JPS62239027A - 測光型偏光解析装置の方位角補正方法 - Google Patents
測光型偏光解析装置の方位角補正方法Info
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- JPS62239027A JPS62239027A JP61082327A JP8232786A JPS62239027A JP S62239027 A JPS62239027 A JP S62239027A JP 61082327 A JP61082327 A JP 61082327A JP 8232786 A JP8232786 A JP 8232786A JP S62239027 A JPS62239027 A JP S62239027A
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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
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、プロセス装置にｉｌｌ込んで例えば薄膜の評
価等に用いられるプロセスモニタとして使用され得る測
光型偏光解析装置の方位角補正方法に関するものである
。
価等に用いられるプロセスモニタとして使用され得る測
光型偏光解析装置の方位角補正方法に関するものである
。
偏光解析法による薄膜の評価は、膜厚と屈折率の測定を
同時に行なえ、しかも極めて正確であるので、種々の応
用性があり、例えば薄膜の成膜や加工プロセスの中で偏
光解析を利用したモニタリング法は、膜厚や膜組成の精
密な評価が可能であり、特に厳密な制＠Ｉを要求源わて
きている最近の種々の半導体プロセスにおいて有効な役
割ケ果してきつつある。このような偏光解析を利用した
薄膜のモニタリングのｆ！ｉ１１としては特公昭ゲタ−
≠２タググ号、特公昭３０−．２．２？／、２号および
特公昭！、２−≠ｔＪ’、２！号の各公報に開示された
ものを挙げることができるっ 〔発明が解決しようとする問題点１ ところで、偏光解析法による薄膜の評価は、従来薄膜作
成後に行なうのが普通であった。しかしこネヲ成膜中の
インプロセスモニタとして利用できれば薄膜作成の制御
を精密かつ正確に行なえることに々るので、その有用性
はさらに太きくなる。
同時に行なえ、しかも極めて正確であるので、種々の応
用性があり、例えば薄膜の成膜や加工プロセスの中で偏
光解析を利用したモニタリング法は、膜厚や膜組成の精
密な評価が可能であり、特に厳密な制＠Ｉを要求源わて
きている最近の種々の半導体プロセスにおいて有効な役
割ケ果してきつつある。このような偏光解析を利用した
薄膜のモニタリングのｆ！ｉ１１としては特公昭ゲタ−
≠２タググ号、特公昭３０−．２．２？／、２号および
特公昭！、２−≠ｔＪ’、２！号の各公報に開示された
ものを挙げることができるっ 〔発明が解決しようとする問題点１ ところで、偏光解析法による薄膜の評価は、従来薄膜作
成後に行なうのが普通であった。しかしこネヲ成膜中の
インプロセスモニタとして利用できれば薄膜作成の制御
を精密かつ正確に行なえることに々るので、その有用性
はさらに太きくなる。
しかしながら、一般的少なくとも工業的には、偏光解析
装置をインプロセスモニタとして利用されるまでに至っ
てないのが現状であり、その要因としては、偏光解析装
置をプロセス装置に組込むにはあまりにも光学系の調整
が困難であυ、またそのため誤差が生じ易いことにある
。すなわち、このような場合、添附図面の第３図に示す
ようにプロセス装置の真空槽Ｎ内にＩ（Ｆ’電極Ｂに対
向して配置された試料ホルダＣがその１ま試料りに対す
る試料台となり、光源部Ｅと受光部Ｆけ真空槽Ａ内に試
料ホルダＯから離れた位置すなわち１ツ１示したように
真空槽Ｎの外性に据付けることになるため入射角や方位
角（光軸全中心とする回転角］の設定が従来の一体化さ
れている偏光解析装置のように容易でないからであるう
このように偏光解析装置ｐｉ ｋプロセスモニタとして
プロセス装置に組込んで利用する場合、方位角調整が太
変困稚で、正確ＩＷが悪く、実用性に乏しいという欠点
があるうそこで、本発明は、上述の問題点を解決するた
め、方位角の誤差″ｆ、簡単な仕方でできる限り少なく
できる測光型偏光解析装置の方位角補正方法を提供する
ことを目的とするものである、〔問題点を解決するため
の手段〕 上記の目的を達成するために、り波長板を光源部−！た
け受光部の一方の側に方位角をり５０にして挿入した本
発明による測光型（線光解析装置の方位角補正方法は、
偏光子または検光子の方位角をＩＩ ｊｏおきに設定し
て、偏光解析・ξラメータＷｆ、Δ′を測定し、光源部
または偏光子と受光部または検光子の方位角の誤差を測
定することを特徴としている。
装置をインプロセスモニタとして利用されるまでに至っ
てないのが現状であり、その要因としては、偏光解析装
置をプロセス装置に組込むにはあまりにも光学系の調整
が困難であυ、またそのため誤差が生じ易いことにある
。すなわち、このような場合、添附図面の第３図に示す
ようにプロセス装置の真空槽Ｎ内にＩ（Ｆ’電極Ｂに対
向して配置された試料ホルダＣがその１ま試料りに対す
る試料台となり、光源部Ｅと受光部Ｆけ真空槽Ａ内に試
料ホルダＯから離れた位置すなわち１ツ１示したように
真空槽Ｎの外性に据付けることになるため入射角や方位
角（光軸全中心とする回転角］の設定が従来の一体化さ
れている偏光解析装置のように容易でないからであるう
このように偏光解析装置ｐｉ ｋプロセスモニタとして
プロセス装置に組込んで利用する場合、方位角調整が太
変困稚で、正確ＩＷが悪く、実用性に乏しいという欠点
があるうそこで、本発明は、上述の問題点を解決するた
め、方位角の誤差″ｆ、簡単な仕方でできる限り少なく
できる測光型偏光解析装置の方位角補正方法を提供する
ことを目的とするものである、〔問題点を解決するため
の手段〕 上記の目的を達成するために、り波長板を光源部−！た
け受光部の一方の側に方位角をり５０にして挿入した本
発明による測光型（線光解析装置の方位角補正方法は、
偏光子または検光子の方位角をＩＩ ｊｏおきに設定し
て、偏光解析・ξラメータＷｆ、Δ′を測定し、光源部
または偏光子と受光部または検光子の方位角の誤差を測
定することを特徴としている。
本発明の別の特徴によれば、測光型偏光解析装置の方位
角補正方法では、測定した開光解析パラメータＦ／、バ
から光源部寸たひ偏光子および受光部捷たけ検光子の方
位角誤差を消去して正確な偏光解析パラメータダ、△を
求めるようにをれる。
角補正方法では、測定した開光解析パラメータＦ／、バ
から光源部寸たひ偏光子および受光部捷たけ検光子の方
位角誤差を消去して正確な偏光解析パラメータダ、△を
求めるようにをれる。
また本発明のさらに別の特徴によれば、本方法は、開光
子寸たは検光子の方位角を≠オ０おきに設定して！ｊ＋
４光解析ノξラメータφ″、△′ヲ訓定し、測定した各
偏光解析ノにラメータゲ″、Δ′の値の和をとることに
より光源部捷たは偏光子および受光部才たは検光子の方
位角誤差を相殺して正確な偏光解析パラメータΨ、Δを
求めるようにされる。
子寸たは検光子の方位角を≠オ０おきに設定して！ｊ＋
４光解析ノξラメータφ″、△′ヲ訓定し、測定した各
偏光解析ノにラメータゲ″、Δ′の値の和をとることに
より光源部捷たは偏光子および受光部才たは検光子の方
位角誤差を相殺して正確な偏光解析パラメータΨ、Δを
求めるようにされる。
本発明の別の特徴によれば、ケ弘波長板の方位角を≠ｊ
０および／ Ｊ ｊ’にして偏光子または検光子の方位
角と７４波長板の方位角の間の変分が測定されろう さらに、本発明の別の特徴によれば、７４波長板を、光
源部または受光部の一方のｆｌｉｌ＋に方位角をり５０
にして挿入し、偏光子または検光子とｇ波長板とを一体
として方位角調整できるように構成した側光型開光解析
装置の方位角補正方法が提供されるっ 〔作 用〕 このように構成した本発明の測光型（稲光解析装置の）
方位角補正方法によれば、光源部または偏光子および受
光部または検光子の方位角誤差を適当な方法により測定
し、その分を実測値から差し引くことによって正確な偏
光解析ノ々ラメータＴ、△を簡単かつ容易に求めること
ができる、 〔実施列〕 以下、添附図面の第１図および第２図を参照して本発明
の実施ダ１について説明するっ第１図には本発明の一実
施例を示し、ｌツ１示装置は、光源部側に勺を波長板を
挿入した回転検光子型偏光解析モニタを構成し、光源／
と、方位角Ｐをもつ（至）光子−と、方位角ｐ ｔｏの
シフ波長板３と、方位角へをもつ検光子グと、受光器、
ｔ、！＝ｅ’ｆ４しており、またｔは試料である。
０および／ Ｊ ｊ’にして偏光子または検光子の方位
角と７４波長板の方位角の間の変分が測定されろう さらに、本発明の別の特徴によれば、７４波長板を、光
源部または受光部の一方のｆｌｉｌ＋に方位角をり５０
にして挿入し、偏光子または検光子とｇ波長板とを一体
として方位角調整できるように構成した側光型開光解析
装置の方位角補正方法が提供されるっ 〔作 用〕 このように構成した本発明の測光型（稲光解析装置の）
方位角補正方法によれば、光源部または偏光子および受
光部または検光子の方位角誤差を適当な方法により測定
し、その分を実測値から差し引くことによって正確な偏
光解析ノ々ラメータＴ、△を簡単かつ容易に求めること
ができる、 〔実施列〕 以下、添附図面の第１図および第２図を参照して本発明
の実施ダ１について説明するっ第１図には本発明の一実
施例を示し、ｌツ１示装置は、光源部側に勺を波長板を
挿入した回転検光子型偏光解析モニタを構成し、光源／
と、方位角Ｐをもつ（至）光子−と、方位角ｐ ｔｏの
シフ波長板３と、方位角へをもつ検光子グと、受光器、
ｔ、！＝ｅ’ｆ４しており、またｔは試料である。
図示装置において、測定される（口）光解析ノξラメー
タｙｒ、パは実際の偏光落伍パラメータγ、△に対して
一次近似式と［−で次の関係が成り立つ。
タｙｒ、パは実際の偏光落伍パラメータγ、△に対して
一次近似式と［−で次の関係が成り立つ。
Ｗ＝Ｗ’＋ ｓｉｎ、２（／” ＊ｓｌｎ、２Ｐ＊δＰ
−ｓｉｎ （ハ＋、２Ｐ ｌ−δＡ−、、−、、 （１
） ここで、δＰ、δＣ９δＡはそれぞれ偏光子コ ／７゜
波長板３、検光子グの方位角のずれであり、またＰは偏
光子コの方位角であり、こねは次のようにして求められ
るつすなわち、検光子グに入る光の量Ｉは、その方位角
Ａの関数として （＝＝ＩＯ（／＋ａ＊００８．２Ａ＋ｂ＊ｓｉｒ＋ＪＡ
ｌ ＝−−（，２）の関係があろうこの場合へを波長
板３の方位角はグ！０に固定する。そこでＰ −＋ Ｐ
＋δＰ、Ａ−＋Ａ＋δＡとおいて偏光解析パラメータＶ
、△の変化分を求めれば、それぞれ式（１）のδＰ、δ
Ａの係数が計算される。捷たδＣの係数については式（
，２）、（３）ｆＫ：導き出す際に外波長板３の方位角
を弘ｊ０＋δＣとおいて、偏光解析パラメータｑｆ、△
の変化分を求めることによって得られるっ 実際の方位角誤差の補正は次のようにして行なわれる。
−ｓｉｎ （ハ＋、２Ｐ ｌ−δＡ−、、−、、 （１
） ここで、δＰ、δＣ９δＡはそれぞれ偏光子コ ／７゜
波長板３、検光子グの方位角のずれであり、またＰは偏
光子コの方位角であり、こねは次のようにして求められ
るつすなわち、検光子グに入る光の量Ｉは、その方位角
Ａの関数として （＝＝ＩＯ（／＋ａ＊００８．２Ａ＋ｂ＊ｓｉｒ＋ＪＡ
ｌ ＝−−（，２）の関係があろうこの場合へを波長
板３の方位角はグ！０に固定する。そこでＰ −＋ Ｐ
＋δＰ、Ａ−＋Ａ＋δＡとおいて偏光解析パラメータＶ
、△の変化分を求めれば、それぞれ式（１）のδＰ、δ
Ａの係数が計算される。捷たδＣの係数については式（
，２）、（３）ｆＫ：導き出す際に外波長板３の方位角
を弘ｊ０＋δＣとおいて、偏光解析パラメータｑｆ、△
の変化分を求めることによって得られるっ 実際の方位角誤差の補正は次のようにして行なわれる。
方位角を調整する盛装のあるのは、光源部側の偏光子コ
とツタを波長板３および受光部側の検光子≠であるが、
偏光子−と７４波長板３はプロセス装置に組込む前に方
位角を相対的に調整しておくっこれは従来の光源部、受
光部、試料ホルダ部が一体化された偏光解析装置の場合
と同様にｌ−て行なわれ得る。プロセス装置に組込む際
には、光源部側の偏光子コと７４波長板３とが一体とな
って方位角調整できるようにしておき、従来の方位角調
整法により一体化された光源部と検尤子弘の方位角を入
射面すなわち入射光と反射光金倉む面［ｊ、、１または
それに直角な方向になるように合わせるっこの場合の調
整は後で補正を行なうので太１かでよく、従来の場合よ
りその難１．さは軽織され得るうこの後、方位角の読み
を相当する角度に合わせる。
とツタを波長板３および受光部側の検光子≠であるが、
偏光子−と７４波長板３はプロセス装置に組込む前に方
位角を相対的に調整しておくっこれは従来の光源部、受
光部、試料ホルダ部が一体化された偏光解析装置の場合
と同様にｌ−て行なわれ得る。プロセス装置に組込む際
には、光源部側の偏光子コと７４波長板３とが一体とな
って方位角調整できるようにしておき、従来の方位角調
整法により一体化された光源部と検尤子弘の方位角を入
射面すなわち入射光と反射光金倉む面［ｊ、、１または
それに直角な方向になるように合わせるっこの場合の調
整は後で補正を行なうので太１かでよく、従来の場合よ
りその難１．さは軽織され得るうこの後、方位角の読み
を相当する角度に合わせる。
こうして一応方位角の太捷かな設定が行なわれるっ次に
その補正の仕方について説明する。
その補正の仕方について説明する。
偏光子２とシ弘波長板３は一体化ｊ−て牌整を行ない、
′また相対的な方位角調整ケはじめに行なっているので
、δＰ＝δ０であり、式（１）はδＰとδＡのみに関係
することが認められる。従って、δＰとδＡ全評価でき
れば、式（１）を用いて測定をれる偏光解析パラメータ
ＦＴ、△′をそれぞれ実際の偏光解析パラメータｑｔ、
△に補正することができるつそこでδＰとδＡを評価す
るには ／７．波長板３の方位角をグｊ０の読みの角度
におき、Ｐ ＝ Ｏ’、 １Ｉｊ０．りＯｏ。
′また相対的な方位角調整ケはじめに行なっているので
、δＰ＝δ０であり、式（１）はδＰとδＡのみに関係
することが認められる。従って、δＰとδＡ全評価でき
れば、式（１）を用いて測定をれる偏光解析パラメータ
ＦＴ、△′をそれぞれ実際の偏光解析パラメータｑｔ、
△に補正することができるつそこでδＰとδＡを評価す
るには ／７．波長板３の方位角をグｊ０の読みの角度
におき、Ｐ ＝ Ｏ’、 １Ｉｊ０．りＯｏ。
１３ｊ０として△ｏ′、ψ’ｌＩｊ、＝９０ ｆ’／３
ｊｔを測定すればよい、すなわち、 の関係がある。ここで方位角指定のないｆｔ、Δ′にＰ
＝≠ｊ０または１３ｊ０、Ｏｏまたはりθ０のどちらの
場合の値を用いても大差ないっこうして初めに誤差２人
、δＰを測定しておき、それ以後の測定では式（ハでδ
Ｐ＝δＣの関係を用いた式により補正を行なうようにす
る。
ｊｔを測定すればよい、すなわち、 の関係がある。ここで方位角指定のないｆｔ、Δ′にＰ
＝≠ｊ０または１３ｊ０、Ｏｏまたはりθ０のどちらの
場合の値を用いても大差ないっこうして初めに誤差２人
、δＰを測定しておき、それ以後の測定では式（ハでδ
Ｐ＝δＣの関係を用いた式により補正を行なうようにす
る。
さらに、各波長板３を万位角／３ｊ０にして測定すれば
、式（１）の△の式は、測定値をＲとしてと書き表わす
ことができる。そこで、Ｐ−００でム′および△〃を測
定すれば、 Δ′０−△〃ｏ電ＩδＰ−δＣ） と書き表わすことができるつ 従って、Δ′０と△〃ｏを測定することによシδＰとδ
０との差を得ることができ、プロセス装置に組込む前に
偏光子コとへ波長板３と相対的な方位角調整がずれてい
て、δＰ＋δＣであっても式（１）ｆ：用いて正しく補
正することができるつ 第２図には本発明の方法により、δＰ、δλを測定し、
より正確な偏光解析パラメータを求めた結果を示すつ測
定されたδＰ、δＡはこの場合、それぞれ−〇、ｔ ０
０．０．７００であったが、式（１）により、測定され
たままの値％ｌ／／、Δ′（黒丸］を補正した結果偏光
解析パラメータＶ、△（白丸）は正確さを増したことが
認められるっそれは、偏光子の方位角に対してＷ、△の
値が正確であれば変化することなく一定でなければなら
ないからである。
、式（１）の△の式は、測定値をＲとしてと書き表わす
ことができる。そこで、Ｐ−００でム′および△〃を測
定すれば、 Δ′０−△〃ｏ電ＩδＰ−δＣ） と書き表わすことができるつ 従って、Δ′０と△〃ｏを測定することによシδＰとδ
０との差を得ることができ、プロセス装置に組込む前に
偏光子コとへ波長板３と相対的な方位角調整がずれてい
て、δＰ＋δＣであっても式（１）ｆ：用いて正しく補
正することができるつ 第２図には本発明の方法により、δＰ、δλを測定し、
より正確な偏光解析パラメータを求めた結果を示すつ測
定されたδＰ、δＡはこの場合、それぞれ−〇、ｔ ０
０．０．７００であったが、式（１）により、測定され
たままの値％ｌ／／、Δ′（黒丸］を補正した結果偏光
解析パラメータＶ、△（白丸）は正確さを増したことが
認められるっそれは、偏光子の方位角に対してＷ、△の
値が正確であれば変化することなく一定でなければなら
ないからである。
以上説明してきたように、本発明にお・いては、δＰ、
δＡ を測定し、正確な偏光解析、（＋ラメータを求め
るようにしているので、偏光解析装＃をプロセス装置に
組込んで用いる場合、方位角の設定を簡単に行なうこと
ができ、贅たそれがずれるようなことが生じた場合も再
調整する必要なしに正確な測定を行なうことができる。
δＡ を測定し、正確な偏光解析、（＋ラメータを求め
るようにしているので、偏光解析装＃をプロセス装置に
組込んで用いる場合、方位角の設定を簡単に行なうこと
ができ、贅たそれがずれるようなことが生じた場合も再
調整する必要なしに正確な測定を行なうことができる。
従って、本発明を利用することによセ聞光解析法をイン
プロセスモニタとして利用することが容易とな）、より
高い精度を必要とする成膜プロセスにおいても有用性を
発揮するものと期待される。
プロセスモニタとして利用することが容易とな）、より
高い精度を必要とする成膜プロセスにおいても有用性を
発揮するものと期待される。
第１図は本発明の実施列を示す概路線図、第２シ１は本
発明の方法により求めた偏光解析パラメータを示すグラ
フ、第３図は従来の偏光解析装置の−ＰＩを示す概路線
図である。 図中
発明の方法により求めた偏光解析パラメータを示すグラ
フ、第３図は従来の偏光解析装置の−ＰＩを示す概路線
図である。 図中
Claims (7)
- （１）１／４波長板を光源部または受光部の一方の側に
方位角を４５°にして挿入した測光型偏光解析装置の方
位角補正方法において、偏光子または検光子の方位角を
４５°おきに設定して偏光解析パラメータΨ′、Δ′を
測定し、光源部または偏光子と受光部または検光子の方
位角の誤差を測定することを特徴とする測光型偏光解析
装置の方位角補正方法。 - （２）１／４波長板を光源部または受光部の一方の側に
方位角を４５°にして挿入した測光型偏光解析装置の方
位角補正方法において、測定した偏光解析パラメータΨ
′、Δ′から光源部または偏光子および受光部または検
光子の方位角誤差を消去し正確な偏光解析パラメータΨ
、Δを求めることを特徴とする測光型偏光解析装置の方
位角補正方法。 - （３）Ｐを偏光子または検光子の方位角、δ＿Ｐ、δ＿
Ａをそれぞれ偏光子または検光子、および検光子または
偏光子の方位角のずれとするとき式 Ψ＝Ψ′＋ｓｉｎ２Ψ′・ｓｉｎ２Ｐ・δ＿Ｐ−ｓｉｎ
（Δ′＋２Ｐ）・δ＿Ａ △＝Δ′−［２ＯＯＳ（Δ′＋２Ｐ）／ｔａｎ２Ψ′］
・δ＿Ａにより正確な偏光解析パラメータΨ、Δを求め
る特許請求の範囲第２項に記載の方法。 - （４）１／４波長板を光源部または受光部の一方の側に
方位角を４５°にして挿入した測光型偏光解析装置の方
位角補正方法において、偏光子または検光子の方位角を
４５°おきに設定して偏光解析パラメータΨ′、Δ′を
測定し、測定した各偏光解析パラメータΨ′、Δ′の値
のオロをとることにより光源部または偏光子および受光
部または検光子の方位角誤差を相殺して正確な偏光解析
パラメータΨ、Δを求めることを特徴とする測光型偏光
解析装置の方位角補正方法。 - （５）偏光子または検光子の方位角Ｐを、０°、４５°
、９０°、１３５°としたとき、式 Ψ＝（Ψ′＿４＿５＋Ψ′＿１＿３＿５）／２、Δ＝（
Δ′＿０＋Δ′＿９＿０）／２により正確な偏光解析パ
ラメータΨ、Δを求める特許請求の範囲第４項に記載の
方法。 - （６）１／４波長板を光源部または受光部の一方の側に
方位角を４５°にして挿入した測光型偏光解析装置の方
位角補正方法において、１／４波長板の方位角を４５°
および１３５°にして偏光子または検光子の方位角と１
／４波長板の方位角の間の変分を測定することを特徴と
する測光型偏光解析装置の方位角補正方法。 - （７）１／４波長板を光源部または受光部の一方の側に
方位角を４５°にして挿入した測光型偏光解析装置の方
位角補正方法において、偏光子または検光子と１／４波
長板とを一体として方位角調整できるように構成したこ
とを特徴とする測光型偏光解析装置の方位角補正方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61082327A JPS62239027A (ja) | 1986-04-11 | 1986-04-11 | 測光型偏光解析装置の方位角補正方法 |
| US06/925,102 US4837603A (en) | 1986-04-11 | 1986-10-29 | Method of correcting azimuth angle of photometric ellipsometers |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61082327A JPS62239027A (ja) | 1986-04-11 | 1986-04-11 | 測光型偏光解析装置の方位角補正方法 |
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| JPS62239027A true JPS62239027A (ja) | 1987-10-19 |
Family
ID=13771458
Family Applications (1)
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| JP61082327A Pending JPS62239027A (ja) | 1986-04-11 | 1986-04-11 | 測光型偏光解析装置の方位角補正方法 |
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