JPH0850058A - 変調分光偏光解析装置 - Google Patents
変調分光偏光解析装置Info
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- JPH0850058A JPH0850058A JP7034763A JP3476395A JPH0850058A JP H0850058 A JPH0850058 A JP H0850058A JP 7034763 A JP7034763 A JP 7034763A JP 3476395 A JP3476395 A JP 3476395A JP H0850058 A JPH0850058 A JP H0850058A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/21—Polarisation-affecting properties
- G01N21/211—Ellipsometry
Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 試料（３）の測定を行うための周波数
（ωｍ）で変調された分光偏光解析装置を提供する。 【構成】 この分光偏光解析装置は位相変調されてお
り、試料は外部手段（１６）により励起されて、周波数
（Ωｅ）で、周期的に交互に起こる励起を生じる。この
測定は、試料の励起の存在（Ψ１，Δ１）及び不存在
（Ψ２，Δ２）の夫々における試料の偏光解析パラメー
ター値（Ψ，Δ）を、励起周波数（Ωｅ）の相関関係要
素として含んでいる。
（ωｍ）で変調された分光偏光解析装置を提供する。 【構成】 この分光偏光解析装置は位相変調されてお
り、試料は外部手段（１６）により励起されて、周波数
（Ωｅ）で、周期的に交互に起こる励起を生じる。この
測定は、試料の励起の存在（Ψ１，Δ１）及び不存在
（Ψ２，Δ２）の夫々における試料の偏光解析パラメー
ター値（Ψ，Δ）を、励起周波数（Ωｅ）の相関関係要
素として含んでいる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、変調分光偏光解析装置
（ｍｏｄｕｌａｔｅｄ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ
ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｅｒ）に関する。
（ｍｏｄｕｌａｔｅｄ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ
ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｅｒ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】偏光解析法 （ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｒ
ｙ）は、鏡面反射性又は殆ど鏡面反射性の表面を有する
試料の光学的特徴を検出する非破壊的な測定技術であ
る。偏光解析装置は、限局された場所で実施することが
でき、したがって、薄膜成長（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ）機
構及び界面形成 （ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｆｏｒｍａｔ
ｉｏｎ）機構の研究並びにこれらの薄膜及び界面の発達
プロセスの制御に使用することができる。偏光解析法
は、例えば、半導体製造を研究及び制御するのに使用さ
れる。
ｙ）は、鏡面反射性又は殆ど鏡面反射性の表面を有する
試料の光学的特徴を検出する非破壊的な測定技術であ
る。偏光解析装置は、限局された場所で実施することが
でき、したがって、薄膜成長（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ）機
構及び界面形成 （ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｆｏｒｍａｔ
ｉｏｎ）機構の研究並びにこれらの薄膜及び界面の発達
プロセスの制御に使用することができる。偏光解析法
は、例えば、半導体製造を研究及び制御するのに使用さ
れる。
【０００３】複数の偏光解析測定法は、固定又は可変波
長で測定することができる（分光偏光解析法）。それら
は、例えば、結び付けることができるレフレクタンス
（ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ）、変調レフレクタンス（ｍ
ｏｄｕｌａｔｅｄ ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ）（電界反
射（ｅｌｅｃｔｒｏｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ）、光レフ
レクタンス（ｐｈｏｔｏｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ））異
方性のレフレクタンス（ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ ｒｅ
ｆｌｅｃｔａｎｃｅ）（分光微分レフレクタンス（ｓｐ
ｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ
ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ））、吸収及び透過測定を包含
する鏡面反射性の測定技術のグループの部分を形成す
る。偏光解析測定法は、試料の表面に光ビームを照射
し、反射又は透過した光ビームｒの偏光状態を入射ビー
ムｉの偏光状態と比較することにより実施される。偏光
ベクトルＥは、一般に、その射影（ｐｒｏｊｅｃｔｉｏ
ｎｓ）Ｅｓ及びＥｐにより表され、夫々、入射面に対し
垂直及び平行なＥｐ及びＥｓは複雑な振幅である。
長で測定することができる（分光偏光解析法）。それら
は、例えば、結び付けることができるレフレクタンス
（ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ）、変調レフレクタンス（ｍ
ｏｄｕｌａｔｅｄ ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ）（電界反
射（ｅｌｅｃｔｒｏｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ）、光レフ
レクタンス（ｐｈｏｔｏｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ））異
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ｆｌｅｃｔａｎｃｅ）（分光微分レフレクタンス（ｓｐ
ｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ
ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ））、吸収及び透過測定を包含
する鏡面反射性の測定技術のグループの部分を形成す
る。偏光解析測定法は、試料の表面に光ビームを照射
し、反射又は透過した光ビームｒの偏光状態を入射ビー
ムｉの偏光状態と比較することにより実施される。偏光
ベクトルＥは、一般に、その射影（ｐｒｏｊｅｃｔｉｏ
ｎｓ）Ｅｓ及びＥｐにより表され、夫々、入射面に対し
垂直及び平行なＥｐ及びＥｓは複雑な振幅である。
【０００４】偏光解析法の分野において、調べられる表
面により引き起こされる偏光状態の変化を表示する比
（Ｅｐ／Ｅｓ）ｒ／（Ｅｐ／Ｅｓ）ｉは、一般に、次の
形式： ｔｇΨ・ｅｘｐ（ｉΔ）＝（Ｅｐ／Ｅｓ）ｒ／（Ｅｐ／
Ｅｓ）ｉ に表される。したがって、偏光解析法の対象は、与えら
れた表面についてのパラメーターΨ及びΔを測定するこ
とである。
面により引き起こされる偏光状態の変化を表示する比
（Ｅｐ／Ｅｓ）ｒ／（Ｅｐ／Ｅｓ）ｉは、一般に、次の
形式： ｔｇΨ・ｅｘｐ（ｉΔ）＝（Ｅｐ／Ｅｓ）ｒ／（Ｅｐ／
Ｅｓ）ｉ に表される。したがって、偏光解析法の対象は、与えら
れた表面についてのパラメーターΨ及びΔを測定するこ
とである。
【０００５】偏光変調周波数のような測定を実施するに
ついての、同様にまた使用される装置及び偏光解析装置
を実施するについての波長の範囲及び様々な条件は、調
べられる材料又は現象から決定される。フランス特許Ｆ
Ｒ−Ａ−２，６０２，３３８号は、位相変調、フーリエ
変換、赤外偏光解析装置を記述している。物理学者達
は、外部の励起（ｅｘｔｅｒｎａｌ ｅｘｃｉｔａｔｉ
ｏｎ）の存在又は不存在において実施される偏光解析測
定及び外部の励起の存在又は不存在において得られる測
定値の比較による薄膜及び積層膜又は界面の特徴付けの
重大さを最近発見した。この励起は、例えば、熱的、光
学的、電気的又は磁気的なものとすることができる。
ついての、同様にまた使用される装置及び偏光解析装置
を実施するについての波長の範囲及び様々な条件は、調
べられる材料又は現象から決定される。フランス特許Ｆ
Ｒ−Ａ−２，６０２，３３８号は、位相変調、フーリエ
変換、赤外偏光解析装置を記述している。物理学者達
は、外部の励起（ｅｘｔｅｒｎａｌ ｅｘｃｉｔａｔｉ
ｏｎ）の存在又は不存在において実施される偏光解析測
定及び外部の励起の存在又は不存在において得られる測
定値の比較による薄膜及び積層膜又は界面の特徴付けの
重大さを最近発見した。この励起は、例えば、熱的、光
学的、電気的又は磁気的なものとすることができる。
【０００６】この課題をより詳細とするために、ジェ．
ティエイチ．ツェトラー（Ｊ．Ｔｈ．Ｚｅｔｔｌｅｒ）
の論文『変調偏光解析測定及びの多量子ウエルの場依存
性の誘電性機能のトランスファーマトリックス計算（Ｍ
ｏｄｕｌａｔｅｄ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ａｎｄ
ｔｒａｎｓｆｅｒ−ｍａｔｒｉｘ Ｃａｌｃｕｌａｔ
ｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｆｉｅｌｄ−ｄｅｐｅｎｄｅｎ
ｔ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ
ａ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）』
（ゼ アメリカン フィズィカル ソサイテイ−フィズ
ィカル レヴュー（Ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｐｈｙ
ｓｉｃａｌ ｓｏｃｉｅｔｙ−Ｐｈｙｓ．ＲｅＶ．）Ｂ
４６，１５９５５−１９９２）及びザ ジャーナル オ
ブ ヴァキュアム サイエンス テクノロジイ（ｔｈｅ
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｖａｃｕｕｍ ｓｃｉｅｎｃ
ｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ａ １１（４），−Ｊｕｌ
ｙ／Ａｕｇｕｓｔ１９９３，Ｙｉ−Ｍｉｎｇ Ｘｉｏｎ
ｇから抜粋の論文『ＧａＡＳ（１００）の表面フェルミ
レベルの光偏光解析法の測定』（Ｐｈｏｔｏｅｌｌｉｐ
ｓｏｍｅｔｒｙ Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ
Ｓｕｒｆａｃｅ Ｆｅｒｍｉ Ｌｅｖｅｌ ｉｎ Ｇａ
Ａｓ（１００）を参照されたい。
ティエイチ．ツェトラー（Ｊ．Ｔｈ．Ｚｅｔｔｌｅｒ）
の論文『変調偏光解析測定及びの多量子ウエルの場依存
性の誘電性機能のトランスファーマトリックス計算（Ｍ
ｏｄｕｌａｔｅｄ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ａｎｄ
ｔｒａｎｓｆｅｒ−ｍａｔｒｉｘ Ｃａｌｃｕｌａｔ
ｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｆｉｅｌｄ−ｄｅｐｅｎｄｅｎ
ｔ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ
ａ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）』
（ゼ アメリカン フィズィカル ソサイテイ−フィズ
ィカル レヴュー（Ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｐｈｙ
ｓｉｃａｌ ｓｏｃｉｅｔｙ−Ｐｈｙｓ．ＲｅＶ．）Ｂ
４６，１５９５５−１９９２）及びザ ジャーナル オ
ブ ヴァキュアム サイエンス テクノロジイ（ｔｈｅ
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｖａｃｕｕｍ ｓｃｉｅｎｃ
ｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ａ １１（４），−Ｊｕｌ
ｙ／Ａｕｇｕｓｔ１９９３，Ｙｉ−Ｍｉｎｇ Ｘｉｏｎ
ｇから抜粋の論文『ＧａＡＳ（１００）の表面フェルミ
レベルの光偏光解析法の測定』（Ｐｈｏｔｏｅｌｌｉｐ
ｓｏｍｅｔｒｙ Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ
Ｓｕｒｆａｃｅ Ｆｅｒｍｉ Ｌｅｖｅｌ ｉｎ Ｇａ
Ａｓ（１００）を参照されたい。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の対象は、励起の
存在又は不存在において、試料の偏光解析パラメーター
を測定するための分光偏光解析装置である。さらに本発
明の対象は、如何なる一般に知られている装置より高い
測定精度を与えるような偏光解析装置を提案することで
ある。なおまた、外部の励起の存在又は不存在において
測定される偏光解析パラメーターは、周期的な励起が適
用されるときの周波数によって決まる。さらに、本発明
の対象は、励起周波数の機能として、試料の偏光解析パ
ラメーターの測定を可能にすることである。
存在又は不存在において、試料の偏光解析パラメーター
を測定するための分光偏光解析装置である。さらに本発
明の対象は、如何なる一般に知られている装置より高い
測定精度を与えるような偏光解析装置を提案することで
ある。なおまた、外部の励起の存在又は不存在において
測定される偏光解析パラメーターは、周期的な励起が適
用されるときの周波数によって決まる。さらに、本発明
の対象は、励起周波数の機能として、試料の偏光解析パ
ラメーターの測定を可能にすることである。
【０００８】これを達成するために、本発明は、電子的
処理手段、供給偏光解析パラメーター及び試料を励起す
るための外部手段を装備する分光偏光解析装置を具備す
る、試料を測定する周波数ωｍで変調された分光偏光解
析装置に関する。周波数ωｍにおける変調は、分光偏光
解析装置において通常実施される入射ビーム又は反射ビ
ームの変調である。本発明によると、分光偏光解析装置
は、位相変調されており、試料を励起する手段は、周波
数ωｅにおいて周期的な交互の励起を生じ、その参照
（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）は電子的処理手段に送られる。
その測定値は、夫々、試料の励起の存在及び不存在にお
ける、外部励起周波数の相関関係要素 （ｆｕｎｃｔｉ
ｏｎ）としての試料の偏光解析パラメーター値を含んで
いる。
処理手段、供給偏光解析パラメーター及び試料を励起す
るための外部手段を装備する分光偏光解析装置を具備す
る、試料を測定する周波数ωｍで変調された分光偏光解
析装置に関する。周波数ωｍにおける変調は、分光偏光
解析装置において通常実施される入射ビーム又は反射ビ
ームの変調である。本発明によると、分光偏光解析装置
は、位相変調されており、試料を励起する手段は、周波
数ωｅにおいて周期的な交互の励起を生じ、その参照
（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）は電子的処理手段に送られる。
その測定値は、夫々、試料の励起の存在及び不存在にお
ける、外部励起周波数の相関関係要素 （ｆｕｎｃｔｉ
ｏｎ）としての試料の偏光解析パラメーター値を含んで
いる。
【０００９】光検出器からの電子信号が、励起有意帯
域、非励起有意帯域、両有意帯域を分ける移行帯域を備
える電子的処理手段により処理されるときに、測定精度
は高められる。前記移行帯域は中立にされており、両表
示帯域は、夫々、外部の励起の存在及び不存在におけ
る、外部励起周波数の相関関係要素としての試料の偏光
解析パラメーターを生じるのに使用される。都合のよい
ことに、電子的処理手段の実施は、励起手段の状態を試
験する。
域、非励起有意帯域、両有意帯域を分ける移行帯域を備
える電子的処理手段により処理されるときに、測定精度
は高められる。前記移行帯域は中立にされており、両表
示帯域は、夫々、外部の励起の存在及び不存在におけ
る、外部励起周波数の相関関係要素としての試料の偏光
解析パラメーターを生じるのに使用される。都合のよい
ことに、電子的処理手段の実施は、励起手段の状態を試
験する。
【００１０】できれば、励起周波数ωｅは、変調周波数
ωｍに比して低く、また電子的処理手段は、外部励起に
同期されるのが好ましく、また光検出器の電気信号は、
変調周期の全数ｔが、励起の存在中に偏光解析パラメー
ターを生ずるための変調周期の番号Ｔの励起信号の正進
行移行（ｐｏｓｉｔｉｖｅ−ｇｏｉｎｇ ｔｒａｎｓｉ
ｔｉｏｎ）から出発した後に、電子的処理手段によって
獲得され、次いで変調周期の番号ｔが、励起の不存在中
に偏光解析パラメーターを生ずるための変調周期の番号
Ｔの励起信号の負進行移行（ｎｅｇａｔｉｖｅ−ｇｏｉ
ｎｇ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）から出発した後に、電子
的処理手段によって獲得されるのが好ましい。Ｔの値は （［ωｍ／（Ωｅ×２）］−２ｔ） であり、ここで、式［ωｍ／（Ωｅ×２）］は、ωｍ／
（Ωｅ×２）の整数部分を示す。
ωｍに比して低く、また電子的処理手段は、外部励起に
同期されるのが好ましく、また光検出器の電気信号は、
変調周期の全数ｔが、励起の存在中に偏光解析パラメー
ターを生ずるための変調周期の番号Ｔの励起信号の正進
行移行（ｐｏｓｉｔｉｖｅ−ｇｏｉｎｇ ｔｒａｎｓｉ
ｔｉｏｎ）から出発した後に、電子的処理手段によって
獲得され、次いで変調周期の番号ｔが、励起の不存在中
に偏光解析パラメーターを生ずるための変調周期の番号
Ｔの励起信号の負進行移行（ｎｅｇａｔｉｖｅ−ｇｏｉ
ｎｇ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）から出発した後に、電子
的処理手段によって獲得されるのが好ましい。Ｔの値は （［ωｍ／（Ωｅ×２）］−２ｔ） であり、ここで、式［ωｍ／（Ωｅ×２）］は、ωｍ／
（Ωｅ×２）の整数部分を示す。
【００１１】この明細書を通して、角括弧［］は、それ
らを含む式の整数部分を示すのに使用される。有利なこ
とに、検査は、正進行移行及び負進行移行の夫々の領域
において実施される励起信号のレベルの試験により実施
される。偏光解析装置の変調周波数ωｍと励起周波数Ω
ｅの間の周波数ωｃにおいて、分光偏光解析装置の光ビ
ームを切り替えることによって形成される第３段変調の
導入は、測定されるパラメーターの精度を改良する手段
を提供する。切り替え周波数の参照（ｒｅｆｅｒｅｎｃ
ｅ） は、電子的処理手段に送られる。
らを含む式の整数部分を示すのに使用される。有利なこ
とに、検査は、正進行移行及び負進行移行の夫々の領域
において実施される励起信号のレベルの試験により実施
される。偏光解析装置の変調周波数ωｍと励起周波数Ω
ｅの間の周波数ωｃにおいて、分光偏光解析装置の光ビ
ームを切り替えることによって形成される第３段変調の
導入は、測定されるパラメーターの精度を改良する手段
を提供する。切り替え周波数の参照（ｒｅｆｅｒｅｎｃ
ｅ） は、電子的処理手段に送られる。
【００１２】試料の励起は、例えば、発光（ｌｕｍｉｎ
ｏｕｓ）、電気、磁気、熱等の種々の物理的現象により
得ることができる。約５０ｋＨの変調周波数及び約５ｋ
Ｈの励起周波数を用いて、偏光解析装置の光ビームを切
り替えることなく、良好な精度が得られる。
ｏｕｓ）、電気、磁気、熱等の種々の物理的現象により
得ることができる。約５０ｋＨの変調周波数及び約５ｋ
Ｈの励起周波数を用いて、偏光解析装置の光ビームを切
り替えることなく、良好な精度が得られる。
【００１３】
【実施例】本発明は、添付の図面を参照して詳細に説明
される。図１は、二段変調（ｄｏｕｂｌｅ ｍｏｄｕｌ
ａｔｉｏｎ）を有する本発明の偏光解析装置の概略の一
覧図である。図２は、図１の偏光解析装置の励起信号と
比較される光検出器により与えられる電気信号のタイミ
ングダイアグラムである。図３は、三段変調を有する本
発明の偏光解析装置の概略の一覧図である。図４は、図
１の偏光解析装置の励起信号及び切り替え信号と比較さ
れる光検出器により与えられる電気信号のタイミングダ
イアグラムである。図１及び３並びに図２及び４におい
て、共通の要素には、同一の参照番号が付与されてい
る。
される。図１は、二段変調（ｄｏｕｂｌｅ ｍｏｄｕｌ
ａｔｉｏｎ）を有する本発明の偏光解析装置の概略の一
覧図である。図２は、図１の偏光解析装置の励起信号と
比較される光検出器により与えられる電気信号のタイミ
ングダイアグラムである。図３は、三段変調を有する本
発明の偏光解析装置の概略の一覧図である。図４は、図
１の偏光解析装置の励起信号及び切り替え信号と比較さ
れる光検出器により与えられる電気信号のタイミングダ
イアグラムである。図１及び３並びに図２及び４におい
て、共通の要素には、同一の参照番号が付与されてい
る。
【００１４】光源１は、光学システム４により試料３の
方に向けられている光ビーム２を放射する。光学システ
ム４は、できる限り光ファイバー５により光源１に連結
されている。光ビーム２は、偏波器７の次に置かれた光
弾性変調器６により位相変調される。試料から反射され
た後、光ビーム８はアナライザー９により分解され、光
学システム１０によって回収され、できる限り光学ファ
イバー１１を使用して、それをモノクロメーター１２に
送る。モノクロメーターにより伝導された光流（ｆｌｕ
ｘ）の強度が検出器１３により、電気信号に変換され、
該電気信号は、特にコンピュータを備える電子的処理手
段１４に供給される。
方に向けられている光ビーム２を放射する。光学システ
ム４は、できる限り光ファイバー５により光源１に連結
されている。光ビーム２は、偏波器７の次に置かれた光
弾性変調器６により位相変調される。試料から反射され
た後、光ビーム８はアナライザー９により分解され、光
学システム１０によって回収され、できる限り光学ファ
イバー１１を使用して、それをモノクロメーター１２に
送る。モノクロメーターにより伝導された光流（ｆｌｕ
ｘ）の強度が検出器１３により、電気信号に変換され、
該電気信号は、特にコンピュータを備える電子的処理手
段１４に供給される。
【００１５】また、電子的処理手段１４は、回線１５を
介して光弾性変調器から、周波数及び位相参照を受け取
る。光源１は、試料３の偏光解析パラメーターの測定を
行うのに望まれる十分に考慮された波長領域における拡
張されたスペクトル源 （ｅｘｔｅｎｄｅｄ ｓｐｅｃ
ｔｒｕｍ ｓｏｕｒｃｅ）である。試料３は、周波数Ω
ｅにおいて、切り替え装置（ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｄｅ
ｖｉｃｅ）１７により効果が変調される外部エキサイタ
ー（ｅｘｔｅｒｎａｌ ｅｘｃｉｔｅｒ）１６から外部
の周期的励起を受け取る。切り替え装置１７の切り替え
の位相及び周波数参照は、回線１８を介して電子的処理
手段１４に送られる。接続１９は、検出器１３を電子的
処理手段１４に接続する。
介して光弾性変調器から、周波数及び位相参照を受け取
る。光源１は、試料３の偏光解析パラメーターの測定を
行うのに望まれる十分に考慮された波長領域における拡
張されたスペクトル源 （ｅｘｔｅｎｄｅｄ ｓｐｅｃ
ｔｒｕｍ ｓｏｕｒｃｅ）である。試料３は、周波数Ω
ｅにおいて、切り替え装置（ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｄｅ
ｖｉｃｅ）１７により効果が変調される外部エキサイタ
ー（ｅｘｔｅｒｎａｌ ｅｘｃｉｔｅｒ）１６から外部
の周期的励起を受け取る。切り替え装置１７の切り替え
の位相及び周波数参照は、回線１８を介して電子的処理
手段１４に送られる。接続１９は、検出器１３を電子的
処理手段１４に接続する。
【００１６】図２及び図４に示されるように、外部励起
信号 （ｅｘｔｅｒｎａｌ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｓ
ｉｇｎａｌ）３０は、周期Ｔｅ及び周波数Ωｅのパルス
の形の周期的信号（ｐｅｒｉｏｄｉｃ ｓｉｇｎａｌ）
である。この信号は、周期Ｔｅの前半において、代わる
代わるに値１をとり、次いで、この周期の他の半分にお
いて、値０をとるパルス形である。光検出器１３により
供給される電気的信号ｓは、光弾性変調器６の変調周波
数ωｍにおいて変調され、その平均値は、試料３が、エ
キサイター１６から生じる外部励起を受けるか否かによ
つて決まるａ１及びａ２の二つの値をとる。変調周期Ｔ
ｍは、そのｎ倍が励起周期Ｔｅである。ｎが整数である
ことを必要としないことは強調されるべきである。
信号 （ｅｘｔｅｒｎａｌ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｓ
ｉｇｎａｌ）３０は、周期Ｔｅ及び周波数Ωｅのパルス
の形の周期的信号（ｐｅｒｉｏｄｉｃ ｓｉｇｎａｌ）
である。この信号は、周期Ｔｅの前半において、代わる
代わるに値１をとり、次いで、この周期の他の半分にお
いて、値０をとるパルス形である。光検出器１３により
供給される電気的信号ｓは、光弾性変調器６の変調周波
数ωｍにおいて変調され、その平均値は、試料３が、エ
キサイター１６から生じる外部励起を受けるか否かによ
つて決まるａ１及びａ２の二つの値をとる。変調周期Ｔ
ｍは、そのｎ倍が励起周期Ｔｅである。ｎが整数である
ことを必要としないことは強調されるべきである。
【００１７】検出器からの信号ｓは、励起有意帯域３
１、非励起有意帯域３２及び一時的な帯域（ｔｒａｎｓ
ｉｔｏｒｙ ｚｏｎｅ）３３，３４，３５に分類され
る。一方では、移行帯域３４の持続期間、並びに他方で
は３３および３５の持続期間は、夫々２ｔＴｍに等し
く、ここで、ｔは、少なくとも１に等しい整数であり、
外部励起の特質に依存する。有利なことには、それは２
に等しい。回線１９を介して検出器１３により供給され
る信号ｓについての、電子的処理手段１４により行われ
る処理は、一時的な帯域３３乃至３５の間中で、信号ｓ
の値を中立化すること、並びに特に励起期間３１及び非
励起期間３２の間で、信号ｓの値を使用すること、並び
に特に励起の存在及び不存在において、偏光解析パラメ
ーターの値を得ることを可能にさせる。
１、非励起有意帯域３２及び一時的な帯域（ｔｒａｎｓ
ｉｔｏｒｙ ｚｏｎｅ）３３，３４，３５に分類され
る。一方では、移行帯域３４の持続期間、並びに他方で
は３３および３５の持続期間は、夫々２ｔＴｍに等し
く、ここで、ｔは、少なくとも１に等しい整数であり、
外部励起の特質に依存する。有利なことには、それは２
に等しい。回線１９を介して検出器１３により供給され
る信号ｓについての、電子的処理手段１４により行われ
る処理は、一時的な帯域３３乃至３５の間中で、信号ｓ
の値を中立化すること、並びに特に励起期間３１及び非
励起期間３２の間で、信号ｓの値を使用すること、並び
に特に励起の存在及び不存在において、偏光解析パラメ
ーターの値を得ることを可能にさせる。
【００１８】これを達成するために、有意信号の獲得
は、切り替え信号３０の正進行移行３６又は負進行移行
３７からの起動（Ｓｔａｒｔｉｎｇ）により同期され
る。これらの端からの起動により、期間Ｔｍの番号ｔの
変調期間は中立化され、次いで信号ｓの値は、番号Ｔの
変調期間の間に得られる。その値は、 （［ωｍ／（Ωｅ×２）］−２ｔ） である。得られたデータの妥当性を制御するために、試
験が、切り替え信号３０の状態を確かめるのに使用され
る。最初の試験５１は、励起の存在における信号の獲得
に続くｔの変調期間の間中に実施される。切り替え信号
３０の値が励起の存在に相当する１として確認されたと
きに、それは実証される。
は、切り替え信号３０の正進行移行３６又は負進行移行
３７からの起動（Ｓｔａｒｔｉｎｇ）により同期され
る。これらの端からの起動により、期間Ｔｍの番号ｔの
変調期間は中立化され、次いで信号ｓの値は、番号Ｔの
変調期間の間に得られる。その値は、 （［ωｍ／（Ωｅ×２）］−２ｔ） である。得られたデータの妥当性を制御するために、試
験が、切り替え信号３０の状態を確かめるのに使用され
る。最初の試験５１は、励起の存在における信号の獲得
に続くｔの変調期間の間中に実施される。切り替え信号
３０の値が励起の存在に相当する１として確認されたと
きに、それは実証される。
【００１９】類似の方法で、第２の試験５２が、励起の
不存在における信号の獲得に続くｔの変調期間中に実施
される。切り替え信号３０の値が励起の不存在に相当す
る０として確認されたときに、それは実証される。励起
の存在及び不存在における、夫々の該信号の獲得の間中
に得られる寄与率は、できる限り累積され、次いで、電
子的処理手段により、もつと遅い段階（ｌａｔｅｒ ｓ
ｔａｇｅ）で、従来どおり処理されて、励起の存在にお
ける偏光解析パラメーターΨ１及びΔ１並びに励起の不
存在における偏光解析パラメーターΨ２及びΔ２を供給
する。
不存在における信号の獲得に続くｔの変調期間中に実施
される。切り替え信号３０の値が励起の不存在に相当す
る０として確認されたときに、それは実証される。励起
の存在及び不存在における、夫々の該信号の獲得の間中
に得られる寄与率は、できる限り累積され、次いで、電
子的処理手段により、もつと遅い段階（ｌａｔｅｒ ｓ
ｔａｇｅ）で、従来どおり処理されて、励起の存在にお
ける偏光解析パラメーターΨ１及びΔ１並びに励起の不
存在における偏光解析パラメーターΨ２及びΔ２を供給
する。
【００２０】実行された偏光解析装置が、本発明の好ま
しい実施態様に従って位相変調されるとき、パラメータ
ーΨ及びΔは、受け取られた信号ｓを、フーリエ変換に
より、夫々、周波数ωｍにおいて、また周波数２ωｍに
おいて、連続の三つの成分Ｓ０、Ｓ１及びＳ２に分類す
ることにより利用される。連続成分Ｓ０について得られ
た精度（ａｃｃｕｒａｃｙ）は、図３及び図４に示すよ
うに、第３変調を導入することにより改良される。この
目的のために、切り替え装置２０は、光弾性変調器と試
料の間で、偏光解析装置の光ビーム２に挿入される。当
然、大幅の修正なしに、この切り替え装置は、光源１と
検出器１３の間の任意の位置に配置することができる。
しい実施態様に従って位相変調されるとき、パラメータ
ーΨ及びΔは、受け取られた信号ｓを、フーリエ変換に
より、夫々、周波数ωｍにおいて、また周波数２ωｍに
おいて、連続の三つの成分Ｓ０、Ｓ１及びＳ２に分類す
ることにより利用される。連続成分Ｓ０について得られ
た精度（ａｃｃｕｒａｃｙ）は、図３及び図４に示すよ
うに、第３変調を導入することにより改良される。この
目的のために、切り替え装置２０は、光弾性変調器と試
料の間で、偏光解析装置の光ビーム２に挿入される。当
然、大幅の修正なしに、この切り替え装置は、光源１と
検出器１３の間の任意の位置に配置することができる。
【００２１】この切り替えの参照は、電子的処理手段１
４に回線２１を介して供給される。したがって、この信
号は、図４に示すように得られる。エキサイタ１６によ
り供給される外部励起信号は、３０により参照されてお
り、既に前で説明したパルス形式である。切り替えユニ
ット２０により供給される切り替え信号も同様にパルス
形式４０を有する。それは。期間Ｔｃを有しており、こ
の期間の前半で値１を取り、その後半で値０を取る。
４に回線２１を介して供給される。したがって、この信
号は、図４に示すように得られる。エキサイタ１６によ
り供給される外部励起信号は、３０により参照されてお
り、既に前で説明したパルス形式である。切り替えユニ
ット２０により供給される切り替え信号も同様にパルス
形式４０を有する。それは。期間Ｔｃを有しており、こ
の期間の前半で値１を取り、その後半で値０を取る。
【００２２】励起の存在における、電子的処理手段１４
による検出器の信号の獲得は、励起信号３０の値が１で
あるときに、正進行移行３６における同期後の切り替え
信号４０の正進行移行４１において同期される。正進行
移行４１からの起動により、番号ｔの変調期間は、中立
化され、次いで変調期間のＴｍの番号に相当する期間の
間に行われる獲得は、 （［ωｍ／（ωｅ×２）］−２ｔ） に等しい。
による検出器の信号の獲得は、励起信号３０の値が１で
あるときに、正進行移行３６における同期後の切り替え
信号４０の正進行移行４１において同期される。正進行
移行４１からの起動により、番号ｔの変調期間は、中立
化され、次いで変調期間のＴｍの番号に相当する期間の
間に行われる獲得は、 （［ωｍ／（ωｅ×２）］−２ｔ） に等しい。
【００２３】同一の方法において、正進行移行３７にお
ける同期後で、励起信号３０の値が０であるときに、励
起の不存在における信号の有意値は、切り替え信号４０
の正進行移行４２からの起動により得られる。切り替え
装置Ｔｃ及び外部励起Ｔｅの期間は、外部励起の各半分
の期間が、切り替え装置Ｔｃの少なくとも１期間を包含
するようになっている。したがって、偏光解析装置のビ
ーム上に配置された切り替え装置２０の少なくとも一つ
の期間Ｔｃは、励起の各半分の期間中に発生する。
ける同期後で、励起信号３０の値が０であるときに、励
起の不存在における信号の有意値は、切り替え信号４０
の正進行移行４２からの起動により得られる。切り替え
装置Ｔｃ及び外部励起Ｔｅの期間は、外部励起の各半分
の期間が、切り替え装置Ｔｃの少なくとも１期間を包含
するようになっている。したがって、偏光解析装置のビ
ーム上に配置された切り替え装置２０の少なくとも一つ
の期間Ｔｃは、励起の各半分の期間中に発生する。
【００２４】先の実施態様におけるように、試験５１及
び５２は、励起の切り替え信号によって行われる。さら
にまた、同様の試験５３及び５４は、偏光解析装置のビ
ームの切り替え信号４０によって行われる。励起信号の
幾つかの期間の、そのような条件において獲得される総
ての値は、集計することができ、また、求められた偏光
解析装置のパラメーターを抽出するために処理すること
ができる。
び５２は、励起の切り替え信号によって行われる。さら
にまた、同様の試験５３及び５４は、偏光解析装置のビ
ームの切り替え信号４０によって行われる。励起信号の
幾つかの期間の、そのような条件において獲得される総
ての値は、集計することができ、また、求められた偏光
解析装置のパラメーターを抽出するために処理すること
ができる。
【００２５】したがって、本発明の偏光解析装置は、従
来は事実上測定を不可能とした試料の偏光解析パラメー
ターのような得られる新しいパラメーターを、励起周波
数の相関関係要素として可能にする。さらに、この装置
は、その測定が十分に知られているパラメーターを利用
できる条件において、修正することなく使用することが
できる。励起の不存在において、分光偏光解析装置とし
て作用し、したがって、試料の偏光解析パラメーターの
測定を可能にする。
来は事実上測定を不可能とした試料の偏光解析パラメー
ターのような得られる新しいパラメーターを、励起周波
数の相関関係要素として可能にする。さらに、この装置
は、その測定が十分に知られているパラメーターを利用
できる条件において、修正することなく使用することが
できる。励起の不存在において、分光偏光解析装置とし
て作用し、したがって、試料の偏光解析パラメーターの
測定を可能にする。
【００２６】光弾性変調の不存在において、それはま
た、レフレクタンス測定及び行われるべき変調されたレ
フレクタンス、エレクトロレフレクタンス、フォトレフ
レクタンス等の測定を可能にする。本発明の多数の何れ
か一つの実施態様が予想され得る。特に、外部励起信号
３０は、その期間の前半にゼロの値を取ることができ、
また相補的な期間に値１を取ることができ、これは上に
記載したそれとは反対になっている。残る一事例におい
て、該期間の前半及び後半は同一でない期間とすること
ができる。また、モノクロメーターは、適当な検出器と
結合して、幾つかの波長について同時に分析が行われる
のを可能にするスペクトルグラフで置き代えることがで
きる。
た、レフレクタンス測定及び行われるべき変調されたレ
フレクタンス、エレクトロレフレクタンス、フォトレフ
レクタンス等の測定を可能にする。本発明の多数の何れ
か一つの実施態様が予想され得る。特に、外部励起信号
３０は、その期間の前半にゼロの値を取ることができ、
また相補的な期間に値１を取ることができ、これは上に
記載したそれとは反対になっている。残る一事例におい
て、該期間の前半及び後半は同一でない期間とすること
ができる。また、モノクロメーターは、適当な検出器と
結合して、幾つかの波長について同時に分析が行われる
のを可能にするスペクトルグラフで置き代えることがで
きる。
【図１】二段変調を有する本発明の偏光解析装置の概略
の一覧図である。
の一覧図である。
【図２】図１の偏光解析装置の励起信号と比較される光
検出器により与えられる電気信号のタイミングダイアグ
ラムである。
検出器により与えられる電気信号のタイミングダイアグ
ラムである。
【図３】三段変調を有する本発明の偏光解析装置の概略
の一覧図である。
の一覧図である。
【図４】図１の偏光解析装置の励起信号及び切り替え信
号と比較される光検出器により与えられる電気信号のタ
イミングダイアグラムである。
号と比較される光検出器により与えられる電気信号のタ
イミングダイアグラムである。
１ 光源 ２、８ 光ビーム ３ 試料 ４、１０ 光学システム ５、１１ 光ファイバー ６ 光弾性変調器 ７ 偏波器 ９ アナライザー １２ モノクロメーター １３ 検出器、光検出器 １４ 電子的処理手段 １５、１８、２１ 回線 １６ 外部エキサイター １７ 切り替え装置 １９ 接続 ３０ 外部励起信号、切り替え信号 ３１ 励起有意帯域、励起期間 ３２ 非励起有意帯域、非励起期間 ３３、３４、３５ 一時的な帯域 ３６、４１、４２ 正進行移行 ３７ 負進行移行 ４０ 切り替え信号 ５１ 最初の試験 ５２ 第２の試験 ５３、５４ 試験 ｓ 信号 Ｔｍ、ｔ 変調期間 Ｔｃ 切り替え装置の期間 Ｔｅ 外部励起の期間 Ωｅ 周波数、励起周波数 ωｍ 変調周波数 ωｃ 励起周波数と変調周波数の間の周波数 Ψ、Ψ１、Ψ２、Δ、Δ１、Δ２偏光解析パラメーター
フロントページの続き (72)発明者 ジャン−イーヴ パレイ フランス共和国 91620 ラ ヴィル デ ュ ボワ シュマン デ モンレルリ 25 (72)発明者 ラズヴィゴル オシコフスキイ フランス共和国 91128 パレソ セデッ クスルット デ サクレー（番地なし）エ コル ポリテクニツク （セエヌエールエ ス ユペエール 258） ラボラトワール デ フィズィック
Claims (11)
- 【請求項１】 試料励起用の外部手段、並びに偏光解
析パラメーターを供給し、また電子的処理手段が装備さ
れている分光偏光解析装置を具備し、分光偏光解析装置
は位相変調されており、試料励起用手段は、周期的な、
交互に起こる周波数Ωｅでの励起を生じさせるものであ
り、その参照は電子的処理手段に送られものであり、そ
の測定は、励起周波数Ωｅの相関的要素として、試料の
外部励起の存在（Ψ１，Δ１） 及び不存在（Ψ２，Δ
２）の夫々における試料の偏光解析パラメーター（Ψ，
Δ）の値を含んでいることを特徴とする試料分析用の周
波数ωｍで変調された分光偏光解析装置。 - 【請求項２】 前記の変調分光偏光解析装置が、その電
気信号ｓが電子的処理手段により処理される光検出器を
具備し、前記電気信号ｓが、励起の有意帯域と、非励起
の有意帯域と、該両有意帯域を分離する一時的な帯域と
を具備し、該一時的な帯域は中立にされており、該両有
意帯域は、励起周波数Ωｅの相関的要素として、試料の
外部励起の存在（Ψ１，Δ１）及び不存在（Ψ２，
Δ２）の夫々における試料の偏光解析パラメーターを生
じさせるように処理されるものであることを特徴とする
請求項１に記載の変調分光偏光解析装置。 - 【請求項３】 電子的処理手段が励起手段の状態につ
いて試験を行うものであることを特徴とする請求項１又
は２に記載の変調分光偏光解析装置。 - 【請求項４】 励起周波数Ｑｅが変調周波数に関して
低いものであり、電子的処理手段が、該励起により同期
されるものであり、光検出器の電気信号は、全番号ｔの
変調期間の後に、電子的処理手段により獲得され、番号
Ｔの変調期間の間で、励起信号の正進行移行から起動し
て、励起の存在において偏光解析パラメーターを生じ、
番号ｔの変調期間後で、番号Ｔの変調期間の間に励起信
号の負進行移行から起動して、励起の不存在において偏
光解析パラメーターを生じるものであり、Ｔの値は、 （［ωｍ／（Ωｅ×２）］−２ｔ） であることを特徴とする請求項２又は３に記載の変調分
光偏光解析装置。 - 【請求項５】 励起信号のレベルの試験が、正進行移行
及び負進行移行の夫々の周辺において実行されることを
特徴とする請求項４に記載の変調分光偏光解析装置。 - 【請求項６】 分光偏光解析装置は、光ビームを具備し
ており、前記光ビームは、偏光解析装置の変調周波数ω
ｍ及び励起周波数Ωｅの間の周波数ωｃで切り替えら
れ、この切り替え周波数の参照は電子的処理手段に送ら
れることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記
載の変調分光偏光解析装置。 - 【請求項７】 試料の励起が発光によることを特徴とす
る請求項１乃至６の何れか一項に記載の変調分光偏光解
析装置。 - 【請求項８】 試料の励起が電気によることを特徴とす
る請求項１乃至６の何れか一項に記載の変調分光偏光解
析装置。 - 【請求項９】 試料の励起が磁気によることを特徴とす
る請求項１乃至６の何れか一項に記載の変調分光偏光解
析装置。 - 【請求項１０】 偏光解析装置の変調周波数ωｍが５０
ｋＨ台であり、励起周波数Ωｅが５ｋＨ台であることを
特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の変調分
光偏光解析装置。 - 【請求項１１】 偏光解析装置の変調周波数ωｍが５０
ｋＨ台であり、励起周波数Ωが１ｋＨ台であり、切り替
え周波数は５ｋＨ台であることを特徴とする請求項６乃
至９の何れか一項に記載の変調分光偏光解析装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9400285 | 1994-01-12 | ||
| FR9400285A FR2714970B1 (fr) | 1994-01-12 | 1994-01-12 | Ellipsomètre spectroscopique modulé. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0850058A true JPH0850058A (ja) | 1996-02-20 |
| JP3782481B2 JP3782481B2 (ja) | 2006-06-07 |
Family
ID=9458971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03476395A Expired - Fee Related JP3782481B2 (ja) | 1994-01-12 | 1995-01-12 | 変調分光偏光解析装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5536936A (ja) |
| EP (1) | EP0663590B1 (ja) |
| JP (1) | JP3782481B2 (ja) |
| DE (1) | DE69501163T2 (ja) |
| FR (1) | FR2714970B1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009047685A (ja) * | 2007-07-25 | 2009-03-05 | Keio Gijuku | 光弾性測定方法およびその装置 |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2737572B1 (fr) * | 1995-08-03 | 1997-10-24 | Centre Nat Rech Scient | Ellipsometre multi-detecteurs et procede de mesure ellipsometrique multi-detecteurs |
| JP3286138B2 (ja) * | 1995-08-03 | 2002-05-27 | 日東電工株式会社 | 導光板、面光源装置、偏光光源装置及び液晶表示装置 |
| EP0841692A3 (en) | 1996-11-08 | 1998-12-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Apparatus and method for optical evaluation of a semiconductor device |
| US6849470B1 (en) | 1996-11-08 | 2005-02-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Apparatus and method for optical evaluation, apparatus and method for manufacturing semiconductor device, method of controlling apparatus for manufacturing semiconductor device, and semiconductor device |
| GB9626765D0 (en) | 1996-12-23 | 1997-02-12 | Secr Defence | In-situ monitoring of electrical properties by ellipsometry |
| WO1998048252A1 (en) | 1997-04-22 | 1998-10-29 | The Regents Of The University Of California | Laser detection of material thickness |
| WO1999005488A1 (en) | 1997-07-28 | 1999-02-04 | Hinds Instruments, Inc. | Measurement of waveplate retardation using a photoelastic modulator |
| US6473179B1 (en) | 1998-02-20 | 2002-10-29 | Hinds Instruments, Inc. | Birefringence measurement system |
| FR2784749B1 (fr) * | 1998-10-14 | 2000-12-29 | Instruments Sa | Appareil de caracterisation optique de materiau en couche mince |
| EP1166064A1 (en) * | 1999-03-31 | 2002-01-02 | Hinds Instruments, Inc. | Integrated diagnostic system for photoelastic modulator |
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| US6268914B1 (en) | 2000-01-14 | 2001-07-31 | Hinds Instruments, Inc. | Calibration Process For Birefringence Measurement System |
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