴とする請求項5に記載の試料解析装置。 - 前記解析手段は、
前記算出手段により算出した基板側モデルに基づく光の偏光状態及び前記基板側測定手段により測定した偏光状態、並びに前記算出手段により算出したカバー側モデルに基づく光の偏光状態及び前記カバー側測定手段により測定した偏光状態に基づき平均二乗誤差を算出する誤差算出手段と、
前記誤差算出手段により算出した平均二乗誤差が所定値以下または最小値となるまで、前記カバー側モデル及び前記基板側モデルのパラメータを変更する変更手段と、
該変更手段により、平均二乗誤差が所定値以下または最小値となった場合の各膜層の膜厚及び光学定数を算出する最適値算出手段と
を備えることを特徴とする請求項5または6に記載の試料解析装置。 - 前記記憶部は、前記カバー側モデル及び基板側モデルについて誘電率の波長依存性を示す複数種の分散式を記憶しており、
前記変更手段は、
前記記憶部に記憶した複数種の分散式を読み出す手段と、
前記誤差算出手段により算出した平均二乗誤差が所定値以下または最小値となるまで、前記読み出した、各分散式それぞれについてのカバー側モデル及び基板側モデルのパラメータを変更する手段とを含む
ことを特徴とする請求項7に記載の試料解析装置。 - 前記測定器は、
前記試料台を介して上側及び下側それぞれに設けられていることを特徴とする請求項5乃至8のいずれか一つに記載の試料解析装置。 - 前記測定器を試料台の上側または下側に移動させる移動手段をさらに備えることを特徴とする請求項5乃至8のいずれか一つに記載の試料解析装置。
- 透光性基板に積層した膜をカバー部材で覆った試料の光学特性を、偏光された光を照射する測定器で測定し、試料に応じたモデル及び前記測定器の測定結果に基づいて試料の各膜層の特性をコンピュータにより解析するためのプログラムにおいて、
コンピュータに、
前記透光性基板側から測定器により光を照射した場合に、前記試料で反射した光の偏光状態を測定した結果を受け付ける基板側測定ステップと、
前記カバー部材側から測定器により光を照射した場合に、前記試料で反射した光の偏光状態を測定した結果を受け付けるカバー側測定ステップと、
予め記憶された透光性基板側から測定する場合の基板側モデル及びカバー部材側から測定する場合のカバー側モデルを読み出し、基板側モデルに基づく光の偏光状態及びカバー側モデルに基づく光の偏光状態をそれぞれ算出する算出ステップと、
該算出ステップにより算出した、基板側モデルに基づく光の偏光状態及びカバー側モデルに基づく光の偏光状態、前記基板側測定ステップにより受け付けた偏光状態、並びに、前記カバー側測定ステップにより受け付けた偏光状態に基づいて、各膜層の特性を解析する解析ステップと
を実行させるためのプログラム。
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