WO2012117601A1 - 炭素含有率取得装置および炭素含有率取得方法 - Google Patents

炭素含有率取得装置および炭素含有率取得方法 Download PDF

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sic film
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peak value
peak
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裕之 藤原
真二 山口
克雄 杉本
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大日本スクリーン製造株式会社
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    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/21—Polarisation-affecting properties
    • G01N21/211—Ellipsometry
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    • G01N21/211—Ellipsometry
    • G01N2021/213—Spectrometric ellipsometry

Definitions

  • the present invention relates to a technique for acquiring the content of carbon contained in a SiC film formed on an object.
  • SiC film An amorphous silicon carbide film (hereinafter simply referred to as “SiC film”), which is one of such silicon films, has a high light transmittance and a small absorption loss. Therefore, p is a light incident side of a thin film silicon solar cell. It is used as a layer and greatly affects the conversion efficiency of thin-film silicon solar cells. The optical characteristics of the SiC film vary greatly depending on the carbon content of the film. Therefore, measuring the carbon content in the SiC film is extremely important in quality control of the thin-film silicon solar cell.
  • a method for nondestructively measuring the carbon content of an object to be measured a method for obtaining the carbon content based on the spectrum of the object to be measured obtained by X-ray photoelectron spectroscopy or total reflection infrared spectroscopy is known. ing.
  • the apparatus used for these measurements is large and the movement of the measurement point is not easy, it is not suitable for sequentially measuring each part of a large-scale object to be measured. Also, these measurement methods cannot measure multilayer films.
  • the present invention is directed to a carbon content acquisition apparatus that acquires the content of carbon contained in a SiC film formed on an object, and the carbon content in a SiC film is accurately determined using a spectroscopic ellipsometer.
  • the purpose is to seek.
  • a carbon content acquisition apparatus includes a spectroscopic ellipsometer, a storage unit that stores reference information that correlates a value of a predetermined parameter group and a carbon content, and an SiC film on an object by the spectroscopic ellipsometer. And a content rate calculating unit for obtaining a value of the parameter group from a measured spectrum obtained by performing measurement on the surface and obtaining a carbon content rate based on the value of the parameter group and the reference information.
  • the carbon content in the SiC film can be accurately obtained using a spectroscopic ellipsometer.
  • the parameter group is a difference between a reference peak value that is a peak value of an imaginary part in a dielectric function of a standard silicon film or SiC film and a peak value of an imaginary part in a dielectric function derived from the measurement spectrum. Includes a certain peak value shift amount.
  • the content rate calculating unit uses an effective medium theory including, as a parameter, a volume fraction of voids assumed to be generated in the SiC film due to the presence of carbon. The value of the peak value shift amount is obtained.
  • the parameter group includes a frequency corresponding to a reference peak value that is a peak value of an imaginary part in a dielectric function of a silicon film or a SiC film serving as a reference, and an imaginary part of a dielectric function derived from the measurement spectrum.
  • the peak position shift amount which is the difference from the frequency at the peak, is included.
  • the value of the parameter group includes a peak value of an imaginary part in a dielectric function derived from the measurement spectrum and a frequency at the peak.
  • the present invention is also directed to a carbon content acquisition method for acquiring the content of carbon contained in a SiC film formed on an object.
  • the carbon content acquisition method includes: a) preparing a reference information for associating a value of a predetermined parameter group with a carbon content; and b) measuring a SiC film on an object with a spectroscopic ellipsometer. Obtaining a measurement spectrum by performing, and obtaining a value of the parameter group from the measurement spectrum; and c) obtaining a carbon content based on the value of the parameter group and the reference information.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a carbon content acquisition apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the carbon content acquisition apparatus 1 acquires the content of carbon contained in an amorphous silicon carbide film (hereinafter referred to as “SiC film”) formed on a glass substrate 9 for a thin film silicon solar cell, which is an object. It is a device to do.
  • the size of the glass substrate 9 is, for example, 1 to 2 m (meter) square.
  • the carbon content acquisition apparatus 1 includes an imaging unit 2 that images a glass substrate 9, a spectroscopic ellipsometer 3 for acquiring a measurement spectrum described later, a Y-direction moving unit 41 that can move in the Y direction in FIG.
  • the computer 6 includes an X-direction moving unit 42 that can move in the X-direction, and a CPU that performs various arithmetic processes, a memory that stores various types of information, and the like. It plays a role as a control unit for controlling the configuration.
  • the X direction moving unit 42 is provided on the Y direction moving unit 41, and the imaging unit 2 and the spectroscopic ellipsometer 3 are fixed to the X direction moving unit 42.
  • the light irradiation position by the spectroscopic ellipsometer 3 can be freely arranged at each position on the glass substrate 9.
  • the spectroscopic ellipsometer 3 includes an illuminating unit 31 and a light receiving unit 32 arranged above the glass substrate 9 (on the (+ Z) side in FIG. 1), and is irradiated with polarized white light from the illuminating unit 31 toward the glass substrate 9. Then, the light receiving unit 32 receives the reflected light from the glass substrate 9.
  • the light receiving unit 32 includes an analyzer that receives the reflected light and a spectroscope that acquires the spectral intensity of the reflected light. The rotational position of the analyzer and the spectral intensity of the reflected light acquired by the spectroscope are supplied to the computer 6. Is output.
  • FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the computer 6.
  • the computer 6 has a general computer system configuration in which a CPU 61 that performs various arithmetic processes, a ROM 62 that stores basic programs, and a RAM 63 that stores various information are connected to a bus line.
  • the bus line further includes a fixed disk 65 for storing information, a display 66 for displaying various information, a keyboard 67a and a mouse 67b for receiving input from an operator, an optical disk, a magnetic disk, a magneto-optical disk, and the like.
  • a reading / writing device 68 that reads information from or writes information to the recording medium 60, and a communication unit 69 that communicates with the outside via an interface (I / F) as appropriate. Connected.
  • the computer 6 reads the program 600 from the recording medium 60 via the reading / writing device 68 in advance and stores it in the fixed disk 65.
  • the program 600 is copied to the RAM 63 and the CPU 61 executes arithmetic processing according to the program 600 in the RAM 63 (that is, when the computer executes the program), the computer 6 performs processing as an arithmetic unit described later. I do.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a functional configuration realized by the CPU 61, the ROM 62, the RAM 63, the fixed disk 65, and the like when the CPU 61 operates according to the program 600.
  • the content rate calculation unit 71 and the reference information generation unit 73 of the calculation unit 7 are functions realized by the CPU 61 and the like
  • the storage unit 72 is a function realized by the fixed disk 65 and the like.
  • the function of the calculating part 7 may be implement
  • SiC film is used collectively including the case of a silicon film.
  • FIGS. 4 and 5 are diagrams showing the dielectric functions of the plurality of SiC films.
  • the vertical axis of FIG. 5 shows the real part epsilon 1 of the dielectric function, the horizontal axis represents the photon energy corresponding to the frequency.
  • the flow rate ratio z at the time of forming the SiC film is given to the lines indicating the imaginary part ⁇ 2 and the real part ⁇ 1 of the dielectric function of each SiC film.
  • the dielectric functions in FIGS. 4 and 5 are extracted from the measurement spectrum acquired by the spectroscopic ellipsometer 3 and are obtained without using the Tauc-Lorentz model described later.
  • the dielectric function of a plurality of SiC film described above are different from each other, at frequencies near the imaginary part epsilon 2 reaches a peak, the difference in the value of the imaginary part epsilon 2 may be prominently Yes. Further, as shown in FIG. 5, at frequencies near the real part epsilon 1 reaches the peak, the difference of the real part epsilon 1 value becomes remarkable. This difference is considered to depend on the difference in the carbon content of the SiC film. In the present embodiment, the difference in the peak value of the imaginary part ⁇ 2 in the plurality of SiC films and the photon energy (or frequency at the peak) ).
  • the reference is based on the SiC film having the minimum carbon content, that is, the silicon film having the flow rate ratio z in Table 1 of 0.0.
  • An SiC film is used.
  • the peak value of the imaginary part ⁇ 2 in the dielectric function of the reference SiC film hereinafter referred to as “reference peak value”
  • the imaginary function in the dielectric function of each of the other SiC films hereinafter referred to as “sample SiC film”.
  • the difference between the peak value of the part epsilon 2 regarded as one of noteworthy parameter (hereinafter, the difference of "peak shift”.
  • the value of the peak value shift amount in the sample SiC film having a flow rate ratio z of 0.6 at the time of film formation is indicated by the length of the arrow denoted by reference numeral A1.
  • the difference between the frequency (or photon energy) corresponding to the reference peak value of the standard SiC film and the frequency at the peak of the imaginary part ⁇ 2 of the dielectric function of each sample SiC film is another parameter to be noted. This is regarded as one (hereinafter, the difference is referred to as “peak position shift amount”).
  • peak position shift amount the value corresponding to the peak position shift amount in the sample SiC film having a flow rate ratio z of 0.6 during film formation is indicated by the length of the arrow labeled B1.
  • FIG. 6 is a diagram showing a flow of processing for generating reference information 721 that is pre-processing.
  • SiC films are formed on a plurality of silicon substrates by the CVD method while changing the film formation conditions (step S11).
  • the flow rate ratio z of CH 4 in the CVD process is set to 0.0, 0.1, 0.2, 0.4, and 0.6, and a plurality of silicon substrates A SiC film is sequentially formed thereon.
  • the SiC film formed by the CVD method is amorphous. Note that the SiC film may contain fine crystalline silicon carbide.
  • the carbon content contained in the SiC film on each silicon substrate is acquired by the X-ray photoelectron spectrometer as shown in Table 1 and input to the reference information generation unit 73 in FIG. (Step S12).
  • the carbon contents are different from each other.
  • a silicon film having a flow rate ratio z in Table 1 of 0.0 is referred to as a reference SiC film, and the other SiC film is referred to as a sample SiC film.
  • a reference SiC film having a known carbon content and serving as a reference and a plurality of other sample SiC films having a known carbon content are prepared.
  • a plurality of SiC films having different carbon contents are changed in conditions other than the CH 4 flow rate ratio z (for example, the temperature during film formation, the flow rate of other gases, and the voltage for generating plasma). May be produced.
  • the acquisition of the carbon content in step S12 may be performed by an apparatus other than the X-ray photoelectron spectrometer such as a total reflection infrared spectrometer.
  • the spectroscopic ellipsometer 3 shown in FIG. 1 irradiates a predetermined position (for example, the center) of each SiC film with polarized white light and receives reflected light from the SiC film. Then, measurement is performed and a measurement spectrum is acquired in the calculation unit 7.
  • the dielectric function and film thickness in the Tauc-Lorentz model are determined so that the theoretical phase difference and the frequency spectrum of the reflection amplitude ratio angle using the Tauc-Lorentz model are closest to the measured spectrum. Fitting within the numerical range of. Thereby, the dielectric function and film thickness of each SiC film are determined (step S13).
  • a model other than the Tauc-Lorentz model may be used.
  • the peak It is expressed as a position shifted by the position shift amount B in the direction of the frequency (horizontal axis direction in FIG. 4).
  • the real part of the dielectric function ⁇ h is also expressed by the reference dielectric function ⁇ ref , the peak value shift amount A, and the peak position shift amount B by the Kramers-Kronig relational expression.
  • the fitting is performed so that the dielectric function ⁇ h expressed by using the peak value shift amount A and the peak position shift amount B and satisfying the effective medium theoretical formula is closest to the dielectric function of the obtained sample SiC film.
  • the void volume fraction f aSiC , the vacuum dielectric function ⁇ b , the peak value shift amount A, and the peak position shift amount B are obtained.
  • a dielectric function expressed using an effective medium theory including the peak value shift amount A and the peak position shift amount B as parameters.
  • the dielectric function obtained using the Tauc-Lorentz model the values of the volume fraction f aSiC , peak value shift amount A, and peak position shift amount B in the sample SiC film are determined (step S14).
  • the dielectric function epsilon b of vacuum should be the same as in all samples SiC film, it is determined as the degree of fitting in all samples SiC film increases.
  • the peak value shift amount A and the peak value are calculated from the values of the peak value shift amount A and the peak position shift amount B in the plurality of sample SiC films and the carbon content obtained in the process of step S12.
  • Reference information 721 that associates the position shift amount B with the carbon content rate (in this embodiment, a function that represents the carbon content rate using the peak value shift amount A and the peak position shift amount B as variables) is generated (step S15). .
  • the reference information 721 is stored in the storage unit 72 and prepared for measurement on an unknown SiC film described later. In the pretreatment, the relationship between the carbon content rate and the volume fraction faSiC is also acquired and may be included in the reference information 721.
  • FIG. 7 is a diagram showing a flow of processing for obtaining the carbon content contained in the SiC film on the glass substrate 9.
  • the carbon content acquisition apparatus 1 when a glass substrate 9 provided with a SiC film having an unknown carbon content is carried in, the spectroscopic ellipsometer 3 measures a predetermined position of the SiC film on the glass substrate 9. Thus, a measurement spectrum is acquired (step S21).
  • the imaginary part of the dielectric function ⁇ h in the effective medium theoretical formula is the direction of the dielectric constant of the imaginary part of the reference dielectric function ⁇ ref by the peak value shift amount A (the vertical axis in FIG. 4). It is expressed as having moved in the direction of the frequency (horizontal axis direction in FIG. 4) by the peak position shift amount B. Further, the real part of the dielectric function ⁇ h is also expressed using the peak value shift amount A and the peak position shift amount B according to the Kramers-Kronig relational expression.
  • the value of the peak value shift amount A and the peak position shift amount B representing the dielectric function ⁇ h in the effective medium theoretical formula, the value of the volume fraction faSiC in the effective medium theoretical formula, and the value of the film thickness d of the SiC film The fitting is performed so that the theoretical spectrum obtained from these values (that is, the theoretical frequency spectrum of the phase difference and the reflection amplitude ratio angle) is closest to the measurement spectrum.
  • values of volume fraction f aSiC , peak value shift amount A, peak position shift amount B, and SiC film thickness d, which are fitting parameters, are determined (step S22).
  • the dielectric function ⁇ b in the effective medium theoretical formula is obtained by the processing of FIG.
  • a dielectric function ⁇ h expressed by shifting the imaginary part of the reference dielectric function ⁇ ref by the peak value shift amount A and the peak position shift amount B in the vertical axis direction and the horizontal axis direction in FIG. It can be regarded as a process for adjusting to the dielectric function derived from the measurement spectrum. Therefore, the peak value shift amount A is the reference peak value (imaginary part peak value) of the dielectric function of the standard SiC film and the dielectric function derived from the measurement spectrum (that is, the dielectric function that can be derived from the measurement spectrum).
  • the peak position shift amount B is the difference between the frequency corresponding to the reference peak value and the frequency at the peak of the imaginary part of the dielectric function derived from the measurement spectrum. It can be said.
  • the reference information 721 includes a function representing the carbon content with the peak value shift amount A and the peak position shift amount B as variables, and the peak value shift amount A and the peak obtained from the measurement spectrum are included.
  • the value of the position shift amount B By substituting the value of the position shift amount B into the function, the value of the carbon content is determined. That is, the value of the carbon content is obtained based on the values of the peak value shift amount A and the peak position shift amount B and the reference information 721 (step S23). Further, the dielectric function of the SiC film on the glass substrate 9 is also obtained from the reference dielectric function ⁇ ref and the values of the peak value shift amount A and the peak position shift amount B.
  • the carbon content acquisition apparatus 1 stores the reference information 721 that associates the value of the parameter group including the peak value shift amount and the peak position shift amount with the carbon content. Moreover, a measurement spectrum is acquired by measuring with respect to the SiC film on the glass substrate 9 with the spectroscopic ellipsometer 3. And the value of the said parameter group is calculated
  • the peak value shift amount in the SiC film can be easily obtained by using the effective medium theory including the void volume fraction assumed to be generated in the SiC film due to the presence of carbon as a parameter. In addition, it can be obtained with high accuracy.
  • the carbon content in the SiC film is measured using an X-ray photoelectron spectrometer or a total reflection infrared spectrometer, the carbon content is measured when the film formed on the substrate is a multilayer film. It becomes difficult. In addition, since these devices are large, it is difficult to perform measurement over a wide range on the substrate by moving the device. It is necessary to cut out and set in the apparatus. Furthermore, in the total reflection infrared spectrometer, when the SiC film is formed on the glass substrate, it is difficult to accurately measure the carbon content due to the absorption of infrared rays in the glass substrate.
  • the carbon content acquisition apparatus 1 in FIG. 1 since the carbon content in the SiC film is acquired using the spectroscopic ellipsometer 3, even when the SiC film is formed on the glass substrate, it is accurate. Measurements can be made. Also, even if the film formed on the substrate is a multilayer film, the carbon content is obtained by obtaining the peak value shift amount and the peak position shift amount in the SiC film which is one of the layers by fitting. can do. Furthermore, since the spectroscopic ellipsometer 3 is smaller than the X-ray photoelectron spectroscopic analyzer and the total reflection infrared spectroscopic measuring apparatus, the spectroscopic ellipsometer 3 is moved (without cutting out the substrate) and measured over a wide range.
  • the carbon content acquisition apparatus 1 can acquire the thickness and optical constant of the SiC film simultaneously with the carbon content.
  • the parameter group associated with the carbon content as the reference information 721 includes one of the peak value shift amount and the peak position shift amount, and may not include the other. Even in this case, the carbon content in the SiC film can be obtained with high accuracy. However, from the viewpoint of obtaining the carbon content in the SiC film with higher accuracy, the parameter group preferably includes both the peak value shift amount and the peak position shift amount.
  • the value of the parameter group obtained when acquiring the carbon content includes the peak value of the imaginary part in the dielectric function derived from the measurement spectrum and the frequency at the peak. Even if it exists, it becomes possible to acquire a carbon content rate with a fixed precision.
  • the peak value shift amount and the peak position shift amount in the SiC film may be obtained using the effective medium theoretical formula as in the above processing example. preferable.
  • a silicon film having a carbon content of 0.0 is used as the reference SiC film, but an SiC film having a carbon content of greater than 0.0 may be used as the reference SiC film.
  • a function that represents the difference in carbon content between the reference SiC film and the sample SiC film as a variable of the peak value shift amount and the peak position shift amount may be acquired as reference information.
  • the carbon content in the reference SiC film is added to the difference in carbon content obtained from the peak value shift amount and the peak position shift amount in the SiC film on the glass substrate 9. By doing so, the carbon content of the SiC film on the glass substrate 9 is calculated. In effect, it can be said that such a function also indicates the carbon content with the peak value shift amount and the peak position shift amount as variables.
  • the reference information 721 that associates the value of the parameter group including the peak value shift amount and the peak position shift amount with the carbon content is stored, but the parameter group includes the peak value shift amount and the peak value.
  • the position shift amount may not be included, and the parameter group may include a plurality of parameters or a single parameter.
  • the parameter group may include only the peak value shift amount.
  • the carbon content acquisition apparatus 1 can acquire the carbon content in SiC films formed on various objects such as substrates for solar cells other than the glass substrate 9 and plastic films.
  • the SiC film may be formed by a method other than the CVD method.

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Abstract

　炭素含有率取得装置（１）では、所定のパラメータ群の値と、炭素含有率とを関連付ける参照情報が予め生成されて記憶される。ガラス基板９上に形成されたＳｉＣ膜に対して、分光エリプソメータ（３）にて測定を行うことにより測定スペクトルが取得され、コンピュータ（６）において当該測定スペクトルから当該パラメータ群の値が求められる。そして、パラメータ群の値および参照情報に基づいて、ＳｉＣ膜の炭素含有率の値が精度良く求められる。

Description

炭素含有率取得装置および炭素含有率取得方法
　本発明は、対象物上に形成されたＳｉＣ膜中に含まれる炭素の含有率を取得する技術に関する。
　近年、地球環境問題への注目の高まりにより、クリーンな太陽光を利用する太陽電池の開発が行われており、特に、大面積化および低コスト化が可能な薄膜シリコン太陽電池が次世代の太陽電池として注目されている。薄膜シリコン太陽電池の製造では、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等によりガラス基板上にアモルファスシリコン膜（以下、単に「シリコン膜」という。）が形成される。特開平１１－１５７９９１号公報では、基板上にダイヤモンド薄膜を形成するプラズマＣＶＤ装置が開示されている。
　このようなシリコン膜の１つであるアモルファスシリコンカーバイド膜（以下、単に「ＳｉＣ膜」という。）は、光透過率が高く、吸収ロスが少ないため、薄膜シリコン太陽電池の光入射側であるｐ層として利用され、薄膜シリコン太陽電池の変換効率に大きな影響を与える。ＳｉＣ膜の光学特性は、膜の炭素含有率により大きく変化する。したがって、ＳｉＣ膜中の炭素含有率を測定することが、薄膜シリコン太陽電池の品質管理において極めて重要となる。
　被測定物の炭素含有率を非破壊にて測定する方法としては、Ｘ線光電子分光分析や全反射赤外分光測定により取得した被測定物のスペクトルに基づいて炭素含有率を求める方法が知られている。しかしながら、これらの測定に使用される装置は大型で測定点の移動が容易ではないため、大面積の被測定物の各部位を順次測定することには適していない。また、これらの測定方法では、多層膜の測定を行うことはできない。
　本発明は、対象物上に形成されたＳｉＣ膜中に含まれる炭素の含有率を取得する炭素含有率取得装置に向けられており、分光エリプソメータを用いてＳｉＣ膜中の炭素含有率を精度良く求めることを目的としている。
　本発明に係る炭素含有率取得装置は、分光エリプソメータと、所定のパラメータ群の値と、炭素の含有率とを関連付ける参照情報を記憶する記憶部と、前記分光エリプソメータにて対象物上のＳｉＣ膜に対して測定を行うことにより取得された測定スペクトルから前記パラメータ群の値を求め、前記パラメータ群の前記値および前記参照情報に基づいて、炭素の含有率を求める含有率演算部とを備える。炭素含有率取得装置では、分光エリプソメータを用いてＳｉＣ膜中の炭素含有率を精度良く求めることができる。
　好ましくは、前記パラメータ群が、基準となるシリコン膜またはＳｉＣ膜の誘電関数における虚部のピーク値である参照ピーク値と、前記測定スペクトルから導かれる誘電関数における虚部のピーク値との差であるピーク値シフト量を含む。より好ましくは、前記含有率演算部が、炭素の存在に起因してＳｉＣ膜中に生じると仮定したボイドの体積分率をパラメータとして含む有効媒質理論を用いつつ、前記対象物上のＳｉＣ膜における前記ピーク値シフト量の値を求める。
　また、好ましくは、前記パラメータ群が、基準となるシリコン膜またはＳｉＣ膜の誘電関数における虚部のピーク値である参照ピーク値に対応する振動数と、前記測定スペクトルから導かれる誘電関数の虚部のピークにおける振動数との差であるピーク位置シフト量を含む。
　他の好ましい実施の形態では、前記パラメータ群の値が、前記測定スペクトルから導かれる誘電関数における虚部のピーク値およびピークにおける振動数を含む。
　本発明は、また、対象物上に形成されたＳｉＣ膜中に含まれる炭素の含有率を取得する炭素含有率取得方法にも向けられている。前記炭素含有率取得方法は、ａ）所定のパラメータ群の値と、炭素の含有率とを関連付ける参照情報を準備する工程と、ｂ）分光エリプソメータにて対象物上のＳｉＣ膜に対して測定を行うことにより測定スペクトルを取得し、前記測定スペクトルから前記パラメータ群の値を求める工程と、ｃ）前記パラメータ群の前記値および前記参照情報に基づいて、炭素の含有率を求める工程とを備える。
　上述の目的および他の目的、特徴、態様および利点は、添付した図面を参照して以下に行うこの発明の詳細な説明により明らかにされる。
炭素含有率取得装置を示す斜視図である。 コンピュータの構成を示す図である。 コンピュータが実現する機能構成を示すブロック図である。 複数のＳｉＣ膜の誘電関数の虚部を示す図である。 複数のＳｉＣ膜の誘電関数の実部を示す図である。 参照情報を生成する処理の流れを示す図である。 ＳｉＣ膜中に含まれる炭素含有率を取得する処理の流れを示す図である。 ＳｉＣ膜の誘電関数を示す図である。
　図１は、本発明の一の実施の形態に係る炭素含有率取得装置１を示す斜視図である。炭素含有率取得装置１は、対象物である薄膜シリコン太陽電池用のガラス基板９上に形成されたアモルファスシリコンカーバイド膜（以下、「ＳｉＣ膜」という。）中に含まれる炭素の含有率を取得する装置である。ガラス基板９のサイズは、例えば１～２ｍ（メートル）角である。
　炭素含有率取得装置１は、ガラス基板９上を撮像する撮像部２、後述の測定スペクトルを取得するための分光エリプソメータ３、図１中のＹ方向に移動可能なＹ方向移動部４１、図１中のＸ方向に移動可能なＸ方向移動部４２、並びに、各種演算処理を行うＣＰＵや各種情報を記憶するメモリ等により構成されたコンピュータ６を備え、コンピュータ６は炭素含有率取得装置１の各構成を制御する制御部としての役割を果たす。Ｘ方向移動部４２はＹ方向移動部４１上に設けられ、Ｘ方向移動部４２には、撮像部２および分光エリプソメータ３が固定される。炭素含有率取得装置１では、分光エリプソメータ３による光の照射位置をガラス基板９上の各位置に自在に配置することが可能となっている。
　分光エリプソメータ３は、ガラス基板９の上方（図１中の（＋Ｚ）側）に配置される照明部３１および受光部３２を備え、照明部３１からガラス基板９に向けて偏光した白色光が照射され、受光部３２にてガラス基板９からの反射光が受光される。受光部３２は、反射光が入射する検光子および反射光の分光強度を取得する分光器を有し、検光子の回転位置、および、分光器により取得された反射光の分光強度がコンピュータ６へと出力される。コンピュータ６では、複数の振動数（または、波長）の光のそれぞれの偏光状態として、ｐ偏光成分とｓ偏光成分との位相差および反射振幅比角が求められる。すなわち、位相差および反射振幅比角の振動数スペクトル（以下、「測定スペクトル」と総称する。）が取得される。
　図２は、コンピュータ６の構成を示す図である。コンピュータ６は、各種演算処理を行うＣＰＵ６１、基本プログラムを記憶するＲＯＭ６２および各種情報を記憶するＲＡＭ６３をバスラインに接続した一般的なコンピュータシステムの構成となっている。バスラインにはさらに、情報記憶を行う固定ディスク６５、各種情報の表示を行うディスプレイ６６、操作者からの入力を受け付けるキーボード６７ａおよびマウス６７ｂ、光ディスク、磁気ディスク、光磁気ディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体６０から情報の読み取りを行ったり記録媒体６０に情報の書き込みを行う読取／書込装置６８、並びに、外部との通信を行う通信部６９が、適宜、インターフェイス（Ｉ／Ｆ）を介する等して接続される。
　コンピュータ６には、事前に読取／書込装置６８を介して記録媒体６０からプログラム６００が読み出され、固定ディスク６５に記憶される。そして、プログラム６００がＲＡＭ６３にコピーされるとともにＣＰＵ６１がＲＡＭ６３内のプログラム６００に従って演算処理を実行することにより（すなわち、コンピュータがプログラムを実行することにより）、コンピュータ６が、後述の演算部としての処理を行う。
　図３は、ＣＰＵ６１がプログラム６００に従って動作することにより、ＣＰＵ６１、ＲＯＭ６２、ＲＡＭ６３、固定ディスク６５等が実現する機能構成を示すブロック図である。図３において、演算部７の含有率演算部７１および参照情報生成部７３がＣＰＵ６１等により実現される機能であり、記憶部７２が固定ディスク６５等により実現される機能である。なお、演算部７の機能は専用の電気的回路により実現されてもよく、部分的に電気的回路が用いられてもよい。
　次に、炭素含有率取得装置１における炭素含有率の測定原理について述べる。ここでは、ＣＶＤ工程において、原料ガスであるモノシラン（ＳｉＨ４）の流量とメタン（ＣＨ４）の流量との割合を変更しつつ、複数のシリコン基板上にＳｉＣ膜を順次形成することにより、炭素含有率が異なる複数のＳｉＣ膜が準備されているものとする。表１は、ＣＨ４の流量比ｚと、シリコン基板上のＳｉＣ膜中に含まれる炭素の含有率との関係を示す。流量比ｚは、ＣＶＤ工程におけるＣＨ４の流量を、ＳｉＨ４とＣＨ４との合計流量で割った値である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示すように、流量比ｚが最も低いＳｉＣ膜（ｚ＝０．０、すなわち、シリコン膜）にて炭素の含有率が最小となり、流量比ｚが最も高いＳｉＣ膜（ｚ＝０．６）にて炭素の含有率が最大となる。以下の説明では、便宜上、シリコン膜である場合を含めてＳｉＣ膜と総称する。
　図４および図５は、上記の複数のＳｉＣ膜の誘電関数を示す図である。誘電関数εは、実部であるε１と虚部であるε２とを含む複素関数にて表現され（すなわち、虚数単位をｉとして（ε＝ε１＋ｉε２））、図４の縦軸は誘電関数の虚部ε２を示し、横軸は振動数に対応する光子エネルギーを示している。また、図５の縦軸は誘電関数の実部ε１を示し、横軸は振動数に対応する光子エネルギーを示している。図４および図５では、各ＳｉＣ膜の誘電関数の虚部ε２および実部ε１を示す線に、当該ＳｉＣ膜の形成時における流量比ｚの値を付している。なお、図４および図５の誘電関数は、分光エリプソメータ３にて取得された測定スペクトルから抽出されたものであり、後述するＴａｕｃ－Ｌｏｒｅｎｔｚモデルを用いることなく求めたものである。
　図４に示すように、上記の複数のＳｉＣ膜の誘電関数は互いに相違しており、虚部ε２がピークとなる振動数近傍にて、虚部ε２の値の相違が顕著となっている。また、図５に示すように、実部ε１がピークとなる振動数近傍にて、実部ε１の値の相違が顕著となっている。この相違は、ＳｉＣ膜の炭素含有率の相違に依存すると考えられ、本実施の形態では、複数のＳｉＣ膜における虚部ε２のピーク値の相違、および、ピークにおける光子エネルギー（または、振動数）の相違に着目する。
　具体的には、炭素含有率取得装置１における炭素含有率の測定では、炭素含有率が最小となるＳｉＣ膜、すなわち、表１中の流量比ｚが０．０のシリコン膜を基準となる基準ＳｉＣ膜とする。そして、基準ＳｉＣ膜の誘電関数における虚部ε２のピーク値（以下、「参照ピーク値」という。）と、他の各ＳｉＣ膜（以下、「サンプルＳｉＣ膜」という。）の誘電関数における虚部ε２のピーク値との差を、注目すべきパラメータの１つとして捉える（以下、当該差を「ピーク値シフト量」という。）。図４では成膜時の流量比ｚが０．６のサンプルＳｉＣ膜におけるピーク値シフト量の値を符号Ａ１を付す矢印の長さにて示している。
　また、基準ＳｉＣ膜の参照ピーク値に対応する振動数（または、光子エネルギー）と、各サンプルＳｉＣ膜の誘電関数の虚部ε２のピークにおける振動数との差も注目すべきパラメータの他の１つとして捉える（以下、当該差を「ピーク位置シフト量」という。）。図４では成膜時の流量比ｚが０．６のサンプルＳｉＣ膜におけるピーク位置シフト量に相当する値を符号Ｂ１を付す矢印の長さにて示している。
　一方で、ＳｉＣ膜では、シリコン原子と炭素原子との結合や、ＣＨ２構造やＣＨ３構造の挿入により、炭素を含有しないアモルファスシリコン膜よりもアモルファス構造の歪が大きく、ＳｉＣ膜の炭素含有率が増大するに従って、アモルファス構造の歪も増大する。ＳｉＣ膜におけるアモルファス構造の歪みの増大は、ＳｉＣ膜中のボイドの増大と解釈することができる。したがって、炭素の存在に起因してサンプルＳｉＣ膜中に生じると仮定したボイドの体積分率をｆａＳｉＣ、炭素の含有率が最小となる基準ＳｉＣ膜の誘電関数をεｒｅｆ、真空の誘電関数をεｂとして、サンプルＳｉＣ膜の誘電関数εｈは、有効媒質近似により数１を満たすとものと考える。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　数１中のｆａＳｉＣは、基準ＳｉＣ膜における炭素の存在に起因すると仮定したボイドの体積分率と、サンプルＳｉＣ膜における炭素の存在に起因すると仮定したボイドの体積分率との差と捉えられてもよい。
　炭素含有率取得装置１では、事前処理として、数１を用いつつ炭素の含有率とピーク値シフト量およびピーク位置シフト量の値との関係（すなわち、図３の参照情報７２１）を導き、ガラス基板９上のＳｉＣ膜の測定の際に、数１を用いつつ当該ＳｉＣ膜におけるピーク値シフト量およびピーク位置シフト量の値を特定することにより、当該ＳｉＣ膜中に含まれる炭素の含有率を精度良く取得することが可能となる。以下、参照情報７２１の生成、および、ガラス基板９上のＳｉＣ膜に対する測定について順に詳述する。
　なお、各サンプルＳｉＣ膜におけるピーク値シフト量は、炭素に依存するボイドの存在（または、基準ＳｉＣ膜と比較した場合におけるボイドの体積分率の増大）によって生じる、基準ＳｉＣ膜の誘電関数からの誘電率の変化であると考えられる。また、炭素含有率が相違することによりＳｉＣ膜のバンドギャップは変化するため（すなわち、炭素含有率の増加により光子エネルギーが変化するため）、ピーク位置シフト量は、炭素自体に起因すると考えられる。
　図６は、事前処理である参照情報７２１を生成する処理の流れを示す図である。参照情報７２１を生成する際には、まず、成膜条件を変更しつつＣＶＤ法にて複数のシリコン基板上にＳｉＣ膜が形成される（ステップＳ１１）。本実施の形態では、上記説明のように、ＣＶＤ工程におけるＣＨ４の流量比ｚを０．０、０．１、０．２、０．４および０．６に設定して、複数のシリコン基板上にＳｉＣ膜が順次形成される。ＣＶＤ法にて形成されるＳｉＣ膜は非晶質となっている。なお、ＳｉＣ膜には、微細な結晶シリコンカーバイドが含まれていてもよい。
　続いて、各シリコン基板上のＳｉＣ膜中に含まれる炭素の含有率が、既述の表１に示すようにＸ線光電子分光分析装置により取得され、図３の参照情報生成部７３に入力される（ステップＳ１２）。ＣＶＤ工程におけるＣＨ４の流量比ｚを複数通りに変更して作製される複数のＳｉＣ膜では、炭素の含有率が互いに相違している。本処理においても、表１中の流量比ｚが０．０であるシリコン膜を基準ＳｉＣ膜と呼び、他のＳｉＣ膜をサンプルＳｉＣ膜と呼ぶ。上記ステップＳ１１，Ｓ１２の処理により、炭素含有率が既知であり、基準となる基準ＳｉＣ膜と、炭素含有率が既知である他の複数のサンプルＳｉＣ膜とが準備される。なお、炭素含有率が互いに相違する複数のＳｉＣ膜は、ＣＨ４の流量比ｚ以外の条件（例えば、成膜時の温度や他のガスの流量、プラズマを発生させるための電圧）を変更することにより作製されてもよい。また、ステップＳ１２における炭素含有率の取得は、全反射赤外分光測定装置等、Ｘ線光電子分光分析装置以外の装置により行われてもよい。
　複数のＳｉＣ膜が準備されると、図１の分光エリプソメータ３では、各ＳｉＣ膜の所定位置（例えば、中央）に対して偏光した白色光が照射されるとともに当該ＳｉＣ膜からの反射光が受光されて測定が行われ、演算部７において測定スペクトルが取得される。本実施の形態では、Ｔａｕｃ－Ｌｏｒｅｎｔｚモデルを用いた理論上の位相差および反射振幅比角の振動数スペクトルが、測定スペクトルに最も近くなるように、Ｔａｕｃ－Ｌｏｒｅｎｔｚモデルにおける誘電関数および膜厚が所定の数値範囲内にてフィッティングされる。これにより、各ＳｉＣ膜の誘電関数および膜厚が決定される（ステップＳ１３）。もちろん、Ｔａｕｃ－Ｌｏｒｅｎｔｚモデル以外のモデルが用いられてもよい。
　続いて、参照情報生成部７３では、上記ステップＳ１３の処理にて取得された各サンプルＳｉＣ膜の誘電関数、および、基準ＳｉＣ膜の誘電関数εｒｅｆ（以下、「基準誘電関数εｒｅｆ」という。）を用いて、上記の数１（以下、「有効媒質理論式」という。）におけるボイドの体積分率ｆａＳｉＣの値および真空の誘電関数εｂが決定される。このとき、有効媒質理論式における誘電関数εｈの虚部が、基準誘電関数εｒｅｆの虚部をピーク値シフト量Ａだけ誘電率の方向（図４中の縦軸方向）に移動し、ピーク位置シフト量Ｂだけ振動数の方向（図４中の横軸方向）に移動したものとして表される。また、クラマース・クローニッヒの関係式により誘電関数εｈの実部も、基準誘電関数εｒｅｆ、ピーク値シフト量Ａおよびピーク位置シフト量Ｂを用いて表される。そして、ピーク値シフト量Ａおよびピーク位置シフト量Ｂを用いて表されるとともに有効媒質理論式を満たす誘電関数εｈが、取得されたサンプルＳｉＣ膜の誘電関数に最も近くなるようにフィッティングが行われ、ボイドの体積分率ｆａＳｉＣ、真空の誘電関数εｂ、ピーク値シフト量Ａおよびピーク位置シフト量Ｂが求められる。
　このように、複数のサンプルＳｉＣ膜のそれぞれに関して、ピーク値シフト量Ａおよびピーク位置シフト量Ｂをパラメータとして含む有効媒質理論（本実施の形態では、有効媒質近似）を用いて表される誘電関数と、Ｔａｕｃ－Ｌｏｒｅｎｔｚモデルを用いて取得された誘電関数とを比較することにより、サンプルＳｉＣ膜における体積分率ｆａＳｉＣ、ピーク値シフト量Ａおよびピーク位置シフト量Ｂの値が決定される（ステップＳ１４）。なお、真空の誘電関数εｂは、全てのサンプルＳｉＣ膜で同じとなり、全てのサンプルＳｉＣ膜におけるフィッティングの度合いが高くなるように決定される。
　参照情報生成部７３では、複数のサンプルＳｉＣ膜におけるピーク値シフト量Ａおよびピーク位置シフト量Ｂの値、並びに、ステップＳ１２の処理にて取得される炭素含有率から、ピーク値シフト量Ａおよびピーク位置シフト量Ｂと炭素含有率とを関連付ける参照情報７２１（本実施の形態では、ピーク値シフト量Ａおよびピーク位置シフト量Ｂを変数として炭素含有率を表す関数）が生成される（ステップＳ１５）。参照情報７２１は記憶部７２にて記憶され、後述する未知のＳｉＣ膜に対する測定のために準備される。事前処理では、炭素含有率と体積分率ｆａＳｉＣとの関係も取得され、参照情報７２１に含められてもよい。
　図７は、ガラス基板９上のＳｉＣ膜中に含まれる炭素の含有率を取得する処理の流れを示す図である。炭素含有率取得装置１では、炭素含有率が未知のＳｉＣ膜が設けられたガラス基板９が搬入されると、分光エリプソメータ３にてガラス基板９上のＳｉＣ膜の所定位置に対して測定を行うことにより測定スペクトルが取得される（ステップＳ２１）。
　図３の含有率演算部７１では、有効媒質理論式における誘電関数εｈの虚部が、基準誘電関数εｒｅｆの虚部をピーク値シフト量Ａだけ誘電率の方向（図４中の縦軸方向）に移動し、ピーク位置シフト量Ｂだけ振動数の方向（図４中の横軸方向）に移動したものとして表される。また、クラマース・クローニッヒの関係式により誘電関数εｈの実部もピーク値シフト量Ａおよびピーク位置シフト量Ｂを用いて表される。そして、有効媒質理論式における誘電関数εｈを表すピーク値シフト量Ａおよびピーク位置シフト量Ｂの値、有効媒質理論式における体積分率ｆａＳｉＣの値、並びに、ＳｉＣ膜の膜厚ｄの値を複数通りに変更しつつ、これらの値から得られる理論スペクトル（すなわち、位相差および反射振幅比角の理論上の振動数スペクトル）が測定スペクトルに最も近くなるようにフィッティングが行われる。これにより、フィッティングパラメータである体積分率ｆａＳｉＣ、ピーク値シフト量Ａ、ピーク位置シフト量ＢおよびＳｉＣ膜の膜厚ｄの値が決定される（ステップＳ２２）。既述のように、有効媒質理論式における誘電関数εｂは図６の処理にて求められている。
　上記フィッティング処理は、基準誘電関数εｒｅｆの虚部を図４中の縦軸方向および横軸方向にピーク値シフト量Ａおよびピーク位置シフト量Ｂだけシフトすることにより表される誘電関数εｈを、測定スペクトルから導かれた誘電関数に合わせ込む処理と捉えることができる。したがって、ピーク値シフト量Ａは、基準ＳｉＣ膜の誘電関数の参照ピーク値（虚部のピーク値）と、測定スペクトルから導かれる誘電関数（すなわち、測定スペクトルから導かれることが可能な誘電関数）における虚部のピーク値との差であり、ピーク位置シフト量Ｂは、当該参照ピーク値に対応する振動数と、測定スペクトルから導かれる誘電関数の虚部のピークにおける振動数との差であるといえる。
　既述のように参照情報７２１には、ピーク値シフト量Ａおよびピーク位置シフト量Ｂを変数として炭素含有率を表す関数が含まれており、測定スペクトルから求められたピーク値シフト量Ａおよびピーク位置シフト量Ｂの値を当該関数に代入することにより、炭素含有率の値が決定される。すなわち、ピーク値シフト量Ａおよびピーク位置シフト量Ｂの値、並びに、参照情報７２１に基づいて炭素含有率の値が求められる（ステップＳ２３）。また、基準誘電関数εｒｅｆ、並びに、ピーク値シフト量Ａおよびピーク位置シフト量Ｂの値から、ガラス基板９上のＳｉＣ膜の誘電関数も求められる。
　図８は、上記シリコン基板上のＳｉＣ膜の誘電関数を示す図である。図８中の符号Ｌ１を付す実線は炭素含有率取得装置１にて有効媒質理論式を用いて求められる誘電関数を示し、図８中の符号Ｌ２を付す複数の円は分光エリプソメータ３にて取得された測定スペクトルから抽出される誘電関数（有効媒質理論式を用いることなく導かれる誘電関数）を示す。また、図８中の左側の山は誘電関数の実部ε１を示し、右側の山は虚部ε２を示す。図８から、炭素含有率取得装置１にて有効媒質理論式を用いて求められる誘電関数は、測定スペクトルから抽出される誘電関数とよく一致しており、適切な誘電関数が求められることが判る。また、炭素含有率取得装置１により取得される炭素含有率は、Ｘ線光電子分光分析装置により取得される炭素含有率とほぼ一致している。
　以上に説明したように、炭素含有率取得装置１では、ピーク値シフト量およびピーク位置シフト量を含むパラメータ群の値と、炭素含有率とを関連付ける参照情報７２１が記憶される。また、分光エリプソメータ３にてガラス基板９上のＳｉＣ膜に対して測定を行うことにより測定スペクトルが取得される。そして、当該測定スペクトルから当該パラメータ群の値が求められ、当該パラメータ群の値および参照情報７２１に基づいて、炭素含有率の値が求められる。このように、炭素含有率取得装置１では分光エリプソメータ３を用いてＳｉＣ膜中の炭素含有率を精度良く求めることができる。
　含有率演算部７１では、炭素の存在に起因してＳｉＣ膜中に生じると仮定したボイドの体積分率をパラメータとして含む有効媒質理論を用いることにより、ＳｉＣ膜におけるピーク値シフト量の値を容易に、かつ、精度良く求めることができる。
　ところで、Ｘ線光電子分光分析装置や全反射赤外分光測定装置を用いてＳｉＣ膜中の炭素含有率を測定する場合、基板上に形成される膜が多層膜であると、炭素含有率の測定が困難となる。また、これらの装置は大型であるため、当該装置を移動して基板上の広範囲に亘って測定を行うことが困難であり、基板上の各部位に対して測定を行うには、当該部位を切り出して装置にセットする必要がある。さらに、全反射赤外分光測定装置では、ＳｉＣ膜がガラス基板上に形成されている場合、ガラス基板における赤外線の吸収により炭素含有率を精度良く測定することが困難となる。
　これに対し、図１の炭素含有率取得装置１では、分光エリプソメータ３を用いてＳｉＣ膜中の炭素含有率を取得するため、ＳｉＣ膜がガラス基板上に形成される場合であっても精度良く測定を行うことができる。また、基板上に形成される膜が多層膜であっても、いずれかの層であるＳｉＣ膜におけるピーク値シフト量およびピーク位置シフト量の値をフィッティングにて求めることにより、炭素含有率を取得することができる。さらに、分光エリプソメータ３はＸ線光電子分光分析装置や全反射赤外分光測定装置に比べて小型であるため、分光エリプソメータ３を移動して（基板を切り出すことなく）基板上の広範囲に亘って測定を行うことが容易に可能となる。このように、炭素含有率取得装置１における炭素含有率の測定では、ＳｉＣ膜が形成される対象物の種類や大きさの制約を受けることがなく、また、ＳｉＣ膜が多層膜の一部である場合であっても、炭素含有率の測定が可能となる。さらに、炭素含有率取得装置１では、ＳｉＣ膜の厚さや光学定数等も炭素含有率と同時に取得可能である。
　炭素含有率取得装置１では、参照情報７２１として炭素含有率に関連付けられるパラメータ群は、ピーク値シフト量およびピーク位置シフト量の一方を含み、他方を含まなくてもよい。この場合であっても、ＳｉＣ膜中の炭素含有率を精度良く求めることができる。ただし、ＳｉＣ膜中の炭素含有率をより精度良く求めるという観点からは、上記パラメータ群は、ピーク値シフト量およびピーク位置シフト量の双方を含むことが好ましい。
　次に、炭素含有率取得装置１における他の処理例について述べる。本処理例における事前処理では、図６のステップＳ１３において基準ＳｉＣ膜および他の複数のサンプルＳｉＣ膜に対してＴａｕｃ－Ｌｏｒｅｎｔｚモデルを用いて誘電関数が取得されると、基準ＳｉＣ膜の誘電関数の虚部のピーク値である参照ピーク値と、各サンプルＳｉＣ膜の誘電関数の虚部のピーク値との差がピーク値シフト量の値として求められ、当該参照ピーク値に対応する振動数と、サンプルＳｉＣ膜の誘電関数の虚部のピークにおける振動数との差がピーク位置シフト量の値として求められる（ステップＳ１４）。すなわち、有効媒質理論式を用いることなく、各サンプルＳｉＣ膜におけるピーク値シフト量およびピーク位置シフト量の値が求められる。そして、上記処理例と同様にして、ピーク値シフト量およびピーク位置シフト量の値と、炭素含有率とを関連付ける参照情報が生成される（ステップＳ１５）。
　次に、ガラス基板９上のＳｉＣ膜を測定する際には、分光エリプソメータ３にて当該ＳｉＣ膜に対して測定を行うことにより測定スペクトルが取得される（図７：ステップＳ２１）。続いて、測定スペクトルからＴａｕｃ－Ｌｏｒｅｎｔｚモデルを用いて誘電関数（すなわち、ガラス基板９上のＳｉＣ膜の誘電関数）が取得され、基準ＳｉＣ膜の参照ピーク値と、当該誘電関数の虚部のピーク値との差がピーク値シフト量の値として求められ、当該参照ピーク値に対応する振動数と、当該誘電関数の虚部のピークにおける振動数との差がピーク位置シフト量の値として求められる（ステップＳ２２）。そして、ピーク値シフト量およびピーク位置シフト量値、並びに、参照情報に基づいて炭素含有率が特定される（ステップＳ２３）。このように、本処理例では、有効媒質理論式を用いることなく、ＳｉＣ膜中の炭素含有率が求められる。
　また、炭素含有率取得装置１では、各サンプルＳｉＣ膜の誘電関数の虚部のピーク値、および、虚部のピークにおける振動数と、炭素含有率とを関連付ける参照情報が準備される。そして、炭素含有率を測定する際に、ガラス基板９上のＳｉＣ膜を分光エリプソメータ３にて測定することにより取得される誘電関数の虚部のピーク値、および、虚部のピークにおける振動数、並びに、当該参照情報に基づいて炭素含有率が求められてもよい。
　このように、炭素含有率取得装置１では、炭素含有率を取得する際に求められるパラメータ群の値が、測定スペクトルから導かれる誘電関数における虚部のピーク値およびピークにおける振動数を含む場合であっても、一定の精度にて炭素含有率を取得することが可能となる。ただし、ＳｉＣ膜中の炭素含有率をより精度良く求めるには、上記処理例のように、有効媒質理論式を用いつつＳｉＣ膜におけるピーク値シフト量およびピーク位置シフト量の値が求められることが好ましい。
　以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
　上記実施の形態では、炭素含有率が０．０であるシリコン膜が基準ＳｉＣ膜とされるが、炭素含有率が０．０よりも大きいＳｉＣ膜が基準ＳｉＣ膜とされてもよい。図６のステップＳ１５では、基準ＳｉＣ膜とサンプルＳｉＣ膜との間における炭素含有率の差を、ピーク値シフト量およびピーク位置シフト量を変数として表す関数が、参照情報として取得されてもよい。この場合、図７のステップＳ２３では、ガラス基板９上のＳｉＣ膜におけるピーク値シフト量およびピーク位置シフト量の値から求められた上記炭素含有率の差に、基準ＳｉＣ膜における炭素含有率を加算することにより、ガラス基板９上のＳｉＣ膜の炭素含有率が算出される。実質的には、このような関数も、ピーク値シフト量およびピーク位置シフト量を変数として炭素含有率を示すものであるといえる。
　また、上記実施の形態では、ピーク値シフト量およびピーク位置シフト量を含むパラメータ群の値と、炭素含有率とを関連付ける参照情報７２１が記憶されるが、パラメータ群は、ピーク値シフト量およびピーク位置シフト量を含まないものであってもよく、パラメータ群に含まれるパラメータは複数であっても単数であってもよい。例えば、パラメータ群は、ピーク値シフト量のみを含むものであってもよい。
　炭素含有率取得装置１では、ガラス基板９以外の太陽電池用の基板や、プラスチックフィルム等、様々な対象物上に形成されたＳｉＣ膜中の炭素含有率を取得することが可能である。また、ＳｉＣ膜は、ＣＶＤ法以外の手法にて形成されたものであってよい。
　発明を詳細に描写して説明したが、既述の説明は例示的であって限定的なものではない。したがって、本発明の範囲を逸脱しない限り、多数の変形や態様が可能であるといえる。
　１　　炭素含有率取得装置
　３　　分光エリプソメータ
　９　　ガラス基板
　７１　　含有率演算部
　７２　　記憶部
　７２１　　参照情報
　Ｓ１１～Ｓ１５，Ｓ２１～Ｓ２３　　ステップ

Claims (12)

  1. 　対象物（９）上に形成されたＳｉＣ膜中に含まれる炭素の含有率を取得する炭素含有率取得装置（１）であって、
    　分光エリプソメータ（３）と、
    　所定のパラメータ群の値と、炭素の含有率とを関連付ける参照情報を記憶する記憶部（７２）と、
    　前記分光エリプソメータ（３）にて対象物（９）上のＳｉＣ膜に対して測定を行うことにより取得された測定スペクトルから前記パラメータ群の値を求め、前記パラメータ群の前記値および前記参照情報に基づいて、炭素の含有率を求める含有率演算部（７１）と、
    を備える。
  2. 　請求項１に記載の炭素含有率取得装置（１）であって、
    　前記パラメータ群が、基準となるシリコン膜またはＳｉＣ膜の誘電関数における虚部のピーク値である参照ピーク値と、前記測定スペクトルから導かれる誘電関数における虚部のピーク値との差であるピーク値シフト量を含む。
  3. 　請求項１または２に記載の炭素含有率取得装置（１）であって、
    　前記パラメータ群が、基準となるシリコン膜またはＳｉＣ膜の誘電関数における虚部のピーク値である参照ピーク値に対応する振動数と、前記測定スペクトルから導かれる誘電関数の虚部のピークにおける振動数との差であるピーク位置シフト量を含む。
  4. 　請求項２に記載の炭素含有率取得装置（１）であって、
    　前記含有率演算部（７１）が、炭素の存在に起因してＳｉＣ膜中に生じると仮定したボイドの体積分率をパラメータとして含む有効媒質理論を用いつつ、前記対象物（９）上のＳｉＣ膜における前記ピーク値シフト量の値を求める。
  5. 　請求項１に記載の炭素含有率取得装置（１）であって、
    　前記パラメータ群の値が、前記測定スペクトルから導かれる誘電関数における虚部のピーク値およびピークにおける振動数を含む。
  6. 　請求項１ないし５のいずれかに記載の炭素含有率取得装置（１）であって、
    　前記対象物（９）が、太陽電池用の基板である。
  7. 　対象物（９）上に形成されたＳｉＣ膜中に含まれる炭素の含有率を取得する炭素含有率取得方法であって、
    　ａ）所定のパラメータ群の値と、炭素の含有率とを関連付ける参照情報を準備する工程と、
    　ｂ）分光エリプソメータ（３）にて対象物（９）上のＳｉＣ膜に対して測定を行うことにより測定スペクトルを取得し、前記測定スペクトルから前記パラメータ群の値を求める工程と、
    　ｃ）前記パラメータ群の前記値および前記参照情報に基づいて、炭素の含有率を求める工程と、
    を備える。
  8. 　請求項７に記載の炭素含有率取得方法であって、
    　前記パラメータ群が、基準となるシリコン膜またはＳｉＣ膜の誘電関数における虚部のピーク値である参照ピーク値と、前記測定スペクトルから導かれる誘電関数における虚部のピーク値との差であるピーク値シフト量を含む。
  9. 　請求項７または８に記載の炭素含有率取得方法であって、
    　前記パラメータ群が、基準となるシリコン膜またはＳｉＣ膜の誘電関数における虚部のピーク値である参照ピーク値に対応する振動数と、前記測定スペクトルから導かれる誘電関数の虚部のピークにおける振動数との差であるピーク位置シフト量を含む。
  10. 　請求項８に記載の炭素含有率取得方法であって、
    　前記ｂ）工程において、炭素の存在に起因してＳｉＣ膜中に生じると仮定したボイドの体積分率をパラメータとして含む有効媒質理論を用いつつ、前記対象物（９）上のＳｉＣ膜における前記ピーク値シフト量の値が求められる。
  11. 　請求項７に記載の炭素含有率取得方法であって、
    　前記パラメータ群の値が、前記測定スペクトルから導かれる誘電関数における虚部のピーク値およびピークにおける振動数を含む。
  12. 　請求項７ないし１１のいずれかに記載の炭素含有率取得方法であって、
    　前記対象物（９）が、太陽電池用の基板である。
PCT/JP2011/072218 2011-03-01 2011-09-28 炭素含有率取得装置および炭素含有率取得方法 WO2012117601A1 (ja)

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