KR20070019776A

KR20070019776A - Sample analysis method

Info

Publication number: KR20070019776A
Application number: KR1020070006936A
Authority: KR
Inventors: 나탈리야 나바토바-가바인; 세이이치 히라카와; 요코 와사이
Original assignee: 가부시키가이샤 호리바 세이사꾸쇼
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2007-01-23
Publication date: 2007-02-15
Also published as: KR100883876B1

Abstract

본 발명에서는, 기판 상에 전기적인 측정에 기초한 유전율이 50 이상의 유전체막을 형성한 시료를 엘립소미터에 의해 측정하는 동시에, 시료에 따른 모델을 유효 매질 근사(EMA)에 기초하여 작성한다. 모델의 유전체막에 대응하는 막에는 공극을 60% 이상 90% 이하의 범위로 존재시킨다. 모델로부터의 산출값과 엘립소미터의 측정값을 비교하여, 양쪽의 값의 차가 작아지도록 피팅을 행하고 시료의 막 두께 및 광학 정수를 특정한다.In the present invention, a sample in which a dielectric film having a dielectric constant of 50 or more based on an electrical measurement is formed on a substrate is measured by an ellipsometer, and a model corresponding to the sample is prepared based on the effective medium approximation (EMA). In the film corresponding to the dielectric film of the model, voids are present in the range of 60% or more and 90% or less. The calculated value from a model and the measured value of an ellipsometer are compared, fitting is performed so that the difference of both values may become small, and the film thickness and optical constant of a sample are specified.

엘립소미터, 광 조사기, 광 취득기, 분광기, 시료, 기판, 공극 Ellipsometer, light irradiator, light acquirer, spectrometer, sample, substrate, void

Description

Sample analysis method {SAMPLE ANALYSIS METHOD}

도 1은 본 발명의 시료 해석 방법에 사용되는 엘립소미터 및 컴퓨터의 구성을 나타내는 개략도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The schematic diagram which shows the structure of the ellipsometer and a computer used for the sample analysis method of this invention.

도 2의 (a)는 시료의 단면도.(A) is sectional drawing of a sample.

도 2의 (b)는 유효 매질 근사에 기초한 공극을 갖는 모델의 구조를 나타내는 개략도.2B is a schematic diagram showing the structure of a model having voids based on an effective medium approximation.

도 3은 분광기의 내부 구조를 나타내는 개략도.3 is a schematic diagram showing an internal structure of a spectrometer.

도 4는 막 두께, 보이드 등의 설정 메뉴를 나타내는 개략도.4 is a schematic diagram showing a setting menu such as film thickness, voids, and the like.

도 5는 본 발명의 시료 해석 방법에 따른 처리를 행하는 플로차트.5 is a flowchart for performing a process according to the sample analysis method of the present invention.

도 6의 (a)는 최초에 작성한 모델로부터의 산출값 및 엘립소미터에 의한 측정값을 나타내는 그래프.Fig. 6A is a graph showing the calculated value from the model created first and the measured value by ellipsometer.

도 6의 (b)는 피팅(fitting) 후의 산출값 및 측정값을 나타내는 그래프.Fig. 6B is a graph showing the calculated value and the measured value after fitting.

도 7은 피팅에 따른 결과를 나타내는 도표.7 is a chart showing the results according to the fittings.

도 8은 굴절률 및 소쇠(消衰) 계수를 나타내는 그래프.8 is a graph showing refractive index and extinction coefficient.

도 9는 산화 실리콘에 대한 엘립소미터의 측정 결과를 나타내는 그래프.9 is a graph showing a measurement result of an ellipsometer for silicon oxide.

도 10의 (a)는 시료의 구조를 나타내는 개략도.10A is a schematic diagram showing the structure of a sample.

도 10의 (b)는 막 표면에 조도(roughness)를 갖는 시료의 개략도.10B is a schematic diagram of a sample having roughness on the surface of the membrane.

도 10의 (c)는 유효 매질 근사에 기초한 공극을 갖는 모델의 구조를 나타내는 개략도.10C is a schematic diagram showing the structure of a model having voids based on effective medium approximation.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

1 엘립소미터 3 광 조사기1 ellipsometer 3 light irradiator

4 스테이지 5 광 취득기4 stage 5 optical acquirer

7 분광기 8 데이터 수용기7 Spectrometer 8 Data Receptor

10 컴퓨터 S 시료10 computer S samples

S' 모델 S1 기판S 'Model S1 Board

S2, S2' 막 M 물질S2, S2 'Membrane M Material

V 공극V air gap

본 발명은 강유전체 또는 고유전체에 의해 형성된 유전체막을 갖는 시료를 엘립소미터를 이용하여 해석할 때에, 유효 매질 근사에 기초한 공극을 다량으로 포함하는 모델을 작성하여 전(全)광학 범위에서 시료를 해석할 수 있도록 한 시료 해석 방법에 관한 것이다. In the present invention, when analyzing a sample having a dielectric film formed of a ferroelectric or a high dielectric material using an ellipsometer, a model including a large amount of voids based on the effective medium approximation is prepared to analyze the sample in the entire optical range. It relates to a method for analyzing a sample that can be used.

종래에 시료에 관한 정보를 해석하기 위해서 엘립소미터를 사용하는 경우가 있다. 엘립소미터는 시료에 편광 상태의 광(光)을 입사시키고, 입사광 및 반사광의 편광 상태의 변화를 측정함으로써, 위상차(Δ delta) 및 진폭비(Ψ psi)를 구하 는 것이다. 해석 대상의 시료에는 기판 단체(單體)인 것, 기판 상에 막이 형성된 것 등이 있다. Conventionally, an ellipsometer may be used in order to analyze the information about a sample. The ellipsometer obtains a phase difference (Δ delta) and an amplitude ratio (Ψ psi) by injecting light in a polarization state into a sample and measuring a change in the polarization states of incident light and reflected light. Examples of the sample to be analyzed include a single substrate and a film formed on the substrate.

도 9는 실리콘 기판 상에 산화 실리콘막이 형성된 시료를 엘립소미터에 의해 측정한 결과를 나타내는 그래프이다. 가로축은 시료로의 입사광의 파장(nm 나노미터), 오른쪽 세로축은 측정한 위상차(Δ delta), 왼쪽 세로축은 측정한 진폭비(Ψ psi)를 각각 나타낸 것이다. 또한, 입사되는 광의 파장이 633nm일 때에, 산화 실리콘막의 광학적인 측정에 기초한 복소 유전율(static dielectric constant)은 약 2.1이다. 9 is a graph showing a result of measuring a sample on which a silicon oxide film was formed on a silicon substrate with an ellipsometer. The horizontal axis represents the wavelength of incident light to the sample (nm nanometers), the right vertical axis represents the measured phase difference (Δ delta), and the left vertical axis represents the measured amplitude ratio (Ψ psi). Further, when the wavelength of incident light is 633 nm, the complex dielectric constant based on the optical measurement of the silicon oxide film is about 2.1.

또한, 상술한 엘립소미터의 측정에 의해 구해진 위상차 및 진폭비로부터는 시료에 대한 유일한 조(組)에서 막의 굴절률(n), 소쇠 계수(k) 및 막 두께(d)를 직접 구할 수 없다. 그 때문에, 유일한 조에서 막의 굴절률, 소쇠 계수 및 막 두께를 구하기 위해서는 엘립소미터에 의한 측정에 더하여, 시료에 따른 모델을 작성하고, 이 모델로부터 이론적으로 구해지는 위상차 및 진폭비와, 엘립소미터의 측정에 의해 구해진 위상차 및 진폭비의 비교를 행한다. 또한, 모델의 작성에는 시료의 물성에 따른 조건을 설정함으로써 행해지고, 설정되는 조건의 항목에는 기판 및 막의 재질, 각 막층의 막 두께, 기판 및 막의 광학 정수가 있다. 또한, 각 항목의 설정에는 시료에 따른 기지(旣知)의 레퍼런스, 유전율의 파장 의존성을 나타내며, 또한 복수의 파라미터를 갖는 소요의 분산식 등이 통상 이용된다.In addition, from the phase difference and amplitude ratio determined by the above-described ellipsometer measurement, the refractive index n, extinction coefficient k, and film thickness d of the film cannot be directly obtained in the only jaw for the sample. Therefore, in order to determine the refractive index, extinction coefficient, and film thickness of the film in a unique tank, in addition to the measurement by the ellipsometer, a model according to the sample is prepared, and the phase difference and amplitude ratio theoretically determined from this model and the ellipsometer The phase difference and amplitude ratio obtained by the measurement are compared. In addition, preparation of a model is performed by setting the conditions according to the physical properties of the sample, and the items of the set conditions include the material of the substrate and the film, the film thickness of each film layer, and the optical constants of the substrate and the film. In addition, in setting each item, a known reference according to a sample, wavelength dependence of permittivity, and a required dispersion formula having a plurality of parameters are commonly used.

또한, 상기 비교에 대하여, 양자의 상이한 정도가 최소로 되도록 분산식의 파라미터 및 모델의 각 막층의 막 두께 등을 변경하는 프로세스를 행한다(피팅이라 고 칭함). 양자의 상이는 통상, 최소제곱법을 이용한 연산에 의해 구하고 있으며, 피팅에 의해 최소제곱법으로 얻어진 결과가 어느 정도 작아졌다고 판단된 경우, 그 때의 분산식의 파라미터의 값으로부터 막의 굴절률 및 소쇠 계수를 구하는 동시에, 그 때의 막 두께를 시료가 갖는 막의 막 두께로서 특정한다. 또한, 모델의 작성, 최소제곱법에 의한 연산, 피팅 등은 컴퓨터를 이용하여 소요의 프로그램에 기초하여 수동 또는 자동으로 행하는 것이 일반적이다(일본특허공개 2002-340789호 공보, 일본특허공개 2002-340528호 공보 참조).In addition, with respect to the comparison, a process of changing the parameters of the dispersion formula and the film thickness of each film layer of the model and the like so as to minimize the difference between the two is performed (called fitting). The difference between the two is usually obtained by calculation using the least square method, and when it is determined that the result obtained by the least square method is smaller by fitting, the refractive index and the extinction coefficient of the film are determined from the values of the dispersion parameters at that time. At the same time, the film thickness at that time is specified as the film thickness of the film of the sample. In addition, preparation of a model, calculation by a least square method, fitting, etc. are generally performed manually or automatically based on a required program using a computer (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-340789, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-340528). See publication number).

상술한 해석 방법은 도 10의 (a)에 나타낸 바와 같이 시료(S)를 구성하는 기판(S1) 및 막(S2)의 경계가 평면이며, 막(S2)이 평행막인 동시에 막(S2)을 구성하는 물질이 균질하고 또한 연속하고 있는 경우, 지장없이 행할 수 있다. 그러나, 도 10의 (b)에 나타낸 바와 같이, 실제의 시료(S)는 막(S2)의 표면에 요철(조도)이 존재하기 때문에, 조도의 정도에 따라서는 상술한 해석 방법을 그대로 행해도 양호한 결과를 얻을 수 없는 경우가 있다.In the above-described analysis method, as shown in FIG. 10A, the boundary between the substrate S1 and the film S2 constituting the sample S is flat, and the film S2 is a parallel film and the film S2. If the substances constituting the compound are homogeneous and continuous, it can be carried out without any problems. However, as shown in Fig. 10B, since the roughness (roughness) exists in the surface of the film S2 in the actual sample S, the above-described analysis method may be performed as it is, depending on the degree of roughness. Good results may not be obtained.

따라서, 이러한 경우에는 유효 매질 근사라는 생각을 이용하여, 도 10의 (b)의 조도를 갖는 막(S2)을 도 10의 (c)에 나타낸 바와 같이, 막(S2)에 관련한 물질이 균질하고 또한 연속하고, 막 두께가 d1인 제 1 막(S2a)과, 막(S2)에 관련한 물질(M) 안에 공극(V)이 소요의 비율(공극율, 이하 보이드로 칭함)로 존재하고, 막 두께가 d2인 제 2 막(S2b)으로 치환한 모델을 형성한다. 이렇게 형성한 모델에 대하여 제 1 막(S2a)의 막 두께(d1), 제 2 막(S2b)의 막 두께(d2), 제 2 막(S2b) 안의 매질(M) 및 공극의 혼합비(void fraction) 및 시료에 따른 분산식의 파라미터를 피팅하여 시료의 해석을 행한다.Therefore, in this case, using the idea of approximating an effective medium, as shown in FIG. 10 (c), the film S2 having the roughness of FIG. 10 (b) is homogeneous and the material related to the film S2 is homogeneous. In addition, the void V is present in the required ratio (porosity, hereinafter void) in the first film S2a having a film thickness d1 and the material M related to the film S2, and the film thickness. A model is formed in which the second film S2b having d2 is substituted. With respect to the model thus formed, the film fraction d1 of the first film S2a, the film thickness d2 of the second film S2b, the medium M in the second film S2b, and the void fraction of the voids ) And analysis of the sample by fitting the parameters of the dispersion equation according to the sample.

모델에 대하여 설정하는 보이드의 수치는 조도의 크기에 기초하여 결정되지만, 막의 성립이 가능한 범위를 고려하면 보이드의 최대값은 일반적으로는 약 40~55%로 생각되고 있으며, 통상은 50%라는 수치가 이용되는 경우가 많다. 또한, 시료의 막 표면에 조도가 존재하는지의 여부가 불명한 경우에는, 상술한 유효 매질 근사를 이용한 해석 방법과, 유효 매질 근사를 이용하지 않는 해석 방법 모두를 이용하고, 어느 해석 결과 쪽이 실제의 시료에 대하여 적합성이 높은지를 최소제곱법의 연산 결과 등을 이용하여 확인하고, 조도의 유무를 판단하는 것이 일반적이다.The number of voids set for the model is determined based on the size of roughness, but considering the range where film can be established, the maximum value of voids is generally considered to be about 40 to 55%, and is usually 50%. Is often used. In addition, when it is unknown whether roughness exists in the film surface of a sample, the analysis method using the effective medium approximation mentioned above and the analysis method without using the effective medium approximation are used, and which analysis result is actual. It is common to check whether the suitability of the sample is high by using the least squares calculation result, etc., and to determine the presence or absence of roughness.

또한, 유효 매질 근사는 시료의 막표면에 조도가 존재하는 경우 뿐만 아니라, 기판과 막 사이의 경계면 또는 막층 사이의 경계면에 조도가 존재하는 경우에서의 경계면층에 대하여 적용되는 경우가 있다. 또한, 유효 매질 근사는 조도의 존재에는 관계없이, 해석을 실제로 행할 때의 테크닉으로서 굴절률의 값을 낮추기 위해서 이용되는 경우도 있다. 이 경우에도 유효 매질 근사를 이용할지의 여부는 유효 매질 근사에 기초한 공극을 갖는 모델에 의한 해석 결과를 판단하고, 유효 매질 근사를 이용할지의 여부를 판단하게 된다.In addition, the effective medium approximation may be applied not only to the case where the roughness exists on the film surface of the sample but also to the boundary layer when the roughness exists on the interface between the substrate and the film or between the film layers. In addition, the effective medium approximation may be used to lower the value of the refractive index as a technique when the analysis is actually performed regardless of the existence of roughness. Also in this case, whether to use the effective medium approximation is to judge the analysis result by the model having a void based on the effective medium approximation, and to determine whether to use the effective medium approximation.

예를 들어, 유리 기판에 비정질 실리콘의 제 1 막이 형성되는 동시에, 이 제 1 막 상에 자연 산화막의 제 2 막이 형성된 시료를 해석하는 경우를 생각한다. 이 시료에 대하여 우선, 제 1 막의 막 두께를 2000Å, 제 2 막의 두께를 20Å으로 설정하는 동시에 기지의 비정질 실리콘의 레퍼런스를 이용하여 모델을 작성하고, 이 모델에 대하여 피팅을 행한 경우, 최소제곱법의 연산 결과(평균 제곱 오차 χ²에 상당)가 16.6이 된 것으로 한다.For example, the case where the 1st film of amorphous silicon is formed in a glass substrate and the sample in which the 2nd film of a natural oxide film was formed on this 1st film is considered. For this sample, first, when the film thickness of the first film is set to 2000 kPa and the thickness of the second film is set to 20 kPa, a model is created using a known amorphous silicon reference, and the fitting is performed on this model. The result of the calculation (corresponding to the mean square error χ ² ) is assumed to be 16.6.

이어서, 제 1 막 및 제 2 막의 막 두께를 상기와 동일하게 하고, 조도에 관계 없이 유효 매질 근사를 이용하여 제 1 막의 비정질 실리콘의 점유율을 50%, 제 1 막의 보이드를 50%로 설정하는 동시에 기지의 비정질 실리콘의 레퍼런스를 이용하여 모델을 작성하고, 상기와 마찬가지로 피팅을 행한 경우, 최소제곱법의 연산 결과가 10.6이 되는 동시에, 제 1 막의 비정질 실리콘의 점유율이 86%가 된 것으로 한다. 최소제곱법의 연산 결과는 수치가 작은 쪽이 양호하기 때문에, 기지의 레퍼런스를 이용하는 동시에 유효 매질 근사에 기초한 공극을 설치한 모델을 작성하여 해석을 행함으로써, 최초의 경우에 비해서 해석 결과(피팅 결과)는 양호해진 것을 알 수 있다.Subsequently, the film thicknesses of the first film and the second film are made the same as above, and the share of amorphous silicon of the first film is set to 50% and the void of the first film is set to 50% using an effective medium approximation regardless of roughness. When a model is created using a known amorphous silicon reference and fitting is performed in the same manner as described above, the calculation result of the least square method is 10.6, and the share of amorphous silicon in the first film is 86%. Since the result of the least square method is better, the numerical value is better. Therefore, by using a known reference and creating a model with a void based on the approximate effective medium, the analysis is performed. It turns out that () becomes favorable.

마지막으로, 제 1 막 및 제 2 막의 막 두께를 최초의 경우와 동일하게 하고, 조도에 관계없이 유효 매질 근사를 이용하는 동시에 2회째의 경우의 비정질 실리콘의 점유율을 고려하여 제 1 막의 비정질 실리콘의 점유율을 86%, 제 1 막의 보이드를 14%로 설정하고, 레퍼런스가 아니라 분산식을 이용하여 모델을 작성하고, 상기와 마찬가지로 피팅을 행한 것으로 한다. 그 결과, 최소제곱법의 연산 결과가 0.14가 되는 동시에, 제 1 막의 비정질 실리콘의 점유율이 약 99.16%가 되었다고 하면, 최소제곱법의 연산 결과는 매우 양호하게 되었지만, 보이드가 대략 0%에 가깝게 되기 때문에, 공극을 설치하여 모델을 작성한 것에 의미가 없어지게 되는 것 을 알 수 있다. 따라서, 이러한 경우에는, 일반적으로 공극을 형성하지 않는 모델을 분산식을 이용하여 작성하고 해석을 행하게 된다.Finally, the film thickness of the first film and the second film is the same as in the first case, and the share of the amorphous silicon of the first film in consideration of the occupancy of the amorphous silicon in the second case while using an effective medium approximation regardless of the roughness. Is set to 86% and the void of the first film to 14%, a model is created using a variance equation instead of a reference, and the fitting is performed as described above. As a result, if the calculation result of the least square method is 0.14 and the occupancy rate of the amorphous silicon of the first film is about 99.16%, the calculation result of the least square method is very good, but the void becomes close to approximately 0%. Therefore, it can be seen that there is no meaning in creating a model by installing voids. Therefore, in such a case, a model which generally does not form voids is created and analyzed using a dispersion equation.

종래의 엘립소미터를 이용한 광학적인 측정에 기초한 해석 방법에서는, 전기적인 측정에 기초한 유전율이 50 이상의 고유전체막 또는 강유전체막을 시료가 갖는 경우, 소요의 광학 범위에서 복소 유전율을 구할 수 없기 때문에, 복소 유전율에 기초하여 시료의 물성을 해석할 수 없다는 문제가 있다.In the analysis method based on the optical measurement using a conventional ellipsometer, when the sample has a high dielectric constant or ferroelectric film having a dielectric constant of 50 or more, the complex dielectric constant cannot be obtained in the required optical range. There is a problem that the physical properties of the sample cannot be analyzed based on the permittivity.

즉, 종래의 엘립소미터를 이용한 해석 방법에서는, 광의 파장에 따른 전광학 범위 (DUV(Deep Ultraviolet)~NIR(near Infrared):190nm~1700nm, 광학 에너지 범위에서는 0.75eV~6.5eV에 상당) 중의 248nm~826nm를 일반적으로 해석 범위로 하고 있다. 고유전체 및 강유전체는 전자 분극율로서 전자 분극률, 이온 분극률 및 쌍극자 분극률의 3부분이 존재한다. 400nm 이하의 광학 범위에서는 고유전체 및 강유전체에 대하여 광학적으로 굴절률 및 소쇠 계수를 측정하여 급격한 피크를 갖는 측정 결과가 얻어진다. 그러나, 이러한 측정 결과에 대응할 수 있는 분산식 및 레퍼런스는 현재 나와 있지 않다. 그 때문에, 400nm 이하의 광학 범위(248nm~400nm의 범위)에서 고유전체 및 강유전체를 해석할 수 없고, 400nm 이하의 광학 범위에서 고유전체 및 강유전체의 굴절률 및 소쇠 계수가 어떻게 변화하는지를 정확히 기록한 서적, 문헌 등이 없는 것이 실정이다. 또한, 전기적 측정은 광학적인 측정 범위에 포함되는 근적외선 범위를 벗어난 100kHz~1MHz의 주파수 범위에서 유전율의 측정을 행하는 것이며, 전기적 측정과 광학적 측정의 양자의 측정 범위는 전혀 상 이하다.That is, in the conventional analysis method using an ellipsometer, the total optical range (DUV (Deep Ultraviolet) to NIR (near infrared): 190 nm to 1700 nm, corresponding to 0.75 eV to 6.5 eV in the optical energy range) according to the wavelength of light. 248 nm-826 nm are generally taken as an analysis range. The high dielectric constant and ferroelectric have three parts, an electron polarization rate, an electron polarization rate, an ion polarization rate, and a dipole polarization rate. In the optical range of 400 nm or less, the refractive index and the extinction coefficient are optically measured for the high dielectric constant and ferroelectric to obtain a measurement result having a sharp peak. However, there are currently no dispersions and references that can correspond to these measurement results. Therefore, it is not possible to interpret the high dielectric constant and ferroelectric in the optical range of 400 nm or less (the range of 248 nm to 400 nm), and the book and literature accurately recording how the refractive index and extinction coefficient of the high dielectric constant and ferroelectric change in the optical range of 400 nm or less. There is no back. In addition, the electrical measurement is to measure the dielectric constant in the frequency range of 100kHz to 1MHz outside the near infrared range included in the optical measurement range, the measurement range of both electrical measurement and optical measurement is completely different.

또한, 시료의 유전율은 측정 범위에 따라서 변동함으로써, 광학적인 측정 범위 안의 400nm 이하에서 상술한 문제가 발생하고 있다. 그 때문에, 400nm 이하의 광학 측정 범위에서의 고유전체 또는 강유전체의 물성의 해석은 고가이며 또한 해석 시간을 요하는 다른 장치를 이용하여 행할 필요가 있다.Moreover, the dielectric constant of a sample fluctuates according to a measurement range, and the above-mentioned problem arises in 400 nm or less in an optical measurement range. Therefore, the analysis of the physical properties of the high dielectric constant or ferroelectric in the optical measurement range of 400 nm or less has to be performed using another apparatus which is expensive and requires analysis time.

본 발명은 이러한 문제를 감안하여, 본 발명자가 고유전체 및 강유전체의 해석에 대하여 예의 연구를 거듭한 결과, 조도의 존재에 관계없이 유효 매질 근사를 이용한 모델을 작성하는 동시에 보이드의 수치를 통상 생각할 수 있는 범위를 초과한 값으로 설정함으로써, 400nm 이하의 광학 측정 범위에서도 고유전체 또는 강유전체를 해석할 수 있도록 한 시료 해석 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In view of the above problems, the present inventors have made intensive studies on the analysis of high dielectric constant and ferroelectric, and as a result, it is possible to create a model using an effective medium approximation regardless of the presence of roughness and to generally think of the numerical values of voids. It is an object of the present invention to provide a sample analysis method in which a high dielectric constant or ferroelectric can be analyzed even in an optical measurement range of 400 nm or less by setting to a value exceeding an existing range.

상기 과제를 해결하기 위해서, 제 1 발명에 따른 시료 해석 방법은 엘립소미터에 의해 기판 상에 전기적인 측정에 기초한 유전율이 50 이상의 유전체막을 형성한 시료에 편광 상태의 광을 입사하는 스텝과, 상기 시료에 대한 입사광 및 반사광의 편광 상태의 변화값을 측정하는 스텝과, 상기 시료에 따른 조건을 설정하고, 유효 매질 근사에 기초한 공극이 60% 이상 90% 이하의 범위에서 존재하는 모델을 작성하는 스텝과, 작성된 모델에 기초하여 상기 엘립소미터에 의해 측정한 편광 상태의 변화값에 대응한 값을 산출하는 스텝과, 산출한 값과 상기 엘립소미터에 의해 측정한 변화값을 비교하는 스텝과, 비교한 양 값의 상이가 작아지도록 상기 유효 매질 근사에 관련한 연산식 및 상기 모델에 관련한 분산식에 의한 연산을 행하는 스텝과, 상기 연산의 결과에 기초하여 시료의 해석을 행하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above problems, the sample analysis method according to the first invention comprises the steps of injecting light in a polarized state to a sample in which a dielectric film having a dielectric constant of 50 or more based on electrical measurements on a substrate by an ellipsometer; Measuring a change value of the polarization state of the incident light and the reflected light with respect to the sample, setting the conditions according to the sample, and creating a model in which a void based on the effective medium approximation exists in the range of 60% or more and 90% or less And calculating a value corresponding to the change value of the polarization state measured by the ellipsometer based on the created model, comparing the calculated value with the change value measured by the ellipsometer, Performing a calculation by a calculation formula relating to the effective medium approximation and a variance formula relating to the model so that the difference between the compared two values becomes smaller; And it characterized by including the step of performing an analysis of the sample based on.

제 1 발명에 있어서는 전기적인 측정에 기초한 유전율이 50 이상의 고유전체막 또는 강유전체막을 갖는 시료를 엘립소미터에 의해 측정하는 동시에, 유효 매질 근사에 기초하여 공극이 유전체막에 따른 막에 60% 이상 90% 이하에서 존재하는 모델을 작성하여 시료를 해석한다. 이러한 60% 이상 90% 이하의 공극은 물리적인 관점에 기초하면 막의 형성이 곤란해지고, 통상 설정되지 않는 값이다. 그러나, 굳이 상술한 범위의 수치를 설정함으로써, 고유전체막 또는 강유전체막을 갖는 시료에 대하여 급격한 피크를 갖는 측정 결과에 대응할 수 있는 피팅을 수학적으로 행하는 것이 가능해지고, 피팅의 결과에 의해 종래 불가능했던 400nm 이하의 광학적인 측정 범위에서도 시료를 해석할 수 있게 된다.In the first invention, a sample having a dielectric constant or ferroelectric film having a dielectric constant of 50 or more is measured by an ellipsometer, and the void is 60% or more to the film along the dielectric film based on the effective medium approximation. Analyze the sample by creating a model that exists below%. Such a void of 60% or more and 90% or less is a value which is difficult to form a film based on a physical point of view, and is not normally set. However, by setting the numerical values in the above-described range, it is possible to mathematically perform a fitting that can correspond to a measurement result having a sharp peak with respect to a sample having a high dielectric film or a ferroelectric film. The sample can also be analyzed in the following optical measurement range.

본 발명자의 연구에 의하면, 65% 이상 75% 이하의 범위에서 공극이 존재하도록 설정하면, 최소제곱법에 의해 얻어지는 차가 작아지기 쉬운 것을 판명하고 있으며, 본 발명자는 특히, 70% 전후로 되는 67% 이상 73% 이하의 범위에서 공극을 설정하는 것이 피팅을 효율적으로 행할 수 있는 점에서 매우 적절하다고 판단하고 있다.According to the research of the present inventors, when the voids are set in the range of 65% or more and 75% or less, the difference obtained by the least square method tends to be small. It is judged that setting the void in the range of 73% or less is very appropriate in that fitting can be performed efficiently.

제 2 발명에 따른 시료 해석 방법은 상기 분산식은 광학적인 측정 범위에 대한 유전율에 관련한 파라미터를 포함하고, 상기 유전율에 관련한 파라미터의 수치에 기초하여 시료의 유전체막의 광학적인 측정 범위에 대한 유전율을 해석하는 것을 특징으로 한다.In the sample analysis method according to the second aspect of the present invention, the dispersion formula includes a parameter related to the dielectric constant for the optical measurement range, and the dielectric constant for the optical measurement range of the dielectric film of the sample is analyzed based on the numerical value of the parameter related to the dielectric constant. It is characterized by.

제 2 발명에 있어서는 분산식이 갖는 유전율에 관련한 파라미터에 대하여 설정된 값을 참조함으로써 전기적인 측정에 기초한 유전율이 50 이상인 유전체막의 400nm 이하의 광학적인 측정 범위에서의 유전율을 특정할 수 있다. 그 결과, 종래와 같이 고가이며 또한 시간을 요하는 다른 장치를 이용하여 물성의 해석을 행하는 것이 불필요하게 되며, 특정한 유전율에 기초하여 고유전체 또는 강유전체에 대한 물성의 해석을 종래에 비해서 신속하며 또한 용이하게 행할 수 있게 된다.In the second invention, the dielectric constant in the optical measurement range of 400 nm or less of the dielectric film whose dielectric constant based on the electrical measurement is 50 or more can be specified by referring to the value set for the parameter relating to the dielectric constant of the dispersion equation. As a result, it becomes unnecessary to analyze the physical properties using another apparatus which is expensive and time-consuming as in the prior art, and the analysis of the physical properties of the high dielectric constant or ferroelectric on the basis of a specific dielectric constant is quicker and easier than in the past. It can be done.

본 발명의 상기 및 부가적인 목적들은 첨부된 도면과 함께 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.The above and further objects of the present invention will become apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings.

이하, 본 발명을 그 실시예를 나타내는 도면에 기초하여 상술한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is explained based on drawing which shows the Example.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 시료 해석 방법에서 사용되는 엘립소미터(1) 및 컴퓨터(10)의 전체적인 구성을 나타내는 개략도이다. 엘립소미터(1)는 도 2의 (a)에 나타낸 바와 같이 기판(S1)에 막(S2)을 형성한 시료(S)에 편광 상태의 광을 입사시키고, 입사광의 편광 상태와 반사광의 편광 상태의 변화로부터, 각 광의 위상차(Δ) 및 진폭비(Ψ)를 측정한다. 본 발명은 전기적인 측정에 기초한 유전율이 50 이상의 강유전체 또는 고유전체의 막(S2)을 형성한 시료(S)를 해석 대상으로 하고 있으며, 도 2의 (a)에 나타낸 구성 이외에도, 기판(S1) 상에 복수의 막이 형성되고 또한 그들 막의 적어도 하나가 상기 강유전체 또는 고유전체인 시료도 해석의 대상으로 된다.1 is a schematic diagram showing the overall configuration of an ellipsometer 1 and a computer 10 used in a sample analysis method according to an embodiment of the present invention. As shown in (a) of FIG. 2, the ellipsometer 1 injects light in a polarized state to the sample S in which the film S2 is formed on the substrate S1, and the polarized state of the incident light and the polarized light of the reflected light. From the change of state, the phase difference (DELTA) and amplitude ratio (Ψ) of each light are measured. In the present invention, a sample S having a ferroelectric or high dielectric constant film S2 having a dielectric constant of 50 or more based on electrical measurements is subjected to analysis. In addition to the configuration shown in FIG. Samples in which a plurality of films are formed on the substrate and at least one of the films is the ferroelectric or the high dielectric material are also subject to analysis.

또한, 컴퓨터(10)는 시료에 따른 모델을 분산식 및 레퍼런스 등을 이용하여 작성하는 동시에, 그 모델로부터 위상차 및 진폭비를 구하고, 엘립소미터(1)에서 측정된 위상차 및 진폭비의 비교에 의해 피팅을 행하고, 막 두께, 막의 광학 정수로서 굴절률, 소쇠 계수 및 복소 유전율을 해석하는 것이다. 본 실시예의 컴퓨터(10)는 모델의 작성에 유효 매질 근사(EMA: Effective Medium Approximation)를 이용하여 60% 이상 90% 이하의 범위에서 공극을 유전체막에 설치한 모델을 작성하여 피팅을 행한다.In addition, the computer 10 prepares a model according to a sample by using a dispersion equation, a reference, etc., obtains a phase difference and amplitude ratio from the model, and fits by comparing the phase difference and amplitude ratio measured by the ellipsometer 1. The refractive index, extinction coefficient and complex dielectric constant are analyzed as the film thickness and the optical constant of the film. The computer 10 of the present embodiment prepares and fits a model in which voids are provided in the dielectric film in a range of 60% or more and 90% or less by using an effective medium approximation (EMA) to prepare the model.

최초에, 본 발명에서 사용 가능한 엘립소미터의 일례인 도 1에 나타낸 엘립소미터(1)의 구조를 설명한다. 엘립소미터(1)는 크세논 램프(xenon lamp)(2) 및 광 조사기(3)를 제 1 광섬유 케이블(15a)에 접속하고, 스테이지(4) 상에 올려놓은 시료(S)에 편광된 상태의 광을 입사시키는 동시에, 시료(S)에서 반사된 광을 광 취득기(5)에 의해 수용하도록 하고 있다. 광 취득기(5)는 제 2 광섬유 케이블(15b)을 통해서 분광기(7)에 접속되어 있고, 광 취득기(5)에서 수용한 광의 편광 상태를 분광기(7)로 측정한다. 분광기(7)는 측정한 편광 상태를 아날로그 신호로서 데이터 수용기(8)에 전송하고, 데이터 수용기(8)에서 아날로그 신호를 소요값으로 변환하여, 엘립소미터(1)의 측정값을 컴퓨터(10)에 전송한다.First, the structure of the ellipsometer 1 shown in FIG. 1 which is an example of the ellipsometer which can be used by this invention is demonstrated. The ellipsometer 1 connects the xenon lamp 2 and the light irradiator 3 to the first optical fiber cable 15a and is polarized to the sample S placed on the stage 4. The light reflected by the sample S is received by the light acquirer 5. The optical acquirer 5 is connected to the spectrometer 7 via the 2nd optical fiber cable 15b, and measures the polarization state of the light accommodated in the optical acquirer 5 with the spectroscope 7. The spectrometer 7 transmits the measured polarization state as an analog signal to the data receiver 8, converts the analog signal into a required value in the data receiver 8, and converts the measured value of the ellipsometer 1 to the computer 10. To be sent).

또한, 스테이지(4), 광 조사기(3), 광 취득기(5) 및 분광기(7)에는 제 1 모터(M1)~제 6 모터(M6)가 각각 설치되어 있으며, 각 모터(M1~M6)의 구동은 컴퓨터(10)와 접속된 모터 제어기(9)에 의해 제어된다. 또한, 모터 제어기(9)는 컴퓨터(10)의 CPU(11a)로부터 출력되는 지시에 기초하여 각 모터(M1~M6)의 제어를 행한다.In addition, the stage 4, the light irradiator 3, the light acquirer 5, and the spectrometer 7 are provided with the 1st motor M1-the 6th motor M6, respectively, and each motor M1-M6. Is controlled by the motor controller 9 connected with the computer 10. The motor controller 9 also controls each of the motors M1 to M6 based on an instruction output from the CPU 11a of the computer 10.

엘립소미터(1)의 크세논 램프(2)는 다수의 파장 성분을 포함하는 백색 광원 이며, 발생시킨 백색광을 광 조사기(3)에 보낸다.The xenon lamp 2 of the ellipsometer 1 is a white light source including a plurality of wavelength components, and sends the generated white light to the light irradiator 3.

광 조사기(3)는 원호 형상의 레일(6) 상에 배치되고, 내부에는 편광자(3a)를 갖고 있으며, 백색광을 편광자(3a)에 의해 편광하여 시료(S)에 입사시킨다. 또한, 광 조사기(3)는 제 4 모터(M4)가 구동됨으로써 레일(6)을 따라서 이동하고, 입사광의 시료(S)의 표면(Sa)의 수선(H)에 대한 각도(입사 각도(φ))가 조절된다.The light irradiator 3 is arrange | positioned on the rail 6 of circular arc shape, and has the polarizer 3a inside, and polarizes white light by the polarizer 3a, and makes it incident on the sample S. FIG. Moreover, the light irradiator 3 moves along the rail 6 by driving the 4th motor M4, and the angle (incidence angle (phi) with respect to the repair line H of the surface Sa of the sample S of incident light. )) Is adjusted.

스테이지(4)는 제 1 모터(M1)~제 3 모터(M3)의 구동에 의해 시료(S)를 탑재하는 탑재면(4a)에서 90도 상이한 방향인 X, Y 방향(도 1 참조) 및 높이 방향으로 되는 Z방향으로 각각 이동 가능하게 하고 있다. 이렇게 스테이지(4)를 이동시킴으로써, 시료(S)의 소요 개소(箇所)에 광을 입사시켜 시료(S)의 복수 개소를 측정할 수 있도록 하고 있다.The stage 4 is an X, Y direction (see Fig. 1) which is a direction different from 90 degrees from the mounting surface 4a on which the sample S is mounted by driving the first motor M1 to the third motor M3, and It is movable in the Z direction which becomes a height direction, respectively. By moving the stage 4 in this way, light is made to enter into the required part of the sample S, and it is made possible to measure several places of the sample S. FIG.

광 취득기(5)는 광 조사기(3)와 마찬가지로 레일(6) 상에 배치되어 있으며, PEM(Photo Elastic Modulator: 광 탄성 변조기)(5a) 및 검광자(5b)를 내장하고, 시료(S)에서 반사된 광을 PEM(5a)을 통해서 검광자(5b)로 유도하고 있다. 또한, 광 취득기(5)는 제 5 모터(M5)에 의해 레일(6)을 따라서 이동 가능하며, 시료(S)에 의해 반사된 광을 확실히 붙잡을 수 있도록 하고 있다. 광 취득기(5)의 이동은 광 조사기(3)의 이동에 연동하도록 모터 제어기(9)에 의해 제어되어 있으며, 반사 각도(φ)와 입사 각도(φ)가 동일한 각도가 된다. 또한, 광 취득기(5)에 내장된 PEM(5a)은 수용한 광을 소요 주파수(예를 들어, 50kHz)로 위상 변조함으로써 직선 편광으로부터 타원 편광을 얻고 있으며, 이러한 편광을 얻음으로써 측정 속도 및 측정 정밀도의 향상을 도모하고 있다. 또한, 검광자(5b)는 PEM(5a)에 의해 위상 변조된 각종 편광 중에서 특정한 편광을 투과시키고 있다.The light acquirer 5 is disposed on the rail 6 similarly to the light irradiator 3, and includes a PEM (Photo Elastic Modulator) 5a and an analyzer 5b, and the sample S ), The light reflected by the light guide is guided to the analyzer 5b through the PEM 5a. In addition, the light acquirer 5 is movable along the rail 6 by the 5th motor M5, and it is made to hold | maintain the light reflected by the sample S reliably. The movement of the light acquirer 5 is controlled by the motor controller 9 so as to cooperate with the movement of the light irradiator 3, and the reflection angle φ and the incident angle φ are the same angle. In addition, the PEM 5a built in the optical acquirer 5 obtains elliptical polarization from linearly polarized light by phase-modifying the received light at a required frequency (for example, 50 kHz), and by obtaining such polarized light, a measurement speed and The measurement accuracy is improved. In addition, the analyzer 5b transmits a specific polarization among various polarizations phase-modulated by the PEM 5a.

분광기(7)는 도 3에 나타낸 바와 같이 반사 미러(7a), 회절 격자(7b), 포토 멀티 플레이어(PMT: 광전자 배증관)(7c) 및 제어 유닛(7d)을 구비하고 있으며, 광 취득기(5)로부터 제 2 광섬유 케이블(15b)을 통해서 보내진 광을 반사 미러(7a)에 의해 반사하여 회절 격자(7b)로 유도하고 있다. 회절 격자(7b)는 도 1에서 나타낸 제 6 모터(M6)에 의해 각도를 변경할 수 있도록 되어 있으며, 각도 변경에 의해 유도된 빛의 회절 방향이 변하기 때문에, 회절 격자(7b)에서 출사하는 광의 파장을 변경할 수 있도록 하고 있다. 또한, 도 3에서는 도시되지 않았으나, 회절 격자(7b)가 변경된 각도에 대응한 파장을 숫자적으로 나타낼 수 있도록, 회절 격자(7b)의 각도를 기계적으로 sin 변환하여 다이얼 표시를 행하는 사인버 기구가 연계되어 있다. 또한, 분광기(7)는 포토 멀티 플레이어(7c)와 포토 다이오드 어레이(PDA)를 조합하여 이용하는 것도 가능하다.The spectrometer 7 includes a reflection mirror 7a, a diffraction grating 7b, a photo multiplayer (PMT: photomultiplier) 7c and a control unit 7d, as shown in FIG. The light sent from (5) through the second optical fiber cable 15b is reflected by the reflection mirror 7a and guided to the diffraction grating 7b. The diffraction grating 7b is capable of changing the angle by the sixth motor M6 shown in FIG. 1, and since the diffraction direction of the light induced by the angle change is changed, the wavelength of the light emitted from the diffraction grating 7b. To be able to change. In addition, although not shown in FIG. 3, a sinver mechanism for mechanically sin-converting the angle of the diffraction grating 7b to perform dial display so that the diffraction grating 7b can numerically represent the wavelength corresponding to the changed angle is provided. It is linked. In addition, the spectroscope 7 can also be used in combination with the photo multiplayer 7c and the photodiode array PDA.

회절 격자(7b)에서 출사된 광은 PMT(7c)에 의해 측정되고, 제어 유닛(7d)에서는 측정된 파장에 따른 아날로그 신호를 생성하여 데이터 수용기(8)에 송출한다. 이와 같이 분광기(7)에는 회절 격자(7b)의 각도를 가변으로 하여 각 파장의 측정을 행하기 때문에, 측정 정밀도는 양호해진다. 그 결과, 분광기(7)는 시료가 갖는 막층의 막 두께에 따라서 파장을 변경하여 측정할 수 있고, 예를 들어, 막 두께가 두꺼울 때에는 상세한 스텝에서 파장을 변경할 수 있다. 또한, 분광기(7)에는 상이한 파장에 대응한 복수(32개 또는 64개 등)의 포토 멀티 플레이어를 회절 격자에 대하여 부채 형상으로 배열한 구성의 것을 적용하는 것도 가능하다.The light emitted from the diffraction grating 7b is measured by the PMT 7c, and the control unit 7d generates an analog signal corresponding to the measured wavelength and sends it to the data receiver 8. As described above, the spectrometer 7 measures the wavelength by varying the angle of the diffraction grating 7b, so that the measurement accuracy is improved. As a result, the spectroscope 7 can measure by changing a wavelength according to the film thickness of the film layer which a sample has, for example, can change a wavelength in a detailed step, when film thickness is thick. In the spectroscope 7, it is also possible to apply a configuration in which a plurality of photo multiplayers corresponding to different wavelengths (32 or 64, etc.) are arranged in a fan shape with respect to the diffraction grating.

데이터 수용기(8)는 분광기(7)로부터의 신호에 기초하여 측정된 반사광의 편광 상태(p편광, s편광)의 위상차(Δ) 및 진폭비(Ψ)를 산출하고, 산출한 결과를 컴퓨터(10)에 송출한다. 또한, 위상차(Δ) 및 진폭비(Ψ)는 p편광의 진폭 반사 계수(Rp) 및 s편광의 진폭 반사 계수(Rs)에 대하여 이하의 수식 (1)의 관계가 성립한다.The data receiver 8 calculates the phase difference Δ and the amplitude ratio Ψ of the polarization states (p-polarized light, s-polarized light) of the reflected light measured on the basis of the signal from the spectrometer 7, and calculates the result of the computer 10. To be sent. In addition, the phase difference Δ and the amplitude ratio Ψ are relations of the following expression (1) with respect to the amplitude reflection coefficient Rp of p-polarized light and the amplitude reflection coefficient Rs of s-polarized light.

Rp/Rs=tanΨ·exp(i·Δ)…(1)Rp / Rs = tan Ψ exp (i Δ)... (One)

단, i는 허수 단위이다(이하 동일). 또한, Rp/Rs는 편광 변화량(ρ)이라고 한다.Where i is an imaginary unit (the same applies hereinafter). In addition, Rp / Rs is called polarization change amount (rho).

한편, 컴퓨터(10)는 컴퓨터 본체(11), 디스플레이(12), 키보드(13) 및 마우스(14) 등으로 구성되어 있으며, 컴퓨터 본체(11)는 내부에 CPU(11a), 기억부(11b), RAM(11c), ROM(11d) 등을 내부 버스로 접속하고 있다. CPU(11a)는 기억부(11b)에 기억된 각종 컴퓨터 프로그램에 따라서 후술하는 각종의 처리를 행하는 것이다. RAM(11c)은 처리에 따른 각종 데이터 등을 일시적으로 기억하고, ROM(11d)에는 컴퓨터(10)의 기능에 따른 내용 등을 기억하고 있다. 또한, 기억부(11b)에는 각종 컴퓨터 프로그램에 더하여, 시료(S)의 제조 공정에 따른 기지의 데이터, 모델의 작성에 이용되는 복수의 분산식, 각종 시료에 따른 레퍼런스 데이터 등이 기억되어 있다.On the other hand, the computer 10 is composed of a computer main body 11, a display 12, a keyboard 13, a mouse 14 and the like, and the computer main body 11 has a CPU 11a and a storage unit 11b therein. ), RAM 11c, ROM 11d, and the like are connected by an internal bus. The CPU 11a performs various processing described later in accordance with various computer programs stored in the storage unit 11b. The RAM 11c temporarily stores various data and the like according to the processing, and the ROM 11d stores contents and the like corresponding to the functions of the computer 10. In addition to the various computer programs, the storage unit 11b stores known data according to the manufacturing process of the sample S, a plurality of dispersion equations used for creating a model, reference data for various samples, and the like.

컴퓨터(10)는 데이터 수용기(8)로부터 전송된 위상차(Δ) 및 진폭비(Ψ)로 부터 시료(S)의 주위와 기판(S1)의 복소 굴절률을 알고 있는 것으로 한 경우에, 기억부(11b)에 미리 기억되어 있는 모델링 프로그램을 이용함으로써 도 2의 (a)에 나 타낸 시료(S)의 재료 구조에 따른 모델을 작성하여 막(S2)의 막 두께(d) 및 막(S2)의 복소 굴절률(N)을 구한다. 본 실시예에서는 모델의 작성에 대하여, 시료(S)의 조도의 유무에 관계없이 유효 매질 근사를 이용하여, 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이, 기판(S1') 상에 전기적 측정에 기초한 유전율이 50 이상의 유전체의 물질(M)(유전체 성분) 안에 공극(V)(공기 성분)이 존재하는 막(S2')을 형성한 구조의 모델(S')을 작성한다.When the computer 10 assumes the complex refractive index of the periphery of the sample S and the substrate S1 from the phase difference Δ and the amplitude ratio Ψ transmitted from the data receiver 8, the storage unit 11b. By using a modeling program stored in advance in Fig. 2), a model according to the material structure of the sample S shown in Fig. 2 (a) is created to complex the film thickness d and the film S2 of the film S2. The refractive index N is obtained. In the present embodiment, the creation of the model is performed based on the electrical measurement on the substrate S1 'using the effective medium approximation, regardless of the roughness of the sample S, as shown in FIG. A model S 'of a structure in which a film S2' in which a void V (air component) is present in the material M (dielectric component) of a dielectric having a dielectric constant of 50 or more is formed.

또한, 복소 굴절률(N)은 막에 관련한 굴절률(n) 및 소쇠 계수(k)로 하면, 이하의 광학식에 의해 나타낸 수식(2)의 관계가 성립한다.In addition, when the complex refractive index N is set to the refractive index n and the extinction coefficient k related to a film | membrane, the relationship of Formula (2) shown by the following optical formula is satisfied.

N=n-iK …(2)N = n-iK... (2)

또한, 엘립소미터(1)의 광 조사기(3)가 조사하는 광의 파장을 λ로 하면, 데이터 수용기(8)에서 산출된 위상차(Δ) 및 진폭비(Ψ)는 시료(S)의 막에 관련한 막 두께(d), 굴절률(n) 및 소쇠 계수(k)와 이하의 수식 (3)의 관계가 성립한다.If the wavelength of the light irradiated by the light irradiator 3 of the ellipsometer 1 is λ, the phase difference Δ and the amplitude ratio Ψ calculated by the data receiver 8 are related to the film of the sample S. The relationship between the film thickness d, the refractive index n, and the extinction coefficient k and the following expression (3) holds.

(d,n,k)=F(ρ)=F(Ψ(λ,Φ),Δ(λ,Φ))…(3)(d, n, k) = F (ρ) = F (Ψ (λ, Φ), Δ (λ, Φ))... (3)

또한, 컴퓨터(10)는 시료(S)의 막에 관련한 막 두께와 복수의 파라미터를 갖는 복수 유전율의 파장 의존성을 나타내는 분산식을 이용하여, 작성한 모델로부터 논리적으로 얻어지는 모델 스펙트럼(Ψ_M(λ_i),Δ_M(λ_i))과, 엘립소미터(1)의 측정 결과에 따른 측정 스펙트럼(Ψ_E(λ_i),Δ_E(λ_i))의 차가 최소가 되도록 막 두께, 분산식의 파라미터 등을 변화시키는 처리(피팅)를 행한다. 또한, 피팅의 결과, 모델에 관련한 값이 변화하여 결정되고, 변화하는 값에는 설정한 공극의 혼합비 등도 포함 된다. 또한, 본 실시예의 경우에는 이하의 수식 (4)를 분산식으로서 적용하고 있다.In addition, the computer 10 uses a dispersion equation indicating wavelength dependence of a plurality of dielectric constants having a film thickness and a plurality of parameters associated with the film of the sample S, and model spectra Ψ _M (λ _i) obtained logically from the created model. ), Δ _M (λ _i )) and the film thickness and dispersion equation so that the difference between the measurement spectra (Ψ _E (λ _i ), Δ _E (λ _i )) according to the measurement result of the ellipsometer 1 is minimized. Processing (fitting) for changing parameters and the like is performed. As a result of the fitting, the value related to the model changes and is determined, and the changing value includes the mixing ratio of the set voids and the like. In addition, in the present Example, the following Formula (4) is applied as a dispersion formula.

수식 (4)에서 좌변의 ε은 복수 유전율을 나타내고, ε_∞,ε_s는 유전율을 나타내며, Γ_O, Γ_D, γ_j는 점성력에 대한 비열(比列) 계수(damping factor)를 나타내고, ω_oj, ω_t, ω_p는 고유각 진동수(oscillator frequency, transverse frequency, plasma frequency)를 나타낸다. 또한 ε_∞는 고주파에서의 유전율(high requency dielectric constant)이며, ε_s는 저주파에서의 유전율(static dielectric constant)이다.In Equation (4), ε of the left side represents the plural permittivity, ε _∞ , ε _s represents the permittivity, Γ _O , Γ _D , and γ _j represent the specific damping factor for the viscous force, ω _oj , ω _t , and ω _p represent the oscillator frequency, the transverse frequency, and the plasma frequency. In addition, ε _∞ is the high dielectric constant at high frequencies, and ε _s is the static dielectric constant at low frequencies.

본 실시예의 경우에는 모델의 공극(V)을 60%~90%의 범위로 설정하고, 수식 (4)의 분산식에서 제 2 항에서의 ε_s, ω_t, Γ_o의 파라미터를 피팅하고, 다른 파라미터에는 기지의 값을 이용하여 제 1 항의 ε_∞을 「1」로, 제 3 항 및 제 4 항은 「0」으로 하여 연산을 행한다. 피팅의 결과, 막 두께 등이 구해지고, 분산식의 파라미터로부터는 재료의 복소 유전율 ε을 수식 (4)로부터 구할 수 있다. 또한, 복소 유전율 ε(ε(λ)에 상당)과 복소 굴절률 N(N(λ)에 상당)은 하기의 수식 (5)의 관계가 성립한다.In the present embodiment, the void (V) of the model is set in the range of 60% to 90%, the parameters of ε _s , ω _t , and Γ _o in the second term are fitted in the variance of Equation (4), and the other The calculation is performed using ε _∞ in the first term as "1" and 3 and 4 as "0" using known values for the parameter. As a result of the fitting, a film thickness or the like is obtained, and the complex dielectric constant? Of the material can be obtained from Equation (4) from the dispersion parameter. Further, the relationship between the complex dielectric constant epsilon (corresponding to epsilon (λ)) and the complex refractive index N (corresponding to N (λ)) is satisfied.

ε(λ)=N²(λ)…(5)ε (λ) = N ² (λ)... (5)

또한, 피팅의 내용에 대해서 설명하면, 엘립소미터(1)에 의해 시료(S)를 측정한 경우에서 T개의 측정 데이터 쌍을 Exp(i=1, 2, …, T)로 하고, T개의 모델의 계산 데이터 쌍을 Mod(i=1, 2, …, T)로 했을 때, 측정 오차는 정규 분포하는 것으로 하고, 표준 편차를 σ_i로 한 때의 최소제곱법에 따른 평균 제곱 오차 χ²는 하기의 수식 (6)에 의해 구해진다. 또한, P는 파라미터의 수이다. 평균 제곱 오차 χ²의 값이 작을 때에는 측정 결과와 형성한 모델의 일치도가 큰 것을 의미하기 때문에, 복수의 모델에 대해서 비교할 때에, 평균 제곱 오차 χ²의 값이 가장 작은 것이 베스트 모델에 상당한다.In addition, the content of the fittings will be described. In the case where the sample S is measured by the ellipsometer 1, T measurement data pairs are set to Exp (i = 1, 2, ..., T), and T When the calculated data pair of the model is Mod (i = 1, 2, ..., T), the measurement error is normally distributed, and the mean square error χ ² according to the least square method when the standard deviation is σ _i . Is obtained by the following formula (6). P is also the number of parameters. When the value of the mean square error χ ² is small, it means that the agreement between the measurement result and the formed model is large. Therefore, when comparing the plurality of models, the smallest value of the mean square error χ ² corresponds to the best model.

상술한 컴퓨터(10)가 행하는 일련의 처리는 기억부(11b)에 기억된 컴퓨터 프로그램에 규정되어 있으며, 이 컴퓨터 프로그램에는 도 4에 나타낸 바와 같이, 시료의 물성에 대응하여 작성하는 모델의 조건의 항목인 막 두께, 보이드 등을 입력하여 설정하는 메뉴(20)를 디스플레이(12)의 화면에 표시시키는 처리도 프로그래밍되어 있다. 또한, 본 실시예에서는 도 2의 (b)의 막(S2')에 대하여 보이드를 설정하면, 막(S2')을 형성하는 물질(M)의 비율도 자동적으로 설정할 수 있는 동시에, 막(S2')의 물성(M)의 비율을 설정하면 막(S2')의 보이드도 자동적으로 설정되도록 되어 있다. 그 때문에 막(S2')에 대해서는 보이드 또는 막을 구성하는 물질(M)의 어느 수치를 설정하는 것만으로 좋다. 예를 들어, 막(S2')의 물질(M)을 30%로 설정하면, 막(S2')의 보이드는 자동적으로 70%로 설정된다.The series of processing performed by the computer 10 described above is defined in a computer program stored in the storage unit 11b, which, as shown in FIG. 4, is responsible for the conditions of the model to be created corresponding to the physical properties of the sample. A process of displaying a menu 20 on the screen of the display 12 for inputting and setting an item, a film thickness, a void, and the like is also programmed. In addition, in the present embodiment, when the void is set for the film S2 'of FIG. 2 (b), the ratio of the substance M forming the film S2' can also be set automatically, and the film S2 When the ratio of the physical property M of ') is set, the void of the film S2' is also set automatically. Therefore, for the film S2 ', it is only necessary to set any numerical value of the void M or the substance M constituting the film. For example, if the material M of the film S2 'is set to 30%, the void of the film S2' is automatically set to 70%.

이어서, 상술한 구성의 엘립소미터(1) 및 컴퓨터(10)를 이용한 본 발명의 시료 해석 방법의 일련의 순서를 도 5의 플로차트에 기초하여 설명한다.Next, a series of procedures of the sample analysis method of the present invention using the ellipsometer 1 and the computer 10 having the above-described configuration will be described based on the flowchart of FIG. 5.

먼저, 엘립소미터(1)의 스테이지(4)에 유전율이 50 이상의 유전체막을 기판 상에 형성한 시료(S)를 얹어놓는다(S1). 이어서, 해석에 관련한 항목으로서 시료(S)의 측정 개소, 입사 각도(φ), 시료에 따른 모델 작성을 위한 조건(기판의 재질, 유전체의 막 두께, 광학 정수 등) 등을 컴퓨터(10)에 입력한다(S2). 본 발명에서는 상기 조건에 보이드의 수치도 입력되어 있으며, 본 발명에서는 60% 이상 90% 이하의 범위의 수치(예를 들어, 70%)가 입력된다. 또한, 이렇게 조건이 입력됨으로써, 유효 매질 근사에 기초한 공극이 입력된 수치의 혼합비에 의해 존재하는 유전체막을 형성한 모델(도 2의 (b) 참조)이 작성된다(S3).First, a sample S having a dielectric film of 50 or more on the substrate is placed on the stage 4 of the ellipsometer 1 (S1). Subsequently, as the items related to the analysis, the measurement point of the sample S, the angle of incidence φ, and the conditions (such as the material of the substrate, the film thickness of the dielectric, the optical constant, etc.) for model preparation according to the sample, and the like are transmitted to the computer 10. Enter (S2). In this invention, the numerical value of a void is also input in the said conditions, and in this invention, the numerical value (for example, 70%) of 60% or more and 90% or less is input. In addition, by inputting the conditions in this way, a model (see FIG. 2B) of forming a dielectric film in which the voids based on the effective medium approximation is present at the mixing ratio of the input values is created (S3).

지금부터, 엘립소미터(1)는 입사 각도(φ) 및 반사 각도(φ)가 입력된 수치가 되도록 광 조사기(3) 및 광 취득기(5)를 이동시키는 동시에 스테이지(4)를 이동하고, 편광 상태의 광을 시료에 입사시키고(S4), 위상차(Δ_E), 진폭비(Ψ_E)를 측정한다(S5). 또한, 컴퓨터(10)는 작성한 모델로부터 위상차(Δ_M), 진폭비(Ψ_M)를 산출하고(S6), 엘립소미터(1)의 측정값과 모델로부터 얻어진 산출값을 비교한다(S7). 비교된 각 값의 상이가 작아지도록, 모델의 유전체막에서의 공극의 혼합비, 유전체 의 혼합비, 막 두께 및 분포식의 파라미터의 피팅을 행한다(S8).From now on, the ellipsometer 1 moves the stage 4 while simultaneously moving the light irradiator 3 and the light acquirer 5 so that the incident angle φ and the reflection angle φ are input values. , the incident polarization state of the light to the sample and (S4), the phase difference (Δ _E), the amplitude ratio is measured (Ψ _E) (S5). In addition, the computer 10 calculates the phase difference (Δ _M), the amplitude ratio (Ψ _M) and comparing the calculated values obtained from the measurements and the model of the (S6), the ellipsometer (1) from the created model (S7). In order to make the difference of each value compared become small, the fitting of the mixing ratio of the voids, the mixing ratio of the dielectric material, the film thickness, and the distribution formula in the dielectric film of the model is performed (S8).

피팅에 의해 최소제곱법으로 구한 차가 소요의 값으로 수용되면(충분히 작아지면), 그 때의 막 두께, 분산식의 파라미터, 보이드, 혼합비의 수치 등으로부터 시료의 막 두께 및 광학 정수 등을 구한다(S9). 이와 같이 막 두께 및 광학 정수를 구함으로써 본 발명은 시료를 해석하고 있다. 또한, 분산식 중의 각 파라미터는 유전체막 중의 유전체 성분에 따른 것이며, 유전체 성분의 유전율을 상기 각 파라미터에 의해 구하고, 유전체막의 전체에 따른 유전율은 유전체 성분의 유전율 및 공기 성분의 유전율을 이용하여 유효 매질 근사에 관련한 연산식에 의해 구하고 있다.When the difference found by the least square method is fit (requiredly small) by fitting, the film thickness and optical constant of the sample are obtained from the film thickness at that time, the parameters of the dispersion equation, the voids, the mixing ratios, and the like ( S9). Thus, the present invention analyzes a sample by obtaining a film thickness and an optical constant. In addition, each parameter in the dispersion formula corresponds to a dielectric component in the dielectric film, and the dielectric constant of the dielectric component is obtained by the above parameters, and the dielectric constant along the entire dielectric film is determined by using the dielectric constant of the dielectric component and the dielectric constant of the air component. It is obtained by the formula related to the approximation.

이어서, 상술한 본 발명의 시료 해석 방법을 이용하여 강유전체막을 형성한 시료에 대하여 행한 해석예를 설명한다. 우선, 시료로서는 Pt(백금)막을 증착에 의해 표면에 설치한 Si(실리콘)기판 상에 PZT막을 형성한 것을 이용했다. 또한, PZT는 티탄산납(PbTiO₃)과 실리콘산납(PbZrO₃)을 혼합한 물질이며, 강유전체에 속하는 것이다.Next, the analysis example performed on the sample in which the ferroelectric film was formed using the sample analysis method of this invention mentioned above is demonstrated. First, a sample in which a PZT film was formed on a Si (silicon) substrate on which a Pt (platinum) film was formed on the surface by vapor deposition was used. PZT is a substance in which lead titanate (PbTiO ₃ ) and lead siliconate (PbZrO ₃ ) are mixed and belong to a ferroelectric.

또한, 본 해석예에서는 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같은 구조에 의해 상기 시료에 따른 모델(S')로 하고, 유효 매질 근사에 기초하여 PZT(물질(M))가 30%(혼합비는 0.3), 공극(V)이 70%(혼합비는 0.7) 존재하는 막(S2')이 Si기판의 Pt막(Si') 상에 형성된 모델(S')을 작성하고, 막(S2')의 막 두께(d')를 900Å으로 설정했다. 또한, 모델 작성을 할 때, 기판 상의 Pt막에 관해서는 기지의 레퍼런스를 이용하는 동시에, PZT막의 복소 유전율 ε에 대해서는 하기의 유효 매질 근사에 관련한 연산식인 수식 (7) 및 상술한 수식 (4)의 분산식을 이용했다. 또한, 공극은 굴절률에 공기와 동등한 수치(약 1.003)를 이용했다.In addition, in this analysis example, it is set as the model (S ') according to the said sample with the structure as shown to Fig.2 (b), and PZT (material M) is 30% based on an effective medium approximation (mixing ratio is 0.3), a model S 'having 70% of voids V (mixing ratio of 0.7) is formed on a Pt film Si' of a Si substrate, and a film S2 'is formed. The film thickness d 'was set to 900 kPa. In the model preparation, a known reference is used for the Pt film on the substrate, and for the complex dielectric constant? Of the PZT film, the equation (7) and the above-described equation (4), which are related to the effective medium approximation, Dispersion was used. In addition, the space | gap used the numerical value (about 1.003) equivalent to air for refractive index.

또한, 수식 (7)에서, ε은 PZT막(막(S2'))의 유효 복소 유전율이며, ε_a는 PZT막 안의 PZT(물질(M): PZT 성분)의 유전율, ε_b는 PZT막 안의 공극(공기 성분)(V)의 유전율이며, f_a는 PZT의 혼합비, f_b는 공극의 혼합비이며, PZT막의 전체적인 유효 복소 유전율을 수식 (7)에 기초하여 구했다.In the formula (7), ε is the effective complex dielectric constant of the PZT film (film S2 '), ε _a is the dielectric constant of PZT (material (M): PZT component) in the PZT film, and ε _b is the PZT film. The dielectric constant of the voids (air component) V, f _a is the mixing ratio of PZT, f _b is the mixing ratio of the voids, and the overall effective complex dielectric constant of the PZT film was calculated based on Equation (7).

도 6의 (a)의 그래프는 상술한 시료에 대한 엘립소미터(1)에 의한 측정값과, 최초에 작성한 모델로부터 이론적으로 산출한 산출값을 나타내는 것이다. 도 6의 (a)의 그래프에 나타낸 바와 같이, 측정값 및 산출값을 비교하면, 위상차(Δ) 및 진폭비(Ψ)에 관련한 측정값과 산출값의 사이에는 명확한 상이가 존재하고 있다. 이러한 상태로부터, 막(S2')의 막 두께(d'), 공극의 혼합비, PZT의 혼합비 및 수식 (4)의 분산식의 파라미터의 피팅을 행했다. 또한, 본 해석예의 경우, 분산식에 대해서는 수식 (4)의 파라미터 중에서 ε_s, ω_t, Γ_o만을 피팅했다.The graph of (a) of FIG. 6 shows the measured value by the ellipsometer 1 with respect to the sample mentioned above, and the calculated value theoretically computed from the model created initially. As shown in the graph of Fig. 6A, when the measured value and the calculated value are compared, there is a clear difference between the measured value and the calculated value relating to the phase difference Δ and the amplitude ratio Ψ. From this state, the film thickness d 'of the film S2', the mixing ratio of the voids, the mixing ratio of the PZT, and the dispersion type parameter of the formula (4) were fitted. In addition, in the case of the present analysis example, only ε _s , ω _t , and Γ _o were fit among the parameters of the formula (4) for the dispersion equation.

도 6의 (b)는 피팅 후의 그래프이며, 도 7은 피팅에 따른 결과를 나타내는 도표이다. 도 6의 (b)의 그래프에 나타낸 바와 같이, 피팅 후의 모델로부터 산출한 산출값은 약 250nm~400nm의 범위에서도 엘립소미터(1)의 측정값과 거의 일치한 상태로 되어 있으며, 도 7의 표 중 평균 제곱 오차 χ²의 값도 약 6.57로 되어서, 충분히 작은 값이 되었다. 또한, 이 상태에서 막(S2')에 PZT가 차지하는 비율은 약 28.7%이므로, 공극이 약 71.3% 존재하는 것을 알 수 있다. 또한, 막(S2')의 PZT 성분의 저주파에서의 유전율(ε_s)은 약 372.79였다.FIG. 6B is a graph after fitting, and FIG. 7 is a chart showing the results according to the fitting. As shown in the graph of FIG. 6B, the calculated value calculated from the model after fitting is almost in agreement with the measured value of the ellipsometer 1 even in the range of about 250 nm to 400 nm. The mean square error χ ^{2 in} the table was also about 6.57, which was sufficiently small. In this state, the ratio of PZT to the film S2 'is about 28.7%, which indicates that about 71.3% of voids exist. In addition, the permittivity (ε _s ) at low frequencies of the PZT component of the film S2 'was about 372.79.

도 8은, 상술한 피팅에 의해 특정된 값으로부터, 산출한 PZT막의 굴절률(n) 및 소쇠 계수(k)를 나타내는 그래프이다. 이와 같이, 본 발명의 시료 해석 방법을 이용함으로써, 종래 해석이 불가능했던 400nm 이하의 범위에서도 해석할 수 있게 되고, 248nm~826nm의 범위에서 안정된 해석을 실현할 수 있다. 또한, 도 8의 그래프의 횡축은 파장으로부터 변환할 수 있는 광자 에너지를 단위로 이용하고 있다(5eV=약 248nm).8 is a graph showing the refractive index n and the extinction coefficient k of the PZT film calculated from the values specified by the above-described fitting. Thus, by using the sample analysis method of this invention, it becomes possible to analyze even in the range of 400 nm or less which the conventional analysis was impossible, and can achieve stable analysis in the range of 248 nm-826 nm. In addition, the horizontal axis of the graph of FIG. 8 uses photon energy which can be converted from a wavelength as a unit (5eV = about 248 nm).

또한, 본 발명의 시료 해석 방법은 전기적인 측정에 기초한 유전율이 50 이상인 유전체막을 기판 상에 형성하고 있는 시료를 해석할 수 있기 때문에, 상술한 PZT막을 갖는 시료 이외에도 SrBi₄, Ti₄O₁₅막을 갖는 시료도 매우 적합하게 해석할 수 있고, 복수의 유전체막(전기적인 측정에 기초한 유전율이 50 이상)을 갖는 시료에 대해서는 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같은 모델 구조를 각 유전체의 막층마다 적용하는 동시에 상기와 동일한 연산을 행함으로써 지장없이 해석할 수 있다. 또한, 분산식에 관련한 수식 (4) 및 유효 매질 근사에 따른 수식 (7)은 어디까지나 일례 이며, 해석을 행하는 시료에 적합한 주지의 수식을 적절히 이용하도록 해도 좋다.In addition, since the sample analysis method of the present invention can analyze a sample in which a dielectric film having a dielectric constant of 50 or more based on electrical measurements is formed on a substrate, it has a SrBi ₄ and Ti ₄ O ₁₅ film in addition to the sample having the PZT film described above. Samples can also be analyzed very suitably, and for samples having a plurality of dielectric films (dielectric constants of 50 or more based on electrical measurements), a model structure as shown in Fig. 2B is applied to each dielectric film layer. At the same time, the same operation as described above can be used to perform the analysis. In addition, the formula (4) related to the dispersion formula and the formula (7) according to the effective medium approximation are merely examples, and well-known formulas suitable for the sample to be analyzed may be appropriately used.

또한, 본 발명의 시료 해석 방법에서는 상술한 바와 같이 한번에 모든 파라미터를 피팅하는 경우 이외에, 복수의 단계마다 각 파라미터를 피팅하여 시료를 해석하는 것도 가능하다. 한번에 모든 파라미터를 피팅하는 경우에는, 시료의 분산식이 판명되어 있을 때, 최초에 작성한 모델로부터의 산출값과 엘립소미터의 측정값의 상이가 적은 때 등에 매우 적합하다. 단계마다 피팅을 행하는 경우에는 시료의 분산식이 판명되어 있지 않을 때, 작성한 모델로부터의 산출값과 엘립소미터의 측정값과의 상이가 클 때 등에 매우 적합하다.In addition, in the sample analysis method of the present invention, in addition to fitting all the parameters at once as described above, it is also possible to analyze the sample by fitting each parameter for a plurality of steps. When fitting all the parameters at once, it is very suitable when there is little difference between the calculated value from the model created initially and the measured value of an ellipsometer when the dispersion formula of a sample is known. The fitting for each step is very suitable when the difference between the calculated value from the created model and the measured value of the ellipsometer is large when the dispersion formula of the sample is not known.

본 발명에서 단계마다 피팅을 행할 때의 일례로서는, 우선, 공극을 형성한 막에 대하여 보이드가 60%, 70%, 80%, 90%의 4 종류의 모델을 세우고, 각 모델로부터 산출한 값과 엘립소미터(1)의 측정 결과를 비교하여, 최소제곱법에 의해 차가 작아지는 모델(보이드)을 특정한다. 이어서, 이 특정한 보이드에 대하여 막 두께 및 분산식의 파라미터를 피팅함으로써 체계적인 해석을 행한다. 또한, 이와 같이 보이드를 특정한 다음에, 복수 종류의 막 두께를 설정하고 마찬가지로 상이가 작아지는 모델(막 두께)을 특정하고, 특정한 보이드 및 막 두께에 대하여 분산식의 파라미터만을 피팅하여 해석을 행하는 것도 가능하다.As an example of fitting in each step in the present invention, first, four types of voids are formed of 60%, 70%, 80%, and 90% with respect to the film having voids formed thereon, The measurement result of the ellipsometer 1 is compared, and the model (void) in which a difference becomes small by the least square method is specified. Subsequently, a systematic analysis is performed by fitting the parameters of the film thickness and the dispersion formula to this particular void. In addition, after specifying the voids in this manner, a plurality of kinds of film thicknesses are set, and a model (film thickness) in which the difference is smaller is similarly specified, and analysis is performed by fitting only the parameters of the dispersion equation to the specific voids and film thicknesses. It is possible.

제 1 발명에서는, 전기적인 측정에 기초한 유전율이 50 이상인 유전체막을 갖는 시료에 대하여 유효 매질 근사에 기초하여 공극이 60% 이상 90% 이하로 존재하는 모델을 작성하고, 엘립소미터에 의해 측정한 값에 대하여 피팅을 행함으로써, 종래 불가능했던 400nm 이하의 광학 측정 범위에서도 시료를 해석할 수 있다.In the first invention, a model is prepared in which a pore is present in an amount of 60% or more and 90% or less based on an effective medium approximation for a sample having a dielectric film having a dielectric constant of 50 or more based on electrical measurements, and a value measured by an ellipsometer. By fitting with respect to the sample, the sample can be analyzed even in an optical measurement range of 400 nm or less which has not been possible in the past.

또한, 제 2 발명에서는, 전기적인 측정에 기초한 유전율이 50 이상인 유전체막을 갖는 시료에 대하여 400nm 이하의 광학적인 측정 범위에서 유전율을 구하여 물성을 해석할 수 있고, 유전율에 기초한 시료의 물성 해석에 따른 비용, 시간 및 수고 등을 종래에 비해서 대폭으로 저감할 수 있다.In addition, in the second invention, properties can be analyzed by obtaining a dielectric constant in an optical measurement range of 400 nm or less for a sample having a dielectric film having a dielectric constant of 50 or more based on electrical measurement, and the cost of analyzing the physical properties of the sample based on the dielectric constant. In addition, time, labor, and the like can be greatly reduced as compared with the related art.

Claims

A step of injecting light in a polarization state into a sample in which an ellipsometer has formed a dielectric film having a dielectric constant of 50 or more based on electrical measurements on a substrate;

Measuring a change value of the polarization state of incident light and reflected light with respect to said sample with said ellipsometer;

Inputting a condition according to the sample into a computer, and creating a model using a processor of the computer, wherein a model exists in a range of 60% or more and 90% or less based on the approximate effective medium;

Calculating, by a processor of the computer, a value corresponding to a change value of the polarization state measured by the ellipsometer based on the created model;

Comparing the calculated value and the change value measured by the ellipsometer with the processor of the computer;

A step of performing, by the processor of the computer, an operation related to the effective medium approximation and a calculation based on a dispersion equation related to the model so that the difference between the compared two values becomes small;

Analyzing the sample by the processor of the computer based on the result of the calculation

Sample analysis method comprising a.

The method of claim 1,

In the sample, a plurality of dielectric films having a dielectric constant of 50 or more based on electrical measurements are formed on a substrate, and in the step of measuring the change value of the polarization state, the change value of each of the plurality of dielectric films is measured by the ellipsometer, and the computer And a step of creating the model by a processor in which a gap based on the effective medium approximation is present in a range of 60% or more and 90% or less for each of the plurality of dielectric films.

The method according to claim 1 or 2,

Wherein said dispersion formula comprises a parameter relating to the dielectric constant for an optical measurement range, and analyzes the dielectric constant for the optical measurement range of the dielectric film of said sample based on the numerical value of the parameter relating to said dielectric constant.