KR20100051766A - 광학 측정 장치, 분광 엘립소미터, 기록 매체, 및 계측 방법 - Google Patents

광학 측정 장치, 분광 엘립소미터, 기록 매체, 및 계측 방법 Download PDF

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KR20100051766A
KR20100051766A KR20090104876A KR20090104876A KR20100051766A KR 20100051766 A KR20100051766 A KR 20100051766A KR 20090104876 A KR20090104876 A KR 20090104876A KR 20090104876 A KR20090104876 A KR 20090104876A KR 20100051766 A KR20100051766 A KR 20100051766A
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나타리야 나바토바-가바인
에릭 미네
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가부시키가이샤 호리바 세이사꾸쇼
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Abstract

본 발명의 광학 측정 장치는, 계측해야 할 복수의 제 1 기준 위치 및 그 제 1 기준 위치에 대한 적어도 한 개의 이동량을 기억부에 기억하는 기억 처리부, 상기 기억부에 기억된 하나의 제 1 기준 위치로 계측 위치를 이동시키고, 광을 조사하여 반사된 광의 상태 변화를 측정하는 제 1 측정부, 상기 기억부에 기억된 하나의 제 1 기준 위치에 대한 이동량에 기초하는 보조 기준 위치로 계측 위치를 이동시키고, 광을 조사하여 반사된 광의 상태 변화를 측정하는 보조 측정부, 상기 기억부에 기억된 제 1 기준 위치에 대응하는 제 1 모델 및 상기 제 1 측정부에 의해 측정한 광의 상태 변화에 기초하여 해석을 행하여, 막 두께 또는 광학 정수를 산출하는 제 1 산출부, 및 상기 기억부에 기억된 보조 기준 위치에 대응하는 보조 모델 및 상기 보조 측정부에 의해 측정한 광의 상태 변화에 기초하여 해석을 행하여, 막 두께 또는 광학 정수를 산출하는 보조 산출부를 포함한다.
Figure P1020090104876
막 두께, 광학 정수, 이동량, 분광 엘립소미터, 편광

Description

광학 측정 장치, 분광 엘립소미터, 기록 매체, 및 계측 방법{OPTICAL MEASUREMENT APPARATUS, SPECTROSCOPIC ELLIPSOMETER, RECORDING MEDIUM, AND MEASUREMENT METHOD}
본 발명은 시료의 막 두께 또는 광학 정수를 계측하는 광학 측정 장치, 분광 엘립소미터, 광학 측정 장치가 갖는 컴퓨터를 기능시키는 프로그램이 기록된 기록 매체 및 계측 방법에 관한 것이다.
시료에 광을 조사하여 반사된 광의 편광 상태를 계측함으로써 각 층의 막 두께 및 광학 정수를 산출하는 분광 엘립소미터가 알려져 있다. 반도체 등의 적층물에 대하여는, 특성을 확인하기 위해, 분광 엘립소미터에 의한 광조사가 행해져서, 막 두께 및 광학 정수가 산출된다(예를 들면, 일본국 특개2004-286468호 공보 참조).
그러나, 특허문헌 1을 포함한 종래의 계측 장치에서는 특성 확인을 위한 계측에 많은 수고 및 시간이 필요하게 된다는 문제가 있었다. 또한 특허문헌 1에 기재된 장치에서는 ＯＮＯ(Oxide Nitride Oxide)막 등의 다층막의 막 두께 및 광학 정수의 산출에 있어서, 복잡한 처리 및 조건 설정 등이 필요하였다. 그 때문에, 웨이퍼 위에 광역(廣域)에 걸쳐 분산 배치되는 ＯＮＯ막을 효율적으로 계측하는 것이 곤란하였다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것이다. 일부가 공통되는 복수의 적층체가 분산 배치된 시료의 특성을 이용함으로써, 시료의 측정 대상 영역에 걸쳐 각 층의 막 두께 또는 광학 정수를 용이하게 산출하는 것이 가능한 광학 측정 장치 등을 제공한다.
실시형태의 일측면에 따르면, 광학 측정 장치는,
계측해야 할 복수의 제 1 기준 위치 및 그 제 1 기준 위치에 대한 적어도 한개의 이동량을 기억부에 기억하는 기억 처리부;
상기 기억부에 기억된 하나의 제 1 기준 위치로 계측 위치를 이동시키고, 광을 조사하여 반사된 광의 상태 변화를 측정하는 제 1 측정부;
상기 기억부에 기억된 하나의 제 1 기준 위치에 대한 이동량에 기초하는 보조 기준 위치로 계측 위치를 이동시키고, 광을 조사하여 반사된 광의 상태 변화를 측정하는 보조 측정부;
상기 기억부에 기억된 제 1 기준 위치에 대응하는 제 1 모델 및 상기 제 1 측정부에 의해 측정한 광의 상태 변화에 기초하여 해석을 행하여, 막 두께 또는 광학 정수를 산출하는 제 1 산출부; 및
상기 기억부에 기억된 보조 기준 위치에 대응하는 보조 모델 및 상기 보조 측정부에 의해 측정한 광의 상태 변화에 기초하여 해석을 행하여, 막 두께 또는 광학 정수를 산출하는 보조 산출부를 포함한다.
당해 광학 측정 장치의 일관점에 의하면, 제 1 기준 위치에 대응하는 제 1 모델 및 측정한 광의 상태 변화에 기초하여 해석이 행해져서, 제 1 기준 위치에 따른 막 두께 또는 광학 정수가 산출된다. 또한 기억부에 기억된 보조 기준 위치에 대응하는 보조 모델 및 측정한 광의 상태 변화에 기초하여 해석이 행해져서, 보조 기준 위치에 따른 막 두께 또는 광학 정수를 산출한다. 이에 의해, 일부가 공통되는 복수의 적층체가 분산 배치된 시료의 각 적층체의 막 두께 또는 광학 정수를 용이하게 산출하는 것이 가능해진다. 따라서, 시료를 한번 탑재 배치하는 것만으로, 이상(異常)을 갖는 적층체의 위치 및 특성을 시료의 측정 대상 영역에 걸쳐 파악하는 것이 가능해진다.
도 1은 광학 측정 장치의 하드웨어 구성을 나타낸 블록도이다. 광의 상태 변화를 측정하는 광학 측정 장치(1)는, 예를 들면 분광 엘립소미터, 편광 계(polarimeter), 간섭계 또는 이들을 조합시킨 장치가 사용된다. 이하에서는 광학 측정 장치(1)로서 분광 엘립소미터(1)를 사용한 예를 설명한다. 분광 엘립소미터(1)는 크세논 램프(2), 광조사기(3), 스테이지(stage; 4), 광취득기(5), 분광기(7), 데이터 취입기(8), 모터 제어기(9), 스위칭 제어 회로(17) 및 컴퓨터(10) 등을 포함하여 구성된다. 분광 엘립소미터(1)는 일부가 공통되는 층을 갖는 복수의 적층체가 규칙적으로 배치된 1세트가 분산 배치된 시료(50)를 계측한다.
분광 엘립소미터(1)는 막을 복수 적층한 시료(50)에 편광한 광을 조사하는 동시에, 시료(50)에 의해 반사된 광을 취득하여 반사광의 편광 상태를 측정하고, 이 측정 결과와 시료(50)에 따른 모델에 기초하여 시료(50)의 각 막층의 특성을 해석한다. 도 2는 시료(50)의 평면을 나타낸 평면도이고, 도 3은 시료(50)의 단면을 나타낸 모식적 단면도이다. 시료(50)는 기판(51) 및 세트(30, 30, 30 …)를 포함한다. 시료(50)는 예를 들면 ＯＮＯ막이 사용된다. 기판(51)은 예를 들면 실리콘 웨이퍼이며, 기판(51) 위에는 공통막(300)이 적층된다. 공통막(300)은 예를 들면 실리콘 산화막이다. 공통막(300)의 대략 중앙부에는 제 2 막(302)이 적층되고, 공통막(300)의 단부(端部)로서 제 2 막(302)에 인접하는 위치에는 제 3 막(303)이 적층된다.
제 2 막(302) 및 제 3 막(303)은 예를 들면 실리콘 질화막 등이다. 제 3 막(303)의 상측에는 제 4 막(304)이 더 적층되어 있다. 제 4 막(304)은 예를 들면 실리콘 산화막 등이 사용된다. 제 1 적층체(31) 내지 제 3 적층체(33)는 단면에서 볼 때에 도 3에 나타낸 바와 같이 계단 형상으로 되어 있다. 또한, 본 실시형태에 서는 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막을 예로서 들었지만, 어디까지나 일례이며 이들 재료에 한정되는 것은 아니다. 또한 층수도 3층으로서 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, ＯＮＯ는 Ｓｉ기판을 사용하지만, ＴＦＴ(Thin Film Transistor) 디바이스 등의 ＳＯＩ기판, 플라스틱 등의 투명 기판, 또는, 플렉시블(flexible) 금속 기판 등도 마찬가지이고, 반도체 분야뿐만 아니라, ＦＰＤ(Flat Panel Display) 분야에서도 마찬가지로 적용하는 것이 가능하다. 공통막(300)에 의해 제 1 적층체(31)가 형성되고, 공통막(300) 및 제 2 막(302)에 의해 제 2 적층체(32)가 형성되고, 공통막(300), 제 3 막(303) 및 제 4 막(304)에 의해 제 3 적층체(33)가 형성된다. 또한, 본 실시형태에서는 ＯＮＯ막을 예로 들어서 설명하지만, 어디까지나 일례이며 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 본 실시형태에서는 제 1 적층체(31), 제 2 적층체(32) 및 제 3 적층체(33)가 연결되어 있는 예를 나타내었지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 제 1 적층체(31), 제 2 적층체(32) 및 제 3 적층체(33)가 소정 간격을 두고 서로 독립하여 기판(51) 위에 형성되어 있어도 된다. 이 점 후술하는 다른 실시형태에서도 동일하다. 이 경우, 기판(51) 위에 3개로 분리된 제 1 공통막(300), 제 2 공통막(300) 및 제 3 공통막(300)이 적층된다. 제 1 공통막(300)이 제 1 적층체(31)로 된다. 제 2 공통막(300) 위에 제 2 막(302)이 형성되어 제 2 적층체(32)로 된다. 제 3 공통막(300) 위에, 제 3 막(303)이 형성되고, 이 제 3 막(303) 위에 제 4 막(304)이 더 형성되어, 제 3 적층체(33)로 된다.
도 2의 (A)는 시료(50) 전체를 나타낸 평면도이며, 도 2의 (B)는 도 2의 (A) 의 일부를 확대한 확대 평면도이다. 기판(51) 위에는 대략 정방 형상의 칩(100, 100, 100, …)이 격자 형상으로 복수 배치되어 있다. 칩(100)과 칩(100)은 스크라이브 라인(102)을 통하여 소정 간격을 두고 배치된다. 이하에서는, 도 2의 (B)에서의 기판(51)의 평면에서 볼 때 좌상(左上)측을 원점 좌표 (0, 0)이라고 하고, 원점에서 오른쪽으로 향하는 방향을 X축 정방향, 원점에서 아래쪽으로 향하는 방향을 y축 정방향인 것으로 하여 설명한다. 세트(30, 30, 30, …)는 스크라이브 라인(102) 위의 소정의 좌표 위치에 규칙적으로 분산되어 형성된다. 본 실시형태에서는 칩(100)의 좌우의 스크라이브 라인(102, 102) 위에 세트(30, 30)가 형성되는 예를 들어서 설명한다. 제 1 적층체(31)를 측정하는 경우, 제 1 기준 위치(C1)인 제 1 기준 좌표를 중심으로 측정을 행한다. 제 2 적층체(32)를 측정하는 경우, 보조 기준 위치(C2)인 보조 기준 좌표를 중심으로 측정을 행한다. 마찬가지로 제 3 적층체(33)를 측정하는 경우, 보조 기준 위치(C3)인 보조 기준 좌표를 중심으로 측정을 행한다. 또한, 본 실시형태에서는 측정 위치를 제 1 적층체(31) 내지 제 3 적층체(33)의 대략 중심으로 하였지만, 일례이며 이에 한정되는 것은 아니다. 제 1 적층체(31)의 형성 위치인 제 1 기준 좌표는 미리 기억되어 있다. 또한 세트(30)는 스크라이브 라인(102) 위가 아니고, 테스트 패턴 위에 설치해도 된다. 도 4는 다른 형태에 따른 시료(50)의 평면을 나타낸 평면도이다. 도 4의 (A)는 시료(50) 전체를 나타낸 평면도이며, 도 4의 (B)는 도 4의 (A)의 일부를 확대한 확대 평면도이다. 기판(51)의 외주(外周)의 복수 개소에는 테스트 패턴(101, 101, …)이 설치되어 있다. 이 각 테스트 패턴(101) 위에 세트(30)를 형성하도록 해도 된 다.
도 1로 되돌아가 분광 엘립소미터(1)의 하드웨어 구성에 대해서 설명한다. 상술한 구조의 시료(50)의 제 1 적층체(31) 내지 제 3 적층체(33)를 해석하는 분광 엘립소미터(1)는, 한 쌍의 광조사기(3) 및 광취득기(5)로 이루어지는 측정기를 포함하는 측정 해석계의 부분 및 구동계 부분으로 크게 나뉘어진다. 분광 엘립소미터(1)는 측정 해석계의 부분으로서, 크세논 램프(2) 및 광조사기(3)를 제 1 광섬유 케이블(15a)에 의해 접속한다. 분광 엘립소미터(1)는 스테이지(4) 위에 탑재 배치한 시료(50)에 편광한 상태의 광을 조사하여 광을 입사시키는 동시에, 시료(50)에 의해 반사된 광을 광취득기(5)에 의해 취득한다. 광취득기(5)는 제 2 광섬유 케이블(15b)을 통하여 분광기(7)에 접속되어 있고, 분광기(7)는 파장마다 측정을 행하여 측정 결과를 아날로그 신호로서 데이터 취입기(8)에 전송한다. 데이터 취입기(8)는 아날로그 신호를 소요값으로 변환하여 컴퓨터(10)에 전송한다. 컴퓨터(10)는 해석을 행한다.
또한, 분광 엘립소미터(1)는 구동계 부분으로서, 스테이지(4), 광조사기(3), 광취득기(5) 및 분광기(7)에 제 1 모터(M1) 내지 제 6 모터(M6)를 각각 설치하고 있다. 제 1 모터(M1) 내지 제 6 모터(M6)의 구동을 컴퓨터(10)에 접속한 모터 제어기(9)에 의해 제어함으로써, 스테이지(4), 광조사기(3), 광취득기(5) 및 분광기(7)를 측정에 따른 적절한 위치, 자세로 변경한다. 모터 제어기(9)는 컴퓨터(10)로부터 출력되는 지시에 기초하여 제 1 모터(M1) 내지 제 6 모터(M6)의 구동 제어를 행한다.
다음에, 분광 엘립소미터(1)의 상술한 각 부분을 차례로 상술한다. 우선, 크세논 램프(2)는 광원이며, 복수의 파장 성분을 포함하는 백색광을 발생하고, 발생한 백색광을 광조사기(3)에 제 1 광섬유 케이블(15a)을 통하여 보낸다. 광조사기(3)는 반원호(半圓弧) 형상의 레일(6) 위에 배치되고, 내부에는 편광자(3a)를 갖고 있어, 백색광을 편광자(3a)에 의해 편광하고, 편광 상태의 광을 시료(50)에 조사한다. 또한, 광조사기(3)는 제 4 모터(M4)가 구동됨으로써 레일(6)을 따라 이동하여, 조사하는 광의 스테이지(4)의 스테이지면(4a)의 수직선(H)에 대한 각도(입사 각도(φ))를 조정 가능하게 하고 있다.
스테이지(4)는 이동 레일부(도시 생략)에 슬라이딩 가능하게 배치되어 있고, 제 1 모터(M1) 내지 제 3 모터(M3)의 구동에 의해 스테이지(4)를 도 1 중의 X축 방향, y축 방향(도 1의 지면(紙面)에 직교하는 방향) 및 높이 방향으로 되는 ｚ방향으로 각기 이동 가능하게 하고 있다. 스테이지(4)의 이동에 의해, 시료(50)에 광을 입사시키는 개소를 적절히 변경하고, 시료(50)의 면 분석을 행한다. 또한, 본 실시형태에서는 스테이지(4)를 X축 방향 및 y축 방향으로 옮기는 예를 들어 설명하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 스테이지(4)를 고정하고, 광조사기(3) 및 광취득기(5)를 옮겨서, 조사 위치를 X축 방향 및 y축 방향으로 이동시키도록 해도 된다. 또한, 스테이지(4)의 시료(50)를 탑재 배치하는 스테이지면(4a)은 광의 반사를 방지하기 위하여 흑색으로 되어 있다.
광취득기(5)는 시료(50)에 의해 반사된 광을 취득하고, 취득한 광의 편광 상태를 측정한다. 광취득기(5)는 광조사기(3)와 마찬가지로 레일(6) 위에 배치되어 있고, ＰＥＭ(Photo Elastic Modulator: 광탄성 변조기)(5a) 및 검광자(Analyzer)(5b)를 내장하고, 시료(50)에 의해 반사된 광을, ＰＥＭ(5a)을 통하여 검광자(5b)로 인도하고 있다. 광취득기(5)는 제 5 모터(M5)의 구동에 의해 레일(6)을 따라 이동 가능하다. 광취득기(5)는 광조사기(3)의 이동에 연동하여 반사 각도(φ)와 입사 각도(φ)가 동일한 각도로 되도록, 모터 제어기(9)에 의해 제어되고 있다. 또한, 광취득기(5)에 내장된 ＰＥＭ(5a)은 취득한 광을 소요 주파수(예를 들면 50㎑)로 위상 변조함으로써 직선 편광으로부터 타원 편광을 얻고 있다. 또한, 검광자(5b)는 ＰＥＭ(5a)에 의해 위상 변조된 각종 편광 중에서 선택적으로 편광을 취득하여 측정한다.
분광기(7)는 반사 미러, 회절 격자, 포토 멀티플라이어(ＰＭＴ : 광전자 배증관) 및 제어 유닛 등을 내장하고, 광취득기(5)로부터 제 2 광섬유 케이블(15b)을 통하여 보내진 광을 반사 미러에 의해 반사하여 회절 격자로 인도하고 있다. 회절 격자는 제 6 모터(M6)에 의해 각도를 변경하여 출사되는 광의 파장을 가변한다. 분광기(7)의 내부로 진행한 광은 ＰＭＴ에 의해 증폭되어, 광의 양이 적은 경우일지라도, 측정된 신호(광)를 안정화시킨다. 또한, 제어 유닛은 측정된 파장에 따른 아날로그 신호를 생성하여 데이터 취입기(8)에 송출하는 처리를 행한다.
데이터 취입기(8)는 분광기(7)로부터의 신호에 기초하여 반사광의 편광 상태(p편광, s편광)의 진폭비(Ψ) 및 위상차(Δ)를 파장마다 산출하고, 산출한 결과를 컴퓨터(10)에 송출한다. 또한, 진폭비(Ψ) 및 위상차(Δ)는 p편광의 진폭 반사 계수(Ｒｐ) 및 s편광의 진폭 반사 계수(Ｒｓ)에 대하여 이하의 수식 (1)의 관계가 성립한다.
Figure 112009067163927-PAT00001
단, i는 허수 단위이다(이하 동일). 또한, Ｒｐ/Ｒｓ는 편광 변화량(ρ)이라고 한다.
또한, 컴퓨터(10)는 데이터 취입기(8)에 의해 얻어진 편광 상태의 진폭비(Ψ) 및 위상차(Δ)와, 시료에 따른 모델에 기초하여 시료(50)의 해석을 행하는 동시에, 스테이지(4)의 이동 등에 대한 제어를 행한다. 컴퓨터(10)는 ＣＰＵ(11)(Central Processing Unit), 표시부(14), 입력부(13), 기억부(15), 시계부(11e) 및 ＲＡＭ(12)(Random Access Memory) 등을 포함한다. ＣＰＵ(11)는 버스를 통하여 컴퓨터(10)의 하드웨어 각 부와 접속되어 있어, 그들을 제어하는 동시에, 기억부(15)에 저장된 각종 프로그램에 따라 다양한 소프트웨어적 기능을 실행한다.
ＲＡＭ(12)은 반도체 소자 등이며, ＣＰＵ(11)의 지시에 따라 필요한 정보의 기입 및 판독을 행한다. 표시부(14)는 예를 들면 액정 모니터 또는 유기 EL 디스플레이 등이다. 입력부(13)는 키보드 및 마우스 등이다. 입력부(13)는 표시부(14) 위에 적층된 터치 패널이어도 된다. 시계부(11e)는 일시 정보를 ＣＰＵ(11)에 출력한다. 기억부(15)는 예를 들면 하드디스크 또는 대용량 메모리로 구성되고, 해석용의 컴퓨터 프로그램, 및 스테이지(4)의 이동 제어용의 컴퓨터 프로그램 등의 각종 프로그램을 미리 기억하는 동시에, 표시부(14)에 표시하기 위한 각종 메뉴 화상의 데이터, 시료(50)에 따른 기지(旣知)의 데이터, 복수의 모델, 모델 의 작성에 이용되는 복수의 분산식, 작성된 모델, 각종 시료에 따른 레퍼런스(reference) 데이터, 및 간섭 무늬에 관련된 비교 처리에 사용하는 기준값 등을 기억한다.
기억부(15)는 그 외, 좌표값 파일(151), 결과 데이터베이스(이하, ＤＢ라고 함)(152), 모델 파일(153) 및 관련 파일(154) 등을 저장하고 있다. 또한, 이들 파일 및 ＤＢ는 도시하지 않은 ＤＢ서버 등에 기억해도 된다. 시료(50)의 해석에 관하여, 컴퓨터(10)는 제 1 적층체(31)를 구성하는 공통막(300), 제 2 적층체(32)를 구성하는 공통막(300) 및 제 2 막(302), 및, 제 3 적층체(33)를 구성하는 공통막(300), 제 3 막(303) 및 제 4 막(304)의 광학 특성으로서 굴절률 및 소쇠(消衰) 계수(이하, 경우에 따라 광학 정수로 대표함)를 해석하는 동시에, 이들 각 층의 막 두께 등도 해석한다. ＣＰＵ(11)는 좌표값 파일(151)을 참조하여, 스테이지를 순차적으로 이동하고, 제 1 적층체(31) 내지 제 3 적층체(33)의 계측을 행한다.
도 5는 이동량 입력 화면의 이미지를 나타낸 설명도이다. ＣＰＵ(11)는 기억부(15)로부터 도 5에 나타낸 이동량 입력 화면을 판독하여, 표시부(14)에 출력한다. 유저는 입력부(13)로부터 제 2 적층체(32)의 이동량으로서 제 1 적층체(31)에 대한 이동량을 입력한다. 또한, 유저는 입력부(13)로부터 제 3 적층체(33)의 이동량으로서 제 2 적층체(32)에 대한 이동량을 입력한다. 또한, 제 3 적층체(33)의 이동량으로서 제 1 적층체(31)에 대한 이동량을 입력시키도록 해도 된다. ＣＰＵ(11)는 입력부(13)로부터 X축 방향 및 y축 방향에 대한 이동량이 입력되고, 결정 버튼(41)이 조작되었을 경우, 입력된 제 2 적층체(32) 및 제 3 적층체(33)의 이동 량을 접수한다. 또한, 본 실시형태에서는 이동량은 ㎚ 단위로 입력하는 예를 나타내고 있지만, ㎛ 단위 등 다른 단위로 입력해도 된다.
ＣＰＵ(11)는 기억부(15)에 기억된 단위 길이당 좌표수를 판독하고, 좌표수에 이동량(길이)을 곱하여, 제 2 적층체(32) 및 제 3 적층체(33) 각각의 이동 좌표수를 산출한다. ＣＰＵ(11)는 산출한 제 2 적층체(32)의 이동 좌표수를 제 1 기준 좌표에 가산하여, 제 2 기준 좌표를 산출한다. 또한, ＣＰＵ(11)는 제 2 기준 좌표에, 제 3 적층체(33)의 이동 좌표수를 가산하여, 제 3 기준 좌표를 산출한다. ＣＰＵ(11)는 산출한 제 2 기준 좌표 및 제 3 기준 좌표를 좌표값 파일(151)에 기억한다.
도 6은 좌표값 파일(151)의 레코드 레이아웃(record layout)을 나타낸 설명도이다. 좌표값 파일(151)은 세트(30)마다 제 1 적층체(31)의 제 1 기준 좌표, 제 2 적층체(32)의 보조 기준 좌표(이하, 제 2 기준 좌표라고 함) 및 제 3 적층체(33)의 보조 기준 좌표(이하, 제 3 기준 좌표)를 기억하고 있다. 좌표값 파일(151)은 세트 ＩＤ 필드, 제 1 기준 좌표 필드, 제 2 기준 좌표 필드 및 제 3 기준 좌표 필드를 포함한다. 세트 ＩＤ 필드에는 세트(30, 30, 30, …)를 특정하기 위한 고유한 ＩＤ가 기억되어 있다. 제 1 기준 좌표 필드에는 제 1 적층체(31)에 대하여 측정해야 할 좌표값이 기억되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는 좌표값을 기억하는 예를 설명하지만, 좌표값으로부터 오로지 변환되는 거리를 기억해도 된다.
제 2 기준 좌표 필드에는 제 2 적층체(32)에 대하여 측정해야 할 좌표값이 기억되어 있다. 제 2 막(302)은 제 1 적층체(31)에 대하여 소정 위치 어긋난 방향 에 형성되기 때문에, 미리 제 1 기준 위치인 제 1 기준 좌표에서의 이동량을 입력부(13)로부터 입력해 둔다. 또한 제 3 적층체의 제 3 기준 좌표 필드가 설치되어 있다. ＣＰＵ(11)는 기억부(15)에 기억된 단위 길이당 좌표수를 판독하여, 이동 좌표수를 산출한다. ＣＰＵ(11)는 산출한 이동 좌표수를 제 1 기준 좌표에 가산하여, 제 2 기준 좌표를 산출한다. 도 6의 예에서는, 이동 좌표수는 (Ｓｘ, Ｔｙ)이며, 세트 ＩＤ 01의 제 2 기준 좌표는 (x1+Ｓｘ, y1+Ｔｙ)로 된다. 또한, 제 3 적층체(33)의 제 2 적층체(32)에 대한 이동 좌표수는 (Ｕｘ, Ｖｙ)이며, 세트 ＩＤ 01의 제 3 기준 좌표는 (x1+Ｓｘ+Ｕｘ, y1+Ｔｙ+Ｖｙ)로 된다. 또한, 이동량은 X축 방향 또는 y축 방향 양쪽 또는 단독 중 어느 쪽이라도 된다. ＣＰＵ(11)는 좌표값 파일(151)을 참조하여, 스테이지의 이동 제어를 행하고, 제 1 기준 좌표에서 제 1 적층체(31)의 계측을 행하고, 제 2 기준 좌표에서 제 2 적층체(32)의 계측을 행한다. 마찬가지로 제 3 기준 좌표에서 제 3 적층체(33)의 계측을 행한다.
관련 파일(154)은 제 1 적층체(31) 내지 제 3 적층체(33)를 구성하는 각 층의 막 두께 또는 광학 정수가 공통되는지의 여부에 관한 관련 정보를 기억하고 있다. 유저는 입력부(13)로부터 관련 정보 입력 화면을 참조하여, 관련 정보를 입력한다. 도 7은 관련 정보 입력 화면의 이미지를 나타낸 설명도이다. 제 1 적층체(31) 내지 제 3 적층체(33)에 대한 모델이 모델 파일(153)에 미리 기억되어 있다. ＣＰＵ(11)는 모델 파일(153)에 기억된 제 1 모델 내지 제 3 모델을 참조하여, 관련 정보 입력 화면을 생성하여 표시부(14)에 출력한다. 제 1 모델은 제 1 적층체(31)에 대응하고, 공통막(300)에 의해 구성된다. 제 2 모델은 제 2 적층 체(32)에 대응하고, 공통막(300) 및 이에 적층되는 제 2 막(302)에 의해 구성된다. 제 3 모델은 제 3 적층체(33)에 대응하고, 공통막(300) 및 이에 적층되는 제 3 막(303) 및 제 4 막(304)에 의해 구성된다. 본 실시형태에서는 공통막(300)의 제 1 모델 내지 제 3 모델의 파라미터인 막 두께 및 광학 정수가 공통인 예를 들어 설명한다. 또한 공통막(300) 위에 적층되는 제 2 모델의 제 2 막(302) 및 제 3 모델의 제 3 막(303)의 막 두께 또는 광학 정수를 공통으로 하여도 되는 것은 물론이다.
ＣＰＵ(11)는 각 층에 대응시켜서 관련 정보를 입력하기 위한 하층용의 체크 박스(300c) 및 상층용의 체크 박스(301c)를 표시한다. 유저는 입력부(13)로부터, 층 및 공통되는 파라미터를 클릭한다. 또한, 본 실시형태에서는 막 두께 및 광학 정수 양쪽을 공통의 파라미터로 하였지만, 어느 한쪽으로 해도 된다. 입력부(13)로부터 공통막(300)의 초기값으로 되는 공통의 막 두께 및 광학 정수에 대응하는 분산식의 파라미터가 입력되었을 경우, ＣＰＵ(11)는 이들 정보를 기억부(15)에 기억한다. 도 7의 예에서는 공통막(300)에 대응하는 체크 박스(300c)의 막 두께 및 광학 정수가 공통되는 파라미터인 것을 이해할 수 있다. ＣＰＵ(11)는 결정 버튼(41)의 입력을 접수했을 경우, 입력부(13)로부터 접수한 관련 정보, 즉 층 및 공통되는 파라미터를 관련 파일(154)에 기억한다. ＣＰＵ(11)는 해석(이하, 피팅(fitting)이라고 함)에 있어서는, 이들 관련 정보를 고려한 후에, 즉, 공통막(300)의 막 두께 및 광학 정수가 제 1 적층체(31) 내지 제 3 적층체(33)에서 공통되는 것을 조건으로 하여 피팅을 행한다.
컴퓨터(10)의 ＣＰＵ(11)는 측정된 진폭비(Ψ) 및 위상차(Δ)로부터, 기판(51) 및 시료(50)의 주위 분위기 등의 복소 굴절률을 기지라고 했을 경우에, 기억부(15)에 미리 기억되어 있는 모델링 프로그램을 사용한다. 그리고, 유저에 설정되는 시료(50)의 항목 및 시료(50)의 재료 구조에 따른 모델을 작성하여 모델 파일(153)에 기억해 둔다. 본 실시형태에서는 제 1 기준 위치에 대응하는 제 1 적층체(31)의 제 1 모델, 보조 기준 위치에 대응하는 제 2 적층체(32)의 보조 모델(이하, 제 2 모델이라고 함) 및 보조 기준 위치에 대응하는 제 3 적층체(33)의 보조 모델(이하, 제 3 모델이라고 함)이 모델 파일(153)에 기억되어 있다. ＣＰＵ(11)는 해석 단계에서 기억하고 있는 제 1 모델을 사용하여 제 1 적층체(31)의 공통막(300)의 막 두께 및 복소 굴절률을 구한다. 마찬가지로 ＣＰＵ(11)는 제 2 모델을 사용하여 제 2 적층체(32)의 공통막(300) 및 제 2 막(302)의 막 두께 및 복소 굴절률을 구한다. 또한, ＣＰＵ(11)는 제 3 모델을 사용하여 제 3 적층체(33)의 공통막(300), 제 3 막(303) 및 제 4 막(304)의 막 두께 및 복소 굴절률을 구한다.
복소 굴절률(N)은 해석할 막층의 굴절률 n 및 소쇠 계수 k라고 했을 경우, 이하의 광학식으로 나타낸 수식 (2)의 관계가 성립한다.
Figure 112009067163927-PAT00002
또한, 입사 각도를 φ, 광조사기(3)가 조사하는 광의 파장을 λ라고 했을 경우, 데이터 취입기(8)로부터 출력되는 엘립소미터에서 측정된 진폭비(Ψ) 및 위상차(Δ)는, 해석할 제 2 막(302), 제 3 막(303), 제 4 막(304) 및 공통막(300)의 막 두께(d), 굴절률(n) 및 소쇠 계수(k)에 대하여 이하의 수식 (3)의 관계가 성립한 다.
Figure 112009067163927-PAT00003
컴퓨터(10)의 ＣＰＵ(11)는 해석할 각 층의 막 두께 및 복수의 파라미터를 갖는 복소 유전률의 파장 의존성을 나타낸 분산식을 사용하여, 기억된 모델로부터 이론적인 연산으로 얻어지는 모델 스펙트럼 (ΨM(λi), ΔM(λi))(편광 상태)와, 데이터 취입기(8)로부터 출력되는 측정 결과에 따른 측정 스펙트럼 (ΨE(λi), ΔE(λi))(편광 상태)의 차(差)가 최소로 되도록 막 두께, 분산식의 파라미터 등을 변화시키는 처리(피팅)를 행한다. 또한, 적용되는 분산식의 일례를 하기의 수식 (4)에 나타낸다. 또한, 분산식은 어디까지나 일례로서 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112009067163927-PAT00004
수식 (4)에서 좌변의 ε는 복소 유전률을 나타내고, ε∞, εs는 유전율을 나타내고, Γ0, ΓD, γj는 점성력에 대한 비례 계수(damping factor)를 나타내고, ωoj, ωt, ωp는 고유각 진동수(oscillator frequency, transverse frequency, plasma frequency)를 나타낸다. 또한, ε∞는 고주파에서의 유전율(high frequency dielectric constant)이고, εs는 저주파에서의 유전율(static dielectric constant)이며, fj=(εSj-ε∞)이다. 또한, 복소 유전률(ε)(ε(λ)에 상당) 및 복 소 굴절률(N)(N(λ)에 상당)은 하기의 수식 (5)의 관계가 성립한다.
Figure 112009067163927-PAT00005
피팅에 대해서 설명한다. 시료(50)를 측정한 경우에서 T개의 측정 데이터쌍을 Ｅｘｐ(i=1, 2, …, T), T개의 모델의 계산 데이터쌍을 Ｍｏｄ(i=1, 2, …, T)라고 했을 때에 측정 오차는 정규 분포한다고 생각해서 표준 편차를 σi라고 했을 때의 최소 제곱법에 따른 평균 제곱 오차(χ2)는 하기의 수식 (6)으로 구해진다. 또한, P는 파라미터의 수이다. 평균 제곱 오차(χ2)의 값이 작을 때는, 측정 결과와 작성한 모델의 일치도가 큰 것을 의미하기 때문에, 복수의 모델을 비교하는 경우, 평균 제곱 오차(χ2)의 값이 가장 작은 것이 베스트 모델에 상당한다.
Figure 112009067163927-PAT00006
상술한 컴퓨터(10)의 ＣＰＵ(11)가 행하는 시료 해석에 따른 일련의 처리는, 기억부(15)에 기억된 해석용의 컴퓨터 프로그램에 규정되어 있다. 본 실시형태에 따른 분광 엘립소미터(1)는 시료(50)에서의 복수의 미리 작성되어 있는 모델 타입(모델의 구조)을 기억부(15)의 모델 파일(153)에 기억하고 있다. 이들 모델 타입의 구조가, 기억부(15)에 기억되는 컴퓨터 프로그램(모델링 프로그램)이 규정하는 처리에 기초하여 판독되어 해석에 사용된다.
이상 상술한 모델에 기초하는 피팅을, 제 1 적층체(31) 내지 제 3 적층체(33) 각각에 대하여 실행한다. ＣＰＵ(11)는 피팅에 있어서는 상술한 관련 정보 를 고려한 후에, 즉, 공통막(300)의 막 두께 및 광학 정수가 제 1 적층체(31) 내지 제 3 적층체(33)에서 공통되는 것을 조건으로 하여 피팅을 행한다. 이에 의해, ＣＰＵ(11)는 제 1 적층체(31)의 공통막(300)의 막 두께 및 분산식의 파라미터를 산출한다. 마찬가지로, ＣＰＵ(11)는 제 2 적층체(32)의 공통막(300) 및 제 2 막(302) 각각의 막 두께 및 분산식의 파라미터를 산출한다. 또한, ＣＰＵ(11)는 제 3 적층체(33)의 공통막(300), 제 3 막(303) 및 제 4 막(304) 각각의 막 두께 및 분산식의 파라미터를 산출한다. 또한, 공통막(300)의 막 두께 및 분산식의 파라미터가 동일한 것을 조건으로 하고 있기 때문에, 공통막(300)의 막 두께는 제 1 적층체(31) 내지 제 3 적층체(33) 사이에서 동일해진다. 또한, 막 두께 및 분산식 파라미터로부터 구해지는 공통층(300)의 굴절률 및 소쇠 계수도, 막 두께와 마찬가지로, 제 1 적층체(31) 내지 제 3 적층체(33) 사이에서 동일해진다. ＣＰＵ(11)는 제 1 적층체(31)의 공통막(300)의 분산식의 파라미터 등을 참조함으로써, 공통막(300)의 광학 정수(굴절률(n), 소쇠 계수(k))를 산출한다. 마찬가지로, ＣＰＵ(11)는 제 2 적층체(32)의 공통막(300) 및 제 2 막(302) 각각의 분산식의 파라미터 등을 참조함으로써, 공통막(300) 및 제 2 막(302) 각각의 광학 정수(굴절률(n), 소쇠 계수(k))를 산출한다. 또한, ＣＰＵ(11)는 제 3 적층체(33)의 공통막(300), 제 3 막(303) 및 제 4 막(304) 각각의 분산식의 파라미터 등을 참조함으로써, 공통막(300), 제 3 막(303) 및 제 4 막(304) 각각의 광학 정수(굴절률(n), 소쇠 계수(k))를 산출한다.
ＣＰＵ(11)는 피팅에 의해 구한 막 두께 및 광학 정수 등을 결과 ＤＢ(152) 에 기억한다. 도 8은 결과 ＤＢ(152)의 레코드 레이아웃을 나타낸 설명도이다. 결과 ＤＢ(152)는 세트 ＩＤ 필드, 막 필드, 측정 스펙트럼 필드, 막 두께 필드, 막 두께, 굴절률 및 소쇠 계수의 이상 플래그(異常 flag) 필드, 굴절률 필드 및 소쇠 계수 필드를 포함한다. ＣＰＵ(11)는 결과 ＤＢ(152)의 필드의 키가 관련된 스키마에서 ＳＱＬ(Structured Query Language) 등의 데이터베이스의 형식에 따른 액세스 인터페이스를 사용하여 대화함으로써, 필요한 정보의 기억, 검색 등의 처리를 실행한다.
결과 ＤＢ(152)는 제 1 적층체(31) 내지 제 3 적층체(33) 각각의 측정 스펙트럼, 막 두께 및 광학 정수 등을 기억하고 있다. 또한, 도 8의 예에서는 제 2 적층체(32)의 기억 내용을 나타내고 있다. 세트 ＩＤ 필드에는 상술한 세트 ＩＤ가 기억되어 있다. 막 필드에는 적층체를 구성하는 막의 이름이 기억되어 있다. 도 8의 예에서는 제 2 적층체(32)의 상층인 제 2 막(302) 및 공통막(300)이 기억되어 있다. 측정 스펙트럼 필드에는 측정에 의해 얻어진 측정 스펙트럼 (ΨE(λi), ΔE(λi))가 세트 ＩＤ의 막마다 기억되어 있다.
막 두께 필드에는 제 1 적층체(31)의 제 1 모델, 제 2 적층체(32)의 제 2 모델 또는 제 3 적층체(33)의 제 3 모델로부터 이론적인 연산으로 얻어지는 모델 스펙트럼 (ΨM(λi), ΔM(λi))(이하, ΨM, ΔM으로 생략함)와 측정 스펙트럼 (ΨE(λi), ΔE(λi))(이하, ΨE, ΔE로 생략함)의 피팅에 의해 얻어진 막 두께가 세트 ＩＤ의 막마다 기억되어 있다. 굴절률 필드 및 소쇠 계수 필드에는 피팅에 의해 얻어 진 분산식의 파라미터로부터 산출되는 굴절률 및 소쇠 계수가, 세트 ＩＤ의 막마다 기억되어 있다.
이상 플래그 필드에는 막 두께 또는 광학 정수가, 미리 기억된 기준 막 두께 또는 기준 광학 정수(기준 굴절률, 기준 소쇠 계수)의 소정 범위 외(外)로 되는 경우에 이상을 나타낸 플래그가 세트 ＩＤ의 막마다 기억된다. 도 8의 예에서는 이상 플래그를 백색으로 뚫린 동그라미로 나타내고 있다. 세트 ＩＤ 01의 제 2 막(302)은 막 두께 및 소쇠 계수에 이상이 존재하는 것을 이해할 수 있다. 기준 막 두께 및 소정 범위는 기억부(15)에 미리 기억되어 있다. 기준 막 두께 및 소정 범위에 대해서는 유저의 설정에 의해 입력부(13)로부터 적절한 값을 입력하고, 기억부(15)에 기억하는 것이 가능하다. 소정 범위는 허용 오차를 나타내고, 예를 들면, 기준 막 두께에 대하여 ±수㎚로 하는 것 이외에, 기준 막 두께의 99% 내지 101％(±1%) 등으로 하면 된다.
도 9a 및 도 9b는 측정 처리의 순서를 나타낸 플로차트이다. ＣＰＵ(11)는 변수인 ｑ에 1을 대입한다(스텝 S2610). ＣＰＵ(11)는 세트 ＩＤ가 q인 제 1 기준 좌표를 좌표값 파일(151)로부터 판독한다(스텝 S2620). 변수 q가 1인 경우 세트 ＩＤ 「01」의 제 1 기준 좌표가 판독된다. ＣＰＵ(11)는 모터 제어기(9)를 통하여 제 1 모터(M1) 및 제 2 모터(M2)를 제어하여, 스테이지를 제 1 기준 좌표까지 이동시킨다(스텝 S2630). 이에 의해, 제 1 적층체(31)의 계측 준비가 이루어진다. 분광 엘립소미터(1)의 ＣＰＵ(11)는 광조사기(3) 및 광취득기(5)를 제어하여, 제 1 적층체(31)를 향하여 광을 조사하고, 측정 스펙트럼 ΨE1, ΔE1을 측정한다(스텝 S2640). ＣＰＵ(11)는 데이터 취입기(8)를 통하여 출력되는 측정 스펙트럼 ΨE1, ΔE1을 접수하고, 세트 ＩＤ에 대응시켜 결과 ＤＢ(152)에 기억한다(스텝 S2650).
ＣＰＵ(11)는 세트 ＩＤ가 q인 제 2 기준 좌표를 좌표값 파일(151)로부터 판독한다(스텝 S2660). ＣＰＵ(11)는 모터 제어기(9)를 통하여 제 1 모터(M1) 및 제 2 모터(M2)를 제어하여, 스테이지를 제 2 기준 좌표까지 이동시킨다(스텝 S2670). 이에 의해, 제 2 적층체(32)의 계측 준비가 이루어진다. 분광 엘립소미터(1)의 ＣＰＵ(11)는 광조사기(3) 및 광취득기(5)를 제어하여, 제 2 적층체(32)를 향하여 광을 조사하고, 측정 스펙트럼 ΨE2, ΔE2를 측정한다(스텝 S2680).
ＣＰＵ(11)는 데이터 취입기(8)를 통하여 출력되는 측정 스펙트럼 ΨE2, ΔE2를 접수하고, 세트 ＩＤ에 대응시켜 결과 ＤＢ(152)에 기억한다(스텝 S2690). ＣＰＵ(11)는 세트 ＩＤ가 q인 제 3 기준 좌표를 좌표값 파일(151)로부터 판독한다(스텝 S2710). ＣＰＵ(11)는 모터 제어기(9)를 통하여 제 1 모터(M1) 및 제 2 모터(M2)를 제어하여, 스테이지를 제 3 기준 좌표까지 이동시킨다(스텝 S2720). 이에 의해, 제 3 적층체(33)의 계측 준비가 이루어진다. 분광 엘립소미터(1)의 ＣＰＵ(11)는 광조사기(3) 및 광취득기(5)를 제어하여, 제 3 적층체(33)를 향하여 광을 조사하고, 측정 스펙트럼 ΨE3, ΔE3을 측정한다(스텝 S2730).
ＣＰＵ(11)는 데이터 취입기(8)를 통하여 출력되는 측정 스펙트럼 ΨE3, ΔE3 을 접수하고, 세트 ＩＤ에 대응시켜 결과 ＤＢ(152)에 기억한다(스텝 S2740). ＣＰＵ(11)는 모든 세트(30)에 대한 처리를 종료하였는지의 여부를 판단한다(스텝 S2750). ＣＰＵ(11)는 모든 세트(30)에 대한 처리를 종료하지 않은 것으로 판단했을 경우(스텝 S2750에서 ＮＯ), 변수인 ｑ를 증가시킨다(스텝 S2760). ＣＰＵ(11)는 처리를 스텝 S2620으로 되돌려서, 다음 세트(30)의 측정 스펙트럼을 측정한다. 한편, ＣＰＵ(11)는 모든 세트(30)에 대한 처리를 종료한 것으로 판단했을 경우(스텝 S2750에서 ＹＥＳ), 일련의 처리를 종료한다.
도 11의 (A) 내지 (C)는 피팅 처리의 순서를 나타낸 플로차트이다. ＣＰＵ(11)는 관련 파일(154)에 기억된 관련 정보를 판독한다(스텝 S361). 본 실시형태에서는 공통막(300)의 막 두께 및 분산식의 파라미터 및 광학 정수가 공통인 것으로 하여 설명한다. ＣＰＵ(11)는 모델 파일(153)로부터 제 1 적층체(31)에 대응하여 미리 기억부(15)에 기억된 제 1 모델을 판독한다(스텝 S362). ＣＰＵ(11)는 판독한 제 1 모델에 대응하여, 미리 기억된 제 1 모델에 대한 공통막(300)의 초기값으로 되는 막 두께 및 분산식의 파라미터를 기억부(15)로부터 판독한다(스텝 S363). ＣＰＵ(11)는 판독한 제 1 모델, 초기 막 두께 및 파라미터에 기초하여, 제 1 모델의 모델 스펙트럼 ΨM1, ΔM1을 산출하고, 결과를 기억부(15)에 기억한다(스텝 S364).
ＣＰＵ(11)는 모델 파일(153)로부터 제 2 적층체(32)에 대응하여 미리 기억부(15)에 기억된 제 2 모델을 판독한다(스텝 S365). ＣＰＵ(11)는 판독한 제 2 모 델에 대응하여, 미리 기억된 제 2 모델에 대한 공통막(300)의 초기값으로 되는 막 두께 및 분산식의 파라미터, 및, 제 2 모델에 대한 제 2 막(302)의 초기값으로 되는 막 두께 및 분산식의 파라미터를 기억부(15)로부터 판독한다(스텝 S366). ＣＰＵ(11)는 판독한 제 2 모델, 초기 막 두께 및 파라미터에 기초하여, 제 2 모델의 모델 스펙트럼 ΨM2, ΔM2를 산출하고, 결과를 기억부(15)에 기억한다(스텝 S367).
ＣＰＵ(11)는 모델 파일(153)로부터 제 3 적층체(33)에 대응하여 미리 기억부(15)에 기억된 제 3 모델을 판독한다(스텝 S368). ＣＰＵ(11)는 판독한 제 3 모델에 대응하여, 미리 기억된 제 3 모델에 대한 공통막(300)의 초기값으로 되는 막 두께 및 분산식의 파라미터, 및, 제 3 모델에 대한 제 3 막(303) 및 제 4 막(304)의 초기값으로 되는 막 두께 및 분산식의 파라미터를 기억부(15)로부터 판독한다(스텝 S369). ＣＰＵ(11)는 판독한 제 3 모델, 초기 막 두께 및 파라미터에 기초하여, 제 3 모델의 모델 스펙트럼 ΨM3, ΔM3을 산출하고, 결과를 기억부(15)에 기억한다(스텝 S371).
ＣＰＵ(11)는 변수인 ｑ에 1을 대입한다(스텝 S372). ＣＰＵ(11)는 세트 ＩＤ가 q인 제 1 적층체(31)에 따른 측정 스펙트럼 ΨE1, ΔE1, 제 2 적층체(32)에 따른 측정 스펙트럼 ΨE2, ΔE2 및 제 3 적층체(33)에 따른 측정 스펙트럼 ΨE3, ΔE3을 결과 ＤＢ(152)로부터 판독한다(스텝 S373).
ＣＰＵ(11)는 피팅을 위해 판독한, 제 1 적층체(31)에 따른 측정 스펙트럼 ΨE1, ΔE1, 제 1 모델의 모델 스펙트럼 ΨM1, ΔM1, 제 2 적층체(32)에 따른 측정 스펙트럼 ΨE2, ΔE2, 제 2 모델의 모델 스펙트럼 ΨM2, ΔM2, 제 3 적층체(33)에 따른 측정 스펙트럼 ΨE3, ΔE3, 및, 제 3 모델의 모델 스펙트럼 ΨM3, ΔM3을 비교하여, 공통막(300)의 막 두께 및 분산식의 파라미터가 동일한 것을 조건으로 측정 스펙트럼과 모델 스펙트럼의 차가 최소로 되도록 막 두께, 분산식의 파라미터 등을 변화시키는 처리(피팅)를 행한다(스텝 S374). ＣＰＵ(11)는 이 피팅 결과로서 최소 제곱법을 사용하여, 평균 제곱 오차(χ2)를 얻는다. 스텝 S374에서의 평균 제곱 오차(χ2)는 식 (7)에 의해 산출할 수 있다.
Figure 112009067163927-PAT00007
또한, 제 1 적층체(31)를 측정한 경우에서의 Ｔ1개의 측정 데이터쌍을 Ｅｘｐ(i=1, 2, …, T1), T1개의 모델의 계산 데이터쌍을 Ｍｏｄ(i=1, 2, …, T1)이라고 한다. 제 2 적층체(32)를 측정한 경우에서의 Ｔ2개의 측정 데이터쌍을 Ｅｘｐ(i=1, 2, …, T2), T2개의 모델의 계산 데이터쌍을 Ｍｏｄ(i=1, 2, …, T2)라고 하고 있다. 제 3 적층체(33)를 측정한 경우에서의 Ｔ3개의 측정 데이터쌍을 Ｅｘｐ(i=1, 2, …, T3), T3개의 모델의 계산 데이터쌍을 Ｍｏｄ(i=1, 2, …, T3)이라 고 하고 있다. 또한, P1은 제 1 적층체(31)를 측정할 때의 파라미터의 수이고, P2는 제 2 적층체(32)를 측정할 때의 파라미터의 수이며, P3은 제 3 적층체(33)를 측정할 때의 파라미터이다.
피팅의 결과로서 ＣＰＵ(11)는 산출한 평균 제곱 오차가 소정값 이하인지의 여부를 판단한다(스텝 S375). 또한, 이 소정값은 기억부(15)에 기억되어 있다. ＣＰＵ(11)는 산출한 평균 제곱 오차가 소정값 이하가 아니라고 판단했을 경우(스텝 S375에서 ＮＯ), 스텝 S376으로 이행한다. ＣＰＵ(11)는 공통막(300)의 막 두께 및 분산식의 파라미터가 동일한 것을 조건으로, 모델의 초기값으로서 설정한 막 두께 및 분산식의 파라미터를 적절히 변경하고, 다시 모델 스펙트럼 ΨM1, ΔM1, 모델 스펙트럼 ΨM2, ΔM2, 및, 모델 스펙트럼 ΨM3, ΔM3을 산출한다(스텝 S376).
ＣＰＵ(11)는 산출한 평균 제곱 오차가 소정값 이하라고 판단했을 경우(스텝 S375에서 ＹＥＳ), 제 1 적층체(31)의 막 두께 및 분산식의 파라미터, 제 2 적층체(32) 각 층의 막 두께 및 분산식의 파라미터, 및, 제 3 적층체(33) 각 층의 막 두께 및 분산식의 파라미터를 결정한다(스텝 S377). 또한, 공통막(300)의 막 두께 및 분산식의 파라미터가 동일한 것을 조건으로 하고 있기 때문에, 공통막(300)의 막 두께는 제 1 적층체(31) 내지 제 3 적층체(33) 사이에서 동일해진다. 또한, 분산식의 파라미터로부터 구해지는 공통막(300)의 굴절률 및 소쇠 계수도, 막 두께와 마찬가지로, 제 1 적층체(31) 내지 제 3 적층체(33) 사이에서 동일해진다. ＣＰＵ(11)는 공통막(300)의 분산식의 파라미터 등을 참조함으로써, 제 1 적층체(31)의 공통막(300)의 굴절률 및 소쇠 계수를 산출하고, 공통막(300) 및 제 2 막(302)의 분산식의 파라미터 등을 참조함으로써, 제 2 적층체(32)의 공통막(300) 및 제 2 막(302)의 굴절률 및 소쇠 계수를 산출하고, 공통막(300), 제 3 막(303) 및 제 4 막(304)의 분산식의 파라미터 등을 참조함으로써, 제 3 적층체(33)의 공통막(300), 제 3 막(303) 및 제 4 막(304)의 굴절률 및 소쇠 계수를 산출한다(스텝 S378).
ＣＰＵ(11)는 세트 ＩＤ 및 제 1 적층체(31)에 대응시켜서, 공통막(300)의 막 두께, 굴절률 및 소쇠 계수를 결과 ＤＢ(152)에 기억한다(스텝 S379). 마찬가지로, ＣＰＵ(11)는 세트 ＩＤ 및 제 2 적층체(32)에 대응시켜서, 공통막(300) 및 제 2 막(302)의 막 두께, 굴절률 및 소쇠 계수를 결과 ＤＢ(152)에 기억한다(스텝 S381). ＣＰＵ(11)는 세트 ＩＤ 및 제 3 적층체(33)에 대응시켜서, 공통막(300), 제 3 막(303) 및 제 4 막(304)의 막 두께, 굴절률 및 소쇠 계수를 결과 ＤＢ(152)에 기억한다(스텝 S382).
ＣＰＵ(11)는 모든 세트(30)에 대한 처리를 종료했는지의 여부를 판단한다(스텝 S383). ＣＰＵ(11)는 모든 세트(30)에 대한 처리를 종료하지 않은 것으로 판단했을 경우(스텝 S383에서 ＮＯ), 변수인 ｑ를 증가시킨다(스텝 S384). ＣＰＵ(11)는 처리를 스텝 S373으로 되돌려서, 다음 세트(30)의 피팅을 행한다. 한편, ＣＰＵ(11)는 모든 세트(30)에 대한 처리를 종료한것으로 판단했을 경우(스텝 S383에서 ＹＥＳ), 일련의 처리를 종료한다.
실시형태 2
도 11은 실시형태 2에 따른 광학 측정 장치의 하드웨어 구성을 나타낸 블록 도이다. 광의 상태 변화를 측정하는 광학 측정 장치(1)는, 예를 들면 분광 엘립소미터, 편광계, 간섭계, 또는 이들을 조합시킨 장치가 사용된다. 이하에서는 광학 측정 장치(1)로서 분광 엘립소미터(1)를 사용한 예를 설명한다. 분광 엘립소미터(1)는 크세논 램프(2), 광조사기(3), 스테이지(4), 광취득기(5), 분광기(7), 데이터 취입기(8), 모터 제어기(9), 스위칭 제어 회로(17) 및 컴퓨터(10) 등을 포함하여 구성된다. 분광 엘립소미터(1)는 일부가 공통되는 층을 갖는 복수의 적층체가 규칙적으로 배치된 1세트가 분산 배치된 시료(50)를 계측한다.
분광 엘립소미터(1)는 막을 복수 적층한 시료(50)에 편광한 광을 조사하는 동시에, 시료(50)에 의해 반사된 광을 취득하여 반사광의 편광 상태를 측정하고, 이 측정 결과와 시료(50)에 따른 모델에 기초하여 시료(50)의 각 막층의 특성을 해석한다. 도 12는 실시형태 2에 따른 시료(50)의 평면을 나타낸 평면도이며, 도 13은 실시형태 2에 따른 시료(50)의 단면을 나타낸 모식적 단면도이다. 시료(50)는 기판(51) 및 세트(30, 30, 30 …)를 포함한다. 기판(51)은 예를 들면 유리, 플라스틱 등으로 이루어지는 투명 기판, 플라스틱 기판 혹은 플렉시블 금속 기판 또는 웨이퍼 등이다. 도 13에 나타낸 바와 같이, 기판(51) 위에는 ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition), ＡＬＤ(Atomic Layer Deposition), 열산화 또는 스퍼터링 등에 의해, 공통막(이하, 하층막이라고 함)(300)이 형성된다.
이 하층막(300)은 예를 들면, ＣＶＤ에 의해 웨이퍼 위에 성막된 실리콘 산화막(ＳｉＯ2)이다. 하층막(300)의 상측 한쪽에는 제 1 막(301)이 형성된다. 이 제 1 막(301)은 예를 들면 아모퍼스 실리콘막 등이며, ＣＶＤ 등에 의해 하층막(300) 위에 성막된다. 하층막(300)의 상측 다른쪽에는 제 2 막(302)이 형성된다. 이 제 2 막(302)은 제 1 막과는 상이한 막, 예를 들면 폴리실리콘막 등이며, ＣＶＤ 등에 의해 하층막(300) 위에 성막된다. 이하에서는, 하층막(300) 위에 제 1 막(301)이 적층된 적층체를 제 1 적층체(31)라고 하고, 하층막(300) 위에 제 2 막(302)이 적층된 적층체를 제 2 적층체(32)라고 한다. 또한 제 1 적층체(31) 및 제 2 적층체(32)의 조합을 세트(30)라고 한다.
본 실시형태에서는 설명을 용이하게 하기 위하여, 제 1 적층체(31) 및 제 2 적층체(32) 사이에서 공통되는 하층막(300)은 1층인 예를 들어 설명하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 하층막(300)은 제 1 적층체(31) 및 제 2 적층체(32) 사이에서 공통되면 되고, 복수의 막이 적층된 것이어도 된다. 또한, 하층막(300)은 제 1 막(301) 및 제 2 막(302)을 상측 및 하측 양쪽에서 끼우는 복수의 막이어도 된다. 또한, 제 1 적층체(31) 및 제 2 적층체(32)에 전극 또는 이들을 덮는 보호 커버 등을 형성해도 된다.
제 1 막(301) 및 제 2 막(302)은 서로 막 두께 또는 굴절률 및 소쇠 계수를 포함하는 광학 특성이 상이한 물질이다. 본 실시형태에서는 제 1 막(301) 및 제 2 막(302)의 막 두께 및 광학 정수가 상이한 물질인 것으로 하여 설명한다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 세트(30)는 기판(51)의 평면 위에 분산 배치되어 있다. 이하에서는, 기판(51)의 평면에서 볼 때 좌상측을 원점 좌표 (0, 0)이라고 하고, 원점에서 오른쪽으로 행하는 방향을 X축 정방향, 원점에서 아래쪽으로 향하는 방향을 y축 정방향인 것으로 하여 설명한다.
세트(30)를 구성하는 제 1 적층체(31) 및 제 2 적층체(32)는 회로 설계에 따라 소정의 좌표 위치에 분산되어서 형성된다. 제 1 적층체(31)를 측정하는 경우, 제 1 기준 위치(C1)인 제 1 기준 좌표를 중심으로 측정을 행한다. 제 2 적층체(32)를 측정하는 경우, 보조 기준 위치(C2)인 보조 기준 좌표를 중심으로 측정을 행한다. 또한, 본 실시형태에서는 측정 위치를 제 1 적층체(31) 및 제 2 적층체(32)의 대략 중심으로 했지만, 일례이며 이에 한정되는 것은 아니다. 제 1 적층체(31)의 형성 위치인 제 1 기준 좌표는 미리 기억되어 있다.
도 11로 되돌아가서 분광 엘립소미터(1)의 하드웨어 구성에 대해서 설명한다. 상술한 구조의 시료(50)의 제 1 적층체(31) 및 제 2 적층체(32)를 해석하는 분광 엘립소미터(1)는, 한 쌍의 광조사기(3) 및 광취득기(5)로 이루어지는 측정기를 포함하는 측정 해석계의 부분 및 구동계 부분으로 크게 나뉘어진다. 분광 엘립소미터(1)는 측정 해석계의 부분으로서, 크세논 램프(2) 및 광조사기(3)를 제 1 광섬유 케이블(15a)에 의해 접속한다. 분광 엘립소미터(1)는 스테이지(4) 위에 탑재 배치한 시료(50)에 편광한 상태의 광을 조사하여 광을 입사시키는 동시에, 시료(50)에 의해 반사된 광을 광취득기(5)로 취득한다. 광취득기(5)는 제 2 광섬유 케이블(15b)을 통하여 분광기(7)에 접속되고 있어, 분광기(7)는 파장마다 측정을 행하여 측정 결과를 아날로그 신호로서 데이터 취입기(8)에 전송한다. 데이터 취입기(8)는 아날로그 신호를 소요값으로 변환하여 컴퓨터(10)에 전송한다. 컴퓨터(10)는 해석을 행한다.
또한, 분광 엘립소미터(1)는 구동계 부분으로서, 스테이지(4), 광조사기(3), 광취득기(5) 및 분광기(7)에 제 1 모터(M1) 내지 제 6 모터(M6)를 각각 설치하고 있다. 제 1 모터(M1) 내지 제 6 모터(M6)의 구동을 컴퓨터(10)에 접속한 모터 제어기(9)에 의해 제어함으로써, 스테이지(4), 광조사기(3), 광취득기(5) 및 분광기(7)를 측정에 따른 적절한 위치, 자세로 변경한다. 모터 제어기(9)는 컴퓨터(10)로부터 출력되는 지시에 기초하여 제 1 모터(M1) 내지 제 6 모터(M6)의 구동 제어를 행한다.
다음에, 분광 엘립소미터(1)의 상술한 각 부분을 차례로 상술한다. 우선, 크세논 램프(2)는 광원이며, 복수의 파장 성분을 포함하는 백색광을 발생하고, 발생한 백색광을 광조사기(3)에 제 1 광섬유 케이블(15a)을 통하여 보낸다. 광조사기(3)는 반원호 형상의 레일(6) 위에 배치되고, 내부에는 편광자(3a)를 갖고 있어, 백색광을 편광자(3a)에 의해 편광하고, 편광 상태의 광을 시료(50)에 조사한다. 또한, 광조사기(3)는 제 4 모터(M4)가 구동됨으로써 레일(6)을 따라 이동하여, 조사하는 광의 스테이지(4)의 스테이지면(4a)의 수직선(H)에 대한 각도(입사 각도(φ))를 조정 가능하게 하고 있다.
스테이지(4)는 이동 레일부(도시 생략)에 슬라이딩 가능하게 배치되어 있고, 제 1 모터(M1) 내지 제 3 모터(M3)의 구동에 의해 스테이지(4)를 도 11 중의 X축 방향, y축 방향(도 11의 지면(紙面)에 직교하는 방향) 및 높이 방향으로 되는 ｚ방향으로 각기 이동 가능하게 하고 있다. 스테이지(4)의 이동에 의해, 시료(50)에 광을 입사시키는 개소를 적절히 변경하고, 시료(50)의 면 분석을 행한다. 또한, 본 실시형태에서는 스테이지(4)를 X축 방향 및 y축 방향으로 옮기는 예를 들어 설명하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 스테이지(4)를 고정하고, 광조사기(3) 및 광취득기(5)를 옮겨서, 조사 위치를 X축 방향 및 y축 방향으로 이동시키도록 해도 된다. 또한, 스테이지(4)의 시료(50)를 탑재 배치하는 스테이지면(4a)은 광의 반사를 방지하기 위하여 흑색으로 되어 있다.
광취득기(5)는 시료(50)에 의해 반사된 광을 취득하고, 취득한 광의 편광 상태를 측정한다. 광취득기(5)는 광조사기(3)와 마찬가지로 레일(6) 위에 배치되어 있고, ＰＥＭ(Photo Elastic Modulator: 광탄성 변조기)(5a) 및 검광자(Analyzer)(5b)를 내장하고, 시료(50)에 의해 반사된 광을, ＰＥＭ(5a)을 통하여 검광자(5b)로 인도하고 있다. 광취득기(5)는 제 5 모터(M5)의 구동에 의해 레일(6)을 따라 이동 가능하다. 광취득기(5)는 광조사기(3)의 이동에 연동하여 반사 각도(φ)와 입사 각도(φ)가 동일한 각도로 되도록, 모터 제어기(9)에 의해 제어되고 있다. 또한, 광취득기(5)에 내장된 ＰＥＭ(5a)은 취득한 광을 소요 주파수(예를 들면 50㎑)로 위상 변조함으로써 직선 편광으로부터 타원 편광을 얻고 있다. 또한, 검광자(5b)는 ＰＥＭ(5a)에 의해 위상 변조된 각종 편광 중에서 선택적으로 편광을 취득하여 측정한다.
분광기(7)는 반사 미러, 회절 격자, 포토 멀티플라이어(ＰＭＴ : 광전자 배증관) 및 제어 유닛 등을 내장하고, 광취득기(5)로부터 제 2 광섬유 케이블(15b)을 통하여 보내진 광을 반사 미러에 의해 반사하여 회절 격자로 인도하고 있다. 회절 격자는 제 6 모터(M6)에 의해 각도를 변경하여 출사되는 광의 파장을 가변한다. 분광기(7)의 내부로 진행한 광은 ＰＭＴ에 의해 증폭되어, 광의 양이 적은 경우일지라도, 측정된 신호(광)를 안정화시킨다. 또한, 제어 유닛은 측정된 파장에 따른 아날로그 신호를 생성하여 데이터 취입기(8)에 송출하는 처리를 행한다.
데이터 취입기(8)는 분광기(7)로부터의 신호에 기초하여 반사광의 편광 상태(p편광, s편광)의 진폭비(Ψ) 및 위상차(Δ)를 파장마다 산출하고, 산출한 결과를 컴퓨터(10)에 송출한다. 또한, 진폭비(Ψ) 및 위상차(Δ)는 p편광의 진폭 반사 계수(Ｒｐ) 및 s편광의 진폭 반사 계수(Ｒｓ)에 대하여 상술한 수식 (1)의 관계가 성립한다.
또한, 컴퓨터(10)는 데이터 취입기(8)에 의해 얻어진 편광 상태의 진폭비(Ψ) 및 위상차(Δ)와, 시료에 따른 모델에 기초하여 시료(50)의 해석을 행하는 동시에, 스테이지(4)의 이동 등에 대한 제어를 행한다. 컴퓨터(10)는 ＣＰＵ(11)(Central Processing Unit), 표시부(14), 입력부(13), 기억부(15), 시계부(11e) 및 ＲＡＭ(12)(Random Access Memory) 등을 포함한다. ＣＰＵ(11)는 버스를 통하여 컴퓨터(10)의 하드웨어 각 부와 접속되어 있어서, 그들을 제어하는 동시에, 기억부(15)에 저장된 각종 프로그램에 따라 다양한 소프트웨어적 기능을 실행한다.
ＲＡＭ(12)은 반도체 소자 등이며, ＣＰＵ(11)의 지시에 따라 필요한 정보의 기입 및 판독을 행한다. 표시부(14)는 예를 들면 액정 모니터 또는 유기 EL 디스플레이 등이다. 입력부(13)는 키보드 및 마우스 등이다. 입력부(13)는 표시부(14) 위에 적층된 터치 패널이어도 된다. 시계부(11e)는 일시 정보를 ＣＰ Ｕ(11)에 출력한다. 기억부(15)는 예를 들면 하드디스크 또는 대용량 메모리로 구성되고, 해석용의 컴퓨터 프로그램, 및 스테이지(4)의 이동 제어용의 컴퓨터 프로그램 등의 각종 프로그램을 미리 기억하는 동시에, 표시부(14)에 표시하기 위한 각종 메뉴 화상의 데이터, 시료(50)에 따른 기지의 데이터, 복수의 모델, 모델의 작성에 이용되는 복수의 분산식, 작성된 모델, 각종 시료에 따른 레퍼런스 데이터, 및 간섭 무늬에 관련된 비교 처리에 사용하는 기준값 등을 기억한다.
기억부(15)는 그 외, 좌표값 파일(151), 결과 데이터베이스(이하, ＤＢ라고 함)(152) 및 모델 파일(153) 등을 저장하고 있다. 또한, 이들 파일 및 ＤＢ는 도시하지 않은 ＤＢ서버 등에 기억해도 된다. 시료(50)의 해석에 관하여, 컴퓨터(10)는 제 1 적층체(31)를 구성하는 하층막(300) 및 제 1 막(301), 및, 제 2 적층체(32)를 구성하는 하층막(300) 및 제 2 막(302)의 광학 특성으로서 굴절률 및 소쇠 계수(이하, 경우에 따라 광학 정수로 대표함)를 해석하는 동시에, 이들 각 층의 막 두께 등도 해석한다. ＣＰＵ(11)는 좌표값 파일(151)을 참조하여, 스테이지를 순차적으로 이동하고, 제 1 적층체(31) 및 제 2 적층체(32)의 계측을 행한다.
도 14는 실시형태 2에 따른 좌표값 파일(151)의 레코드 레이아웃을 나타낸 설명도이다. 좌표값 파일(151)은 세트(30)마다 제 1 적층체(31)의 제 1 기준 좌표 및 제 2 적층체(32)의 보조 기준 좌표(이하, 제 2 기준 좌표라고 함)를 기억하고 있다. 좌표값 파일(151)은 세트 ＩＤ 필드, 제 1 기준 좌표 필드 및 제 2 기준 좌표 필드를 포함한다. 세트 ＩＤ 필드에는 세트(30, 30, 30, …)를 특정하기 위한 고유한 ＩＤ가 기억되어 있다. 제 1 기준 좌표 필드에는 제 1 적층체(31)에 대하 여 측정해야 할 좌표값이 기억되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는 좌표값을 기억하는 예를 설명하지만, 좌표값으로부터 오로지 변환되는 거리를 기억해도 된다.
제 2 기준 좌표 필드에는 제 2 적층체(32)에 대하여 측정해야 할 좌표값이 기억되어 있다. 제 2 막(302)은 제 1 막(301)에 대하여 소정 위치 어긋난 방향에 형성되기 때문에, 미리 제 1 기준 위치인 제 1 기준 좌표에서의 이동량을 입력부(13)로부터 입력해 둔다. 도 15는 실시형태 2에 따른 이동량 입력 화면의 이미지를 나타낸 설명도이다. ＣＰＵ(11)는 기억부(15)로부터 도 15에 나타낸 이동량 입력 화면을 판독하고, 표시부(14)에 출력한다. 유저는 입력부(13)로부터 이동량을 입력한다. ＣＰＵ(11)는 입력부(13)로부터 X축 방향 및 y축 방향에 대한 이동량이 입력되고, 결정 버튼(41)이 조작되었을 경우, 입력된 이동량을 접수한다. 또한, 본 실시형태에서는 이동량은 ㎚ 단위로 입력하는 예를 나타내고 있지만, ㎛ 단위 등 다른 단위로 입력해도 된다.
ＣＰＵ(11)는 기억부(15)에 기억된 단위 길이당 좌표수를 판독하고, 이동 좌표수를 산출한다. ＣＰＵ(11)는 산출한 이동 좌표수를 제 1 기준 좌표에 가산하여, 제 2 기준 좌표를 산출한다. 도 14의 예에서는, 이동 좌표수는 (Ｓｘ, Ｔｙ)이며, 세트 ＩＤ 01의 제 2 기준 좌표는 (x1+Ｓｘ, y1+Ｔｙ)로 된다. 또한, 이동량은 X축 방향 또는 y축 방향 양쪽 또는 단독 중 어느 쪽이라도 된다. ＣＰＵ(11)는 좌표값 파일(151)을 참조하여, 스테이지의 이동 제어를 행하고, 제 1 기준 좌표에서 제 1 적층체(31)의 계측을 행하고, 제 2 기준 좌표에서 제 2 적층체(32)의 계측을 행한다.
컴퓨터(10)의 ＣＰＵ(11)는 측정된 진폭비(Ψ) 및 위상차(Δ)로부터, 기판(51) 및 시료(50)의 주위 분위기 등의 복소 굴절률을 기지라고 했을 경우에, 기억부(15)에 미리 기억되어 있는 모델링 프로그램을 사용한다. 그리고, 유저에 설정되는 시료(50)의 항목 및 시료(50)의 재료 구조에 따른 모델을 작성하여 모델 파일(153)에 기억해 둔다. 본 실시형태에서는 제 1 기준 위치에 대응하는 제 1 적층체(31)의 제 1 모델, 보조 기준 위치에 대응하는 제 2 적층체(32)의 보조 모델(이하, 제 2 모델이라고 함)이 모델 파일(153)에 기억되어 있다. ＣＰＵ(11)는 해석 단계에서 기억하고 있는 제 1 모델을 사용하여 제 1 적층체(31)의 하층막(300) 및 제 1 막(301)의 막 두께 및 복소 굴절률을 구한다. 마찬가지로 ＣＰＵ(11)는 제 2 모델을 사용하여 제 2 적층체(32)의 하층막(300) 및 제 2 막(302)의 막 두께 및 복소 굴절률을 구한다.
복소 굴절률(N)은 해석할 막층의 굴절률 n 및 소쇠 계수 k라고 했을 경우, 상술한 수식 (2)의 관계가 성립한다.
또한, 입사 각도를 φ, 광조사기(3)가 조사하는 광의 파장을 λ라고 했을 경우, 데이터 취입기(8)로부터 출력되는 엘립소미터에 의해 측정된 진폭비(Ψ) 및 위상차(Δ)는, 해석할 제 1 막(301), 제 2 막(302) 및 하층막(300)의 막 두께(d), 굴절률(n) 및 소쇠 계수(k)에 대하여 상술한 수식 (3)의 관계가 성립한다.
컴퓨터(10)의 ＣＰＵ(11)는 해석할 각 층의 막 두께 및 복수의 파라미터를 갖는 복소 유전률의 파장 의존성을 나타낸 분산식을 사용하여, 기억된 모델로부터 이론적인 연산으로 얻어지는 모델 스펙트럼 (ΨM(λi), ΔM(λi))(편광 상태)와, 데이터 취입기(8)로부터 출력되는 측정 결과에 따른 측정 스펙트럼 (ΨE(λi), ΔE(λi))(편광 상태)의 차가 최소로 되도록 막 두께, 분산식의 파라미터 등을 변화시키는 처리(피팅)를 행한다. 또한, 적용되는 분산식의 일례는 상술한 수식 (4)와 같다.
수식 (4)에서 좌변의 ε는 복소 유전률을 나타내고, ε∞, εs는 유전율을 나타내고, Γ0, ΓD, γj는 점성력에 대한 비례 계수(damping factor)를 나타내고, ωoj, ωt, ωp는 고유각 진동수(oscillator frequency, transverse frequency, plasma frequency)를 나타낸다. 또한, ε∞는 고주파에서의 유전율(high frequency dielectric constant)이고, εs는 저주파에서의 유전율(static dielectric constant)이며, fj=(εSj-ε∞)이다. 또한, 복소 유전률(ε)(ε(λ)에 상당) 및 복소 굴절률(N)(N(λ)에 상당)은 상술한 수식 (5)의 관계가 성립한다.
피팅에 대해서 설명한다. 시료(50)를 측정한 경우에서 T개의 측정 데이터쌍을 Ｅｘｐ(i=1, 2, …, T), T개의 모델의 계산 데이터쌍을 Ｍｏｄ(i=1, 2, …, T)라고 했을 때에 측정 오차는 정규 분포한다고 생각해서 표준 편차를 σi라고 했을 때의 최소 제곱법에 따른 평균 제곱 오차(χ2)는 상술한 수식 (6)으로 구해진다. 또한, P는 파라미터의 수이다. 평균 제곱 오차(χ2)의 값이 작을 때는, 측정 결과와 작성한 모델의 일치도가 큰 것을 의미하기 때문에, 복수의 모델을 비교하는 경 우, 평균 제곱 오차(χ2)의 값이 가장 작은 것이 베스트 모델에 상당한다.
상술한 컴퓨터(10)의 ＣＰＵ(11)가 행하는 시료 해석에 따른 일련의 처리는, 기억부(15)에 기억된 해석용의 컴퓨터 프로그램에 규정되어 있다. 본 실시형태에 따른 분광 엘립소미터(1)는 시료(50)에서의 복수의 미리 작성되어 있는 모델 타입(모델의 구조)을 기억부(15)의 모델 파일(153)에 기억하고 있다. 이들 모델 타입의 구조가, 기억부(15)에 기억되는 컴퓨터 프로그램(모델링 프로그램)이 규정하는 처리에 기초하여 판독되어 해석에 사용된다.
이상 상술한 모델에 기초하는 피팅을, 제 1 적층체(31) 내지 제 2 적층체(32) 각각에 대하여 실행한다. 이에 의해, ＣＰＵ(11)는 제 1 적층체(31)의 하층막(300) 및 제 1 막(301) 각각의 막 두께 및 분산식의 파라미터를 산출한다. 마찬가지로, ＣＰＵ(11)는 제 2 적층체(32)의 하층막(300) 및 제 2 막(302) 각각의 막 두께 및 분산식의 파라미터를 산출한다. ＣＰＵ(11)는 제 1 적층체(31)의 하층막(300) 및 제 1 막(301) 각각의 분산식의 파라미터 등을 참조함으로써, 하층막(300) 및 제 1 막(301) 각각의 광학 정수(굴절률(n), 소쇠 계수(k))를 산출한다. 마찬가지로, ＣＰＵ(11)는 제 2 적층체(32)의 하층막(300) 및 제 2 막(302) 각각의 분산식의 파라미터 등을 참조함으로써, 하층막(300) 및 제 2 막(302) 각각의 광학 정수(굴절률(n), 소쇠 계수(k))를 산출한다.
ＣＰＵ(11)는 피팅에 의해 구한 막 두께 및 광학 정수 등을 결과 ＤＢ(152)에 기억한다. 도 16은 실시형태 2에 따른 결과 ＤＢ(152)의 레코드 레이아웃을 나 타낸 설명도이다. 결과 ＤＢ(152)는 세트 ＩＤ 필드, 막 필드, 측정 스펙트럼 필드, 막 두께 필드, 막 두께, 굴절률 및 소쇠 계수의 이상 플래그 필드, 굴절률 필드 및 소쇠 계수 필드를 포함한다. ＣＰＵ(11)는 결과 ＤＢ(152)의 필드의 키가 관련된 스키마에서 ＳＱＬ(Structured Query Language) 등의 데이터베이스의 형식에 따른 액세스 인터페이스를 사용하여 대화함으로써, 필요한 정보의 기억, 검색 등의 처리를 실행한다.
결과 ＤＢ(152)는 제 1 적층체(31) 및 제 2 적층체(32) 각각의 측정 스펙트럼, 막 두께 및 광학 정수 등을 기억하고 있다. 또한, 도 16의 예에서는 제 1 적층체(31)의 기억 내용을 나타내고 있다. 세트 ＩＤ 필드에는 상술한 세트 ＩＤ가 기억되어 있다. 막 필드에는 적층체를 구성하는 막의 이름이 기억되어 있다. 도 16의 예에서는 제 1 적층체(31)의 상층인 제 1 막(301) 및 하층막(300)이 기억되어 있다. 측정 스펙트럼 필드에는 측정에 의해 얻어진 측정 스펙트럼 (ΨE(λi), ΔE(λi))가 세트 ＩＤ의 막마다 기억되어 있다.
막 두께 필드에는 제 1 적층체(31)의 제 1 모델, 제 2 적층체(32)의 제 2 모델로부터 이론적인 연산으로 얻어지는 모델 스펙트럼 (ΨM(λi), ΔM(λi))(이하, ΨM, ΔM으로 생략함)와 측정 스펙트럼 (ΨE(λi), ΔE(λi))(이하, ΨE, ΔE로 생략함)의 피팅에 의해 얻어진 막 두께가 세트 ＩＤ의 막마다 기억되어 있다. 굴절률 필드 및 소쇠 계수 필드에는 피팅에 의해 얻어진 분산식의 파라미터로부터 산출되는 굴절률 및 소쇠 계수가, 세트 ＩＤ의 막마다 기억되어 있다.
이상 플래그 필드에는 막 두께 또는 광학 정수가, 미리 기억된 기준 막 두께 또는 기준 광학 정수(기준 굴절률, 기준 소쇠 계수)의 소정 범위 외로 되는 경우에 이상을 나타내는 플래그가 세트 ＩＤ의 막마다 기억된다. 도 16의 예에서는 이상 플래그를 백색으로 뚫린 동그라미로 나타내고 있다. 세트 ＩＤ 01의 제 1 막(301)은 막 두께 및 소쇠 계수에 이상이 존재하는 것을 이해할 수 있다. 기준 막 두께 및 소정 범위는 기억부(15)에 미리 기억되어 있다. 기준 막 두께 및 소정 범위에 대해서는 유저의 설정에 의해 입력부(13)로부터 적절한 값을 입력하고, 기억부(15)에 기억하는 것이 가능하다. 소정 범위는 허용 오차를 나타내고, 예를 들면, 기준 막 두께의 ±수㎚로 하는 것 이외에, 기준 막 두께의 99% 내지 101％(±1%) 등으로 하면 된다.
굴절률 및 소쇠 계수에 대해서도 마찬가지로, 기준 굴절률, 기준 소쇠 계수 및 소정 범위가 기억부(15)에 미리 기억되어 있다. 또한, 결과 ＤＢ(152)의 레이아웃 예는 어디까지나 일례이며, 데이터간의 관계가 유지되어 있으면, 설계에 따라 자유스러운 데이터를 갖게 하는 방법을 하면 된다. ＣＰＵ(11)는 모든 세트(30)에 대하여 계측 처리를 종료하였을 경우, 표시부(14)에 결과 표시를 출력한다.
도 17은 실시형태 2에 따른 결과 표시 화면의 이미지를 나타낸 설명도이다. ＣＰＵ(11)는 좌표값 파일(151)의 제 1 기준 좌표 및 제 2 기준 좌표를 참조하여, 각 세트(30)를 구성하는 제 1 적층체(31) 및 제 2 적층체(32)를 나타내는 직사각형 형상의 프레임을 표시부(14)에 출력한다. 도 17에 나타낸 바와 같이 제 1 적층체(31)를 나타내는 프레임체 및 제 2 적층체(32)를 나타내는 프레임체, 및, 이들 세트(30)를 특정하는 세트 ＩＤ가 표시부(14)에 표시된다. ＣＰＵ(11)는 결과 ＤＢ(152)를 참조하여, 하층막(300) 이외의 막, 즉 제 1 막(301) 및 제 2 막(302)에 따른 막 두께, 굴절률 및 소쇠 계수의 이상 플래그를 검색한다. ＣＰＵ(11)는 제 1 막(301)의 막 두께에 이상 플래그가 설정되어 있을 경우, 막 두께를 나타내는 「ｄ」를 대응하는 세트 ＩＤ의 제 1 막에 따른 프레임체에 표시한다.
마찬가지로, ＣＰＵ(11)는 제 1 막(301)의 굴절률에 이상 플래그가 설정되어 있을 경우, 굴절률을 나타내는 「ｎ」을 대응하는 세트 ＩＤ의 제 1 막에 따른 프레임체에 표시한다. 또한, ＣＰＵ(11)는 제 1 막(301)의 소쇠 계수에 이상 플래그가 설정되어 있을 경우, 소쇠 계수를 나타내는 「ｋ」를 대응하는 세트 ＩＤ의 제 1 막에 따른 프레임체에 표시한다. 제 2 막(302)에 대해서도 마찬가지로, 대응하는 세트 ＩＤ의 제 2 막에 따른 프레임체에 「d」, 「n」 또는 「k」를, 이상을 나타내는 신호로서 출력한다.
또한, ＣＰＵ(11)는 이상 플래그가 적어도 하나 설정되어 있는 제 1 적층체(31) 또는 제 2 적층체(32)의 좌표값을, 좌표값 파일(151)을 참조하여, 표시부(14)에 출력한다. 도 17의 예에서는 제 1 기준 좌표 (x1, y1)로 나타내는 세트 ＩＤ 01에 대해서는, 제 1 적층체(31)에 따른 제 1 막(301)의 막 두께에 이상이 존재하는 것을 이해할 수 있다. 또한, 제 2 기준 좌표 (x7+Ｓｘ, y7+Ｔｙ)로 나타내는 세트 ＩＤ 07에 대해서는 제 2 적층체(32)에 따른 제 2 막(302)의 막 두께, 굴절률 및 소쇠 계수 모두에 이상이 존재하는 것을 이해할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 도 17에 나타낸 바와 같이, 상층인 제 1 적층체(31) 및 제 2 적층 체(32)의 이상을 나타내는 예를 설명했지만, 마찬가지로 하층인 하층막(300)의 이상 상태를 도시하여도 되는 것은 물론이다. 도 17에 표시된 「하층」에 설정된 하이퍼 링크가 클릭되었을 경우, ＣＰＵ(11)는 이하의 처리를 행한다. ＣＰＵ(11)는 좌표값 파일(151)의 제 1 기준 좌표를 참조하여, 하층막(300)을 나타내는 직사각형 형상의 프레임을 표시부(14)에 출력한다. 제 1 적층체(31) 및 제 2 적층체(32)의 표시와 마찬가지로, 하층막(300)을 나타내는 프레임체, 및, 세트(30)를 특정하는 세트 ＩＤ가 표시부(14)에 표시된다. ＣＰＵ(11)는 결과 ＤＢ(152)를 참조하여, 하층막(300)에 따른 막 두께, 굴절률 및 소쇠 계수의 이상 플래그를 검색한다. ＣＰＵ(11)는 하층막(300)의 막 두께에 이상 플래그가 설정되어 있을 경우, 막 두께를 나타내는 「ｄ」를 대응하는 세트 ＩＤ의 프레임체에 표시한다. 마찬가지로, ＣＰＵ(11)는 하층막(300)의 굴절률에 이상 플래그가 설정되어 있을 경우, 굴절률을 나타내는 「ｎ」을 대응하는 세트 ＩＤ의 프레임체에 표시한다. 또한, ＣＰＵ(11)는 하층막(300)의 소쇠 계수에 이상 플래그가 설정되어 있을 경우, 소쇠 계수를 나타내는 「ｋ」를 대응하는 세트 ＩＤ의 프레임체에 표시한다. 또한, ＣＰＵ(11)는 이상 플래그가 적어도 하나 설정되어 있는 하층막(300)의 좌표값을, 좌표값 파일(151)을 참조하여, 표시부(14)에 출력한다. 또한 지면의 형편상, 하층막(300)과 제 1 적층체(31) 및 제 2 적층체(32)의 이상을 나타내는 화면을 나누어 기재했지만, 동일 화면상에 표시해도 되는 것은 물론이다.
이상의 하드웨어 구성에서 각 소프트웨어 처리의 순서를, 플로차트를 사용하여 설명한다. 도 18은 실시형태 2에 따른 좌표값의 기억 처리 순서를 나타낸 플로 차트이다. ＣＰＵ(11)는 각 세트(30)의 제 1 적층체(31)의 제 1 기준 위치를 접수한다(스텝 S81). 이 제 1 기준 위치에 대해서는, 유저가 입력부(13)로부터 적절히 수치를 입력 등을 하면 된다. 이 밖에, ＣＰＵ(11)는 기록 매체(도시 생략)로부터 판독함으로써 취득한 제 1 기준 위치, 또는, 통신망을 통하여 다운로드함으로써 취득한 제 1 기준 위치를, 접수하도록 해도 된다. ＣＰＵ(11)는 기억부(15)에 기억된 단위 길이당 좌표값을 참조하여, 접수한 제 1 기준 위치에 대응하는 각 세트(30)의 제 1 기준 좌표를 산출한다(스텝 S82).
ＣＰＵ(11)는 세트 ＩＤ에 대응시켜서 산출한 제 1 기준 좌표를 좌표값 파일(151)에 기억한다(스텝 S83). ＣＰＵ(11)는 기억부(15)에 기억된 이동량 입력 화면을 판독하여, 표시부(14)에 출력한다. ＣＰＵ(11)는 입력부(13)로부터 입력된 이동량을 접수한다(스텝 S84). ＣＰＵ(11)는 단위 길이당 좌표값, 접수한 이동량 및 제 1 기준 좌표에 기초하여, 각 세트의 제 2 기준 좌표를 산출한다(스텝 S85). ＣＰＵ(11)는 세트 ＩＤ에 대응시켜서 제 2 기준 좌표를 좌표값 파일(151)에 기억한다(스텝 S86).
도 19a 및 도 19b는 실시형태 2에 따른 측정 처리의 순서를 나타낸 플로차트이다. ＣＰＵ(11)는 변수인 ｑ에 1을 대입한다(스텝 S91). ＣＰＵ(11)는 세트 ＩＤ가 q인 제 1 기준 좌표를 좌표값 파일(151)로부터 판독한다(스텝 S92). 변수 q가 1인 경우, 세트 ＩＤ 「01」의 제 1 기준 좌표가 판독된다. ＣＰＵ(11)는 모터 제어기(9)를 통하여 제 1 모터(M1) 및 제 2 모터(M2)를 제어하여, 스테이지를 제 1 기준 좌표까지 이동시킨다(스텝 S93). 이에 의해, 제 1 적층체(31)의 계측 준비가 이루어진다. 분광 엘립소미터(1)의 ＣＰＵ(11)는 광조사기(3) 및 광취득기(5)를 제어하여, 제 1 적층체(31)를 향하여 광을 조사하고, 측정 스펙트럼 ΨE1, ΔE1을 측정한다(스텝 S94). ＣＰＵ(11)는 데이터 취입기(8)를 통하여 출력되는 측정 스펙트럼 ΨE1, ΔE1을 접수하고, 세트 ＩＤ에 대응시켜서 결과 ＤＢ(152)에 기억한다(스텝 S95).
ＣＰＵ(11)는 피팅을 행하기 위해, 모델링 프로그램에 측정 스펙트럼 ΨE1, ΔE1을 출력한다(스텝 S96). 또한, 피팅 처리에 대해서는 후술한다. ＣＰＵ(11)는 세트 ＩＤ가 q인 제 2 기준 좌표를 좌표값 파일(151)로부터 판독한다(스텝 S97). ＣＰＵ(11)는 모터 제어기(9)를 통하여 제 1 모터(M1) 및 제 2 모터(M2)를 제어하여, 스테이지를 제 2 기준 좌표까지 이동시킨다(스텝 S98). 이에 의해, 제 2 적층체(32)의 계측 준비가 이루어진다. 분광 엘립소미터(1)의 ＣＰＵ(11)는 광조사기(3) 및 광취득기(5)를 제어하여, 제 2 적층체(32)를 향하여 광을 조사하고, 측정 스펙트럼 ΨE2, ΔE2를 측정한다(스텝 S99).
ＣＰＵ(11)는 데이터 취입기(8)를 통하여 출력되는 측정 스펙트럼 ΨE2, ΔE2를 접수하고, 세트 ＩＤ에 대응시켜서 결과 ＤＢ(152)에 기억한다(스텝 S101). 또한, 측정 후 바로 해석을 행하는 것이 아니고, 후일 해석을 행해도 된다. ＣＰＵ(11)는 피팅을 행하기 위해, 모델링 프로그램에 측정 스펙트럼 ΨE2, ΔE2를 출력한다(스텝 S102). ＣＰＵ(11)는 모든 세트(30)에 대한 처리를 종료하였는지의 여 부를 판단한다(스텝 S103). ＣＰＵ(11)는 모든 세트(30)에 대한 처리를 종료하지 않은 것으로 판단했을 경우(스텝 S103에서 ＮＯ), 변수인 ｑ를 증가시킨다(스텝 S104). ＣＰＵ(11)는 처리를 스텝 S92로 되돌려서, 다음 세트(30)의 측정 스펙트럼을 측정한다. 한편, ＣＰＵ(11)는 모든 세트(30)에 대한 처리를 종료한 것으로 판단했을 경우(스텝 S103에서 ＹＥＳ), 일련의 처리를 종료한다.
도 24a, 도 24b, 도 24c는 실시형태 2에 따른 막 두께 및 광학 정수의 산출 순서를 나타낸 플로차트이다. ＣＰＵ(11)는 모델 파일(153)로부터 제 1 모델을 판독한다(스텝 S111). ＣＰＵ(11)는 판독한 제 1 모델에 대응하여, 미리 기억되어 있었던 초기값으로 되는 복수의 막 두께 및 복수의 분산식의 파라미터를 기억부(15)로부터 판독한다(스텝 S112). ＣＰＵ(11)는 판독한 제 1 모델, 초기 막 두께 및 파라미터에 기초하여, 제 1 모델의 모델 스펙트럼 ΨM1, ΔM1을 산출하고, 결과를 기억부(15)에 기억한다(스텝 S113).
ＣＰＵ(11)는 모델 파일(153)로부터 제 2 모델을 판독한다(스텝 S114). ＣＰＵ(11)는 판독한 제 2 모델에 대응하여, 미리 기억되어 있었던 초기값으로 되는 복수의 막 두께 및 복수의 분산식의 파라미터를 기억부(15)로부터 판독한다(스텝 S115). ＣＰＵ(11)는 판독한 제 2 모델, 초기 막 두께 및 파라미터에 기초하여, 제 2 모델의 모델 스펙트럼 ΨM2, ΔM2를 산출하고, 결과를 기억부(15)에 기억한다(스텝 S116).
ＣＰＵ(11)는 변수인 ｑ에 1을 대입한다(스텝 S117). ＣＰＵ(11)는 세트 Ｉ Ｄ가 q인 측정 스펙트럼 ΨE1, ΔE1을 결과 ＤＢ(152)로부터 판독한다(스텝 S118). ＣＰＵ(11)는 이 판독한 측정 스펙트럼 ΨE1, ΔE1과, 제 1 모델의 모델 스펙트럼 ΨM1, ΔM1에 기초하여, 피팅을 행한다(스텝 S119). 구체적으로는, ＣＰＵ(11)는 피팅을 위해 판독한, 측정 스펙트럼 ΨE1, ΔE1과 제 1 모델의 모델 스펙트럼 ΨM1, ΔM1을 비교하여 측정 스펙트럼과 모델 스펙트럼의 차가 최소로 되도록 막 두께, 분산식의 파라미터 등을 변화시키는 처리(피팅)를 행한다. ＣＰＵ(11)는 이 피팅 결과로서 최소 제곱법을 사용하고, 평균 제곱 오차(χ2)를 얻는다. 평균 제곱 오차(χ2)는 상술한 수식 (2)에 의해 산출할 수 있다.
피팅의 결과로서 ＣＰＵ(11)는 산출한 평균 제곱 오차가 소정값 이하인지의 여부를 판단한다(스텝 S121). 또한, 이 소정값은 기억부(15)에 기억되어 있다. ＣＰＵ(11)는 산출한 평균 제곱 오차가 소정값 이하가 아니라고 판단했을 경우(스텝 S121에서 ＮＯ), 제 1 모델에 초기값으로서 설정한 막 두께 및 분산식의 파라미터를 적절히 변경하고, 다시 제 1 모델의 모델 스펙트럼 ΨM1, ΔM1을 산출한다(스텝 S122). 또한, 이 변경은 ＣＰＵ(11)에 의한 변경이어도 되고, 오퍼레이터에 의한 변경이어도 된다. 그 후, 다시 스텝 S119로 이행하여, 동일한 처리를 되풀이한다.
ＣＰＵ(11)는 산출한 평균 제곱 오차(χ2)가 소정값 이하라고 판단했을 경우(스텝 S121에서 ＹＥＳ), 그 때의 피팅에서 얻어진 막 두께 및 분산식의 파라미 터를 채용해야 할 값으로서 결정한다(스텝 S123). 이에 의해, 제 1 적층체(31)의 하층막(300) 및 제 1 막(301)의 막 두께가 산출된다. 또한, 스텝 S121의 처리에서는, 소정의 값 이하로 될 때까지, 처리를 행하도록 하고 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 소정 시간 내에 각 모델에 설정해야 할 초기 막 두께 및 분산식의 파라미터를 순차적으로 변경하고, 소정 시간 내에서 최소의 평균 제곱 오차를 취하는 경우의 막 두께 및 분산식의 파라미터를 결과로서 채용하도록 해도 된다.
ＣＰＵ(11)는 하층막(300) 및 제 1 막(301)의 분산식의 파라미터 등을 참조함으로써, 제 1 적층체(31)의 하층막(300) 및 제 1 막(301)의 굴절률 및 소쇠 계수를 산출한다(스텝 S124). ＣＰＵ(11)는 세트 ＩＤ 및 제 1 적층체(31)에 대응시켜서, 하층막(300) 및 제 1 막(301)의 막 두께, 굴절률 및 소쇠 계수를 결과 ＤＢ(152)에 기억한다(스텝 S125).
ＣＰＵ(11)는 세트 ＩＤ가 q인 측정 스펙트럼 ΨE2, ΔE2를 결과 ＤＢ(152)로부터 판독한다(스텝 S126). ＣＰＵ(11)는 이 판독한 측정 스펙트럼 ΨE2, ΔE2와, 제 2 모델의 모델 스펙트럼 ΨM2, ΔM2에 기초하여, 피팅을 행한다(스텝 S127). 구체적으로는, ＣＰＵ(11)는 피팅을 위해 판독한, 측정 스펙트럼 ΨE2, ΔE2와 제 2 모델의 모델 스펙트럼 ΨM2, ΔM2를 비교하여 측정 스펙트럼과 모델 스펙트럼의 차가 최소로 되도록 막 두께, 분산식의 파라미터 등을 변화시키는 처리(피팅)를 행한다. ＣＰＵ(11)는 이 피팅 결과로서 최소 제곱법을 사용하여, 평균 제곱 오차(χ2)를 얻 는다. 평균 제곱 오차(χ2)는 상술한 수식 (2)에 의해 산출할 수 있다.
피팅의 결과로서 ＣＰＵ(11)는 산출한 평균 제곱 오차가 소정값 이하인지의 여부를 판단한다(스텝 S128). ＣＰＵ(11)는 산출한 평균 제곱 오차가 소정값 이하가 아니라고 판단했을 경우(스텝 S128에서 ＮＯ), 제 2 모델에 초기값으로서 설정한 막 두께 및 분산식의 파라미터를 적절히 변경하고, 다시 제 2 모델의 모델 스펙트럼 ΨM2, ΔM2를 산출한다(스텝 S129). 그 후, 다시 스텝 S127로 이행하여, 동일한 처리를 되풀이한다.
ＣＰＵ(11)는 산출한 평균 제곱 오차(χ2)가 소정값 이하라고 판단했을 경우(스텝 S128에서 ＹＥＳ), 그 때의 피팅에서 얻어진 막 두께 및 분산식의 파라미터를 채용해야 할 값으로서 결정한다(스텝 S131). 이에 의해, 제 2 적층체(32)의 하층막(300) 및 제 2 막(302)의 막 두께가 산출된다. ＣＰＵ(11)는 하층막(300) 및 제 2 막(302)의 분산식의 파라미터 등을 참조함으로써, 제 2 적층체(32)에 따른 하층막(300) 및 제 2 막(302)의 굴절률 및 소쇠 계수를 산출한다(스텝 S132). ＣＰＵ(11)는 세트 ＩＤ 및 제 2 적층체에 대응시켜서, 하층막(300) 및 제 2 막(302)의 막 두께, 굴절률 및 소쇠 계수를 결과 ＤＢ(152)에 기억한다(스텝 S133).
ＣＰＵ(11)는 모든 세트(30)에 대한 처리를 종료했는지의 여부를 판단한다(스텝 S134). ＣＰＵ(11)는 모든 세트(30)에 대한 처리를 종료하지 않은 것으로 판단했을 경우(스텝 S134에서 ＮＯ), 변수인 ｑ를 증가시킨다(스텝 S135). ＣＰＵ(11)는 처리를 스텝 S118로 되돌려서, 다음 세트(30)의 막 두께 및 광학 정수의 산출 처리를 행한다. 한편, ＣＰＵ(11)는 모든 세트(30)에 대한 처리를 종료했다고 판단했을 경우(스텝 S134에서 ＹＥＳ), 일련의 처리를 종료한다. 이에 의해, 최초로 좌표값 파일(151)의 생성 및 이들에 대응하는 모델을 준비해 두는 것만으로, 계측 대상으로 되는 세트(30)의 제 1 적층체(31) 및 제 2 적층체(32)의 막 두께 및 광학 정수를 취득하는 것이 가능해진다.
도 21a 내지 도 21c는 실시형태 2에 따른 이상 검출 처리의 순서를 나타낸 플로차트이다. ＣＰＵ(11)는 변수인 ｑ에 초기값 1을 대입한다(스텝 S141). ＣＰＵ(11)는 세트 ＩＤ가 q인 제 1 기준 좌표 및 제 2 기준 좌표를 좌표값 파일(151)로부터 판독한다(스텝 S142). ＣＰＵ(11)는 도 17에 나타낸 직사각형 형상의 프레임체를 2개, 제 1 기준 좌표 및 제 2 기준 좌표를 참조하여 표시부(14)에 출력한다. 구체적으로는, ＣＰＵ(11)는 제 1 기준 좌표를 참조하여 제 1 적층체(31)에 대응하는 제 1 프레임체를 출력하고, 제 2 기준 좌표를 참조하여 제 2 적층체(32)에 대응하는 제 2 프레임체를 출력하고, 그 근방에 세트 ＩＤ를 더 출력한다(스텝 S143).
ＣＰＵ(11)는 결과 ＤＢ(152)에 기억된 세트 ＩＤ ｑ에 대응하는 제 1 막(301)의 막 두께를 판독한다. ＣＰＵ(11)는 제 1 막(301)의 막 두께는, 기억부(15)에 미리 기억된 기준 막 두께의 소정 범위 외로 되는지의 여부를 판단한다(스텝 S144). ＣＰＵ(11)는 소정 범위 외라고 판단했을 경우(스텝 S144에서 ＹＥＳ), 당해 세트 ＩＤ ｑ의 제 1 막(301)에 대응시켜서 막 두께 이상 플래그를 결과 ＤＢ(152)에 기억한다(스텝 S145). ＣＰＵ(11)는 제 1 프레임체에 막 두께 이상을 나타내는 정보 및 좌표값 파일(151)에 기억된 세트 ＩＤ에 대응하는 제 1 기준 좌표를 출력한다(스텝 S146). 당해 처리 후, 및, ＣＰＵ(11)가 소정 범위 외라고 판단할 수 없는 경우(스텝 S144에서 ＮＯ), 스텝 S147의 처리로 이행한다.
ＣＰＵ(11)는 결과 ＤＢ(152)에 기억된 세트 ＩＤ ｑ에 대응하는 제 1 막(301)의 굴절률을 판독한다. ＣＰＵ(11)는 제 1 막(301)의 굴절률은, 기억부(15)에 미리 기억된 기준 굴절률의 소정 범위 외로 되는지의 여부를 판단한다(스텝 S147). ＣＰＵ(11)는 소정 범위 외라고 판단했을 경우(스텝 S147에서 ＹＥＳ), 당해 세트 ＩＤ ｑ의 제 1 막(301)에 대응시켜서 굴절률 이상 플래그를 결과 ＤＢ(152)에 기억한다(스텝 S148). ＣＰＵ(11)는 제 1 프레임체에 굴절률 이상을 나타내는 정보 및 좌표값 파일(151)에 기억된 세트 ＩＤ에 대응하는 제 1 기준 좌표를 출력한다(스텝 S149). 또한, 제 1 기준 좌표가 이미 스텝 S146에서 출력되어 있을 경우는, 재차 출력하지 않아도 된다. 당해 처리 후, 및, ＣＰＵ(11)가 소정 범위 외라고 판단할 수 없을 경우(스텝 S147에서 ＮＯ), 스텝 S151의 처리로 이행한다.
ＣＰＵ(11)는 결과 ＤＢ(152)에 기억된 세트 ＩＤ ｑ에 대응하는 제 1 막(301)의 소쇠 계수를 판독한다. ＣＰＵ(11)는 제 1 막(301)의 소쇠 계수는, 기억부(15)에 미리 기억된 기준 소쇠 계수의 소정 범위 외로 되는지의 여부를 판단한다(스텝 S151). ＣＰＵ(11)는 소정 범위 외라고 판단했을 경우(스텝 S151에서 ＹＥＳ), 당해 세트 ＩＤ ｑ의 제 1 막(301)에 대응시켜서 소쇠 계수 이상 플래그를 결과 ＤＢ(152)에 기억한다(스텝 S152). ＣＰＵ(11)는 제 1 프레임체에 소쇠 계수 이상을 나타내는 정보 및 좌표값 파일(151)에 기억된 세트 ＩＤ에 대응하는 제 1 기준 좌표를 출력한다(스텝 S153). 당해 처리 후, 및, ＣＰＵ(11)가 소정 범위 외라고 판단할 수 없을 경우(스텝 S151에서 ＮＯ), 스텝 S154의 처리로 이행한다.
ＣＰＵ(11)는 결과 ＤＢ(152)에 기억된 세트 ＩＤ ｑ에 대응하는 제 2 막(302)의 막 두께를 판독한다. ＣＰＵ(11)는 제 2 막(302)의 막 두께는, 기억부(15)에 미리 기억된 기준 막 두께의 소정 범위 외로 되는지의 여부를 판단한다(스텝 S154). ＣＰＵ(11)는 소정 범위 외라고 판단했을 경우(스텝 S154에서 ＹＥＳ), 당해 세트 ＩＤ ｑ의 제 2 막(302)에 대응시켜서 막 두께 이상 플래그를 결과 ＤＢ(152)에 기억한다(스텝 S155). ＣＰＵ(11)는 제 2 프레임체에 막 두께 이상을 나타내는 정보 및 좌표값 파일(151)에 기억된 세트 ＩＤ에 대응하는 제 2 기준 좌표를 출력한다(스텝 S156). 당해 처리 후, 및, ＣＰＵ(11)가 소정 범위 외라고 판단할 수 없을 경우(스텝 S154에서 ＮＯ), 스텝 S157의 처리로 이행한다.
ＣＰＵ(11)는 결과 ＤＢ(152)에 기억된 세트 ＩＤ ｑ에 대응하는 제 2 막(302)의 굴절률을 판독한다. ＣＰＵ(11)는 제 2 막(302)의 굴절률은, 기억부(15)에 미리 기억된 기준 굴절률의 소정 범위 외로 되는지의 여부를 판단한다(스텝 S157). ＣＰＵ(11)는 소정 범위 외라고 판단했을 경우(스텝 S157에서 ＹＥＳ), 당해 세트 ＩＤ ｑ의 제 2 막(302)에 대응시켜서 굴절률 이상 플래그를 결과 ＤＢ(152)에 기억한다(스텝 S158). ＣＰＵ(11)는 제 2 프레임체에 굴절률 이상을 나타내는 정보 및 좌표값 파일(151)에 기억된 세트 ＩＤ에 대응하는 제 2 기준 좌표를 출력한다(스텝 S159). 당해 처리 후, 및, ＣＰＵ(11)가 소정 범위 외라고 판단 할 수 없을 경우(스텝 S157에서 ＮＯ), 스텝 S161의 처리로 이행한다.
ＣＰＵ(11)는 결과 ＤＢ(152)에 기억된 세트 ＩＤ ｑ에 대응하는 제 2 막(302)의 소쇠 계수를 판독한다. ＣＰＵ(11)는 제 2 막(302)의 소쇠 계수는, 기억부(15)에 미리 기억된 기준 소쇠 계수의 소정 범위 외로 되는지의 여부를 판단한다(스텝 S161). ＣＰＵ(11)는 소정 범위 외라고 판단했을 경우(스텝 S161에서 ＹＥＳ), 당해 세트 ＩＤ ｑ의 제 2 막(302)에 대응시켜서 소쇠 계수 이상 플래그를 결과 ＤＢ(152)에 기억한다(스텝 S162). ＣＰＵ(11)는 제 2 프레임체에 소쇠 계수 이상을 나타내는 정보 및 좌표값 파일(151)에 기억된 세트 ＩＤ에 대응하는 제 2 기준 좌표를 출력한다(스텝 S163). 당해 처리 후, 및, ＣＰＵ(11)가 소정 범위 외라고 판단할 수 없을 경우(스텝 S161에서 ＮＯ), 스텝 S164의 처리로 이행한다.
ＣＰＵ(11)는 모든 세트(30)에 대한 처리를 종료했는지의 여부를 판단한다(스텝 S164). ＣＰＵ(11)는 모든 세트(30)에 대한 처리를 종료하지 않았다고 판단했을 경우(스텝 S164에서 ＮＯ), 변수인 ｑ를 증가시킨다(스텝 S165). ＣＰＵ(11)는 처리를 스텝 S142로 되돌려서, 다음 세트(30)의 이상 검출 처리를 행한다. 한편, ＣＰＵ(11)는 모든 세트(30)에 대한 처리를 종료했다고 판단했을 경우(스텝 S164에서 ＹＥＳ), 일련의 처리를 종료한다. 이에 의해, 측정 대상의 막 두께 및 광학 정수의 측정에 맞추어, 이상 개소를 용이하게 시인할 수 있고, 검사 효율 및 생산 효율을 향상시키는 것이 가능해진다.
본 실시형태 2는 이상과 같은 구성으로 되어 있고, 그 밖의 구성 및 작용은 실시형태 1과 같으므로, 대응하는 부분에는 동일한 참조 번호를 붙이고 그 상세한 설명을 생략한다.
실시형태 3
실시형태 3은 공통의 파라미터를 이용하는 형태에 관한 것이다. 도 22는 실시형태 3에 따른 분광 엘립소미터(1)의 하드웨어 구성을 나타내는 블록도이다. 실시형태 2의 구성에 더해서, 기억부(15)에는 관련 파일(154)이 기억되어 있다. 관련 파일(154)은 제 1 적층체(31) 및 제 2 적층체(32)를 구성하는 각 층의 막 두께 또는 광학 정수가 공통되는지의 여부에 관한 관련 정보를 기억하고 있다. 유저는 입력부(13)로부터 관련 정보 입력 화면을 참조하여, 관련 정보를 입력한다.
도 23은 실시형태 3에 따른 관련 정보 입력 화면의 이미지를 나타내는 설명 도이다. ＣＰＵ(11)는 모델 파일(153)에 기억된 제 1 모델 및 제 2 모델을 참조하여, 관련 정보 입력 화면을 생성해서 표시부(14)에 출력한다. 제 1 모델은 제 1 적층체(31)에 대응하고, 하층막(이하, 본 실시형태에서는 공통막이라고 함)(300) 및 이에 적층되는 제 1 막(301)에 의해 구성된다. 제 2 모델은 제 2 적층체(32)에 대응하고, 공통막(300) 및 이에 적층되는 제 2 막(302)에 의해 구성된다. 본 실시형태에서는 공통막(300)의 제 1 모델 및 제 2 모델의 파라미터인 막 두께 및 광학 정수가 공통인 예를 들어서 설명한다.
ＣＰＵ(11)는 각 층에 대응시켜서 관련 정보를 입력하기 위한 하층용의 체크 박스(300c) 및 상층용의 체크 박스(301c)를 표시한다. 유저는 입력부(13)로부터 층 및 공통되는 파라미터를 클릭한다. 또한, 본 실시형태에서는 막 두께 및 광학 정수의 쌍방을 공통의 파라미터로 했지만, 어느 한 쪽으로 해도 된다. 입력부(13) 로부터 공통막(300)의 초기값으로 되는 공통의 막 두께 및 광학 정수에 대응하는 분산식의 파라미터가 입력된 경우, ＣＰＵ(11)는 이들 정보를 기억부(15)에 기억한다. 도 23의 예에서는, 공통막(300)에 대응하는 체크 박스(300c)의 막 두께 및 광학 정수가 공통되는 파라미터인 것을 이해할 수 있다. ＣＰＵ(11)는 결정 버튼(41)의 입력을 접수했을 경우, 입력부(13)로부터 접수한 관련 정보, 즉 층 및 공통되는 파라미터를 관련 파일(154)에 기억한다. ＣＰＵ(11)는 피팅에 있어서는, 이들의 관련 정보를 고려하고 나서, 즉, 공통막(300)의 막 두께 및 광학 정수가 제 1 적층체(31) 및 제 2 적층체(32)에서 공통되는 것을 조건으로 해서 피팅을 행한다.
도 24a 내지 도 24c는 실시형태 3에 따른 피팅 처리의 순서를 나타내는 플로차트이다. ＣＰＵ(11)는 관련 파일(154)에 기억된 관련 정보를 판독한다(스텝 S180). ＣＰＵ(11)는 모델 파일(153)로부터 제 1 모델을 판독한다(스텝 S181). ＣＰＵ(11)는 판독한 제 1 모델에 대응하고, 미리 기억된 제 1 모델에 대한 공통막(300)의 초기값으로 되는 막 두께 및 분산식의 파라미터, 및, 제 1 모델에 대한 제 1 막(301)의 초기값으로 되는 막 두께 및 분산식의 파라미터를 기억부(15)로부터 판독한다(스텝 S182). ＣＰＵ(11)는 판독한 제 1 모델, 초기 막 두께 및 파라미터에 기초하여, 제 1 모델의 모델 스펙트럼 ΨM1, ΔM1을 산출하고, 결과를 기억부(15)에 기억한다(스텝 S183).
ＣＰＵ(11)는 모델 파일(153)로부터 제 2 모델을 판독한다(스텝 S184). Ｃ ＰＵ(11)는 판독한 제 2 모델에 대응하고, 미리 기억된 제 2 모델에 대한 공통막(300)의 초기값으로 되는 막 두께 및 분산식의 파라미터, 및, 제 2 모델에 대한 제 2 막(302)의 초기값으로 되는 막 두께 및 분산식의 파라미터를 기억부(15)로부터 판독한다(스텝 S185). ＣＰＵ(11)는 판독한 제 2 모델, 초기 막 두께 및 파라미터에 기초하여, 제 2 모델의 모델 스펙트럼 ΨM2, ΔM2를 산출하고, 결과를 기억부(15)에 기억한다(스텝 S186).
ＣＰＵ(11)는 변수인 ｑ에 1을 대입한다(스텝 S187). ＣＰＵ(11)는 세트 ＩＤ가 ｑ의 제 1 적층체(31)에 관한 측정 스펙트럼 ΨE1, ΔE1을 결과 ＤＢ(152)로부터 판독한다(스텝 S188). 마찬가지로, ＣＰＵ(11)는 세트 ＩＤ가 ｑ의 제 2 적층체(32)에 관한 측정 스펙트럼 ΨE2, ΔE2를 결과 ＤＢ(152)로부터 판독한다(스텝 S189).
ＣＰＵ(11)는 피팅을 위해 판독한, 제 1 적층체(31)에 관한 측정 스펙트럼 ΨE1, ΔE1, 제 1 모델의 모델 스펙트럼 ΨM1, ΔM1, 제 2 적층체(32)에 관한 측정 스펙트럼 ΨE2, ΔE2, 및, 제 2 모델의 모델 스펙트럼 ΨM2, ΔM2를 비교하고, 공통막(300)의 막 두께 및 분산식의 파라미터가 동일한 것을 조건으로 측정 스펙트럼과 모델 스펙트럼의 차가 최소로 되도록 막 두께, 분산식의 파라미터 등을 변화시키는 처리(피팅)를 행한다(스텝 S191). ＣＰＵ(11)는 이 피팅 결과로서 최소 제곱법을 사용하여, 평균 제곱 오차(χ2)를 얻는다. 스텝 S191에서의 평균 제곱 오차(χ2)는 식 (8)에 의해 산출할 수 있다.
Figure 112009067163927-PAT00008
또한, 제 1 적층체(31)를 측정한 경우에서의 Ｔ1개의 측정 데이터쌍을 Ｅｘｐ(i=1, 2, …, T1), T1개의 모델의 계산 데이터쌍을 Ｍｏｄ(i=1, 2, …, T1)로 한다. 제 2 적층체(32)를 측정한 경우에서의 Ｔ2개의 측정 데이터쌍을 Ｅｘｐ(i=1, 2, …, T2), T2개의 모델의 계산 데이터쌍을 Ｍｏｄ(i=1, 2, …, T2)로 하고 있다. 또한, P1은 제 1 적층체(31)를 측정할 때의 파라미터의 수이고, P2는 제 2 적층체(32)를 측정할 때의 파라미터의 수이다.
피팅의 결과로서 ＣＰＵ(11)는 산출한 평균 제곱 오차가 소정값 이하인지의 여부를 판단한다(스텝 S192). 또한, 이 소정값은 기억부(15)에 기억되어 있다.
ＣＰＵ(11)는 산출한 평균 제곱 오차가 소정값 이하가 아니라고 판단했을 경우(스텝 S192에서 ＮＯ), 스텝 S193으로 이행한다. ＣＰＵ(11)는 공통막(300)의 막 두께 및 분산식의 파라미터가 동일한 것을 조건으로, 모델의 초기값으로서 설정한 막 두께 및 분산식의 파라미터를 적절히 변경하고, 다시 모델 스펙트럼 ΨM1, ΔM1 및 모델 스펙트럼 ΨM2, ΔM2를 산출한다(스텝 S193). 또한, 이 변경은 ＣＰＵ(11)에 의한 변경이어도 되고, 오퍼레이터에 의한 변경이어도 된다. 그 후, 다시 스텝 S191로 이행하고, 동일한 처리를 되풀이한다.
ＣＰＵ(11)는 산출한 평균 제곱 오차가 소정값 이하라고 판단했을 경우(스텝 S192에서 ＹＥＳ), 제 1 적층체(31) 각 층의 막 두께 및 분산식의 파라미터를 결정하고, 또한 제 2 적층체(32) 각 층의 막 두께 및 분산식의 파라미터를 결정한다(스텝 S194). 또한, 공통막(300)의 막 두께 및 분산식의 파라미터가 동일한 것을 조건으로 하고 있기 때문에, 공통막(300)의 막 두께는 제 1 적층체(31) 및 제 2 적층체(32) 사이에서 동일해진다. 또한, 막 두께 및 분산식의 파라미터로부터 구해지는 공통막(300)의 굴절률 및 소쇠 계수도, 막 두께와 마찬가지로, 제 1 적층체(31) 및 제 2 적층체(32) 사이에서 동일해진다. ＣＰＵ(11)는 공통막(300) 및 제 1 막(301)의 분산식의 파라미터 등을 참조함으로써, 제 1 적층체(31)의 공통막(300) 및 제 1 막(301)의 굴절률 및 소쇠 계수를 산출하고, 또한, 공통막(300) 및 제 2 막(302)의 분산식의 파라미터 등을 참조함으로써, 제 2 적층체(32)의 공통막(300) 및 제 2 막(302)의 굴절률 및 소쇠 계수를 산출한다(스텝 S195).
ＣＰＵ(11)는 세트 ＩＤ 및 제 1 적층체(31)에 대응시켜서, 공통막(300) 및 제 1 막(301)의 막 두께, 굴절률 및 소쇠 계수를 결과 ＤＢ(152)에 기억한다(스텝 S196). 마찬가지로, ＣＰＵ(11)는 세트 ＩＤ 및 제 2 적층체(32)에 대응시켜서, 공통막(300) 및 제 2 막(302)의 막 두께, 굴절률 및 소쇠 계수를 결과 ＤＢ(152)에 기억한다(스텝 S197).
ＣＰＵ(11)는 모든 세트(30)에 대한 처리를 종료했는지의 여부를 판단한다(스텝 S198). ＣＰＵ(11)는 모든 세트(30)에 대한 처리를 종료하지 않았다고 판단했을 경우(스텝 S198에서 ＮＯ), 변수인 ｑ를 증가시킨다(스텝 S199). ＣＰＵ(11) 는 처리를 스텝 S188로 되돌려서, 다음 세트(30)의 피팅을 행한다. 한편, ＣＰＵ(11)는 모든 세트(30)에 대한 처리를 종료했다고 판단했을 경우(스텝 S198에서 ＹＥＳ), 일련의 처리를 종료한다. 이에 의해, 파라미터의 상관이 약해져 적절한 해(解)를 산출하는 것이 가능해진다. 또한, 실시형태 2의 도 21a 내지 도 21c에서 기술한 막 두께 및 광학 정수의 이상 검출 처리가 이후 마찬가지로 행해지지만, 중복하기 때문에 설명을 생략한다.
본 실시형태 3은 이상과 같은 구성으로 되어 있고, 그 밖의 구성 및 작용은 실시형태 1 및 2와 동일하므로, 대응하는 부분에는 동일한 참조 번호를 붙이고 그 상세한 설명을 생략한다.
실시형태 4
실시형태 4는 더욱 많은 적층체가 형성되는 형태에 관한 것이다. 실시형태 2 및 3에서는 제 1 적층체(31) 및 제 2 적층체(32)의 예를 들었지만 3개 이상의 적층체를 설치해도 되는 것은 물론이다. 이하에서는 제 3 적층체(33)를 더 설치하는 예를 설명한다. 도 25는 실시형태 4에 관한 시료(50)의 단면을 나타내는 모식적 단면도이다. 실시형태 2 및 3의 구성에 더해서, 제 3 적층체(33)가 제 2 적층체(32)에 인접해서 형성되어 있다. 공통막(300) 위에는, 제 2 막(32)에 인접시켜서 제 3 막(303)이 형성되어 있다. 제 3 막(303)은 제 1 막(31) 및 제 2 막(32)과는 막 두께 또는 광학 정수가 차이나는 상이한 물질이며, 예를 들면, 실리콘 질화막(Ｓｉ3Ｎ4) 등을 사용할 수 있다. 제 3 적층체(33)는 공통막(300) 및 제 3 막(303)에 의해 구성된다. 이상 기술한 제 1 적층체(31), 제 2 적층체(32) 및 제 3 적층체(33)의 조합으로 이루어지는 세트(30)가, 기판(51) 위에 분산 배치되어 있다.
도 26은 실시형태 4에 따른 이동량 입력 화면의 이미지를 나타내는 설명도이다. ＣＰＵ(11)는 기억부(15)로부터 도 26에 나타내는 이동량 입력 화면을 판독하고, 표시부(14)에 출력한다. 유저는 입력부(13)로부터 제 2 적층체(32)의 이동량으로서 제 1 적층체(31)에 대한 이동량을 입력한다. 또한, 유저는 입력부(13)로부터 제 3 적층체(33)의 이동량으로서 제 2 적층체(32)에 대한 이동량을 입력한다. 또한, 제 3 적층체(33)의 이동량으로서 제 1 적층체(31)에 대한 이동량을 입력시키도록 해도 된다. ＣＰＵ(11)는 입력부(13)로부터 x축 방향 및 y축 방향에 대한 이동량이 입력되고, 결정 버튼(41)이 조작되었을 경우, 입력된 제 2 적층체(32) 및 제 3 적층체(33)의 이동량을 접수한다. 또한, 본 실시형태에서는 이동량은 ㎚ 단위로 입력하는 예를 나타내고 있지만, ㎛ 단위 등 다른 단위로 입력해도 된다.
ＣＰＵ(11)는 기억부(15)에 기억된 단위 길이당 좌표수를 판독하고, 좌표수에 이동량(길이)을 곱하여, 제 2 적층체(32) 및 제 3 적층체(33)의 각각의 이동 좌표수를 산출한다. ＣＰＵ(11)는 산출한 제 2 적층체(32)의 이동 좌표수를 제 1 기준 좌표에 가산하여, 제 2 기준 좌표를 산출한다. 또한, ＣＰＵ(11)는 제 2 기준 좌표에, 제 3 적층체(33)의 이동 좌표수를 가산하여, 제 3 기준 좌표를 산출한다. ＣＰＵ(11)는 산출한 제 2 기준 좌표 및 제 3 기준 좌표를 좌표값 ＤＢ(151)에 기억한다. 도 27은 실시형태 4에 관한 좌표값 파일(151)의 레코드 레이아웃을 나타 내는 설명도이다. 제 3 적층체의 제 3 기준 좌표 필드가 더 마련되어 있다.
도 27의 예에서는, 제 3 적층체(33)의 제 2 적층체(32)에 대한 이동 좌표수는 (Ｕｘ, Ｖｙ)이며, 세트 ＩＤ 01의 제 3 기준 좌표는 (x1+Ｓｘ+Ｕｘ, y1+Ｔｙ+Ｖｙ)로 된다. ＣＰＵ(11)는 좌표값 파일(151)을 참조하여, 스테이지의 이동 제어를 행하고, 제 1 기준 좌표에 의해 제 1 적층체(31)의 계측을 행하고, 제 2 기준 좌표에 의해 제 2 적층체(32)의 계측을 행하고, 또한 제 3 기준 좌표에 의해 제 3 적층체(33)의 계측을 행한다.
도 28은 실시형태 4에 따른 관련 정보 입력 화면의 이미지를 나타내는 설명 도이다. 실시형태 4에서는 제 3 적층체(33)에 대한 모델이 모델 파일(153)에 미리 기억되어 있다. ＣＰＵ(11)는 모델 파일(153)에 기억된 제 1 모델 내지 제 3 모델을 참조하고, 관련 정보 입력 화면을 생성해서 표시부(14)에 출력한다. 제 1 모델은 제 1 적층체(31)에 대응하고, 공통막(300) 및 이에 적층되는 제 1 막(301)에 의해 구성된다. 제 2 모델은 제 2 적층체(32)에 대응하고, 공통막(300) 및 이에 적층되는 제 2 막(302)에 의해 구성된다. 제 3 모델은 제 3 적층체(33)에 대응하고, 공통막(300) 및 이에 적층되는 제 3 막(303)에 의해 구성된다. 본 실시형태에서는 공통막(300)의 제 1 모델 내지 제 3 모델의 파라미터인 막 두께 및 광학 정수가 공통인 예를 들어서 설명한다.
ＣＰＵ(11)는 각 층에 대응시켜서 관련 정보를 입력하기 위한 하층용의 체크 박스(300c) 및 상층용의 체크 박스(301c)를 표시한다. 유저는 입력부(13)로부터, 층 및 공통되는 파라미터를 클릭한다. 또한, 본 실시형태에서는 막 두께 및 광학 정수의 쌍방을 공통의 파라미터로 했지만, 어느 한 쪽으로 해도 된다. 입력부(13)로부터 공통막(300)의 초기값으로 되는 공통의 막 두께 및 광학 정수에 대응하는 분산식의 파라미터가 입력된 경우, ＣＰＵ(11)는 이들 정보를 기억부(15)에 기억한다. 도 28의 예에서는, 공통막(300)에 대응하는 체크 박스(300c)의 막 두께 및 광학 정수가 공통되는 파라미터인 것을 이해할 수 있다. ＣＰＵ(11)는 결정 버튼(41)의 입력을 접수했을 경우, 입력부(13)로부터 접수한 관련 정보, 즉 층 및 공통되는 파라미터를 관련 파일(154)에 기억한다. ＣＰＵ(11)는 피팅에 있어서는, 이들의 관련 정보를 고려하고 나서, 즉, 공통막(300)의 막 두께 및 광학 정수가 제 1 적층체(31) 내지 제 3 적층체(33)에서 공통되는 것을 조건으로 해서 피팅을 행한다.
도 29a 및 도 29b는 실시형태 4에 따른 측정 처리의 순서를 나타내는 플로차트이다. ＣＰＵ(11)는 변수인 ｑ에 1을 대입한다(스텝 S261). ＣＰＵ(11)는 세트 ＩＤ가 ｑ의 제 1 기준 좌표를 좌표값 파일(151)로부터 판독한다(스텝 S262). 변수(ｑ)가 1인 경우 세트 ＩＤ 「01」의 제 1 기준 좌표가 판독된다. ＣＰＵ(11)는 모터 제어기(9)를 통해서 제 1 모터(M1) 및 제 2 모터(M2)를 제어하고, 스테이지를 제 1 기준 좌표까지 이동시킨다(스텝 S263). 이에 의해, 제 1 적층체(31)의 계측 준비가 완료된다. 분광 엘립소미터(1)의 ＣＰＵ(11)는 광 조사기(3) 및 광 취득기(5)를 제어하여, 제 1 적층체(31)에 향해서 광을 조사하고, 측정 스펙트럼 ΨE1, ΔE1을 측정한다(스텝 S264). ＣＰＵ(11)는 데이터 취입기(8)를 통해서 출력되는 측정 스펙트럼 ΨE1, ΔE1을 접수하고, 세트 ＩＤ에 대응시켜서 결과 ＤＢ(152)에 기억한다(스텝 S265).
ＣＰＵ(11)는 세트 ＩＤ가 ｑ의 제 2 기준 좌표를 좌표값 파일(151)로부터 판독한다(스텝 S266). ＣＰＵ(11)는 모터 제어기(9)를 통해서 제 1 모터(M1) 및 제 2 모터(M2)를 제어하여, 스테이지를 제 2 기준 좌표까지 이동시킨다(스텝 S267). 이에 의해, 제 2 적층체(32)의 계측 준비가 완료된다. 분광 엘립소미터(1)의 ＣＰＵ(11)는 광 조사기(3) 및 광 취득기(5)를 제어하여, 제 2 적층체(32)를 향해서 광을 조사하고, 측정 스펙트럼 ΨE2, ΔE2를 측정한다(스텝 S268).
ＣＰＵ(11)는 데이터 취입기(8)를 통해서 출력되는 측정 스펙트럼 ΨE2, ΔE2를 접수하고, 세트 ＩＤ에 대응시켜서 결과 ＤＢ(152)에 기억한다(스텝 S269). ＣＰＵ(11)는 세트 ＩＤ가 ｑ의 제 3 기준 좌표를 좌표값 파일(151)로부터 판독한다(스텝 S271). ＣＰＵ(11)는 모터 제어기(9)를 통해서 제 1 모터(M1) 및 제 2 모터(M2)를 제어하여, 스테이지를 제 3 기준 좌표까지 이동시킨다(스텝 S272). 이에 의해, 제 3 적층체(33)의 계측 준비가 완료된다. 분광 엘립소미터(1)의 ＣＰＵ(11)는 광 조사기(3) 및 광 취득기(5)를 제어하여, 제 3 적층체(33)를 향해서 광을 조사하고, 측정 스펙트럼 ΨE3, ΔE3을 측정한다(스텝 S273).
ＣＰＵ(11)는 데이터 취입기(8)를 통해서 출력되는 측정 스펙트럼 ΨE3, ΔE3을 접수하고, 세트 ＩＤ에 대응시켜서 결과 ＤＢ(152)에 기억한다(스텝 S274). Ｃ ＰＵ(11)는 모든 세트(30)에 대한 처리를 종료했는지의 여부를 판단한다(스텝 S275). ＣＰＵ(11)는 모든 세트(30)에 대한 처리를 종료하지 않았다고 판단했을 경우(스텝 S275에서 ＮＯ), 변수인 ｑ를 증가시킨다(스텝 S276). ＣＰＵ(11)는 처리를 스텝 S262로 되돌려서, 다음 세트(30)의 측정 스펙트럼을 측정한다. 한편, ＣＰＵ(11)는 모든 세트(30)에 대한 처리를 종료했다고 판단했을 경우(스텝 S275에서 ＹＥＳ), 일련의 처리를 종료한다.
도 30a 내지 도 30c는 실시형태 4에 따른 피팅 처리의 순서를 나타내는 플로차트이다. ＣＰＵ(11)는 관련 파일(154)에 기억된 관련 정보를 판독한다(스텝 S281). ＣＰＵ(11)는 모델 파일(153)로부터 제 1 모델을 판독한다(스텝 S282). ＣＰＵ(11)는 판독한 제 1 모델에 대응하고, 미리 기억된 제 1 모델에 대한 공통막(300)의 초기값으로 되는 막 두께 및 분산식의 파라미터, 및, 제 1 모델에 대한 제 1 막(301)의 초기값으로 되는 막 두께 및 분산식의 파라미터를 기억부(15)로부터 판독한다(스텝 S283). ＣＰＵ(11)는 판독한 제 1 모델, 초기 막 두께 및 파라미터에 기초하여, 제 1 모델의 모델 스펙트럼 ΨM1, ΔM1을 산출하고, 결과를 기억부(15)에 기억한다(스텝 S284).
ＣＰＵ(11)는 모델 파일(153)로부터 제 2 모델을 판독한다(스텝 S285). ＣＰＵ(11)는 판독한 제 2 모델에 대응하고, 미리 기억된 제 2 모델에 대한 공통막(300)의 초기값으로 되는 막 두께 및 분산식의 파라미터, 및, 제 2 모델에 대한 제 2 막(302)의 초기값으로 되는 막 두께 및 분산식의 파라미터를 기억부(15)로부 터 판독한다(스텝 S286). ＣＰＵ(11)는 판독한 제 2 모델, 초기 막 두께 및 파라미터에 기초하여, 제 2 모델의 모델 스펙트럼 ΨM2, ΔM2를 산출하고, 결과를 기억부(15)에 기억한다(스텝 S287).
ＣＰＵ(11)는 모델 파일(153)로부터 제 3 모델을 판독한다(스텝 S288). ＣＰＵ(11)는 판독한 제 3 모델에 대응하고, 미리 기억된 제 3 모델에 대한 공통막(300)의 초기값으로 되는 막 두께 및 분산식의 파라미터, 및, 제 3 모델에 대한 제 3 막(303)의 초기값으로 되는 막 두께 및 분산식의 파라미터를 기억부(15)로부터 판독한다(스텝 S289). ＣＰＵ(11)는 판독한 제 3 모델, 초기 막 두께 및 파라미터에 기초하여, 제 3 모델의 모델 스펙트럼 ΨM3, ΔM3을 산출하고, 결과를 기억부(15)에 기억한다(스텝 S291).
ＣＰＵ(11)는 변수인 ｑ에 1을 대입한다(스텝 S292). ＣＰＵ(11)는 세트 ＩＤ가 ｑ의 제 1 적층체(31)에 관한 측정 스펙트럼 ΨE1, ΔE1, 제 2 적층체(32)에 관한 측정 스펙트럼 ΨE2, ΔE2 및 제 3 적층체(33)에 관한 측정 스펙트럼 ΨE3, ΔE3을 결과 ＤＢ(152)로부터 판독한다(스텝 S293).
ＣＰＵ(11)는 피팅을 위해 판독한, 제 1 적층체(31)에 관한 측정 스펙트럼 ΨE1, ΔE1, 제 1 모델의 모델 스펙트럼 ΨM1, ΔM1, 제 2 적층체(32)에 관한 측정 스펙트럼 ΨE2, ΔE2, 제 2 모델의 모델 스펙트럼 ΨM2, ΔM2, 제 3 적층체(33)에 관한 측정 스펙트럼 ΨE3, ΔE3, 및, 제 3 모델의 모델 스펙트럼 ΨM3, ΔM3을 비교하고, 공통막(300)의 막 두께 및 분산식의 파라미터가 동일한 것을 조건으로 측정 스펙트럼와 모델 스펙트럼의 차가 최소로 되도록 막 두께, 분산식의 파라미터 등을 변화시키는 처리(피팅)를 행한다(스텝 S294). ＣＰＵ(11)는 이 피팅 결과로서 최소 제곱법을 사용하여, 평균 제곱 오차(χ2)를 얻는다. 스텝 S294에서의 평균 제곱 오차(χ2)는 식 (7)에 의해 산출할 수 있다.
피팅의 결과로서 ＣＰＵ(11)는 산출한 평균 제곱 오차가 소정값 이하인지의 여부를 판단한다(스텝 S295). 또한, 이 소정값은 기억부(15)에 기억되어 있다. ＣＰＵ(11)는 산출한 평균 제곱 오차가 소정값 이하가 아니라고 판단했을 경우(스텝 S295에서 ＮＯ), 스텝 S296으로 이행한다. ＣＰＵ(11)는 공통막(300)의 막 두께 및 분산식의 파라미터가 동일한 것을 조건으로, 모델의 초기값으로서 설정한 막 두께 및 분산식의 파라미터를 적절히 변경하고, 다시 모델 스펙트럼 ΨM1, ΔM1, 모델 스펙트럼 ΨM2, ΔM2, 및, 모델 스펙트럼 ΨM3, ΔM3을 산출한다(스텝 S296). 또한, 이 변경은 ＣＰＵ(11)에 의한 변경이어도 되고, 오퍼레이터에 의한 변경이어도 된다. 그 후, 다시 스텝 S294로 이행하고, 동일한 처리를 되풀이한다.
ＣＰＵ(11)는 산출한 평균 제곱 오차가 소정값 이하라고 판단했을 경우(스텝 S295에서 ＹＥＳ), 제 1 적층체(31) 각 층의 막 두께 및 분산식의 파라미터, 제 2 적층체(32) 각 층의 막 두께 및 분산식의 파라미터, 및, 제 3 적층체(33) 각 층의 막 두께 및 분산식의 파라미터를 결정한다(스텝 S297). 또한, 공통막(300)의 막 두께 및 분산식의 파라미터가 동일한 것을 조건으로 하고 있기 때문에, 공통막(300)의 막 두께는 제 1 적층체(31) 내지 제 3 적층체(33) 사이에서 동일해진다. 또한, 분산식의 파라미터로부터 구해지는 공통막(300)의 굴절률 및 소쇠 계수도, 막 두께와 마찬가지로, 제 1 적층체(31) 내지 제 3 적층체(33) 사이에서 동일해진다. ＣＰＵ(11)는 공통막(300) 및 제 1 막(301)의 분산식의 파라미터 등을 참조함으로써, 제 1 적층체(31)의 공통막(300) 및 제 1 막(301)의 굴절률 및 소쇠 계수를 산출하고, 공통막(300) 및 제 2 막(302)의 분산식의 파라미터 등을 참조함으로써, 제 2 적층체(32)의 공통막(300) 및 제 2 막(302)의 굴절률 및 소쇠 계수를 산출하고, 공통막(300) 및 제 3 막(303)의 분산식의 파라미터 등을 참조함으로써, 제 3 적층체(33)의 공통막(300) 및 제 3 막(303)의 굴절률 및 소쇠 계수를 산출한다(스텝 S298).
ＣＰＵ(11)는 세트 ＩＤ 및 제 1 적층체(31)에 대응시켜서, 공통막(300) 및 제 1 막(301)의 막 두께, 굴절률 및 소쇠 계수를 결과 ＤＢ(152)에 기억한다(스텝 S299). 마찬가지로, ＣＰＵ(11)는 세트 ＩＤ 및 제 2 적층체(32)에 대응시켜서, 공통막(300) 및 제 2 막(302)의 막 두께, 굴절률 및 소쇠 계수를 결과 ＤＢ(152)에 기억한다(스텝 S301). ＣＰＵ(11)는 세트 ＩＤ 및 제 3 적층체(33)에 대응시켜서, 공통막(300) 및 제 3 막(303)의 막 두께, 굴절률 및 소쇠 계수를 결과 ＤＢ(152)에 기억한다(스텝 S302).
ＣＰＵ(11)는 모든 세트(30)에 대한 처리를 종료했는지의 여부를 판단한다(스텝 S303). ＣＰＵ(11)는 모든 세트(30)에 대한 처리를 종료하지 않았다고 판단 했을 경우(스텝 S303에서 ＮＯ), 변수인 ｑ를 증가시킨다(스텝 S304). ＣＰＵ(11)는 처리를 스텝 S293으로 되돌려서, 다음 세트(30)의 피팅을 행한다. 한편, ＣＰＵ(11)는 모든 세트(30)에 대한 처리를 종료했다고 판단했을 경우(스텝 S303에서 ＹＥＳ), 일련의 처리를 종료한다. 이에 의해, 세트(30) 내의 적층체의 수가 증가했을 경우에도, 미리 위치 및 모델을 대응시켜 둠으로써 시료(50)의 측정 대상으로 되는 복수의 세트(30)를, 수고를 들이지 않고 측정하는 것이 가능해진다. 또한, 세트(30) 내에서 횡단적으로 적어도 일층의 파라미터를 공통화함으로써, 보다 정밀하게 막 두께 또는 광학 정수를 산출하는 것이 가능해진다.
본 실시형태 4는 이상과 같은 구성으로 되어 있고, 그 밖의 구성 및 작용은 실시형태 1 내지 3과 동일하므로, 대응하는 부분에는 동일한 참조 번호를 붙이고 그 상세한 설명을 생략한다.
실시형태 5
도 31은 실시형태 5에 따른 분광 엘립소미터(1)의 구성을 나타내는 블록도이다. 실시형태 5에 따른 분광 엘립소미터(1)의 컴퓨터(10)를 동작시키기 위한 컴퓨터 프로그램은, 본 실시형태 5와 같이, ＣＤ-ＲＯＭ, 메모리카드 등의 가반형 기록 매체(1A)로 제공하는 것도 가능하다. 또한, 컴퓨터 프로그램을, ＬＡＮ, 또는 인터넷 등의 통신망(도시 생략)을 통해서 서버 컴퓨터(도시 생략)로부터 다운로드하는 것도 가능하다. 이하에, 그 내용을 설명한다.
도 31에 나타내는 컴퓨터(10)의 기록 매체 판독 장치(도시 생략)에, 상술한 처리를 실행하는 컴퓨터 프로그램이 기록된 가반형 기록 매체(1A)를, 삽입해서 기 억부(15)의 프로그램 내에 이 프로그램을 인스톨한다. 또는, 이러한 프로그램을, 통신부(도시 생략)를 통해서 외부의 서버 컴퓨터(도시 생략)로부터 다운로드하고, 기억부(15)에 인스톨하도록 해도 된다. 이러한 프로그램은 ＲＡＭ(12)에 로드(load)해서 실행된다. 이에 의해, 상술한 바와 같은 컴퓨터(10)로서 기능한다.
본 실시형태 5는 이상과 같은 구성으로 되어 있고, 그 밖의 구성 및 작용은 실시형태 1 내지 4와 동일하므로, 대응하는 부분에는 동일한 참조 번호를 붙이고 그 상세한 설명을 생략한다.
실시형태 6
실시형태 6은 세트(30)의 다른 형태에 관한 것이다. 도 32는 시료(50)의 다른 형태에 따른 평면을 나타내는 평면도이다. 실시형태 2에서는 제 2 적층체(32)가 제 1 적층체(31)의 x축 방향에 평행하게 설치되는 예를 설명했지만 이에 한정되는 것은 아니다. 도 32a는 제 2 적층체(32)가 제 1 적층체(31)의 ｙ축 방향에 평행하게 설치되는 예를 나타낸다. y축 방향으로 연결되는 제 1 적층체(31) 및 제 2 적층체(32)는 세트(30)를 형성한다. 이 세트(30)가 기판(51)의 x축 및 y축 방향에 분산 배치된다. 도 32b는 제 2 적층체(32)의 x좌표 최소값 및 y좌표 최소값의 점이, 제 1 적층체(31)의 x좌표 최대값 및 y좌표 최대값의 점에 인접하는 예를 나타낸다. 제 1 적층체(31)의 x좌표 최대값 및 y좌표 최대값의 점과, 제 2 적층체(32)의 x좌표 최소값 및 y좌표 최소값의 점이 인접함으로써 연결되는 세트(30)는, 기판(51)의 x축 및 y축 방향으로 분산 배치된다.
본 실시형태 6은 이상과 같이 구성되어 있고, 그 밖의 구성 및 작용은 실시 형태 1 내지 5와 동일하므로, 대응하는 부분에는 동일한 참조 번호를 붙이고 그 상세한 설명을 생략한다.
실시형태 7
실시형태 7은 실시형태 2에서 기술한 하층막(300) 및 실시형태 1, 3 및 4에서 기술한 공통막(300)의 이상 검출 처리에 관한 것이다. 실시형태 1 내지 4에서 기술한 제 1 적층체(31) 내지 제 3 적층체(33)의 이상 검출 처리에 더하여, 공통막(300)(하층막(300)을 포함)의 이상 검출 처리를 행해도 된다.
도 33a 및 도 33b는 공통막(300)의 이상 검출 처리의 순서를 나타내는 플로차트이다. ＣＰＵ(11)는 변수인 ｑ에 초기값 1을 대입한다(스텝 S331). ＣＰＵ(11)는 세트 ＩＤ가 ｑ의 제 1 기준 좌표를 좌표값 파일(151)로부터 판독한다(스텝 S332). ＣＰＵ(11)는 직사각형의 프레임체를 1개, 제 1 기준 좌표를 참조해서 표시부(14)에 출력한다. 구체적으로는, ＣＰＵ(11)는 제 1 기준 좌표를 참조해서 공통막(300)에 대응하는 제 1 프레임체 및 제 2 프레임체와 거의 동일 면적을 갖는 프레임체를 출력하고, 또한 그 근방에 세트 ＩＤ를 출력한다(스텝 S333).
ＣＰＵ(11)는 결과 ＤＢ(152)에 기억된 세트 ＩＤ ｑ에 대응하는 공통막(300)의 막 두께를 판독한다. ＣＰＵ(11)는 공통막(300)의 막 두께는, 기억부(15)에 미리 기억된 기준 막 두께의 소정 범위 외로 되는지의 여부를 판단한다(스텝 S334). ＣＰＵ(11)는 소정 범위 외라고 판단했을 경우(스텝 S334에서 ＹＥＳ), 당해 세트 ＩＤ ｑ의 공통막(300)에 대응시켜서 막 두께 이상 플래그를 결과 ＤＢ(152)에 기억한다(스텝 S335). ＣＰＵ(11)는 프레임체에 막 두께 이상을 나타 내는 정보 및 좌표값 파일(151)에 기억된 세트 ＩＤ에 대응하는 제 1 기준 좌표를 출력한다(스텝 S336). 당해 처리 후, 및, ＣＰＵ(11)가 소정 범위 외라고 판단할 수 없을 경우(스텝 S334에서 ＮＯ), 스텝 S337의 처리로 이행한다.
ＣＰＵ(11)는 결과 ＤＢ(152)에 기억된 세트 ＩＤ ｑ에 대응하는 공통막(300)의 굴절률을 판독한다. ＣＰＵ(11)는 공통막(300)의 굴절률은, 기억부(15)에 미리 기억된 기준 굴절률의 소정 범위 외로 되는지의 여부를 판단한다(스텝 S337). ＣＰＵ(11)는 소정 범위 외라고 판단했을 경우(스텝 S337에서 ＹＥＳ), 당해 세트 ＩＤ ｑ의 공통막(300)에 대응시켜서 굴절률 이상 플래그를 결과 ＤＢ(152)에 기억한다(스텝 S338). ＣＰＵ(11)는 프레임체에 굴절률 이상을 나타내는 정보 및 좌표값 파일(151)에 기억된 세트 ＩＤ에 대응하는 제 1 기준 좌표를 출력한다(스텝 S339). 당해 처리 후, 및, ＣＰＵ(11)가 소정 범위 외라고 판단할 수 없을 경우(스텝 S337에서 ＮＯ), 스텝 S341의 처리로 이행한다.
ＣＰＵ(11)는 결과 ＤＢ(152)에 기억된 세트 ＩＤ ｑ에 대응하는 공통막(300)의 소쇠 계수를 판독한다. ＣＰＵ(11)는 공통막(300)의 소쇠 계수는, 기억부(15)에 미리 기억된 기준 소쇠 계수의 소정 범위 외로 되는지의 여부를 판단한다(스텝 S341). ＣＰＵ(11)는 소정 범위 외라고 판단했을 경우(스텝 S341에서 ＹＥＳ), 당해 세트 ＩＤ ｑ의 공통막(300)에 대응시켜서 소쇠 계수 이상 플래그를 결과 ＤＢ(152)에 기억한다(스텝 S342). ＣＰＵ(11)는 프레임체에 소쇠 계수 이상을 나타내는 정보 및 좌표값 파일(151)에 기억된 세트 ＩＤ에 대응하는 제 1 기준 좌표를 출력한다(스텝 S343). 당해 처리 후, 및, ＣＰＵ(11)가 소정 범위 외라고 판단할 수 없을 경우(스텝 S341에서 ＮＯ), 스텝 S344의 처리로 이행한다.
ＣＰＵ(11)는 모든 세트(30)에 대한 처리를 종료했는지의 여부를 판단한다(스텝 S344). ＣＰＵ(11)는 모든 세트(30)에 대한 처리를 종료하지 않았다고 판단했을 경우(스텝 S344에서 ＮＯ), 변수인 ｑ를 증가시킨다(스텝 S345). ＣＰＵ(11)는 처리를 스텝 S332로 되돌려서, 다음 세트(30)의 이상 검출 처리를 행한다. 한편, ＣＰＵ(11)는 모든 세트(30)에 대한 처리를 종료했다고 판단했을 경우(스텝 S344에서 ＹＥＳ), 일련의 처리를 종료한다.
본 실시형태 7은 이상과 같은 구성으로 되어 있고, 그 밖의 구성 및 작용은 실시형태 1 내지 6과 동일하므로, 대응하는 부분에는 동일한 참조 번호를 붙이고 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 광학 측정 장치의 하드웨어 구성을 나타낸 블록도.
도 2는 시료의 평면을 나타낸 평면도.
도 3은 시료의 단면을 나타낸 모식적 단면도.
도 4는 다른 형태에 따른 시료의 평면을 나타낸 평면도.
도 5는 이동량 입력 화면의 이미지를 나타낸 설명도.
도 6은 좌표값 파일 레코드 레이아웃을 나타낸 설명도.
도 7은 관련 정보 입력 화면의 이미지를 나타낸 설명도.
도 8은 결과 ＤＢ의 레코드 레이아웃을 나타낸 설명도.
도 9a, 도 9b는 측정 처리의 순서를 나타낸 플로차트.
도 10a 내지 도 10c는 피팅 처리의 순서를 나타낸 플로차트.
도 11은 실시형태 2에 따른 광학 측정 장치의 하드웨어 구성을 나타낸 블록도.
도 12는 실시형태 2에 따른 시료의 평면을 나타낸 평면도.
도 13은 실시형태 2에 따른 시료의 단면을 나타낸 모식적 단면도.
도 14는 실시형태 2에 따른 좌표값 파일의 레코드 레이아웃을 나타낸 설명도.
도 15는 실시형태 2에 따른 이동량 입력 화면의 이미지를 나타낸 설명도.
도 16은 실시형태 2에 따른 결과 ＤＢ의 레코드 레이아웃을 나타낸 설명도.
도 17은 실시형태 2에 따른 결과 표시 화면의 이미지를 나타낸 설명도.
도 18은 실시형태 2에 따른 좌표값의 기억 처리 순서를 나타낸 플로차트.
도 19a, 도 19b는 실시형태 2에 따른 측정 처리의 순서를 나타낸 플로차트.
도 20a 내지 도 20c는 실시형태 2에 따른 막 두께 및 광학 정수의 산출 순서를 나타낸 플로차트.
도 21a 내지 도 21c는 실시형태 2에 따른 이상 검출 처리의 순서를 나타낸 플로차트.
도 22는 실시형태 3에 따른 분광 엘립소미터의 하드웨어 구성을 나타낸 블록도.
도 23은 실시형태 3에 따른 관련 정보 입력 화면의 이미지를 나타낸 설명도.
도 24a 내지 24c는 실시형태 3에 따른 피팅 처리의 순서를 나타낸 플로차트.
도 25는 실시형태 4에 따른 시료의 단면을 나타낸 모식적 단면도.
도 26은 실시형태 4에 따른 이동량 입력 화면의 이미지를 나타낸 설명도.
도 27은 실시형태 4에 따른 좌표값 파일의 레코드 레이아웃을 나타낸 설명도.
도 28은 실시형태 4에 따른 관련 정보 입력 화면의 이미지를 나타낸 설명도.
도 29a, 도 29b는 실시형태 4에 따른 측정 처리의 순서를 나타낸 플로차트.
도 30a 내지 도 30c는 실시형태 4에 따른 피팅 처리의 순서를 나타낸 플로차트.
도 31은 실시형태 5에 따른 분광 엘립소미터의 구성을 나타낸 블록도.
도 32는 시료의 다른 형태에 따른 평면을 나타낸 평면도.
도 33a, 도 33b는 공통막의 이상 검출 처리의 순서를 나타낸 플로차트.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 분광 엘립소미터 1A : 가반형 기록 매체
2 : 크세논 램프 3 : 광조사기
4 : 스테이지 5 : 광취득기
6 : 레일 7 : 분광기
8 : 데이터 취입기 9 : 모터 제어기
10 : 컴퓨터 11 : ＣＰＵ
13 : 입력부 14 : 표시부
15 : 기억부 30 : 세트
31 : 제 1 적층체 32 : 제 2 적층체
33 : 제 3 적층체 50 : 시료
51 : 기판 151 : 좌표값 파일
152 : 결과 ＤＢ 153 : 모델 파일
154 : 관련 파일 300 : 공통막
301 : 제 1 막 302 : 제 2 막
303 : 제 3 막 M1 내지 M6 : 제 1 모터 내지 제 6 모터

Claims (12)

  1. 시료의 막 두께 또는 광학 정수를 계측하는 광학 측정 장치로서,
    계측해야 할 복수의 제 1 기준 위치 및 그 제 1 기준 위치에 대한 적어도 한 개의 이동량을 기억부에 기억하는 기억 수단,
    상기 기억부에 기억된 하나의 제 1 기준 위치로 계측 위치를 이동시키고, 광을 조사하여 반사된 광의 상태 변화를 측정하는 제 1 측정 수단,
    상기 기억부에 기억된 하나의 제 1 기준 위치에 대한 이동량에 기초하는 보조 기준 위치로 계측 위치를 이동시키고, 광을 조사하여 반사된 광의 상태 변화를 측정하는 보조 측정 수단,
    상기 기억부에 기억된 제 1 기준 위치에 대응하는 제 1 모델 및 상기 제 1 측정 수단에 의해 측정한 광의 상태 변화에 기초하여 해석을 행하여, 막 두께 또는 광학 정수를 산출하는 제 1 산출 수단, 및
    상기 기억부에 기억된 보조 기준 위치에 대응하는 보조 모델 및 상기 보조 측정 수단에 의해 측정한 광의 상태 변화에 기초하여 해석을 행하여, 막 두께 또는 광학 정수를 산출하는 보조 산출 수단을 포함하는 광학 측정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 측정 수단은,
    상기 하나의 제 1 기준 위치에서의 측정 후에, 상기 기억부에 기억된 다른 제 1 기준 위치로 계측 위치를 이동시키고, 광을 조사하여 반사된 광의 상태 변화를 측정하고,
    상기 보조 측정 수단은,
    상기 하나의 제 1 기준 위치에 대한 이동량에 기초하는 보조 기준 위치에서의 측정 후에, 상기 기억부에 기억된 다른 제 1 기준 위치에 대한 이동량에 기초하는 보조 기준 위치로 계측 위치를 이동시키고, 광을 조사하여 반사된 광의 상태 변화를 측정하는 광학 측정 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 산출 수단에 의해 산출한 막 두께 또는 광학 정수가, 미리 기억된 기준 막 두께 또는 기준 광학 정수의 소정 범위 외(外)로 될 경우에, 대응하는 제 1 기준 위치 및 이상(異常)을 나타내는 신호를 출력하는 수단,
    상기 보조 산출 수단에 의해 산출한 막 두께 또는 광학 정수가, 미리 기억된 기준 막 두께 또는 기준 광학 정수의 소정 범위 외로 될 경우에, 대응하는 보조 기준 위치 및 이상을 나타내는 신호를 출력하는 수단을 더 포함하는 광학 측정 장치.
  4. 시료의 막 두께 또는 광학 정수를 계측하는 광학 측정 장치로서,
    계측해야 할 복수의 제 1 기준 위치 및 그 제 1 기준 위치에 대한 적어도 한 개의 이동량을 기억부에 기억하는 기억 수단,
    상기 기억부에 기억된 하나의 제 1 기준 위치로 계측 위치를 이동시키고, 광 을 조사하여 반사된 광의 상태 변화를 측정하는 제 1 측정 수단,
    상기 기억부에 기억된 하나의 제 1 기준 위치에 대한 이동량에 기초하는 보조 기준 위치로 계측 위치를 이동시키고, 광을 조사하여 반사된 광의 상태 변화를 측정하는 보조 측정 수단,
    상기 기억부에 기억된 제 1 기준 위치에 대응하는 제 1 모델 및 상기 보조 기준 위치에 대응하는 보조 모델 쌍방에 공통인 파라미터를 상기 기억부에 기억하는 수단,
    상기 기억부에 기억된 공통의 파라미터를 포함하는 제 1 모델 및 보조 모델, 및, 상기 제 1 측정 수단에 의해 측정한 광의 상태 변화 및 상기 보조 측정 수단에 의해 측정한 광의 상태 변화에 기초하여 해석을 행하여, 막 두께 또는 광학 정수를 산출하는 산출 수단을 포함하는 광학 측정 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 측정 수단은,
    상기 하나의 제 1 기준 위치에서의 측정 후에, 상기 기억부에 기억된 다른 제 1 기준 위치로 계측 위치를 이동시키고, 광을 조사하여 반사된 광의 상태 변화를 측정하고,
    상기 보조 측정 수단은,
    상기 하나의 제 1 기준 위치에 대한 이동량에 기초하는 보조 기준 위치에서의 측정 후에, 상기 기억부에 기억된 다른 제 1 기준 위치에 대한 이동량에 기초하 는 보조 기준 위치로 계측 위치를 이동시키고, 광을 조사하여 반사된 광의 상태 변화를 측정하는 광학 측정 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 산출 수단에 의해 산출한 막 두께 또는 광학 정수가, 미리 기억된 기준 막 두께 또는 기준 광학 정수의 소정 범위 외로 될 경우에, 대응하는 제 1 기준 위치 또는 보조 기준 위치, 및, 이상을 나타내는 신호를 출력하는 수단을 더 포함하는 광학 측정 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 모델 및 보조 모델 쌍방에서 공통되는 적어도 하나의 층의 막 두께를 공통의 파라미터로 하고,
    상기 산출 수단은,
    상기 하나의 층의 막 두께를 포함하는 공통의 파라미터를 갖는 제 1 모델 및 보조 모델, 및, 상기 제 1 측정 수단에 의해 측정한 광의 상태 변화 및 상기 보조 측정 수단에 의해 측정한 광의 상태 변화에 기초하여 해석을 행하고, 상기 제 1 기준 위치 및 상기 보조 기준 위치에서의 막 두께 또는 광학 정수를 산출하는 광학 측정 장치.
  8. 시료의 막 두께 또는 광학 정수를 계측하는 분광 엘립소미터로서,
    계측해야 할 복수의 제 1 기준 위치 및 그 제 1 기준 위치에 대한 적어도 한 개의 이동량을 기억부에 기억하는 기억 수단,
    상기 기억부에 기억된 하나의 제 1 기준 위치로 계측 위치를 이동시키고, 광을 조사하여 반사된 광의 편광 상태를 측정하는 제 1 측정 수단,
    상기 기억부에 기억된 하나의 제 1 기준 위치에 대한 이동량에 기초하는 보조 기준 위치로 계측 위치를 이동시키고, 광을 조사하여 반사된 광의 편광 상태를 측정하는 보조 측정 수단,
    상기 기억부에 기억된 제 1 기준 위치에 대응하는 제 1 모델 및 상기 보조 기준 위치에 대응하는 보조 모델 쌍방에 공통인 파라미터를 상기 기억부에 기억하는 수단, 및
    상기 기억부에 기억된 공통의 파라미터를 포함하는 제 1 모델 및 보조 모델, 및, 상기 제 1 측정 수단에 의해 측정한 광의 편광 상태 및 상기 보조 측정 수단에 의해 측정한 광의 편광 상태에 기초하여 해석을 행하여, 막 두께 또는 광학 정수를 산출하는 산출 수단을 포함하는 분광 엘립소미터.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 기억 수단은,
    계측해야 할 복수의 제 1 기준 위치 및 그 제 1 기준 위치에 대한 복수의 이동량을 기억부에 기억하고,
    상기 보조 측정 수단은,
    상기 기억부에 기억된 하나의 제 1 기준 위치에 대한 복수의 이동량에 기초하는 복수의 보조 기준 위치 각각으로 계측 위치를 이동시키고, 광을 조사하여 반사된 광의 편광 상태를 측정하고,
    상기 기억부에는 제 1 모델 및 복수의 보조 모델이 기억되고 있고, 상기 제 1 모델 및 복수의 보조 모델 사이에서 공통되는 적어도 하나의 층의 막 두께를 공통의 파라미터로 하고,
    상기 산출 수단은,
    상기 하나의 층의 막 두께를 포함하는 공통의 파라미터를 갖는 제 1 모델 및 복수의 보조 모델, 및, 상기 제 1 측정 수단에 의해 측정한 광의 편광 상태 및 상기 보조 측정 수단에 의해 측정한 복수의 보조 기준 위치에 관한 광의 편광 상태에 기초하여 해석을 행하여, 상기 제 1 기준 위치 및 상기 복수의 보조 기준 위치에서의 막 두께 또는 광학 정수를 산출하는 분광 엘립소미터.
  10. 광학 측정 장치가 갖는 컴퓨터를 기능시키는 프로그램이 기록된 기록 매체로서,
    상기 프로그램은 컴퓨터에,
    계측해야 할 복수의 제 1 기준 위치 및 그 제 1 기준 위치에 대한 적어도 한 개의 이동량을 기억한 기억부에 기억된 하나의 제 1 기준 위치로 계측 위치를 이동시키고, 광을 조사하여 반사된 광의 상태 변화를 컴퓨터의 제어부에 의해 측정하는 제 1 측정 스텝,
    상기 기억부에 기억된 하나의 제 1 기준 위치에 대한 이동량에 기초하는 보조 기준 위치로 계측 위치를 이동시키고, 광을 조사하여 반사된 광의 상태 변화를 상기 제어부에 의해 측정하는 보조 측정 스텝,
    상기 기억부에 기억된 제 1 기준 위치에 대응하는 제 1 모델 및 상기 제 1 측정 스텝에 의해 측정한 광의 상태 변화에 기초하여 해석을 행하여, 상기 제어부에 의해 막 두께 또는 광학 정수를 산출하는 제 1 산출 스텝, 및
    상기 기억부에 기억된 보조 기준 위치에 대응하는 보조 모델 및 상기 보조 측정 스텝에 의해 측정한 광의 상태 변화에 기초하여 해석을 행하여, 막 두께 또는 광학 정수를 산출하는 보조 산출 스텝을 실행시키는 기록 매체.
  11. 광학 측정 장치가 갖는 컴퓨터를 기능시키는 프로그램이 기록된 기록 매체로서,
    상기 프로그램은 컴퓨터에,
    계측해야 할 복수의 제 1 기준 위치 및 그 제 1 기준 위치에 대한 적어도 한 개의 이동량을 기억한 기억부에 기억된 하나의 제 1 기준 위치로 계측 위치를 이동시키고, 광을 조사하여 반사된 광의 상태 변화를 컴퓨터의 제어부에 의해 측정하는 제 1 측정 스텝,
    상기 기억부에 기억된 하나의 제 1 기준 위치에 대한 이동량에 기초하는 보조 기준 위치로 계측 위치를 이동시키고, 광을 조사하여 반사된 광의 상태 변화를 상기 제어부에 의해 측정하는 보조 측정 스텝, 및
    상기 기억부에 기억된 상기 제 1 기준 위치에 관한 상기 제 1 모델 및 상기 보조 기준 위치에 대응하는 보조 모델 쌍방에 공통인 파라미터를 포함하는 제 1 모델 및 보조 모델, 및, 상기 제 1 측정 수단에 의해 측정한 광의 상태 변화 및 상기 보조 측정 수단에 의해 측정한 광의 상태 변화에 기초하여 해석을 행하여, 막 두께 또는 광학 정수를 산출하는 산출 스텝을 실행시키는 기록 매체.
  12. 제어부를 갖는 광학 측정 장치에 의해 시료의 막 두께 또는 광학 정수를 계측하는 계측 방법으로서,
    계측해야 할 복수의 제 1 기준 위치 및 그 제 1 기준 위치에 대한 적어도 한 개의 이동량을 기억한 기억부에 기억된 하나의 제 1 기준 위치로 계측 위치를 이동시키고, 광을 조사하여 반사된 광의 상태 변화를 상기 제어부에 의해 측정하는 제 1 측정 스텝,
    상기 기억부에 기억된 하나의 제 1 기준 위치에 대한 이동량에 기초하는 보조 기준 위치로 계측 위치를 이동시키고, 광을 조사하여 반사된 광의 상태 변화를 상기 제어부에 의해 측정하는 보조 측정 스텝,
    상기 기억부에 기억된 제 1 기준 위치에 대응하는 제 1 모델 및 상기 제 1 측정 스텝에 의해 측정한 광의 상태 변화에 기초하여 해석을 행하여, 상기 제어부에 의해 막 두께 또는 광학 정수를 산출하는 제 1 산출 스텝, 및
    상기 기억부에 기억된 보조 기준 위치에 대응하는 보조 모델 및 상기 보조 측정 스텝에 의해 측정한 광의 상태 변화에 기초하여 해석을 행하여, 막 두께 또는 광학 정수를 산출하는 보조 산출 스텝을 포함하는 계측 방법.
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