TWI278617B - Method for analyzing sample - Google Patents

Description

1278617 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於對由強人齋所十^人^ i古入 了由強；丨電貝或咼介電質所形成，且 〃有介電皙腔& 貝膜的成片，利用橢圓儀施行解析之際，以近 有效媒介為基礎製人旦 来與# 成5有大置二隙的模型，並在所有 予耗圍内施行試片解析的試片解析方法。 【先前技術】 儀知為解析試片相關資訊有使用橢圓儀的方法。橢圓 '系對試片射人偏光狀態的^，藉由敎人射光與反射 Z勺偏光狀恶^化，而求得相位差（△)及振幅比（ψ)。 解析：象的試片有如基板單體，或在基板上形成膜等。 第9圖所不係針對在矽基板上形成氧化矽膜的試 片’利用橢圓儀施行敎的結果圖。橫軸係射入試片中 的入射光波長（rm，奈米），右邊縱軸係所測得相位差 (△)，左邊縱轴係所測定振幅比（ψ )。另外，當所入射 光的波長為633nm時，根據氧化矽膜光學測定的複介電 率（static dielectric constanth^j 2·1〇 再者，攸利用上述利用橢圓儀測定所求得相位差與 振幅比，並無法直接求取試片之膜的折射率（η)、衰減係 數（k)、及膜厚（d)之唯一組合。因而為求取膜之折射率、 衰減係數、及膜厚的唯一組合，除利用橢圓儀施行測定 之外，上.製作配合試片的模型，將從此模型理論性求得 相位差與振幅比、及由橢圓儀測定所求得相位差與振幅 比進行比較。另外’模型的製作係藉由設定配合試片物 2098-6775-PF 5 1278617 性的條件而實施，所設定條件的項目有 暂方如.基板與膜的材 、 各膜層的膜厚、基板與膜的光學常數。此外， 目的設定通常採用配合試片的已知參考、表示介電，項 長依存性且具有複數參數的所需分散式等。 “率波 最小程声的方：上述的比較’有執仃依二者間之差異達 又的方式，變更分散式參數與模型之各膜層膜 專的處理(稱「擬合」）。二者間的差 ？ 用最小平方法的運算求得、#經擬合且 ^猎由採 獲得結果，判斷屬於韋$ _ 取小平方法所 j辦屬於某転度的極小值時 散式參數值求取膜之折射率_@便攸此時的分 最小平方法二 厚。另外’模型的製作、依 的運异、擬合等，一如在y 需程式依手動瓜係知用電腦並根據所 _-3_ΓΛΓ動執行（參照曰本專利特開 广89號公報、特開2〇〇2_34〇528號公報）。 述解析方法係如第m圖所示 板S1舆膜S2間之邊界 毒成^片S的基 膜S2的物質鸟的餅田臈S2為平行膜且構成 …曰 質且連續的情況時，便可I障礙的- :面圖所示，實際上因為試；在:二 表面上存在有凹凸（粗糙）， S在胺S2 依然實施上述解析方 ⑯有因粗糙程度，即便 所以在此種情=無法獲得良好結果的狀況。 的想法，將如第1〇B圖便有知取通稱「近似有效媒介」 所示，形成取代為膜s不具㈣的膜S2 ’如第i〇c圖 之第1膜S2a，以及在腊〇貝為均貝且連績、膜厚dl 、S2的相關物質M中依所需比率

2098-6775-PF !278617 IT'，以下稱「空隙率J)空隙V、且膜厚M之第2膜 S2b的模型。針對 膜 dl、箸9R^ 所开礙型，對第1㈣a的膜厚 隙$人、挪的膜厚d2、第2膜⑽巾的物質Μ舆空 於二：比(V〇ld fraetiGn)、及配合試片的分散式參數， 也仃擬合而執行試片解析。 、十皆扠垔所°又疋的空隙率數值係根據粗糙的大小而 、 仁疋右考慮可成立為膜的範圍，空隙率最大值 二認為約㈣，通常大多採用觸數值。另 :片的膜表面不知是否存在有粗糖的不明確情況時，— :又係執行上述採用近似有效媒介的解析方法，及未採用 近似$效媒介的解析方法二種方法，並採用最小平方法 的運算結果等’預估哪一種解析結果 μ高’ ”斷有無粗μ。 再者，近似有效媒介不僅適用於試片的膜表面上存 =有粗ι的情況’亦適用於基板與膜之間的界面或膜層 :的界面存在有粗糖時的界面層。而且近似有效媒介亦 有無關粗糙的存在’在實際執行解析時技巧性的使用於 降低折射率值。此情況下，是否使用近似有效媒介，便 對以近似有效媒介為基礎之具有空隙的模型，所施行解 析結果進行判斷，而判斷是否使用近似有效媒介。 例如可涊為對在玻璃基板上形成非晶矽第1膜，並 在此第1膜上形成自然氧化膜之第2膜的試片，施行解 析的1*月況。對此試片首先將第J膜膜厚設為2 〇 〇 〇埃，將 第2膜膜厚设為2 〇埃，並採用已知非晶矽的參考物製成

2098-6775-PF 7 1278617 ’最小平方法的運算結果 16· 6。 模型’當對此模型施行擬合時 (相當於平均平方誤差J 2)便為 其次，將第1膜與第2膜的膜厚設定為如同上述， 並不管是否有粗糙均制近似有效媒介，將第ι膜的非 晶石夕佔有率設為5〇%，#第丨膜的空隙㈣為5⑽，且使 用已知非W參考物製成模型’當如同上述般的施行擬 “寺，最小平方法的運算結果為1〇·6,且第U的非晶 夕佔有率將為約86%。因為最小平方法的運算結果係數值 :小越好，因而得知藉由採用已知參考物，並根據近似 =媒介製成設有空隙的模型並施行解析，相較於最初 I*月況下，解析結果（擬合結果）將呈良好狀態。 取後’將第1膜與第2膜的膜厚設為如同最初的情 況，若無關是否有粗糙均採用近似有效媒介，且在考慮 第2人的非曰曰矽佔有率之情況下，將第1膜的非晶矽佔 有率叹為86% ’將第1膜空隙率設為14%，然後不採用參 =物而疋採用分散式製成模型，並如同上述般的施行擬 合^結果，最小平方法的運算結果將為0.14,且若將第 1 :的非曰曰矽佔有率設為約99· 16°/。的話，最小平方法的 運…’果便非系良好，因為空隙率幾乎接&⑽，因而得 知設置空隙製成模型便將形成無意義之事。所以，此時 般便抓用分散式製成無形成空隙的模型並施行解析。 $ ^ &用Μ圓儀之根據光學式測定的解析方法，當 忒片具有根據電氣測定的介電率在5〇以上的高介電質膜 或強’I包貝膜之情況時，將無法在所需的光學範圍内求

2098-6775-PF 1278617 複介電率 的問題。 因而將產生無法根據複介電 率解析試片物性 即’習知採用橢圓儀的解析方法，一般係將光波長 的所有光學範圍[MV(Deep ultravi〇let)〜NiR(Near

Infi^ed):19〇nm〜170〇nm、相當於光子能量範圍 〇.75eV〜6·5Εν]中之248nm〜826nm，設定為解析範圍。高 介電質與強介電質係電子極化率存在有電子極化率、離 子極化率及電偶極極化率等3部分。在4〇〇nm以下的光 學$&圍中’對高介電質與強介電質光學式測定折射率與 f減，數’得知將可獲得具有尖銳失峰的測定結果。但 疋’能對應此種測定結果的分散式與參考物，一般可認 為截至目^尚未發現。所以，在4GGnm以下的光學範圍 ^48nm〜4〇〇nm的範圍）中，並無法解析高介電質與強介電 貝見况並未發現針對在400nm以下的光學範圍内，高 介電質與強介雷所 電貝的折射率與衰減係數到底如何變化有 JH. 呑己 白 ^ 錄- —外 曰精、文獻等。另外，電氣測定係在光學測 疋犯圍中所涵蓋偏離近紅外線範圍W 100kHz〜1MHz頻率 範圍中，每士Λ» 人 π Κ ^ ;1電率測定，電氣測定與光學測定二者的 測定範圍係完全不同。 再者’因為試片的介電率係隨測定範圍而變動，因 而光學測定益岡i 摩巳圍中於4〇〇nm以下將發生上述問題。所以， 4 0 0 n in U\ nr ^ 、， %予 >則定範圍中，高介電質或強介電質的物 性解析，# α ^ &須採用高額且解析時間頗為耗時的其他裝 置實施。

2098-6775-PF 1278617 【發明内容】 本么明有蓉於上述問 漁# 个货听考便針對高介雷皙 /、強；I電質的解析深入持續鑽 、 甘口 u ; 木便兀成本發明， 介制点刼用近似有效媒 :成Μ ’且將^隙率數值設定為超過通常範 :數=此即便在編以下的光學測定範圍，仍可 子间"電貝或強介電質施行解析的試片解析方法。 為解決上述問題’第"寺徵的試片解析方法，係包 括··利用橢圓儀，對在基板上形成根據電氣測定的介電 率·，在50以上之介電質膜的試片，射入偏光狀態光的步 驟’對上述試片測定入射光與反射光之偏光狀態變化值 制^驟’ °又疋配合上述試片的條件，根據近似有效媒介 衣成存在空隙為60%以上且9〇%以下範圍之模型的步驟； 根據所製成的模型，計算出上述利用橢圓儀所測得偏光 狀態變化值之對應值的步驟；將計算值、與上述利用擴 圓儀所測得變化值進行比較的步驟；㈣依使所比較二 值差"欠小之方式的上述近似有效媒介相關運算式、 及j述模型相關分散式進行運算的步驟；以及根據上述 運算結果執行試片解析的步驟。 第1特彳政中，對具有根據電氣測定的介電率在5 〇以 5高介電f膜或強介電質膜的試片，利用橢圓儀施行 測定，且根據近似有效媒介製成空隙在配合介電質膜的 膜中存在60%以上且90%以下的模型，並對試片施行解 析此種6 0 %以上且9 0 %以下的空隙，就物理觀點而言，

2098-6775-PF 10 1278617 在膜的形成方面較為困難 θ — — 難並非屬通常設定的激枯 人 疋為上述乾圍内的數值，斜日 :電質膜或強介電質膜的試片，將可數學式的勃：有高 應具有尖銳尖峰測定社果μ ^ ^ 勺執行能因 』疋、、。果的擬合，藉由擬合社 習知屬於不可能的40()nni ^ 〜果即便在 別unm以下之光學測定 對試片施行解析。 圍中’仍可 依照本發明者的研究’得知若將空隙 :上…下範圍内，便可輕易的將由最小平為:子在㈣ :的是值縮小，本發明者特別係將空隙設定前：： 6以以上且73%以下範圍内，將可有效 ，後的 而判斷乃屬較佳住況。 ，仃挺合，因 苐2特徵的試片解狀古 與4、 析方法乃上述分散式係含有餅弁 干式測定範圍的介電率相關夫 參數的數值，對根據該介電率相關 介電率二:片之介電f膜在光學式測定範圍内的 第2特徵中，藉由參照對分嵛 關參數所設定數值，便可將：二式：具有介電率的相 5〇 ,ν , ^ ^ 將根據电氣式測定的介電率為 上之々電質膜，在4〇〇nm 认 電率予以特定。結果，便不需要 耗時的直+ 也 而要如省知般的採用高額且 •率： 能執行物性解析，且根據經特定的介 二較習知更迅速且輕易的對高介電質或強介電 貝執仃物性解析。 上之：Π徵中’對具有根據電氣測定的介電率為50以 ’「、貝膜的試片，根據近似有效媒介製成空隙存在

209S-6775-PF 11 1278617 6^0%以上且9η以下的模型，並對利用橢圓儀所測得數值 施行擬合，藉此即便在習知屬於不可能的4〇〇nm以下之 光學測定範圍中，仍可對試片施行解析。 再者，第2特徵中，將可對具有根據電氣測定的介 電率在50以上之介電質膜的試片，在40〇nm以下的光學 、J疋範圍中求取介電率並對物性施行解析，根據介電率 所施行試片物性解析的成本、時間及手續等方面，將可 較習知大幅的降低。 相關上述發明目的及具體内容，根據所附圖式進行 詳細說明。 【實施方式】 、下針對本發明根據此實施形態的圖式進行詳述。 第1圖係本發明實施形態的試片解析方法中所使用 橢圓儀1-與電腦10的全體構造概略圖。橢圓儀1係如第 A a圖所不，對在基板S1上形成膜“的試片s射入偏光 =心的光，藉由入射光的偏光狀態與反射光的偏光狀態 殳化’測疋各光的相位差△與振幅比ψ。本發明係以形 成有根據電氣測定的介電率’在5〇以上之強介電質或高 介電質膜S2的試片S為解析對象，除第2α圖所示構造 之外，在基板S1上形成複數膜，且該等膜中至少中一者 為上述強介電質或高介電質的試片亦屬於解析對象。 再者，電腦10係採用分散式與參考物等，製成配合 試片的模型，且從此模型求取相位差與振幅比，並利用 與由橢圓们所測得相位差與振幅比間的比較而施行擬

2098-6775-PF 12 1278617 二對膜厚、膜光學常數的折射率、衰減係數及複介電 =進仃解析。本實施形態的電腦ι 〇係在製作模型時採用 、乂·有效媒介（EMA:Effective Medium Appr^ximatl〇n)，製成在介電質膜中設有_以上且 以下範圍之空隙的模型並施行擬合。 百先，針對可使用於本發明的橢圓儀一例，如第1 圖所示橢圓儀！的構造進行說明。橢圓儀i係將氣燈2 與先照射器3利用第1光纖㈣15a連接，對平台4上 ^载置式片S射人偏光狀_的$，且利用光取得器5取 =被试片s所反射的光。光取得器5係透過第2光纖線 連接於分光器7，並利分光器7敎由光取得 :5所取得光的偏光狀態。分光器7便將所測得偏光狀 恶以類比信號傳輸給數據接收機8,制用數據接收機8 將類比信號轉換為所f值，然後將橢圓儀丨的測定值 送給電腦1 〇。 再者，在平台4、光照射器3、光取得器5及分光器 ，分別設有第1馬達Ml〜第6馬達M6，各馬達扪, 的驅動係利用連㈣電腦1G的的馬逹控制機g進行控 制另外，馬達控制機9係根據從電腦丨〇的cp[J1丨a所 輪出的指示，執行各馬達Ml〜M6的控制。 、、橢圓儀1的氤燈2係含有多數波長成分的白色光 源，將所產生的白色光傳送給光照射器3。

光照射器3係配置於圓弧狀鋼執6 ±，並在内部中 具有偏光板3a，將白色光利用偏光板仏偏光並射入試片 2098-6775-PF 13 U78617 S。此外’光照射哭3 # ά楚, 進行移動，而綱敕 馬達M4驅動而沿鋼軌6 角度(入射角度、),射光相對於試片S表面Sa垂線Η的 在載置用第1馬達M1〜第3馬達Μ3驅動，便可 向的X、：方J的，化上，分別可朝90度互異方 進行移動。佐此m 1圖）、及形成高度方向的ζ方向 的所需;^错由使平台4進行移動，便形成對試片s 射人光’俾可對試片s的複數地方施行測定。 並内建广5係如同光照射器3般的配置於鋼軌6上， 哭)5a及、PEM(Ph〇t〇们⑶…M〇dUlat〇r:光彈性調變 ;;= = 5b，將經試…反射的光透過聰& 可沿鋼軌6二移Γ’光取得器5利"5馬達_ 仃移動，並確實捕捉被試片S所反射的光。 曰刀^器5的移動係利用馬達控制機9控制呈連動於光 J射°° 3的移動’且反射角度P與入射角度P呈相同角 二:另外，光取得器5中所内建的PEM5a係藉由對所取 侍光依所需頻率（例如50kHz)施行相位調變，便從直線偏 光獲得橢圓偏光，藉由獲得此種偏光便可達提昇測定速 度與測疋精度的效果。此外，分析器5b係從依ρΕΜ5&施 行相位调、交過的各種偏光中，使特定偏光穿透過。 分光裔7係如第3圖所示，具備有：反射鏡7a、繞射 光拇 7b、光電倍增管（ph〇t〇multipHer ；pmt:)7c 及控制單元7d;乃將由光取得器5經由第2光纖線纜丨5b 所傳送至的光’利用反射鏡7 a反射並導入繞射光柵7乜。

2098-6775-PF 14 1278617 繞射光栅7b係形成可利用第}圖所示第6馬達㈣變更 角度的狀態，因為藉由角度變更將使所引導之光的繞射 方向改變，因而便形成可將由繞射光栅7b所射出光的波 長變更之狀態。另外，在第3圖中雖未圖示，為將繞射 光柵7b經變更角度的對應波長依數字式表示，便由將繞 射光柵7b角度機械式s丨n轉換而執行指示顯示的正弦桿 機構（sine bar me chan ism)協助達成。此外，分光器7亦 可使用光電倍增管7c與光電二極體陣列（pDA)的組合。 經繞射光栅7b所出射的光便由PMT7c施行測定，控 制單元7d便生成對應於所測定波長的類比信號，並傳送 給數據接收機8。依此，分光器7因為可改變繞射光栅 7 b的角度，並施行各波長的測定，因而測定精度將變良 好。結果，分光器7便可因應試片所具有的膜層膜厚而 改變波長並施行測定，例如當膜厚較厚時便可依較細膩 的步驟變更波長。另外，分光器7亦可採用將因應互異 波長的複數（32個或64個等）光電倍增管，對繞射光柵配 置成扇狀的構造。 數據接收機8係根據來自分光器7的信號，計算出 所測得反射光偏光狀態（P偏光、S偏光）的相位差△及振 幅比Ψ ’並將所計算出的結果傳送給電腦1 〇。另外，相 位差△及振幅比Ψ相對於P偏光的振幅反射係數Rp及S 偏光的振幅反射係數R s，將成立下式（1 )的關係。

Rp/Rs二tan¥ · exp(i · △ ) ··. (1) 其中，i係虛數單位（以下均同）。此外，rp/Rs稱偏 2098-6775-PF 15 1278617 光變化量p。 另一方面，電腦1 0係由：電腦本體11、顯示器i 2、 鍵盤13及滑鼠14等所構成，電腦本體11係在内部將 cpUlla、記憶部lib、RAMllc、ROMlld等利用内部匯流 排而連接的構造。CPU 11 a係依照記憶部11 b中所記情的 各種電腦程式，執行後述各種處理。RAMI 1 c係將處理所 相關的各種數據等暫時記憶，在R0M11(1中則記憶著電腦 1 〇機能的相關内容等。另外，記憶部丨lb中除各種電腦 程式之外，尚記憶著試片S製造步驟的相關已知數據、 相關解析的過去光學常數數據（參數）、及所輸入的項目 數據等。 一電腦10係從數據接收機8所傳送至的相位差△與振 幅比Ψ中，當試片S周圍盥美勑从、卜& ώ十 士 η固，、I板Sa的稷折射率為已知 時，便採用記憶部11 b中所：# μ π w 、 甲所5己憶的核型程式，製成因應 第2 Α圖所示試片s材料構诰的禮刑、， 偁仏的杈型，亚求取膜S2的膜 厚d及膜S 2的複折射率n。太每浐/ 千N 本只施形悲中在模型製成方 面，係製成不管試片S是丕古如仏 否有粗I均採用近似有效媒介， 如弟2B圖所示在基板81，μ r 上 上形成根據電氣測定的介電率 在5 0以上之介電質物暂 UM M e 質成分）中，存在空隙 V(二虱成分）之膜S2,構造的模型s，。 此外，複折射率N若訊〜 數k,便將成立下示光風7 的折射率以衰減係 M ...⑺式所示數式(2)的關係。 再者’若將擴圓儀 口儀1的光照射器3所照射光之波長

2098-6775-PF 16 1278617 s、ω t、Γ。參數施行擬合，而其他的參數係使用已知值， 第1項的ε⑺設為「1」，第3項與第4項設為「〇」並施 行運算。求取擬合結果、膜厚等，由分散式的參數可從 數式（4)求得材料的複介電率ε。另外，複介電率ε [相 當於eU)]與複折射率Ν[相當於Ν(λ)]將成立下示數 式（5 )的關係。 £(入）= Ν2(λ)…（5) 另外’針對擬合容進行說明，當利用橢圓儀1剛 疋试片s時’將Τ個測定數據對數設為 Exp(i = l，2...，T)，將對應於上述模型的τ個模型計算數 據對數設為Mod ( i = 1，2 · · ·，Τ)的話，測定誤差將呈常熊八 佈’ ¥將標準偏差設為σ i時，平均平方誤差义2便可仗 下示數式（6 )求得。另外，ρ係參數的個數。當平均平方 誤差Χ 2值偏小時，乃意味著測定結果與所形成模型的一 致度較大，因而當針對複數模型進行比較時，在平均平 方誤差X 2值達最小時便相當於最佳模型。 z2 =[l/ 2(T - P)]^ (ExPi - Mod^2 / af ··· (g \ /=1 / 上述電腦1 〇所執行的一連串處理係由記憶部i ib中 所記憶的電腦程式規範，在此電腦程式亦如如第4圖所 示，執行輪入對應試片物性製成模型之條件項目的膜 厚、空隙率等，並將設定選單20顯示於顯示器、12晝面 的處理。另外，本實施形態中，若對第2β圖的膜s2，設

2098-6775-PF 18 1278617 定空隙率，則形成膜S2’的物質M比率亦將自動設定，且 若膜S2’的物質Μ比率’則膜S2’的空隙率亦將自動設 疋所以，只要對膜S2’設定空隙率或更成膜之物質M中 任一數值的話便可。例如若將膜S2，的物質Μ設定為 3〇%，則膜S2,的空隙率便自動的設定為m。 其次，針對採用上述構造的橢圓儀丨及電腦〗〇之本 發明試片解析方法的—連串順序，根據第5圖所示流程 圖進行說明。 …首先’在再橢圓们的平台4上，载置著在基板上 形成介電率50以上之介電質膜的試片s(si)。其次，將 解析所相關項目的試片s測定地方、入射角度”試片 所對應松型的製作條件（基板材質、介電質膜厚、光學常 數等)等，輸入於電腦10中⑻)。本發明係在上述條件 :亦輸入空隙率數值，本發明係輸入6〇%以上且9〇%以下 祀圍内的數值（例如7()%)。此外，藉由輸人此種條件，便 將製成具有根據近似有效媒介的空隙，依所輸入數值混 合比存在的介電質臈之模型（參照第2B圖）（S3)。 ’、、'後，橢圓儀1便依入射角度φ與反射角度$形成 所輸二數值的方式，使光照射器3與光取得器5移動， 、平D 4移動，俾將偏光狀態的光射入試片中（S4)， 並測定相位差Δε、振幅比KS5)。此外，電腦1〇則由 所製成的模型中古+曾 口十斤出相位差△ Μ、振幅比ψ m ( s 6 )， 橢圓儀1的測宕佶 Λ 、J疋值、與從模型所獲得計算值進行比較 ⑻)。依所比較各值的差異變小…，執行模：之；

2098-6775-PF 19 1278617 ϋΓ的空隙混合比、介電f混合比、膜厚及分散式參 數的擬合（S8)。 若經擬合由最小平方法所求得差值收束於所需值 d為非常小）’便從此時的膜厚、分散式參數、空隙率、 ::比數值等，求取試片的臈厚與光學常數等⑼）。依 :稭由求得臈厚與光學常數，本發明便對試片施行解 :二另外’分散式中的各參數係關聯於介電質膜中的介 二貝：刀，利用上述各參數求取介電質成分的介電率， :電質臈的整體介電率係使用介電質成分的介電率與空 虱成：的介電率，利用近似有效媒介的相關運算式求取。 其次，針對使用上述本發明的試片解析方法，對已 $成^介電質膜的試片所施行的解析例進行說明。首 式片係知用表面利用蒸鍍形成Pt(白金）膜的(矽） 基板上，形成m膜的試片。另外，所謂「PZT」係指鈦 酸鉛(PbTi〇3)與錯酸鉛(PbZr〇3)的混合物質，屬於強 質。 再者，本解析例中，依如第2B圖所示構造，製成對 應上述試片的模型S’，此模型S，係在Si基板的Pt膜s， 上，形成根據近似有效媒介存在ρζτ(物質幻為3〇%(混合 比〇. 3)、二隙V為70%(混合比〇. 7)之膜S2，，並將膜S2， 的膜厚d 定為9〇〇埃。另外’在製作模型時，相關基 板上的pt膜係採用已知參考物，且對ρζτ膜的複介電率 ε採用下示近似有效媒介相關運算式的數式（7)、與上述 數式（4)分散式。另外，空隙係採用折射率與空氣相等的

2098-6775-PF 20 (7) 1278617 數值（約1 · Ο 〇 3 ) 其中，fa+fbq 另夕卜，會+ '、 默式（Ό中，ε係PZT膜（膜S2，）的有效複 介電率，ε 3係ρζτ 以膜中的PZT(物質M:PZT成分）介電率， ε b係PZT膜中沾扣加、 的二隙（空氣成分）V介電率，f a係ρζτ混 合比，f b係空隙、、曰人 “ b比’根據數式（7)求取PZT膜的整體 有效複介電率。 弟6 A圖所千·在也丄 /、係對上述試片利用橢圓儀1所測得測定 值、與最初所製忐#并丨a m k 、支的理性計算值。如第6A圖所示， 若將測定值盘古+瞀#、& / 一冲^值進行比較，在相位差△與振幅比ψ ^相m值與計算值之㈣存在明顯差異。在此種狀 心下⑯仃膜S2膜厚d’、空隙混合比、ρζτ混合比、及 數式⑷之刀政式|數的擬合。另外，本解析例的情況係 在刀^式中僅對數式⑷參數的“、ο t、Γ。施行擬合。 第6β圖所示係擬合後的圖形，f 7圖所示係擬合後 ^結果圖。如第6B圖所示，從擬合後的模型所計算得計 值17便在約250nm〜400nm範圍内，仍呈幾乎與橢圓 儀1測定值-致的狀態，第7圖表中的平均平方誤差？ 值亦為約6.57,屬於非常小的數值。此外，在此狀態下， 因為膜S2’中的PZT所佔比率約28. 7%，因而得知約71. 3% 存在空隙。而且，膜S2’的Ρζτ成分在低頻介電率（ε )

2098-6775-PF 21 1278617 約 3 72· 79。 第8圖所示得％ _ 得m膜折射率合而特定的數值，所計算 試片解拆方味減係數k。依此藉由採用本發明的 内 即便在習知無法解析的40Onm以下範圍 的解可進行解：，可實…一-範圍中安Ϊ 的光子/外’ $ 8 ®的橫轴單位係採用從可波長轉換 的先子戒1(5” =約248nm)。 #拔=’本發明的試片解析方法係對在基板上，形成 根據電氣測定的介雷銮 ^ 解# ^ 電率在50以上之介電質膜的試片施行 有㈣二此：上述具有m膜的試片之外，亦適於對具 膜⑷^ 的試片施行解析，且對具#複數介電質 個介電質膜層採用如=)，藉由各每 上述的運算，便可進！1Γ所示模型構造，且施行如同 進仃…、p早凝的解析。另外，分散式相 ^ 近似有效媒介相關數式（7)，充其量止不過 ’、中一例而已，亦可墙者老ffi 、田的使用適於執行試片解析的週 夭口數學式。 另外I發明的試片解析方法係除如上述，一次便 參數進行擬合的情況之外’亦可依複數階段對每個 二施行擬合’然後才施行試片解析。—次便對所有參 ::行擬合的情況，最好使用於試片的分散式明確時， 2最=所製成模型的計算值、與橢圓儀敎值間之差 ” ^依每個階段施行擬合的情況，則適用於試片 、放式不明確訏，或從所製成模型的計算值、與橢圓

2098-6775-PF 22 1278617 第9圖係對氧化矽的橢圓儀測定結果圖。 第10A圖係試片構造概略圖。 第1 0B圖係膜表面具有粗糙的試片概略圖。 第1 0C圖係根據近似有效媒介具有空隙之模型構造 的概略圖。 【符號說明】 1 橢圓儀 2 氙燈 3 光照射器 3a 偏光板 4 平台 4a 載置面 5 光取得器 5a PEM 5b 分析器 6 鋼軌 7 分光器 7a 反射鏡 7b 繞射光柵 7c 光電倍增管 7d 控制單元 8 數據接收機 8b 繞射光拇 2098-6775-PF 24 1278617 9 馬達控制機 10 電腦 11 電腦本體 11a CPU lib 記憶部 11c RAM lid ROM 12 顯示器 13 鍵盤 14 滑鼠 15a 第1光纖線纜 15b 第2光纖線纜 20 選單 Ml 第1馬達 M2 第2馬達 M3 第3馬達 M4 第4馬達 M5 第5馬達 M6 第6馬達 S 試片 S， 模型 SI 基板 S2 膜 S2a 第1膜 2098-6775-PF 25 1278617 S2b 第 2膜 Sa 表 面

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Claims (1)

1. %^41341號巾文輔翻麵修正本 十、申請專利範圍： 月/ D修正曰期：95.8.1 本| 1.-種試片解析方法’包括下列步驟： 利用橢圓儀，對在基板上形成根據電氣測定的介電 驟以上之介電^的試片，射人偏光狀態光的步 驟； 對上述4片測疋入射光與反射光之偏光狀態變化 值的步驟； 設定配合上述試片的條件，根據近似有效媒介製成 存在空隙為6。%以上且90%以下範圍之模型的步驟； 裙據所製成的核型’計算出上述利用橢圓儀所測得 偏光狀態變化值之對應值的步驟，· 、將所計算之對應值、與上述利用橢圓儀所測得變化 值進行比較的步驟； 利用依使所比較二數值差異變小之方式的上述近 ，有㈣介相關之運算式、及上述模型相關之分散式進 行運算的步驟；以及 根據上述運算結果執行試片解析的步驟。 2. -種試片解析方法，包括下列步驟·· 利用橢圓儀，對在基板上形成根據電氣測定的介電 率在5G以上之介電質臈的試片，射人偏光狀態 驟； 對上述試片測定入射光與反射光之偏光狀態變化 值的步驟； 設定配合上述試片的條件，製作複數個根據近似有 2098-6775-PF1 1278617 效媒介製成存在空隙為60%以上且90%以下範圍，且上 述空隙比率互異之模型的步驟； 根據所製成複數模型，依每個模型計算出由上述橢 圓儀所測得偏光狀態變化值之對應數值的步驟； 分別將依每個模型所計算的數值、與上述橢圓儀所 測得變化值進行比較的步驟； 利用比較從上述複數模型中，將所計算的數值、與 由上述橢圓儀所測得變化值間之差值較小的模型，予以 特定的步驟； 對所特定模型，利用上述近似有效媒介相關之運算 式、與上述模型相關之分散式施行運算，使計算值與由 上述橢圓儀所測得變化值間之差值變小的步驟；以及 根據上述運算結果施行試片解析的步驟。 3 · —種試片解析方法，包括下列步驟： 利用擴1M義，對纟基板上形成根據電氣測定的介電 率在50以上之介電質膜的試片，射入偏光狀態光的步 對上述試片 值的步驟； 測定入射光與反射光之偏光狀態變化 汉疋配合上述試片的條件，製作複數個根據近似有 效媒介製成存在空隙為6〇%以上且9〇%以下範圍，且上 述空隙比率互異之模型的步驟； 上述橢 根據所製成複數模型 圓儀所測得偏光狀態變化 ，依每個模型計算出由 值之對應數值的步驟； 2098-6775-PF1 28 Ϊ278617 分別將依每個模型所計算的數值、與上述橢圓儀所 剛得變化值進行比較的步驟； 利用比較從上述複數模型中，將所計算的數值、與 由上述橢圓儀所測得變化值間之差值較小的模型，予以 特定的步驟； 根據所特定模型設定複數種膜厚，而製成複數模型 的步驟； 根據所製成複數模型，依每個模型計算出由上述橢 圓儀所測得偏光狀態變化值之對應數值的步驟，· φ 分別將依每個模型所計算得數值、與上述橢圓儀所 測得變化值進行比較的步驟； 利用比較從上述複數模型中，將計算值、與由上述 擴圓儀所測得蠻4卜γ吉Μ 4 土 J付交化值間之差值較小的模型，予以特定的 步驟； 、、、疋果型，利用上述近似有效媒介相關之運算 式、與上述模型相關之分散式施行運算，使計算值與由 上述擴圓儀所測得變化值間之差值變小的步驟；以及 根據上述運算結果施行試片解析的步驟。 申明專利範圍第1 1 3項中任-項之試片解 析方法，其中，試 卜认尺 月係在基板上稷數形成根據電氣測 疋的"電率在5〇 的變化值的步驟传電，上述測定偏光狀態 枯·… ，、依稷數母個介電質膜分別測定變化 值，上述製成楹刑 、的v驟係在複數每個介電質膜中， 所存在的根據近似右人 效媒；丨之空隙係6 〇 %以上且9 〇 %以 2098-6775-PF1 29 1278617 下的範圍。 5 ·如申請專利範圍第1 ㈤乐i至3項中任一項之試片解 析方法’纟中’上述分散式係含有光學測定範圍的介 電率參數，並根據該介電率參數的數值，對試片的介 電質膜光學測定範圍介電率施行解析。 6·如申請專利範圍帛1至3項中任-項之試片解 析方法’其中’上述分散式係： ml- 坨Gm -仿μ‘厂m2+iy, 其中，ε :複介電率，ε〇〇:高頻介電率，£s:靜態 介電率； r。、re、相對於黏性力的比例係數（damping factor)； ω °j、 ω 1、ω p:固有角振動數（oscillator frequency, transverse frequency, plasma frequency) ； ω :角振動數。 7·如申請專利範圍第6項之試片解析方法，其中， 上述執行運异的步驟係使es(static dieiectric constant)、ω t(transverse frequency)及 r 〇(damping fact or)之值進行變化，而減小二值間的差異。 8 ·如申清專利範圍第1〜3項中任一項之試片解析 方法，其中，上述分散式係·· f f ,£li...£ =〇 其中，fa+fb=l 2098-6775-PF1 30 1278617 ε :介電質膜的有效複介電率、£a:介電質膜中的介 電質介電率； ε b :介電質膜中的空隙介電率，f a :介電質混合比， fb:空隙混合比。 2098-6775-PF1 31